Prova AV1

Prévia do material em texto

FACULDADE ESTÁCIO DE CURITIBA 
 
Curso: Engenharia Elétrica Turma: 3001 
Disciplina: Eletrônica analógica Professor(a): 
Henrique Marin van der 
Broocke Campos 
Data: 12/05/2020 Avaliação: AV1 
 
Aluno: Emir Cordeiro 
Matrícula: 201601284039 
 
Nota: 
 
INSTRUÇÕES PARA A AVALIAÇÃO: 
a) Leia atentamente todas as questões antes de iniciar; 
b) A interpretação das questões faz parte da avaliação; 
 
Boa Prova! 
 
1) Sobre diodos considere as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta. 
Valor: 1,0 
I. O terminal vinculado ao material do tipo p é chamado de anodo (A). 
II. O terminal vinculado ao material do tipo n é chamado de catodo (K). 
III. O diodo pode ser polarizado apenas diretamente. 
IV. Na polarização direta o terminal positivo é aplicado ao anodo (material p), enquanto 
o negativo é aplicado no terminal n, que é o catodo. 
V. A polarização reversa tem a ligação o terminal positivo aplicado ao anodo (material 
p), enquanto o negativo é aplicado no terminal n, que é o catodo. 
a) As afirmativas I e II são corretas. 
b) As afirmativas I, II e III são corretas. 
c) As afirmativas I, II e IV são corretas. 
d) As afirmativas I, II, III e V são corretas. 
e) As afirmativas I, II, III, IV e V são corretas. 
 
Resposta 
R – Letra C correta 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2) O diodo semicondutor é um componente eletrônico baseado numa junção p-n. 
Explique, com suas palavras, o que é, basicamente, uma junção p-n, o que são 
materiais do tipo p e materiais do tipo n e, por fim, como ocorre a polarização 
direta de uma junção pn. Valor: 1,0 
 
R - No lado P da junção, as lacunas são chamadas portadores majoritários, e os 
elétrons portadores minoritários. Na estrutura tipo P existem íons negativos, devido 
aos dopantes aceitadores presentes na estrutura. 
 No lado N da junção, existe uma quantidade maior de elétrons na banda de 
condução do que as lacunas, chamados de portadores majoritários enquanto que 
as lacunas são os portadores minoritários. Há também ions positivos gerados pela 
presença de dopantes doadores no material tipo N. 
O diodo basicamente é formado por uma junção P-N, onde existem portadores 
(negativos e positivos), íons fixos (de dopantes ou contaminantes), átomos 
constituintes do material ou do substrato utilizado. 
Durante a formação da junção P-N há a formação também de uma barreira de 
potencial, e de uma região de depleção. 
Se considerar um instante em que seja formada a junção, neste instante surgem 
duas correntes: a corrente de difusão (gerada pela tendência dos portadores de 
cada material se distribuírem) e a corrente de deriva (devido ao campo elétrico). 
Inicialmente surge uma corrente de difusão maior que a corrente de deriva através 
da junção. Esta corrente diminui com o tempo, até que se iguala à corrente de 
deriva, anulando-se. Durante este processo a barreira de potencial e a região de 
depleção vão se formando, até que seja atingido o equilíbrio. 
 
 
 
 
 
3) representa que este componente é um dispositivo unidirecional. Esta afirmação é 
verdadeira ou falsa? Justifique. Valor: 1,0 
R - Verdadeira: 
 Assim, quando o Ânodo (A) estiver a um potencial positivo em relação ao 
Cátodo (K), o díodo conduz e a corrente terá o sentido (convencional) indicado pela 
seta. Nestas condições diz-se que o díodo está diretamente polarizado. Quando o 
Ânodo estiver a um potencial negativo em relação ao Cátodo, o díodo não conduz 
e a corrente, que teria o sentido contrário ao da seta, não é autorizada a passar. 
Nestas condições diz-se que o díodo está inversamente polarizado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4) Considere o circuito abaixo, adotando o modelo simplificado (VK = 0,7V) para o 
diodo de silício. Utilize o método de análise CC para determinar o que se pede. 
Adotar duas casas após a vírgula. Assinale a alternativa correspondente a 
queda de tensão no resistor (VR), a corrente no resistor (IR) e a potência no 
diodo (PD). Valor: 2,0 
a) 23,3 V; 2,33 mA; 1,63 mW 
b) 23,3 V; 2,82 mA; 1,97 mW 
c) 23,3 V; 2,69 mA; 1,87 mW 
d) 25,3 V; 2,72 mA; 1,32 mW 
 
 
R – 
 
Vr = Vt – Vd 
Vr = 23,3V 
 
Ir = Vr/r 
Ir = 2,33.10-³ 
 
Pd = Vd*Ir 
Pd = 0,7 * 2,33.10-³ 
Pd = 1,631.10-6 / 1,631 µA 
 
5) Para o circuito do retificador de onda completa em ponte alimentando a carga 
resistiva, conforme a Figura abaixo, calcular o que se pede considerando as 
especificações da Tabela 1. Assinale a alternativa correta, correspondente a 
tensão média no resistor, tensão eficaz no resistor, corrente média no 
resistor, corrente eficaz no resistor e tensão de pico inversa suportada pelo 
diodo. Utilize o modelo simplificado do diodo. Adotar duas casas após a vírgula. 
Valor: 2,0 
 
