UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
      CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
      NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA




                      Dispositivos e Circuitos Eletrônicos




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                                                                     e ô cos
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     Circuitos Eletrônicos
     Elementos Semicondutores
     Dispositivos Eletrônicos
     • Diodos
     • Transistores Bipolares
     • Transistores de Efeito de Campo
     • Tiristores - SCRs


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                                                                C cu os e ô cos
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     Sistema Físico:
     • Conexão de fios condutivos e outros
       dispositivos passivo e ativos, onde alguma
       forma de controle é exercido sobre o fluxo
       de elétrons por outro sinal elétrico, que
       pode ser uma corrente ou uma tensão.




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                                                                C cu os e ô cos
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     Teoria de Circuitos Elétricos
     • Linearidade
          – Superposição
          – D lid d
            Dualidade



                                                     =


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                                                                C cu os e ô cos
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     Teoria de Circuitos Elétricos
     • Linearidade
          – Superposição              =
          – D lid d
            Dualidade
          – Teorema de Thevenin e de Norton
          – Leis de Kirchoff
          – Elementos reativos



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                                                                C cu os e ô cos
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     Teoria de Circuitos Elétricos
     • Linearidade
          – Superposição
          – D lid d
            Dualidade
          – Teorema de Thevenin e de Norton



                                                          =

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     Teoria de Circuitos Elétricos
     • Linearidade
          – Superposição
          – D lid d
            Dualidade
          – Teorema de Thevenin e de Norton


                                                            ∑v = 0
          – Leis de Kirchoff
          – Elementos reativos

                                                            ∑i = 0
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                                                                C cu os e ô cos
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     Teoria de Circuitos Elétricos
     • Linearidade
          – Superposição
          – D lid d
            Dualidade
          – Teorema de Thevenin e de Norton
          – Leis de Kirchoff            S1
          – Elementos reativos
                                                            R1                C1




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                                                                     e ô cos
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     Circuitos Eletrônicos
     Elementos Semicondutores
     • Dopagem P e N
     • Região PN
     • Condução na Junção PN
     Dispositivos Eletrônicos



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                                                                 opage
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                                                                 opage
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                                                                 eg ão
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                                                    Condução na Ju ção PN
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     Circuitos Eletrônicos
     Elementos Semicondutores
     Dispositivos Eletrônicos
     • Diodos
     • Transistores Bipolares
     • Transistores de Efeito de Campo
     • Tiristores - SCRs


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                                                                                odo
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            Condução                                             Bloqueio
    Diretamente Polarizado                                 Inversamente Polarizado




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                                                                               odo
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                                                          Diretamente
                                                          Polarizado




                                    Reverso




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                                                                                    odo
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                            Real               Ideal            Potencial    Circ. Equiv.
                                                                de disparo   Linear aprox.



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      NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA                             Folha de Especificação


     •   Corrente e Tensão
     •   Corrente de saturação reversa
     •   Tensão Reversa Nominal – Ruptura
     •   Dissipação de Potência
     •   Capacitância
     •   Tempo de Recuperação Reversa
     •   Faixa de Temperatura


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     •   Diodos
     •   Transistores Bipolares
     •   Transistores de Efeito de Campo
     •   Tiristores - SCRs




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                                                                  a s s o po a
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                               “Uma junção PN de um transistor está
                               reversamente polarizada, enquanto a outra
                               está di t
                                 tá diretamente polarizada.”
                                             t    l i d ”


                    Emissor – fortemente dopado

                    Base – menor dopagem

                    Coletor


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                                                                  a s s o po a
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                                                                  a s s o po a
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Bipolar = 2 Tipos de Cargas: Elétrons e Lacunas




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                                                                  a s s o po a
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                                                                  a s s o po a
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE                           Transistor Bipolar
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      NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA                                    Comutação




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                                                      Dispositivos Eletrônicos
                                                        spos os e ô cos
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      NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA




