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Vídeo 1

vamos discutir a Aplicação de Transistores, que vimos na palestra anterior, mais eu estarei falando de dois outros tipo de transistores; que são transistores de efeito de campo e o óxido de metal, transistores de efeito de campo semicondutor ok. Então, são coisas que nós vamos discutir. Agora, por causa do transistor de junção bipolar ou o BJT é o que chamamos de característica atual de curta base, ele pode ser usado para corrente de corrente amplificada ou simples ligada e desligada. Sendo assim, o BJT é pode ser usado para o propósito de amplificação atual ou eles podem simplesmente ser usados como um switch. Agora, essas são as duas principais aplicações do BJT é que é o Bipolar Junction Transistor. Agora, ver transistor como um switch é a base para a maioria dos computadores digitais, pois permite fácil implementação das duas representações binárias do estado ok. Então, estaremos discutindo essa representação binária em nossas próximas palestras. Mas, só para entender nesta fase eu o que eu posso dizer é que um estado binário significa 1 ou um 0. Agora, focamos no design de switch em nossas aplicações mecatrônicas ok. Por isso, estaremos discutindo mais o BJT como um switch ok, neste lecture.Agora, chegando às conexões transistores há três configuração muito popular, para as conexões transistores, são conexão base comum, conexão de emissor comum e conexão coletora comum. Olhemos para esta figura. Esta configuração é chamada de conexão de emissor comum ok. E, nesta configuração, temos corrente de entrada é fornecida corrente de entrada é I B o emissor é comum aqui, e a corrente de saída é a sua I C ok. E, assim, o fator de amplificação atual de base aqui é basicamente mudança em corrente coletora dividida por alteração na corrente de base e é isso que definimos e chamamos como beta. E, sabemos que essa mudança em beta é quase menos de 5 de mudança na corrente de emissor. Então, se eu substituo aqui, porque eu C é quase igual a I E, o que eu recebo valor beta para ser mais de 20. Por isso, beta está em transistores práticos é em torno de 100 ok. Então, esta é a configuração de emissor comum onde o terminal emissor está em comum com a base assim como com o coletor ok. E, aqui está o sinal basicamente e aqui você tem a fonte de alimentação de conexões para o lado da base, e fonte de alimentação para o lado coletor. Agora, se um emissor de BJT é aterrado e aplicamos uma tensão de entrada para a base o que chamamos de circuito emissor comum. Então, esta é a notação curta para a conexão de emissor comum. E, aqui característica de entrada basicamente input como eu disse é um V BE que é o V BE versus I B que é a entrada aqui. Então, característica de entrada eles decidem. Então, se eu enredo V BE versus I B para uma constante digamos, V CE que é esta uma a voltagem entre coletor e emissor. É assim que obtemos a curva característica. Agora, vamos olhar para isso. Então, essa foi a característica de entrada. Agora, olhemos para a característica de saída. Então, aqui se para característica de saída, o que fazemos é que plotamos V CE versos I C para uma constante de valores correntes de base ok. Então, como aqui podemos ver que como eu B aumenta à medida que eu B aumenta a base para o emissor conduz quando o valor V BE é de cerca de 6 volts ok. E, o que obtemos I C é igual a tempos beta do I B, ou seja, a atual amplificação de corrente coletora. Agora, se a gente continuar aumentando ainda mais o I B B é lentamente aumenta 2,7 volt e I C sobe exponencialmente como você pode ver, que há um aumento no valor I C exponencialmente. Então, o que acontece basicamente como eu C aumenta o que temos é que há muita queda de tensão em toda a R C aumenta, por causa do aumento de I C. Então, o V CE cai em direção a V gotas em direção ao solo seu não 0, mas é muito próximo a isso ok. E, o transistor é dito para ir à saturação que é a corrente de colecionador é determinada por R C. E, a relação linear entre I C e I B não é mais segura, isto é o que acontece na região de saturação. Agora, quando nós ao projetamos um interruptor transistor, precisamos garantir que o transistor esteja em condição de saturação totalmente saturada. O mínimo de CE é de cerca de 0,2 volt para o BJT. E, o poder dissipado é um menor que é I C em V CE, ou seja, a corrente em voltagem para uma dada corrente de coletor quando está totalmente saturada. Agora, se o transistor não estiver totalmente saturado fica quente mais rápido e pode falhar. Agora, vejamos como funciona o transistor bipolar como um interruptor que, na maioria das vezes, utilizamos no sistema mecatrônico ok. Então, aqui esta figura realmente mostra o circuito para o lado de entrada assim como para o lado de saída ok. E, aqui temos uma tensão V I é a entrada e aqui V O é a saída. Agora, o que acontece? Se, o seu V BE que é a tensão entre base e emissor é inferior a 0,7 volt B E junção não é preconceito dianteiro. E, se B E junção não é preconceito de frente, portanto, seu I C é igual a 0 e I B é igual a 0 e o estado do transistor é o do estado de folga. Então, que está aí, nós temos que C é igual a 0 aqui. Agora, se o V BE for igual a um volt de 0,7, a junção de BE é prediente e passa corrente através do nosso colecionador