Aula 1 Eletrônica Analógica

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ELETRÔNICA ANALÓGICA 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profª Viviana Raquel Zurro 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
Nesta aula, estudaremos as características elétricas de materiais 
semicondutores e suas aplicações. Abordaremos assuntos referentes à junção 
de materiais semicondutores do tipo p e do tipo n (diodos). Veremos vários tipos 
de diodos e suas aplicações em diferentes circuitos eletrônicos. Além disso, 
analisaremos vários tipos de circuitos com diodos, estudando sua função de 
transferência. 
TEMA 1 – SEMICONDUTORES 
1.1 Isolantes, condutores, semicondutores 
Nos materiais sólidos, os elétrons dos átomos interagem com os átomos 
vizinhos. Devido ao Princípio de exclusão de Pauli, que diz que dois elétrons do 
átomo não podem ter os quatro números quânticos iguais, quando aproximarmos 
dois ou mais átomos, os níveis de energia serão influenciados pelos átomos 
vizinhos. No caso dos sólidos, haverá um grande número de níveis de energia 
devido à proximidade dos átomos. Essa concentração de níveis de energia forma 
uma banda praticamente contínua, com a diferença dos níveis discretos que o 
átomo teria se estivesse isolado. Essas bandas de energia permitirão definir se 
o material é condutor, semicondutor ou isolante. Na Figura 1, podemos ver as 
bandas de energia para esses materiais. 
Figura 1 – Estrutura das bandas de energia de condutores, semicondutores e 
isolantes 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 
 
3 
A banda de valência corresponde aos níveis de energia profundas. Essa 
faixa está completamente ocupada por elétrons. A BV é pouco afetada pela 
presença de outros átomos. A BC está parcialmente preenchida, e os elétrons 
que se encontram nela favorecem a condução. A BP aparece na estrutura dos 
semicondutores e dos isolantes, a qual não tem estados permitidos de energia, 
portanto para que estes conduzam, os elétrons da BV têm que ter energia 
suficiente para passar para a BC. No caso dos semicondutores, isso pode 
acontecer em determinadas condições (temperatura, luz, campo elétrico etc.). 
No caso dos isolantes, é praticamente impossível porque os elétrons precisariam 
de um volume de energia muito grande. 
1.1.1 Isolantes 
Nos materiais isolantes, a largura da banda proibida é muito grande, o que 
impossibilita a passagem de elétrons da banda de valência para a banda de 
condução. A energia que pode ser fornecida a um elétron é muito pequena para 
que ele consiga pular da BV para a BC, portanto a condução elétrica é impossível 
em materiais isolantes. 
1.1.2 Condutores 
No caso dos condutores, a BV está superposta à BC. Como a BC está 
parcialmente cheia, sob qualquer campo elétrico aplicado, os elétrons adquirem 
energia suficiente como para se movimentar, preenchendo níveis de energia 
mais altos. 
1.1.3 Semicondutor 
A largura da banda proibida dos materiais semicondutores é relativamente 
pequena (~1eV). Os materiais semicondutores mais utilizados na indústria 
eletrônica são o germânio e o silício representados na Figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
Figura 2 – (a) Átomo de germânio; (b) Átomo de silício 
 
(a) (b) 
Créditos: BlueRingMedia / Shutterstock 
Nos semicondutores, a BP é suficientemente estreita para que alguns 
elétrons tenham energia suficiente para pular da BV para a BC, sob influência de 
luz, calor ou campo elétrico. Por exemplo, se um fóton de luz tiver energia 
equivalente ou superior à energia da banda proibida, o elétron atingido por esse 
fóton adquirirá energia suficiente para sair da banda de valência, pular a banda 
proibida e entrar na banda de condução como elétron livre. 
1.2 Estrutura cristalina de um semicondutor 
1.2.1 Ligação covalente 
O silício (Si) é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, 
porém ele não é encontrado em estado puro. O germânio (Ge) é outro importante 
material semicondutor, mas é cada vez menos usado. A estrutura cristalina 
desses materiais é equivalente à apresentada na Figura 3. Essa estrutura se 
repete em três dimensões, formando os cristais de semicondutor. 
 
 
 
5 
Figura 3 – Estrutura cristalina em duas dimensões de um cristal de silício 
 
Fonte: Boylestqad; Nashelsky, 2013. 
Os átomos dessa estrutura estão ligados por meio das ligações 
covalentes. Nessas ligações, pares de elétrons de átomos vizinhos são 
compartilhados. Um átomo de Si tem 14 elétrons, dos quais somente quatro são 
elétrons de valência, portanto é um átomo tetravalente. O cristal de germânio 
tem 32 elétrons com quatro elétrons de valência, sendo também tetravalente. No 
caso da estrutura da Figura 3, o cristal se comporta como um isolante porque 
não existem elétrons livres que favoreçam a condução. 
A Figura 4 mostra a estrutura cristalina de outro semicondutor bastante 
usado, o arseneto de gálio (GaAs), o qual pertence ao grupo III – V, formado por 
átomos de dois materiais diferentes, o gálio de valência 3 e o arsênio de valência 
5. 
1.2.2 Lacunas 
Na temperatura ambiente, algumas ligações covalentes são quebradas 
porque alguns elétrons adquirem energia suficiente para passar da BV à BC. 
 
 
6 
Quando o elétron fica livre, a ligação à qual ele pertencia fica com um elétron só. 
O espaço da ligação que era ocupado pelo elétron na ligação fica vazio e recebe 
o nome de lacuna. 
Figura 4 – Estrutura cristalina em duas dimensões de um cristal de arseneto de 
gálio 
 
Fonte: Boylestqad; Nashelsky, 2013. 
Essa lacuna é muito importante no processo de condução de 
semicondutores, pois ela se comporta como um portador de carga positiva com 
efetividade similar à do elétron (carga negativa). Na Figura 5, é possível ver o 
cristal de Si nessas condições. 
 
 
 
 
 
 
7 
Figura 5 – Estrutura cristalina de Si com uma ligação covalente quebrada 
 
Fonte: Boylestqad; Nashelsky, 2013. 
Nos materiais semicondutores (diferentemente dos metais que são 
unipolares e conduzem somente por cargas negativas – elétrons), o processo de 
condução é bipolar, eles conduzem tanto por cargas negativas (elétrons), quanto 
por cargas positivas (lacunas). O mecanismo de condução é mostrado na Figura 
6. Quando a ligação covalente está rompida, existe uma lacuna. Para o elétron 
do átomo vizinho, é relativamente fácil preencher essa lacuna. Esse elétron, ao 
se movimentar para preencher a lacuna, deixa uma lacuna na sua posição 
original. Dessa forma, a lacuna se movimenta no sentido oposto do elétron. A 
lacuna nessa nova posição pode ser preenchida por outro elétron de outra 
ligação. 
 
