lista de exercicios eletronica analogica

Prévia do material em texto

GOVERNO FEDERAL
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E 
TECNOLOGIA DO AMANAZONAS – IFAM
CAMPUS MANAUS DISTRITO INDUSTRIAL
CURSO TECNOLOGIA EM SISTEMA DE TELECOMUNICAÇÕES
RODRIGO GAUDÊNCIO
LISTA DE EXERCÍCIOS 
MANAUS
2018
LISTA DE EXERCÍCIOS 
Trabalho da matéria de Eletrônica Analógica do Curso de Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações, do Instituto Federal do Amazonas.
 Orientador: Prof.: Fontinelle
MANAUS
 2018
Diodo Ideal
1) Descreva com suas próprias palavras o significado da palavra ideal aplicada a um dispositivo ou sistema.
R - Um dispositivo de dois terminais com uma curva caracteristica, a função basica de um diodo é conduzir ccorrente so sentido pre-indicado, e barrar a passagem da corrente no sentido oposto.
2) Descreva com suas próprias palavras as características do diodo ideal e como elas determinam os estados ligado e desligado do dispositivo. Isto é, descreva por que o curto-circuito e circuito-aberto equivalente são adequados.
R – o diodo ideal teria como característica a total vedação da passagem de corrente suas características assemelha-se a uma simples chave. Possui dois terminais e símbolo e a curva características.
O estado ligado e desligado corresponde a polarização do diodo quando polarizado diretamente permanece ligado, quando polarizado inversamente permanece desligado.
Curto-circuito e circuito aberto, refere-se a condução e não condução é determinado pela polarização aplicada no diodo.
3) Qual é a diferença importante entre as características de uma chave simples e as de um diodo ideal?
R - A diferença mais importante entre as características de um diodo e um interruptor simples é que o interruptor, sendo mecânico, é capaz de conduzir corrente em qualquer direção, enquanto o diodo apenas permite que a carga flua através do elemento em uma direção especifica, a direção definida por a seta do símbolo usando fluxo de corrente convencional.
1.3 Materiais Semicondutores
6) Esboce a estrutura atômica do cobre e discuta por que ele é um bom condutor e de que forma sua estrutura é diferente da do germânio e do silício.
R - Estrutura atômica do cobre. O cobre possui 20 elétrons orbitando com apenas um elétron na camada mais externa, a camada mais externa de 29 elétrons é incompleta a camada inferior contém dois elétrons, a distância do núcleo revela que esse elétron está pouco ligado ao seu átomo relativo. Tanto o Si e Ge, intrínsecos possui camadas exteriores completos, devido ao compartilhamento ligação covalente de elétrons entre átomos. Esse elétrons fazem parte de uma estrutura de camada completa e requerem um nível maior de força de atração aplicada para serem removidas de seu átomo.
7) Defina, com suas palavras, um material intrínseco, um coeficiente de temperatura negativo e ligação covalente.
R –	Materiais intrínsecos são aqueles semicondutores que foram refinados para reduzirem as impurezas a um nível muito baixo.
Ge e Si, apresentam uma redução de resistência com o aumento da temperatura, são considerados possuidores de coeficiente de temperatura negativa.
8) Pesquise e liste três materiais que apresentem um coeficiente de temperatura negativo e três que possuam um coeficiente de temperatura positivo.
Coeficiente negativo
Germânio – 4,8 x 10-2)
Carbono (-0,5 x 10-3)
Constanta ( -0,3 x10-5)
Coeficiente positivo
Alumínio (3,9 x10-3)
Prata (3,8 x10-3)
Cobre (3,9 x10-3)
1.4 Níveis de Energia
11) Pesquise e determine o nível de Eg, para GaP e ZnS. dois materiais semicondutores utilizados na prática. Além disso, determine o nome de cada material.
1 (GaP) Fosfito de Gálio
2 (ZnS) Sulfito de zinco
3 (GaAsP) Fosfeto de arseneto de gálio.
1.5 Materiais Extrínsecos - Tipos .n e p
12) Descreva a diferença entre os materiais semicondutores tipo n e tipo p.
R – Tipo N, possui elementos de impureza que têm cinco elétrons de valência. Pentavalente. Chamados de átomos doadores, portadores majoritário, e a lacuna de portadores minoritário.
R – Tipo P, possui elementos de impureza que têm três elétrons de valência. A lacuna é portadores majoritário e o elétron portadores minoritário.
13) Descreva a diferença entre as impurezas doadoras e aceitadoras.
