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Diodos Especiais
Paulo Afonso-Bahia Deivide Henrique, Leonardo Pereira, Júlia Ferreira e Táclida RodriguesEletromecânica 3o ano.
Sumário Introdução ..................................................................................................03 Diodo Zener .............................................................................................. 03 2 Optoeletrônicas ......................................................................................... 04 1. Led’s ............................................................................................ 04 2. Fotodiodo ................................................................................. ...05 3. Optoacopladores ......................................................................... 06 Referencias .............................................................................................. 07
Deivide Henrique, Leonardo Pereira, Júlia Ferreira e Táclida RodriguesEletromecânica 3o ano.
Introdução Com a diversificação dos tipos de materiais e da forma de construção utilizados para o desenvolvimento de componentes semicondutores, foi possível observar a ocorrência de diferentes tipos de fenômenos físicos. Alguns deste fenômenos foram aproveitados para o desenvolvimento de componentes eletrônicos especiais. 3
Diodo Zener Os diodos zener são dispositivos semicondutores formados por uma única junção PN e que funcionam polarizados no sentido inverso. Foi concebido para operar na região de tensão reversa de ruptura, de tal maneira que este passe a fornecer uma tensão praticamente constante entre seus terminais. Os diodos zener são usados na regulagem de tensão ou como referência, podendo ser encontrados com diversas dissipações e para diversas tensões. Na abaixo temos o símbolo e aspecto dos tipos mais comuns. COMPORTAMENTO DO DIODO ZENER EM POLARIZAÇÃO INVERSA •
O valor de tensão inversa que faz com que o diodo zener entre em condução é denominado de tensão zener.
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Tensão zener (VZ) é a tensão que, aplicada inversamente a um diodo zener, provoca a sua condução.
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Enquanto houver corrente inversa circulando no diodo zener, a tensão sobre seus terminais se mantém praticamente no valor de tensão zener.
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O funcionamento típico do diodo zener é com corrente inversa, o que estabelece uma tensão fixa sobre seus terminais.
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É importante observar que, no sentido reverso, o diodo zener difere do diodo retificador convencional. Deivide Henrique, Leonardo Pereira, Júlia Ferreira e Táclida RodriguesEletromecânica 3o ano.
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Um diodo retificador nunca chega a conduzir intensamente no sentido reverso e se isto acontecer o diodo estará em curto, danificado permanentemente.
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O diodo zener é levado propositalmente a conduzir no sentido reverso, visando obter a tensão zener constante sobre seus terminais, sem que isto danifique o componente.
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Optoeletrônicas Optoeletrônicas é o estudo e a aplicação de dispositivos que interagem com a luz,
podendo ser classificado em tradutores de elétrico para luz ( LED) e luz para elétricos (Fotodiodo, LDR, fototransistor, célula solar), existindo os dispositivos que operam com os dois (Optoacopladores). Podemos classificar os dispositivos optoeletrônicos em: 1. LED´S
O LED é um componente eletrônico semicondutor, que tem a propriedade de transformar energia elétrica em luz. Quando a corrente circula por uma junção PN polarizada diretamente, os elétrons livres do lado N cruzam a junção e se combinam com as lacunas do lado P. Ao ser aplicada uma tensão que polariza diretamente o LED, ocorre que muitos elétrons não têm a energia suficiente para passarem da banda de valência à banda de condução, ficando na zona interdita ou proibida. Como não podem permanecer nessa zona voltam à banda de valência tendo para esse efeito de perder energia, o que fazem emitindo luz, ou seja, quando um elétron na banda de condução recombina-se com uma lacuna na banda de valência, ele libera energia na forma de calor e luz.