 
 
 
 
 
8 
Figura 6 – Mecanismo de condução num material semicondutor 
 
Fonte: Boylestqad; Nashelsky, 2013. 
No semicondutor puro (intrínseco), a quantidade de elétrons livres é igual 
à quantidade de lacunas. A agitação térmica produz novos pares elétron-lacuna, 
enquanto outros pares elétron-lacuna desaparecem por recombinação. 
1.2.3 Dopagem 
Para melhorar a condutividade do semicondutor, são adicionadas ao 
semicondutor intrínseco pequenas quantidades de átomos trivalentes (valência 
3) ou pentavalentes (valência 5). Nesse caso, o semicondutor é chamado de 
dopado, impuro ou extrínseco. 
1.2.4 Átomos doadores 
Se a impureza introduzida no cristal semicondutor é composta por átomos 
pentavalentes, a estrutura cristalina fica como a mostrada na Figura 7: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
Figura 7 – Estrutura cristalina contaminada por uma impureza pentavalente 
 
Fonte: Boylestqad; Nashelsky, 2013. 
As impurezas pentavalentes adequadas para contaminar um cristal 
semicondutor são antimônio (Sb), fósforo (P), e arsênio (As). Quando uma 
impureza doadora é adicionada, são introduzidos níveis permitidos de energia 
dentro da BP muito perto da BC. Os elétrons desses níveis de energia terão mais 
facilidade de entrar na BC que os que pertencem à BV do semicondutor. 
Nesse caso, o material obtido é um semicondutor do tipo n, em que a 
quantidade de elétrons aumentae a quantidade de lacunas diminui. No material 
do tipo n, os elétrons são os portadores majoritários (estão em maior 
quantidade), e as lacunas são os portadores minoritários. 
1.2.5 Átomos aceitadores 
Se a impureza introduzida no cristal semicondutor é composta por átomos 
trivalentes, a estrutura cristalina fica como a mostrada na Figura 8: 
 
 
10 
Figura 8 – Estrutura cristalina contaminada por uma impureza trivalente 
 
Fonte: Boylestqad; Nashelsky, 2013. 
As impurezas trivalentes adequadas para contaminar um cristal 
semicondutor são boro (B), gálio (Ga), e índio (In). Quando uma impureza 
aceitadora é adicionada, são introduzidos níveis permitidos de energia dentro da 
BP muito perto da BV. Os elétrons da BV terão mais facilidade de pular para 
esses níveis de energia que para a BC. 
Nesse caso, o material obtido é um semicondutor do tipo p, em que 
quantidade de lacunas aumenta e a quantidade de elétrons diminui. No material 
do tipo p, as lacunas são os portadores majoritários (estão em maior quantidade), 
e os elétrons são os portadores minoritários (Millman; Halkias, 1972). 
TEMA 2 – A JUNÇÃO P-N 
O grande segredo do todo dispositivo eletrônico (desde um simples diodo 
até o computador mais sofisticado) está na junção p-n. Quando um cristal de 
silício é contaminado por impurezas doadoras de um lado e por impurezas 
aceitadoras do outro, no lugar em que as duas encostam forma-se a junção p-n. 
 
 
11 
Tanto um simples diodo quanto o processador mais avançado baseiam seu 
funcionamento nessa junção. 
2.1 A junção p-n em circuito aberto 
No momento em que a junção é formada, no ponto de contato, elétrons 
do lado n atravessam (mecanismo de difusão) a junção, preenchendo as lacunas 
do lado p. Forma-se assim uma região de carga espacial. Essa região possui 
cargas fixas porque os átomos aceitadores do lado p “aceitaram” um elétron do 
lado n, tornando-se íons negativos, e átomos doadores do lado n “doaram” um 
elétron para preencher as lacunas do lado p, tornando-se íons positivos. A região 
de carga espacial, também chamada região de transição ou região de depleção, 
tem uma largura equivalente ao comprimento de onda da luz visível (0,5 µm) e 
não possui cargas móveis. A distribuição de cargas fixas cria um campo elétrico 
na junção, cujas linhas de campo vão da região n para a região p. A existência 
desse campo elétrico gera um potencial eletrostático cuja variação na região de 
depleção constitui numa barreira de potencial que impede o fluxo de elétrons da 
região n. A Figura 9 mostra a junção p-n em equilíbrio sem aplicação de campo 
elétrico externo. 
 
 
 
12 
Figura 9 – Junção p-n em circuito aberto, região de carga espacial e potencial de 
contato 
 
Fonte: Wikipédia, 2018. 
2.2 Diodos – A junção p-n como retificador 
A característica elétrica fundamental da junção p-n é que ela permite a 
circulação de corrente em um sentido, mas a bloqueia no sentido contrário. O 
dispositivo que realiza essa função de retificador é o diodo. A Figura 10 mostra 
o símbolo do diodo e a circulação de corrente que nele ocorre. 
 
 
 
13 
Figura 10 – Diodo, tensões e correntes. Polarização direta (chave fechada – 
verde) Polarização reversa (chave aberta – vermelho) 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
O símbolo do diodo indica o sentido de circulação da corrente. Se o 
sentido da corrente é o mesmo da flecha (corpo) do diodo, haverá corrente 
circulando pelo circuito. Se o sentido da corrente é em direção ao traço, o diodo 
abrirá e não circulará corrente. Basicamente, o diodo é uma chave eletrônica, 
cuja abertura ou fechamento depende do sentido de circulação da corrente. 
Devido a esse comportamento, o diodo é um dispositivo usado para diferentes 
aplicações. Além de ser usado como uma chave eletrônica, dependendo do 
material usado na sua construção, pode ser usado em muitas outras aplicações, 
como ser emissor de luz, receptor de luz, capacitor variável e outros. 
2.2.1 Polarização reversa 
A Figura 11 (a) mostra um diodo conectado a uma bateria. Como podemos 
observar, o negativo da bateria é ligado ao lado p do diodo e o positivo ao lado 
n. Essa conexão faz com que os elétrons e as lacunas se afastem da junção. 
Como as lacunas representam cargas positivas, elas são atraídas pelo negativo 
da fonte, e como os elétrons são cargas negativas, eles são atraídos pelo 
terminal positivo da fonte. Dessa forma, a região de carga espacial fica mais 
larga, aumentando a altura da barreira de potencial. 
 
 
 
 
14 
2.2.2 Polarização direta 
Se uma fonte externa é conectada, como mostra a Figura 11 (b), o diodo 
estará diretamente polarizado. Aplicando essa tensão, a barreira de potencial da 
junção ficará menor, permitindo a passagem de portadores por ela. No lado p, 
as lacunas serão empurradas a atravessar a junção sendo repelidas pelo 
terminal positivo da fonte, e os elétrons serão atraídos pelo mesmo terminal. No 
lado n, os elétrons serão empurrados a atravessar a junção, sendo repelidos pelo 
terminal positivo da fonte, e as lacunas serão atraídas pelo mesmo terminal. 
Dessa forma, haverá circulação de corrente na junção. 
Figura 11 – Junção p-n polarizada reversamente 
 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 
 
 
 
