6 Fundamentos eletrônicos de dispositivos semicondutores que você precisa conhecer

Semicondutor cria diodos

Um diodo é a forma mais simples de dispositivos semicondutores que consiste em duas peças de materiais semicondutores diferentes chamados P e N. Geralmente é usado para permitir o fluxo elétrico em uma direção e limitá-lo na direção oposta.

Quando o tipo P e os materiais N são fundidos, você forma uma Função PN. Precisamos fazê-lo em um ambiente limpo em uma sala limpa. Ao unir materiais com condutividade diferente, os elétrons negativos são atraídos pelas cargas positivas e formam uma espécie de limite na junção. As outras cargas semelhantes foram repelidas, levando à formação de uma região de depleção na interseção onde o fluxo de elétrons e cargas positivas estão em equilíbrio.

O projeto do diodo asiático pode torná-lo polarizado diretamente ou reversamente polarizado.

Dispositivos semicondutores – polarização direta

Se conectarmos o lado P ao fluxo direto, isso é chamado de polarização direta e a eletricidade flui no circuito.

Dispositivos semicondutores – polarização reversa

Na configuração de polarização reversa, conectamos o lado P a uma voltagem mais negativa e, assim, quaisquer elétrons recebidos são repelidos. Bloqueia o fluxo de eletricidade no circuito.

Dispositivos semicondutores – aplicativo

Algumas aplicações comuns de diodos estão listadas abaixo

1. Diodo em Retificadores

Os diodos ajudam no projeto de vários circuitos retificadores para retificar a energia de CA para CC. Alguns tipos básicos de circuitos retificadores usando diodos são:

1. Meia onda

2. Tomada central de onda completa

3. Ponte completa

Nós retificamos a corrente para DC alternando a polarização do diodo durante cada meio ciclo da entrada AC. Além disso, um capacitor pode ser usado nesses circuitos para evitar efeitos de ondulação.

O diodo em circuitos Clipper

Os circuitos de corte ajudam a remover o ruído excessivo dos transmissores FM. Com base no tipo de configuração do diodo utilizado, podemos classificar esses circuitos como:

1.Série Clipper

O diodo é polarizado inversamente durante o semiciclo positivo da tensão de entrada e polarizado diretamente para o semicírculo negativo.

1. Aparador de derivação

O diodo atua como um interruptor neste circuito. Ele é polarizado diretamente durante o semiciclo positivo e funciona inversamente durante o processo negativo.

O diodo em circuitos de fixação

Enquanto os circuitos clipper removem os valores de pico, um circuito clamper ajuda a deslocar um sinal de pico para o nível desejado. Ele também é chamado de restaurador DC ou de nivelador. Os tipos de circuitos de fixação são:

1. Configuração de diodo positivo

Os picos negativos são fixados para que caiam a um nível zero.

1. Configuração de diodo negativo

Os picos positivos são fixados e reduzidos a um nível zero.

O diodo nas portas lógicas

As portas lógicas são usadas para realizar operações lógicas como AND, OR, NOT, NOR, XOR, etc. Ao aplicar o conceito de estados de baixa e alta impedância de uma chave lógica para a polarização reversa e direta, os diodos podem construir todos os tipos de portas lógicas .

A lógica 1 corresponde a alta tensão e a lógica 0 a baixa tensão. Para construir uma porta OR simples, você pode usar dois diodos com chaves. Quando ambas as chaves estão abertas, os diodos são polarizados reversamente e a tensão de saída é zero. Quando uma chave é fechada, um diodo torna-se polarizado diretamente e a tensão de saída será alta.

O diodo em circuitos de proteção de corrente reversa

O diodo pode proteger o circuito da polaridade reversa da fonte de alimentação CC. Quando a conexão de alimentação CC está incorreta, ocorre a polaridade reversa e uma grande coleção de corrente pode fluir para o circuito e causar danos. Um diodo de bloqueio em cada lado da entrada pode ajudar a evitar esse problema, pois bloqueará a alimentação de corrente quando conectado em série com a carga. O diodo será polarizado diretamente para uma conexão adequada e polarizado reversamente para o link errado.

O diodo no multiplicador de tensão

Quando você cascateia vários diodos em um circuito retificador, pode obter uma tensão CC de saída igual ao valor da tensão de entrada aplicada multiplicado pelo número de multiplicadores usados.

V out =V in * multiplicadores

Esses circuitos podem ser duplicadores e multiplicadores de tensão. Ao combinar um capacitor ao curso, você pode obter uma tensão de entrada ímpar ou mesmo múltipla como saída.

