UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C -- Profª Elisabete N Moraes

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1 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C -- Profª Elisabete N Moraes AULA 12 TIPOS DE DIODOS E SENSORES Curitiba, 23 de setembro de DIODO SCHOTTKY (BOYLESTAD SEÇÃO 20.2) Os elétrons são os únicos portadores de carga neste tipo de diodo. A tecnologia Schottky baseia-se na união de um metal e um semicondutor. A utilização do metal, principalmente um metal nobre, possibilita a operação do componente em altas frequências ordem de 70GHz. Essa construção reduz significativamente a presença dos portadores minoritários e menor tempo de recuperação, pois não há recombinação de cargas do diodo de junção. Na polarização reversa, o aumento da barreira de potencial impede a condução de corrente. A tensão inicial de condução depende dos materiais usados, podendo variar de 0,25 a 0,75V OBS: Diodo Schottky Diodo Shockley (Seção 21.10) Boylestad cap 20 e

2 VARACTOR (BOYLSTAD SEÇÃO 20.3) São diodos otimizados para trabalharem em polarização reversa, como um capacitor variável, apresentando maiores variações de capacitância em função do potencial inverso aplicado. Baixas frequências empregam o silício na sua construção e o arseniato de gálio para frequências mais elevadas. 3 VARISTOR Em inglês VDR, voltage dependent resistor, é uma resistência cujo valor nominal é uma função da própria tensão aplicada aos terminais. A elevada não linearidade do varistor é utilizada na ceifar de picos de tensão introduzidos nas linhas de alimentação durante as operações de ligação e desativação de aparelhos, descargas atmosféricas, acionamento de termostatos, fundição de fusíveis. Sugestão de consulta datasheet: Créditos: Texto: em 14/04/16 Circuito: 4 2

3 DIODO TÚNEL (BOYLESTAD SEÇÃO 20.5) O diodo túnel ou díodo Esaki (diodo de tunelamento ressonante- RTD) é um tipo de diodo semicondutor extremamente rápido, que opera na casa dos GHz, através da utilização dos efeitos da mecânica quântica. O semicondutor com elevada dopagem que o habitual, apresenta uma característica tensão-corrente muito particular. Sua aplicação ocorre somente na região de resistência negativa, ou seja diminui a tensão aumenta a corrente, somente quando tem-se uma tensão muito próxima de zero, ou seja, ele só funciona como diodo túnel quando polarizado diretamente e sob tensões bem baixas, para tensões fora dessa região ele funciona como um diodo comum. Resumidamente, o diodo túnel só atua com as propriedades específicas em baixas tensões. Sugestão de consulta: 5 FOTODIODO (BOYLESTAD SEÇÃO 20.6) O fotodiodo é um diodo semicondutor em que a junção está exposta à luz. A corrente reversa de um fotodiodo aumenta linearmente com a incidência de luz (observar as curvas características I xv ). No escuro a corrente reversa é muito pequena, geralmente da ordem de na. Com a ausência de luz e reversamente polarizado, o fotodiodo não conduz corrente elétrica. Se incidirmos luz na junção semicondutora do fotodiodo, a sua resistência elétrica diminui muito, havendo condução intensa de corrente elétrica. São normalmente usados na leitura de códigos de barra (pela sua rapidez de resposta) e para acionar alguns dispositivos eletroeletrônicos (controles remotos, alarmes, trancas elétricas, portas elétricas ). 6 3

4 FOTODIODO As correntes obtidas com um fotodiodo são geralmente menores que 100 ma para uma incidência luminosa de 1 mw/cm 2. Esse valor impede o acionamento direto de componentes, assim, deve-se que amplificar o sinal do fotodiodo, ligando-o a um transistor como indicado. *símbolo fotodiodo símbolo do led Para evitar a "interferência" da luz ambiente com a luz emitida por um Led ou uma pequena lâmpada incandescente para o fotodiodo, colocase um pequeno tubo opaco ao redor do fotodiodo. O mesmo pode ser feito ao redor da pequena lâmpada e do Led, para evitar que a luz se disperse. 7 FOTOTRANSISTOR A junção PN base-emissor constitui, portanto, um fotodiodo. A fotocorrente gerada nesta junção passa consequentemente pelo coletor. Devido ao efeito transistor, esta corrente de coletor é muito maior que a fotocorrente original (depende do ganho do transistor). Na escolha de um fototransistor para uma aplicação, precisamos observar sua sensibilidade à frequência da radiação utilizada (tipo de luz), a corrente que ele fornece e a tensão máxima que pode ser aplicada entre o seu coletor e emissor. O terminal de base poderá ou não estar ligado, eletricamente. Nas aplicações normais, os fototransistores são utilizados com a base livre (NC). A corrente que circula entre o coletor e o emissor depende da luz e é então aproveitada para controle de circuito externo. 8 4