15 
2.2.3 Contatos ôhmicos 
Os contatos metálicos nos extremos do dispositivo permitirão que este 
possa ser usado em circuitos eletrônicos. É possível ver que se formaram duas 
junções metal semicondutor nos extremos do diodo. Nessas novas junções 
haverá um potencial de contato, mas elas devem ser fabricadas de tal forma que 
não sejam retificantes. Portanto, o potencial delas deve ser constante, 
independente do sentido e da magnitude da corrente. Esses contatos são 
chamados contatos ôhmicos. 
2.3 Componentes de correntes em uma junção p-n 
Quando o diodo está polarizado diretamente, lacunas são injetadas na 
região n e elétrons na região p. Os mecanismos de condução da corrente são 
difusão e deriva, os quais são responsáveis pelo movimento dos portadores. O 
mecanismo de deriva se deve à aplicação de um campo elétrico externo. Nesse 
caso, os portadores (elétrons e lacunas) são acelerados pelo campo elétrico 
externo até atingir a velocidade de deriva. As lacunas, por serem portadores 
positivos de carga, se moverão no sentido do campo aplicado, enquanto os 
elétrons (com carga negativa) circularão no sentido contrário ao campo aplicado. 
Na Figura 12, 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑝𝑝 representa a corrente de deriva de lacunas no material p, e 
𝐼𝐼𝑛𝑛𝑛𝑛, a corrente de deriva dos elétrons no material n. 
O processo de difusão se deve à agitação térmica que provoca um 
movimento aleatório de portadores. Considerando o fluxo de cargas, se o pedaço 
de silício tiver concentração uniforme de elétrons e lacunas, não haverá corrente. 
Mas se, por qualquer razão, houver um gradiente de concentração maior de 
portadores (exemplo elétrons) num extremo do dispositivo em relação ao outro 
extremo, os portadores difundem da região de maior concentração para a região 
de menor concentração, havendo como resultado um fluxo de carga, portanto 
aparece uma corrente de difusão. Na Figura 12, 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑛𝑛 representa a corrente de 
deriva de lacunas no material n, e 𝐼𝐼𝑛𝑛𝑝𝑝 a corrente de deriva dos elétrons no 
material p. Uma forma fácil de entender esses dois mecanismos é observando o 
mar em contato com a praia. As gotas de água no mar (elétrons no material n ou 
lacunas no material p) se movimentam por deriva. No ponto de contato entre a 
areia e a água (junção), os grãos de areia difundem no meio líquido que é o mar, 
 
 
16 
e as gotas de água difundem na areia, penetrando nos espaços livres entre os 
grãos (lacunas no material do tipo n e elétrons no material do tipo p). 
Figura 12 – Componentes de corrente em uma junção p-n 
 
Fonte: Wikipédia, 2018. 
Saiba mais 
O vídeo indicado a seguir mostra todo o processo de formação de uma 
junçãop-n e o princípio de funcionamento de um diodo de junção: 
LA UNIÓN PN. ¿Cómo funcionan los diodos? FM Gomez Campos, 4 
maio 2013. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=hsJGw_c-Nn4>. 
Acesso em: 30 jul. 2019. 
2.4 Característica Volt-Ampère 
A característica Volt-Ampère (Figura 13) representa a variação da 
corrente no diodo como consequência da variação de tensão nos seus terminais. 
O eixo horizontal representa a variação da tensão e o eixo vertical a variação de 
corrente. Podemos observar que, para tensões negativas, a corrente circulando 
no diodo (corrente de fuga) é desprezível, podendo ser considerada igual a zero. 
Mas se a tensão reversa for muito grande (a folha de dados do diodo especifica 
esse valor de tensão reversa), podemos atingir a região de ruptura onde o diodo 
rompe por avalanche (queima). Para tensões positivas aplicadas aos terminais 
 
 
17 
do diodo, o diodo estará polarizado diretamente, comportando-se como uma 
chave fechada. Para que aconteça a condução da tensão, devido às 
características da junção, a tensão positiva deverá superar o limiar de condução 
𝑉𝑉𝛾𝛾 = 0,5𝑉𝑉 para um diodo de silício. Na polarização direta, o diodo real 
apresentará uma pequena resistência (na faixa de 1 a 15Ω) devido ao corpo 
físico deste e uma queda de tensão igual a 0,7V para o diodo de silício. 
Quando trabalhamos com circuitos eletrônicos, durante o 
desenvolvimento, é comum usar modelos elétricos que representem os 
dispositivos. As aproximações utilizadas para desenvolver circuitos com diodos 
são as seguintes: 
• Primeira aproximação; 
• Segunda aproximação; 
• Terceira aproximação. 
Figura 13 – Curva característica Volt – Ampère de um diodo real 
 
Fonte: Mitchel, 2011. 
Primeira aproximação (diodo ideal) 
Quando trabalhamos com tensões bem maiores do que 0,7V e 
resistências acima de 100Ω, podemos considerar o diodo ideal. Esse diodo não 
existe e só serve como modelo aproximado. Essa primeira aproximação pode 
 
 
18 
apresentar erros grandes, principalmente de trabalhamos com tensões de até 10 
a 15V. A primeira aproximação está representada na Figura 14. 
Segunda aproximação 
Na segunda aproximação, a queda de tensão de 0,7V no diodo de silício 
(0,2V no de germânio) deverá ser considerada. Na maioria dos casos, essa é a 
aproximação mais apropriada para trabalhar com diodos. A primeira 
aproximação está representada na Figura 15. 
Terceira aproximação 
Na terceira aproximação, a queda de tensão de 0,7V no diodo de silício 
(0,2V no de germânio) e a resistência direta (resistência do corpo do diodo) 
deverão ser consideradas. A primeira aproximação está representada na Figura 
16. 
Figura 14 – Curva e circuitos equivalentes para a primeira aproximação – diodo 
ideal 
Característica Polarização direta Polarização reversa 
 
 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
Figura 15 – Curva e circuitos equivalentes para a segunda aproximação 
Característica Polarização direta Polarização reversa 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 
 
 
 
19 
Figura 16 – Curva e circuitos equivalentes para a terceira aproximação 
Característica Polarização direta Polarização reversa 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
2.5 Tipos de diodos 
Existem vários tipos de diodos para diferentes aplicações. Na Figura 17, 
são apresentados alguns tipos de diodos dos quais falaremos brevemente nesta 
seção. 
Figura 17 – Tipos de diodos 
 
Fonte: Oliveira, 2016. 
2.5.1 Genérico 
É o diodo comum usado para retificação, permitindo a circulação da 
corrente em um único sentido. 
 
 
 
 
 
20 
2.5.2 Zener 
O diodo Zener (também chamado de diodo regulador de tensão) na 
polarização direta se comporta como um diodo retificador com tensão de 
condução de 0,65V. Mas na região reversa, quando atinge a tensão de ruptura, 
o diodo rompe por avalanche (mas não queima) fixando um valor de tensão 
chamado Tensão de Zener, que serve como referência porque esse valor de 
tensão é altamente estável e muito usado como tensão de referência em circuitos 
de fontes de contínua. 
2.5.3 Túnel (ou Esaki) 
São diodos usados em circuitos de muito alta frequência. Em 
determinadas regiões da característica, eles se comportam como resistência 
negativa, ou seja, diminuem a tensão e aumentam a corrente. Esse 
comportamento somente acontece em tensões bem baixas na polarização 
direta. Para outras tensões, eles se comportam como diodos comuns. São 
usados principalmente em osciladores de VHF (Very High Frequency – muito 
altas frequências) e ou UHF (Ultra High Frequency – “Ultra Altas Frequências”, 
muitos maiores do que VHF). 
2.5.4 Schottky 
O diodo Schottky é usado em circuitos de comutação, sistemas de pulsos 
de curta duração e circuitos de proteção contra transientes. A queda de tensão 
na polarização direta desse diodo é muito pequena e tem comutação 
ultrarrápida, o que o faz adequado para as aplicações mencionadas. Mas ele 
apresenta algumas desvantagens, como elevada corrente de fuga na 
polarização reversa e não pode ser usado em temperaturas elevadas. 
2.5.5 Diodos emissores de luz 
2.5.5.1 LED 
O LED (Light Emitting Diode ou Light Emitting Device – “diodo emissor de 
luz”) é uma junção p-n que, quando diretamente polarizada, emite luz com banda 
espectral relativamente estreita (não monocromática). O princípio de 
 
