ATPS de eletronica I

ATPS DE ELETRONICA I

OBJETIVO

Projetar um amplificador.

Esta atividade é importante para que você exercite os seus conceitos de pesquisa, utilizando o livro texto, as aulas da cadeira de Eletrônica Analógica e a Internet. O ambiente ideal é o Laboratório de Eletrônica Analógica.

ETAPA 1

• Teoria dos semicondutores.

• O diodo e a junção PN.

• Diodo Zener.

TEORIA DOS SEMICONDUTORES

Dos materiais utilizados no campo da eletrônica, temos:

CONDUTOR - Material que mantém um fluxo de carga quando uma tensão, de amplitude limitada, é aplicada em seus terminais.

ISOLANTE - Material que oferece um nível muito baixo de condutividade quando se aplica uma fonte de tensão.

SEMICONDUTOR - Material que mantém um nível de condutividade entre os extremos de um isolante e um condutor.

BONS CONDUTORES - Cobre é um bom condutor – 29 prótons e vinte nove elétrons, bem como ouro e prata.

Somente um elétron na última camada – força menor para anular a atração do núcleo.

Bandas de Energia

Um átomo é formado por elétrons que giram ao redor de um núcleo composto por prótons e nêutrons.

Os elétrons giram em órbitas ou níveis bem definidas conhecidas como K,L,M,N,O,P E Q.

Elétrons de maior energia estão situados nas órbitas mais externas.

Cada órbita possui um número máximo de elétrons.

Modelo atômico de Bohr

Órbita externa = Órbita de valência ou Banda de Valência – controla as propriedades elétricas do átomo. Elétrons nesta banda pode se libertar ou se ligar a outro átomo através de ligações covalentes. A quantidade de elétrons nesta camada tem influencia significativa nas características elétricas do elemento.

Elétrons livres – Órbita mais externa ou Banda de Condução, qualquer tensão faz com um elétron livre circule de um átomo para o outro.

Banda proibida – região entre uma órbita e outra onde não é possível existir elétrons. A largura dessa banda, define o comportamento elétrico do material.

FATORES QUE INFLUENCIAM NA DIFERENÇA ENTRE DIVERSOS MATERIAIS:

Composição química – cobre, carbono, silício, etc.

Ligação – covalente, iônica ou metálica

Forma de organização – Estrutura amorfa – quando estão desorganizados

– Estrutura cristalina – quando estão organizados

ION POSITIVO – Quando um átomo neutro perde um ou mais elétrons.

ION NEGATIVO – Quando um átomo ganha elétrons ele fica negativamente carregado.

MATERIAIS SEMICONDUTORES

Os semicondutores possuem 4 elétrons na camada de valência e precisam de mais 4 para se tornaram estáveis, e o fazem com a participação dos átomos vizinhos => todos entre si => formando uma ligação firme e estável chamada de cristal.

LIGAÇÃO COVALENTE – Cada átomo compartilha um par de elétrons com os vizinhos.

Obs.: Existem também materiais conhecidos como semicondutores III-V que são formados a partir da ligação entre um elemento trivalente e um pentavalente. Os mais comuns são o arseneto de gálio (GaAs) e o fosfeto de índio (InP).

O Silício (Si) por ser o mais abundante na natureza é o material mais utilizado (pode ser obtido a partir de quartzo que é encontrado na areia da praia e na terra) e portanto, é mais barato.

ESTRUTURA ATÔMICA DO ÁTOMO DE SILÍCIO

Quando átomos de silício se combinam para formar um sólido, cada átomo cede dois elétrons para o seu vizinho (ligação covalente), de tal forma que cada um fica com oito elétrons na ultima camada, tonando-se, portanto estável, segundo um padrão ordenado chamado de Cristal.

CORRENTE NOS SEMICONDUTORES

Dois tipos de fluxo de corrente – quando há ruptura de uma ligação covalente em um semicondutor, será deixada uma lacuna na estrutura do cristal em virtude da perda de um elétron. Como as lacunas são preenchidas por elétrons próximos, deixando em seu lugar uma outra lacuna, o efeito total é de uma unidade de carga positiva deslocando-se do primeiro para o segundo átomo, corrente de lacunas e em sentido oposto corrente de elétrons.

Obs.: A Energia térmica pode causar uma Corrente no cristal pela agitação dos elétrons, quanto maior a temperatura, maior será as vibrações mecânicas.

Corrente de deriva – quando se aplica uma diferença de potencial em um semicondutor, o campo elétrico estabelecido no material faz com que os elétrons livres desloquem-se numa direção e as lacunas em outra oposta, essas duas componentes somam-se em vez de cancelarem-se. Os elétrons livres e as lacunas são muitas vezes chamados de portadores.

SEMICONDUTOR INTRÍNSECO – é um semicondutor puro, ou seja, todos os átomos do cristal são de silício (Si), ou germânio (Ge) ou arseneto de gálio (GaAs) ou fosfeto de índio .

Obs.: A –273oC o semicondutor intrínseco