que é circuito CE ok. E, nesse caso V o que é a tensão de saída está perto de potencial de solo quase 0,2 volt para o BGD saturado, BJT ok. Então, esta é a condição que é mostrada para o estado de saturação e nesta condição podemos ver que, o transistor está na condição em condição. Porque você tem muitos fluxos atuais através do R C, ou seja, eu C é grande. E, há muita queda de tensão em R C e so V CE quase nós apenas para dizer valor do solo em torno de digamos 0,2 volt. E, esta propriedade é usada basicamente para alternar o transistor fazer o transistor on e off. Agora, o que deve ser o resistor de base requerer para limitar a corrente de base isto podemos descobrir ou utilizar esta equação, ou seja, I B R B é igual a V i menos V BE. Por isso, quando V i for menor que 7 volt I B vai ser 0. Por isso, o V BE vai ser igual a V i e os transistores utilizados para aplicações de energia são chamados de transistores de potência. Agora, é assim que comercialmente você pode ter esses transistores disponíveis do mercado ok. Então, único transistor dizer T0-92 é isso você tem a porta coletora, porta base e porta emissor. Similarmente, os transistores de potência que são usados no aplicativo de energia você disse T0-220. Assim, coletor de base e porta emissor e você tem esses transistores poderia ser tipo de montagem de superfície, que poderia ser usado na placa de circuito impresso. Então, eles são apenas como dizer um exemplo é SOT-23. Então, aqui também temos base de colecionador e emissor. E, é assim que se passa no mercado ok. Então, estes você pode obter diretamente do mercado da forma. Agora, há tipo de transistores chamados transistores Darlington, que são frequentemente usados no circuito mecatrônico. E, estes são o par de transistores basicamente os dois transistores de potência, emissor são o primeiro transistor está ligado à base do segundo transistor ok. E, desta forma e seus colecionadores estão conectados juntos. Então, esta é a base para o combinado e este é o emissor para o combinado um ok. Por isso, eles são par de transistores ganhos atuais é produto dos dois transistores individuais ganham neste caso. E, esse valor poderia ser da ordem de dizer 10.000 e estes são usados no circuito de energia dos sistemas mecatrônicos. Em seguida, temos outro tipo de transistores chamado fototransistor. São aulas especiais de transistores cuja junção entre base e emissor atua como um fotodiodo ok. E, estes são o que chamamos como os fototransistores. Agora, os transistores de LEDS e de foto são usados em pares basicamente, onde o LED é usado para criar a luz e esta luz por sua vez faz biases o fototransistor ok. E, o par pode ser usado para detectar a presença de um objeto que pode interromper parcial ou completamente o feixe de luz, entre o LED e o fototransistor. A seguir, vejamos o optoisolador como o nome indica estas combinações que é combinação de LED e transistor poderiam ser usadas para a finalidade de isolamento ok. Então, ele composto por um LED que é luz emitindo diodo e um transistor de foto separadamente por uma pequena lacuna. E, a luz emitida por LED faz com que a corrente flua no circuito de transistor de fotos ok. E, circuito de saída para diferente referência de solo e tensão de alimentação pode ser escolhido para estabelecer uma faixa de tensão de saída desejada ok. E, o isolador do opto cria início de isolamento elétrico entre o circuito de entrada e saída, transmitindo o sinal opticamente. Então, vamos pegar um aplicativo para isso e o aplicativo pode ser explorado no que chamamos como uma posição angular de um scanner robótico. Então, podemos ver que há um pacote de interruptores de fotos aqui, lá leva aqui para o propósito de conexão e há um emissor que é lado de LED, e há um detector aqui lado fototransistor ok. E, aqui este é um disco e eixo de rotação de disco é este, se você vê-lo do topo é assim que parece ok. Então, eu posso escrever a declaração do problema como um design de say de um robô autônomo, que incluem um dispositivo de escaneamento a laser para ver o ambiente para detectar a ótica. Agora, a cabeça do scanner é rotada através de digamos 360 grau por um motor DC. Agora, encontre a posição angular da cabeça de varredura e o que deve ser feito se no computador de bordo usar esse valor de varredura ok. Então, vamos ver isso. Agora, então, a solução é basicamente projetar um sensor que forneça a saída digital. Então, o que podemos fazer? Podemos usar par fototransistor de LED chamado de interruptor de foto, e o dispositivo produz uma luz que pode ser quebrada ou interrompida com a ajuda dos furos, que são fornecidos no disco. Agora, forneça um disco conectado ao motor passando pelo slot e cada slot fornecerá pulso digital à medida que interrompe o feixe de luz durante a rotação. Então, aqui está o circuito aqui, diga que este é o seu resistor limitante atual e este é o seu resistor de puxar para cima para fornecer a saída ok. Como rotatos de disco sorteados, agora quando a luz passa a condutas transistores. Então, há uma saída de 0 ok. E, quando o slot interrupa este volt de 5, que é lá que é retorno na saída ok. E, o número de pulsos é medido do número de rodízio. Então, por exemplo, digamos que se houver 360 slots 1 pulso será basicamente correspondente a 1 grau ok.