 
21 
funcionamento é o seguinte: em toda junção p-n polarização direta há 
recombinação de elétrons e lacunas. No momento da recombinação, toda a 
energia que o elétron trazia deve ser liberada de alguma maneira. Essa energia 
pode ser liberada como calor ou luz (fótons). Na maioria dos dispositivos 
eletrônicos, essa energia é liberada em forma de calor (por isso os dispositivos 
esquentam). Quando se trabalha com potências maiores, os dispositivos podem 
vir a precisar de dissipadores para manter a temperatura em valores aceitáveis 
sem comprometer o funcionamento do circuito. 
No caso dos LEDs, a energia dissipa-se em forma de luz. Em alguns 
materiais (por exemplo, fosfeto de gálio (GaP) ou arseneto de gálio (GaAs), a 
quantidade de fótons produzida é suficiente como para emitir luz. A Figura 18 
mostra o processo de eletroluminescência responsável pela emissão de luz 
quando a junção está diretamente polarizada. Na polarização reversa, o LED 
comporta-se como um diodo comum. 
Figura 18 – Processo de eletroluminescência numa junção p-n diretamente 
polarizada 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 
 
22 
2.5.5.2 Diodo laser 
O diodo laser (do inglês Light Amplification by Stimulated Emission of 
Radiation – “amplificação de luz por emissão estimulada de radiação”), também 
chamado LD (laser diode), é parecido com o LED, mas é possível dizer, como 
seu nome indica, que é um amplificador de luz. Ele é constituído por diversos 
materiais (gases, pedras preciosas e ou metais) que geram luz quando ligados 
a uma fonte de alimentação. Ele é amplamente usado em várias áreas, por 
exemplo em comunicação por fibra ótica, gravação de CD, Blu-ray, DVD, 
iluminação, na área médica, etc. 
2.5.6 Varicap 
No diodo varicap ou varactor, a capacitância parasita da junção passa a 
ter fundamental importância. A capacitância varia de acordo com a tensão 
reversa aplicada. Considerando o capacitor de placas paralelas mostrado na 
Figura 19 e a equação (1) que mostra o cálculo da capacitância, é possível ver 
que quanto a maior tensão reversa, maior será a distância 𝑑𝑑 entre placas e a 
capacitância será menor. Portanto a capacitância depende da tensão externa 
reversa aplicada ao dispositivo. 
 
 
𝐶𝐶 =
𝜀𝜀𝜀𝜀
𝑑𝑑
 (1) 
 
O valor da capacitância depende de: 
• Área enfrentada das placas; 
• Permissividade do material dielétrico 𝜀𝜀 (também chamada de constante 
dielétrica); 
• Distância entre as placas. 
 
 
 
 
 
 
 
23 
Figura 19 – Esquema de um capacitor de placas paralelas 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
Este diodo é muito usado em circuitosseletores de canal para sintonia de 
rádio e TV. 
2.5.7 Shockley 
O diodo Shockley também é chamado de diodo tiristor ou diodo de quatro 
camadas. É semelhante a um SCR, mas sem o terminal de porta. Ele conduz 
somente numa direção sempre que a tensão nos terminais seja maior do que um 
valor especificado pelo fabricante 
2.5.8 PIN 
O diodo PIN, cujo nome provém da sua composição (material p – material 
intrínseco – material n) é geralmente usado como chave, limitador ou atenuador 
em aplicações de alta frequência. 
2.5.9 Fotodiodo 
Esses dispositivos captam a luz e a convertem em eletricidade. A geração 
de corrente acontece da seguinte maneira: quando o fóton incide na junção p-n 
inversamente polarizada, gera pares elétron – lacuna sempre que a sua energia 
seja suficiente para que isso aconteça. Esses elétrons liberados dessa maneira 
e as lacunas formadas pela liberação destes elétrons favorecem a circulação de 
corrente elétrica. As células solares de geração de energia são fotodiodos com 
 
 
24 
grandes superfícies. A Figura 20 mostra a geração de pares elétron – lacuna 
numa junção p-n. 
Figura 20 – Fotodiodo com polarização reversa da junção, princípio de 
funcionamento 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
TEMA 3 – RETIFICADORES 
Os circuitos eletrônicos precisam de fontes de alimentação CC (corrente 
contínua). A energia elétrica fornecida pelas concessionárias de energia é 
alternada (CA senoidal). Para transformar o sinal alternado proveniente da rede 
de energia em um sinal contínuo, o primeiro passo é retificá-lo. Retificar significa 
anular (meia onda) ou tornar positivo (onda completa) o semiciclo negativo do 
sinal da rede, ou seja, fazer com que a corrente circule somente em um sentido. 
Os circuitos responsáveis por essa ação são os retificadores, e os elementos 
que realizam a retificação são os diodos retificadores. 
Existem dois tipos de retificadores: 
• Retificador de meia onda; 
• Retificador de onda completa. 
 
 
25 
Para todos os circuitos a seguir nesta aula e em todas as aulas e 
disciplinas que envolvam sistemas de processamento de sinais, definiremos o 
que significa a curva de transferência. 
Saiba mais 
Curva de transferência: é um gráfico que relaciona o sinal de saída com 
o sinal de entrada do sistema. Ela determina o comportamento do sistema e 
indica como vai ser o processamento do sinal de entrada que vai resultar em um 
determinado sinal de saída. O projetista, quando está projetando um sistema, na 
realidade está projetando a curva de transferência para que o sistema realize o 
processamento necessário para se obter uma saída específica. 
3.1 Retificador de meia onda 
O retificador de meia onda consta de um diodo em série com a saída do 
gerador. No circuito da Figura 21, 𝑇𝑇 é o transformador abaixador diretamente 
ligado à rede elétrica e 𝑅𝑅𝐿𝐿 representa a resistência de carga (L de load, que, em 
inglês, significa carga) do circuito seguinte (equivalente Thevenin do circuito). 
Figura 21 – Retificador de meia onda 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 Curva de transferência 
• Se 𝑣𝑣𝑖𝑖 ≤ 0, o diodo D1 está polarizado reverso, portanto 𝑣𝑣𝑜𝑜 = 0; 
• Se 𝑣𝑣𝑖𝑖 > 0, o diodo D1 está diretamente polarizado, portanto 𝑣𝑣𝑜𝑜 ≅ 𝑣𝑣𝑖𝑖 (com 
uma pequena queda de 0,7V devida ao diodo). 
Quando o diodo está aberto (semiciclo negativo), suporta toda a tensão 
do secundário do transformador, por isso é importante verificar qual é a máxima 
 
 
26 
tensão de pico inverso que ele aguenta (dado do fabricante) para não queimar 
por avalanche. 
Na Figura 22 (a), podemos ver a tensão de entrada (no secundário do 
transformador) do retificador em verde e, em azul, a tensão de saída. Na tensão 
de saída, o semiciclo negativo foi cortado, ficando somente o semiciclo positivo. 
Na Figura 22 (b), podemos ver a curva de transferência do circuito 
Figura 22 – (a) Tensões de entrada e saída de um retificador de meia onda (fonte 
própria); (b) Curva de transferência otimizada 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
No projeto de fonte contínua, os capacitores devem ser colocados em 
paralelo com a saída do retificador e antes do circuito regulador para reduzir a 
oscilação do sinal. A Figura 23 mostra o retificador com filtro capacitivo e os 
sinais de entrada e saída. 
 
