Apresentação do PowerPoint

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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CIRCUITOS ELÉTRICOS E ELETRÔNICOS
.. Trimpots
.. Potenciômetros
.. Trimmer
.. variáveis
.. Solenóides
.. motores
Elementos
Passivos:
. Resistores
. Capacitores
. Indutores
Elementos
Ativos:
. Válvulas
. Semicondutores
.. Diodos
.. Transistores
.. Tiristores
CIs
. Amp-op
. Portas lógicas
. etc
Fontes de alimentação:
. Corrente contínua/alternada
. dependente/independente
.. de junção
.. Zener
.. Schottky
.. Emissor de luz
.. Fotodiodos
.. SCR
.. Diac/Triac
.. GTO
.. SCS
.. BJT
.. JFET
.. MOSFET
.. IGBT
.. UJT
Transmissão de dados:
. Sistemas analógicos
. Sistemas digitais
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CIRCUITOS ELÉTRICOS E ELETRÔNICOS
Eletrônica Analógica
Elétrica
.. Trimpots
.. Potenciômetros
.. Trimmer
.. variáveis
.. Solenóides
.. motores
Elementos
Passivos:
. Resistores
. Capacitores
. Indutores
Elementos
Ativos:
. Válvulas
. Semicondutores
.. Diodos
.. Transistores
.. Tiristores
CIs
. Amp-op
. Portas lógicas
. etc
.. de junção
.. Zener
.. Schottky
.. Emissor de luz
.. Fotodiodos
.. SCR
.. Diac/Triac
.. GTO
.. SCS
.. BJT
.. JFET
.. MOSFET
.. IGBT
.. UJT
Eletrônica de Potência
Eletrônica Digital
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Circuitos Elétricos e Eletrônicos
APLICAÇÕES:
Elétrica
. Transformadores
. Motores
. Geração/Transmissão/Distribuição
. Instalações Residenciais/Prediais/Industriais
. Filtros Passivos
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 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 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
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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
. Circuitos em regime permanente CC
. Circuitos em regime permanente CA
.. Excitação senoidal, fasores
. Resposta em frequência
. Circuitos de 1ª e 2ª ordem
.. Circuitos RL, RC, RLC
.. Filtros passivos
. Transformada de Laplace
. Circuitos monofásicos e polifásicos
.. fator de potência
.. Ligações estrela e triângulo
. Análise em regime transitório
.. Resposta ao degrau e ao impulso
. Análise de Fourier
. Processamento de sinais
..(analógico e digitais)
. Automação e Controle
. Análise em regime permanente
.. Valor médio e eficaz
.. Energia, potência
. Bipolos, quadripolos, geradores, receptores
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. Magnetismo e eletromagnetismo
.. Transformadores
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DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES
Profa. 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.
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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.
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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.
Extremamente rápido, opera na casa dos GHz
Diodo túnel
ou diodo Esaki
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Visão geral: Dispositivos Semicondutores (diodos)
Diodo emissor de luz
Fotodiodo
Varicap
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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
• Controlado por tensão
JFET
MOSFET
Transistor de Efeito de
Campo Metal-ÓxidoSemicondutor
(Metal-OxideSemiconductor 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)
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Visão geral: Dispositivos Semicondutores (transistores)
IGBT
Transistor Bipolar de Porta
Isolada
(Insulated Gate Bipolar
Transistor
UJT
Transistor de Unijunção
(Unijunction Transistors)
• 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
• 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
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Visão geral: Dispositivos Semicondutores (tiristores)
SCR
Retificador Controlado
de Silício
(Silicon Controlled
Rectifier)
GTO
Tiristor de
desligamento de porta
(Gate Turnoff Thyristor)
Diac
Chave semicondutora
de três camadas e dois
terminais
• 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
• 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.
• 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
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Visão geral: Dispositivos Semicondutores (tiristores)
•
Triac
•
•
•
•
SCS
Chave controladora de
Silício
MCT
Tiristor Controlado
MOS
(MOS Controlled
Thyristor)
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
• 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
• 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
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