Eletrônica Básica - Guia Rápido

A matéria é composta de moléculas que consistem em átomos. De acordo com a teoria de Bohr, “o átomo consiste em um núcleo carregado positivamente e uma série de elétrons carregados negativamente que giram em torno do núcleo em várias órbitas”. Quando um elétron é elevado de um estado inferior para um estado superior, diz-se que éexcited. Embora seja excitante, se o elétron for completamente removido do núcleo, diz-se que o átomo está ionizado. Então, o processo de elevar o átomo do estado normal para este estado ionizado é chamado deionization.

A figura a seguir mostra a estrutura de um átomo.

De acordo com o modelo de Bohr, diz-se que um elétron se move em um determinado Orbit, enquanto de acordo com a mecânica quântica, um elétron é dito estar em algum lugar no espaço livre do átomo, chamado de Orbital. Esta teoria da mecânica quântica provou estar certa. Portanto, um limite tridimensional onde um elétron é provável de ser encontrado é chamado deAtomic Orbital.

Números quânticos

Cada orbital, onde um elétron se move, difere em sua energia e forma. Os níveis de energia dos orbitais podem ser representados usando um conjunto discreto de integrais e semi-integrais, conhecidos como números quânticos. Existem quatro números quânticos usados ​​para definir uma função de onda.

Número quântico principal

O primeiro número quântico que descreve um elétron é o Principal quantum number. Seu símbolo én. Ele especifica o tamanho ou ordem (nível de energia) do número. À medida que o valor de n aumenta, a distância média do elétron ao núcleo também aumenta, assim como a energia do elétron também aumenta. O nível de energia principal pode ser entendido como uma concha.

Número de Momentum Quantum Angular

Este número quântico tem lcomo seu símbolo. Este l indica a forma do orbital. Ele varia de 0 a n-1.

l = 0, 1, 2 ... n-1

Para a primeira camada, n = 1.

ou seja, para n-1, l = 0 é o único valor possível de l como n = 1.

Então, quando l = 0, é chamado de Sorbital. A forma de S é esférica. A figura a seguir representa a forma de S.

Se n = 2, então l = 0, 1, pois esses são os dois valores possíveis para n = 2.

Sabemos que é orbital S para l = 0, mas se l = 1, é P orbital.

O orbital P onde os elétrons são mais propensos a se encontrar está em dumbbellforma. Isso é mostrado na figura a seguir.

Número quântico magnético

Este número quântico é denotado por m_lque representa a orientação de um orbital em torno do núcleo. Os valores de m _l dependem de l.

$$m_{l}= \int (-l\:\:to\:+l)$$

Para l = 0, m _l = 0 representa o orbital S.

Para l = 1, m _l = -1, 0, +1 esses são os três valores possíveis e isso representa o orbital P.

Portanto, temos três orbitais P como mostrado na figura a seguir.

Número Spin Quantum

Isso é representado por m_se o elétron aqui, gira no eixo. O movimento de rotação do elétron pode ser no sentido horário ou anti-horário, conforme mostrado abaixo.

Os valores possíveis para este número quântico de spin serão como,

$$m_{s}= +\frac{1}{2}\:\:up$$

Para um movimento chamado spin up, o resultado é a metade positiva.

$$m_{s}= -\frac{1}{2}\:\:down$$

Para um movimento chamado spin down, o resultado é a metade negativa.

Esses são os quatro números quânticos.

Princípio de Exclusão de Pauli

De acordo com o Princípio de Exclusão de Pauli, no two electrons in an atom can have the same set of four identical quantum numbers. Isso significa que, se dois elétrons quaisquer têm os mesmos valores de n, s, ml (como acabamos de discutir acima), o valor de l seria definitivamente diferente neles. Conseqüentemente, dois elétrons nunca terão a mesma energia.

Conchas eletrônicas

Se n = 1 é uma casca, então l = 0 é uma sub-casca.

Da mesma forma, n = 2 é uma casca e l = 0, 1 é uma sub-casca.

As camadas de elétrons correspondentes a n = 1, 2, 3… .. são representadas por K, L, M, N respectivamente. As sub-camadas ou orbitais correspondentes a l = 0, 1, 2, 3 etc. são denotados por s, p, d, f etc. respectivamente.

Vamos dar uma olhada nas configurações eletrônicas de carbono, silício e germânio (Grupo IV - A).

Observa-se que a subcamada p mais externa em cada caso contém apenas dois elétrons. Mas o número possível de elétrons é seis. Portanto, existem quatrovalence electronsem cada camada externa. Portanto, cada elétron em um átomo tem uma energia específica. O arranjo atômico dentro das moléculas em qualquer tipo de substância é quase assim. Mas o espaçamento entre os átomos difere de material para material.

Em substâncias gasosas, o arranjo das moléculas não é fechado. Em líquidos, o arranjo molecular é moderado. Mas, nos sólidos, as moléculas são organizadas de forma tão próxima que os elétrons nos átomos das moléculas tendem a se mover para os orbitais dos átomos vizinhos. Conseqüentemente, os orbitais de elétrons se sobrepõem quando os átomos se juntam.

Devido à mistura de átomos em sólidos, em vez de níveis de energia simples, haverá bandas de níveis de energia formados. Este conjunto de níveis de energia, que são compactados, são chamados deEnergy bands.

Valance Band

Os elétrons se movem nos átomos em certos níveis de energia, mas a energia dos elétrons na camada mais interna é maior do que os elétrons da camada mais externa. Os elétrons que estão presentes na camada mais externa são chamados deValance Electrons.

Esses elétrons de valência, contendo uma série de níveis de energia, formam uma banda de energia que é chamada de Banda de Valência. ovalence bandé a banda com maior energia ocupada .

Banda de condução

Os elétrons de valência estão tão frouxamente ligados ao núcleo que, mesmo em temperatura ambiente, poucos elétrons de valência deixam a banda para ficar livre. Estes são chamados defree electrons pois tendem a se mover em direção aos átomos vizinhos.

Esses elétrons livres são aqueles que conduzem a corrente em um condutor e, portanto, chamados de Conduction Electrons. A banda que contém elétrons de condução é chamada deConduction Band. A banda de condução é a banda com a menor energia ocupada .

Lacuna proibida

A lacuna entre a banda de valência e a banda de condução é chamada de forbidden energy gap. Como o nome indica, essa banda é a proibida sem energia. Portanto, nenhum elétron fica nesta banda. Os elétrons de valência, enquanto vão para a banda de condução, passam por ela.

O gap de energia proibido, se maior, significa que os elétrons da banda de valência estão fortemente ligados ao núcleo. Agora, para empurrar os elétrons para fora da banda de valência, alguma energia externa é necessária, que seria igual ao gap de energia proibido.

A figura a seguir mostra a banda de saia, banda de condução e a lacuna proibida.

Dependendo do tamanho da lacuna proibida, os isoladores, os semicondutores e os condutores são formados.

Isolantes

Os isolantes são materiais em que a condução não pode ocorrer, devido ao grande vão proibido. Exemplos: Madeira, Borracha. A estrutura das bandas de energia em isoladores é mostrada na figura a seguir.

Características

A seguir estão as características dos isoladores.

• A lacuna de energia Proibida é muito grande.

• Os elétrons da banda de valância estão fortemente ligados aos átomos.

• O valor do gap de energia proibido para um isolador será de 10eV.

• Para alguns isoladores, à medida que a temperatura aumenta, eles podem apresentar alguma condução.

• A resistividade de um isolador será da ordem de 107 ohm-metro.

Semicondutores

Semicondutores são materiais nos quais a lacuna de energia proibida é pequena e a condução ocorre se alguma energia externa for aplicada. Exemplos: silício, germânio. A figura a seguir mostra a estrutura das bandas de energia em semicondutores.

Características

A seguir estão as características dos semicondutores.

• A lacuna de energia Proibida é muito pequena.

• A lacuna proibida para Ge é 0,7eV enquanto que para Si é 1,1eV.

• Na verdade, um semicondutor não é um isolante nem um bom condutor.

• Conforme a temperatura aumenta, a condutividade de um semicondutor aumenta.

• A condutividade de um semicondutor será da ordem de 102 mho-metro.

Condutores

Os condutores são materiais nos quais a lacuna de energia proibida desaparece à medida que a banda de valência e a banda de condução se tornam muito próximas e se sobrepõem. Exemplos: cobre, alumínio. A figura a seguir mostra a estrutura das faixas de energia nos condutores.

Características

A seguir estão as características dos condutores.

• Não existe nenhuma lacuna proibida em um condutor.

• A banda de sanefa e a banda de condução ficam sobrepostas.

• Os elétrons livres disponíveis para condução são muitos.

• Um ligeiro aumento na tensão aumenta a condução.

• Não existe o conceito de formação de buraco, já que um fluxo contínuo de elétrons contribui com a corrente.

Termos importantes

É necessário discutir alguns termos importantes aqui, antes de prosseguirmos para os capítulos subsequentes.

Atual

É simplesmente o fluxo de elétrons. Um fluxo contínuo de elétrons ou partículas carregadas pode ser denominado como Corrente. É indicado porI ou i. É medido emAmperes. Pode ser corrente alternada CA ou corrente contínua CC.

Voltagem

É a diferença de potencial. Quando ocorre uma diferença de potencialidades, entre dois pontos, diz-se que existe uma diferença de tensão, medida entre esses dois pontos. É indicado porV. É medido emVolts.

Resistência

É a propriedade de se opor ao fluxo de elétrons. A posse dessa propriedade pode ser denominada resistividade. Isso será discutido mais tarde em detalhes.

Lei de Ohm

Com os termos discutidos acima, temos uma lei padrão, que é muito crucial para o comportamento de todos os componentes eletrônicos, chamada de Lei de Ohm. Isso estabelece a relação entre corrente e tensão em um condutor ideal.

According to Ohm’s law, the potential difference across an ideal conductor is proportional to the current through it.

$$V\:\alpha\:\:I$$

Um condutor ideal não tem resistência. Mas, na prática, todo condutor tem alguma resistência. À medida que a resistência aumenta, a queda de potencial também aumenta e, portanto, a tensão aumenta.

Conseqüentemente the voltage is directly proportional to the resistance it offers.

$$V\:\alpha\:\:R$$

$$V = IR $$

Mas o current is inversely proportional to the resistance.

$$V\:\alpha\:\:I\:\alpha\:\:\frac{1}{R}$$

$$I = V/R $$

Portanto, na prática, uma lei de Ohm pode ser declarada como -

According to Ohm’s law, the current flowing through a conductor is proportional to the potential difference across it, and is inversely proportional to the resistance it offers.

Esta lei é útil para determinar os valores de parâmetros desconhecidos entre os três que ajudam a analisar um circuito.

UMA semiconductoré uma substância cuja resistividade fica entre os condutores e isoladores. A propriedade de resistividade não é a única que decide um material como semicondutor, mas tem poucas propriedades como segue.

• Os semicondutores têm resistividade menor que os isolantes e maior que os condutores.

• Os semicondutores têm coeficiente de temperatura negativo. A resistência em semicondutores, aumenta com a diminuição da temperatura e vice-versa.

• As propriedades condutoras de um semicondutor mudam, quando uma impureza metálica adequada é adicionada a ele, o que é uma propriedade muito importante.

Dispositivos semicondutores são amplamente usados ​​no campo da eletrônica. O transistor substituiu os volumosos tubos de vácuo, dos quais o tamanho e o custo dos dispositivos diminuíram e essa revolução continuou aumentando seu ritmo, levando a novas invenções como a eletrônica integrada. A ilustração a seguir mostra a classificação dos semicondutores.

Condução em semicondutores

Depois de ter algum conhecimento sobre os elétrons, descobrimos que a camada mais externa tem o valence electronsque estão frouxamente presos ao núcleo. Tal átomo, tendo elétrons de valência quando trazidos para perto do outro átomo, os elétrons de valência de ambos os átomos se combinam para formar "Electron pairs”. Esta ligação não é tão forte e, portanto, é umCovalent bond.

Por exemplo, um átomo de germânio tem 32 elétrons. 2 elétrons na primeira órbita, 8 na segunda órbita, 18 na terceira órbita, enquanto 4 na última órbita. Esses 4 elétrons são elétrons de valência do átomo de germânio. Esses elétrons tendem a se combinar com os elétrons de valência de átomos adjacentes, para formar os pares de elétrons, conforme mostrado na figura a seguir.

Criação de Buraco

Devido à energia térmica fornecida ao cristal, alguns elétrons tendem a se mover para fora de seu lugar e quebrar as ligações covalentes. Essas ligações covalentes rompidas resultam em elétrons livres que vagam aleatoriamente. Mas omoved away electrons cria um espaço vazio ou valência atrás, que é chamado de hole.

Este buraco que representa um elétron ausente pode ser considerado como uma carga positiva unitária, enquanto o elétron é considerado uma carga negativa unitária. Os elétrons liberados se movem aleatoriamente, mas quando algum campo elétrico externo é aplicado, esses elétrons se movem na direção oposta ao campo aplicado. Mas os buracos criados devido à ausência de elétrons, movem-se na direção do campo aplicado.

Corrente de Furo

Já se sabe que quando uma ligação covalente é quebrada, um buraco é criado. Na verdade, existe uma forte tendência do cristal semicondutor de formar uma ligação covalente. Então, um buraco não tende a existir em um cristal. Isso pode ser melhor compreendido pela figura a seguir, que mostra uma estrutura de cristal semicondutor.

Um elétron, quando é deslocado de um lugar A, um buraco é formado. Devido à tendência de formação de ligação covalente, um elétron de B é deslocado para A. Agora, novamente para equilibrar a ligação covalente em B, um elétron é deslocado de C para B. Isso continua a construir um caminho. Este movimento do furo na ausência de um campo aplicado é aleatório. Mas quando o campo elétrico é aplicado, o buraco se desloca ao longo do campo aplicado, o que constitui ohole current. Isso é chamado de corrente de buraco, mas não de corrente de elétrons porque o movimento dos buracos contribui para o fluxo de corrente.

Elétrons e buracos, enquanto em movimento aleatório, podem se encontrar para formar pares. Essa recombinação resulta na liberação de calor, que quebra outra ligação covalente. Quando a temperatura aumenta, a taxa de geração de elétrons e lacunas aumenta, assim, a taxa de recombinação aumenta, o que resulta no aumento das densidades de elétrons e lacunas. Como resultado, a condutividade do semicondutor aumenta e a resistividade diminui, o que significa o coeficiente de temperatura negativo.

Semicondutores intrínsecos

Um semicondutor em sua forma extremamente pura é considerado um intrinsic semiconductor. As propriedades deste semicondutor puro são as seguintes -

• Os elétrons e buracos são criados exclusivamente por excitação térmica.
• O número de elétrons livres é igual ao número de lacunas.
• A capacidade de condução é pequena à temperatura ambiente.

Para aumentar a capacidade de condução do semicondutor intrínseco, é melhor adicionar algumas impurezas. Este processo de adição de impurezas é chamado deDoping. Agora, este semicondutor intrínseco dopado é chamado de semicondutor extrínseco.

Doping

O processo de adição de impurezas aos materiais semicondutores é denominado dopagem. As impurezas adicionadas são geralmente impurezas pentavalentes e trivalentes.

Pentavalent Impurities

• o pentavalentimpurezas são aquelas que têm cinco elétrons de valência na órbita mais externa. Exemplo: bismuto, antimônio, arsênico, fósforo

• O átomo pentavalente é chamado de donor atom porque doa um elétron para a banda de condução do átomo semicondutor puro.

Trivalent Impurities

• o trivalentimpurezas são aquelas que têm três elétrons de valência na órbita mais externa. Exemplo: Gálio, Índio, Alumínio, Boro

• O átomo trivalente é chamado de acceptor atom porque aceita um elétron do átomo semicondutor.

Semicondutor Extrínseco

Um semicondutor impuro, que é formado por dopagem de um semicondutor puro é chamado de extrinsic semiconductor. Existem dois tipos de semicondutores extrínsecos, dependendo do tipo de impureza adicionada. Eles são semicondutores extrínsecos do tipo N e semicondutores extrínsecos do tipo P.

Semicondutor extrínseco tipo N

Uma pequena quantidade de impureza pentavalente é adicionada a um semicondutor puro para resultar em um semicondutor extrínseco Ntype. A impureza adicionada tem 5 elétrons de valência.

Por exemplo, se o átomo de arsênio é adicionado ao átomo de germânio, quatro dos elétrons de valência se ligam aos átomos de Ge, enquanto um elétron permanece como um elétron livre. Isso é mostrado na figura a seguir.

Todos esses elétrons livres constituem a corrente de elétrons. Portanto, a impureza, quando adicionada ao semicondutor puro, fornece elétrons para a condução.

• No semicondutor extrínseco do tipo N, como a condução ocorre através dos elétrons, os elétrons são portadores majoritários e os buracos são portadores minoritários.

• Como não há adição de cargas positivas ou negativas, os elétrons são eletricamente neutros.

• Quando um campo elétrico é aplicado a um semicondutor do tipo N, ao qual uma impureza pentavalente é adicionada, os elétrons livres viajam em direção ao eletrodo positivo. Isso é chamado de condutividade negativa ou tipo N.

Semicondutor extrínseco tipo P

Uma pequena quantidade de impureza trivalente é adicionada a um semicondutor puro para resultar em um semicondutor extrínseco do tipo P. A impureza adicionada tem 3 elétrons de valência. Por exemplo, se o átomo de boro é adicionado ao átomo de germânio, três dos elétrons de valência se ligam aos átomos de Ge, para formar três ligações covalentes. Porém, mais um elétron no germânio permanece sem formar nenhuma ligação. Como não há elétron no boro para formar uma ligação covalente, o espaço é tratado como um buraco. Isso é mostrado na figura a seguir.

A impureza de boro quando adicionada em pequena quantidade, fornece uma série de orifícios que auxiliam na condução. Todos esses furos constituem a corrente do furo.

• No semicondutor extrínseco do tipo P, como a condução ocorre através de orifícios, os orifícios são portadores majoritários, enquanto os elétrons são portadores minoritários.

• A impureza adicionada aqui fornece orifícios que são chamados de acceptors, porque eles aceitam elétrons dos átomos de germânio.

• Como o número de orifícios móveis permanece igual ao número de aceitadores, o semicondutor Ptype permanece eletricamente neutro.

• Quando um campo elétrico é aplicado a um semicondutor do tipo P, ao qual é adicionada uma impureza trivalente, os buracos viajam em direção ao eletrodo negativo, mas com um ritmo mais lento do que os elétrons. Isso é chamado de condutividade do tipo P.

• Nessa condutividade do tipo P, os elétrons de valência se movem de uma ligação covalente para outra, ao contrário do tipo N.

Por que o silício é preferido em semicondutores?

Entre os materiais semicondutores como germânio e silício, o material amplamente utilizado para a fabricação de vários componentes eletrônicos é Silicon (Si). O silício é preferido ao germânio por muitas razões, como -

• O gap de energia é 0,7ev, enquanto é 0,2ev para o germânio.

• A geração do par térmico é menor.

• A formação da camada de SiO2 é fácil para o silício, o que auxilia na fabricação de muitos componentes junto com a tecnologia de integração.

• Si é facilmente encontrado na natureza do que Ge.

• O ruído é menor em componentes feitos de Si do que em Ge.

Conseqüentemente, o silício é usado na fabricação de muitos componentes eletrônicos, que são usados ​​para fazer diferentes circuitos para diversos fins. Esses componentes têm propriedades individuais e usos específicos.

Os principais componentes eletrônicos incluem - resistores, resistores variáveis, capacitores, capacitores variáveis, indutores, diodos, diodos de túnel, diodos de varator, transistores, BJTs, UJTs, FETs, MOSFETs, LDR, LED, células solares, termistor, varistor, transformador, interruptores , relés, etc.

Efeito Hall foi nomeado após Edwin Hall, seu descobridor. Isso é um pouco semelhante à regra da mão direita de Fleming. Quando um condutor de correnteI é colocado em um campo magnético transversal B, um campo elétrico E é induzido no condutor perpendicular a ambos I e B. Este fenômeno é chamado deHall Effect.

Explicação

Quando um condutor de corrente é colocado em um campo magnético transversal, este campo magnético exerce alguma pressão sobre os elétrons que seguem um caminho curvo para continuar sua jornada. O condutor com energia aplicada é mostrado na figura a seguir. O campo magnético também é indicado.

Conforme os elétrons viajam através do condutor que fica em um campo magnético B, os elétrons experimentam uma força magnética. Esta força magnética fará com que os elétrons viajem mais próximos de um lado do que do outro. Isso cria uma carga negativa de um lado e uma carga positiva do outro, conforme mostrado na figura a seguir.

Esta separação de carga criará uma diferença de voltagem que é conhecida como Hall Voltage or Hall EMF. A voltagem sobe até que o campo elétrico produza uma força elétrica na carga que é igual e oposta à força magnética. Este efeito é conhecido comoHall Effect.

$$\overrightarrow{F_{magnetic}}\:\:=\:\:\overrightarrow{F_{Electric}}\:\:=\:\:q\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:=\:\:q\:\:\overrightarrow{E_{H}}$$

V _D é a velocidade que cada elétron está experimentando

$\overrightarrow{E_{H}}\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:$ Visto que V = Ed

Onde q = quantidade de carga

$\overrightarrow{B}$ = o campo magnético

$\overrightarrow{V_{D}}$ = a velocidade de deriva

$\overrightarrow{E_{H}}$ = o efeito elétrico Hall

d = distância entre os planos em um condutor (largura do condutor)

$$V_{H}\:\:=\:\:\varepsilon_{H}\:\:=\:\:\overrightarrow{E_{H}}\:\:d\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:d$$

$$\varepsilon_{H}\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:d$$

Este é o Hall EMF

Usos

O Efeito Hall é usado para obter informações sobre o tipo de semicondutor, o sinal dos portadores de carga, para medir a concentração de elétrons ou lacunas e a mobilidade. Ali também podemos saber se o material é condutor, isolante ou semicondutor. Também é usado para medir a densidade do fluxo magnético e a potência em uma onda eletromagnética.

Tipos de correntes

Chegando aos tipos de correntes em semicondutores, há dois termos que precisam ser discutidos. Eles sãoDiffusion Current e Drift Current.

Corrente de difusão

Quando o doping é feito, ocorre uma diferença na concentração de elétrons e lacunas. Esses elétrons e lacunas tendem a se difundir de uma concentração mais alta de densidade de carga para um nível de concentração mais baixo. Por serem portadores de carga, constituem uma corrente chamadadiffusion current.

Para saber mais sobre isso, vamos considerar um material tipo N e um material tipo P.

• O material do tipo N tem elétrons como portadores majoritários e poucos buracos como portadores minoritários.

• O material do tipo P tem buracos como portadores majoritários e poucos elétrons como portadores minoritários.

Se esses dois materiais são trazidos muito próximos um do outro para se juntarem, então alguns elétrons da banda de valência do material tipo N tendem a se mover em direção ao material tipo P e poucos buracos da banda de valência do material tipo P tendem a se mover em direção Material tipo N. A região entre esses dois materiais onde ocorre essa difusão, é chamada deDepletion region.

Assim, a corrente formada devido à difusão desses elétrons e buracos, sem a aplicação de qualquer tipo de energia externa, pode ser denominada como Diffusion Current.

Corrente de Deriva

A corrente formada devido à deriva (movimento) de partículas carregadas (elétrons ou buracos) devido ao campo elétrico aplicado, é chamada de Drift Current. A figura a seguir explica a corrente de deriva, seja como o campo elétrico aplicado, faz a diferença.

A quantidade de fluxo de corrente depende da carga aplicada. A largura da região de depleção também é afetada por esta corrente de deriva. Para fazer um componente funcionar em um circuito ativo, essa corrente de deriva desempenha um papel importante.

Resistir é a palavra que significa “opor-se”. Resistanceé a propriedade de se opor ao fluxo de elétrons, em um condutor ou semicondutor. Um resistor é um componente eletrônico que possui a propriedade de resistência.

Símbolo e unidades

O símbolo para um resistor é mostrado abaixo.

As unidades de resistência são Ohms, que é indicado por Ω (ômega).

A fórmula para resistência é

R = V/I

Onde V é tensão e Ié atual. Seria realmente difícil fabricar os resistores com todos os valores. Portanto, poucos valores são escolhidos e os resistores de tais valores são apenas fabricados. Estes são chamados de “Preferred Values”. Na prática, os resistores com valores próximos são escolhidos para corresponder às aplicações necessárias. É assim que um resistor prático se parece -

Codificação de Cores

Um processo chamado color codingé usado para determinar o valor da resistência de um resistor, conforme mostrado na figura acima. Um resistor é revestido com quatro faixas de cores, onde cada cor determina um valor específico. A tabela abaixo mostra uma lista de valores que cada cor indica.

