1. O documento discute dispositivos de potência como diodos, transistores bipolares e MOSFETs. 2. Explica o funcionamento e aplicações de DIACs e TRIACs, que são usados em circuitos de controle de carga. 3. Aborda a aplicação de carga no emissor e coletor de um transistor.
1. O documento discute dispositivos de potência como diodos, transistores bipolares e MOSFETs. 2. Explica o funcionamento e aplicações de DIACs e TRIACs, que são usados em circuitos de controle de carga. 3. Aborda a aplicação de carga no emissor e coletor de um transistor.
1. O documento discute dispositivos de potência como diodos, transistores bipolares e MOSFETs. 2. Explica o funcionamento e aplicações de DIACs e TRIACs, que são usados em circuitos de controle de carga. 3. Aborda a aplicação de carga no emissor e coletor de um transistor.
1. O documento discute dispositivos de potência como diodos, transistores bipolares e MOSFETs. 2. Explica o funcionamento e aplicações de DIACs e TRIACs, que são usados em circuitos de controle de carga. 3. Aborda a aplicação de carga no emissor e coletor de um transistor.
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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
SUMÁRIO
1. DISPOSITIVOS DE POTÊNCIA: CARACTERÍSTICAS E
FUNCIONAMENTO 2. DIAC E TRIAC 3. APLICAÇÃO DE CARGA NO EMISSOR E COLETOR DE UM TRANSISTOR 1.1. DIODOS DE POTÊNCIA:
Simbologia do diodo Exemplo de diodo
• São dispositivos semicondutores capazes de conduzir corrente elétrica em apenas um sentido.
• Trabalham como uma chave aberta ou como uma chave fechada.
• Alta capacidade de conduzir elevadas correntes elétricas.
• Suporta grandes intensidades de tensão reversa sem danificar seu
funcionamento.
• Não tem comportamento linear, desta forma sua aplicabilidade em
circuitos eletrônicos de potência é ampla como os retificadores. • Os diodos de potência são basicamente compostos por duas camadas, uma de um cristal tipo P ( carregado positivamente) e uma camada de cristal N ( carregado negativamente), a junção criada entre eles permite a passagem de corrente elétrica em um único sentido, a diferença dos diodos de potência dos diodos comuns é uma terceira camada denominada N extra, esta camada possibilita que os diodos de potência possam suportar tensões elétricas mais elevadas.
Polarização Direta Polarização Reversa
CURVA DO DIODO 1.2. TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (TJB):
Simbologia do transistor Exemplos de transistores
• O transistor é um dispositivo semicondutor de três camadas, muito utilizado na construção de chips eletrônicos para as mais variadas aplicações. Composto principalmente de silício ou germânio, o transistor é empregado em processos de amplificação e produção de sinais e em operações de chaveamento. • Essa categoria de transistor recebe essa denominação por possuir duas junções PN combinadas e por envolver tanto cargas positivas, quanto cargas negativas no processo de condução. Os dois tipos de TBJ mais comuns são os NPN e os PNP. Nos transistores PNP, a corrente é composta majoritariamente de cargas positivas (lacunas), enquanto que nos NPN a corrente é composta majoritariamente de elétrons. • Os três terminais do transistor bipolar de junção são denominados base, coletor e emissor. O terminal da base é responsável por controlar o processo de condução, enquanto que o emissor e o coletor são os terminais de entrada e saída da corrente principal de condução. A ordem dos terminais em cada transistor pode alternar entre modelos, tipos e fabricantes diferentes, fazendo necessária a consulta de seu datasheet para saber a ordem correta. • Por ser um dispositivo que possui três camadas de semicondutor alternadas, é possível trata-lo como duas junções de materiais semicondutores do tipo P e do tipo N. Tem-se então as junções base-emissor e a junção base-coletor. Quando polarizado de maneira correta, essas junções PN podem ser consideradas como dois diodos, com a junção base-emissor equivalendo a um diodo polarizado diretamente e a junção base-coletor a um diodo polarizado inversamente. TRANSISTOR POLARIZADO CURVA DO TRANSISTOR TJB 1.3. TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO (MOSFET)
Simbologia MOSFET Exemplo MOSFET
