E-802 Circuitos de Microondas

Documentos relacionados
Capítulo 2 Diodos para Microondas

ENERGIA SOLAR: CONCEITOS BASICOS

Eletrônica Industrial Aula 02. Curso Técnico em Eletroeletrônica Prof. Daniel dos Santos Matos

Circuitos Ativos em Micro-Ondas

Diodo de Junção 1 Cap. 3 Sedra/Smith Cap. 1 Boylestad

Dispositivos e Circuitos Eletrônicos AULA 04

Diodos de Junção PN. Florianópolis, abril de 2013.

Teoria dos Semicondutores e o Diodo Semicondutor. Prof. Jonathan Pereira

Teoria dos dispositivos Semicondutores

Física dos Semicondutores

Eletrônica Geral. Diodos Junção PN. Prof. Daniel dos Santos Matos

DIODOS SEMICONDUTORES

Aula -12. Condução elétrica em sólidos

Introdução Diodo dispositivo semicondutor de dois terminais com resposta V-I (tensão/corrente) não linear (dependente da polaridade!

EN 2719 Dispositivos Eletrônicos AULA 02. Semicondutores. Rodrigo Reina Muñoz T1 2018

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

SEMICONDUTORES. Conceitos Básicos. Prof. Marcelo Wendling Jul/2011

UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL

Capítulo 1 - Materiais Semicondutores

Aula 19 Condução de Eletricidade nos Sólidos

CAPÍTULO 41 HALLIDAY, RESNICK. 8ª EDIÇÃO

Diodos FABRÍCIO RONALDO-DORIVAL

Lista VIII de Eletrônica Analógica I Revisão Geral

Microeletrônica. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E

AULA 1 - JUNÇÃO PN (DIODO)

INICIAÇÃO À PRÁTICA PROFISSIONAL INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS ELETRICIDADE BÁSICA

Lista VIII de Eletrônica Analógica I Revisão Geral

Propriedades e classificação dos sólidos Semicondutores Dopados Dispositivos semicondutores Exercícios

Semicondutores. Classificação de Materiais. Definida em relação à condutividade elétrica. Materiais condutores. Materiais isolantes

Introdução a Diodos Semicondutores

Materiais Semicondutores. Materiais Elétricos - FACTHUS 1

Eletrônica I. Prof. Cláudio Henrique A. Rodrigues

ELETRÔNICA ANALÓGICA. Professor: Rosimar Vieira Primo

INTRODUÇÃO A ELETRÔNICA

Cap. 41 -Condução de eletricidade em sólidos

Resistividade A A R A Equação 2

Materiais Semicondutores

Eletrônica I PSI3321. Modelos de cargas, junção pn na condição de circuito aberto, potencial interno da junção, junção pn polarizada, exercícios.

Semicondutores de Silício. Equipe: Adriano Ruseler Diego Bolsan

Aula. Semicondutores. Prof. Alexandre Akira Kida, Msc., Eng. Eletrônica Geral

Aula 19 Condução de Eletricidade nos Sólidos

1-MATERIAIS SEMICONDUTORES

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA EEL7051 Materiais Elétricos - Laboratório

Aluno turma ELETRÔNICA ANALÓGICA AULA 01

2. Semicondutores 2.1 Introdução à física de semicondutores

- Eletrônica Analógica 1 - Capítulo 1: Diodos

E-702 Circuitos de Microondas

TEORIA DE BANDAS. Prof. Harley P. Martins Filho. Caracterização de sólidos segundo condutividade

SEMICONDUTORES. Condução Eletrônica

Prof. Antônio Carlos Santos. Aula 4: Diodos. Teoria de bandas em sólidos

Retificador de Onda Completa: Transformador Tap Central

Prof. Willyan Machado Giufrida Curso de Engenharia Química. Ciências dos Materiais. Comportamento Elétrico

Não é processado isoladamente, porém existem devido as junções.