COR	DIGIT	MULTIPLICADOR	TOLERÂNCIA
Preto	0	10 0 = 1
Castanho	1	10 1 = 10	1
Vermelho	2	10 2 = 100	2
laranja	3	10 3 = 1000
Amarelo	4	10 4 = 10000
Verde	5	10 5 = 100000	0,5
Azul	6	10 6 = 1000000	0,25
Tolet	7	10 7 = 10000000	0,1
cinzento	8	10 8 = 100000000
Branco	9	10 9 = 1000000000
Ouro		10 -1 = 0,1	5
Prata		10 -2 = 0,01	10
(Nenhum)			20

As primeiras duas faixas coloridas indicam o primeiro e o segundo dígito do valor e a terceira faixa colorida representa o multiplicador (número de zeros adicionados). A quarta faixa de cor indica o valor de tolerância.

Toleranceé a faixa de valor até a qual um resistor pode suportar sem ser destruído. Este é um fator importante. A figura a seguir mostra como o valor de um resistor é determinado pelo código de cores.

Os resistores de cinco cores são fabricados com tolerância de 2% e 1% e também para outros resistores de alta precisão. Nestes resistores de cinco bandas, as três primeiras bandas representam dígitos, a quarta indica o multiplicador e a quinta representa a tolerância.

Vejamos um exemplo para entender o processo de codificação de cores.

Example 1 - Determine o valor de um resistor com código de cores amarelo, azul, laranja e prata.

Solution- O valor de amarelo é 4, azul é 6, laranja é 3 que representa o multiplicador. A prata é ± 10, que é o valor de tolerância.

Portanto, o valor do resistor é 46 × 10 ³ = 46kΩ

O valor máximo de resistência para este resistor é

46kΩ ou 46000Ω + 10% = 46000 + 4600 = 50600Ω = 50,6kΩ

O valor mínimo de resistência para este resistor é

46kΩ ou 46000Ω - 10% = 46000 - 4600 = 41400Ω = 41,4kΩ

Depois de passar por diversos detalhes sobre os resistores, temos alguns termos para aprender. Além disso, temos que lidar com diferentes comportamentos de um resistor para alguns tipos de conexões.

Termos importantes

Existem alguns termos que precisamos discutir antes de entrar no tipo de resistores que temos. É preciso conhecer esses termos neste estágio e poder entendê-los à medida que avançamos.

Resistência

A resistência é a propriedade de um resistor que se opõe ao fluxo de corrente. Quando a corrente alternada passa por uma resistência, é produzida uma queda de tensão que está em fase com a corrente.

• Indicação - R

• Unidades - Ohms

• Símbolo - Ω

Junto com a resistência, existem outros termos importantes, chamados de reatância e impedância.

Reatância

A resistência oferecida à corrente alternada, devido às capacitâncias e indutâncias presentes no circuito, pode ser entendida como reatância. Quando a corrente alternada passa por uma reatância pura, é produzida uma queda de tensão que está 90 ° defasada em relação à corrente.

Dependendo da fase, isto é, + 90 ° ou -90 °, a reatância pode ser denominada como reatância indutiva ou reatância capacitiva.

• Indicação - X

• Unidades - Ohms

• Símbolo - Ω

Impedância

Impedância é a resistência efetiva à corrente alternada decorrente dos efeitos combinados da resistência ôhmica e da reatância. Quando a corrente alternada passa por uma impedância, uma queda de tensão é produzida em algum lugar entre 0 ° a 90 ° fora de fase com a corrente.

• Indicação - I

• Unidades - Ohms

• Símbolo - Ω

Condutância

Esta é a capacidade de um material conduzir eletricidade. É o recíproco da resistência.

• Indicação - G

• Unidades - Mhos

• Símbolo - ℧

Um resistor quando conectado em um circuito, essa conexão pode ser em série ou em paralelo. Vamos agora saber o que acontecerá com os valores totais de corrente, tensão e resistência se eles também estiverem conectados em série, quando conectados em paralelo.

Resistores em série

Vamos observar o que acontece quando poucos resistores são conectados em série. Vamos considerar três resistores com valores diferentes, conforme mostrado na figura abaixo.

Resistência

A resistência total de um circuito com resistores em série é igual à soma das resistências individuais. Isso significa que na figura acima existem três resistores com os valores 1KΩ, 5KΩ e 9KΩ respectivamente.

O valor total da resistência da rede de resistores é -

$$R\:\:=\:\:R_{1}\:+\:R_{2}\:+\:R_{3}$$

O que significa que 1 + 5 + 9 = 15KΩ é a resistência total.

Em que R ₁ representa a resistência de um ^r resistor, R ₂ representa a resistência de 2 ^nd resistor e R ₃ representa a resistência de 3 ^rd resistência na rede de resistências acima.

Voltagem

A tensão total que aparece em uma rede de resistores em série é a adição das quedas de tensão em cada resistência individual. Na figura acima, temos três resistores diferentes, que possuem três valores diferentes de quedas de tensão em cada estágio.

Tensão total que aparece em todo o circuito -

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:+\:V_{2}\:+\:V_{3}$$

O que significa que 1v + 5v + 9v = 15v é a tensão total.

Onde V ₁ representa a queda de tensão de 1 ^r resistor, V ₂ representa a queda de tensão de 2 ^nd resistor e V ₃ é a queda de tensão de 3 ^rd resistência na rede de resistências acima.

Atual

A quantidade total de corrente que flui por um conjunto de resistores conectados em série é a mesma em todos os pontos da rede de resistores. Portanto, a corrente é a mesma 5A quando medida na entrada ou em qualquer ponto entre os resistores ou mesmo na saída.

Atual através da rede -

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:=\:I_{2}\:=\:I_{3}$$

O que significa que a corrente em todos os pontos é 5A.

Onde eu ₁ representa a corrente através da 1 ^r resistor, eu ₂ representa a corrente através da 2 ^nd resistor e eu ₃ representa a corrente através do 3 ^rd resistência na rede de resistências acima.

Resistores em paralelo

Vamos observar o que acontece, quando poucos resistores são conectados em paralelo. Vamos considerar três resistores com valores diferentes, conforme mostrado na figura abaixo.

Resistência

A resistência total de um circuito com resistores paralelos é calculada de forma diferente do método de rede de resistores em série. Aqui, o valor recíproco (1 / R) das resistências individuais é adicionado com o inverso da soma algébrica para obter o valor total da resistência.

O valor total da resistência da rede de resistores é -

$$\frac{1}{R}\:\:=\:\:\frac{1}{R_{1}}\:\:+\:\:\frac{1}{R_{2}}\:\:+\frac{1}{R_{3}}$$

Em que R ₁ representa a resistência de um ^r resistor, R ₂ representa a resistência de 2 ^nd resistor e R ₃ representa a resistência de 3 ^rd resistência na rede de resistências acima.

Por exemplo, se os valores de resistência do exemplo anterior forem considerados, o que significa R ₁ = 1KΩ, R ₂ = 5KΩ e R ₃ = 9KΩ. A resistência total da rede de resistores paralelos será -

$$\frac{1}{R}\:\:=\:\:\frac{1}{1}\:\:+\:\:\frac{1}{5}\:\:+\frac{1}{9}$$

$$=\:\:\frac{45\:\:+\:\:9\:\:+\:\:5}{45}\:\:=\:\:\frac{59}{45}$$

$$R\:\:=\:\:\frac{45}{59}\:\:=\:\:0.762K\Omega\:\:=\:\:76.2\Omega$$

A partir do método que temos para calcular a resistência paralela, podemos derivar uma equação simples para uma rede paralela de dois resistores. É -

$$R\:\:=\:\:\frac{R_{1}\:\:\times\:\:R_{2}}{R_{1}\:\:+\:\:R_{2}}\:$$

Voltagem

A tensão total que aparece em uma rede de resistores paralelos é a mesma que as quedas de tensão em cada resistência individual.

A tensão que aparece no circuito -

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:=\:V_{2}\:=\:V_{3}$$

Onde V ₁ representa a queda de tensão de 1 ^r resistor, V ₂ representa a queda de tensão de 2 ^nd resistor e V ₃ é a queda de tensão de 3 ^rd resistência na rede de resistências acima. Portanto, a tensão é a mesma em todos os pontos de uma rede de resistores paralela.

Atual

A quantidade total de corrente que entra em uma rede resistiva paralela é a soma de todas as correntes individuais fluindo em todas as ramificações paralelas. O valor da resistência de cada ramo determina o valor da corrente que flui por ele. A corrente total através da rede é

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:+\:I_{2}\:+\:I_{3}$$

Onde eu ₁ representa a corrente através da 1 ^r resistor, eu ₂ representa a corrente através da 2 ^nd resistor e eu ₃ representa a corrente através do 3 ^rd resistência na rede de resistências acima. Portanto, a soma das correntes individuais em diferentes ramos obtém a corrente total em uma rede resistiva paralela.

Um resistor é particularmente usado como uma carga na saída de muitos circuitos. Se a carga resistiva não for usada, um resistor é colocado antes de uma carga. O resistor é geralmente um componente básico em qualquer circuito.

Existem muitos tipos de resistores de acordo com o tipo de material utilizado, o procedimento de fabricação e suas aplicações. A classificação é mostrada abaixo.

Os resistores lineares têm características VI lineares e os resistores não lineares possuem características VI não lineares. Resistores não lineares são aqueles cujas características de tensão e corrente variam de forma não linear. Os valores de tensão e corrente variam dependendo de outros fatores como temperatura e luz, mas podem não ser lineares.

Termistor

Térmico significa temperatura. Neste resistor, a resistência varia com a temperatura. Se o calor aumenta, a resistência diminui e vice-versa. Isso é usado para fins de medição e controle.

Os principais tipos de termistores são NTC e PTC.

• NTC é Negative Temperature Coefficiente em tais dispositivos, a resistência diminui à medida que a temperatura aumenta. Eles são usados ​​para proteger os dispositivos de condições de sobretensão.

• PTC é Positive Temperature Coefficiente em tais dispositivos, a resistência aumenta com o aumento da temperatura. Eles são usados ​​para proteger os dispositivos de condições de sobrecorrente.

A figura a seguir mostra um termistor NTC, junto com seu símbolo.

Resistor de foto

Foto significa luz. Neste resistor, a resistência varia com a luz. Conforme a luz aumenta, a resistência diminui e vice-versa. Isso também é usado para fins de medição e controle. Também é chamado deLDR (Resistor dependente de luz)

Varistores

A resistência de um varistor, varia com a tensão aplicada. Conforme a tensão aumenta, a resistência diminui e se a tensão diminui, a resistência aumenta. Também é chamado deVDR (Resistor dependente de tensão).

Montagem em superfície

Eles estão sendo muito usados ​​desde a introdução da tecnologia de montagem em superfície. Estes podem ser denominados comochip resistors, o que significa uma camada resistiva integrada em um chip de cerâmica.

Esses resistores de montagem em superfície são muito pequenos quando comparados aos resistores normais e, portanto, ocupam menos espaço. Eles são eficazes e dissipam menos calor. A invenção desses resistores mudou a aparência de uma PCB (placa de circuito impresso) e reduziu muito seu tamanho.

As vantagens dos resistores de montagem em superfície são -

• Estes são de tamanho compacto.
• Estes são muito estáveis.
• Eles têm boa tolerância.
• Eles são eficazes na redução da dissipação de calor.

A figura a seguir mostra as imagens dos resistores de montagem em superfície.

Um resistor Linear é aquele cuja resistência não varia com o fluxo de corrente através dele. A corrente que passa por ele será sempre proporcional à tensão aplicada por ele. Resistores lineares são ainda classificados comoFixed and Variable resistors.

Resistores Variáveis

Resistores variáveis ​​são aqueles cujos valores podem ser variados manualmente, de acordo com a necessidade. Um determinado valor de resistência é escolhido a partir de uma gama de valores de resistência, com a ajuda de um eixo conectado. O símbolo de um resistor variável é mostrado abaixo.

Esses resistores são melhor compreendidos com a ajuda da classificação que temos. Os resistores variáveis ​​são divididos em Potenciômetros, Reostatos e Ajustadores.

Potenciômetro

Um potenciômetro é simplesmente chamado de Pot. Este é um resistor de três terminais com um eixo que desliza ou gira. Este eixo quando operado forma um divisor de tensão ajustável. A figura a seguir mostra a imagem de um potenciômetro.

Um potenciômetro também mede o potential difference(tensão) em um circuito. Um caminho de material resistivo com resistência de baixo a alto valor é colocado internamente e um limpador é colocado para conectar o material resistivo ao circuito. É usado principalmente como controlador de volume em aparelhos de TV e sistemas de música.

Reostato

Um reostato pode ser simplesmente chamado de resistor enrolado em fio. UMAResistive wireé enrolado em torno de um núcleo de cerâmica isolante firmemente. UMAWiperdesliza sobre esses enrolamentos. Uma conexão é feita a uma extremidade do fio resistivo e a segunda conexão é feita ao limpador ou ao contato deslizante, para obter a resistência desejada.

O Reostato é usado para control current. Eles são usados ​​principalmente no controle de velocidade de motores pesados. A resistência obtida por estes é da ordem dekilo ohms. Os reostatos estão disponíveis principalmente como reostatos de tubo único e de tubo duplo, conforme mostrado na figura a seguir.

Como resistência variável, são freqüentemente usados ​​para ajuste e calibração de circuitos. Hoje em dia, o uso de reostatos foi substituído pela troca de dispositivos eletrônicos, pois os reostatos têm menor eficiência.

Trimmer

Trimmer é um resistor variável e um potenciômetro (mede a diferença de potencial). Este Potenciômetro Trimmer é, resumidamente chamado deTrim Pot. Se forem usados ​​como resistores variáveis, são chamados de resistores predefinidos.

Esses potes de compensação são de tipos diferentes, como uma volta ou várias voltas. Estes são pequenos resistores variáveis ​​usados ​​para ajuste e calibração. Sua vida útil é mais curta do que outros resistores variáveis.

Resistores fixos são um tipo de resistores lineares. Um resistor é considerado um resistor fixo, se seu valor for fixo. O valor do resistor fixo não pode ser variado como um resistor variável, pois seu valor é determinado no momento da fabricação. As figuras a seguir representam o símbolo de um resistor fixo.

Os resistores fixos são classificados em diferentes tipos, dependendo de seus processos de fabricação e dos materiais utilizados em sua fabricação. A classificação é a seguinte.

Composição de carbono

Os resistores de composição de carbono são uma mistura de partículas de carbono, grafite e pó de cerâmica misturados com uma substância aglutinante como a argila. Esta mistura é tratada com alta pressão e temperatura. Depois que tudo é moldado em uma caixa, os cabos são fixados.

• A massa térmica do resistor de composição de carbono é mais alta de modo a suportar pulsos de alta energia.

• Esses resistores têm baixa estabilidade e alto ruído, o que é uma desvantagem.

A figura a seguir mostra uma imagem do resistor de composição de carbono.

Resistores de composição de carbono são usados ​​em fontes de alimentação de proteção contra surtos, limitação de corrente e alta tensão.

Fio enrolado

Um resistor de fio enrolado é formado pelo enrolamento de um fio feito de um material resistivo ao redor de um núcleo. O núcleo metálico atua como um material não condutor enquanto o fio resistivo conduz, mas com alguma resistência. A imagem de um resistor de fio enrolado é mostrada abaixo.

Normalmente, um fio de nicromo ou um fio de manganina é usado para enrolar o núcleo porque eles oferecem alta resistência. Considerando que o plástico, a cerâmica ou o vidro são usados ​​para o núcleo.

• Os resistores de fio enrolado são muito precisos.
• Eles funcionam perfeitamente para valores de resistência baixos e classificações de alta potência.

Esses são os tipos mais antigos de resistores fixos, mas estão sendo usados ​​até agora.

Filme espesso

Os resistores de filme possuem uma camada resistiva sobre base cerâmica, cuja espessura define o tipo ao qual pertencem. A espessura da camada resistiva em resistores de filme espesso é muito maior do que os resistores de filme fino. Os resistores de filme espesso são produzidos queimando uma pasta especial, que é uma mistura de vidro e óxidos de metal, sobre o substrato.

Existem três tipos principais de resistores de filme espesso, como resistores fusíveis, resistores de filme Cermet e resistores de filme de óxido metálico.

Resistores Fusíveis

Os resistores fusíveis são semelhantes aos resistores de fio enrolado. Mas esses resistores, junto com o fornecimento de resistência, agem como um fusível. A imagem de um resistor fusível é mostrada abaixo.

Neste resistor, a corrente flui através de uma conexão com mola, que é colocada próxima ao corpo do resistor. A bolha que está presa ao fio da mola do resistor absorve o calor gerado pelo resistor devido ao fluxo de corrente. Se esse calor for aumentado, o anexo à bolha derrete e abre a conexão.

Portanto, podemos dizer que esses resistores limitam a corrente, mas se a potência do circuito exceder um valor especificado, esses resistores atuam como um fusível para abrir ou interromper o circuito. O valor desses resistores geralmente é inferior a 10 Ohms. Esses resistores são geralmente usados ​​em aparelhos de TV, amplificadores e outros circuitos eletrônicos caros.

Resistores de filme cermet

Os resistores de filme Cermet são os resistores de filme feitos de um material especial chamado Cermet. Cermet é uma liga composta feita pela combinaçãoCeramic e Metal. Essa combinação oferece vantagens em ambos os materiais, como resistência a altas temperaturas e resistência ao desgaste da cerâmica, juntamente com a flexibilidade e a condutividade elétrica de um metal.

Uma camada de filme de metal é envolvida em torno de um material resistivo e é fixada em um metal de cerâmica ou substrato de cermet. Leads são usados ​​para facilitar as conexões durante a fixação em um PCB. Eles oferecem alta estabilidade, pois a temperatura não pode afetar seu desempenho.

Resistores de filme de óxido metálico

Um resistor de filme de óxido de metal é formado pela oxidação de um filme espesso de cloreto de estanho em uma barra de vidro aquecida, que é um substrato. Eles têm estabilidade de alta temperatura e podem ser usados ​​em altas tensões. Esses resistores têm baixo ruído operacional.

Os resistores de filme de óxido de metal diferem dos de filme de metal apenas em relação ao tipo de filme revestido. Metal oxideé um composto metálico como o estanho com oxigênio para formar óxido de estanho, que é revestido como um filme no resistor. A resistividade deste resistor depende da quantidade de óxido de antimônio adicionado aotin oxide.

Filme Fino

Os resistores de filme fino têm uma camada resistiva de 0,1 micrômetro ou menor na base de cerâmica. Os resistores de filme fino têm um filme metálico que é depositado a vácuo em um substrato isolante.

Os resistores de filme fino são mais precisos e têm melhor coeficiente de temperatura e são mais estáveis. Os resistores de filme fino são divididos em dois tipos, como -

• Resistores de filme de carbono
• Resistores de filme de metal

Resistor de filme de carbono

Um resistor de filme de carbono é feito depositando uma camada de filme de carbono em um substrato de cerâmica. O filme de carbono atua como material resistivo à corrente e a substância cerâmica atua como isolante. Tampas metálicas são fixadas em ambas as extremidades e fios de cobre são estendidos.

A figura a seguir mostra a construção de um resistor de filme de carbono.

As principais vantagens desses resistores são sua alta estabilidade, ampla faixa de operação, baixo ruído e baixo custo. Os resistores de filme de carbono são os mais preferidos em relação aos resistores de composição de carbono devido ao seu baixo ruído.

Resistores de filme de metal

O revestimento de filme faz a diferença entre resistores de filme de óxido de metal e resistores de filme de metal. Um filme fino de substância metálica, como níquel cromo, é usado para revestir o resistor em um resistor de filme de metal, enquanto um filme de óxido de metal como óxido de estanho é usado para revestir o resistor em um resistor de óxido de metal.

Os resistores de filme de metal têm baixo coeficiente de resistência à temperatura, o que significa que a resistência é menos afetada pela temperatura.

Potência

Ao usar um resistor, se o fluxo de corrente aumentar, o resistor dissipa um pouco de calor. Se este valor cruzar um determinado valor crítico, o resistor pode ser danificado. A classificação de potência de um resistor é impressa em alguns resistores de valor mais alto para evitar tal situação.

A potência é a quantidade de energia elétrica expressa em watts. A energia elétrica é a taxa de transferência de energia elétrica.

Poder P = VI = I²R

Um Capacitor é um componente passivo que tem a capacidade de armazenar a energia na forma de diferença de potencial entre suas placas. Ele resiste a uma mudança repentina de voltagem. A carga é armazenada na forma de diferença de potencial entre duas placas, que passam a ser positivas e negativas dependendo da direção de armazenamento da carga.

Uma região não condutora está presente entre essas duas placas que é chamada de dielectric. Este dielétrico pode ser vácuo, ar, mica, papel, cerâmica, alumínio etc. O nome do capacitor é dado pelo dielétrico utilizado.

Símbolo e unidades

As unidades padrão para capacitância são Farads. Geralmente, os valores dos capacitores disponíveis serão da ordem de micro-farads, pico-farads e nano-farads. O símbolo de um capacitor é mostrado abaixo.

A capacitância de um capacitor é proporcional à distância entre as placas e é inversamente proporcional à área das placas. Além disso, quanto maior a permissividade de um material, maior será a capacitância. opermittivityde um meio descreve quanto fluxo elétrico está sendo gerado por unidade de carga nesse meio. A imagem a seguir mostra alguns capacitores práticos.

Quando duas placas com a mesma área A e largura igual são colocadas paralelas entre si com uma separação da distância d, e se alguma energia é aplicada às placas, então a capacitância desse capacitor de placa paralela pode ser denominada como -

$$C\:\:=\:\:\frac{\varepsilon_{0}\:\:\varepsilon_{r}\:\:d}{A}$$

Onde

C = Capacitância de um capacitor

$\varepsilon_{0}$ = permissividade do espaço livre

$\varepsilon_{r}$ = permissividade do meio dielétrico

d = distância entre as placas

A = área das duas placas condutoras

Com alguma tensão aplicada, a carga se deposita nas duas placas paralelas do capacitor. Esta deposição de carga ocorre lentamente e quando a voltagem através do capacitor é igual à voltagem aplicada, o carregamento para, pois a voltagem que entra é igual à voltagem que sai.

A taxa de carregamento depende do valor da capacitância. Quanto maior o valor da capacitância, mais lenta é a taxa de variação da voltagem nas placas.

Trabalho de um capacitor

Um capacitor pode ser entendido como um componente passivo de dois terminais que armazena energia elétrica. Esta energia elétrica é armazenada em campo eletrostático.

Inicialmente, as cargas negativas e positivas em duas placas do capacitor estão em equilíbrio. Não há tendência de um capacitor ser carregado ou descarregado. A carga negativa é formada pelo acúmulo de elétrons, enquanto a carga positiva é formada pelo esgotamento dos elétrons. Como isso acontece sem qualquer carga externa fornecida, este estado éelectrostaticdoença. A figura abaixo mostra o capacitor com cargas estáticas.

O acúmulo e o esgotamento de elétrons de acordo com os ciclos positivos e negativos variáveis ​​da alimentação CA podem ser entendidos como “fluxo de corrente”. Isso é chamado deDisplacement Current. A direção desse fluxo de corrente continua mudando, pois é AC.

Carregamento de um capacitor

Quando uma tensão externa é fornecida, a carga elétrica é convertida em carga eletrostática. Isso acontece enquanto o capacitor está carregando. O potencial positivo da alimentação, atrai os elétrons da placa positiva do capacitor, tornando-a mais positiva. Enquanto o potencial negativo da alimentação, força os elétrons para a placa negativa do capacitor, tornando-a mais negativa. A figura abaixo explica isso.

Durante este processo de carregamento, os elétrons se movem através do fornecimento DC, mas não através do dielectric que é um insulator. Este deslocamento é grande, quando o capacitor começa a carregar, mas diminui à medida que carrega. O capacitor para de carregar quando a tensão através do capacitor é igual à tensão de alimentação.

Vamos ver o que acontece com o dielétrico quando o capacitor começa a carregar.

Comportamento dielétrico

Conforme as cargas se depositam nas placas do capacitor, um campo eletrostático é formado. A intensidade desse campo eletrostático depende da magnitude da carga na placa e da permissividade do material dielétrico.Permittivity é a medida do dielétrico se ele permite que as linhas eletrostáticas passem por ele.