• O MOSFET é um transistor de chaveamento rápido, caracterizado por uma alta impedância de entrada, apropriado para potências baixas (até alguns quilowatts) e para aplicações de alta frequência (até 100kHz). • Um MOSFET tem aplicações importantes em fontes de alimentação chaveadas, nas quais frequências altas de chaveamento subentendem componentes menores e mais econômicos, além de motores de baixa velocidade de controle que utilizem modulação por largura de pulso. • Os MOSFETs estão disponíveis no mercado nos tipos canal N e canal P. Entretanto, os dispositivos em canal N têm valores nominais de corrente e tensão mais altos. • Devido à alta resistência de porta, a corrente de controle é praticamente nula, propiciando um controle de condução entre dreno e fonte a partir de uma tensão aplicada no terminal de porta. Ainda, pela baixíssima necessidade de corrente de controle, é possível comutar a condução do MOSFET através de circuitos microcontrolados. • O MOSFET é bem mais rápido nas comutações que o TJB, entretanto fornece mais perdas de condução na saturação. 1.4. TRANSISTOR BIPOLAR DE PORTA ISOLADA (IGBT):
Simbologia IGBT Exemplo IGBT
• Os IGBTs substituem os MOSFETS em aplicações de alta tensão, nas quais as perdas na condução precisam ser mantidas em valores baixos. Embora as velocidades de chaveamento dos IGBTs sejam maiores (até 50 kHz) do que as dos TJBs, são menores que as dos MOSFETs. • Portanto, as frequências máximas de chaveamento possíveis com IGBT ficam entre as dos TJBs e as dos MOSFETs. • Ao contrário do que ocorre no MOSFET, o IGBT não tem qualquer diodo reverso interno. Assim, sua capacidade de bloqueio para tensões inversas é muito ruim. A tensão inversa máxima que ele pode suportar é de menos de 10 V. 2. DIAC E TRIAC:
Simbologia DIAC Simbologia TRIAC
2.2 FUNCIONAMENTO DIAC: • DIAC ou "Diodo para Corrente Alternada " - É um diodo bidirecional que conduz corrente elétrica somente após a sua tensão de ruptura (VBO) ter sido atingida, ou, também é conhecido como; corrente de corte. A tensão de disparo é por volta de 30 volts para a maioria destes dispositivos. • A vantagem de um DIAC é que ele pode ser controlado simplesmente alterando o nível de tensão. Os DIACs também são conhecidos como um transistor sem base. Deve-se levar em consideração que um DIAC pode ser ligado ou desligado em ambas polaridades de tensão, ou seja; uma tensão de passagem positiva ou mesmo tensão negativa. • Quando a tensão de ruptura do DIAC ocorre, a resistência do componente diminui abruptamente e isso leva a uma queda acentuada na queda de tensão do DIAC e a um aumento correspondente na corrente. O DIAC manterá o seu estado condutor até que a corrente através dele desça abaixo de um valor específico conhecido como corrente de retenção. Quando a corrente cai abaixo da corrente de retenção, o DIAC volta ao seu estado de alta resistência e não haverá condução nele. CURVA DIAC 2.3. FUNCIONAMENTO TRIAC • Um TRIAC é um componente eletrônico equivalente a dois retificadores controlados de silício (SCR/) ligados em antiparalelo e com o terminal de disparo (ou gatilho - gate) ligados juntos. Este tipo de ligação resulta em uma chave eletrônica bidirecional que pode conduzir a corrente elétrica nos dois sentidos. O TRIAC faz parte da família de tiristores. • Um TRIAC pode ser disparado por uma corrente alternada aplicada no terminal de disparo (gate). Uma vez disparado, o dispositivo continua a conduzir até que a corrente elétrica caia abaixo do valor de corte, como o valor da tensão final da metade do ciclo de uma corrente alternada. Isto torna o TRIAC um conveniente dispositivo de controle para circuitos de corrente alternada ou C.A, que permite acionar grandes potências com circuitos acionados por correntes da ordem de miliamperes. • Também podemos controlar o início da condução do dispositivo, aplicando um pulso em um ponto pré-determinado do ciclo de corrente alternada, o que permite controlar a percentagem do ciclo que estará alimentando a carga (também chamado de controle de fase). • O TRIAC de baixa potência é utilizado em várias aplicações como controles de potência para lâmpadas dimmers, controles de velocidade para ventiladores entre outros. Contudo, quando usado com cargas indutivas, como motores elétricos, é necessário que se assegure que o TRIAC seja desligado corretamente, no final de cada semi-ciclo de alimentação elétrica. Para circuitos de maior potência, podemos utilizar dois SCRs ligados em antiparalelo, o que garante que cada SCR estará controlando um semi-ciclo independente, não importando a natureza da carga geral. CURVA TRIAC 2.4. APLICAÇÕES: • Uma das principais aplicações de um DIAC é em um circuito de disparo com o TRIAC. O DIAC está conectado ao terminal do gate do TRIAC. • Circuito dimmer da lâmpada • Circuito de controle de temperatura • Controle de velocidade de motores universal 3. APLICAÇÃO DE CARGA NO EMISSOR E COLETOR DE UM TRANSISTOR: REFERÊNCIAS: • MALVINO, Albert Paul; BATES, David J. Eletrônica. AMGH, 2011. • https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-e-para-que-serve- um-transistor / • POMILIO, José Antenor. Apostila de Eletrônica de potência. Universidade Estadual de Campinas, disponível no sítio http://www. dsce. fee. unicamp. br/~ antenor/apostila. html, 2001.