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Se o material for translúcido e se a energia liberada for visível, então uma junção PN com estas características é chamada de Diodo Emissor de Luz, essa conversão de energia
elétrica
em
energia
luminosa
é
um
exemplo
do
fenômeno
de
eletroluminescência. Um LED é constituído por uma junção PN de material semicondutor e por dois terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K). A cor da luz emitida pelo LED depende do material semicondutor que o constitui. 5 2. Fotodiodos
Os fotodiodos podem ser usados tanto no modo fotocondutivo como fotovoltaico. O princípio de funcionamento é simples de se entender: Quando luz incide numa junção semicondutora, portadores de carga são liberados. Nessas condições temos a manifestação de dois fenômenos que podem ser utilizados na prática. Um deles é que a resistência no sentido inverso da junção iluminada diminui e o outro é que aparece uma tensão no dispositivo. Se o sensor aproveitar a variação da resistência inversa com a luz no modo de operação, dizemos que ele opera no modo fotocondutivo. Se ele aproveitar a tensão gerada com a luz, dizemos que ele opera no modo fotovoltaico. O fotodiodo é um diodo de junção construído de forma especial, de modo a possibilitar a utilização da luz como fator determinante no controle da corrente elétrica. É um dispositivo de junção pn semicondutor cuja região de operação é limitada pela região de polarização reversa e caracteriza-se por ser sensível à luz. A aplicação de luz à junção resultará em uma transferência de energia das ondas luminosas incidentes (na forma de fótons) para a estrutura atômica, resultando em um aumento do número de portadores minoritários e um aumento do nível da corrente reversa. A corrente negra é a corrente que existirá sem nenhuma iluminação aplicada. A corrente retornará a zero somente se for aplicada uma polarização positiva igual a V o. Em resumo, podemos dizer então que um fotodiodo é um dispositivo que converte a luz recebida em uma determinada quantidade de corrente elétrica.
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APLICAÇÕES
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O fotodiodo ser aplicado no foco automático de filmadora, na unidade ótica do CD Player e em sistema contador de pulso. Outra aplicação muito usada na rede de iluminação pública é o sensor crepuscular. Nos sistemas de iluminação publica é importante saber em que altura é que está suficientemente escuro, para ativar as luzes. Este controle não pode ser efetuado de forma eficaz utilizando temporizadores, uma vez que em dias de chuva ou nevoeiro intenso pode ser necessário ativar o sistema de iluminação por razões de segurança. Além disso, o horário do próprio nascer e pôr do Sol 6 não são constante, muda todos os dias. Pelas razões apontadas, a solução que reúne maior consenso é aquela que utiliza sensores de luz ambientes também conhecidos como crepusculares.
3. Optoacopladores
Um componente muito utilizado em circuitos de acionamento e controle é o optoacoplador.O componente é composto basicamente de uma fonte emissora de luz ( um led ) e uma fonte receptora de luz ( um foto transistor ) em um invólucro hermético ou não. O esquema abaixo ilustra o optoacoplador :
circuito
de
um
O funcionamento desse dispositivo é muito simples : - Quando o led é polarizado e emite luz, o transistor, que tem sua pastilha exposto ao led,recebe a energia luminoso fornecida e passa a conduzir quando polarizado convenientemente, operando como uma chave. Esse tipo de circuito é muito utilizado quando se deseja um isolamento elétrico entre duas partes de um circuito ( no caso dos optoacopladores fechados ), ou como um Deivide Henrique, Leonardo Pereira, Júlia Ferreira e Táclida RodriguesEletromecânica 3o ano.
detector no sensoriamente de objetos móveis que possam se colocar entre o feixe luminoso do led e o transístor ( no caso dos optoacopladores abertos ).
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Referências Bibliográficas Eletrônica Básica- Ricardo Pereira e Silva; Utilizando a eletrônica- Rômulo Albuquerque; Tópicos de eletrônica- Professor Luciano Silva http://pt.scribd.com/doc/50887715/20/O-OPTOACOPLADOR; http://www.eletrica.ufpr.br/piazza/materiais/Uilian&Thiago.pdf http://leonardoafonsoamorim.wordpress.com/2013/01/28/aplicacoes-do-led/ http://pt.scribd.com/doc/50887715/20/O-OPTOACOPLADOR http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfsZkAI/diodo-zener
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