R – Doadores possui íons positivos e portadores minoritários negativos e portadores majoritários negativos, os aceitadores possui íons negativos e portadores majoritários positivos e portadores minoritários negativos
14) Descreva a diferença entre portadores majoritário e minoritário.
R – No tipo N, o elétron é chamado de portador majoritário e o buraco de portador minoritário.
R – No tipo P, o buraco é portador majoritário e o elétron é portador minoritário.
17) Pesquise e encontre uma outra explicação para o fluxo de lacuna versus elétron. Usando ambas as descrições, apresente com suas palavras o processo da condução de buraco.
R – No estudo dos semicondutores, um buraco ou lacuna é a região quântica numa rede cristalina de material semicondutor dopado. Embora caracterizada pela ausência de um elétron, comporta-se efetivamente como um portador de carga positiva.
Usando um exemplo de átomos de gálio têm três eletrões de valência. Nos semicondutores tipo P existem alguns átomos de gálio dentro de um cristal de silício (ou germânio); os 3 eletrões de valência de cada átomo de gálio ligam-no à rede, ficando um buraco onde um átomo de silício tem um eletrão de valência que não está ligado a outro eletrão de um átomo vizinho. Esses buracos também podem ser usados para transportar corrente; os eletrões podem deslocar-se para um átomo de gálio na vizinhança, onde exista um desses buracos
l.6 Diodo Semicondutor
18) Descreva com suas palavras as condições estabelecidas pelas situações de polarização direta e reversa em um diodo de junção p-n, e como afetam a corrente resultante.
Polarização Direta
Neste caso, a bateria diminui a barreira de potencial da zona de carga espacial (cedendo elétrons livres à zona N e atraindo elétrons de valência da zona P), permitindo a passagem da corrente de elétrons através da junção; isto é, o diodo polarizado diretamente conduz a eletricidade.
Polarização Reversa
Nesta situação, o diodo não deveria conduzir a corrente; não obstante, devido ao efeito da temperatura formam-se os pares elétron-lacuna em ambos os lados da junção produzindo-se uma pequena corrente (da ordem de 1μA) denominada corrente inversa de saturação.
19) Descreva o que você sabe dos estados de polarização direta e reversa do diodo de junção p-n. Isto é, tente lembrar-se de qual potencial (positivo ou negativo) é aplicado a um determinado terminal.
Quando a junção é formada, ocorre uma difusão de elétrons do cristal tipo N ao P e dos buracos (ou lacunas) do cristal tipo P ao N. Portanto, o material do tipo N que era inicialmente neutro, começa a ficar com uma deficiência de elétrons e consequentemente com carga positiva. O mesmo raciocínio vale para o lado P da junção, que começa a ficar com carga negativa. À medida que progride o processo de difusão, a zona de carga espacial vai aumentando sua largura aprofundando-se nos cristais em ambos os lados da junção. A acumulação de íons positivos na zona N e de íons negativos na zona P cria um campo elétrico (E) que atuará sobre os elétrons livres da zona N e sobre os buracos da zona P com uma determinada força que se oporá à corrente de difusão até que um equilíbrio seja atingido.
20) Usando a Eq. (1.4). Determine a corrente de diodo a 20°C para um diodo de silício com Is = 50 nA e uma polarização direta aplicada de 0,6 V.
k = Constante de Boltzmann = 
T = Temperatura em kelvin = 
q = carga do elétron = 
25. Compare as características de um diodo de silício e de germânio, e determine qual você prefere para a maioria das aplicaçõespráticas. Forneça detalhes. Consulte uma lista do fabricante, e compare as características de um diodo de germânio e de silício e que apresentem especificações semelhantes.
Este tipo de diodo é usado com correntes muito fracas, mas pode operar em velocidades muito altas, assim ele é usado principalmente na detecção de sinais de altas frequências (rádio). Tipos conhecidos desta família são o 1N34, 1N60, OA79, etc.
Estes são diodos de silício fabricados para o trabalho com correntes de pequena intensidade, da ordem de no Máximo uns 200mA e tensões que não vão além dos 100v. São usados em circuitos lógicos, circuitos de proteção de transistores, polarização, etc.
1.7 Níveis de Resistência
27) Determine a resistência estática ou dc do diodo da Fig. 1.19 para uma corrente direta de 2 mA.
R – Em Ip = 2 mA, Vd = 0,5 v curva
Rd 
30) Níveis de resistência?