Notas de Aula: Eletrônica Analógica e Digital

Experimento com Diodo

CAPÍTULO V MATERIAIS SEMICONDUTORES

ESCOLA ESTADUAL DE ENSINO MÉDIO ARNULPHO MATTOS

Centro Universitário de Itajubá Eletrônica Básica

Dispositivos Semicondutores. Diodos junções p-n Transistores: p-n-p ou n-p-n

MII 2.1 MANUTENÇÃO DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS ANALÓGICOS TEORIA DOS SEMICONDUTORES

Capítulo 2 - Diodos para Microondas. Diodo P-I-N

Física dos Semicondutores

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE Decanato Acadêmico

Microeletrônica. Aula - 5. Prof. Fernando Massa Fernandes. Sala 5017 E.

Aplicações de Semicondutores em Medicina

PMT Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia 2º semestre de 2005

Mecânica Quântica e Indiscernibilidade

Propriedades Elétricas (cap. 42 Fundamentos de Física Halliday, Resnick, Walker, vol. 4 6ª. Ed.)

Aula 15 O Diodo e a junção pn na condição de polarização reversa e a capacitância de junção (depleção) Prof. Seabra PSI/EPUSP 378

ESTADO SÓLIDO. paginapessoal.utfpr.edu.br/lorainejacobs. Profª. Loraine Jacobs

Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza. Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza de Carvalho

Lista de Exercícios 1 Eletrônica Analógica

Propriedades elétricas em Materiais

Aula 18 Condução de Eletricidade nos Sólidos

CAPÍTULO 41 HALLIDAY, RESNICK. 8ª EDIÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁTICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA

Aula 9 Dispositivos semicondutores Diodos e aplicações

Diodo de junção PN. Diodos 2

5 META: Medir a constante de Planck.

Eletrônica Básica - ELE Capítulo 1 Diodos Teoria Básica dos Semicondutores

Eletrônica Básica - ELE 0316 / ELE0937

Eletrônica Básica - ELE 0316 / ELE0937

Aula 17 As Capacitâncias de Difusão e de Depleção na junção pn. Prof. Seabra PSI/EPUSP 415

Caracterização Elétrica - Parte 1 Capacitor MOS João Antonio Martino

A Dualidade Onda-Partícula

Eletrônica Básica - ELE Capítulo 1 Diodos Teoria Básica dos Semicondutores

Teoria de Circuitos e Fundamentos de Electrónica: Díodos

Esta folha de exercícios tem por objetivo, fazer uma revisão geral de tópicos fundamentais da disciplina de Materiais Elétricos.

Fonte luminosas e Fotodetectores

MII 2.1 MANUTENÇÃO DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS ANALÓGICOS DIODOS

Dispositivos Semicondutores. Diodos junções p-n Transistores: p-n-p ou n-p-n

Capítulo 2 Transistores Bipolares

Física Experimental III

Aula 02 Diodos de Potência

DIODO DE JUNÇÃO. Prof. Dr. Hamilton Klimach Prof. Dr. Eric Fabris. Dispositivos Eletrônicos Elementares

Física dos Materiais FMT0502 ( )

Resolução de exercícios Parte 2

Aula expositiva, com uso de multimídia. -Materiais de elevada condutividade -Materiais de elevada resistividade. -Resistência de contato nos metais

Física III. Capítulo 02 Eletrostática. Técnico em Edificações (PROEJA) Prof. Márcio T. de Castro 18/05/2017

Aluno turma ELETRÔNICA ANALÓGICA AULA 02

Transcrição:

E-802 Circuitos de Microondas Prof. Luciano Leonel Mendes Grupo de Pesquisa em Comunicações Sem Fio Departamento de Eletrônica e Eletrotécnica DEE Prédio II 2 o Andar (35) 3471-9269 http://docentes.inatel.br/docentes/luciano luciano@inatel.br

Objetivo Estudar, analisar e projetar circuitos de microondas utilizando elementos ativos.

Ementa 1. Revisão. 2. Diodo Túnel e suas aplicações. 3. Diodo Varicap e suas aplicações. 4. Diodo PIN e suas aplicações. 5. Projetos de amplificadores utilizando parâmetros S.

Avaliação Duas provas de mesmo peso. A média será dada por M = P + P 1 2 2

Aulas

Bibliografia Notas de aula. Collin, R. E, Fundations for microwave enginnering, McGraw Hill, 1992. Apostila.