Figura 23 – (a) Retificador de meia onda com filtro capacitivo; (b) Sinais de 
entrada e saída do circuito 
 
 
(a) 
 
 
(b) 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 
 
27 
3.2 Retificadores de onda completa 
Existem dois tipos principais de retificadores de onda completa com 
diodos: 
• Retificador de onda completa com derivação (tap) central; 
• Retificador de onda completa em ponte. 
3.2.1 Retificador de onda completa com derivação central 
Esse retificador é composto por dois diodos e um transformador com 
derivação central no secundário. A Figura 24 mostra o circuito desse retificador. 
Figura 24 – Retificador de onda completa com derivação central 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
O princípio de funcionamento do retificador é mostrado na Figura 25. 
Devido à polaridade da tensão, no semiciclo positivo a corrente (verde) circula 
favorecendo a polarização direta do diodo D1, fechando-o. Parte da corrente se 
desvia para o diodo D2, mas, como ela está no sentido do traço (e não da flecha) 
do diodo, este se abre, impedindo o passo da corrente. Dessa forma, toda a 
corrente será desviada para a carga voltando através dela para o transformador. 
No semiciclo negativo, a corrente (verde) circula, favorecendo a polarização 
direta do diodo D2, fechando-o. Parte da corrente se desvia para o diodo D1, 
mas como ela está no sentido do traço (e não da flecha) do diodo, este se abre, 
impedindo o passo da corrente. Desta forma toda a corrente será desviada para 
a carga voltando através dela para o transformador. Dessa forma, como a 
corrente está entrando sempre no mesmo ponto da carga, a tensão de saída 𝑣𝑣𝑜𝑜 
será sempre positiva. 
 
 
28 
Figura 25 – Princípio de funcionamento do um retificador de onda completa com 
tap central. (a) Semiciclo positivo; (b) Semiciclo negativo 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 Quando qualquer um dos diodos está aberto, ele suporta a soma das 
tensões dos dois secundários do transformador, portanto a tensão de pico 
inverso pode vir a ser muito grande. 
Curva de transferência 
• Se 𝑣𝑣𝑖𝑖 ≤ 0, o diodo D1 está polarizado reverso e D2 direto, portanto 𝑣𝑣𝑜𝑜 ≅
−𝑣𝑣𝑖𝑖 (com uma pequena queda de 0,7V devida ao diodo); 
• Se 𝑣𝑣𝑖𝑖 > 0, o diodo D1 está diretamente polarizado e D2 reverso, portanto 
𝑣𝑣𝑜𝑜 ≅ 𝑣𝑣𝑖𝑖 (com uma pequena queda de 0,7V devida ao diodo). 
Na Figura 26 (a), podemos ver a tensão de entrada (no secundário do 
transformador) do retificador em verde e, em azul, a tensão de saída. Na Figura 
26 (b), podemos ver a curva de transferência do retificador. 
 
 
Figura 26 – (a) Tensões de entrada e saída de um retificador de onda completa 
com derivação central; (b) Curva de transferência otimizada de um retificador de 
onda completa com derivação central 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 
 
29 
 A Figura 27 mostra o retificador com filtro capacitivo e os sinais de entrada 
e saída. 
Figura 27 – (a) Retificador de onda completa com derivação central com filtro 
capacitivo; (b) Sinais de entrada e saída do circuito 
 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
3.2.2 Retificador de onda completa em ponte 
Esse retificador é composto por quatro diodos e um transformador com 
secundário único. A Figura 28 mostra o circuito desse retificador. 
Figura 28 – Retificador de onda completa em ponte 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
O princípio de funcionamento do retificador é mostrado na Figura 29. 
Devido à polaridade da tensão, no semiciclo positivo a corrente (verde) circula, 
favorecendo a polarização direta do diodo D4, fechando-o. Parte da corrente se 
desvia parao diodo D1, mas, como ela está no sentido do traço (e não da flecha) 
dele, ele abre, impedindo a passagem da corrente. Depois do diodo D4, parte da 
corrente se desviará ao diodo D3, abrindo-o. Dessa forma, toda a corrente será 
desviada para a carga, voltando para o transformador através dela e do diodo 
 
 
30 
D2 diretamente polarizado. No semiciclo negativo, a corrente (verde) circula, 
favorecendo a polarização direta do diodo D3, fechando-o. Parte da corrente se 
desvia para o diodo D2, mas, como ela está no sentido do traço (e não da flecha) 
dele, o diodo se abre, impedindo a passagem da corrente. Depois do diodo D3, 
parte da corrente se desviará para o diodo D4, abrindo-o. Dessa forma, toda a 
corrente será desviada para a carga, voltando para o transformador através dela 
e do diodo D1 diretamente polarizado. Assim, como a corrente está entrando 
sempre no mesmo ponto da carga, a tensão de saída 𝑣𝑣𝑜𝑜 será sempre positiva. 
Figura 29 – Princípio de funcionamento do um retificador de onda completa em 
ponte. (a) Semiciclo positivo; (b) Semiciclo negativo 
 
(a) (b) 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
Quando qualquer um dos diodos está aberto, ele suporta a tensão do 
secundário do transformador, portanto eles estão bem menos exigidos (tensão 
de pico inverso) que os diodos do retificador com tap central. 
Curva de transferência 
• Se 𝑣𝑣𝑖𝑖 ≤ 0, os diodos D1 e D3 diretamente polarizados e D2 e D4 
reversamente polarizados, portanto 𝑣𝑣𝑜𝑜 ≅ −𝑣𝑣𝑖𝑖 (com uma pequena queda 
de 0,7V devida aos diodos); 
• Se 𝑣𝑣𝑖𝑖 > 0 os diodos D2 e D4 diretamente polarizados e D1 e D3 
reversamente polarizados, portanto 𝑣𝑣𝑜𝑜 ≅ 𝑣𝑣𝑖𝑖 (com uma pequena queda de 
0,7V devida aos diodos). 
Na Figura 30 (a), podemos ver a tensão de entrada (no secundário do 
transformador) do retificador em verde e, em azul, a tensão de saída. Na Figura 
30(b), podemos ver a curva de transferência do retificador. 
 
 
 
31 
Figura 30 – (a) Tensões de entrada e saída de um retificador de onda completa 
em ponte; (b) Curva de transferência otimizada de um retificador de onda 
completa em ponte 
 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 A Figura 31 mostra o retificador com filtro capacitivo e os sinais de entrada 
e saída. 
Figura 31 – (a) Retificador de onda completa com filtro capacitivo; (b) Sinais de 
entrada e saída do circuito 
 
 
(a) (b) 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
3.3 Comparação entre os três tipos de retificadores 
Nas Figuras 23, 27 e 31, podemos observar que a amplitude do ripple é o 
dobro no retificador de meia onda porque o semiciclo negativo é anulado. Nos 
retificadores de onda completa, esse semiciclo é defasado 180o, aparecendo 
como positivo para a carga. Nesse caso, o capacitor tem menos tempo para 
descarregar, portanto a amplitude da oscilação é a metade do que no retificador 
de meia onda. Devido a isso, os retificadores de onda completa são mais usados 
no projeto de fontes. 
 