O dielétrico é na verdade um isolante. Ele tem elétrons na órbita mais externa dos átomos. Vamos observar como eles são afetados. Quando não há carga nas placas, os elétrons no dielétrico se movem em órbita circular. Isso é mostrado na figura abaixo.

Quando ocorre a deposição de carga, os elétrons tendem a se mover em direção à placa de carga positiva, mas ainda continuam girando como mostrado na figura.

Se a carga aumenta ainda mais, as órbitas se expandem mais. Mas se ainda aumentar, o dielétricobreaks downencurtando o capacitor. Agora, o capacitor totalmente carregado, está pronto para ser descarregado. É o suficiente se fornecermos um caminho para que eles viajem da placa negativa para a placa positiva. Os elétrons fluem sem nenhum suprimento externo, pois há muitos elétrons de um lado e quase nenhum elétron do outro. Este desequilíbrio é ajustado pelodischarge do capacitor.

Além disso, quando um caminho de descarga é encontrado, os átomos no material dielétrico tendem a voltar ao normal circular orbite, portanto, força os elétrons a serem descarregados. Esse tipo de descarga permite que os capacitores forneçam altas correntes em um curto período de tempo, assim como em um flash de câmera.

Codificação de Cores

Para saber o valor de um capacitor, ele geralmente é rotulado como abaixo -

n35 = 0,35nF ou 3n5 = 3,5nF ou 35n = 35nF e assim por diante.

Às vezes, as marcações serão como 100K, o que significa k = 1000pF. Então, o valor será 100 × 1000pF = 100nF.

Embora essas marcações numéricas estejam sendo usadas atualmente, um esquema de codificação de cores internacional foi desenvolvido há muito tempo, para entender os valores dos capacitores. As indicações do código de cores são as fornecidas abaixo.

Cor da banda	Dígito A e B	Multiplicador	Tolerância (t)> 10pf	Tolerância (t) <10pf	Coeficiente de temperatura
Preto	0	× 1	± 20%	± 2,0pF
Castanho	1	× 10	± 1%	± 0,1pF	-33 × 10 -6
Vermelho	2	× 100	± 2%	± 0,25pF	-75 × 10 -6
laranja	3	× 1.000	± 3%		-150 × 10 -6
Amarelo	4	× 10.000	± 4%		-220 × 10 -6
Verde	5	× 100.000	± 5%	± 0,5pF	-330 × 10 -6
Azul	6	× 1.000000			-470 × 10 -6
Tolet	7				-750 × 10 -6
cinzento	8	× 0,01	+ 80%, -20%
Branco	9	× 0,1	± 10%	± 1,0pF
Ouro		× 0,1	± 5%
Prata		× 0,01	± 10%

Essas indicações foram utilizadas para identificar o valor dos capacitores.

Nestes capacitores de cinco bandas, as duas primeiras bandas representam dígitos, a terceira indica o multiplicador, a quarta representa a tolerância e a quinta representa a tensão. Vejamos um exemplo para entender o processo de codificação de cores.

Example 1 - Determine o valor de um capacitor com código de cores amarelo, violeta, laranja, branco e vermelho.

Solution- O valor de amarelo é 4, violeta é 7, laranja é 3, o que representa o multiplicador. O branco é ± 10, que é o valor de tolerância. O vermelho representa a tensão. Mas para saber a classificação de tensão, temos outra tabela, a partir da qual a banda particular a que pertence este capacitor, deve ser conhecida.

Portanto, o valor do capacitor é 47nF, 10% 250v (tensão para a banda V)

A tabela a seguir mostra como a tensão é determinada dependendo das bandas às quais os capacitores pertencem.

Cor da banda	Classificação de tensão (V)
	TYPE J	TYPE K	TYPE L	TYPE M	TYPE N
Preto	4	100		10	10
Castanho	6	200	100	1,6
Vermelho	10	300	250	4	35
laranja	15	400		40
Amarelo	20	500	400	6,3	6
Verde	25	600		16	15
Azul	35	700	630		20
Tolet	50	800
cinzento		900		25	25
Branco	3	1000		2,5	3
Ouro		2000
Prata

Com a ajuda desta tabela, a classificação de tensão para cada banda de capacitores é conhecida de acordo com a cor fornecida. O tipo de tensão nominal também indica o tipo de capacitores. Por exemplo, os do TIPO J são capacitores de tântalo mergulhados, os do TIPO K são capacitores de mica, os do TIPO L são capacitores de poliestireno, os do TIPO M são capacitores eletrolíticos de banda 4 e os do TIPO N são de banda 3 eletrolíticos. Hoje em dia, o código de cores foi substituído pela simples impressão do valor dos capacitores, conforme mencionado anteriormente.

Reatância capacitiva

Este é um termo importante. Reatância capacitiva é a oposição oferecida por um capacitor ao fluxo de corrente alternada, ou simplesmente corrente alternada. Um capacitor resiste à mudança no fluxo de corrente e, portanto, mostra alguma oposição que pode ser denominada comoreactance, já que a frequência da corrente de entrada também deve ser considerada junto com a resistência que ela oferece.

Symbol: X_C

Em um circuito puramente capacitivo, a corrente I_C leads a tensão aplicada em 90 °

Coeficiente de temperatura dos capacitores

A mudança máxima em Capacitancede um capacitor, ao longo de uma faixa de temperatura especificada, pode ser conhecido pelo coeficiente de temperatura de um capacitor. Afirma que quando a temperatura ultrapassa um determinado ponto, a mudança na capacitância de um capacitor que pode ocorrer é entendida como otemperature coefficient of capacitors.

Todos os capacitores são normalmente fabricados considerando uma temperatura de referência de 25 ° C. Assim, o coeficiente de temperatura dos capacitores é considerado para os valores de temperaturas acima e abaixo desse valor.

Em um circuito, um capacitor pode ser conectado em série ou em paralelo. Se um conjunto de capacitores fosse conectado em um circuito, o tipo de conexão do capacitor lida com os valores de tensão e corrente nessa rede.

Capacitores em série

Vamos observar o que acontece, quando poucos Capacitores estão conectados em Série. Vamos considerar três capacitores com valores diferentes, conforme mostrado na figura abaixo.

Capacitância

Quando a capacitância de uma rede cujos capacitores estão em série é considerada, o recíproco das capacitâncias de todos os capacitores, é adicionado para obter o recíproco da capacitância total. Para obter isso mais claramente,

$$\frac{1}{C_{T}}\:\:=\:\:\frac{1}{C_{1}}\:\:+\:\:\frac{1}{C_{2}}\:\:+\:\:\frac{1}{C_{3}}$$

Seguindo a mesma fórmula, se simplesmente dois capacitores forem conectados em série, então

$$C_{T}\:\:=\:\:\frac{C_{1}\:\:\times\:\:C_{2}}{C_{1}\:\:+\:\:C_{2}}$$

Onde C ₁ é a capacitância através do ^1º capacitor, C ₂ é a capacitância através do ^2º capacitor e C ₃ é a capacitância através do ^3º capacitor na rede acima.

Voltagem

A tensão em cada capacitor depende do valor das capacitâncias individuais. Que significa

$$V_{C1}\:\:=\:\:\frac{Q_{T}}{C_{1}}\:\:V_{C2}\:\:=\:\:\frac{Q_{T}}{C_{2}}\:\:V_{C3}\:\:=\:\:\frac{Q_{T}}{C_{3}}$$

A tensão total no circuito dos capacitores em série,

$$V_{T}\:\:=\:\:V_{C1}\:\:+\:\:V_{C2}\:\:+\:\:V_{C3}$$

Onde V _c1 é a tensão através do um ^r condensador, V _c2 é a tensão através do 2 ^nd condensador e V _C3 é a tensão através do 3 ^rd condensador na rede acima.

Atual

A quantidade total de corrente que flui através de um conjunto de capacitores conectados em série é a mesma em todos os pontos. Portanto, os capacitores armazenarão a mesma quantidade de carga, independentemente de seu valor de capacitância.

Atual através da rede,

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:\:=\:\:I_{2}\:\:=\:\:I_{3}$$

Onde I ₁ é a corrente no ^1º capacitor, I ₂ é a corrente no ^2º capacitor e I ₃ é a corrente no ^3º capacitor na rede acima.

Como a corrente é a mesma, o armazenamento de carga é o mesmo porque qualquer placa de um capacitor recebe sua carga do capacitor adjacente e, portanto, os capacitores em série terão a mesma carga.

$$Q_{T}\:\:=\:\:Q_{1}\:\:=\:\:Q_{2}\:\:=\:\:Q_{3}$$

Capacitores em paralelo

Vamos observar o que acontece, quando poucos capacitores são conectados em paralelo. Vamos considerar três capacitores com valores diferentes, conforme mostrado na figura abaixo.

Capacitância

A capacitância total do circuito é o equivalente à soma das capacitâncias individuais dos capacitores da rede.

$$C_{T}\:\:=\:\:C_{1}\:\:+\:\:C_{2}\:\:+\:\:C_{3}$$

Onde C ₁ é a capacitância através do ^1º capacitor, C ₂ é a capacitância através do ^2º capacitor e C ₃ é a capacitância através do ^3º capacitor na rede acima.

Voltagem

A tensão medida no final do circuito é same como a tensão em todos os capacitores que estão conectados em um circuito paralelo.

$$V_{T}\:\:=\:\:V_{1}\:\:=\:\:V_{2}\:\:=\:\:V_{3}$$

Onde V _c1 é a tensão através do um ^r condensador, V _c2 é a tensão através do 2 ^nd condensador e V _C3 é a tensão através do 3 ^rd condensador na rede acima.

Atual

A corrente total fluindo é igual à soma das correntes fluindo através de cada capacitor conectado na rede paralela.

$$I_{T}\:\:=\:\:I_{1}\:\:+\:\:I_{2}\:\:+\:\:I_{3}$$

Onde I ₁ é a corrente no ^1º capacitor, I ₂ é a corrente no ^2º capacitor e I ₃ é a corrente no ^3º capacitor na rede acima.

Existem muitos tipos de capacitores, dependendo de sua função, do material dielétrico utilizado, de sua forma, etc. A classificação principal é feita de acordo com os capacitores fixos e variáveis.

Tipos de capacitores

A classificação é mostrada na figura a seguir.

A classificação principal é igual à anterior. Os capacitores fixos são aqueles cujo valor é fixado no momento da fabricação e os variáveis ​​nos fornecem a opção de variar o valor da capacitância.

Capacitores Variáveis

Deixe-nos saber algo sobre os capacitores variáveis ​​cujo valor muda quando você varia, electrically ou mechanically. Os condensadores variáveis ​​em geral consistem em conjuntos entrelaçados de placas metálicas nas quais uma é fixada e a outra variável. Esses capacitores fornecem os valores de capacitância de modo a variar entre10 to 500pF.

O capacitor agrupado mostrado aqui é uma combinação de dois capacitores conectados juntos. Um único eixo é usado para girar as extremidades variáveis ​​desses capacitores, que são combinados como um só. A linha pontilhada indica que eles estão conectados internamente.

Existem muitos usos para esses resistores variáveis, como para sintonizar circuitos LC de receptores de rádio, para casamento de impedância em antenas, etc. Os principais tipos de capacitores variáveis ​​são capacitores de ajuste e capacitores Trimmer.

Ajustando capacitores

Capacitores de ajuste são um tipo popular de capacitores variáveis. Eles contêm um estator, um rotor, uma estrutura para suportar o estator e um capacitor de mica. Os detalhes de construção de um capacitor de sintonia são mostrados na figura a seguir.

O estator é uma parte estacionária e o rotor gira pelo movimento de um eixo móvel. As placas do rotor quando movidas para as ranhuras do estator, elas se aproximam para formar as placas de um capacitor. Quando as placas do rotor assentam completamente nas ranhuras do estator, o valor da capacitância é máximo e, quando não o fazem, o valor da capacitância é mínimo.

A figura acima mostra um ganged tuning capacitortendo dois capacitores de sintonia conectados em uma gangue. É assim que funciona um capacitor de sintonia. Esses capacitores geralmente têm valores de capacitância de poucos Pico Farads a algumas dezenas de Pico Farads. Eles são usados ​​principalmente em circuitos LC em receptores de rádio. Estes também são chamados deTuning Condensers.

Capacitores Trimmer

Os capacitores do trimmer são variados usando uma chave de fenda. Os capacitores do trimmer são geralmente fixados em um local onde não há necessidade de alterar o valor da capacitância, uma vez fixados.

Existem três cabos de um capacitor trimmer, um conectado a placa estacionária, um rotativo e outro é comum. O disco móvel é semicircular. Um capacitor trimmer seria semelhante aos da figura a seguir.

Existem duas placas condutoras paralelas com um dielétrico no meio. Dependendo do dielétrico usado, existem capacitores aparadores de ar e capacitores aparadores de cerâmica. Os detalhes de construção de um capacitor trimmer são mostrados abaixo.

Uma das duas placas é móvel, enquanto a outra é fixa. O material dielétrico é fixo. Quando a placa móvel é movida, em oposição à área entre o eletrodo móvel e fixo, a capacitância pode ser alterada. A capacitância será maior se a área oposta ficar maior, já que ambos os eletrodos atuam como duas placas de um capacitor.

Os capacitores Trimmer são facilmente fixados em uma PCB (placa de circuito impresso) e são usados ​​principalmente para calibração de equipamentos.

Os capacitores cujo valor é fixo durante a fabricação e não pode ser alterado posteriormente são chamados de Fixed Capacitors. A classificação principal dos capacitores fixos é feita em polarizados e não polarizados. Vamos dar uma olhada nos capacitores não polarizados.

Capacitores não polarizados

Estes são os capacitores que têm no specific polarities, o que significa que eles podem ser conectados em um circuito, de qualquer forma, sem se preocupar com a colocação do cabo direito e do cabo esquerdo. Esses capacitores também são chamados deNon-Electrolytic Capacitors.

A classificação principal dos capacitores não polarizados é feita conforme mostrado na figura a seguir.

Entre os tipos de capacitores, vamos primeiro passar pelos Capacitores de Cerâmica.

Capacitores de cerâmica

Os capacitores comuns usados ​​entre o tipo fixo são capacitores de cerâmica. Os capacitores de cerâmica são capacitores fixos que têmceramic material como um dielétrico.

Esses capacitores de cerâmica são ainda classificados como classe 1 e classe 2, dependendo de suas aplicações. Por exemplo,Class1 tem alta estabilidade e funciona melhor para aplicações de circuito ressonante, enquanto class2 tem alta eficiência e oferece o melhor para aplicações de acoplamento.

Um tubular oco ou material cerâmico semelhante a uma placa, como titanium dioxide e barium titanateé revestido com uma deposição de composto de prata em ambas as paredes, de modo que ambos os lados atuam como duas placas de capacitor e a cerâmica atua como um dielétrico. Os cabos são retirados dessas duas superfícies e todo o conjunto é encapsulado em um revestimento à prova de umidade.

Os capacitores de cerâmica modernos mais usados ​​são Multi-Layer Chip Capacitors (MLCC) Esses capacitores são feitos com tecnologia de montagem em superfície e são usados ​​principalmente devido ao seu pequeno tamanho. Estes estão disponíveis na ordem de 1ηF a 100µF.

Capacitores de filme

Os capacitores de filme são aqueles que possuem uma substância de filme como material dielétrico. Dependendo do tipo de filme usado, estes são classificados comoPaper e Metal film capacitores.

Esses capacitores de filme são ambos capacitores dielétricos de papel, enquanto um capacitor de papel usa um waxed papel, enquanto um capacitor de filme metálico usa um metallizedpapel. A disposição é quase igual à mostrada abaixo.

Capacitores de papel

Capacitores de papel usam papel como material dielétrico. Duas folhas finas de folha de estanho são retiradas e colocadas entre folhas de papel encerado ou oleado. Este papel atua como um dielétrico. Hoje em dia, o papel está sendo substituído pelo plástico.

Essas folhas são ensanduichadas e enroladas em um formato cilíndrico e encapsuladas em um invólucro de plástico. Leads são prolongados. A figura a seguir mostra um exemplo de capacitores de papel.

Os capacitores de papel estão disponíveis na ordem de 0,001 µF a 2 µF e a classificação de voltagem pode chegar a 2.000 volts. Esses capacitores são úteis em aplicações de alta tensão e corrente.

Capacitores de filme metálico

Os capacitores de filme de metal são outro tipo de capacitores de filme. Eles também são chamados de Capacitores de Folha de Metal ou Capacitores de Papel Metalizado, visto que o dielétrico usado aqui é um papel revestido com filme metálico.

Ao contrário dos capacitores de papel, um filme de alumínio ou zinco é revestido em um papel para formar um dielétrico nos capacitores de filme metálico. Em vez de folhas de alumínio colocadas entre os papéis, o próprio papel é diretamente revestido aqui. Isso reduz o tamanho do capacitor.

O revestimento de alumínio é preferido sobre o revestimento de zinco, de modo a to avoid destructiondo capacitor devido à redução química. As folhas revestidas de alumínio são enroladas na forma de um cilindro e são retirados cabos. Tudo isso é encapsulado com cera ou resina plástica para proteger o capacitor. Esses capacitores são úteis emhigh voltage and current formulários.

Outros Capacitores

Esses são os capacitores diversos que receberam o nome dos materiais dielétricos usados. Este grupo inclui capacitores de mica, capacitores de ar, capacitores de vácuo e capacitores de vidro, etc.

Capacitores de mica

Os capacitores de mica são feitos usando folhas finas de mica como materiais dielétricos. Assim como os capacitores de papel, as finas folhas de metal são imprensadas com folhas de mica entre elas. Finalmente, as camadas de folhas de metal são conectadas em ambas as extremidades e dois cabos são formados. Em seguida, todo o conjunto é encerrado em cápsula de baquelite de plástico. A imagem a seguir mostra a aparência de um capacitor Mica.

Capacitores de mica estão disponíveis na faixa de 50pF a 500pF. Os capacitores de Mica possuem alta tensão de trabalho de até 500 volts. Esses são os capacitores mais comumente usados ​​para circuitos eletrônicos, como filtros de ondulação, circuitos ressonantes, circuitos de acoplamento e transmissores de transmissão de RF de alta corrente e alta potência.

Capacitores de Ar

Os capacitores de ar são aqueles com air as dielectric. Os condensadores de ar mais simples são aqueles com placas condutoras com ar entre eles. Esta construção é exatamente igual àvariable tuning capacitordiscutido acima. Esses capacitores também podem ser fixos e variáveis, mas os fixos raramente são usados, pois há outros com características superiores.

Capacitores de Vácuo

Os capacitores de vácuo usam high vacuum as dielectricem vez de ar ou algum outro material. Eles também estão disponíveis nos modos fixo e variável. A construção desses capacitores é semelhante a tubos de vácuo. Eles são vistos principalmente na forma de um cilindro de vidro que contém cilindros concêntricos inter-malhas.

A imagem a seguir mostra um capacitor de vácuo variável.

A imagem a seguir mostra a aparência de um capacitor de vácuo fixo -

Os capacitores de vácuo variáveis ​​estão disponíveis em uma faixa de 12pF a 5000pF e são usados ​​para aplicações de alta tensão, como 5kV a 60kV. Eles são usados ​​em equipamentos principais, comohigh power broadcast transmitters, RF amplifiers e grande antenna tuners.

Capacitores de vidro

Os condensadores de vidro são exclusivos com muitas vantagens e aplicações. Como todos os tipos acima, aquiglassé a substância dielétrica. Junto com o dielétrico de vidro, eletrodos de alumínio também estão presentes nesses capacitores. O encapsulamento plástico é feito após a remoção dos cabos. Os eletrodos podem ser eletrodos axiais ou eletrodos tubulares.

Existem muitas vantagens de um capacitor de vidro, como -

• O coeficiente de temperatura é baixo.
• Estes são capacitores sem ruído.
• Eles produzem resultados de alta qualidade com baixa perda.
• Eles têm a capacidade de lidar com altas temperaturas de operação.
• Esses capacitores podem lidar com grandes correntes de RF.

Existem muitas aplicações para esses capacitores de vidro, como -

• Usado em circuitos que precisam estar em zonas de alta temperatura.
• Usado em circuitos que precisam de alto Q.
• Usado em circuitos de manipulação de alta potência.
• Usado para circuitos que precisam de altas tolerâncias.

Capacitores polarizados são aqueles que possuem polaridades positivas e negativas específicas. Ao usar esses capacitores em circuitos, deve-se sempre tomar cuidado para que eles estejam conectados emperfect polarities. A imagem a seguir mostra a classificação dos capacitores polarizados.

Vamos começar a discussão com capacitores eletrolíticos.

Capacitores eletrolíticos

Os Capacitores Eletrolíticos são os capacitores que indicam pelo nome que algum eletrólito é utilizado nele. Eles são capacitores polarizados que possuem ânodo (+) e cátodo (-) com polaridades específicas.

Um metal no qual insulating oxide layer formas por anodização é chamado de Anode. Um sólido ou não sólidoelectrolyte que cobre a superfície da camada de óxido, funciona como um cathode. Os capacitores eletrolíticos têm muito maisCapacitance-Voltage (CV) value do que os outros, devido à sua maior superfície anódica e fina camada de óxido dielétrico.

Capacitores eletrolíticos de alumínio

Capacitores eletrolíticos de alumínio são os tipos mais comuns entre os capacitores eletrolíticos. Nestes, um puroAluminum foil com uma superfície gravada atua como um Anode. Uma fina camada de metal, que tem uma espessura de poucos micrômetros, atua como umdiffusion barrier, que é colocado entre dois metais para separar eletricamente. Portanto, a barreira de difusão atua como umdielectric. oelectrolyte age como um cathode que cobre a superfície áspera da camada de óxido.

A figura a seguir mostra uma imagem de diferentes tamanhos de capacitores eletrolíticos de alumínio disponíveis.

Dependendo do eletrólito, existem três tipos de capacitores eletrolíticos de alumínio. Eles são -

• Capacitores eletrolíticos de alumínio úmido (não sólidos)
• Capacitores eletrolíticos de dióxido de manganês de alumínio (sólido)
• Capacitores eletrolíticos de polímero de alumínio (sólido)

A principal vantagem desses capacitores eletrolíticos de alumínio é que eles têm low impedancevalores mesmo na frequência da rede e são mais baratos. Estes são usados ​​principalmente emPower supply circuits, SMPS (Fonte de alimentação comutada) e DC-DC Converters.

Capacitores eletrolíticos de tântalo

Estes são outro tipo de capacitores eletrolíticos cujo anode é feito de tantalum no qual um isolante muito fino oxide layeré formado. Esta camada atua como umdielectric e a electrolyte atua como um cátodo que cobre a superfície da camada de óxido.

A figura a seguir mostra a aparência dos capacitores de tântalo.

O tântalo fornece camada dielétrica de alta permissividade. O tântalo possui alta capacitância por volume e menor peso. Mas esses são mais caros que os capacitores eletrolíticos de alumínio, devido à frequente indisponibilidade de tântalo.

Capacitores eletrolíticos de nióbio

Um capacitor eletrolítico de nióbio é o outro tipo de capacitores eletrolíticos em que um nióbio metálico passivado ou monóxido de nióbio é considerado como ânodo e uma camada isolante de pentóxido de nióbio é adicionada ao ânodo, de modo que ele atue como um dielétrico. Um eletrólito sólido é colocado na superfície da camada de óxido que atua como um cátodo. A figura a seguir mostra a aparência dos capacitores de Nióbio.

Os capacitores de nióbio estão normalmente disponíveis como capacitores de chip SMD (Surface Mount Devices). Eles são facilmente encaixados em um PCB. Esses capacitores devem ser operados em polaridades perfeitas. Qualquer tipo de tensão reversa ou corrente de ondulação superior ao especificado acabarádestroy the dielectric e o capacitor também.

Super Capacitores

Os capacitores eletroquímicos de alta capacidade com valores de capacitância muito maiores do que os outros capacitores, são chamados de Super Capacitors. Eles podem ser categorizados como um grupo que fica entre os capacitores eletrolíticos e as baterias recarregáveis. Estes também são chamados deUltra Capacitors.

Existem muitas vantagens com esses capacitores, como -

• Eles têm alto valor de capacitância.
• Eles podem armazenar e entregar cargas com muito mais rapidez.
• Eles podem lidar com mais ciclos de carga e descarga.

Esses capacitores têm muitas aplicações, como -

• Eles são usados ​​em carros, ônibus, trens, elevadores e guindastes.
• Eles são usados ​​na frenagem regenerativa.
• Eles são usados ​​para backup de memória.