Vídeo 2

A seguir, olhemos para os transistores de efeito de campo. O transistor o transistor bipolar, que temos visto eles têm certas desvantagens ok. Essas desvantagens são que a baixa admitância de entrada devido à junção de emissor de viés dianteiro sabemos que, a junção de emissor de base emissor é o lado de entrada de viés dianteiro, e há um nível de ruído considerável. Agora, em efeito de campo transistor o que é feito é que a condução atual é por qualquer um tipo de portador que seja elétrons ou furos. Considerando que, em caso de BJTs, vimos que a condução atual é uma combinação do movimento devido a isso é movimento dos plenos bem como os elétrons ok. Agora, com transistor de efeito de campo e campo elétrico produzido por uma voltagem em um eletrodo, controla a disponibilidade de portadora de carga em uma região estreita, a qual chamamos de canal através, o qual a corrente pode ser feita para fluir. Portanto, FET a corrente de saída é controlada pela tensão de entrada. Olhemos para como ela é construída? Então, aqui uma barra de silício do tipo p ou n contém duas junções pn nas laterais a aqui. Então, basicamente há um bar aqui dizer que este é um n tipo de bar e um tipo de silício tipo p ou n tipo de n. Então, esta é a sua barra de silício do tipo n, esta é a sua barra de silício do tipo p ok. E, isso tem dois pn junction ao lado. Então, uma junção de pn está aqui e outra junção de pn está aqui. Da mesma forma, neste caso uma junção np está aqui e outra junção np está aqui ok. E, esta barra forma o canal condutor para o transportador de cargas. Então, essa barra basicamente forma o canal de condução para os carregadores de cargas. Um bar é n type é chamado n canal FET e se for p tipo ele é chamado de p canal FET como mostrado por aqui. Essas duas junções de pn formando diodos estão conectadas internamente e o terminal comum é chamado de gate. Então, essas junções de pn basicamente formando diodo elas estão conectadas internamente e isto é o que chamamos como o portão. Então, assim FET tem basicamente os três terminais um é chamado de Gate, outro é chamado Fonte, e outro se chama Drain ok. E, essas fontes e drenos são intercambiáveis. Aqui, mostrei apenas o n canal FET, de forma semelhante podemos ter explicação para o canal p FET também. Agora, olhemos para as polaridades dos transistores de efeito de campo FETs ok.Então, aqui a tensão entre portão e fonte é tal que é viés de ré ok. Então, você pode ver que este é p tipo aqui. Então, este vai ser o negativo da bateria dizer que o V GS vai ser conectado ao tipo p ok. E, sim e positivo vai ser conectado ao tipo n. Então, isso é viés reverso e um dreno e terminais de origem são intercambiáveis como eu disse anteriormente. Por isso, vejamos o trabalho de princípio de trabalho do transistor de efeito de campo. Então, aqui veremos que existem basicamente duas condições, digamos que primeira condição é que a voltagem entre o ralo e uma fonte seja maior que 0, e entre um portão e uma fonte é igual a 0 ok. Então, aqui isso está lá e se isso é lá a junção do pn estabelece uma camada de depleção ok. E, os elétrons fluem de fonte para escoar através do canal entre esta camada. Assim, o fluxo de elétrons da fonte para escoar através da camada de depleção e tamanho da camada determina largura do canal. E, corrente de fluxo atual através do bar. Agora, se uma voltagem reversa como V GS for aplicada diga aqui ok, então o que vai acontecer é que a largura da camada de depleção vai aumentar ok. E, se a largura da camada de depleção aumentar, a largura do canal de condução diminuirá. E, por causa disso a resistência aumenta no tipo n de barra e o fluxo atual diminui ok. Então, isso é o que podemos ver que, o fluxo atual pode ser controlado com a ajuda dessa voltagem V GS. Então, chegando ao esquema para os FETs; então, aqui este é para o n canal FET, temos digamos fonte, portão e o ralo aqui. E, aqui no canal n há uma seta fornecida neste sentido em caso para o portão. E, para o canal p novamente