5 Tipo do diodo LED (diodo Energia da recombinação na forma emissor de de luz visível (fóton). Dispositivo luz) optoeletrônico. Schottky Varactor (Varicap) Túnel ( Esaki, Inverso) Fotodiodo Fototransistor RESUMO DIODOS Características Operação Aplicação Vantagem Formado por metal e semicondutor. Ausência de portadores minoritários A capacitância do diodo varia conforme a variação da tensão reversa. Regiões P e N fortemente dopadas. Elevada quantidades de portadores, diminui a tensão de condução. Sua junção é exposta à luz. A corrente reversa é uma função da incidência luminosa na junção. Dispositivo optoeletrônico. Direta. VT 2,0V 5mA<Iled<20mA Direta. 0,25V<VT<0,75V Reversa. Direta. 0,1V<VT<0,3V Resistência negativa da curva IxV. Reversa Direta Sinalização. Chaveamento em altas frequências. Dispositivos de sintonia, como rádios e receptores de UHF Amplificadores e osciladores em alta frequência. Leitores ópticos, alarmes, portas elétricas. Tamanho reduzido, baixa manutenção. Menor tempo de recuperação Substitui o capacitor de sintonia de placas paralelas. Elevada velocidade de comutação (computadores). Rapidez de resposta. 9 Sensores: SENSOR E TRANSDUTOR São os órgãos sensitivos de máquinas ou circuitos eletromecânicos cuja ação se produz mediante a proximidade física entre o objeto e o detetor, sem a necessidade de contato mecânico entre elas. Deteção estática simples presença do objeto. Deteção dinâmica movimento do objeto dentro do campo de sensibilidade do detetor. Transdutores: Em geral são circuitos ou dispositivos cujo estímulo é um tipo de grandeza física (movimento, posição, temperatura) e o convertem em outra natureza. No caso específico em uma grandeza elétrica, como resistência, que por sua vez manifesta-se como uma queda de tensão. Exemplos: Termistor resistor sensível à temperatura. JFET converte variações de tensão de entrada em corrente de saída. 10 5

6 OPTOACOPLADOR O optoacoplador (chave ótica) é um componente eletrônico bastante utilizado em estruturas onde se deseja um isolamento total de sinal entre a entrada e a saída. Em diversas aplicações o terra da entrada não é o mesmo terra da saída. Daí a necessidade de uso de optoacopladores, pois não há conexão elétrica entre os componentes, o que resulta em uma isolação galvânica, impedindo o fluxo de corrente entre os sistemas acoplados. Em um único encapsulamento são dispostos um diodo emissor de luz e outro componente que atua como uma chave eletrônica. No circuito abaixo verifica-se a presença do diodo emissor de luz (pinos 1 e 2) e do fototransistor (entre pinos 4 a 6). 11 RESISTOR DEPENDENTE DA LUZ - LDR Resistor dependente da luz ou fotoresistor é um resistor não linear que varia a sua resistência conforme a incidência da luz sobre a área exposta. Apresentam uma elevada resistência no escuro e, quando expostos à luz, têm a sua condutividade aumentada, isto é, oferecem baixa resistência sob iluminação. O material que são constituídos (sulfeto de cádmio) possui poucos elétrons livres na ausência de luz, mas na claridade há a liberação de elétrons. 12 6

7 TERMISTORES NTC E PTC Resistores feitos de material semicondutor que apresentam comportamento sensível à temperatura. NTC (coeficiente térmico negativo): a resistência diminui com o aumento da temperatura. Podem ser usados para retardar o tempo de acionamento ou de liberação de relés ou em aplicações em que se deseja controlar / alterar a temperatura em dispositivos eletroeletrônicos, como alarmes, termômetros, "relógios", circuitos eletrônicos de compensação térmica, dissipador de calor, ar condicionado. PTC (coeficiente térmico positivo): a resistência aumenta com o aumento da temperatura. São usados como limitadores de corrente, sensores de temperatura e proteção contra sobreaquecimento em equipamentos como motores elétricos. São especificados com a resistência (Ro) a temperatura de 25ºC 13 REED SWITCH Pequeno dispositivo que quando exposto a um campo magnético, os dois materiais ferrosos no seu interior comutam, fechando o circuito. Quando o campo magnético é removido, as lâminas se separam e o interruptor é aberto. Isto faz para um grande interruptor sem contato. Os limites de condução devem ser consultados nas folhas de especificação. 14 7

8 SENSORES INDUTIVOS SENSORES CAPACITIVOS 22/09/2016 CONTROLE DE POSICIONAMENTO Créditos: 15 APLICAÇÕES Aplicação em Indústria Farmacêutica Detecção da presença de pílulas em transportador Sensor Capacitivo Créditos: 16 8

9 SENSORES CAPACITIVOS 22/09/2016 APLICAÇÃO Detecção de Nível Pontual Nível Máximo Nível Mínimo Créditos: 17 EXEMPLOS EM VÍDEOS Cortina de luz: Sensor capacitivo contra aderência: Exercícios PETROBRAS2014.pdf 18 9

10 EXERCÍCOS 19 10