Os tipos de supercapacitores são de camada dupla, pseudo e híbrido.

Capacitores de camada dupla

Capacitores de camada dupla são capacitores eletrostáticos. A deposição de carga é feita nesses capacitores de acordo com o princípio da Camada Dupla.

• Todas as substâncias sólidas têm carga negativa na camada superficial quando dispostas em um líquido.

• Isso se deve ao alto coeficiente dielétrico do líquido.

• Todos os íons positivos chegam perto da superfície do material sólido para formar uma película.

• A deposição de íons positivos perto do material sólido fica mais solta com a distância.

• A carga criada nesta superfície devido à deposição de ânions e cátions leva a algum valor de capacitância.

Este fenômeno de camada dupla também é denominado como camada dupla de Helmholtz. A figura abaixo explica o procedimento do fenômeno de dupla camada, quando o capacitor está carregado e quando está descarregado.

Esses capacitores são simplesmente chamados de Capacitores Elétricos de Camada Dupla (EDLC). Eles usam eletrodos de carbono para conseguir a separação de carga entre a superfície do eletrodo condutor e o eletrólito. O carbono atua como dielétrico e os outros dois como ânodo e cátodo. A separação de carga é muito menor do que em um capacitor convencional.

Pseudo capacitores

Esses capacitores seguem o electrochemicalprocesso de deposição de carga. Isso também é chamado defaradaic process. Em um eletrodo, quando alguma substância química se reduz ou oxida, alguma corrente é gerada. Durante esse processo, esses capacitores armazenam a carga elétrica por transferência de elétrons entre o eletrodo e o eletrólito. Este é o princípio de funcionamento dos Pseudo capacitores.

Eles são carregados com muito mais rapidez e armazenam a carga tanto quanto uma bateria. Eles são operados em uma taxa mais rápida. Eles são usados ​​em conjunto com as baterias para melhorar a vida útil. Eles são usados ​​em aplicações de grade para lidar com flutuações de energia.

Capacitores Híbridos

Um capacitor híbrido é uma combinação de EDLC e pseudo capacitor. Nos capacitores híbridos, o carvão ativado é usado como cátodo e o material de carbono pré-dopado atua como ânodo. O capacitor de íons de lítio é o exemplo comum desse tipo. A figura a seguir mostra diferentes tipos de capacitores híbridos.

Eles têm alta tolerância em uma ampla faixa de variações de temperatura de -55 ° C a 200 ° C. Capacitores híbridos também são usados ​​em aplicações aéreas. Embora o custo seja alto, esses capacitores são altamente confiáveis ​​e compactos. Eles são robustos e podem tolerar choques extremos, vibração e pressão do ambiente. Os capacitores híbridos têm densidade de energia e potência específica mais altas do que qualquer capacitor eletrolítico.

Deixe-me apresentar-lhe outro componente importante no campo da Eletrônica e Elétrica, o Inductor. Indutor é um componente passivo de dois terminais que armazena temporariamente energia na forma de um campo magnético. Geralmente é chamado decoil. A principal propriedade de um indutor é que eleopposes any change in current.

Indutor

De acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, quando a corrente que flui através de um indutor muda, o campo magnético variável no tempo induz uma voltagem no condutor. De acordo com a lei das lentes, a direção dos CEM induzidos se opõe à mudança na corrente que o criou. Conseqüentemente,induced EMF is opposite to the voltageaplicado em toda a bobina. Esta é a propriedade de um indutor.

A figura a seguir mostra a aparência de um indutor.

Um indutor bloqueia qualquer componente CA presente em um sinal CC. O indutor às vezes é enrolado em um núcleo, por exemplo, um núcleo de ferrite. Em seguida, será semelhante à figura abaixo.

A figura a seguir mostra um indutor com várias peças rotuladas.

Símbolos

Os símbolos dos vários tipos de indutores são indicados a seguir.

Armazenamento de energia

Uma das propriedades básicas do eletromagnetismo é que a corrente quando flui através de um indutor, um campo magnético é criado perpendicular ao fluxo da corrente. Isso continua crescendo. Ele se estabiliza em algum ponto, o que significa que a indutância não aumentará depois disso. Quando a corrente para de fluir, o campo magnético diminui.

Esta energia magnética é transformada em energia elétrica. Conseqüentemente, a energia é armazenada temporariamente na forma de campo magnético.

Trabalho de um indutor

De acordo com a teoria da indução eletromagnética, qualquer corrente elétrica variável, fluindo em um condutor, produz um campo magnético em torno dele, que é perpendicular à corrente. Além disso, qualquer campo magnético variável produz corrente no condutor presente naquele campo, enquanto a corrente é perpendicular ao campo magnético.

Agora, se considerarmos um indutor que é feito de uma bobina condutora e quando alguma corrente passa pelo indutor, um campo magnético é criado perpendicular a ele. A figura a seguir indica um indutor com campo magnético ao seu redor.

Agora, aqui temos um campo magnético variável, que cria alguma corrente através do condutor. Mas essa corrente é produzida de modo que se opõe à corrente principal, que produziu o campo magnético.

Se esta corrente for denominada Im, o que significa que a corrente produzida devido ao campo magnético e o campo magnético é indicado por β, a figura a seguir indica isso.

Esta corrente oposta ganha força com o campo magnético variável, que ganha energia pela frequência de alimentação de entrada. Portanto, à medida que a corrente de entrada se torna cada vez mais CA com alta frequência, a corrente oposta resultante também ganha sua força na direção oposta à própria causa que a produziu. Agora, essa corrente oposta, tenta fazer com que a CA de alta frequência passe pelo indutor, o que significa “bloqueio da CA”.

A propriedade de um indutor de obter a tensão induzida pela mudança do fluxo de corrente é definida como Indutância. Indutância é a relação entre a tensão e a taxa de variação da corrente.

A taxa de mudança da corrente produz mudança no campo magnético, o que induz um EMF na direção oposta à fonte de tensão. Esta propriedade de indução de EMF é chamada deInductance.

A fórmula para indutância é

$$Inductance\:\:=\:\:\frac{volatge}{rate\:of\:change\:of\:current}$$

Units −

• A unidade de indutância é Henry. É indicado porL.

• Os indutores estão disponíveis principalmente em mH (mili Henry) e μH (micro Henry).

Diz-se que uma bobina tem uma indutância de one Henry quando um EMF de one volt é auto-induzido na bobina onde o fluxo de corrente mudou a uma taxa de one ampere per second.

Auto-indutância

Se for considerada uma bobina na qual flui alguma corrente, ela possui algum campo magnético, perpendicular ao fluxo da corrente. Quando essa corrente continua variando, o campo magnético também muda e esse campo magnético variável, induz um EMF, oposto à tensão da fonte. Este EMF oposto produzido é oself-induced voltage e este método é chamado de self-inductance.

O atual i_s na figura indicam a fonte de corrente enquanto i_indindica a corrente induzida. O fluxo representa o fluxo magnético criado em torno da bobina. Com a aplicação de tensão, a correntei_sfluxos e fluxos são criados. Quando o atuali_s varia, o fluxo fica variado, produzindo i_ind.

Este EMF induzido através da bobina é proporcional à taxa de mudança na corrente. Quanto maior a taxa de mudança na corrente, maior será o valor de EMF induzido.

Podemos escrever a equação acima como

$$E\:\:\alpha\:\:\frac{dI}{dt}$$

$$E\:\:=\:\:L\:\:\frac{dI}{dt}$$

Onde,

• E é o EMF produzido

• dI/dt indica a taxa de mudança da corrente

• L indica o coeficiente de indutância.

A auto-indutância ou coeficiente de auto-indutância pode ser denominado como

$$L\:\:=\:\:\frac{E}{\frac{dI}{dt}}$$

A equação real é escrita como

$$E\:\:=\:\:-L\:\:\frac{dI}{dt}$$

O menos na equação acima indica que the EMF is induced in opposite direction to the voltage source de acordo com a lei de Lenz.

Indutância mútua

Como a bobina transportadora de corrente produz algum campo magnético em torno dela, se outra bobina for trazida para perto desta bobina, de modo que esteja na região de fluxo magnético do primário, então o fluxo magnético variável induz um EMF na segunda bobina. Se esta primeira bobina é chamada dePrimary coil, o segundo pode ser chamado de Secondary coil.

Quando o EMF é induzido na bobina secundária devido ao campo magnético variável da bobina primária, então tal fenômeno é chamado de Mutual Inductance.

O atual i_s na figura indicam a fonte de corrente enquanto i_indindica a corrente induzida. O fluxo representa o fluxo magnético criado em torno da bobina. Isso se espalha para a bobina secundária também.

Com a aplicação de tensão, a corrente i_sfluxos e fluxos são criados. Quando o atuali_s varia, o fluxo fica variado, produzindo i_ind na bobina secundária, devido à propriedade de indutância mútua.

A mudança aconteceu assim.

$$V_{p}\:\:I_{p}\rightarrow\:\:B\:\:\rightarrow\:\:V_{s}\:\:I_{s}$$

Onde,

• V_p i_p Indique a tensão e a corrente na bobina primária, respectivamente

• B Indica fluxo magnético

• V_s i_s Indique a tensão e a corrente na bobina secundária, respectivamente

Indutância mútua M dos dois circuitos descreve a quantidade de tensão no secundário induzida pelas mudanças na corrente do primário.

$$V(Secondary)\:\:=\:\:-M\frac{\Delta I}{\Delta t}$$

Onde $\frac{\Delta I}{\Delta t}$ a taxa de mudança da corrente com o tempo e Mé o coeficiente de indutância mútua. O sinal de menos indica que a direção da corrente é oposta à fonte.

Units −

As unidades de indutância mútua são

$$volt\:\:=\:\:M\frac{amps}{sec}$$

(Da equação acima)

$$M\:\:=\:\:\frac{volt.\:sec}{amp}$$

$$=\:\:Henry(H)$$

Dependendo do número de voltas das bobinas primária e secundária, a ligação do fluxo magnético e a quantidade de EMF induzido variam. O número de voltas no primário é denotado por N1 e secundário por N2. O coeficiente de acoplamento é o termo que especifica a indutância mútua das duas bobinas.

Fatores que afetam a indutância

Existem alguns fatores que afetam o desempenho de um indutor. Os principais são discutidos abaixo.

Comprimento da bobina

O comprimento da bobina indutora é inversamente proporcional à indutância da bobina. Se o comprimento da bobina for maior, a indutância oferecida por esse indutor fica menor e vice-versa.

Área da seção transversal da bobina

A área da seção transversal da bobina é diretamente proporcional à indutância da bobina. Quanto maior a área da bobina, maior será a indutância.

Número de voltas

Com o número de voltas, a bobina afeta a indutância diretamente. O valor da indutância é quadrado com o número de voltas da bobina. Portanto, quanto maior o número de voltas, o quadrado dele será o valor da indutância da bobina.

Permeabilidade do núcleo

o permeability (μ)do material do núcleo do indutor indica o suporte que o núcleo fornece para a formação de um campo magnético dentro de si. ohigher a permeabilidade do material do núcleo, o higher será a indutância.

Coeficiente de acoplamento

Este é um fator importante a ser conhecido para o cálculo da indutância mútua de duas bobinas. Vamos considerar duas bobinas próximas de N1 e N2 espiras, respectivamente.

A corrente através da primeira bobina i ₁ produz algum fluxo Ψ ₁ . A quantidade de ligações de fluxo magnético é compreendida por voltas weber.

Deixe a quantidade de ligação de fluxo magnético para a segunda bobina, devido à corrente unitária de i ₁ ser

$$\frac{N_{2}\varphi_{1}}{i_{1}}$$

Isso pode ser entendido como o coeficiente de indutância mútua, o que significa

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{2}\varphi_{1}}{i_{1}}$$

Assim, o Coeficiente de indutância mútua entre duas bobinas ou circuitos é entendido como as voltas weber em uma bobina devido a 1A de corrente na outra bobina.

Se a auto-indutância da primeira bobina for L ₁ , então

$$L_{1}i_{1}\:\:=\:\:{N_{1}\varphi_{1}}\:\:=>\:\:\frac{L_{1}}{N_{1}}\:\:\frac{\varphi_{1}}{i_{1}}$$

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{2}L_{1}}{N_{1}}$$

Da mesma forma, o coeficiente de indutância mútua devido à corrente i ₂ na segunda bobina é

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{1}\varphi_{2}}{i_{2}}\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\:1$$

Se a auto-indutância da segunda bobina for L ₂

$$L_{2}i_{2}\:\:=\:\:N_{2}\varphi_{2}$$

$$\frac{L_{2}}{N_{2}}\:\:=\:\:\frac{\varphi_{2}}{i_{2}}$$

Portanto,

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{1}L_{2}}{N_{2}}\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\:2$$

Multiplicando 1 e 2, obtemos

$$M\:\:\times\:\:M=\:\:\frac{N_{2}L_{1}}{N_{1}}\:\:\times\:\:\frac{N_{1}L_{2}}{N_{2}}$$

$$M^{2}\:\:=\:\:L_{1}L_{2}\:\:=>\:\:M\:\:=\:\:\sqrt{L_{1}L_{2}}$$

A equação acima é verdadeira quando todo o fluxo variável da bobina primária se liga à bobina secundária, o que é um caso ideal. Mas, na prática, não é o caso. Portanto, podemos escrever como

$$M\:\:\neq\:\:\sqrt{L_{1}L_{2}}$$

$$and \frac{M}{\sqrt{L_{1}L_{2}}}\:\:=\:\:K\:\:\neq\:\:1$$

Onde K é conhecido como o coeficiente de acoplamento.

o Coefficient of coupling K pode ser definido como a razão entre o coeficiente real de indutância mútua e o coeficiente ideal (máximo) de indutância mútua.

Se o valor de k estiver próximo da unidade, então as bobinas são fortemente acopladas e se o valor de k = 0, então as bobinas estão fracamente acopladas.

Aplicações de Indutores

Existem muitas aplicações de indutores, como -

• Indutores são usados ​​em circuitos de filtro para detectar componentes de alta frequência e suprimir sinais de ruído

• Para isolar o circuito de sinais de HF indesejados.

• Indutores são usados ​​em circuitos elétricos para formar um transformador e isolar os circuitos de picos.

• Indutores também são usados ​​em motores.

Um indutor quando conectado em um circuito, essa conexão pode ser em série ou em paralelo. Vamos agora saber o que acontecerá com os valores totais de corrente, tensão e resistência se eles também estiverem conectados em série, quando conectados em paralelo.

Indutores em série

Vamos observar o que acontece quando poucos indutores estão conectados em série. Vamos considerar três resistores com valores diferentes, conforme mostrado na figura abaixo.

Indutância

A indutância total de um circuito com indutores em série é igual à soma das indutâncias individuais. O valor total da indutância da rede fornecida acima é

$$L_{T}\:\:=\:\:L_{1}\:\:+\:\:L_{2}\:\:+\:\:L_{3}$$

Em que L ₁ representa a indutância de um ^r resistor, L ₂ representa a indutância de 2 ^nd resistência e L ₃ representa a indutância de 3 ^rd resistência na rede acima.

Voltagem

A tensão total que aparece em uma rede de indutores em série é a adição das quedas de tensão em cada indutância individual.

Tensão total que aparece em todo o circuito

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:\:+\:\:V_{2}\:\:+\:\:V_{3}$$

Onde V ₁ representa a queda de tensão entre uma ^r indutor, V ₂ representa a queda de tensão entre 2 ^nd indutor e V ₃ é a queda de tensão 3 ^rd indutor na rede acima.

Atual

A quantidade total de corrente que flui através de um conjunto de indutores conectados em série é a mesma em todos os pontos da rede.

A corrente através da rede

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:\:=\:\:I_{2}\:\:=\:\:I_{3}$$

Onde I ₁ é a corrente do ^1º indutor, I ₂ é a corrente do ^2º indutor e I ₃ é a corrente do ^3º indutor na rede acima.

Indutores em paralelo

Vamos observar o que acontece, quando poucos resistores são conectados em paralelo. Vamos considerar três resistores com valores diferentes, conforme mostrado na figura abaixo.

Indutância

A indutância total de um circuito com resistores paralelos é calculada de forma diferente do método da rede de indutores em série. Aqui, o valor recíproco (1 / R) das indutâncias individuais é adicionado com o inverso da soma algébrica para obter o valor da indutância total.

O valor total da indutância da rede é

$$\frac{1}{L_{T}}\:\:=\:\:\frac{1}{L_{1}}\:\:+\:\:\frac{1}{L_{2}}\:\:+\:\:\frac{1}{L_{3}}$$

Onde L ₁ é a indutância do ^1º indutor, L ₂ é a indutância do ^2º indutor e L ₃ é a indutância do ^3º indutor na rede acima.

A partir do método que temos para calcular a indutância paralela, podemos derivar uma equação simples para uma rede paralela de dois indutores. Isto é

$$L_{T}\:\:=\:\:\frac{L_{1}\:\:\times\:\: L_{2}}{L_{1}\:\:+\:\: L_{2}}$$

Voltagem

A tensão total que aparece em uma rede de indutores paralelos é a mesma que as quedas de tensão em cada indutância individual.

A tensão que aparece em todo o circuito

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:\:=\:\:V_{2}\:\:=\:\:V_{3}$$

Onde V ₁ representa a queda de tensão entre uma ^r indutor, V ₂ representa a queda de tensão entre 2 ^nd indutor e V ₃ é a queda de tensão 3 ^rd indutor na rede acima. Portanto, a tensão é a mesma em todos os pontos de uma rede de indutores paralela.

Atual

A quantidade total de corrente que entra em uma rede indutiva paralela é a soma de todas as correntes individuais fluindo em todos os ramos paralelos. O valor da indutância de cada ramo determina o valor da corrente que flui por ele.

A corrente total através da rede é

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:\:+\:\:I_{2}\:\:+\:\:I_{3}$$

Onde I ₁ é a corrente do ^1º indutor, I ₂ é a corrente do ^2º indutor e I ₃ é a corrente do ^3º indutor na rede acima.

Portanto, a soma das correntes individuais em diferentes ramos obtém a corrente total em uma rede paralela.

Reatância Indutiva

Reatância indutiva é a oposição oferecida por um indutor ao fluxo da corrente alternada, ou simplesmente corrente alternada. Um indutor tem a propriedade de resistir à mudança no fluxo de corrente e, portanto, mostra alguma oposição que pode ser denominada comoreactance, já que a frequência da corrente de entrada também deve ser considerada junto com a resistência que ela oferece.

• Indicação - XL

• Unidades - Ohms

• Símbolo - Ω

Em um circuito puramente indutivo, a corrente I_L lagsa tensão aplicada em 90 °. A reatância indutiva é calculada por,

$$X_{L}\:\:=\:\:2\pi fL$$

Onde f é a frequência do sinal. Conseqüentemente, a reatância indutiva é uma função da frequência e da indutância.

Os indutores estão disponíveis em diferentes formas e têm diferentes usos. Seus tamanhos variam dependendo do material usado para fabricá-los. A classificação principal é feita em indutores fixos e variáveis. Um indutor de poucos Henries pode ter a forma de haltere do tamanho de um resistor simples. Um indutor fixo sempre tem prata como sua primeira cor na codificação de cores.

O núcleo do indutor é o seu coração. Existem muitos tipos de indutores de acordo com o material do núcleo usado. Vamos dar uma olhada em alguns deles.

Indutor de núcleo de ar

O indutor comumente visto, com um enrolamento simples é este indutor de núcleo de ar. Isso não tem nada além deair as the corematerial. Os materiais não magnéticos como plástico e cerâmica também são usados ​​como materiais de núcleo e também vêm sob este Indutores de núcleo de ar. A imagem a seguir mostra vários indutores de núcleo de ar.

Esses indutores oferecem uma perda mínima de sinal nas aplicações com uma intensidade de campo magnético muito alta. Além disso, não há perdas de núcleo, pois não há material de núcleo sólido.

Indutor de Núcleo de Ferro

Esses indutores têm materiais ferromagnéticos, como ferrita ou ferro, como o material do núcleo. A utilização de tais materiais de núcleo auxilia no aumento da indutância, devido à sua alta permeabilidade magnética.Permeabilitymede a capacidade de suportar a formação de campos magnéticos dentro dos materiais. A imagem a seguir mostra a aparência de um indutor de núcleo de ferro -

Os indutores que possuem materiais de núcleo ferromagnético como estes sofrem perdas de núcleo e perdas de energia em altas frequências. Esses indutores são usados ​​na fabricação de poucos tipos de transformadores.

Indutores toroidais

Esses indutores têm um material magnético como a substância central à qual o fio é enrolado. Eles estão em forma de anel circular, conforme mostrado na figura a seguir.

A principal vantagem deste tipo de indutores é que, devido ao formato circular, a simetria é alcançada em toda a forma do indutor, devido ao qual existem perdas mínimas no fluxo magnético. Esses indutores são usados ​​principalmente em aplicações de circuitos CA.

Indutores de núcleo laminado

Esses são os indutores que têm folhas de aço laminadas finas, como pilhas, como os materiais do núcleo. Normalmente, para um indutor, se a área do loop for aumentada para a corrente viajar, as perdas de energia serão maiores. Considerando que, nesses indutores de núcleo laminado, folhas de aço finas de pilhas são úteis para bloquear as correntes parasitas, que minimizam a ação do loop.

A figura a seguir mostra uma imagem de um indutor de núcleo laminado.

A principal vantagem desses indutores é minimizar a perda de energia com sua construção. Esses indutores de núcleo laminado são usados ​​principalmente na fabricação de transformadores.

Indutores de núcleo de ferro em pó

Como o nome indica, o núcleo desses indutores tem materiais magnéticos com algumas lacunas de ar. Mas esse tipo de construção oferece uma vantagem ao núcleo, por armazenar alto nível de energia em comparação com os outros tipos. A figura a seguir mostra uma imagem de um indutor de núcleo de ferro em pó.

Esses indutores fornecem perdas de corrente parasita e perdas de histerese muito baixas. Eles estão disponíveis a preços mais baixos e têm estabilidade de indutância muito boa.

Indutores de RF são os radio frequency indutores, que são usados ​​em high resonant frequencies. Estes podem ser indutores de bobina multicamadas ou um indutor de cerâmica revestido com película fina ou algum indutor de cerâmica enrolado em fio. A figura a seguir representa alguns indutores de RF.

Esses indutores são caracterizados por low current rating e high electrical resistance. Mas à medida que as altas frequências são usadas aqui, a resistência do fio aumenta. Além disso, poucos efeitos surgem devido a essas altas frequências de rádio ressonantes. Vamos dar uma olhada neles.

Efeito Pele

Em altas frequências, a corrente alternada tem uma tendência de distribuição desigual de corrente pelo condutor. A corrente elétrica flui mais fortemente na superfície do condutor do que em seu centro. Ele obtém sua energia concentrada noskin do condutor, saindo do núcleo profundo do condutor, conforme mostrado na figura a seguir.

Conforme a energia fica concentrada na pele do condutor, esse efeito é chamado de Skin Effect. Na verdade, esse efeito de pele é causado pelas correntes parasitas que são produzidas pela mudança do campo magnético, resultante da corrente alternada. Hoje em dia, os condutores que transportam frequências mais altas são feitos em forma de tubo, a fim de reduzir o peso e o custo dos condutores.

Efeito de proximidade

Junto com o anterior, este é outro efeito, que é observado aqui. Efeito de proximidade é aquele que aumenta a resistência do fio em altas frequências. Proximidade é a palavra que diz que o efeito seráadjacent wires. A figura a seguir mostra a concentração de corrente nas bordas dos cabos adjacentes.

Cada volta tem algum campo magnético que induz correntes parasitas no fio que fazem com que a corrente seja focada no lado do fio adjacente. Com este efeito, a área da seção transversal efetiva do fio é reduzida e suaresistance gets increased.

Capacitância Parasítica

Normalmente, um indutor contém internamente um resistor em série (resistência do fio) e um capacitor em shunt (capacitância parasita). Cada volta do enrolamento tem um potencial ligeiramente diferente, em um indutor. A figura a seguir mostra o efeito da capacitância em um indutor.

Os dois condutores que se apresentam em cada volta atuam como placas capacitivas com o ar como dielétrico. Uma capacitância chamada deParasitic Capacitanceexiste aqui. Para evitar isso em certas aplicações, os enrolamentos são feitos distantes uns dos outros.

À medida que a frequência aumenta, a impedância da capacitância parasita diminui e a impedância do indutor aumenta. Conseqüentemente, o indutor tende a se comportar como um capacitor.

