Ficha 01 · Díodos, BJT, MOSFET

a) Conduz (V_AK = +5 V > 0,7 V). V_AK estabiliza em ~0,7 V; corrente alta limitada pela carga.

b) Não conduz (V_AK = −5 V, polarização inversa).

c) Conduz (V_AK = +0,5 V > V_F Schottky ~0,3 V). V_AK ~0,3 V.

d) Conduz em modo Zener (V_KA = +10 V > V_Z = 5,1 V); V_AK = −5,1 V; corrente limitada por resistor série.

Meia onda: só usa um semi-ciclo (positivo) da sinusoide. Eficiência ~40%; meio tempo sem energia.

Ponte (4 díodos): usa ambos os semi-ciclos. O lado negativo é "virado" pelo arranjo dos díodos e sai pelo mesmo lado positivo. Eficiência ~80%.

Vantagens da ponte: - Frequência de saída dobra (60 Hz monofásico → 120 Hz após ponte) — condensador filtro precisa ser menor para mesmo ripple. - Sem necessidade de transformador com tomada central. - Mais corrente disponível para mesma carga.

É a topologia padrão em qualquer fonte linear moderna.

a) V_BE < 0,7 V → Corte. I_C = 0.

b) I_B = 1 mA, β = 100 → I_C teórico = 100 mA. Mas carga limita a 50 mA → Saturação. V_CE ≈ 0,2 V.

c) I_B = 0,1 mA, β = 100 → I_C = 10 mA. Carga aguenta → Activa (zona linear de amplificação).

d) V_BE = 0 → Corte.

a) I_B_min (activa) = I_C / β = 50 / 100 = 0,5 mA. Para garantir saturação (interruptor bem fechado): I_B = 10 × I_B_min = 5 mA.

b) Tensão sobre Rb = V_arduino − V_BE = 5 − 0,7 = 4,3 V. Rb = 4,3 / 0,005 = 860 Ω.

c) Comerciais: 820 ou 1000 Ω. 820 Ω garante mais corrente (mais saturação).

Verificar: P_Rb = V² / R = 18,5 / 820 = 23 mW → resistor 1/8 W chega.

1. Controlado por tensão (não corrente) — não puxa corrente da fonte de sinal; pode ser ligado directamente a microcontrolador.

2. Comutação muito mais rápida — kHz a MHz fáceis; importante para PWM, fontes switching.

3. Eficiência maior quando saturado — V_DS muito baixo (mΩ de R_DS_on); dissipa pouco calor.

4. Sem corrente contínua no terminal de controlo — circuito de comando é trivial (apenas resistor pull-down opcional).

5. Paralelizável — múltiplos MOSFETs em paralelo distribuem corrente automaticamente (resistência térmica positiva).

Desvantagens (para equilibrar): mais caro em sinais pequenos, sensível a estática (ESD).

V_GS_threshold (tensão de Gate necessária para começar a conduzir bem): - IRF540 (standard): V_GS = 4,5-5 V para começar; precisa 10 V para saturar completamente (R_DS_on baixo). - IRLZ44N (logic-level): V_GS = 1-2 V para começar; 4-5 V já satura.

Arduino dá 5 V no pino digital. - Com IRF540: a 5 V o MOSFET está "meio aberto" — R_DS_on é alto, dissipa muito, aquece. - Com IRLZ44N: a 5 V o MOSFET está totalmente saturado, R_DS_on mínimo, fica frio.

Solução para IRF540 com Arduino: usar um driver de gate (ex.: TC4427) que recebe 5 V e gera 12 V para o Gate. Ou usar um transistor NPN como driver.

Solução melhor: usar logic-level MOSFETs em projectos Arduino — vida mais simples.

a) Díodo de silício funcional (~0,7 V em sentido directo, OL inverso). Possivelmente um 1N4007, 1N4148 ou similar. Polaridade conhecida: o vermelho estava no ânodo.

b) Curto-circuito (díodo "morreu" fechado) — substituir. Causa típica: pico de corrente.

c) Circuito aberto (díodo "morreu" aberto, internamente partido) — substituir. Causa: pico de tensão inversa acima de V_R.

Em ambos os casos de falha, díodo precisa ser substituído — não é reparável.

Não. Tem curto entre Colector e Emissor (0 V em ambos sentidos = condução total).

Análise: - B-E: ✓ 0,7 V directo, OL inverso (díodo BE normal). - B-C: ✓ 0,7 V directo, OL inverso (díodo BC normal). - C-E: ✗ 0 V — devia ser OL em ambos sentidos (sem aplicar V_BE para activar).

Quando C-E está em curto: - Não pode "desligar" (em corte) — fica sempre a conduzir. - Não pode amplificar. - Em circuito real, dispara o disjuntor ou queima a carga.

Causa típica: pico de corrente que excedeu I_C_max, ou sobre-tensão V_CE.

Acção: substituir transistor + investigar o que causou (geralmente outra peça partida que sobrecarregou este).

• Fonte 0 V = c) Regulador 78xx queimado. Saída a 0 ou variável; pode ser também o transformador ou rectificador.
• Intermitente = a) Soldadura fria. Junta baça; com vibração ou temperatura altera contacto.
• Cheiro queimado = d) Resistor sobrecarregado. Cor escura, possível fenda.
• Bossa visível = b) Condensador electrolítico inchado. Topo abaulado, possível derrame de electrólito.