Exercícios 1 Materiais Semicondutores e Junção PN 1- Em relação à teoria clássica que trata da estrutura da matéria (átomo- prótons e elétrons) descreva o que faz um material ser mal ou bom condutor de eletricidade. 2- Qual é a característica de um átomo ionizado? 3- Descreva as diferenças entre os materiais considerados: condutores, isolantes e semicondutores. 4- O que se entende por rede cristalina? E por uma ligação covalente? 5- O que é um material semicondutor puro, ou intrínseco? 6- Por que em um material semicondutor intrínseco somente são criados pares eletronlacunas? 7- O que são impurezas doadoras? E o que são impurezas aceitadoras? 8- O que é um material semicondutor impuro ou extrínseco? 9- Qual é o portador majoritário em um material tipo P? 10- O que é um material semicondutor tipo N? 11- Como é formado um elétron livre em um material semicondutor tipo N? 12- Como é formada uma lacuna num material semicondutor tipo P? 13- O que é uma junção PN? 14- Descreva como é formada a região de depleção ou barreira de potencial em uma junção PN?
Exercícios 2 Materiais Semicondutores e Junção PN 1- Em relação a uma junção PN descreva o que é uma barreira de potencial. 2- Em uma Junção PN onde a região da barreira de potencial é maior, isto é, ocupa maior área, significa que o material é fortemente dopado ou fracamente dopado? Descreva por que? 3- Explique o que ocorre na barreira de potencial quando uma junção PN é reversamente polarizada. 4- Explique o que ocorre na barreira de potencial quando uma junção PN é diretamente polarizada. 5- Faça o desenho da junção PN diretamente e inversamente polarizada utilizando uma fonte de tensão DC. N P N P + - + - Vcc Vcc 6- Descreva o que é um diodo semicondutor de junção. 7- Qual material da junção PN é o ligado o terminal do diodo nomeado de Cátodo? 8- Faça o desenho do símbolo do diodo e escreva as setas de tensão e corrente quando o mesmo está polarizado diretamente e polarizado reversamente. 2
Exercícios 3 O diodo semicondutor de junção 1- Dada a equação do diodo: V nv T Id = Is ( e - 1 ) onde: Id é a corrente direta do diodo em Ampéres Is é a corrente de saturação em Ampéres V é a tensão aplicada nos terminais do diodo em Volts n é o ajuste de adequação da curva (1< n 2) V T é a tensão térmica ou termodinâmica do diodo calculada por: V T = K T q Sendo: K = Constante de Boltzmann = 1,38. 10-23 j/k T = Temperatura em Kelvin T = (273 + T 0 C)K q = Carga do elétron q = 1,602. 10-19 C Calcule a tensão térmica V T e a corrente direta Id de um diodo de junção semicondutor de silício com os seguintes valores: Is = 1,2 pa V= 0,4V Temperatura ambiente de T 0 C = 25 0 C Considere n =1 2- Considere um diodo de silício em uma temperatura ambiente de T 0 C = 25 0 C com a tensão V aplicada nos seus terminais conforme mostra a tabela abaixo. Com n=1, calcule para cada valor de tensão da tabela a corrente direta Id correspondente e construa um gráfico Id x V das características direta do diodo. Obs:Is = 1,0 pa V (volts) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Id (ma) 3
Exercícios 4 Aplicações do diodo semicondutor de junção 1- Dado o circuito mostrado na figura abaixo: a) Calcule a tensão média contínua Vdc na carga RL. b) A tensão de pico retificada Vpr. c) A corrente direta Id no diodo d) A tensão Reversa máxima VRm nos terminais do diodo. e) Esboce a forma de onda da tensão (VRL) na carga RL. 15Vca RL 4,7KΩ 2- Dado o circuito do retificador de ½ onda com Capacitor de Filtro mostrado na figura abaixo: a) Calcule a tensão média contínua Vdc na carga RL. b) A tensão de pico retificada Vpr c) A tensão de pico à pico da Ondulação Vpp. d) Corrente direta Id no diodo e) Sabendo que δ = Fator de ripple, onde: δ = determine o valor de δ. Vrms da ondulação Vdc Tensão média contínua 45Vca C 100uF RL 23KΩ 4
Exercícios 5 Aplicações do diodo semicondutor de junção Aluno:...Turma:...N:... 1- Dado o circuito mostrado na figura abaixo: a) Calcule a Tensão média contínua Vdc na carga RL. b) A tensão de pico retificada Vpr. c) A corrente direta Id nos diodos. d) A tensão Reversa máxima Vrm nos terminais dos diodos. e) Esboce a forma de onda da tensão (VRL) na carga RL. 16V D2 D3 D4 RL 23KΩ 2- Dado o circuito do retificador de ½ onda com Capacitor de Filtro mostrado na figura abaixo: a) Calcule a tensão média contínua Vdc na carga RL. b) A tensão de pico retificada Vpr c) A tensão de pico à pico da Ondulação Vpp. d) Corrente direta Id nos diodos. e) Sabendo que δ = Fator de ripple, onde: δ = determine o valor de δ. Vrms da ondulação Vdc Tensão média contínua 24V D2 D3 D4 C RL 100 uf 12 KΩ 5
Exercícios 5 Capacitor em regime DC Aluno:...Turma:...N:... 1- No circuito abaixo, a chave K é fechada rapidamente alimentando o circuito com 18 Volts conforme é mostrado na figura abaixo: a) Calcule o valor da intensidade máxima da corrente I max no instante do fechamento. b) A equação da corrente em função do tempo. c) A intensidade da corrente no instante t= 0,10s a partir do fechamento da chave K. d) A constante de tempo do circuito RC. e) A carga do capacitor no instante t= 0,16 s a partir do fechamento da chave K. f) A tensão nos terminais do capacitor no instante t= 0,16 s a partir do fechamento da chave K. E 18V 2- No circuito da figura abaixo a chave S seleciona as ligações entre o ponto 3 e ponto 1 fechando K1 ou seleciona a ligação entre o ponto 3 e 2 fechando K2 : 1,4 KΩ S K1 3 K RL 2,3KΩ C 38 uf E 24V K2 1KΩ C 1500 uf a) Determine a constante de tempo do circuito RC. b) Calcule o valor da tensão nos terminais do capacitor no instante 2s após o fechamento da chave K1. c) Considere que a chave K1 foi fechada durante um tempo equivalente 5 vezes a constante de tempo, ficando o capacitor completamente carregado, e logo após foi fechada a chave K2. Calcule o valor da tensão nos terminais do capacitor no instante decorrido de 2 segundos após o fechamento da chave K2. d) Na condição exposta no item anterior, calcule o valor da tensão nos terminais do capacitor no instante decorrido de 4 segundos após o fechamento da chave K2. 6