 
32 
No caso dos retificadores de onda completa, o retificador com derivação 
central apresenta duas desvantagens importantes em relação ao retificador em 
ponte: 
• No primeiro os diodos suportam uma tensão de pico inverso que é o dobro 
da suportada pelos diodos do retificador em ponte; 
• Os transformadores com derivação central são mais caros que os que têm 
um secundário único e são maiores em tamanho. 
Por essas razões, o retificador mais usado em projeto de fontes é o 
retificador em ponte. 
TEMA 4 – CEIFADORES 
Circuitos ceifadores (também chamados de limitadores, seletores de 
amplitude ou cortadores) são usados para selecionar e transmitir parte de um 
sinal variável qualquer que está abaixo ou acima de um determinado nível de 
referência. Existem ceifadores que cortam o sinal acima do nível de referência, 
outros que cortam abaixo do nível de referência, e outros que cortam em dois 
níveis de referência diferentes, deixando passar somente a parte da onda que 
se encontra entre os dois níveis (Boylestad; Nashelsky, 2013). 
Os circuitos ceifadores são usados em: 
• Sistemas de proteção (cortadores): evitam picos de tensão acima ou 
abaixo de um determinado nível; 
• Comparadores: determinam se a tensão ultrapassou (para cima ou para 
baixo – depende das necessidades do sistema) ou não um certo nível de 
referência; 
• Seletores de amplitude: selecionam parte do sinal de interesse do 
sistema. 
Os circuitos ceifadores podem ser usados como comparadores. O circuito 
comparador é usado para verificar quando um sinal qualquer atinge um nível de 
referência. A diferença entre o comparador e o ceifador consiste principalmente 
em que o comparador não precisa reproduzir qualquer forma de onda e sim 
“avisar” se a onda ultrapassou um certo nível. 
 
 
 
 
33 
4.1 Ceifadores em um nível 
Existem vários tipos de circuitos ceifadores em um nível. Em alguns deles, 
a tensão de referência (corte) é positiva; em outros, negativa, dependendo das 
necessidades do circuito. Nos ceifadores em níveis positivos, o sinal pode ser 
cortado acima ou abaixo do nível de referência positivo. Nos ceifadores em níveis 
negativos, o sinal pode ser cortado acima ou abaixo do nível de referência 
negativo. 
Em alguns casos, o diodo está em série com o sinal de entrada e, em 
outros, em paralelo. Como o diodo apresenta uma capacitância parasita, em 
altas frequências (mesmo polarizado reverso) pode transmitir sinal através dela. 
Devido a isso, a colocação do diodo em série ou em paralelo dependerá das 
características do sinal de entrada e das necessidades do circuito. 
4.2 Ceifadores em níveis positivos 
Nas figuras 32 e 33, temos exemplos de ceifadores em níveis de tensão 
positivos. 
4.2.1 Cortadores abaixo de um nível de referência 
Na Figura 32, podemos ver dois ceifadores que cortam o sinal abaixo de 
um nível de referência positivo. Tensão de entrada em vermelho e de saída em 
amarelo. 
Figura 32 – Ceifadores abaixo de um nível de referência: (a) Diodo em série com 
a entrada; (b) Diodo em paralelo com a saída 
 
 
 
34 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
4.2.2 Cortadores acima de um nível de referência 
Na Figura 33, podemos ver dois ceifadores que cortam o sinal acima de 
um nível de referência positivo. Tensão de entrada em vermelho e de saída em 
amarelo. 
Figura 33 – Ceifadores abaixo de um nível de referência: (a) Diodo em série com 
a entrada; (b) Diodo em paralelo com a saída 
 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
4.3 Ceifadores em níveis negativos 
Nas figuras 34 (a) e 34 (b), temos exemplos de ceifadores em níveis de 
tensão negativos. 
 
 
35 
4.3.1 Cortadores abaixo de um nível de referência 
Na Figura 34, podemos ver dois ceifadores que cortam o sinal abaixo de 
um nível de referência negativo. Tensão de entrada em vermelho e de saída em 
amarelo. 
Figura 34 – Ceifadores abaixo de um nível de referência: (a) Diodo em série com 
a entrada (b) Diodo em paralelo com a saída 
 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
4.3.2 Cortadores acima de um nível de referência 
Na Figura 35, podemos ver dois ceifadores que cortam o sinal acima de 
um nível de referência positivo. 
Tensão de entrada em vermelho e de saída em amarelo. 
 
 
 
 
 
 
36 
Figura 35 – Ceifadores abaixo de um nível de referência: (a) Diodo em série com 
a entrada; (b) Diodo em paralelo com a saída 
 
 
 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
4.4 Ceifadores em dois níveis 
Os ceifadores em dois níveis servem para selecionar uma parte do sinal 
de entrada. Por exemplo, em sistemas de proteção. No momento de ligar 
determinados equipamentos, os sobrepicos aparecem tanto para tensões 
positivas quanto negativas, sendo necessário limitar a amplitude tanto positiva 
quanto negativa. Outras vezes é necessário resgatar somente valores de sinais 
dentro de dois níveis. A Figura 36 mostra dois tipos de ceifadores em dois níveis.37 
Figura 36 – Ceifadores em dois níveis: (a) Ceifador em dois níveis positivos 
independentes; (b) Ceifador com zener 
 
 
(a) (b) 
Fonte: Elaborado pela autora. 
TEMA 5 – OUTROS CIRCUITOS COM DIODOS 
5.1 Grampeadores 
Um circuito grampeador fixa o pico positivo ou negativo do sinal para que 
não ultrapasse um determinado valor DC (positivo ou negativo). O grampeador 
não corta o sinal (a variação pico a pico se mantém); ele move para cima ou para 
baixo o sinal inteiro. Eles são usados quando o sinal deve permanecer inteiro, 
mas não deve ultrapassar um determinado nível de tensão (Millman; Halkias, 
1972). 
Em seguida, serão apresentados vários circuitos grampeadores com seus 
respectivos sinais de entrada e saída. 
5.2 Grampeador de pico positivo em um nível positivo de tensão 
O circuito grampeador da Figura 37 grampeia o pico positivo do sinal 
numa tensão igual à da fonte de contínua (nesse caso, 3,6V) mais a tensão de 
limiar de condução do diodo, que é 0,7V. Nesse caso, o pico positivo do sinal de 
saída está grampeado em 4,3V. 
 
 
38 
Figura 37 – Circuito grampeador de pico positivo num nível positivo de tensão e 
sinais de entrada (vermelho) e saída (verde) (fonte própria) 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
5.3 Grampeador de pico positivo em um nível negativo de tensão 
O circuito grampeador da Figura 38 grampeia o pico positivo do sinal 
numa tensão igual à da fonte de contínua (neste caso -3,6V) mais a tensão de 
limiar de condução do diodo, que é 0,7V. Nesse caso, o pico positivo do sinal de 
saída está grampeado em -2,9V. 
Figura 38 – Circuito grampeador de pico positivo num nível negativo de tensão 
e sinais de entrada (vermelho) e saída (verde). 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
5.4 Grampeador de pico negativo em um nível positivo de tensão 
O circuito grampeador da Figura 39 grampeia o pico negativo do sinal 
numa tensão igual à da fonte de contínua (neste caso 3,6V) menos a tensão de 
limiar de condução do diodo, que é 0,7V. Nesse caso, o pico negativo do sinal 
de saída está grampeado em 2,9V. 
 