Perdas dielétricas

A corrente que passa pelo condutor de um indutor faz com que as moléculas dos isoladores exerçam energia na forma de calor. Quanto maior a frequência, maior será a dissipação de calor.

Chokes

Os indutores também são chamados de chokes. Um indutor bloqueia os componentes AC e envia os componentes DC através dele. Portanto, à medida que sufoca ou interrompe a CA, um indutor pode simplesmente ser denominado como umChoke.

Uma bobina de fio isolado é freqüentemente enrolada em um núcleo magnético para formar uma bobina. Conforme a frequência do sinal aumenta, a impedância do choke aumenta. Devido à sua reatância, pode limitar a quantidade de CA através dele. Mesmo assim, praticamente alguma quantidade de CA passa por ele devido à sua baixa resistência elétrica. Eles são usados ​​principalmente em lâmpadas tubulares e em transformadores em aplicações eletrônicas.

De acordo com o princípio de Electromagnetic Induction, já aprendemos que, um fluxo variável pode induzir um EMF em uma bobina. Pelo princípio deMutual induction, quando outra bobina é colocada ao lado de tal bobina, o fluxo induz EMF na segunda bobina.

Agora, a bobina que tem o fluxo variável é chamada de Primary Coil e a bobina na qual o EMF é induzido é chamada de Secondary Coil, enquanto as duas bobinas juntas formam uma unidade chamada de Transformer.

Transformador

Um transformador tem uma bobina primária para a qual a entrada é fornecida e uma bobina secundária da qual a saída é coletada. Ambas as bobinas são enroladas em um material de núcleo. Normalmente, um isolante forma oCore do transformador.

A figura a seguir mostra um transformador prático.

Pela figura acima, é evidente que poucas notações são comuns. Vamos tentar anotá-los. Eles são -

• N_p = Número de voltas no enrolamento primário

• N_s = Número de voltas no enrolamento secundário

• I_p = Corrente fluindo no primário do transformador

• I_s = Corrente fluindo no secundário do transformador

• V_p = Tensão no primário do transformador

• V_s = Tensão através do secundário do transformador

• Φ = Fluxo magnético presente em torno do núcleo do transformador.

Transformador em um circuito

A figura a seguir mostra como um transformador é representado em um circuito. O enrolamento primário, o enrolamento secundário e o núcleo do transformador também estão representados na figura a seguir.

Assim, quando um transformador é conectado a um circuito, a alimentação de entrada é fornecida à bobina primária de modo que produza fluxo magnético variável com esta fonte de alimentação e esse fluxo é induzido na bobina secundária do transformador, que produz o EMF variável o fluxo variável. Como o fluxo deve ser variável, para a transferência de EMF do primário para o secundário, um transformador sempre funciona em corrente alternada CA.

Step-up e Step-down

Dependendo do número de voltas no enrolamento secundário, o transformador pode ser chamado de Step up ou um Step down transformador.

O principal ponto a ser observado aqui é que, não haverá qualquer diferença no primário e secundário powerdo transformador. Conseqüentemente, se a tensão for alta no secundário, então uma baixa corrente é desenhada para tornar a energia estável. Da mesma forma, se a tensão no secundário for baixa, então uma alta corrente será consumida, pois a potência deve ser a mesma do lado primário.

Passo acima

Quando o enrolamento secundário tem maior número de voltas do que o enrolamento primário, o transformador é considerado um Step-uptransformador. Aqui, o EMF induzido é maior do que o sinal de entrada.

Demitir-se

Quando o enrolamento secundário tem menor número de voltas do que o enrolamento primário, o transformador é considerado um Step-downtransformador. Aqui, o EMF induzido é menor do que o sinal de entrada.

Relação de turnos

Como o número de espiras dos enrolamentos primário e secundário afeta as tensões nominais, é importante manter uma relação entre as espiras para se ter uma ideia das tensões induzidas.

A relação entre o número de voltas na bobina primária e o número de voltas na bobina secundária é chamada de “turns ratio”Ou“the ratio of transformation”. A relação de espiras é geralmente denotada porN.

$$N\:\:=\:\:Turns\:ratio\:\:=\:\:\frac{Number\:of\:turns\:on\:Primary}{Number\:of\:turns\:on\:Secondary}\:\:=\:\:\frac{N_{p}}{N_{s}}$$

A relação do primário para o secundário, a relação da entrada para a saída e a relação de espiras de qualquer transformador dado será a mesma que seu voltage ratio. Portanto, isso pode ser escrito como

$$\frac{N_{p}}{N_{s}}\:\:=\:\:\frac{V_{p}}{V_{s}}\:\:=\:\:N\:\:=\:\:Turns\:ratio$$

A relação de espiras também indica se o transformador é um transformador elevador ou abaixador. Por exemplo, uma proporção de espiras de 1: 3 indica que o transformador é um transformador elevador e a proporção 3: 1 indica que é um transformador redutor.

Chegando à classificação de transformadores, existem muitos tipos, dependendo do núcleo usado, enrolamentos usados, local e tipo de uso, níveis de tensão etc.

Transformadores monofásicos e trifásicos

De acordo com a alimentação utilizada, os transformadores são classificados principalmente como Single phase e three phase transformadores.

• Um transformador normal é um transformador monofásico. Ele tem um enrolamento primário e um secundário e é operado para diminuir ou aumentar a tensão secundária.

• Para um transformador trifásico, três enrolamentos primários são conectados juntos e três enrolamentos secundários são conectados juntos.

Um único transformador trifásico é preferível a três transformadores monofásicos para obter uma boa eficiência, onde ocupa menos espaço com baixo custo. Porém, devido ao problema de transporte de equipamentos pesados, transformadores monofásicos são usados ​​na maioria dos casos.

Outra classificação desses transformadores é Core e Shell tipo.

• Dentro Shell type, os enrolamentos são posicionados em uma única perna cercada pelo núcleo.

• Dentro Core type, eles estão feridos em pernas diferentes.

A diferença é bem conhecida observando a figura a seguir.

A classificação dos transformadores também pode ser feita dependendo do tipo de material do núcleo usado. Estes são na verdadeRF transformers, que contém muitos tipos, como transformadores de núcleo de ar, Ferrite core transformadores, Transmission line transformadores e Baluntransformadores. Os transformadores Balun são usados ​​em sistemas receptores de RF. Os principais tipos são os transformadores com núcleo de ar e núcleo de ferro.

Transformador de núcleo de ar

Este é um transformador do tipo núcleo no qual os enrolamentos são enrolados em uma faixa não magnética. As ligações de fluxo magnético são feitas através deair as coreentre o primário e o secundário. A imagem a seguir mostra um transformador de núcleo de ar.

Vantagens

• A histerese e as perdas por correntes parasitas são baixas nesses transformadores de núcleo de ar.
• A produção de ruído é baixa.

Desvantagens

• A relutância é alta em transformadores de núcleo de ar.
• A indutância mútua é baixa no núcleo de ar em comparação com os transformadores de núcleo de ferro.

Formulários

• Transformadores de frequência de áudio.
• Transmissões de rádio de alta frequência.

Transformadores de núcleo de ferro

Este é um transformador do tipo núcleo no qual os enrolamentos são enrolados em um núcleo de ferro. As ligações de fluxo magnético são feitas fortes e perfeitas com ferro como material do núcleo. Isso é comumente visto em laboratórios. A figura abaixo mostra um exemplo de transformador de núcleo de ferro.

Vantagens

• Eles têm uma permeabilidade magnética muito alta.
• Os transformadores com núcleo de ferro têm baixa relutância.
• A indutância mútua está alta.
• Esses transformadores são altamente eficientes.

Desvantagens

• Eles são um pouco barulhentos em comparação com os transformadores de núcleo de ar.
• A histerese e as perdas por correntes parasitas são um pouco maiores do que os transformadores de núcleo de ar.

Formulários

• Como transformadores de isolamento.
• Transmissões de rádio de alta frequência.

Os transformadores também são classificados de acordo com o tipo de núcleo que utilizam. Alguns transformadores usam o núcleo imerso em óleo. Este óleo é resfriado externamente por vários métodos. Esses transformadores são nomeados comoWet core transformers, enquanto os outros, como transformadores de núcleo de ferrite, transformadores de núcleo laminado, transformadores de núcleo toroidal e transformadores de resina fundida são Dry core transformers.

Com base no tipo de técnica de enrolamento, temos outro transformador muito popular, denominado Auto transformer.

Auto Transformer

Este é o tipo de transformador que é mais visto em nossos laboratórios elétricos. Este transformador automático é uma versão aprimorada do transformador original. É levado um único enrolamento ao qual ambos os lados são conectados à energia e ao aterramento. Outra derivação variável é feita por cujo movimento secundário do transformador é formado.

A figura a seguir mostra o circuito de um autotransformador.

Conforme mostrado na figura, um único enrolamento fornece tanto primário quanto secundário em um transformador. Várias derivações do enrolamento secundário são desenhadas para selecionar vários níveis de tensão no lado secundário.

O enrolamento primário, conforme mostrado acima, é de A a C e o enrolamento secundário é de B a C, enquanto o braço variável B é variado para obter os níveis de tensão necessários. Um transformador automático prático se parece com a figura abaixo.

Girando o eixo acima, a tensão secundária é ajustada para diferentes níveis de tensão. Se a tensão aplicada através dos pontos A e C for V1, então a tensão por volta neste enrolamento será

$$Voltage\:per\:turn\:\:=\:\:\frac{V_{1}}{N_{1}}$$

Agora, a tensão entre os pontos B e C será

$$V_{2}\:\:=\:\:\frac{V_{1}}{N_{1}}\:\:\times\:\:N_{2}$$

$$\frac{V_{2}}{V_{1}}\:\:=\:\:\frac{N_{2}}{N_{1}}\:\:=\:\:constant\:(say\:K)$$

Essa constante nada mais é do que a relação de espiras ou relação de tensão do transformador automático.

Existem transformadores que são classificados de acordo com as aplicações que possuem. Muitos desses transformadores são grandes e volumosos. A maior parte deles é utilizada pelo setor de Eletricidade.

Transformadores de potência

Os transformadores de potência são usados ​​em high power transfer applicationspara aplicações intensivas e redutoras, onde as tensões operacionais são superiores a 33KV, geralmente acima de 200MVA. A densidade do fluxo é muito maior para eles.

Todos os transformadores que são usados ​​para aplicações de controle de energia, como transformadores de núcleo laminado, transformadores toroidais, transformadores automáticos variáveis, transformadores polifásicos, transformadores de fuga perdida estão nesta categoria.

Geralmente são grandes em tamanho, dependendo da capacidade de manipulação de energia e de sua aplicação. Esses transformadores estão disponíveis em tipo trifásico ou monofásico. Como esses transformadores são volumosos, eles são colocados em grande área aberta. Esses transformadores tendem a fornecer 100% de eficiência em aplicações de carga total.

Vantagens

• Eles têm alto nível de isolamento.
• O ruído está baixo.
• Eles são altamente eficientes.
• Os classificados de alta tensão para lidar com aplicações de alta potência.

Formulários

• Eles são usados ​​em sistemas de geração de energia.
• Eles são usados ​​em subestações de transmissão.

Transformadores de medição

Os transformadores de medição são usados ​​para medir alta tensão e altas correntes. Eles são úteis principalmente para isolar os circuitos deles. Normalmente, o primário de um transformador é conectado com altas entradas de tensões e correntes, enquanto o secundário do transformador é conectado a algum relé ou circuito que deve ser fornecido com algum isolamento.

Estes são principalmente de dois tipos, Current transformers e Voltage transformers. Vamos dar uma olhada em cada um deles.

Transformador atual

Os transformadores de corrente fornecem corrente no circuito secundário proporcional à corrente no circuito primário. Eles são usados ​​em relés de proteção e para fins de medição.

Um enrolamento primário de uma volta é passado através de um transformador de núcleo toroidal bem isolado que é ferido com muitas voltas, o que faz um Current Transformer. Isso está sempre conectado em série.

O enrolamento secundário pode ser projetado para fornecer saída única ou pode ter várias derivações para valores diferentes. Deve-se tomar cuidado para que o enrolamento secundário esteja conectado à sua carga com baixa impedância, enquanto a corrente flui no primário. Isso evita altas tensões repentinas no secundário em circuito aberto, que podem danificar permanentemente a precisão do transformador.

Transformadores de tensão

Os transformadores de tensão fornecem tensão no circuito secundário proporcional à tensão no circuito primário. Esses transformadores também são chamados dePotential Transformers. Eles são conectados em paralelo ao circuito.

O primário deste transformador pode ter conexões fase a fase, mas o secundário terá um terminal para aterramento. A figura abaixo mostra a imagem de um transformador de potencial.

Existem três tipos principais de transformadores de potencial. Eles são

• Electromagnetic - usa um transformador de fio enrolado com boas ligações de fluxo.

• Capacitor - usa um capacitor com rede divisora ​​de potencial.

• Optical - faz uso de propriedades elétricas de materiais ópticos.

Os transformadores de potencial são usados ​​em relés de proteção e para fins de medição e também para isolamento de deslocamento de fase.

Transformadores de proteção

Esses transformadores são muito precisos do que os de medição, pois são usados ​​apenas para proteger os circuitos de altas tensões e correntes. O primário desses transformadores está conectado com entradas altas, enquanto o secundário do transformador mantém o circuito ou relé, isolado de picos ou surtos repentinos que podem danificar o circuito.

Transformadores de distribuição

Os transformadores de distribuição são usados ​​para distribuição de energia elétrica no nível do usuário final. As tensões operacionais são em torno de 33KV para fins industriais e 440v-220v para fins domésticos. Geralmente, são avaliados abaixo de 200 MVA.

Os grandes transformadores automáticos trifásicos usados ​​na distribuição de energia e os transformadores refrigerados a óleo também estão nesta categoria. A figura abaixo mostra a imagem de um transformador de distribuição.

Esses transformadores geralmente são menores em tamanho em comparação com os transformadores de potência. Esses transformadores são colocados em aberto, mas não são totalmente carregados como transformadores de potência.

Vantagens

• Eles são pequenos em tamanho.
• Eles são fáceis de instalar.
• Esses transformadores têm baixas perdas magnéticas.

Desvantagens

• Esses transformadores têm baixa eficiência.
• Eles não estão totalmente carregados.

Formulários

Eles são usados ​​para distribuir eletricidade em várias áreas, como casas, pátios agrícolas, terras, ferrovias, parques eólicos, etc.

Quando o primário de um transformador tem alguma tensão induzida, então o fluxo magnético criado no primário é induzido no secundário devido à indução mútua, que produz alguma tensão no secundário. A força deste campo magnético aumenta à medida que a corrente sobe de zero ao valor máximo que é dado por$\mathbf{\frac{d\varphi}{dt}}$.

As linhas magnéticas de fluxo passam pelo enrolamento secundário. O número de voltas no enrolamento secundário determina a tensão induzida. Portanto, a quantidade de voltagem induzida será determinada por

$$N\frac{d\varphi}{dt}$$

Onde N = número de voltas no enrolamento secundário

A frequência desta tensão induzida será igual à frequência da tensão primária. A amplitude de pico da tensão de saída será afetada se as perdas magnéticas forem altas.

EMF induzido

Vamos tentar desenhar alguma relação entre CEM induzido e número de voltas em uma bobina.

Vamos agora assumir que ambas as bobinas primária e secundária têm uma única volta cada. Se um volt é aplicado a uma volta do primário sem perdas (caso ideal), o fluxo de corrente e o campo magnético gerado induzem o mesmo volt no secundário. Portanto, a tensão é a mesma em ambos os lados.

Mas o fluxo magnético varia sinusoidalmente, o que significa,

$$\phi\:\:=\:\:\phi_{max} \sin \omega t$$

Então, a relação básica entre EMF induzido e enrolamento da bobina de N voltas é

$$EMF\:=\:turns\:\:\times\:\:rate\:of\:change$$

$$E\:=\:N \frac{d\phi}{dt}$$

$$E\:=\:N\:\times\:\omega\:\times\: \phi_{max}\:\times\: \cos(\omega t)$$

$$E_{max}\:=\:N \omega \phi_{max}$$

$$E_{rms}\:=\:\frac{N \omega}{\sqrt{2}}\:\times\:\phi_{max}\:=\:\frac{2\pi}{\sqrt{2}}\:\times\:f\:\times\:N\:\times\:\phi_{max}$$

$$E_{rms}\:=\:4.44\:f\:N\:\phi_{max}$$

Onde

f = frequência de fluxo em Hertz = $\frac{\omega}{2\pi}$

N = número de enrolamentos da bobina

∅ = densidade de fluxo em webers

Isso é conhecido como Transformer EMF Equation.

Como o fluxo alternado produz corrente na bobina secundária, e esse fluxo alternado é produzido por tensão alternada, podemos dizer que apenas uma corrente alternada CA pode ajudar um transformador a funcionar. Conseqüentementea transformer doesn’t work on DC.

Perdas em transformadores

Qualquer dispositivo tem poucas perdas em aplicações práticas. As principais perdas que ocorrem nos transformadores são perdas de cobre, perdas de núcleo e vazamento de fluxo.

Perdas de cobre

A perda de cobre é a perda de energia, devido ao calor produzido pelo fluxo da corrente através dos enrolamentos dos transformadores. Eles também são chamados de “I²R losses”Ou“ I ao quadrado das perdas de R ”conforme a energia perdida por segundo aumenta com o quadrado da corrente através do enrolamento e é proporcional à resistência elétrica do enrolamento.

Isso pode ser escrito em uma equação como

$$I_{P} R_{P}\:+\:I_{S} R_{S}$$

Onde

• I_P = Corrente Primária

• R_P = Resistência Primária

• I_S = Corrente Secundária

• R_S = Resistência Secundária

Perdas de núcleo

Perdas de núcleo também são chamadas de Iron Losses. Essas perdas dependem do material do núcleo usado. Eles são de dois tipos, a saber,Hysteresis e Eddy Current losses.

• Hysteresis Loss- A CA induzida na forma de fluxo magnético continua flutuando (como subidas e descidas) e invertendo a direção de acordo com a tensão CA induzida. Alguma energia é perdida no núcleo devido a essas flutuações aleatórias. Essa perda pode ser denominada comoHysteresis loss.

• Eddy Current Loss- Enquanto todo esse processo continua, algumas correntes são induzidas no núcleo que circulam continuamente. Essas correntes produzem alguma perda chamada deEddy Current Loss. Na verdade, o campo magnético variável deve induzir corrente apenas no enrolamento secundário. Mas também induz tensões nos materiais condutores próximos, o que resulta nessa perda de energia.

• Flux Leakage- Embora as ligações de fluxo sejam fortes o suficiente para produzir a voltagem necessária, haverá algum fluxo que vazará em aplicações práticas e, portanto, resultará na perda de energia. Embora seja baixo, essa perda também é contável quando se trata de aplicações de alta energia.

Poder de um transformador

Quando um transformador ideal é considerado sem perdas, a Potência do transformador será constante, como o produto quando a tensão V multiplicado pela corrente I é constante.

Podemos dizer que a potência do primário é igual à potência do secundário, pois o transformador cuida disso. Se o transformador aumentar a tensão, a corrente será reduzida e se a tensão diminuir, a corrente será aumentada de forma a manter a potência de saída constante.

Conseqüentemente, a potência primária é igual à potência secundária.

$$P_{Primary}\:=\:P_{Secondary}$$

$$V_{P}I_{P}\cos \phi_{P}\:=\:V_{S}I_{S}\cos \phi_{S}$$

Onde ∅_P = Ângulo de fase primário e ∅_S = Ângulo de fase secundária.

Eficiência de um transformador

A quantidade ou a intensidade da perda de potência em um transformador, determina a eficiência do transformador. A eficiência pode ser entendida em termos de perda de potência entre o primário e o secundário de um transformador.

Portanto, a relação entre a saída de energia do enrolamento secundário e a entrada de energia do enrolamento primário pode ser indicada como o Efficiency of the transformer. Isso pode ser escrito como

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:output}{Power\:input}\:\times\:100 \%$$

A eficiência é geralmente denotada por η. A equação fornecida acima é válida para um transformador ideal onde não haverá perdas e toda a energia na entrada é transferida para a saída.

Portanto, se as perdas forem consideradas e se a eficiência for calculada em condições práticas, a equação abaixo deve ser considerada.

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:output}{Power\:output\:+\:Copper\:losses\:+\:Core\:losses}\:\times\:100 \%$$

Caso contrário, também pode ser escrito como

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:input\:-\:Losses}{Power\:input}\:\times\:100$$

$$1\:-\:\frac{Losses}{Input\:Power}\:\times\:100$$

Deve-se notar que a entrada, a saída e as perdas são expressas em termos de potência, ou seja, em Watts.

Exemplo

Considere um transformador com potência de entrada de 12 kW, que é avaliado em 62,5 amperes de corrente com resistência equivalente a 0,425 ohms. Calcule a eficiência do transformador.

Solution −

Dados fornecidos

• Potência de entrada = 12KW
• Corrente nominal = 62,5 Amps
• Resistência equivalente = 0,425 ohms

Calculando a perda -

A perda de cobre na corrente nominal é I ² R = (62,5) ² (0,425) = 1660W

Nós temos

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:input\:-\:Losses}{Power\:input}\:\times\:100$$

Conseqüentemente,

$$\eta\:=\:\frac{12000\:-\:1660}{12000}\:\times\:100$$

$$\eta\:=\:\frac{10340}{12000}\:\times\:100$$

$$\eta\:=\:0.861\:\times\:100\:=\:86 \%$$

Portanto, a eficiência do transformador é de 86%.

Depois de conhecer vários componentes, vamos nos concentrar em outro componente importante no campo da eletrônica, conhecido como Diode. Um diodo semicondutor é um componente eletrônico de dois terminais com uma junção PN. Isso também é chamado deRectifier.

o anode qual é o positive terminal de um diodo é representado com A e a cathode, qual é o negative terminal é representado com K. Para saber o ânodo e o cátodo de um diodo prático, uma linha tênue é desenhada no diodo que significa cátodo, enquanto a outra extremidade representa o ânodo.

Como já havíamos discutido sobre os semicondutores tipo P e tipo N, e o comportamento de seus portadores, vamos agora tentar juntar esses materiais para ver o que acontece.

Formação de um Diodo

Se um material tipo P e um tipo N são aproximados um do outro, ambos se unem para formar uma junção, como mostrado na figura abaixo.

Um material tipo P tem holes Enquanto o majority carriers e um material tipo N tem electrons Enquanto o majority carriers. À medida que cargas opostas se atraem, poucos buracos no tipo P tendem a ir para o lado n, enquanto poucos elétrons no tipo N tendem a ir para o lado P.

À medida que ambos viajam em direção à junção, buracos e elétrons se recombinam entre si para neutralizar e formar íons. Agora, nesta junção, existe uma região onde se formam os íons positivos e negativos, chamada de junção PN ou barreira de junção como mostra a figura.

A formação de íons negativos no lado P e íons positivos no lado N resulta na formação de uma região carregada estreita em cada lado da junção PN. Esta região agora está livre de portadores de carga móveis. Os íons presentes aqui têm estado estacionários e mantêm uma região de espaço entre eles sem quaisquer portadores de carga.

Como esta região atua como uma barreira entre os materiais do tipo P e N, isso também é chamado de Barrier junction. Este tem outro nome chamado deDepletion regiono que significa que esgota ambas as regiões. Ocorre uma diferença de potencial VD devido à formação de íons, através da junção chamada dePotential Barrier uma vez que impede o movimento adicional de buracos e elétrons através da junção.

Polarização de um diodo

Quando um diodo ou qualquer componente de dois terminais é conectado em um circuito, ele tem duas condições de polarização com a alimentação fornecida. Eles sãoForward biased condição e Reverse biaseddoença. Deixe-nos conhecê-los em detalhes.

Condição de polarização direta

Quando um diodo é conectado a um circuito, com seu anode to the positive terminal e cathode to the negative terminal de alimentação, então tal conexão é considerada forward biaseddoença. Este tipo de conexão torna o circuito cada vez mais inclinado para frente e ajuda na condução. Um diodo conduz bem na condição de polarização direta.

Condição de polarização reversa

Quando um diodo é conectado a um circuito, com seu anode to the negative terminal e cathode to the positive terminal de alimentação, então tal conexão é considerada Reverse biaseddoença. Esse tipo de conexão torna o circuito cada vez mais polarizado reverso e ajuda a minimizar e prevenir a condução. Um diodo não pode conduzir na condição de polarização reversa.

Vamos agora tentar saber o que acontece se um diodo for conectado em condições de polarização direta e reversa.

