Licenciatura em Engenharia Electrónica

Licenciatura em Engenharia Electrónica
3º Teste de Dispositivos Electrónicos
09/06/2007
Duração: 3 horas
Justifique todas as respostas
1. Considere o circuito da Fig.1a. A característica estacionária do díodo está representada na
Fig. 1b ( U disr  40 V; U 0  0, 7 V ).(Cotação: 5,5 val)
a) Admitindo que   0 e U  t   U M sin  t  com U M  50 V,   2f e f  50Hz,
calcule o valor mínimo da resistência R para que a potência máxima Pmax  0,5 W
seja atingida quando U M  50 V.
b) Admitindo uma iluminação  para a qual Iilum  10 mA, calcule R de modo a que
com U  0 a potência na carga seja máxima.
c) Admitindo U  t   50 V e que a potência posta em jogo no díodo é de 34,5 mW,
calcule a concentração de impurezas de substituição da resistência R , admitindo que
esta é fortemente extrínseca do tipo n com L  1 cm e S  1 mm2.
Semicondutor: n  0, 25 m2 V-1s-1 e  p  0, 05 m2 V-1s-1 para T  300K.
ID
ID
ID
0
R

U disr
UD
U
UD
D
U0
U0
UD
 Iilum
b
-Fig 1 -
a
U disr
0
2. Considere o circuito da Fig. 2 onde EC 10 V e RB  100 k . Despreze as quedas de
tensão das junções quando directamente polarizadas. (Cotação: 5,0 val)
RC
RB
C1
vi
EC
B
Ri
~
C2
C
E
vO
- Fig.2 TBJ(300K):
F  50; VA  150 V; ICE 0  1 μA; UCdisr = - 25 V.
a) Calcule o valor mínimo de RC que leva o transístor a funcionar na zona de saturação.
b) Considere RC  500. Nessas condições, e para um sinal sinusoidal incremental à
entrada vi , determine o ganho de tensão vo / vi e a resistência incremental de entrada
Ri . Despreze as impedâncias dos condensadores C1 e C2 à frequência de trabalho.
3. Considere o circuito da Fig.3 com um andar inversor NMOS. Na figura representam-se
igualmente as tensões de entrada v I e de saída vO do circuito. (Cotação: 3,5 val)
Dados: RD  2 k ; VDD  6 V; MOS (300 K): A=1 mAV -2 .
a) Identifique nas formas de onda das tensões de entrada ou de saída as várias zonas de
funcionamento do MOS.
b) Calcule o valor da tensão porta-fonte de limiar, UGS lim , e o valor da tensão de saída
vO1, ou seja no instante t  4 ms.
vI (V)
RD
6
D
4
ID
RG
G
S
vO  V 
vO
U0S
vI
VDD 2
UDS
t  ms 
6
vO1
t  ms 
2
4
6
-Fig.34. Determine o ganho em tensão vo / vi e a resistência de saída Ro do circuito da Fig.4,
admitindo que à frequência de interesse os condensadores apresentam impedâncias
desprezáveis. Dados do MOS (300K): U GS lim  1 V; A  1,5 mAV -2 . (Cotação: 3,0 val)
RD  1 k
RG  10 M
Ci
ID
G
VDD  6 V
UDS
S
vi
C0
D
v0
U0S
-Fig.4 -
5. Considere o circuito da Fig.5 com dois tiristores iguais caracterizados por:

U B  100 V e I H  0 mA para I G  0 mA
T1 , T2  300 K  

U AKdisrp  300 V
Represente graficamente a tensão de saída UO (t ) para uma tensão de entrada
U I (t )  250sin t   V e f   / 2  50 Hz , assinalando todos os pontos notáveis da
curva. Para os tiristores despreze a corrente directa e a corrente inversa do estado
bloqueado e as tensões directas do estado de condução. Justifique convenientemente a
resposta. (Cotação: 3,0 val )
R  100 
G2
UO
UI
T1
G1
R  100
T2
-Fig.5 -
Cotação:
Questão 1:
Questão 2:
Questão 3:
Questão 4:
Questão 5:
5,5 val (2,0+1,5+2,0)
5,0 val (2,0+3,0)
3,5 val (1,5+2,0)
3,0 val
3,0 val
Formulário:
Transistor Bipolar npn:
 UC

 UT

IC   F I B  ICE 0  e
 1




C
IC
UC
 UC

 UT

IC   F I E  ICB0  e
 1




B
IB
F 
IE
UE
ICE 0  1  F  ICB0
F
F
; F 
1  F
1 F
E
I
gm  C ;
UT
V
r0  A ;
IC
gmr  F ;
Fotodíodo:
 U


UT
I  Iis  e
 1  Iilum




Díodo:
 UD

 UT

I D  Iis  e
 1 ;




ni  T
Semicondutores:
3/ 2
WG
e 2kT ;

r  1  F  rE
I I
g  D is ;
UT
 G ef
np  ni2 1 
 Gter

;


  q n n  p p

MOSFET:
D
ID
G
U DS
ID 
A
U GS  U GS lim 2
2
se U DS  U GS  U GS lim
2 

U DS
I D  A U GS  U GS lim U DS 
 se U DS  UGS  UGS lim
2 

 I 
 I D 
gm   D 
; g ds  
; id  g mu gs  g dsuds


U

U
 GS U DS
 DS UGS
UGS
S
Constantes:
UT T  300 K  
q  1, 6 1019 C ;
KT
 0, 025 V;
q
h  6, 63 1034 J.s ; 1 eV 1, 6 1019 J