(a) Determine a resistência dinâmica (ac) do diodo da Fig. 1.29 para uma corrente direta de 10 mA, usando a Eq. (1.6).
R – Em Ip = 10 mA, Vd = 0,8 V curva
Rd 
(b) Determine a resistência dinâmica (ac) do diodo da Fig. 1.29 para uma corrente direta de 10 mA, usando a Eq. (1.7).
R – Em Ip = 10 mA, Vd = 0,8 mV curva
Rd 
(c) Compare as soluções das letras (a) e (b).
R – Para obter os resultados as equações são parecidas e os resultados iguais para ambas as situações.
2.2 Análise por Reta de Carga
1) Análise
(a) Utilizando a curva características da fig 2.130b. determine Id, Vd, e Vr para o circuito da fig 2.130a.
(b) Repita a letra (a), utilizando o modelo aproximado do diodo e compare os resultados.
(c) Repita a letra (a), utilizando o modelo ideal do diodo e compare os resultados.
4) Análise por reta de carga.
(a) Utilizando as características aproximadas do diodo de Si, determine o valor de VD, 10 e VR para o circuito da Fig. 2.132.
(b) Faça a mesma análise da letra (a), utilizando o modelo ideal do diodo.
(c) Os resultados obtidos nas letras (a) e (b) sugerem que o modelo ideal pode fornecer uma boa aproximação para a resposta real sob certas condições?
§ 2.4 Configurações Série de Diodos com Entradas Dc
5) Determine a corrente I para cada uma das configurações da Fig.2.133, utilizando o modelo equivalente aproximado do diodo.
RESPOSTA
V = E – VD = 8 V – 0,7 V = 7,3 V
I = V/R
I = 7,3 V / 0,33 R = 22,12 mA.
RESPOSTA
Vr = V – Vd = 8 V – 0,9 V
Vr = 7,1 V
VDq = 0,9 V
Idq = 21 mV
Vr = 7,1 V
7) Determine V0, e Id para os circuitos da Fig. 2.136.
RESPOSTA
V = 5 V – Vd = V0
V0= - 5 + 0,7 = - 4,3 V
Id = V0 / R = 4,3 v / 2,200 ohm = 1,955 mA
Id = 1,955 mA.
RESPOSTA
VD = 8 V – 0,7 Vd = 7,3 V
R = 1,2 + 4,7 = 5,900 ohm
I= V/R=7,3 / 5,900 = 1,24 mA
V0 = Id x (4,7 R) + 0,7 V
V0 = 6,53 V.
7) Determine o valor de Vo para cada circuito da Fig. 2.137.
RESPOSTA
V = 20 V – 0,7 V – 0,3 = 0
V= 20 – 0,7 V - 0,3 V = 19 V
Id = V / R = 19 V / 4.000 ohm = 4,75 mA
Id = 4,75 mA.
V= Id x Rt = 4,75 mA x 4 = 19 V
V0= Id x (2000 R) = 19 V
RESPOSTA
I = 10 V + 2V - 0,7 V = 11,3 V
R= 1,2 + 4,7 = 5,9 R
Id = V / R = 11,3 V / 5,9 ohm = 1,91 mA
Id = 1,91 mA.
V= Id x Rt = 1,91 mA x 5,9 = 11,3 V
V1= Ir1 (1,91mA) x (1,2 R) = 2,29 V
V2=Ir2 (1,91 mA) x (4,7 R) = 8,9 V
V0 = - 2V - 8,9 V = - 6,9 V
9) Determine V01, e V02" para os circuitos da Fig. 2. 139.
RESPOSTA
V = 12 V – 0,7 V = 0
V01= 12 – 0,7 V = 11,3 V
Id = 12 v – 0,7 v – 0,3 v = 11 V
R= V / R = 2,34 mA
V02= 2,34 x (4,700 R) = 11 V
RESPOSTA
V = - 10 V – 0,7 – 0,3 = 9 V
Id1 = (9 V) / (3,3 R) = 2,73 mA
V02= (2,73 mA) x (3,3 R) = 9 V
Id1 = (9 V) / (4,5 R) = 2 mA
V01= (2 mA) x (4,5 R) = 9 V
 2.5 Configurações Paralela e Série-Paralela
10) Determine V0 e Id para os circuitos da Fig. 2.140.
RESPOSTA
V0 = 20 V – 0,7 = 19,3 V
Id1 = (19,3 V) / (4,7 R) = 4,106 mA
V0= (4,106 mA) x (4,7 R) = 19,3 V
RESPOSTA
V0 = 15 V + 5 – 0,7 = 19,3 V
Id = (19,3 V) / (2,2 R) = 8,77 mA
V= (8,77 mA) x (2,2 R) = 19,3 V
11) Determine V0 e I para os circuitos da Fig. 2.141.