você tem os três terminais, mas aqui flecha está na direção oposta. Então, é assim que eles são representados simbolicamente. Agora, chegando à diferença entre o FET e o transistor bipolar, a condução atual do transistor bipolar é tanto por causa de n e p transportadora do tipo. Considerando que, em caso de transistor de efeito de campo é unipolar ok, ou seja, o tipo n ou o transportador do tipo p estará conduzindo a corrente ok. Em caso de bipolaridade há baixa impedância de entrada, em caso de transistor de efeito de campo temos a alta impedância de entrada. Então, por causa disso o isolamento é possível. E, os dispositivos acionados atuais bipolares transistores são dispositivos acionados atuais enquanto que, os transistores de efeito de campo são dispositivos acionados por voltagem. E, os transistores bipolares são caracterizados pelo ganho atual enquanto que, os transistores de efeito de campo são caracterizados pela condutância de Trans que não é nada, mas proporção de mudança na corrente de saída para a tensão de entrada do portão de entrada. observamos a característica do transistor de efeito de campo, então aqui podemos ver que, ou seja, se mantemos dizemos V GS em algum valor constante. Essa é a voltagem entre o portão e a fonte é mantida em algum valor constante. I D aumentos rapidamente no V DB em V DS aumenta basicamente. Como o V DS aumenta e assim, aqui podemos ver que como V DS aumenta o seu I D aumenta, e depois de beliscar a tensão este valor é basicamente o pinch off voltagem. Depois de beliscar a largura do canal de voltagem se torna estreita, assim, você fica com a corrente constante. Então, o valor atual se torna constante. E, estes valores são mostrados para os diferentes valores de tensão entre o portão e a fonte 1 volt, 2 volt e 3 volt. A seguir, falemos sobre e outro transistor importante, que chamamos de FETs semicondutores de óxido de metal ou em resumo é muito popular com o nome MOSFET ok. Para o MOSFET a impedância de entrada do MOSFET é muito mais do que a do FET, por causa da corrente de vazamento de portão muito pequena ok. E, as mesmas equações que foram aplicadas para os FETs, essas mesmas equações são aplicadas para o MOSFET também. Se olarmos para o detalhe da construção MOSFET então aqui o que podemos encontrar é que há uma fonte ali é um dreno. E, os dois pn junções que onde há neste caso apenas um pn junction está aí, este aqui e aqui que pn junção é removido. E, aqui o que é feito é que uma camada de óxido, camada de óxido de metal geralmente o dióxido de silício é colocado nele e no topo dela o portão é um metal é um portão metálico é depositado, por aqui ok. E, como o dióxido de silício é um isolante. Então, esse portão é insultado deste canal ok. E, é assim que é um representado simbolicamente aqui e este se chama substrato aqui então, temos o substrato, portão, um ralo e a fonte. Agora, vejamos o trabalho do MOSFET aqui o gate é formado como um capacitor. Então, o que acontece basicamente, nosso portal é metálico. Aqui, aqui também o nosso canal é metálico e por isso há uma camada de óxido no meio. Então, essa camada de óxido basicamente x como um ok dielétrico. Então, essa porção realmente se comporta como um capacitor basicamente ok. Por isso, um prato de capacitor é portão outro cada canal e o óxido de metal é dielétrico. Agora, quando o volt negativo é aplicado nos elétrons do portão acumulados, os elétrons são acumulados nele e esses elétrons repelem a banda de condução de elétrons no canal p ok. Assim, o menor número de elétrons está disponível para a condução através do canal. Agora, se fizermos a coisa inversa. Então, se a gente gira é dada uma voltagem positiva, então nesse caso mais elétrons são disponibilizados no canal n. Então, a corrente da fonte para drenar aumenta; assim, é assim que o MOSFET basicamente funciona. Estas são as referências que utilizei especialmente o segundo livro, você pode ver a Introdução à Mecatrônica por Alciatore e Histand para leitura adicional. Obrigado.