 
 
 
 
39 
Figura 39 – Circuito grampeador de pico negativo num nível positivo de tensão 
e sinais de entrada (vermelho) e saída (verde) 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
5.5 Grampeador de pico negativo em um nível negativo de tensão 
O circuito grampeador da Figura 40 grampeia o pico negativo do sinal 
numa tensão igual à da fonte de contínua (neste caso -3,6V) menos a tensão de 
limiar de condução do diodo, que é 0,7V. Nesse caso, o pico positivo do sinal de 
saída (verde na Figura 40) está grampeado em -4,3V. 
Figura 40 – Circuito grampeador de pico negativo num nível negativo de tensão 
e sinais de entrada (vermelho) e saída (verde). 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
5.6 Detectores de envoltória 
Os circuitos detectores de pico, também chamados de detectores de 
envoltória, servem para recuperar um sinal que vem montado numa portadora 
(sinal de altíssima frequência que carrega o sinal de interesse). Por exemplo, o 
sinal de áudio que é transmitido por rádio modula um sinal de altíssima 
frequência (portadora) em amplitude (AM) ou em frequência (FM). Para poder 
escutar, é necessário resgatar esse sinal. Para isso, são usados os circuitos 
detectores de pico. Esse circuito funciona da seguinte maneira, no semiciclo 
 
 
40 
positivo quando a tensão de entrada supera a tensão do capacitor, o diodo se 
fecha, carregando o capacitor na tensão de pico. Quando a tensão de entrada 
diminui, o capacitor descarrega na resistência em paralelo com ele, até a tensão 
de entrada voltar a ultrapassar o valor da tensão do capacitor. Assim o ciclo se 
repete. A onda do sinal de áudio é recuperada desse jeito. Na Figura 41, é 
apresentado o detalhe da onda recuperada. Para o sinal de FM, o processo é 
similar. 
Figura 41 – Circuito detector de pico e sinal de entrada modulada em AM 
(vermelho) e saída (verde). 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
5.7 Aplicações digitais 
Uma vez que os diodos são dispositivos liga desliga, eles também são 
usados em aplicações digitais como modelos de circuitos mais complexos. 
5.7.1 Tipos de lógica 
Em eletrônica digital, não existem 0 e 1, mas existem níveis de tensão. Os 
números “0” e “1” lógicos são, na realidade, tensões que o sistema consegue ler 
e interpretar. Para cada família lógica, essas tensões têm valores diferentes (TTL 
e MOS - CMOS). A Figura 42 mostra os níveis lógicos de tensão das duas 
famílias mencionadas anteriormente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
41 
Figura 42 – Níveis de tensão das famílias lógicas TTL e CMOS 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
Na eletrônica digital, existem dois tipos de lógica: a lógica positiva, em que 
a tensão do “1” lógico é maior do que a tensão do “0” lógico; e a lógica negativa, 
em que a tensão do “0” lógico é maior do que a tensão do “1” lógico. Devido a 
isso, é necessário ter muito cuidado quando se projetam circuitos digitais. A folha 
de dados do fabricante diz se a CI é lógica positiva ou negativa. Se um circuito 
determinado é uma porta AND positiva, o mesmo circuito com os mesmos níveis 
de tensão considerando lógica negativa, ele será uma porta OR. Portanto, o 
projetista deverá verificar que tipo de lógica está usando para não ter problemas. 
Figura 43 – Tipos de lógica 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
5.7.2 Portas lógicas com diodos 
A seguir, veremos dois circuitos com diodos que se comportam como 
portas lógicas e os analisaremos para verificar que tipos de portas eles são. 
Circuito 1 
 
 
42 
No circuito da Figura 44, os diodos estão orientados para as entradas. 
Sendo a fonte de alimentação 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 positiva, se a entrada estiver em nível de 
tensão alto, o diodo correspondente estará polarizado reverso (aberto). Se a 
entrada estiver no nível baixo, o diodo correspondente estará diretamente 
polarizado e conduzindo corrente e levando a saída ao nível baixo. Nessa porta 
especificamente, se qualquer uma das entradas está no nível baixo, a saída irá 
para nível baixo sem importar o estado das outras entradas. Se todas as 
entradas estiverem no nível alto, os diodos abrem levando a saída ao nível alto. 
Figura 44 – Porta lógica com diodos orientados para as entradas 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 A Tabela 1 apresenta o funcionamento dessa porta para lógica positiva e 
a Tabela 2 para lógica negativa. Nessa tabela, na significa “nível alto”; nb, “nível 
baixo”; on significa “diodo fechado” (polarização direta); e off, “diodo aberto” 
(polarização reversa). 
Tabela 1 – Princípio de funcionamento de uma porta de três entradas com os 
diodos orientados para as entradas com lógica positiva 
A B C D1 D2 D3 Y 
nb 0 nb 0 nb 0 on on on nb 0 
nb 0 nb 0 na 1 on on off nb 0 
nb 0 na 1 nb 0 on off on nb 0 
nb 0 na 1 na 1 on off off nb 0 
na 1 nb 0 nb 0 off on on nb 0 
na 1 nb 0 na 1 off on off nb 0 
na 1 na 1 nb 0 off off on nb 0 
na 1 na 1 na 1 off off off na 1 
Fonte: Elaborado pela autora. 
Como podemos observar na Tabela 1, esse circuito é uma porta AND (E) 
de lógica positiva. Na Tabela 2, analisaremos o mesmo circuito, agora 
considerando a lógica negativa. 
 
 
43 
Tabela 2 – Princípio de funcionamento de uma porta de três entradas com os 
diodos orientados para as entradas com lógica negativa 
A B C D1 D2 D3 Y 
nb 1 nb 1 nb 1 on on on nb 1 
nb 1 nb 1 na 0 on on off nb 1 
nb 1 na 0 nb 1 on off on nb 1 
nb 1 na 0 na 0 on off off nb 1 
na 0 nb 1 nb 1 off on on nb 1 
na 0 nb 1 na 0 off on off nb 1 
na 0 na 0 nb 1 off off on nb 1 
na 0 na 0 na 0 off off off na 0 
Fonte: Elaborado pela autora. 
Como podemos observar na Tabela 2, esse circuito é uma porta OR (OU) 
de lógica negativa. 
Circuito 2 
No circuito da Figura 45, os diodos estão orientados para a saída. Sendo 
a fonte de alimentação 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 positiva, se a entrada estiver em nível de tensão alto, 
o diodo correspondente estará diretamente polarizado e conduzindo corrente e 
levando a saídaao nível alto. Se a entrada estiver no nível baixo, o diodo 
correspondente estará polarizado reverso (aberto). Nessa porta 
especificamente, se qualquer uma das entradas está no nível alto, a saída irá 
para nível alto sem importar o estado das outras entradas. Se todas as entradas 
estiverem no nível baixo, os diodos abrem levando a saída ao nível baixo. 
Figura 45 – Porta lógica com diodos orientados para as saídas 
 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 A Tabela 3 apresenta o funcionamento dessa porta para lógica positiva e 
a Tabela 4 para lógica negativa. Nessa tabela, na significa “nível alto”; nb, “nível 
baixo”; on, “diodo fechado” (polarização direta); off, “diodo aberto” (polarização 
reversa). 
 