Semicondutor cria transistores

Os transistores são os precursores de muitos gadgets e dispositivos eletrônicos modernos. Eles possibilitaram a amplificação de sinais e circuitos de comutação, tornando-os uma parte essencial dos dispositivos eletrônicos.

Cada transistor consiste em três partes essenciais chamadas de emissor, base e coletor. Alguns transistores também podem ter um substrato adicional para conexão com os circuitos.

Classificamos ainda de acordo com a estrutura, material ou mecanismo envolvido no transistor.

1. Transistores de junção bipolar (NPN e PNP)

2. Transistores de efeito de campo (JFET e MOSFET)

Aplicativos

Transistores são usados ​​como interruptores e amplificadores em circuitos para controlar o fluxo de corrente.

Transistores de junção bipolar

Geralmente cunhado como transistores de junção, o BJT pode ainda ser diferenciado com base na configuração.

1. Nos circuitos NPN, a configuração é CBE (Coletor, Base e Emissor).

2. No caso de PNP, é EBC.

Para NPN, conecte duas camadas de material dopado com N ao material dopado com P do meio. Nesse caso, os elétrons passam do emissor para a base e a parte inferior controla o número de elétrons que o emissor pode emitir.

No caso de circuitos PNP, a configuração é oposta ao NPN. Dois materiais dopados com P nas extremidades com um material dopado com N como base. A base ainda controla os fluxos de corrente na direção oposta, mas.

Transistores de efeito de campo

Os transistores FET funcionam um pouco diferente dos BJTs. Eles consistem em pinos e têm três partes, ou seja, porta, fonte e dreno.

Os FETs de junção são uma versão mais simples dos FETs usados ​​como interruptores, amplificadores e resistores. Ele não precisa de corrente de polarização e funciona apenas com a tensão de entrada. Eles estão disponíveis em dois tipos, o canal P e o canal N.

1. Canal P JFET

O fluxo de corrente acontece devido a cargas positivas ou buracos.

2. Canal N JFET

Aqui, os elétrons causam o fluxo de corrente. Esses tipos de transistores são mais populares em comparação com os transistores de canal P.

3. MOSFET

MOSFET significa Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. É o tipo mais popular de transistor usado na maioria dos circuitos de baixa potência em tecnologias de design de chips. Como o nome indica, este dispositivo semicondutor usa terminais de porta de metal e tem quatro terminais - os drenos, fonte, porta, corpo ou substrato.

MOSFETs oferecem alta impedância de entrada e baixa impedância de saída.

Semicondutor cria amplificadores operacionais

Amplificadores operacionais são blocos de circuitos analógicos usados ​​para fabricar circuitos de alto desempenho com componentes mínimos. Usando um sistema de feedback negativo ou positivo, amplificadores, capacitores, filtros, etc. podem usar esses circuitos.

São dispositivos de revestimento com propriedades semelhantes a um amplificador DC.

Um op-amp tem três terminais importantes, entrada inversora, entrada inversora ao meio-dia e o terminal de saída, que pode ser fonte de corrente e tensão.

Aplicativos

1. Comparar sinais

Op Amps podem comparar a tensão aplicada em uma extremidade de entrada com a outra entrada. As diferenças de tensão nas entradas podem causar saturação no amplificador operacional e, se ambas as tensões de entrada forem da mesma magnitude, a tensão de saída será zero volt.

2. Sinais de buffer

OpAmp configurado com uma configuração de feedback negativo atua como um amplificador de buffer de ganho unitário. Possui alta impedância de entrada para evitar problemas de carregamento da fonte de sinal, baixa impedância de saída e alto ganho de corrente.

3. Fornecimento de Tensões Duplas

Um amplificador operacional de alimentação dupla pode receber duas tensões diferentes, uma tensão positiva e uma negativa. O terminal não inversor recebe uma tensão positiva e o terminal inversor recebe uma tensão negativa em vez de ser conectado ao terra como em um único modo de alimentação.

Os amplificadores operacionais de alimentação dupla são mais adequados para sinais CA e podem funcionar com níveis de tensão mais altos.

4. Amplificar Sinais

Um amplificador operacional pode amplificar os sinais de entrada com base na tensão em seus terminais de entrada não inversores e inversores.

5. Filtrar Sinais

Um único amplificador operacional pode fornecer filtros de um, dois ou três pólos. Diferentes variações podem filtrar o circuito usando um amplificador operacional. Alguns deles são:

1. Filtros de passagem baixa

2. Filtros passa-alta

3. Filtros de passagem de banda

4. Filtros de entalhe

5. Sinais de Soma

O circuito de mixagem de áudio e similares precisam usar um amplificador operacional para somar a tensão aplicada. O ponto de soma de terra virtual do circuito amplificador inversor ajuda a somar as entradas de áudio.