Tabela 1 – Especificações 
Parâmetro Valor 
Valor de pico da tensão de entrada (VP) 28,28 V 
Frequência da tensão de entrada (f) 60 Hz 
Resistência de carga (R) 20 kΩ 
 
a) 17,09 V; 20 V; 0,95 mA; 1 mA; 28,28 V 
b) 17,84 V; 22 V; 0,95 mA; 2 mA; 29,28 V 
c) 17,84 V; 22 V; 0,95 mA; 3 mA; 29,28 V 
d) 17,84 V; 22 V; 1,05 mA; 3,2 mA; 29,28 V 
e) 17,09 V; 20 V; 0,85 mA; 1 mA; 28,28 V 
 
Solução: 
 
VLmed = 0,636*(Vp-2*0,7) 
VLmed = 17,09 V 
 
Vef = 0,707*28,28 
Vef = 19,993 V 
 
Imed = 17,09/20.10³ 
Imed = 854,5.10-6 ou 854µA 
 
Vinverso = Vp = 28,28 V 
 
 
6) Para a filtragem do sinal CC entregue para a carga a partir do retificador em ponte 
completa do exercício anterior, costuma-se incluir uma capacitância em paralelo 
com a carga resistiva. Admita os mesmos parâmetros já estabelecidos no 
exercício anterior e uma ondulação de 10% do valor de pico da tensão de 
entrada e rendimento unitário. Calcule a capacitância necessária neste caso e 
assinale a alternativa correta. Adotar duas casas após a vírgula. Obs.: PR = . 
Valor: 1,0 
a) 1,05 µF 
b) 1,15 µF 
c) 2,05 µF 
d) 2,19 µF 
e) 2,39 µF 
 
∆V = 0,1*Vp 
∆V = 0,1*28,28 
∆V = 2,828V 
 
VCmin = Vp-∆V 
VCmin = 28,28 – 2,828 
VCmin = 25,452V 
 
Po = Pr = 20² / 20.10³ = 0,02 
Po = Pin 
 
C = Pin/ f*(Vp² - VCmin) 
C = 0,02 / 60*(28,28² - 25,452²) 
C = 2,193 .10-6 ou 2,193 µF 
 
7) Considere um circuito contendo uma bateria, um LED e um resistor limitador de 
corrente. Os dados estão na Tabela 2. Calcule o valor do resistor limitador de 
corrente (RS) e preencha na Tabela 2. Valor: 1,0 
Tabela 2 - Especificações 
Parâmetro Valor 
Tensão de entrada (E) 5 V 
Resistor limitador de corrente (RS) 
Queda de tensão no LED em condução 
(VF) 
2 V 
Corrente de pico direta (IF) 15 mA 
Potência máxima do LED (PLED) 30 mW 
 
V = 5 R =? VF = 2V IF = 15mA Pled = 30 mW 
 
Vr = V – VF = 5 – 2 
Vr = 3V 
 
R = Vr / IF 
R = 3 / 15.10-³ 
R = 200 Ω 
 
 
 
8) Para um circuito contendo uma tensão de entrada, um resistor de entrada, um 
diodo zener e uma resistência de carga em paralelo ao Zener, considere os dados 
da Tabela 3. Assinale a alternativa correspondente a tensão no Zener (VZ), a queda 
de tensão em R (VR), a corrente em R (IR), a corrente em RL (IRL) a corrente no 
Zener (IZ) e a potência no Zener (PZ). Valor: 1,0 
 
 
 
Tabela 3. 
Parâmetro Valor 
Tensão de entrada (Vi) 24 V 
Resistor de entrada (R) 1 kΩ 
Resistor de carga (RL) 2 kΩ 
Tensão nominal do Zener (VZ) 15 V 
Potência máxima do Zener (PZM) 75 mW 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) 16 V; 9 V; 8 mA; 7,2 mA; 1,2 mA; 20 mW 
b) 16 V; 9 V; 9 mA; 7,1 mA; 1,1 mA; 21 mW 
c) 16 V; 9 V; 9 mA; 7,5 mA; 1,3 mA; 22 mW 
d) 16 V; 9 V; 9 mA; 7,5 mA; 1,5 mA; 22 mW 
e) 16 V; 9 V; 9 mA; 7,5 mA; 1,5 mA; 23 mW 
 
Vz = Vi * (Rl / Rl + R) 
Vz = 24 * (2.10³ / 2.10³ + 1.10³) 
Vz = 16V 
 
 
Vr = Vi – Vz 
Vr = 24 – 15 
Vr = 9V 
 
Ir = Vr / R 
Ir = 9 / 1.10³ 
Ir = 9.10-³ ou 9mA 
 
Vrl = Vz 
Irl = Vrl / Rl 
Irl = 15 / 2.10³ 
Irl = 7,5.10-³ ou 7,5 mA 
 
 
Iz = Ir – Irl 
Iz = 9mA – 7,5mA 
Iz = 1,5.10-³ ou 1,5 mA 
 
Pz = Vz * Iz 
Pz = 15 * 1,5mA 
Pz = 22,5.10-³ ou 22,5mW