 
44 
Tabela 3 – Princípio de funcionamento de uma porta de três entradas com os 
diodos orientados para a saída com lógica positiva 
A B C D1 D2 D3 Y 
nb 0 nb 0 nb 0 on on on nb 0 
nb 0 nb 0 na 1 on on off na 1 
nb 0 na 1 nb 0 on off on na 1 
nb 0 na 1 na 1 on off off na 1 
na 1 nb 0 nb 0 off on on na 1 
na 1 nb 0 na 1 off on off na 1 
na 1 na 1 nb 0 off off on na 1 
na 1 na 1 na 1 off off off na 1 
Fonte: Elaborado pela autora. 
Como podemos observar na Tabela 3, este circuito é uma porta OR (OU) 
de lógica positiva. Na Tabela 4, analisaremos o mesmo circuito agora 
considerando a lógica negativa. 
Tabela 4 – Princípio de funcionamento de uma porta de três entradas com os 
diodos orientados para a saída com lógica negativa. 
A B C D1 D2 D3 Y 
nb 1 nb 1 nb 1 on on on nb 1 
nb 1 nb 1 na 0 on on off na 0 
nb 1 na 0 nb 1 on off on na 0 
nb 1 na 0 na 0 on off off na 0 
na 0 nb 1 nb 1 off on on na 0 
na 0 nb 1 na 0 off on off na 0 
na 0 na 0 nb 1 off off on na 0 
na 0 na 0 na 0 off off off na 0 
Fonte: Elaborado pela autora. 
Como podemos observar na Tabela 4, esse circuito é uma porta AND (E) 
de lógica negativa. Observando as quatro tabelas, podemos concluir que, com 
as mesmas tensões e o mesmo funcionamento, os circuitos digitais comportam-
se como diferentes portas, dependendo do tipo de lógica que estivermos usando. 
Por essa razão, é fundamental que o projetista saiba se a lógica é positiva ou 
negativa antes de começar o projeto. 
FINALIZANDO 
Nesta aula, foram verificados conteúdos referentes semicondutores e 
junção p-n. Os dispositivos semicondutores estão ao nosso redor em 
equipamentos eletrônicos dos mais variados tipos e para as mais variadas 
 
 
45 
aplicações. O funcionamento de todos esses dispositivos está baseado na 
junção p-n. Foram apresentados os diodos, suas características e suas 
aplicações principais. 
Saiba mais 
Para finalizar, cabe lembrar que esta aula é somente um guia, e que o 
aluno, além de ler este guia de estudos, deve estudar pelo livro texto os capítulos 
1 e 2. 
BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria 
de circuitos. 11. ed. São Paulo: Pearson Education, 2013. 
Todos os circuitos foram projetados e simulados usando o software online 
Multisim (National..., 2019). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
46 
REFERÊNCIAS 
BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de 
circuitos. 11. ed. São Paulo: Pearson Education, 2013. 
LA UNIÓN PN. ¿Cómo funcionan los diodos? FM Gomez Campos, 4 maio 2013. 
Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=hsJGw_c-Nn4>. Acesso 
em: 30 jul. 2019. 
MILLMAN, J.; HALKIAS, C. C. Integrated electronics: analog and digital circuits 
and systems. International Student Edition. Tokyo: McGraw-Hill, 1972. 
MITCHEL, E. S. Diodes and diode applications. In: MITCHEL, E. S. Grob´s 
Basic Electronics. 11. ed. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2011. 
Cap. 27. 
NATIONAL INSTRUMENTS. MultisimLive, 2019. Disponível em: 
<https://www.multisim.com/>. Acesso em: 30 jul. 2019. 
OLIVEIRA, T. R. Aula 2 – Eletrônica geral 1 – Técnico. Instituto Federal de 
Santa Catarina, 6 set. 2016. Disponível em: 
<https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/index.php/AULA_2_-
_Eletr%C3%B4nica_Geral_1_-_T%C3%A9cnico>. Acesso em: 30 jul. 2019. 
WIKIPEDIA. p–n junction. Wikipédia, 2018. Disponível em: 
<https://en.wikipedia.org/wiki/P-n_junction>. Acesso em: 30 jul. 2019. 
 
	CONVERSA INICIAL
	TEMA 1 – SEMICONDUTORES
	1.1 Isolantes, condutores, semicondutores
	1.1.1 Isolantes
	1.1.2 Condutores
	1.1.3 Semicondutor
	1.2 Estrutura cristalina de um semicondutor
	1.2.1 Ligação covalente
	1.2.2 Lacunas
	1.2.3 Dopagem
	1.2.4 Átomos doadores
	1.2.5 Átomos aceitadores
	TEMA 2 – A JUNÇÃO P-N
	2.1 A junção p-n em circuito aberto
	2.2 Diodos – A junção p-n como retificador
	2.2.1 Polarização reversa
	2.2.2 Polarização direta
	2.2.3 Contatos ôhmicos
	2.3 Componentes de correntes em uma junção p-n
	2.4 Característica Volt-Ampère
	Primeira aproximação (diodo ideal)
	Segunda aproximação
	Terceira aproximação
	2.5 Tipos de diodos
	2.5.1 Genérico
	2.5.2 Zener
	2.5.3 Túnel (ou Esaki)
	2.5.4 Schottky
	2.5.5 Diodos emissores de luz
	2.5.5.1 LED
	Fonte: Elaborado pela autora.
	2.5.5.2 Diodo laser
	2.5.6 Varicap
	2.5.7 Shockley
	2.5.8 PIN
	2.5.9 Fotodiodo
	TEMA 3 – RETIFICADORES
	Saiba mais
	Curva de transferência: é um gráfico que relaciona o sinal de saída com o sinal de entrada do sistema. Ela determina o comportamento do sistema e indica como vai ser o processamento do sinal de entrada que vai resultar em um determinado sinal de saída...
	3.1 Retificador de meia onda
	Fonte: Elaborado pela autora.
	Curva de transferência
	Fonte: Elaborado pela autora.
	3.2 Retificadores de onda completa
	3.2.1 Retificador de onda completa com derivação central
	Curva de transferência
	Fonte: Elaborado pela autora.
	3.2.2 Retificador de onda completa em ponte
	Curva de transferência
	Fonte: Elaborado pela autora.
	3.3 Comparação entre os três tipos de retificadores
	TEMA 4 – CEIFADORES
	4.1 Ceifadores em um nível
	4.2 Ceifadores em níveis positivos
	4.2.1 Cortadores abaixo de um nível de referência
	Fonte: Elaborado pela autora.
	4.2.2 Cortadores acima de um nível de referência
	Fonte: Elaborado pela autora.
	4.3 Ceifadores em níveis negativos
	4.3.1 Cortadores abaixo de um nível de referência
	Fonte: Elaborado pela autora.
	4.3.2 Cortadores acima de um nível de referência
	4.4 Ceifadores em dois níveis
	Fonte: Elaborado pela autora.
	TEMA 5 – OUTROS CIRCUITOS COM DIODOS
	5.1 Grampeadores
	5.2 Grampeador de pico positivo em um nível positivo de tensão
	Fonte: Elaborado pela autora.
	5.3 Grampeador de pico positivo em um nível negativo de tensão
	5.4 Grampeador de pico negativo em um nível positivo de tensão
	5.5 Grampeador de pico negativo em um nível negativo de tensão
	5.6 Detectores de envoltória
	5.7 Aplicações digitais
	5.7.1 Tipos de lógica
	5.7.2 Portas lógicas com diodos
	Circuito 1
	Circuito 2
	FINALIZANDO
	REFERÊNCIAS