Trabalhando sob tendência para a frente

Quando uma tensão externa é aplicada a um diodo de forma que cancela a barreira de potencial e permite o fluxo de corrente é chamado de forward bias. Quando o ânodo e o cátodo são conectados aos terminais positivo e negativo, respectivamente, os buracos no tipo P e os elétrons no tipo N tendem a se mover através da junção, rompendo a barreira. Existe um fluxo livre de corrente com isso, quase eliminando a barreira.

Com a força repulsiva fornecida pelo terminal positivo aos buracos e pelo terminal negativo aos elétrons, a recombinação ocorre na junção. A tensão de alimentação deve ser tão alta que force o movimento de elétrons e buracos através da barreira e a cruze para fornecerforward current.

A corrente direta é a corrente produzida pelo diodo ao operar em condição polarizada direta e é indicada por I_f.

Trabalho sob polarização reversa

Quando uma tensão externa é aplicada a um diodo de forma que aumente a barreira de potencial e restrinja o fluxo de corrente é chamado de Reverse bias. Quando o ânodo e o cátodo são conectados aos terminais negativo e positivo, respectivamente, os elétrons são atraídos para o terminal positivo e os orifícios são atraídos para o terminal negativo. Portanto, ambos estarão longe da barreira potencialincreasing the junction resistance e evitar que qualquer elétron atravesse a junção.

A figura a seguir explica isso. O gráfico de condução quando nenhum campo é aplicado e quando algum campo externo é aplicado também são desenhados.

Com o aumento da polarização reversa, a junção tem poucas portadoras minoritárias para cruzar a junção. Essa corrente normalmente é insignificante. Essa corrente reversa é quase constante quando a temperatura é constante. Mas quando essa tensão reversa aumenta ainda mais, então um ponto chamadoreverse breakdown occurs, onde uma avalanche de corrente flui através da junção. Esta alta corrente reversa danifica o dispositivo.

Reverse current é a corrente produzida pelo diodo ao operar na condição de polarização reversa e é indicada por I_r. Conseqüentemente, um diodo fornece um caminho de alta resistência em condição polarizada reversa e não conduz, onde fornece um caminho de baixa resistência em condição polarizada direta e condutas. Assim, podemos concluir que um diodo é um dispositivo unilateral que conduz em polarização direta e atua como um isolante em polarização reversa. Esse comportamento o faz funcionar como um retificador, que converte CA em CC.

Pico de tensão inversa

A tensão inversa de pico é brevemente chamada de PIV. Ele indica a tensão máxima aplicada na polarização reversa. O pico de tensão inversa pode ser definido como “The maximum reverse voltage that a diode can withstand without being destroyed”. Portanto, essa tensão é considerada durante a condição de polarização reversa. Isso denota como um diodo pode ser operado com segurança em polarização reversa.

Finalidade de um diodo

Um diodo é usado para bloquear o fluxo de corrente elétrica em uma direção, ou seja, na direção direta e para bloquear na direção reversa. Este princípio de diodo o faz funcionar como umRectifier.

Para que um circuito permita o fluxo de corrente em uma direção, mas pare na outra, o diodo retificador é a melhor escolha. Então, ooutput será DCremovendo os componentes AC. Os circuitos como retificadores de meia onda e onda completa são feitos com diodos, que podem ser estudados emElectronic Circuits tutoriais.

Um diodo também é usado como um Switch. Ajuda a ligar e desligar mais rápido para a saída que deve ocorrer em uma taxa rápida.

V - I Características de um Diodo

Um arranjo prático de circuito para um diodo de junção PN é mostrado na figura a seguir. Um amperímetro é conectado em série e um voltímetro em paralelo, enquanto a alimentação é controlada por um resistor variável.

Durante a operação, quando o diodo está em condição polarizada direta, em alguma tensão particular, a barreira de potencial é eliminada. Essa tensão é chamada deCut-off Voltage ou Knee Voltage. Se a tensão direta ultrapassar o limite, a corrente direta aumentará exponencialmente e se isso for feito posteriormente, o dispositivo será danificado devido ao superaquecimento.

O gráfico a seguir mostra o estado da condução do diodo em condições de polarização direta e reversa.

Durante a polarização reversa, a corrente produzida por meio de operadoras minoritárias existe conhecida como “Reverse current”. À medida que a tensão reversa aumenta, essa corrente reversa aumenta e repentinamente quebra em um ponto, resultando na destruição permanente da junção.

Existem muitos tipos de diodos, dependendo de muitos fatores, como a frequência usada, seu funcionamento e construção, suas aplicações, etc. Vamos examinar alguns deles.

Diodos de junção

Os diodos de junção são os diodos de junção PN normais, mas diferem na construção. Existem três tipos de diodos de junção, conforme mostrado na figura a seguir.

Diodo Retificador

Esses diodos são os diodos de junção PN normais, que permitem que a corrente flua através deles em apenas uma direção e pare na outra. Esses diodos são usados ​​em circuitos retificadores para converter corrente alternada em corrente contínua.

Na figura acima, podemos ver os mesmos diodos retificadores com projeção de metal. Isso é adicionado ao diodo para minimizar a distribuição de calor que pode afetar o diodo às vezes. Essa projeção de metal é chamada deHeat sink. Isso ajuda na melhora do desempenho do diodo e os diodos serão capazes de suportar altas potências, sem serem afetados.

Existem circuitos como Half wave rectifier e Full wave rectifiercircuitos que usam esses diodos. Esses circuitos são discutidos no tutorial CIRCUITOS ELETRÔNICOS. Esses circuitos retificadores são usados ​​em seções de alimentação de muitos circuitos onde a corrente alternada de entrada deve ser convertida em corrente contínua para as aplicações desse circuito.

Diodo Zener

Este é um tipo especial de diodo que permite o fluxo de corrente não apenas na direção direta, mas também na direção reversa. Um diodo normal, quando operado em polarização reversa, é danificado se a corrente reversa acima de um certo valor passar por ele. Este "certo valor" é chamado deBreakdown voltage.

A tensão de ruptura de um diodo Zener é muito baixa. Masthis diode allows the reverse current to pass through it, once this breakdown voltage is exceeded. Essa tensão de ruptura é chamada deZener Voltage. Conseqüentemente, há uma ruptura controlada que não danifica o diodo quando uma corrente reversa acima da tensão Zener passa por um diodo Zener.

Um diodo Zener em sua polarização reversa exibe uma tensão de ruptura controlada e permite que o fluxo de corrente mantenha o valor da voltagem através desse diodo Zener próximo ao valor da tensão de ruptura Zener. Este valor de tensão de ruptura Zener faz com que qualquer diodo Zener seja escolhido para certas aplicações.

Avalanche diodeé outro diodo que possui características semelhantes ao diodo Zener. A quebra da avalanche ocorre em toda a junção PN, quando a queda de tensão é constante e independente da corrente. Este diodo de avalanche é usado para fotodetecção.

VI Características de um diodo Zener

As características VI de um diodo Zener são comuns para qualquer diodo quando operado em polarização direta. Mas a operação de polarização reversa de um diodo Zener torna muito importante considerar isso. Vamos dar uma olhada no gráfico.

O ponto onde a curvatura é mostrada na operação de polarização reversa é o Zener breakdown voltage, após o que o diodo permite altas correntes reversas através dele. Esta tensão Zener é indicada porV_Z. Esta incrível qualidade do diodo Zener o tornou o mais confiável e tem muitas aplicações também.

Aplicações do diodo Zener

Este diodo tem muitas aplicações, como -

• É usado principalmente como regulador de tensão.
• Fornece voltagem de referência fixa em circuitos de polarização de transistor.
• Para corte de pico ou limitação em circuitos de modelagem de onda.
• Como protetor de sobretensão em muitos circuitos.
• Para proteção do medidor contra danos de aplicações acidentais.

Diodo de comutação

Este é um diodo normal de junção PN simples, especialmente projetado para fins de comutação. Este diodo pode exibir claramente dois estados de alta e baixa resistência que podem ser usados ​​alternativamente.

A capacitância da junção deste diodo é feita muito baixa para minimizar outros efeitos. A velocidade de comutação é bastante alta. Quando o diodo tem alta resistência, ele funciona como uma chave aberta e como uma chave fechada durante baixa resistência. Esta transição ocorre em uma taxa mais rápida no diodo de comutação, do que em qualquer outro comum.

Aplicações de troca de diodo

Eles têm muitas aplicações, como -

• Usado em circuitos retificadores de alta velocidade
• Usado em moduladores de anel
• Usado em receptores de radiofrequência
• Usado como protetores de polaridade reversa
• Usado para aplicações gerais e de comutação de alta velocidade

Existem poucos diodos projetados para atender a alguns fins especiais. Existem muitos desses tipos, como diodos de supressão de tensão transiente, diodos dopados com ouro, diodos de super barreira, diodos de contato pontuais, diodos Peltier, etc. Mas, além desses, existem poucos diodos proeminentes, que têm muitas aplicações. Vamos examiná-los.

Diodo Varactor

Um diodo de junção tem dois potenciais em ambos os lados, onde a região de depleção pode atuar como um dielétrico. Portanto, existe uma capacitância. O diodo Varactor é um diodo especial que é operado em polarização reversa, onde a capacitância da junção é variada.

O diodo Varactor também é chamado de Vari Cap ou Volt Cap. A figura a seguir mostra um diodo Varactor conectado em polarização reversa.

Se a tensão reversa aplicada for aumentada, o width da região dielétrica increases, qual reduces a junction capacitance. Quando a tensão reversa diminui, a largura do dielétrico diminui, o que aumenta a capacitância. Se esta tensão reversa for completamente nula, então ocapacitance estará em seu maximum.

A figura a seguir mostra vários símbolos usados ​​para o diodo Varactor que representa sua função.

Embora todos os diodos tenham essa capacitância de junção, o diodo Varactor é fabricado principalmente para fazer uso desse efeito e aumentar as variações nessa capacitância de junção.

Aplicações do diodo Varactor

Este diodo tem muitas aplicações, como -

• É usado como um capacitor variável de tensão.
• É usado em circuito tanque LC variável.
• Usado como controle automático de frequência.
• Usado como modulador de frequência.
• Usado como RF Phase shifter.
• Usado como multiplicador de frequência em circuitos osciladores locais.

Diodo túnel

Se a concentração de impurezas de uma junção PN normal for muito aumentada, isso Tunnel diodeé formado. Também é conhecido comoEsaki diode, após seu inventor.

Quando a concentração de impurezas em um diodo aumenta, a largura da região de depleção diminui, estendendo alguma força extra para os portadores de carga para cruzar a junção. Quando essa concentração é ainda mais aumentada, devido à menor largura da região de depleção e ao aumento da energia dos portadores de carga, eles penetram através da barreira de potencial, em vez de escalá-la. Essa penetração pode ser entendida comoTunneling e daí o nome, Tunnel diode.

Os diodos de túnel são dispositivos de baixa potência e devem ser manuseados com cuidado, pois são facilmente afetados pelo calor e eletricidade estática. O diodo túnel possui características VI específicas que explicam seu funcionamento. Vamos dar uma olhada no gráfico abaixo.

Considere que o diodo está em forward-biased condition. Conforme aumenta a tensão direta, a corrente aumenta rapidamente e aumenta até um ponto de pico, chamado dePeak Current, denotado por I_P. A tensão neste ponto é chamada dePeak Voltage, denotado por V_P. Este ponto é indicado porA no gráfico acima.

Se a tensão aumentar ainda mais além V_P, então a corrente começa a diminuir. Ele diminui até um ponto, denominado comoValley Current, denotado por I_V. A tensão neste ponto é chamada deValley Voltage, denotado por V_V. Este ponto é indicado porB no gráfico acima.

Se a tensão aumentar ainda mais, a corrente aumenta como em um diodo normal. Para valores maiores de tensão direta, a corrente aumenta ainda mais.

Se considerarmos que o diodo está em reverse-biased condition, então o diodo atua como um excelente condutor conforme a tensão reversa aumenta. O diodo aqui atua como em uma região de resistência negativa.

Aplicações do diodo túnel

Existem muitas aplicações para o diodo túnel, como -

• Usado como um dispositivo de comutação de alta velocidade
• Usado como dispositivo de armazenamento de memória
• Usado em osciladores de microondas
• Usado em osciladores de relaxamento

Diodo Schottky

Este é um tipo especial de diodo no qual uma junção PN é substituída por uma junção semicondutora de metal. O semicondutor do tipo P em um diodo de junção PN normal é substituído por um metal e o material do tipo N é unido ao metal. Esta combinação não tem região de depleção entre eles. A figura a seguir mostra o diodo Schottky e seu símbolo.

O metal usado neste diodo Schottky pode ser ouro, prata, platina ou tungstênio, etc. Da mesma forma, para o material semicondutor diferente de silício, o arseneto de gálio é mais usado.

Operação

Quando nenhuma tensão é aplicada ou quando o circuito é imparcial, os elétrons no material tipo N têm nível de energia mais baixo do que os do metal. Se o diodo for polarizado diretamente, esses elétrons do tipo N ganham alguma energia e se movem com alguma energia mais alta. Portanto, esses elétrons são chamados deHot Carriers.

A figura a seguir mostra um diodo Schottky conectado em um circuito.

Vantagens

Existem muitas vantagens do diodo Schottky, como -

• É um dispositivo unipolar e, portanto, nenhuma corrente reversa é formada.
• Sua resistência à frente é baixa.
• As quedas de tensão são muito baixas.
• A retificação é rápida e fácil com o diodo Schottky.
• Não há região de depleção presente e, portanto, não há capacitância de junção. Assim, o diodo chega à posição OFF rapidamente.

Formulários

Existem muitas aplicações do diodo Schottky, como -

• Usado como um diodo detector
• Usado como um retificador de energia
• Usado em circuitos de misturador RF
• Usado em circuitos de energia
• Usado como diodos de fixação

Estes são os diodos que funcionam com luz. A palavra "Opto" significaLight. Existem tipos cuja condução depende da intensidade da luz e outros tipos cuja condução fornece alguma luz. Cada tipo tem seus próprios aplicativos. Vamos discutir os tipos proeminentes entre esses.

Alguns diodos conduzem de acordo com a intensidade da luz que incide sobre eles. Existem dois tipos principais de diodos nesta categoria. Eles são fotodiodos e células solares.

Foto-diodo

Fotodíodo, como o nome indica, é uma junção PN que funciona com luz. A intensidade da luz afeta o nível de condução neste diodo. O fotodíodo tem um material do tipo P e um material do tipo N com umintrinsic material ou um depletion region entre.

Este diodo é geralmente operado em reverse biasdoença. A luz quando focada na região de depleção, pares elétron-buraco são formados e o fluxo de elétron ocorre. Esta condução de elétrons depende da intensidade da luz focada. A figura abaixo mostra um fotodíodo prático.

A figura abaixo indica o símbolo de um fotodiodo.

Quando o diodo é conectado em polarização reversa, uma pequena corrente de saturação reversa flui devido aos pares de elétrons gerados termicamente. Como a corrente em polarização reversa flui devido a portadoras minoritárias, a tensão de saída depende dessa corrente reversa. À medida que a intensidade da luz focada na junção aumenta, o fluxo de corrente devido aos portadores minoritários aumenta. A figura a seguir mostra o arranjo básico de polarização de um fotodíodo.

O fotodíodo é encapsulado em uma embalagem de vidro para permitir que a luz incida sobre ele. Para focar a luz exatamente na região de depleção do diodo, uma lente é colocada acima da junção, conforme ilustrado acima.

Mesmo quando não há luz, uma pequena quantidade de corrente flui que é denominada como Dark Current. Ao alterar o nível de iluminação, a corrente reversa pode ser alterada.

Vantagens do fotodíodo

O foto diodo tem muitas vantagens, como -

• Barulho baixo
• Alto ganho
• Operação de alta velocidade
• Alta sensibilidade à luz
• Baixo custo
• Tamanho pequeno
• Longa vida

Aplicações de fotodíodo

Existem muitas aplicações para fotodíodo, como -

• Detecção de personagem
• Os objetos podem ser detectados (visíveis ou invisíveis).
• Usado em circuitos que requerem alta estabilidade e velocidade.
• Usado na Demodulação
• Usado em circuitos de comutação
• Usado em codificadores
• Usado em equipamentos de comunicação óptica

Outro diodo desse tipo é a célula solar. É denominado como uma célula, embora seja um diodo. Vamos entrar em detalhes.

Célula solar

Os diodos dependentes de luz incluem a célula solar, que é um diodo de junção PN normal, mas tem sua condução pela onda de fótons que são convertidos no fluxo de elétrons. É semelhante a um fotodíodo, mas tem outro objetivo de converter o máximo de luz incidente em energia e armazená-la.

A figura abaixo representa o símbolo de uma célula solar.

Uma célula solar tem seu nome e símbolo indicando armazenamento de energia, embora seja um diodo. A característica de extrair mais energia e armazená-la está concentrada na célula solar.

Construção de uma célula solar

Um diodo de junção PN com um material intrínseco na região de deleção é feito para encapsular em um vidro. A luz é feita para incidir na área máxima possível com um vidro fino na parte superior de forma a coletar o máximo de luz com o mínimo de resistência.

A figura a seguir mostra a construção de uma célula solar.

Quando a luz incide na célula solar, os fótons da luz colidem com os elétrons de valência. Os elétrons são energizados para deixar os átomos pais. Assim, um fluxo de elétrons é gerado e essa corrente é diretamente proporcional à intensidade da luz focada na célula solar. Este fenômeno é chamado dePhoto-Voltaic effect.

A figura a seguir mostra a aparência de uma célula solar e como várias células solares juntas são feitas para formar um painel solar.

Diferença entre um foto diodo e célula solar

O Photo Diode funciona mais rápido e concentra-se na comutação em vez de fornecer mais potência na saída. Ele tem um valor de capacitância baixo por causa disso. Também a área de incidência de energia luminosa é menor no fotodíodo, de acordo com suas aplicações.

Uma célula solar concentra-se em fornecer energia de alta produção e armazenar a energia. Este temhigh capacitancevalor. A operação é um pouco mais lenta do que o foto diodo. De acordo com a finalidade da célula solar, a área de incidência da luz é maior do que o fotodíodo.

Aplicações da célula solar

Existem muitas aplicações para células solares, como -

Science and Technology

• Usado em painéis solares para satélites
• Usado em telemetria
• Usado em sistemas de iluminação remota etc.

Commercial Use

• Utilizado em painéis solares para armazenamento de eletricidade
• Usado em fontes de alimentação portáteis, etc.
• Usado em usos domésticos, como cozinhar e aquecer usando energia solar

Electronic

• Watches
• Calculators
• Brinquedos eletrônicos, etc.

Alguns diodos emitem luz de acordo com a voltagem aplicada. Existem dois tipos principais de diodos nesta categoria. Eles são LEDs e diodos laser.

LED (diodos emissores de luz)

Este é um dos diodos mais populares usados ​​em nossa vida diária. Este também é um diodo de junção PN normal, exceto que, em vez de silício e germânio, os materiais como arseneto de gálio, fosforeto de arseneto de gálio são usados ​​em sua construção.

A figura abaixo mostra o símbolo de um diodo emissor de luz.

Como um diodo de junção PN normal, ele é conectado na condição de polarização direta para que o diodo conduza. A condução ocorre em um LED quando os elétrons livres na banda de condução se combinam com os buracos na banda de valência. Este processo de recombinação emitelight. Este processo é chamado deElectroluminescence. A cor da luz emitida depende do intervalo entre as bandas de energia.

Os materiais usados ​​também afetam as cores, como o fosfeto de arsenieto de gálio emite vermelho ou amarelo, o fosfeto de gálio emite vermelho ou verde e o nitrato de gálio emite luz azul. Enquanto o arsenieto de gálio emite luz infravermelha. Os LEDs para luz infravermelha não visível são usados ​​principalmente em controles remotos.

A figura a seguir mostra como são os LEDs práticos de cores diferentes.

O LED na figura acima tem um lado plano e um lado curvo, o cabo do lado plano é feito mais curto do que o outro, de modo a indicar que o mais curto é Cathode ou terminal negativo e o outro é Anode ou o terminal positivo.

A estrutura básica do LED é mostrada na figura abaixo.

Conforme mostrado na figura acima, conforme os elétrons saltam para os buracos, a energia é dissipada espontaneamente na forma de luz. LED é um dispositivo dependente da corrente. A intensidade da luz de saída depende da corrente através do diodo.

Vantagens do LED

Existem muitas vantagens do LED, como -

• Alta eficiência
• Alta velocidade
• Alta fiabilidade
• Baixa dissipação de calor
• Maior expectativa de vida
• Baixo custo
• Facilmente controlado e programável
• Altos níveis de brilho e intensidade
• Requisitos de baixa tensão e corrente
• Menos fiação necessária
• Baixo custo de manutenção
• Sem radiação UV
• Efeito de iluminação instantânea

Aplicações de LED

Existem muitas aplicações para LED, como -

In Displays

• Especialmente usado para display de sete segmentos
• Relógios digitais
• Fornos de microondas
• Sinalização de trânsito
• Painéis de exibição em ferrovias e locais públicos
• Toys

In Electronic Appliances

• Sintonizadores estéreo
• Calculators
• Fontes de alimentação DC
• Indicadores liga / desliga em amplificadores
• Indicadores de potência

Commercial Use

• Máquinas legíveis por infravermelho
• Leitores de código de barras
• Exibições de vídeo de estado sólido

Optical Communications

• Em aplicações de comutação ótica
• Para acoplamento óptico onde a ajuda manual não está disponível
• Transferência de informações através do FOC
• Circuitos de detecção de imagem
• Alarmes contra roubo
• Em técnicas de sinalização ferroviária
• Porta e outros sistemas de controle de segurança

Assim como o LED tem muitas vantagens e aplicações, existe outro diodo importante chamado diodo laser, que também tem muitos recursos avançados e possibilidades de futuro. Vamos discutir sobre o diodo laser.

Diodo laser

O diodo laser é outro diodo popular para seu tipo. Este é um diodo óptico que emite luz mas com processo estimulado. O nomeLASER implica Light Aamplificação por Stimulado Emissão de Radiação.

Emissão estimulada

Este é um diodo de junção PN cuja ação começa quando um raio de luz incide sobre ele. Com um raio de luz, quando os fótons incidem em um átomo, o átomo fica excitado e atinge um nível superior que pode ser denominado como umHigher Energy Level.

O átomo quando muda do nível de energia superior para um Lower Energy Level, ele libera two photons que são similar in characteristics para o fóton incidente e estão em equal phasepara isso. Este processo é chamado deStimulated Emission. Um átomo geralmente pode permanecer neste estado excitado por10^-8 secs de tempo.

Portanto, o processo acima define o princípio para o diodo laser.

Princípio do diodo laser

Sempre que um fóton incide sobre um átomo, esse átomo é excitado de um estado de energia inferior para um estado de energia superior e dois fótons são liberados neste processo. Na verdade, um átomo geralmente pode permanecer neste estado excitado por10^-8segundos de tempo. Assim, para atingir a amplificação, durante este processo de excitação, o átomo é colocado em outro estado denominadoMeta Stable State que está abaixo do nível de energia superior e acima do nível de energia inferior.

Um átomo pode permanecer neste estado Meta estável por 10^-3segundos. Enquanto o átomo atinge o estado inferior a partir disso, dois fótons são liberados. Se houver mais átomos no estado excitado, antes dos fótons atingirem os átomos, então temos oLasing Effect.

Nesse processo, temos dois termos para entender. Ter mais número de átomos no estado Metaestável do que o estado de energia inferior ou estado fundamental é chamado dePopulation inversion. Então, a energia que permite que os átomos enviem de um estado de energia inferior para um estado de energia superior para atingir a inversão populacional, é chamada dePumping. Isto éOptical pumping.

Vantagens

Existem muitas vantagens do diodo laser, como -

• A energia usada pelos diodos laser é muito menor
• Maior velocidade de comutação ON / OFF
• Mais compacto
• Menos caro
• Eles são mais baratos do que geradores a laser
• Menos chances de fornecer choques elétricos

Desvantagens

Existem algumas desvantagens do diodo laser, como -

• Raios mais divergentes e, portanto, a qualidade não é tão boa
• Sua vida útil é menor em comparação com LED.
• Propenso a danos durante fontes de alimentação instáveis

Formulários

Existem muitas aplicações de diodo laser, como -

• Usado como laser de bomba e laser de semente

• Usado em dispositivos de armazenamento óptico de dados

• Usado em impressoras a laser e máquinas de fax a laser

• Usado em ponteiros laser

• Usado em leitores de código de barras

• Eles são usados ​​em unidades de DVD e CD

• Usado na tecnologia HD DVD e BLU RAY

• Tem muitos fins industriais, como tratamento térmico, revestimento, soldagem de costura, etc.