Metodologia Aulas expositivas utilizando projeções. Anotações no quadro. Atividades complementares extra classe. Séries de exercício e exercícios propostos.

Relação com as demais disciplinas Pré-requisitos Eletrônica Analógica I e II Eletrônica Aplicada I e II

Controle de Freqüência Chamada em todas as aulas. A tolerância para entrar em sala de aula é de 10 minutos. A saída da sala de aula deve ser evitada.

Freqüência Para ser aprovado o aluno deverá comparecer em pelo menos 75% das aulas. Aulas: Aulas e Atendimento - terça-feira: 8h00min às 9h30min (ver calendário) - quarta-feira : 10h00min às 11h30min Atendimento: - quarta-feira: 8h30min às 9h50min

Capítulo 1 Revisão sobre Diodos Um dado material possui três bandas de energia distintas: Banda de valência: estados quânticos já preenchidos por elétrons. Banda proibida: estados quânticos no qual é proibido haver elétrons. Banda de condução: estados quânticos permitidos que podem possuir elétrons.

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Condutores: possuem uma banda proibida praticamente nula. A banda de valência se confunde com a banda de condução. Isolantes: possuem uma banda proibida muito extensa. É necessário muita energia para retirar um elétron da banda de valência e levá-lo para a banda de condução. Semi-condutores: possuem uma banda proibida muito menor do que a dos isolantes.

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Função Distribuição de Fermi-Dirac Determina a probabilidade de um estado de energia estar ocupado, considerando as condições de equilíbrio térmico. Define a porcentagem de estados energéticos ocupados em um cristal. f(e) = 1 1 + exp E E F kt 1 f( E, 0.001) 1 0.8 0.6 f( E, 1) f( E, 3) 0.4 onde 0 0 E F é o nível de Fermi. k=1.3806504 10-23 é a cte. de Boltzman. T é a temperatura em Kelvins. 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 E Emax 1

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Observações importantes. f (E F ) = 0,5 Para T = 0 tem-se duas situações distintas: 1. Se E > E F então f (E) 0 2. Se E < E F então f (E) 1 Para T = 0 os elétrons ocupam os níveis de energia até E F.

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Nível de Fermi em um cristal semicondutor O nível de Fermi depende da temperatura e do número de impurezas do cristal. Para cristais intrínsecos o nível de Fermi encontra-se exatamente no meio das bandas de valência e de condução (densidade de elétrons livre igual a densidade de lacunas). Para cristais tipo N (que receberam impurezas doadoras), o nível de Fermi encontra-se próximo da banda de condução. Para cristais tipo P (que receberam impurezas aceitadoras), o nível de Fermi encontra-se próximo da banda de valência.

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Nível de Fermi em um cristal semicondutor

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Características das junções P-N Junção de um cristal semicondutor tipo N com um cristal semicondutor tipo P. Ocorre uma migração dos elétrons do cristal N para o P e uma migração de lacunas de P para N (corrente de difusão). Criação de uma barreira de potencial onde não há portadores livres (região de exaustão).

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Características das junções P-N

Capítulo 1 Revisão sobre diodos

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Características das junções P-N Portadores majoritários: são as cargas livres resultantes da dopagem de um material. Portadores minoritários são cargas livres indesejadas resultantes da absorção de energia térmica. No cristal tipo P aparecem elétrons livres e no cristal tipo N aparecem lacunas móveis. Os portadores minoritários fazem com que a região de exaustão seja dinâmica, variando ao longo do tempo. A corrente resultante da migração dos portadores minoritário é denominada de corrente de saturação. A corrente formada pelo processo de difusão é chamada de corrente de difusão.