RESPOSTA
V = 10 V – 0,3 = 9,7 V
Id = (9,7 V) / (1000 R) = 9,7 mA
V0= (9,7 mA) x (1000 R) = 9,7 V
RESPOSTA
V0 = 16 V – 12 V – 0,7 V – 0,7 V = 2,6 V
Id1 = (2,6 V) / (4,7 R) = 5,53 mA / 2 = 2,765 mA cada malha
V02= (5,53 mA) x (4,7 R) = 2,6 V
12) Determine V02, Vd e I para o circuito da Fig. 2.142.
RESPOSTA
Vd = 20 V – 0,3 = 19,7 V
Id = (19,7 V) / (1,47 R) = 13,40 mA
V02= (13,40 mA) x (1,47 R) = 19,7 V
I = (19,7 V) / (1,47 R) = 13,40 mA
13) Determine Vd e Id para o circuito da Fig. 2.143.
RESPOSTA
Vd = - 10 V – 0,7 = 9,3 V
Id = (9,3 V) / (1000 R + 2000R) = 3,1 mA
Vd= (3,1 mA) x (3000 Rt) = 9,3 V
22) Considerando o diodo ideal, esboce Vi, Vd e Id para o retificador de meia-onda da Fig. 2.148. A entrada é uma forma de onda senoidal com uma frequência de 60 Hz.
25) Para o circuito da Fig. 2.150. esboce V0 e determine Vdc.
RESPOSTA
V = - 10 V – 0,7 – 0,3 = 9 V
Id1 = (9 V) / (3,3 R) = 2,73 mA
V02= (2,73 mA) x (3,3 R) = 9 V
Id1 = (9 V) / (4,5 R) = 2 mA
V01= (2 mA) x (4,5 R) = 9 V
RESPOSTA
V = - 10 V – 0,7 – 0,3 = 9 V
Id1 = (9 V) / (3,3 R) = 2,73 mA
V02= (2,73 mA) x (3,3 R) = 9 V
Id1 = (9 V) / (4,5 R) = 2 mA
V01= (2 mA) x (4,5 R) = 9 V
26) Para o circuito da Fig. 2.151, esboce V0 e Ir;
28) Um retificador em ponte de onda completa com uma entrada senoidal de 120 V rms possui um resistor de carga de 1 Kohm.
(a) Se diodos de silício são empregados, qual é a tensão de disponível na carga?
(b) Determine a TPI nominal de cada diodo.
(c) Ache a corrente máxima através de cada diodo durante a condução.
(d) Qual é a potência nominal exigida para cada diodo?
29 Determine Vo e a TPl nominal exigida para cada diodo na configuração da Fig. 2.153.
RESPOSTA
V = - 10 V – 0,7 – 0,3 = 9 V
Id1 = (9 V) / (3,3 R) = 2,73 mA
V02= (2,73 mA) x (3,3 R) = 9 V
Id1 = (9 V) / (4,5 R) = 2 mA
V01= (2 mA) x (4,5 R) = 9 V
30) Esboce V0 para o circuito da Fig. 2.154 e determine a tensão dc disponível.
RESPOSTA
V = - 10 V – 0,7 – 0,3 = 9 V
Id1 = (9 V) / (3,3 R) = 2,73 mA
V02= (2,73 mA) x (3,3 R) = 9 V
Id1 = (9 V) / (4,5 R) = 2 mA
V01= (2 mA) x (4,5 R) = 9 V
31) Esboce V0 para o circuito da Fig. 2.155 e determine a tensão dc disponíveis?
RESPOSTA
V = - 10 V – 0,7 – 0,3 = 9 V
Id1 = (9 V) / (3,3 R) = 2,73 mA
V02= (2,73 mA) x (3,3 R) = 9 V
Id1 = (9 V) / (4,5 R) = 2 mA
V01= (2 mA) x (4,5 R) = 9 V
Referências
THALYTASSANTOS, 2016. https://thalytassantos.jusbrasil.com.br/artigos /309061796/a-luta-dos-quilombolas-pela-demarcacao-de-suas-terras. Acesso 20 junho 2018.
REINALDO PEREIRA, 2016.https://rprs.jusbrasil.com.br/artigos/406809012/a-questao-quilombola. Acesso 20 junho 2018.