     • Diodos
     • Transistores Bipolares
     • Transistores de Efeito de Campo
          – JFET
          – MOSFET

      Transistor Unipolar Rentrada = ∞, Igatilho = 0A
                    p                 ,
                          Controle pela Tensão
                          Ganhos menores
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE                                  JFET
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        NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA             Transistor de Efeito de Campo


                      D




    G




                      S



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                                                                MOSFET
                                  FET de Metal-Óxido-Semicondutor
                                         Metal-Óxido-
                                                   Modo Depleção




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                                                                MOSFET
                                  FET de Metal-Óxido-Semicondutor
                                         Metal-Óxido-
                                                   Modo Depleção
                        D




              G




                        S
                                         Semelhante ao JFET, só que
                                         sua curva caract estende-se
                                                   caract. estende se
                                         até a de polaridade oposta.
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                                  FET de Metal-Óxido-Semicondutor
                                         Metal-Óxido-
                                               Modo Intensificação

                                       D




                             G




                                       S




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                                                      Dispositivos Eletrônicos
                                                        spos os e ô cos
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     •   Diodos
     •   Transistores Bipolares
     •   Transistores de Efeito de Campo
     •   Tiristores - SCRs




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                                                                      S co
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                                               C ass cação
                                               Classificação dos tiristores:
                                                                     s o es
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• Comutação forçada; • Indução estática, SITH;
• Comutado pela rede; • Desligamento auxiliado
• Desligamento pelo     pelo gatilho, GATT;
  gatilho, GTO;
    tilh GTO          • R tifi d controlado
                        Retificador      t l d
• Condução reversa,
  Co dução e e sa,      de silício, controlado
  RCT;                  por luz, LASCR;
                      • Tiristores controlados
                        por MOS, MCTs;

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           Principais Aplicações dos Dispositivos de Potência
      CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
      NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA




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1. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos