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Polarização da Junção P-N

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Propriedades da Junção P-N 1) Ruptura da junção: ponta na curva característica de uma junção P-N onde a corrente reversa cresce rapidamente. Ocorre devido a dois fenômenos distintos que são: Ruptura por avalanche? gerado pela impacto de um portador minoritário (cuja energia cinética foi aumentada pela fonte de excitação) com um íon do cristal. Este impacto é grande suficiente para romper uma ligação covalente, gerando um novo par elétron-lacuna que pode colidir com outro íon do cristal, causando um efeito em cascata. Comum em tensões reversas maiores que 7 volts. Ruptura por efeito Zener? quando o campo elétrico aplicado na junção P-N é elevado é possível arrancar os elétrons diretamente da banda de valência do cristal, rompendo as ligações covalentes. Isso também causa um aumento no número de pares elétrons-lacunas, elevando o valor nominal da corrente reversa. Não há multiplicação dos portadores livres e ocorre, principalmente, para valores de tensão menores que 6 volts.

Capítulo 1 Revisão sobre diodos Propriedades da Junção P-N 2) Capacitância de barreira: as cargas fixas que se formam na região de exaustão. Esses íons agem como placas carregadas, formando assim uma capacitância de barreira. Com o aumento da tensão reversa aplicada há uma diminuição no valor desta capacitância parasita. A aplicação de uma tensão de polarização direta na junção não elimina totalmente a região de exaustão e, portanto, esta capacitância também não é totalmente eliminada. 3) Capacitância de difusão: quando polarizados diretamente, vários portadores são injetados nos dois cristais, mas fora da região de exaustão, levando um intervalo de tempo não nulo para atingir os terminais da fonte. Este comportamento pode ser visto como um efeito capacitivo que se torna maior a medida que a corrente direta é elevada.

Capítulo 1 Revisão sobre Tocos Tocos são linhas de transmissão terminadas usadas para representar uma reatância. As reatâncias podem ser indutivas ou capacitivas. Os tocos são normalmente terminadas em aberto ou em curto.

Capítulo 1 Revisão sobre tocos Revisão sobre Tocos A impedância vista nos terminais de uma linha de transmissão de comprimento d metros é dada por Z in (d) = Z 0 2 ³ 4 Z L + jz 0 tan ³ Z 0 + jz L tan 2¼ d g 2¼ d g 3 5 onde Z L é a impedância de terminação da linha, Z 0 é a impedância característica da linha e λ g é o comprimento de onda guiado, dado por ε reff é a constante dielétrica relativa do meio.

Capítulo 1 Revisão sobre tocos Fazendo Z L =0Ω temos Tocos terminados em curto µ 2¼ d Z in (d) = jz 0 tan g d d 200 Impedancia de um toco com terminação em curto 150 100 50 (a) (b) Z in [Ω] 0-50 -100-150 -200 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 d[m] Exercício: Determine a impedância à 2 cm da terminação em curto de linha de transmissão com Z 0 =50Ω, na freqüência de 2GHz. A cte. dilétrica relativa da linha é igual à 9.

Capítulo 1 Revisão sobre tocos Fazendo Z L =8 Ω temos Z in = jz 0 Tocos terminados em aberto 1 ³ tan 2¼d g µ 2¼ d = jz 0 cotan g d d 200 Impedancia de um Toco em Aberto 150 100 50 (a) (b) j Z in [Ω] 0-50 -100-150 -200 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 d[m] Exercício: Determine a impedância à 2 cm da terminação em aberto de linha de transmissão com Z 0 =50Ω, na freqüência de 2GHz. A cte. dilétrica relativa da linha é igual à 9.

Capítulo 1 Revisão sobre tocos Periodicidade da Impedância com a Distância A impedância nos terminais de uma linha de transmissão é periódica com a distância. Existem infinitas distâncias que fazem com que a linha de transmissão tenha a mesma impedância em seus terminais. Para obter uma distância maior que represente a mesma reatância basta alterar o valor de k nas expressões abaixo. Esta técnica dever ser empregada toda vez que o comprimento resultante µ for negativo. 2¼d Zin = arctan + k¼ : para tocos terminados em curto g jz 0 µ 2¼d = arctan jz 0 + k¼ : para tocos terminados em aberto g Z in Exercício: Encontre a segunda menor distância que resulte em uma impedância de j35ω, considerando que a linha de transmissão possui constante dilétrica relativa igual à 4 e que a freqüência de operação é 4GHz. Considere tanto a terminação em curto quanto a terminação em aberto