Tecnologia em Automação Industrial 2016 ELETRÔNICA II Aula 02 Revisão: dispositivos eletrônicos Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino https://giovanatangerino.wordpress.com.

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1 Tecnologia em Automação Industrial 2016 ELETRÔNICA II Aula 02 Revisão: dispositivos eletrônicos Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino https://giovanatangerino.wordpress.com giovanatangerino@ifsp.edu.br giovanatt@gmail.com

2 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Elementos Ativos:. Válvulas. Semicondutores.. Diodos.. Transistores.. Tiristores CIs. Amp-op. Portas lógicas. etc Elementos Passivos:. Resistores. Capacitores. Indutores CIRCUITOS ELÉTRICOS E ELETRÔNICOS.. Trimpots.. Potenciômetros.. Trimmer.. variáveis.. Solenóides.. motores.. BJT.. JFET.. MOSFET.. IGBT.. UJT.. de junção.. Zener.. Schottky.. Emissor de luz.. Fotodiodos.. SCR.. Diac/Triac.. GTO.. SCS Fontes de alimentação:. Corrente contínua/alternada. dependente/independente Transmissão de dados:. Sistemas analógicos. Sistemas digitais Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

3 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Eletrônica Analógica Elementos Ativos:. Válvulas. Semicondutores.. Diodos.. Transistores.. Tiristores CIs. Amp-op. Portas lógicas. etc Elementos Passivos:. Resistores. Capacitores. Indutores CIRCUITOS ELÉTRICOS E ELETRÔNICOS.. Trimpots.. Potenciômetros.. Trimmer.. variáveis.. Solenóides.. motores.. BJT.. JFET.. MOSFET.. IGBT.. UJT.. de junção.. Zener.. Schottky.. Emissor de luz.. Fotodiodos.. SCR.. Diac/Triac.. GTO.. SCS Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Elétrica Eletrônica de Potência Eletrônica Digital

4 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Circuitos Elétricos e Eletrônicos Elétrica. Transformadores. Motores. Geração/Transmissão/Distribuição. Instalações Residenciais/Prediais/Industriais. Filtros Passivos Eletrônica Analógica:. Retificadores. Ceifadores. Grampeadores. Multiplicadores de tensão. Fontes de alimentação(reguladores de tensão). Amplificadores. Filtros Ativos. Geradores de sinais: Osciladores/ Multivibradores. Circuitos de Instrumentação. Circuitos Integrados Eletrônica Digital:. Circuitos combinacionais.. Codificadores e decodificadores.. Multiplexador e demultiplexador.. Somador e subtrator. Circuitos sequenciais.. Flip-flop RS, JK, D e T. Registradores. Contadores síncronos e assíncronos. Memórias. Conversores A/D e D/A Eletrônica de Potência:. Classes de amplificadores: A, B, AB, C. Reguladores.. Regulador CA ou controlador CA (CA p/CA).. Regulador CC: chopper ou recortador (CC p/CC). Conversores de potência:.. Conversores de fator de potência: compensador.. Retificadores de potência (CA p/ CC).. Inversores de potência (CC p/ CA).. Inversores de frequência. Acionamento de máquinas elétricas APLICAÇÕES: Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

5 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Teorias. Leis básicas.. Lei de Ohm.. Lei das tensões de Kirchhoff.. Lei das correntes de Kirchhoff. Métodos de análise.. Análise nodal.. Análise de malhas.. Correntes fictícias de Maxwell. Teoremas de rede.. Circuitos lineares.. Princípio da Superposição.. Teoremas de Thévenin.. Teoremas de Norton.. Transferência máxima de potência. Resposta em frequência. Transformada de Laplace. Análise de Fourier. Processamento de sinais..(analógico e digitais). Automação e Controle Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino. Circuitos em regime permanente CC. Circuitos em regime permanente CA.. Excitação senoidal, fasores. Circuitos de 1ª e 2ª ordem.. Circuitos RL, RC, RLC.. Filtros passivos. Circuitos monofásicos e polifásicos.. fator de potência.. Ligações estrela e triângulo. Análise em regime transitório.. Resposta ao degrau e ao impulso. Análise em regime permanente.. Valor médio e eficaz.. Energia, potência. Bipolos, quadripolos, geradores, receptores. Magnetismo e eletromagnetismo.. Transformadores

6 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES

7 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino HISTÓRIA DOS ELETRÔNICOS A maioria dos dispositivos em uso foi inventada há décadas. Grande parte dos novos desenvolvimentos são melhoria constante em técnicas de construção, características gerais e técnicas de aplicação, em vez do desenvolvimento de novos elementos e projetos. Diodo desenvolvido em 1939. Transistor desenvolvido em 1947. Primeiro circuito integrado desenvolvido em 1958 por Jack Kilby na Texas Instruments.