  • 1.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Dispositivos e Circuitos Eletrônicos 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 1
  • 2.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Dispositivos e Circuitos Eletrônicos e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Circuitos Eletrônicos Elementos Semicondutores Dispositivos Eletrônicos • Diodos • Transistores Bipolares • Transistores de Efeito de Campo • Tiristores - SCRs 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 2
  • 3.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Circuitos Eletrônicos C cu os e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Sistema Físico: • Conexão de fios condutivos e outros dispositivos passivo e ativos, onde alguma forma de controle é exercido sobre o fluxo de elétrons por outro sinal elétrico, que pode ser uma corrente ou uma tensão. 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 3
  • 4.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Circuitos Eletrônicos C cu os e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Teoria de Circuitos Elétricos • Linearidade – Superposição – D lid d Dualidade = 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 4
  • 5.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Circuitos Eletrônicos C cu os e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Teoria de Circuitos Elétricos • Linearidade – Superposição = – D lid d Dualidade – Teorema de Thevenin e de Norton – Leis de Kirchoff – Elementos reativos 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 5
  • 6.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Circuitos Eletrônicos C cu os e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Teoria de Circuitos Elétricos • Linearidade – Superposição – D lid d Dualidade – Teorema de Thevenin e de Norton = 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 6
  • 7.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Circuitos Eletrônicos C cu os e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Teoria de Circuitos Elétricos • Linearidade – Superposição – D lid d Dualidade – Teorema de Thevenin e de Norton ∑v = 0 – Leis de Kirchoff – Elementos reativos ∑i = 0 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 7
  • 8.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Circuitos Eletrônicos C cu os e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Teoria de Circuitos Elétricos • Linearidade – Superposição – D lid d Dualidade – Teorema de Thevenin e de Norton – Leis de Kirchoff S1 – Elementos reativos R1 C1 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 8
  • 9.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Dispositivos e Circuitos Eletrônicos e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Circuitos Eletrônicos Elementos Semicondutores • Dopagem P e N • Região PN • Condução na Junção PN Dispositivos Eletrônicos 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 9
  • 10.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Dopagem P opage CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 10
  • 11.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Dopagem N opage CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 11
  • 12.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Região PN eg ão CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 12
  • 13.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Co dução a Junção Condução na Ju ção PN CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 13
  • 14.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Dispositivos e Circuitos Eletrônicos e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Circuitos Eletrônicos Elementos Semicondutores Dispositivos Eletrônicos • Diodos • Transistores Bipolares • Transistores de Efeito de Campo • Tiristores - SCRs 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 14
  • 15.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Diodo odo CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Condução Bloqueio Diretamente Polarizado Inversamente Polarizado 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 15
  • 16.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Diodo odo CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Diretamente Polarizado Reverso 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 16
  • 17.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Diodo odo CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Real Ideal Potencial Circ. Equiv. de disparo Linear aprox. 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 17
  • 18.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Diodos odos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 18
  • 19.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Diodo CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Folha de Especificação • Corrente e Tensão • Corrente de saturação reversa • Tensão Reversa Nominal – Ruptura • Dissipação de Potência • Capacitância • Tempo de Recuperação Reversa • Faixa de Temperatura 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 19
  • 20.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Dispositivos Eletrônicos spos os e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA • Diodos • Transistores Bipolares • Transistores de Efeito de Campo • Tiristores - SCRs 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 20
  • 21.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Transistor Bipolar a s s o po a CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA “Uma junção PN de um transistor está reversamente polarizada, enquanto a outra está di t tá diretamente polarizada.” t l i d ” Emissor – fortemente dopado Base – menor dopagem Coletor 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 21
  • 22.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Transistor Bipolar a s s o po a CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 22
  • 23.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Transistor Bipolar a s s o po a CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Bipolar = 2 Tipos de Cargas: Elétrons e Lacunas 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 23
  • 24.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Transistor Bipolar a s s o po a CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 24
  • 25.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Transistor Bipolar a s s o po a CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 25
  • 26.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Transistor Bipolar CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Amplificador Linear 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 26
  • 27.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Transistor Bipolar CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Comutação 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 27
  • 28.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Dispositivos Eletrônicos spos os e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA • Diodos • Transistores Bipolares • Transistores de Efeito de Campo – JFET – MOSFET Transistor Unipolar Rentrada = ∞, Igatilho = 0A p , Controle pela Tensão Ganhos menores 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 28
  • 29.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE JFET CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Transistor de Efeito de Campo D G S 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 29
  • 30.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE JFET CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Transistor de Efeito de Campo 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 30
  • 31.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE JFET CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Transistor de Efeito de Campo 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 31
  • 32.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA MOSFET FET de Metal-Óxido-Semicondutor Metal-Óxido- Modo Depleção 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 32
  • 33.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA MOSFET FET de Metal-Óxido-Semicondutor Metal-Óxido- Modo Depleção D G S Semelhante ao JFET, só que sua curva caract estende-se caract. estende se até a de polaridade oposta. 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 33
  • 34.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA MOSFET FET de Metal-Óxido-Semicondutor Metal-Óxido- Modo Intensificação D G S 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 34
  • 35.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Dispositivos Eletrônicos spos os e ô cos CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA • Diodos • Transistores Bipolares • Transistores de Efeito de Campo • Tiristores - SCRs 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 35
  • 36.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Retificador Controlado de Silício S co CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 36
  • 37.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE C ass cação Classificação dos tiristores: s o es CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA • Comutação forçada; • Indução estática, SITH; • Comutado pela rede; • Desligamento auxiliado • Desligamento pelo pelo gatilho, GATT; gatilho, GTO; tilh GTO • R tifi d controlado Retificador t l d • Condução reversa, Co dução e e sa, de silício, controlado RCT; por luz, LASCR; • Tiristores controlados por MOS, MCTs; 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 37
  • 38.
    UNIVERSIDADE FEDERAL DESERGIPE Principais Aplicações dos Dispositivos de Potência CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 11/08/2009 17:41 Prof. Douglas Bressan Riffel 38