• Tem muitos usos em tecnologia de comunicação, como conexão e transmissão de dados.

Depois de passar por tudo isso, vamos tentar entender alguns termos.

Componente

• Os componentes são os elementos básicos individuais da eletrônica.
• Eles têm propriedades diferentes no que diz respeito à sua construção.
• Cada componente possui diferentes aplicativos.

Ex - Resistor, capacitor, diodo etc.

O circuito

• Um circuito é uma rede de diferentes componentes
• Os componentes do circuito, juntos, sobrevivem a um propósito pretendido.
• Se um circuito precisa estar ativo, deve conter uma fonte de alimentação.

Ex - circuitos clipper e clamper, circuitos amplificadores, circuitos de relé, etc.

Dispositivo

• Um dispositivo é um equipamento composto por diferentes circuitos.

• Todos os circuitos do dispositivo ajudam a funcionar para cumprir seu propósito.

• Um dispositivo pode ser usado para medir sinais, gerar sinais, controlar os resultados ou proteger os circuitos e assim por diante.

Ex - CRO, gerador de funções etc.

Dispositivos de estado sólido

Anteriormente, tínhamos tubos de vácuo, que funcionam no princípio termiônico e são preenchidos com vácuo no interior. Eles eram maiores em tamanho do que os componentes de hoje. Esses tubos de vácuo foram substituídos por dispositivos semicondutores, também chamados deSolid state devices.

Dispositivos Ativos

Os dispositivos (ou precisamente os componentes) que podem controlar o fluxo de corrente podem ser denominados como Dispositivos Ativos.

• Eles requerem alguma fonte de alimentação de entrada para entrar em condução.
• O funcionamento desses componentes define o comportamento do circuito.

Ex - Tubos de vácuo, diodos, transistores, SCRs

Dispositivos Passivos

Os dispositivos (ou precisamente os componentes) que não podem controlar o fluxo de corrente podem ser denominados como dispositivos passivos.

• Eles não requerem fonte de alimentação de entrada para funcionar.
• O funcionamento desses componentes altera ligeiramente o comportamento do circuito.

Ex - Resistor, capacitor, indutor etc.

Doping

O processo de adição de elétrons ou criação de buracos para alterar as características do material semicondutor, tornando mais positivo ou mais negativo, pode ser entendido como Doping.

As aplicações de diodos incluem muitos circuitos a partir de circuitos clipper e clamper, que serão discutidos no tutorial CIRCUITOS ELETRÔNICOS.

Depois de ter um bom conhecimento do funcionamento do diodo, que é uma junção PN única, vamos tentar conectar duas junções PN que formam um novo componente chamado Transistor. UMATransistor é um dispositivo semicondutor de três terminais que regula o fluxo de corrente ou tensão e atua como uma chave ou porta para sinais.

Por que precisamos de transistores?

Suponha que você tenha um receptor FM que capta o sinal desejado. O sinal recebido obviamente será fraco devido aos distúrbios que enfrentará durante sua jornada. Agora, se este sinal for lido como está, você não poderá obter uma saída justa. Portanto, precisamos amplificar o sinal.Amplification significa aumentar a intensidade do sinal.

Este é apenas um exemplo. A amplificação é necessária sempre que a intensidade do sinal deve ser aumentada. Isso é feito por um transistor. Um transistor também atua como umswitchpara escolher entre as opções disponíveis. Isso tambémregulates a entrada current and voltage dos sinais.

Detalhes de construção de um transistor

O transistor é um dispositivo de estado sólido de três terminais que é formado pela conexão de dois diodos costas com costas. Por isso temtwo PN junctions. Três terminais são extraídos dos três materiais semicondutores presentes nele. Este tipo de conexão oferece dois tipos de transistores. Eles sãoPNP e NPN o que significa que um material do tipo N entre dois Ptypes e o outro é um material do tipo P entre dois tipos N respectivamente.

A construção dos transistores é mostrada na figura a seguir, que explica a ideia discutida acima.

Os três terminais extraídos do transistor indicam os terminais Emissor, Base e Coletor. Eles têm sua funcionalidade conforme discutido abaixo.

Emissor

• O lado esquerdo da estrutura mostrada acima pode ser entendido como Emitter.

• Isso tem um moderate size e é heavily doped já que sua função principal é supply um número de majority carriers, ou seja, elétrons ou lacunas.

• Como este emite elétrons, é chamado de Emissor.

• Isso é simplesmente indicado com a letra E.

Base

• O material do meio na figura acima é o Base.

• Isto é thin e lightly doped.

• Sua principal função é pass a maioria transporta do emissor para o coletor.

• Isso é indicado pela letra B.

Colecionador

• O material do lado direito na figura acima pode ser entendido como um Collector.

• Seu nome implica sua função de collecting the carriers.

• Isto é a bit largerem tamanho do que o emissor e a base. Isto émoderately doped.

• Isso é indicado pela letra C.

Os símbolos dos transistores PNP e NPN são mostrados abaixo.

o arrow-head nas figuras acima indicadas o emitterde um transistor. Como o coletor de um transistor tem que dissipar uma potência muito maior, ele se torna grande. Devido às funções específicas de emissor e coletor, eles sãonot interchangeable. Portanto, os terminais devem ser sempre mantidos em mente ao usar um transistor.

Em um transistor prático, há um entalhe próximo ao cabo do emissor para identificação. Os transistores PNP e NPN podem ser diferenciados usando um multímetro. A figura a seguir mostra como são diferentes transistores práticos.

Até agora discutimos os detalhes de construção de um transistor, mas para entender a operação de um transistor, primeiro precisamos saber sobre a polarização.

Transistor Biasing

Como sabemos que um transistor é uma combinação de dois diodos, temos duas junções aqui. Como uma junção é entre o emissor e a base, isso é chamado deEmitter-Base junction e da mesma forma, o outro é Collector-Base junction.

Biasingestá controlando a operação do circuito, fornecendo fonte de alimentação. A função de ambas as junções PN é controlada fornecendo polarização ao circuito por meio de alguma fonte CC. A figura abaixo mostra como um transistor é polarizado.

Ao observar a figura acima, entende-se que

• O material tipo N é fornecido com alimentação negativa e o material tipo P recebe alimentação positiva para fazer o circuito Forward bias.

• O material tipo N é fornecido com alimentação positiva e o material tipo P recebe alimentação negativa para fazer o circuito Reverse bias.

Ao aplicar o poder, o emitter base junction é sempre forward biasedcomo a resistência do emissor é muito pequena. ocollector base junction é reverse biasede sua resistência é um pouco maior. Uma pequena polarização direta é suficiente na junção do emissor, enquanto uma alta polarização reversa deve ser aplicada na junção do coletor.

A direção da corrente indicada nos circuitos acima, também chamada de Conventional Current, é o movimento da corrente do buraco que é opposite to the electron current.

Operação PNP Transistor

A operação de um transistor PNP pode ser explicada observando-se a figura a seguir, na qual a junção base do emissor é polarizada direta e a junção base coletor é polarizada reversamente.

A voltagem V_EEfornece um potencial positivo no emissor que repele os buracos no material tipo P e esses buracos cruzam a junção emissor-base, para alcançar a região da base. Há uma porcentagem muito baixa de buracos que se recombinam com elétrons livres da região N. Isso fornece uma corrente muito baixa que constitui a corrente de baseI_B. Os furos restantes cruzam a junção base do coletor, para constituir a corrente do coletorI_C, que é a corrente do buraco.

Quando um buraco atinge o terminal do coletor, um elétron do terminal negativo da bateria preenche o espaço do coletor. Este fluxo aumenta lentamente e a corrente de minoria de elétrons flui através do emissor, onde cada elétron entra no terminal positivo deV_EE, é substituído por um orifício movendo-se em direção à junção do emissor. Isso constitui a corrente do emissorI_E.

Portanto, podemos entender que -

• A condução em um transistor PNP ocorre através de orifícios.
• A corrente do coletor é ligeiramente menor que a corrente do emissor.
• O aumento ou diminuição da corrente do emissor afeta a corrente do coletor.

Operação NPN Transistor

A operação de um transistor NPN pode ser explicada observando-se a figura a seguir, na qual a junção emissor-base é polarizada para frente e a junção coletor-base é polarizada reversamente.

A voltagem V_EEfornece um potencial negativo no emissor que repele os elétrons no material tipo N e esses elétrons cruzam a junção emissor-base, para chegar à região da base. Há uma porcentagem muito baixa de elétrons que se recombinam com buracos livres da região P. Isso fornece uma corrente muito baixa que constitui a corrente de baseI_B. Os orifícios restantes cruzam a junção base do coletor, para constituir a corrente do coletorI_C.

Quando um elétron sai do terminal coletor e entra no terminal positivo da bateria, um elétron sai do terminal negativo da bateria V_EEentra na região do emissor. Este fluxo aumenta lentamente e a corrente de elétrons flui através do transistor.

Portanto, podemos entender que -

• A condução em um transistor NPN ocorre por meio de elétrons.
• A corrente do coletor é superior à corrente do emissor.
• O aumento ou diminuição da corrente do emissor afeta a corrente do coletor.

Vantagens

Existem muitas vantagens de um transistor, como -

• Ganho de alta tensão.
• A tensão de alimentação mais baixa é suficiente.
• Mais adequado para aplicações de baixa potência.
• Menor e mais leve.
• Mecanicamente mais forte do que tubos de vácuo.
• Nenhum aquecimento externo necessário como tubos de vácuo.
• Muito adequado para integração com resistores e diodos para produzir ICs.

Existem algumas desvantagens, como eles não podem ser usados ​​para aplicações de alta potência devido à menor dissipação de energia. Eles têm impedância de entrada mais baixa e são dependentes da temperatura.

Um transistor tem 3 terminais, o emissor, a base e o coletor. Usando esses 3 terminais, o transistor pode ser conectado em um circuito com um terminal comum para entrada e saída em 3 diferentes configurações possíveis.

Os três tipos de configurações são Common Base, Common Emitter e Common Collectorconfigurações. Em cada configuração, a junção do emissor é polarizada direta e a junção do coletor é polarizada reversa.

Configuração de Base Comum (CB)

O próprio nome implica que o terminal base é considerado um terminal comum para a entrada e a saída do transistor. A conexão de base comum para os transistores NPN e PNP é mostrada na figura a seguir.

Para fins de compreensão, vamos considerar o transistor NPN na configuração CB. Quando a tensão do emissor é aplicada, visto que é polarizada para frente, os elétrons do terminal negativo repelem os elétrons do emissor e a corrente flui através do emissor e da base para o coletor para contribuir com a corrente do coletor. A tensão do coletorV_CB é mantido constante durante todo o processo.

Na configuração do CB, a corrente de entrada é a corrente do emissor I_E e a corrente de saída é a corrente do coletor I_C.

Current Amplification Factor (α)

A proporção de mudança na corrente do coletor ($\Delta I_{C}$) para a mudança na corrente do emissor ($\Delta I_{E}$) quando a tensão do coletor V_CB é mantido constante, é chamado de Current amplification factor. É denotado por α.

$$\alpha\:=\:\frac{\Delta I_{C}}{\Delta I_{E}}\:\:at\:constant\:V_{CB}$$

Expressão para corrente de coletor

Com a ideia acima, vamos tentar desenhar alguma expressão para a corrente de coletor. Junto com o fluxo de corrente do emissor, há alguma quantidade de corrente de base IB que flui através do terminal de base devido à recombinação do buraco do elétron. Como a junção da base do coletor é polarizada reversamente, há outra corrente que é transmitida devido a portadores de carga minoritários. Esta é a corrente de fuga que pode ser entendida comoI_leakage. Isso se deve às operadoras de carga minoritárias e, portanto, muito pequenas.

A corrente do emissor que atinge o terminal coletor é

$$\mathbf{\mathit{\alpha I_{E}}}$$

Corrente de coletor total

$$I_{C}\:=\:\alpha I_{E}\:+\:I_{leakage}$$

Se a tensão base do emissor V _EB = 0, ainda assim, flui uma pequena corrente de fuga, que pode ser denominada I _CBO (corrente base do coletor com saída aberta).

A corrente do coletor, portanto, pode ser expressa como

$$I_{C}\:=\:\alpha I_{E}\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{E}\:=\:I_{C}\:+\:I_{B}$$

$$I_{C}\:=\:\alpha(I_{C}\:+\:I_{B})\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{C}(1\:-\:\alpha)\:=\:\alpha I_{B}\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{C}\:=\:(\frac{\alpha}{1\:-\:\alpha})\: I_{B}\:+\:(\frac{I_{CBO}}{1\:-\:\alpha})$$

$$I_{C}\:=\:(\frac{\alpha}{1\:-\:\alpha})\: I_{B}\:+\:(\frac{1}{1\:-\:\alpha})I_{CBO}$$

Portanto, o derivado acima é a expressão para corrente de coletor. O valor da corrente do coletor depende da corrente de base e da corrente de fuga junto com o fator de amplificação da corrente daquele transistor em uso.

Características da configuração CB

• Esta configuração fornece ganho de tensão, mas nenhum ganho de corrente.

• Ser V_CBconstante, com um pequeno aumento na tensão base do emissor V _EB , corrente do emissorI_E fica aumentado.

• Corrente de Emissor I_E é independente da tensão do coletor V_CB.

• Tensão do coletor V_CB pode afetar a corrente do coletor I_Capenas em baixas tensões, quando V _EB é mantido constante.

• A resistência de entrada ri é a razão de mudança na tensão base do emissor ($\Delta{V_{EB}}$) para a mudança na corrente do emissor ($\Delta{I_{E}}$) na tensão de base do coletor constante V_CB.

  $$\eta\:=\:\frac{\Delta{V_{EB}}}{\Delta{I_{E}}}\:\:at\:constant\:V_{CB}$$

• Como a resistência de entrada é de valor muito baixo, um pequeno valor de V _EB é suficiente para produzir um grande fluxo de corrente do emissorI_E.

• A resistência de saída r _o é a razão de mudança na tensão de base do coletor ($\Delta{V_{CB}}$) para a mudança na corrente do coletor ($\Delta{I_{C}}$) na corrente de emissor constante I_E.

  $$r_{o}\:=\:\frac{\Delta{V_{CB}}}{\Delta{I_{C}}}\: at\: constant\:l_{E}$$

• Como a resistência de saída é de um valor muito alto, uma grande mudança no V_CB produz uma mudança muito pequena na corrente do coletor I_C.

• Esta configuração oferece boa estabilidade contra aumento de temperatura.

• A configuração CB é usada para aplicações de alta frequência.

Configuração do Emissor Comum (CE)

O próprio nome implica que o Emitterterminal é considerado como terminal comum para entrada e saída do transistor. A conexão do emissor comum para os transistores NPN e PNP é mostrada na figura a seguir.

Assim como na configuração do CB, a junção do emissor é polarizada direta e a junção do coletor é polarizada reversa. O fluxo de elétrons é controlado da mesma maneira. A corrente de entrada é a corrente de baseI_B e a corrente de saída é a corrente do coletor I_C aqui.

Base Current Amplification factor (β)

A proporção de mudança na corrente do coletor ($\Delta{I_{C}}$) para a mudança na corrente de base ($\Delta{I_{B}}$) é conhecido como Base Current Amplification Factor. É denotado por β

$$\beta\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta{I_{B}}}$$

Relação entre β e α

Vamos tentar derivar a relação entre o fator de amplificação da corrente de base e o fator de amplificação da corrente do emissor.

$$\beta\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta{I_{B}}}$$

$$\alpha\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta{I_{E}}}$$

$$I_{E}\:=\:I_{B}\:+\:I_{C}$$

$$\Delta I_{E}\:=\:\Delta I_{B}\:+\:\Delta I_{C}$$

$$\Delta I_{B}\:=\:\Delta I_{E}\:-\:\Delta I_{C}$$

Nós podemos escrever

$$\beta\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta I_{E}\:-\:\Delta I_{C}}$$

Dividindo por $$

$$ \ beta \: = \: \ frac {\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \: - \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $$

$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $$

Nós temos

$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $$

Portanto,

$$ \ beta \: = \: \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} $$

A partir da equação acima, é evidente que, à medida que α se aproxima de 1, β atinge o infinito.

Conseqüentemente, the current gain in Common Emitter connection is very high. Esta é a razão pela qual esta conexão de circuito é mais usada em todas as aplicações de transistor.

Expressão para corrente de coletor

Na configuração do emissor comum, I_B é a corrente de entrada e I_C é a corrente de saída.

Nós sabemos

$$ I_ {E} \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {C} $$

E

$$ I_ {C} \: = \: \ alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ = \: \ alpha (I_ {B} \: + \: I_ {C}) \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {C} (1 \: - \: \ alpha) \: = \: \ alpha I_ {B} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {C} \: = \: \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} I_ {B} \: + \: \ frac {1} {1- \ alpha} \: I_ {CBO} $ $

Se o circuito de base estiver aberto, ou seja, se I_B = 0,

O coletor emissor de corrente com base aberta é I _CEO

$$ I_ {CEO} \: = \: \ frac {1} {1- \ alpha} \: I_ {CBO} $$

Substituindo o valor disso na equação anterior, obtemos

$$ I_ {C} \: = \: \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} I_ {B} \: + \: I_ {CEO} $$

$$ I_ {C} \: = \: \ beta I_ {B} \: + \: I_ {CEO} $$

Portanto, a equação para a corrente do coletor é obtida.

Joelho Tensão

Na configuração CE, mantendo a corrente de base I_B constante, se V_CE é variado, I_C aumenta quase para 1v de V_CEe permanece constante depois disso. Este valor deV_CE até que coletor atual I_C muda com V_CE é chamado de Knee Voltage. Os transistores, enquanto operam na configuração CE, são operados acima desta tensão de joelho.

Características da configuração CE

• Esta configuração fornece bom ganho de corrente e ganho de tensão.

• Guardando V_CE constante, com um pequeno aumento em V_BE a base atual I_B aumenta rapidamente do que nas configurações CB.

• Para qualquer valor de V_CE tensão acima do joelho, I_C é aproximadamente igual a βI_B.

• A resistência de entrada r_i é a razão de mudança na tensão do emissor de base ($ \ Delta {V_ {BE}}$) to the change in base current ($\ Delta {I_ {B}} $) em tensão coletor coletor constante V_CE.

  $$ r_ {i} \: = \: \ frac {\ Delta {V_ {BE}}} {\ Delta {I_ {B}}} \: at \: constant \: V_ {CE} $$

• Como a resistência de entrada é de valor muito baixo, um pequeno valor de V_BE é o suficiente para produzir um grande fluxo de corrente de base I_B.

• A resistência de saída r_o é a razão de mudança na tensão do coletor emissor ($ \ Delta {V_ {CE}}$) to the change in collector current ($\ Delta {I_ {C}} $) na constante I_B.

  $$ r_ {o} \: = \: \ frac {\ Delta {V_ {CE}}} {\ Delta {I_ {C}}} \: at \: constante \: I_ {B} $$

• Como a resistência de saída do circuito CE é menor do que a do circuito CB.

• Esta configuração é geralmente usada para métodos de estabilização de polarização e aplicações de frequência de áudio.

Configuração de coletor comum (CC)

O próprio nome implica que o Collectorterminal é considerado como terminal comum para entrada e saída do transistor. A conexão do coletor comum para os transistores NPN e PNP é mostrada na figura a seguir.

Assim como nas configurações CB e CE, a junção do emissor é polarizada direta e a junção do coletor é polarizada reversa. O fluxo de elétrons é controlado da mesma maneira. A corrente de entrada é a corrente de baseI_B e a corrente de saída é a corrente do emissor I_E aqui.

Current Amplification Factor (γ)

A razão de mudança na corrente do emissor ($ \ Delta {I_ {E}}$) to the change in base current ($\ Delta {I_ {B}} $) é conhecido como Current Amplification factorna configuração do coletor comum (CC). É denotado porγ.

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {B}}} $$

• O ganho atual na configuração CC é o mesmo que na configuração CE.

• O ganho de tensão na configuração CC é sempre menor que 1.

Relação entre γ e α

Vamos tentar traçar alguma relação entre γ e α

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {B}}} $$

$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta {I_ {E}}} $$

$$ I_ {E} \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {C} $$

$$ \ Delta I_ {E} \: = \: \ Delta I_ {B} \: + \: \ Delta I_ {C} $$

$$ \ Delta I_ {B} \: = \: \ Delta I_ {E} \: - \: \ Delta I_ {C} $$

Substituindo o valor de I _B , obtemos

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {E}} \: - \: \ Delta I_ {C}} $$

Dividindo por $ \ Delta I_ {E} $

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \: - \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $$

$$ \ frac {1} {1 \: - \: \ alpha} $$

$$ \ gamma \: = \: \ frac {1} {1 \: - \: \ alpha} $$

Expressão para coletor atual

Nós sabemos

$$ I_ {C} \: = \: \ alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {E} \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {C} \: = \: I_ {B} \: + \: (\ alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO}) $$

$$ I_ {E} (1 \: - \: \ alpha) \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {E} \: = \: \ frac {I_ {B}} {1 \: - \: \ alpha} \: + \: \ frac {I_ {CBO}} {1 \: - \: \ alfa} $$

$$ I_ {C} \: \ cong \: I_ {E} \: = \: (\ beta \: + \: 1) I_ {B} \: + \: (\ beta \: + \: 1) I_ {CBO} $$

O texto acima é a expressão para corrente de coletor.

Características da configuração CC

• Esta configuração fornece ganho de corrente, mas nenhum ganho de tensão.

• Na configuração CC, a resistência de entrada é alta e a resistência de saída é baixa.

• O ganho de tensão fornecido por este circuito é menor que 1.

• A soma da corrente do coletor e da corrente de base é igual à corrente do emissor.

• Os sinais de entrada e saída estão em fase.

• Esta configuração funciona como saída do amplificador não inversor.

• Este circuito é usado principalmente para casamento de impedância. Isso significa acionar uma carga de baixa impedância de uma fonte de alta impedância.

A alimentação CC é fornecida para a operação de um transistor. Esta alimentação DC é fornecida às duas junções PN de um transistor que influencia as ações das portadoras majoritárias nessas junções de emissor e coletor.

As junções têm polarização direta e polarização reversa com base em nossos requisitos. Forward biased é a condição em que uma tensão positiva é aplicada ao tipo p e uma tensão negativa é aplicada ao material tipo n. Reverse biased é a condição em que uma tensão positiva é aplicada ao tipo n e uma tensão negativa é aplicada ao material tipo p.

Polarização do transistor

O fornecimento de tensão DC externa adequada é chamado de biasing. A polarização direta ou reversa é feita nas junções do emissor e do coletor do transistor. Esses métodos de polarização fazem o circuito do transistor funcionar em quatro tipos de regiões, comoActive region, Saturation region, Cutoff region e Inverse active region(raramente usado). Isso é entendido dando uma olhada na tabela a seguir.

JUNÇÃO DE EMISSOR	JUNÇÃO DE COLETOR	REGIÃO DE OPERAÇÃO
Polarizado	Polarizado	Região de saturação
Polarizado	Polarizado reverso	Região ativa
Polarizado reverso	Polarizado	Região inversa ativa
Polarizado reverso	Polarizado reverso	Região de corte

Entre essas regiões, a região ativa inversa, que é apenas o inverso da região ativa, não é adequada para nenhuma aplicação e, portanto, não é usada.

Região ativa

Esta é a região em que os transistores têm muitas aplicações. Isso também é chamado delinear region. Um transistor, enquanto nesta região, atua melhor como umAmplifier.

Esta região fica entre a saturação e o corte. O transistor opera na região ativa quando a junção do emissor é polarizada para frente e a junção do coletor é polarizada reversamente. No estado ativo, a corrente de coletor é β vezes a corrente de base, ou seja,

$$ I_ {C} \: = \: \ beta I_ {B} $$

Onde,

$ I_ {C} $ = corrente de coletor

$ \ beta $ = fator de amplificação atual

$ I_ {B} $ = corrente de base

Região de saturação

Esta é a região em que o transistor tende a se comportar como uma chave fechada. O transistor tem o efeito de seu coletor e emissor entrarem em curto. As correntes do coletor e do emissor são máximas neste modo de operação.

A figura abaixo mostra um transistor trabalhando na região de saturação.