8 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES Diodos: 2 camadas PN chaveamento Junção PN, zener, Schottky, diodo túnel, emissor de luz, fotodiodo, varicap Transistores: 3 camadas PNP ou NPN Amplificação e chaveamento de potência BJT, FET, MOSFET, IGBT, UJT Tiristores: 4 camadas PNPN Chaveamento de potência SCR, GTO, triac, diac, SCS, MCTMOS Vantagem: converter e controlar grandes quantidades de potências em sistemas AC ou DC, utilizando apenas uma pequena potência para o controle.

9 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Visão geral: Dispositivos Semicondutores (diodos) Diodo de junção PN Diodo Zener Diodo Schottky Trabalha com baixas tensões e em alta velocidade Pode desligar muito mais rapidamente do que o de junção PN Frequências de chaveamento muito maiores Emprego: retificadores em aplicações de baixa tensão, em que a eficiência de conversão é o ponto importante Fontes de alimentação chaveadas que operam em frequências iguais ou maiores do que 20 Hz. Diodo túnel ou diodo Esaki Extremamente rápido, opera na casa dos GHz

10 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Visão geral: Dispositivos Semicondutores (diodos) Diodo emissor de luz Fotodiodo Varicap

11 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Visão geral: Dispositivos Semicondutores (transistores) BJT Transistor Bipolar de Junção (Bipolar Junction Transistor) Controlado por corrente Velocidade de chaveamento mais lenta que o MOSFET Em aplicações de alta tensão, um BJT é preferível, mesmo que às custas de perdas de desempenho em alta frequência JFET Controlado por tensão MOSFET Transistor de Efeito de Campo Metal-Óxido- Semicondutor (Metal-Oxide- Semiconductor Field Effect Transistor) Controlado por tensão Transistor de chaveamento rápido Preferíveis em aplicações com altas frequências Alta impedância de entrada Apropriado para baixas potências (até alguns quilowatts)

12 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Visão geral: Dispositivos Semicondutores (transistores) IGBT Transistor Bipolar de Porta Isolada (Insulated Gate Bipolar Transistor Semicondutor de potência que alia as características de chaveamento dos BJTs e a alta impedância dos MOSFETs Baixa queda de tensão no estado ligado (alta eficiência) Excelente chaveamento Velocidade de chaveamento entre as do BJTs e os MOSFETs Capacidade de bloqueio para tensões inversas é muito ruim UJT Transistor de Unijunção (Unijunction Transistors) Usado para gerar pulsos de acionamento para dispositivos maiores, como retificadores controlados de silício e triacs Dispositivo ideal para utilização em osciladores de relaxamento, usados para disparo de um SCR

13 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Visão geral: Dispositivos Semicondutores (tiristores) SCR Retificador Controlado de Silício (Silicon Controlled Rectifier) Para passar o tiristor ao estado ligado é preciso que a porta recebe um pulso positivo de pequena amplitude apenas por um curto espaço de tempo Permanece no estado ligado enquanto a corrente ficar acima de um certo valor Chaveamento GTO Tiristor de desligamento de porta (Gate Turnoff Thyristor) Passa para o estado ligado com um sinal positivo na porta Passa para o estado desligado com uma corrente de porta negativa Qualidades melhoradas de chaveamento. Tempo de desligamento muito menor que o SCR Valores nominais de tensão e corrente menores que o SCR Queda de tensão mais alta no estado ligado Uso: acionamento de motores, fontes de alimentação de funcionamento contínuo, choppers e inversores. Diac Chave semicondutora de três camadas e dois terminais A única maneira de o dispositivo passar para o estado ligado é excedendo a tensão de disparo Pode ser chaveado de desligado para ligado para qualquer das polaridades de tensão Útil para aplicações AC

14 Prof a. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino Triac Capaz de conduzir corrente em ambas as direções direta e inversa, e pode ser controlado por um sinal na porta, positivo ou negativo Mais econômico e fácil de controlar Dois SCRs podem ser usados em vez de um triac caso a potência a ser regulada seja maior do que os valores nominais dos dispositivos Limitações: baixa velocidade, que restringe a freq. operacional Usados apenas para regular tensões AC de 60Hz SCS Chave controladora de Silício Pode passar para o estado ligado com aplicação de pulso positivo na porta do cátodo ou com um pulso negativo na porta do ânodo. Se estiver ligado, passará para desligado com um pulso positivo na porta do ânodo ou um pulso negativo na porta do cátodo MCT Tiristor Controlado MOS (MOS Controlled Thyristor) MOS+SCR Queda de tensão baixa no estado ligado e baixo tempo de desligamento Exige corrente de porta menor para o desligamento do que o GTO Desvantagem: baixa capacidade de bloqueio de tensão inversa Visão geral: Dispositivos Semicondutores (tiristores)