ELETRÔNICA BÁSICA - LISTA DE EXERCÍCIOS - DIODOS SEMI CONDUTORES

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1 1 1. O setor automotivo tem ajudado o mercado de semicondutores a aumentar seu faturamento e a diminuir a dependência de seus clientes principais: as indústrias de telefones celulares, de eletrônicos e de computadores. É o que aponta pesquisa global da KPMG realizada com 193 líderes de empresas de semicondutores.com o aumento da conectividade veicular, principalmente nos Estados Unidos e Europa, os executivos apostam que a aplicação de semicondutores em automóveis se expandirá de 8% a 10% por ano até As áreas que mais têm contribuído para este avanço são: body electronics (de sistemas remotos de acesso ao veículo, como o sistema keyless, de acionamento da trava a distância), com 23% de participação nos negócios; chassis (de controle eletrônico de suspensão, por exemplo), com 19%; safety (de acionamento de sistemas de segurança, como freios e ABS), com 18%; green (de redução de emissões), com 17%; communications convergence (sistemas de conectividade veicular), com 12%; e powertrain (controle de injeção de combustível), com 11%. Sabendo da funcionalidade e aplicação constante dos semicondutores no mercado automobilístico, resolva os itens abaixo. a) Associe as informações das colunas I, II, III e IV referentes às características desses componentes. b) Associe as informações das colunas I e II referentes à junção PN. 2. O diodo semicondutor é um componente que pode comportar-se como condutor ou isolante elétrico, dependendo da forma como a tensão é aplicada aos seus terminais. Essa característica permite que o diodo semicondutor possa ser utilizado em diversas aplicações, como, por exemplo, na transformação de corrente alternada em corrente contínua. Neste caso para polarizar um diodo diretamente, qual a região do diodo (P ou N) deve ser conectada ao terminal positivo da fonte? 3. Em qualquer componente, a potência dissipada é a tensão aplicada multiplicada pela corrente que o atravessa e isto vale para o diodo. Não se pode ultrapassar a potência máxima, especificada pelo fabricante, pois haverá um aquecimento excessivo. Os fabricantes em geral indicam a potência máxima ou corrente máxima suportada por um diodo. Ex. 1N914 - Pmax = 250mW 1N Imax - 1A Sabendo dos conceitos sobre limite de potência (W) e corrente (I) máximos suportados para esses componentes. Explique por que um resistor deve ser ligado em série com o diodo na polarização direta.

2 2 4. A Smart Modular Technologies Indústria de Componentes Eletrônicos e a Flex IC Indústria Eletrônica foram habilitadas no Programa de Apoio ao Desenvolvimento Tecnológico da Indústria de Semicondutores (Padis), para a realização das atividades de encapsulamento, teste de dispositivos eletrônicos semicondutores teste de circuitos integrados híbridos a filme espesso, montados diretamente sobre placa de circuito impresso com tecnologia chip on board. As atividades serão isentas de PIS/Cofins, Imposto de Importação e Contribuição de Intervenção (II) de Domínio Econômico (Cide) até A Smart foi aprovada para a realização das atividades de encapsulamento e teste dos seguintes dispositivos eletrônicos semicondutores, como dispositivos de armazenamento não volátil de dados à base de semicondutores, com conexão por interface do tipo USB (universal serial bus), constituído por memória flash montada diretamente sobre placa de circuito impresso (chip on board), com capacidade de armazenamento de memória de até 256 GBytes, ou superior, denominado USB Flash Drive (UFD). Já a Flex IC Indústria Eletrônica foi autorizada a fabricar amplificador de alto ganho para aplicação em transmissores de pressão automotivo; elemento sensor para aplicação em transmissores de pressão automotivo; amplificador de alto ganho para aplicação em sensores TPS tipo hall automotivo; e elemento sensor para aplicação em medidor de nível de combustível automotivo. Sobre os testes de semicondutores complete as tabelas abaixo.

3 3 5. A curva característica de um diodo é um gráfico que relaciona cada valor da tensão aplicada com a respectiva corrente elétrica que atravessa o diodo. Esboce a curva característica dos diodos 1N4002 e 1N4148 a partir das seguintes especificações: 6. A representação da curva característica do diodo com a reta de carga é o ponto de operação do diodo, ou seja, é o ponto na qual o diodo irá operar, com o valor da corrente direta (ID) e o valor de tensão direta (VD). Esses valores do ponto de operação não podem ultrapassar os valores máximos especificados para o diodo no datasheet. Utilizando essas informações determine de forma analítica, o ponto de operação do diodo de silício do da figura 04 e construa sua curva característica. Considere Vd = 0,6V

4 4 7. Determine o valor comercial (ver os valores disponíveis abaixo) de Rs para que o LED do circuito abaixo fique polarizado no seu ponto quiescente. Vcc= 12V. Especificação do LED : Cor: Vermelha; Diâmetro: 5 mm; Operação: VF=1,7V / If = 10mA Ifmáx: 50mA Vrmáx = 5V 8. Os diodos reais são especificados por diversos parâmetros, em geral fornecidos nos datasheets dos fabricantes. Nessa documentação podemos observar a indicação dos nomes e símbolos em inglês porque são assim encontrados mundialmente. Lembrando que vários parâmetros são dependentes de outros, em especial da temperatura. Por isso, os fabricantes costumam informar as condições de cada valor ou fornecem gráficos. Nos circuitos abaixo determine se os diodos estão polarizados diretamente ou reversamente, de acordo com cada circuito apresentado. a) b) c) d) e)

5 5 9. Determine a tensão sobre o diodo em cada circuito do exercício anterior. Considere o modelo prático do diodo (Vf=0,7). 10. Considere as indicações do multímetro em cada circuito da figura abaixo, e determine se o diodo está funcionando corretamente, em curto-circuito ou se está aberto. Assuma o modelo ideal do diodo (Vf=0V). 11. Determine a tensão com relação à referência de cada ponto (A, B, C e D) a figura abaixo. Considere o modelo prático do diodo (VF = 0,7 V). 12. A barreira de potencial consiste numa região contendo um máximo de potencial que impede uma partícula que se encontre num dos lados de atravessar para o outro lado, isto é, de atravessar para uma região cujas forças que predominam na interação entre as partículas são de carácter repulsivo. A barreira de potencial pode ser atravessada de duas formas. A primeira, de acordo com a teoria clássica, uma partícula tem de possuir energia em excesso em relação à altura da barreira de potencial para a poder ultrapassar. A segunda, através da teoria quântica pelo designado efeito de túnel, afirma que existe uma probabilidade finita de uma partícula com menos energia poder passar a barreira. Uma barreira de potencial rodeia o núcleo atómico e é importante em física nuclear. Uma barreira semelhante mas muito mais baixa existe na interface entre semicondutores e metais e entre semicondutores com impurezas diferentes. Estas barreiras são importantes no planeamento de dispositivos eletrônicos. Sabendo a funcionalidade deste fenômeno físico, o que poderia causar uma diminuição da barreira de potência de 0,7V para 0,6V?