O transistor opera na região de saturação quando as junções do emissor e do coletor são polarizadas para frente. Como se entende que, na região de saturação o transistor tende a se comportar como uma chave fechada, podemos dizer que,

$$ I_ {C} \: = \: I_ {E} $$

Onde $ I_ {C}$ = collector current and $I_ {E} $ = corrente do emissor.

Região de corte

Esta é a região em que o transistor tende a se comportar como uma chave aberta. O transistor tem o efeito de abrir o coletor e a base. As correntes do coletor, do emissor e da base são todas zero neste modo de operação.

A figura a seguir mostra um transistor trabalhando na região de corte.

O transistor opera na região de corte quando as junções do emissor e do coletor são polarizadas reversamente. Como na região de corte, a corrente de coletor, corrente de emissor e correntes de base são nulas, podemos escrever como

$$ I_ {C} \: = \: I_ {E} \: = \: I_ {B} \: = \: 0 $$

Onde $ I_ {C}$ = collector current, $I_ {E}$ = emitter current, and $I_ {B} $ = corrente de base.

Até agora, discutimos diferentes regiões de operação de um transistor. Mas, entre todas essas regiões, descobrimos que o transistor opera bem na região ativa e, portanto, também é chamado delinear region. As saídas do transistor são a corrente do coletor e as tensões do coletor.

Características de saída

Quando as características de saída de um transistor são consideradas, a curva se parece com a seguinte para diferentes valores de entrada.

Na figura acima, as características de saída são desenhadas entre a corrente do coletor I_C e tensão do coletor V_CE para diferentes valores de corrente de base I_B. Estes são considerados aqui para diferentes valores de entrada para obter diferentes curvas de saída.

Ponto de operação

Quando um valor para a corrente de coletor máxima possível é considerado, esse ponto estará presente no eixo Y, que nada mais é do que o saturation point. Da mesma forma, quando um valor para a tensão máxima possível do coletor coletor é considerado, esse ponto estará presente no eixo X, que é ocutoff point.

Quando uma linha é desenhada unindo esses dois pontos, essa linha pode ser chamada de Load line. Isso é chamado assim porque simboliza a saída na carga. Esta linha, quando desenhada sobre a curva característica de saída, faz contato em um ponto denominadoOperating point.

Este ponto operacional também é chamado de quiescent point ou simplesmente Q-point. Pode haver muitos desses pontos de interseção, mas o ponto Q é selecionado de tal forma que, independentemente da oscilação do sinal CA, o transistor permanece na região ativa. Isso pode ser melhor entendido através da figura abaixo.

A linha de carga deve ser desenhada para obter o Q-point. Um transistor atua como um bom amplificador quando está na região ativa e quando é feito para operar no ponto Q, a amplificação fiel é alcançada.

Faithful amplificationé o processo de obtenção de porções completas do sinal de entrada aumentando a intensidade do sinal. Isso é feito quando o sinal CA é aplicado em sua entrada. Isso é discutido no tutorial AMPLIFICADORES.

Linha de carga DC

Quando o transistor recebe a polarização e nenhum sinal é aplicado em sua entrada, a linha de carga desenhada em tal condição pode ser entendida como DCdoença. Aqui não haverá amplificação porque o sinal está ausente. O circuito será como mostrado abaixo.

O valor da tensão do coletor emissor em qualquer momento será

$$ V_ {CE} \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

Como V _CC e R _C são valores fixos, o acima é uma equação de primeiro grau e, portanto, será uma linha reta nas características de saída. Esta linha é chamada deD.C. Load line. A figura abaixo mostra a linha de carga DC.

Para obter a linha de carga, os dois pontos finais da linha reta devem ser determinados. Sejam esses dois pontos A e B.

Para obter A

Quando colector emissor tensão V _CE = 0, a corrente de colector é máxima e é igual a V _CC / R _C . Isso dá o valor máximo de V _CE . Isso é mostrado como

$$ V_ {CE} \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

$$ 0 \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

$$ I_ {C} \: = \: \ frac {V_ {CC}} {R_ {C}} $$

Isso dá o ponto A (OA = V _CC / R _C ) no eixo da corrente do coletor, mostrado na figura acima.

Para obter B

Quando a corrente do coletor IC = 0, a tensão do coletor coletor é máxima e será igual ao VCC. Isso dá o valor máximo de IC. Isso é mostrado como

$$ V_ {CE} \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

$$ = \: V_ {CC} $$

(Como I _C = 0)

Isso dá o ponto B, que significa (OB = V _CC ) no eixo da tensão do coletor emissor mostrado na figura acima.

Conseqüentemente, determinamos a saturação e o ponto de corte e aprendemos que a linha de carga é uma linha reta. Portanto, uma linha de carga DC pode ser desenhada.

A importância deste ponto de operação é ainda mais entendida quando um sinal AC é dado na entrada. Isso será discutido no tutorial AMPLIFICADORES.

Existem muitos tipos de transistores em uso. Cada transistor é especializado em sua aplicação. A classificação principal é a seguinte.

O transistor primário é o BJT e o FET é a versão moderna do transistor. Vamos dar uma olhada nos BJTs.

Transistor de junção bipolar

Um transistor de junção bipolar, abreviadamente denominado como BJTé chamado assim porque tem duas junções PN para sua função. Este BJT nada mais é que um transistor normal. Possui dois tipos de configuraçõesNPN e PNP. Normalmente o transistor NPN é preferido por uma questão de conveniência. A imagem a seguir mostra a aparência de um BJT prático.

Os tipos de BJT são transistores NPN e PNP. O transistor NPN é feito colocando um material ptype entre dois materiais tipo n. O transistor PNP é feito colocando um material do tipo n entre dois materiais do tipo p.

O BJT é um dispositivo controlado por corrente. Um transistor normal que discutimos nos capítulos anteriores se enquadra nesta categoria. A funcionalidade, configurações e aplicativos são todos iguais.

Transistor de efeito de campo

Um FET é um dispositivo semicondutor unipolar de três terminais. É umvoltage controlled deviceao contrário de um transistor de junção bipolar. A principal vantagem do FET é que ele tem uma impedância de entrada muito alta, que é da ordem de Mega Ohms. Ele tem muitas vantagens, como baixo consumo de energia, baixa dissipação de calor e FETs são dispositivos altamente eficientes. A imagem a seguir mostra a aparência de um FET prático.

O FET é um unipolar device, o que significa que é feito usando material do tipo p ou tipo n como substrato principal. Portanto, a condução de corrente de um FET é feita por elétrons ou lacunas.

Características do FET

A seguir estão os vários recursos de um Transistor de efeito de campo.

• Unipolar - É unipolar, pois buracos ou elétrons são responsáveis ​​pela condução.

• High input impedance- A corrente de entrada em um FET flui devido à polarização reversa. Portanto, tem alta impedância de entrada.

• Voltage controlled device - Como a tensão de saída de um FET é controlada pela tensão de entrada do gate, o FET é chamado de dispositivo controlado por tensão.

• Noise is low- Não há junções presentes no caminho de condução. Portanto, o ruído é menor do que nos BJTs.

• Gain is characterized as transconductance. Transcondutância é a relação entre a mudança na corrente de saída e a mudança na tensão de entrada.

• The output impedance of a FET is low.

Vantagens do FET

Para preferir um FET em vez de BJT, deve haver algumas vantagens em usar FETs, em vez de BJTs. Vamos tentar resumir as vantagens do FET em relação ao BJT.

JFET	BJT
É um dispositivo unipolar	É um dispositivo bipolar
Dispositivo acionado por tensão	Dispositivo acionado atual
Alta impedância de entrada	Baixa impedância de entrada
Baixo nível de ruído	Alto nível de ruído
Melhor estabilidade térmica	Menor estabilidade térmica
Ganho é caracterizado por transcondutância	O ganho é caracterizado pelo ganho de tensão

Aplicações de FET

• O FET é usado em circuitos para reduzir o efeito de carregamento.

• Os FETs são usados ​​em muitos circuitos, como amplificador de buffer, osciladores de mudança de fase e voltímetros.

Terminais FET

Embora FET seja um dispositivo de três terminais, eles não são iguais aos terminais BJT. Os três terminais do FET são Gate, Source e Drain. oSource terminal em FET é análogo ao Emissor em BJT, enquanto Gate é análogo a Base e Drain para colecionador.

Os símbolos de um FET para os tipos NPN e PNP são mostrados abaixo

Fonte

• O terminal Fonte em um Transistor de Efeito de Campo é aquele através do qual as portadoras entram no canal.

• Isso é análogo ao terminal emissor em um Transistor de Junção Bipolar.

• O terminal de origem pode ser designado como S.

• A corrente entrando no canal no terminal Fonte é indicada como IS.

Portão

• O terminal Gate em um Transistor de Efeito de Campo desempenha um papel fundamental na função do FET, controlando a corrente através do canal.

• Aplicando uma tensão externa no terminal do Gate, a corrente através dele pode ser controlada.

• Gate é uma combinação de dois terminais conectados internamente que são fortemente dopados.

• A condutividade do canal é considerada modulada pelo terminal Gate.

• Isso é análogo ao terminal de base em um Transistor de Junção Bipolar.

• O terminal Gate pode ser designado como G.

• A corrente entrando no canal no terminal Gate é indicada como IG.

Drenar

• O terminal de drenagem em um transistor de efeito de campo é aquele pelo qual as portadoras deixam o canal.

• Isso é análogo ao terminal coletor em um Transistor de Junção Bipolar.

• A tensão de drenagem para a fonte é designada como VDS.

• O terminal de drenagem pode ser designado como D.

• A corrente de saída do canal, no terminal de drenagem é indicado como I _D .

Tipos de FET

Existem dois tipos principais de FETS. Eles são JFET e MOSFET. A figura a seguir fornece uma classificação adicional dos FETs.

Nos capítulos subsequentes, teremos uma discussão detalhada sobre JFET e MOSFET.

O JFET é abreviado como Junction Field Effect Transistor. O JFET é como um FET normal. Os tipos de JFET são FET de canal n e FET de canal P. Um material do tipo p é adicionado ao substrato do tipo n no FET do canal n, enquanto um material do tipo n é adicionado ao substrato do tipo p no FET do canal p. Portanto, é suficiente discutir um tipo de FET para compreender ambos.

FET de canal N

O FET de canal N é o transistor de efeito de campo mais usado. Para a fabricação de Nchannel FET, uma barra estreita de semicondutor do tipo N é tomada, na qual o material do tipo P é formado por difusão nos lados opostos. Esses dois lados são unidos para desenhar uma única conexão para o terminal do portão. Isso pode ser entendido na figura a seguir.

Essas duas deposições de porta (materiais do tipo p) formam dois diodos PN. A área entre os portões é chamada dechannel. A maioria das operadoras passa por este canal. Portanto, a forma da seção transversal do FET é entendida como a figura a seguir.

Os contatos ôhmicos são feitos nas duas extremidades da barra semicondutora tipo n, que forma a fonte e o dreno. Os terminais de fonte e dreno podem ser trocados.

Operação de FET de canal N

Antes de entrar na operação do FET, deve-se entender como as camadas de depleção são formadas. Para isso, vamos supor que a tensão no terminal da porta digaV_GG tem polarização reversa, enquanto a tensão no terminal de dreno diz V_DDnão é aplicado. Que seja este o caso 1.

• Dentro case 1, Quando V_GG é polarizado reverso e V_DDnão for aplicado, as regiões de depleção entre as camadas P e N tendem a se expandir. Isso acontece à medida que a tensão negativa aplicada atrai os orifícios da camada tipo p em direção ao terminal da porta.

• Dentro case 2, Quando V_DD é aplicado (terminal positivo para drenar e terminal negativo para fonte) e V_GG não é aplicado, os elétrons fluem da fonte para o dreno, que constituem a corrente de dreno I_D.

Vamos agora considerar a figura a seguir, para entender o que acontece quando os dois suprimentos são dados.

O suprimento no terminal da porta faz a camada de depleção crescer e a tensão no terminal de drenagem permite drenar a corrente da fonte ao terminal de drenagem. Suponha que o ponto no terminal da fonte seja B e o ponto no terminal do dreno seja A, então a resistência do canal será tal que a queda de tensão no terminal A seja maior do que a queda de tensão no terminal B. O que significa,

V_A>V_B

Portanto, a queda de tensão está sendo progressiva ao longo do canal. Portanto, o efeito de polarização reversa é mais forte no terminal de dreno do que no terminal de origem. É por isso que a camada de depleção tende a penetrar mais no canal no ponto A do que no ponto B, quando ambosV_GG e V_DDsão aplicados. A figura a seguir explica isso.

Agora que entendemos o comportamento do FET, vamos examinar a operação real do FET.

Modo de esgotamento de operação

Como a largura da camada de depleção desempenha um papel importante na operação do FET, o nome modo de operação de depleção implica. Temos outro modo denominado modo de operação de aprimoramento, que será discutido na operação de MOSFETs. MasJFETs have only depletion mode de operação.

Vamos considerar que não há potencial aplicado entre os terminais de porta e fonte e um potencial V_DDé aplicado entre o dreno e a fonte. Agora, uma correnteI_Dflui do dreno para o terminal de origem, em seu máximo quanto mais largura do canal Deixe a tensão aplicada entre a porta e o terminal da fonteV_GGé polarizado reverso. Isso aumenta a largura de depleção, conforme discutido acima. Conforme as camadas crescem, a seção transversal do canal diminui e, portanto, a corrente de drenagemI_D também diminui.

Quando esta corrente de drenagem é ainda mais aumentada, ocorre um estágio em que ambas as camadas de depleção se tocam e evitam que a corrente I_Dfluxo. Isso é mostrado claramente na figura a seguir.

A voltagem na qual essas duas camadas de depleção literalmente "tocam" é chamada de "Pinch off voltage”. É indicado como VP. A corrente de drenagem é literalmente nula neste ponto. Portanto, a corrente de drenagem é uma função da tensão de polarização reversa na porta.

Uma vez que a tensão da porta controla a corrente de drenagem, FET é chamado de voltage controlled device. Isso é mais claramente entendido a partir da curva de características do dreno.

Características de drenagem do JFET

Vamos tentar resumir a função do FET através da qual podemos obter a curva característica para drenagem do FET. O circuito do FET para obter essas características é dado a seguir.

Quando a tensão entre a porta e a fonte V_GS é zero, ou eles estão em curto, o atual I_D da fonte ao dreno também é nulo, pois não há V_DSaplicado. Como a tensão entre o dreno e a fonteV_DS é aumentado, o fluxo atual I_Dda fonte para a drenagem aumenta. Este aumento na corrente é linear até certo pontoA, conhecido como Knee Voltage.

Os terminais da porta estarão sob condição de polarização reversa e como I_Daumenta, as regiões de depleção tendem a se contrair. Esta constrição é desigual em comprimento, fazendo com que essas regiões se aproximem no dreno e mais longe no dreno, o que leva apinch offVoltagem. A tensão de corte é definida como o dreno mínimo para a tensão da fonte onde a corrente de dreno se aproxima de um valor constante (valor de saturação). O ponto em que essa tensão de corte ocorre é chamado dePinch off point, denotado como B.

Como V_DS é ainda maior, a resistência do canal também aumenta de tal forma que I_Dpraticamente permanece constante. A regiãoBC é conhecido como saturation regionou região do amplificador. Todos esses, juntamente com os pontos A, B e C são plotados no gráfico abaixo.

As características de drenagem são traçadas para a corrente de drenagem I_D contra a tensão da fonte de drenagem V_DSpara diferentes valores de tensão da fonte da porta VGS. As características gerais de drenagem para essas várias tensões de entrada são as fornecidas abaixo.

Como a tensão de porta negativa controla a corrente de drenagem, o FET é chamado de dispositivo controlado por tensão. As características do dreno indicam o desempenho de um FET. As características do dreno plotadas acima são usadas para obter os valores de resistência do dreno, transcondutância e fator de amplificação.

Os FETs têm algumas desvantagens, como alta resistência de drenagem, impedância de entrada moderada e operação mais lenta. Para superar essas desvantagens, o MOSFET, que é um FET avançado, foi inventado.

MOSFET significa Transistor de efeito de campo de óxido metálico de silício ou Transistor de efeito de campo de óxido metálico semicondutor. Isso também é chamado de IGFET, que significa Transistor de efeito de campo de porta isolada. O FET é operado nos modos de operação de esgotamento e aprimoramento. A figura a seguir mostra a aparência de um MOSFET prático.

Construção de um MOSFET

A construção de um MOSFET é um pouco semelhante ao FET. Uma camada de óxido é depositada no substrato ao qual o terminal de porta está conectado. Esta camada de óxido atua como um isolante (sio ₂ isola do substrato) e, portanto, o MOSFET tem outro nome como IGFET. Na construção do MOSFET, um substrato levemente dopado, é difundido com uma região fortemente dopada. Dependendo do substrato usado, eles são chamados deP-type e N-type MOSFETs.

A figura a seguir mostra a construção de um MOSFET.

A tensão na porta controla a operação do MOSFET. Nesse caso, as tensões positivas e negativas podem ser aplicadas no gate, já que ele é isolado do canal. Com tensão de polarização negativa, ele atua comodepletion MOSFET enquanto com tensão de polarização positiva, atua como um Enhancement MOSFET.

Classificação de MOSFETs

Dependendo do tipo de materiais usados ​​na construção e do tipo de operação, os MOSFETs são classificados conforme a figura a seguir.

Após a classificação, passemos pelos símbolos do MOSFET.

o N-channel MOSFETs são simplesmente chamados de NMOS. Os símbolos para MOSFET de canal N são os dados abaixo.

o P-channel MOSFETs são simplesmente chamados de PMOS. Os símbolos para MOSFET do canal P são os dados abaixo.

Agora, vamos examinar os detalhes de construção de um MOSFET de canal N. Normalmente, um MOSFET NChannel é considerado para explicação, pois este é mais usado. Além disso, não há necessidade de mencionar que o estudo de um tipo explica o outro também.

Construção de MOSFET de Canal N

Vamos considerar um MOSFET de canal N para entender seu funcionamento. Um substrato do tipo P levemente dopado é levado para dentro do qual duas regiões do tipo N fortemente dopadas são difundidas, que atuam como fonte e dreno. Entre essas duas regiões N +, ocorre difusão para formar um canal N, conectando dreno e fonte.

Uma fina camada de Silicon dioxide (SiO₂)é desenvolvido em toda a superfície e orifícios são feitos para desenhar contatos ôhmicos para os terminais de drenagem e fonte. Uma camada condutora dealuminum é colocado em todo o canal, sobre este SiO₂camada da fonte ao dreno que constitui o portão. oSiO₂ substrate está conectado aos terminais comuns ou de aterramento.

Por causa de sua construção, o MOSFET tem uma área de chip muito menor do que o BJT, que é 5% da ocupação quando comparado ao transistor de junção bipolar. Este dispositivo pode ser operado em modos. Eles são modos de esgotamento e aprimoramento. Vamos tentar entrar em detalhes.

Funcionamento do canal N (modo de depleção) MOSFET

Por enquanto, temos uma ideia de que não há junção PN presente entre a porta e o canal neste, ao contrário de um FET. Podemos observar também que, o canal difuso N (entre duas regiões N +), oinsulating dielectric SiO₂ e a camada de metal de alumínio do portão juntos formam um parallel plate capacitor.

Se o NMOS tiver que ser operado no modo de depleção, o terminal do gate deve estar em potencial negativo enquanto o dreno está em potencial positivo, conforme mostrado na figura a seguir.

Quando nenhuma tensão é aplicada entre a porta e a fonte, alguma corrente flui devido à tensão entre o dreno e a fonte. Deixe alguma tensão negativa ser aplicada emV_GG. Então, as operadoras minoritárias, ou seja, buracos, são atraídas e se estabelecem pertoSiO₂camada. Mas a maioria dos portadores, ou seja, os elétrons são repelidos.

Com alguma quantidade de potencial negativo em V_GG uma certa quantidade de corrente de drenagem I_Dflui através da fonte para drenar. Quando este potencial negativo é aumentado ainda mais, os elétrons se esgotam e a correnteI_Ddiminui. Portanto, quanto mais negativo o aplicadoV_GG, menor será o valor da corrente de drenagem I_D será.

O canal mais próximo ao dreno fica mais esgotado do que na fonte (como no FET) e o fluxo de corrente diminui devido a este efeito. Por isso é chamado de modo de esgotamento MOSFET.

Trabalho de MOSFET de canal N (modo de aprimoramento)

O mesmo MOSFET pode ser trabalhado no modo de realce, se pudermos alterar as polaridades da tensão V_GG. Então, vamos considerar o MOSFET com tensão de fonte de portaV_GG sendo positivo, conforme mostrado na figura a seguir.

Quando nenhuma tensão é aplicada entre a porta e a fonte, alguma corrente flui devido à tensão entre o dreno e a fonte. Deixe alguma voltagem positiva ser aplicada emV_GG. Em seguida, os portadores minoritários, ou seja, buracos, são repelidos e os portadores majoritários, ou seja, os elétrons são atraídos para oSiO₂ camada.

Com alguma quantidade de potencial positivo em V_GG uma certa quantidade de corrente de drenagem I_Dflui através da fonte para drenar. Quando este potencial positivo é aumentado ainda mais, a correnteI_D aumenta devido ao fluxo de elétrons da fonte e estes são empurrados ainda mais devido à tensão aplicada em V_GG. Portanto, quanto mais positivo for o aplicadoV_GG, mais o valor da corrente de drenagem I_Dserá. O fluxo de corrente é melhorado devido ao aumento do fluxo de elétrons do que no modo de depleção. Portanto, este modo é denominado comoEnhanced Mode MOSFET.

P - Canal MOSFET

A construção e o funcionamento de um PMOS são iguais aos do NMOS. Um pouco dopadon-substrate é levado para o qual dois fortemente dopados P+ regionssão difusos. Essas duas regiões P + atuam como fonte e dreno. Uma fina camada deSiO₂é cultivado na superfície. Furos são cortados através desta camada para fazer contato com as regiões P +, como mostrado na figura a seguir.

Trabalho de PMOS

Quando o terminal do portão recebe um potencial negativo em V_GG do que a tensão da fonte de drenagem V_DD, então, devido às regiões P + presentes, a corrente do orifício é aumentada através do canal P difuso e o PMOS funciona em Enhancement Mode.

Quando o terminal do portão recebe um potencial positivo em V_GG do que a tensão da fonte de drenagem V_DD, então, devido à repulsão, ocorre o esgotamento devido ao qual o fluxo de corrente diminui. Assim, PMOS funciona emDepletion Mode. Embora a construção seja diferente, o funcionamento é semelhante em ambos os tipos de MOSFETs. Portanto, com a mudança na polaridade da tensão, ambos os tipos podem ser usados ​​em ambos os modos.

Isso pode ser melhor entendido tendo-se uma ideia da curva de características do dreno.

Características de drenagem

As características de drenagem de um MOSFET são desenhadas entre a corrente de drenagem I_D e a tensão da fonte de drenagem V_DS. A curva característica é mostrada abaixo para diferentes valores de entradas.

Na verdade, quando V_DS é aumentada, a corrente de drenagem I_D deve aumentar, mas devido ao V_GS, a corrente de dreno é controlada em determinado nível. Portanto, a corrente da porta controla a corrente de drenagem de saída.

Características de transferência

As características de transferência definem a mudança no valor de V_DS com a mudança em I_D e V_GSnos modos de esgotamento e aprimoramento. A curva característica de transferência abaixo é desenhada para corrente de dreno versus tensão de porta para fonte.

Comparação entre BJT, FET e MOSFET

Agora que discutimos todos os três anteriores, vamos tentar comparar algumas de suas propriedades.

TERMOS	BJT	FET	MOSFET
Tipo de dispositivo	Corrente controlada	Tensão controlada	Tensão controlada
Fluxo de corrente	Bipolar	Unipolar	Unipolar
Terminais	Não intercambiável	Intercambiável	Intercambiável
Modos operacionais	Sem modos	Modo de esgotamento apenas	Ambos os modos de aprimoramento e esgotamento
Impedância de entrada	Baixo	Alto	Muito alto
Resistência de saída	Moderado	Moderado	Baixo
Velocidade operacional	Baixo	Moderado	Alto
Ruído	Alto	Baixo	Baixo
Estabilidade térmica	Baixo	Melhor	Alto

Até agora, discutimos vários componentes eletrônicos e seus tipos, juntamente com sua construção e funcionamento. Todos esses componentes têm vários usos no campo da eletrônica. Para ter um conhecimento prático de como esses componentes são usados ​​em circuitos práticos, consulte o tutorial CIRCUITOS ELETRÔNICOS.