Semicondutor cria resistor

Em processos elétricos, precisamos de resistores para controlar o fluxo de elétrons e ajustar o nível de corrente para uma determinada tensão. Os resistores ajudam a conseguir isso. Quanto maior a resistência fornecida por um resistor, menor será o fluxo de corrente.

Aplicativos

1. Transistores e LEDs

Os resistores ajudam a proteger os dispositivos semicondutores sensíveis, como transistores e LEDs, permitindo que a quantidade certa de corrente passe pelos circuitos.

2. Tempo e Frequência

Resistores, quando conectados a capacitores, podem fornecer um dispositivo de circuito controlado por tempo. Ajuda no desenho de cursos usados ​​para flashes de luz e sirenes.

3. Divisor de tensão

Ao conectar uma série de resistores em um circuito em série, você pode obter a queda de tensão desejada com base no valor da resistência dos resistores. A tensão resultante é uma proporção da resistência contribuída por cada resistor no circuito.

4. Resistores para Aquecimento

Os resistores são usados ​​em aparelhos como torradeiras, fogões elétricos e aquecedores para converter energia elétrica em energia térmica.

Semicondutor cria capacitor

Os capacitores são uma parte essencial de todos os circuitos eletrônicos. Eles podem ser carregados com corrente e descarregar tudo de uma vez.

Aplicativos

1. Tempo

Ao manipular os intervalos de tempo de carga e descarga, os capacitores podem usar circuitos dependentes no tempo, como LEDs, sistemas de alto-falantes, alarmes e cursos que emitem bipes periódicos.

2. Suavização

A corrente de entrada CA pode ser suavizada para produzir uma saída CC usando um capacitor e muitos eletrodomésticos.

3. Acoplamento

O acoplamento do capacitor é o mecanismo pelo qual a CC pode bloquear enquanto deixa a CA sozinha passar por um circuito. Os alto-falantes usam capacitores para alcançar esse mecanismo e podemos evitar qualquer dano causado pela corrente contínua.

4. Ajuste

Capacitores variáveis ​​são usados ​​em sistemas de rádio para sintonizar circuitos. Isso é feito conectando um oscilador LC a capacitores variáveis.

5. Armazenamento de energia

Os capacitores podem armazenar energia e liberá-la de uma só vez, o que é útil em aplicações como circuitos de câmeras, onde é necessário um flash repentino.

Semicondutor cria indutor

Indutores são circuitos eletrônicos passivos que armazenam energia em um campo magnético quando a corrente flui através dele. O fio isolado da bobina enrolada em torno do núcleo central forma o indutor, que geralmente é o maior componente do circuito.

Aplicativos

1. Filtros

Os indutores podem atuar como filtros passa-baixa e, quando combinados com capacitores e resistores, podem ser usados ​​para criar filtros avançados em um circuito.

2. Sensores

Os indutores podem detectar campos magnéticos e materiais magneticamente permeáveis ​​sem ter que estar em contato físico com os referidos materiais. Isso os torna excelentes para uso como sensores em semáforos e aplicações semelhantes.

3. Transformadores

Quando indutores com o mesmo caminho magnético são combinados, você pode formar um transformador. Os transformadores são uma parte essencial das redes elétricas e fontes de alimentação.

4. Motores

Os motores indutivos ajudam a converter energia elétrica em energia mecânica de forma mais eficiente com a ajuda de uma força magnética. Podemos usar um motor de indução com uma entrada CA para gerar um campo magnético rotativo. Os motores indutivos também não requerem contato elétrico entre o rotor e a máquina, tornando-se uma escolha mais segura e confiável.

5. Armazenamento de energia

Enquanto o indutor estiver energizado, eles podem armazenar energia no campo magnético. Fontes de alimentação comutadas podem usá-las, como as usadas em computadores pessoais.

6. Equalizador de áudio

Equalizadores de áudio são tipos particulares de dispositivos eletrônicos que ajudam na produção musical. Eles são usados ​​para melhorar ou cortar certas frequências para criar os efeitos sonoros necessários.

Existem diferentes tipos de equalizadores disponíveis, sendo o mais comum.

1. Equalizador de prateleiras

2. Equalizador gráfico

3. Equalizador paramétrico

Resumo

Este artigo é uma visão geral básica de semicondutores e todos os dispositivos que eles podem fazer.

Você tem alguma dúvida? Deixe-nos saber nos comentários abaixo. Se você precisar dos serviços de Dispositivos Semicondutores, entre em contato conosco. WellPCB tem mais de dez anos de experiência na fabricação de placas de circuito. Podemos discutir isso juntos e aprender sobre eletrônica.