Introdução à eletrônica: 5 - Conceitos Eletrônicos

Resistores variáveis (reostatos e potenciômetros)

São resistores variáveis do tipo mecânico, ou seja, seu valor ôhmico é alterado movendo-se um limpador sobre um enrolamento ou ao longo de uma trilha cerâmica (dependendo do caso). Reostatos têm dois terminais, potenciômetros têm três. Potenciômetros podem ser usados como reostatos se apenas dois dos terminais forem usados. A imagem a seguir mostra alguns exemplos.

Existem dois tipos de potenciômetro:

Potenciômetros de filme de carbono

Uma película resistiva de carbono é depositada sobre um disco de fibra sobre o qual o limpador móvel desliza. Se houver apenas dois terminais em vez de três, ele atuará como um reostato e não como um potenciômetro. Eles são usados em circuitos com correntes baixas.

Potenciômetros de enrolamento

São construídos com um fio enrolado de alta resistência em um suporte cerâmico, sobre o qual o limpador desliza em um eixo giratório. São usados em circuitos com altas correntes.

Dependendo da sua posição, ele pode gerar uma queda de tensão maior ou menor e desta forma alterar as respostas do circuito controlando a corrente que circula por ele.

Em diagramas de fiação, os seguintes símbolos são usados para representar:

Reostatos e potenciômetros têm inúmeras aplicações no setor automotivo, por exemplo, para controlar o volume do rádio, modular a luz do painel de instrumentos, como sensores de movimento para controlar a abertura de uma válvula de aceleração ou determinar a posição de um pedal do acelerador, etc.

Pedal do acelerador com potenciômetro para comunicação de sua posição instantânea.

A título de exemplo, veremos como um potenciômetro, como o mostrado nas figuras a seguir, se comporta. Suponha que temos um potenciômetro de 2000 Ω (sua resistência é de 2 KΩ entre as extremidades A e C) e aplicamos uma tensão de 10 V. Podemos ver como ele se comporta com o limpador em diferentes posições:

Na primeira posição do potenciômetro, temos:

• Tensão entre A e C = 10 V

• Resistência entre A e C = 2000 Ω

• Tensão entre A e B = 2,5 V

• Resistência entre A e B = 500 Ω

• Tensão entre B e C = 7,5 V

• Resistência entre B e C = 1,500 Ω

Na segunda posição do potenciômetro, temos:

• Tensão entre A e C = 10 V

• Resistência entre A e C = 2000 Ω

• Tensão entre A e B = 5 V

• Resistência entre A e B = 10 00 Ω

• Tensão entre B e C = 5 V

• Resistência entre B e C = 1,000 Ω

Na terceira posição do potenciômetro, temos:

• Tensão entre A e C = 10 V

• Resistência entre A e C = 2000 Ω

• Tensão entre A e B = 7,5 V

• Resistência entre A e B = 1.500 Ω

• Tensão entre B e C = 2,5 V

• Resistência entre B e C = 500Ω

Resistores sensíveis à temperatura (NTC / PTC)

Esses resistores, também chamados de termistores ou termorresistores, variam seu valor ôhmico com a temperatura. Existem dois tipos, dependendo da forma como reagem à temperatura:

• Termistores tipo NTC

• Termistores tipo PTC

Termistores tipo NTC

Esses termistores têm a característica de variar sua resistência inversamente com a temperatura, ou seja, se a temperatura aumenta, sua resistência diminui e vice-versa.

As letras representam o Coeficiente de Temperatura Negativo ( NTC ) .

É representado em circuitos elétricos pelo seguinte símbolo:

Eles são fabricados a partir de óxidos de metais semicondutores, como óxido de ferro (Fe ₂ O ₃ ), com alguns íons de ferro substituídos por íons de titânio.

Os termistores NTC são usados na indústria automotiva para medir a temperatura do ar de admissão, do líquido de arrefecimento do motor, do combustível, do ar externo, como um sensor de proteção contra congelamento do evaporador, etc.

No gráfico a seguir você pode ver a curva de comportamento característica de um termistor NTC em função da temperatura:

Termistores tipo PTC

Esses resistores têm a característica de variar sua resistência diretamente com a temperatura, ou seja, se a temperatura aumenta, a resistência do termistor PTC também aumenta.

As letras representam o Coeficiente de Temperatura Positivo ( PTC ) .

É representado em circuitos elétricos pelo seguinte símbolo:

Eles são fabricados a partir de carbonato de bário e óxidos de estrôncio e titânio.

Os termistores PTC são usados na indústria automotiva para medir a temperatura dos gases de escape, para aquecer o sensor de oxigênio, nas velas de incandescência dos motores a diesel e nos sensores de aquecimento adicionais e, em geral, onde se deseja reduzir o consumo elétrico quando a temperatura aumenta.

O gráfico a seguir mostra a curva de resistência em função da temperatura em um termistor do tipo PTC:

Resistores sensíveis à luz (LDR)

O resistor LDR, também conhecido como fotorresistor, célula fotocondutora ou célula fotoelétrica, é um resistor cujo valor ôhmico varia com a intensidade da luz incidente sobre ele.

As letras LDR significam Light D ependent R esistor .

Na ausência de luz, o número de fótons incidentes no material do LDR é muito baixo e, consequentemente, o número de elétrons livres que fluem através dele é mínimo, o que resulta em uma resistência muito alta. Quando o número de fótons incidentes no LDR é maior, um grande número de elétrons é liberado, o que facilita muito a condutividade e, consequentemente, seu valor de resistência diminui consideravelmente.

Em sua fabricação, é utilizado um material fotossensível que reduz sua resistência à medida que a luz incidente sobre ele aumenta. Esse material geralmente é sulfeto de cádmio (semicondutor de alta resistência). Este material recobre duas superfícies condutoras ligeiramente separadas, conectadas a ambos os terminais do resistor.

Este elemento é representado em um circuito elétrico pelo símbolo:

Dependendo dos materiais e das porcentagens utilizadas em sua fabricação, os LDRs são mais sensíveis em uma ou outra região do espectro eletromagnético. A título de orientação, um LDR na ausência completa de luz pode ter uma resistência da ordem de 1 milhão de ohms (1 MΩ), e com alta intensidade luminosa incidente sobre ele, sua resistência será da ordem de 500 a 1000 Ω.

O gráfico a seguir mostra a curva característica de um fotorresistor LDR.

No setor automotivo, esses tipos de sensores são usados principalmente como sensores de luminosidade. Na maioria dos carros fabricados recentemente, os LDRs foram incorporados a circuitos que permitem o acionamento automático da iluminação ao anoitecer ou ao entrar em túneis com baixa luminosidade.

Diodo

Semicondutores

Como vimos nas seções anteriores, a condição de um material como condutor ou isolante depende de seus elétrons de valência ou do número de elétrons em sua órbita externa. Um material com baixo número de elétrons na órbita externa tende a ser um condutor; por outro lado, se a órbita externa tiver muitos elétrons, o material atuará como isolante.

Existem materiais com um número intermediário de elétrons que podem atuar tanto como condutores quanto isolantes. São conhecidos como semicondutores . É o caso de materiais como o silício e o germânio , que em seu estado puro possuem uma estrutura molecular que os faz se comportar como isolantes.

Como você pode ver na imagem acima, o silício tem quatro elétrons de valência, o que significa que ao se combinar com outros átomos de silício (veja a imagem abaixo), ele forma estruturas cristalinas muito estáveis que não liberam elétrons e, portanto, se comporta como um material isolante.

Estrutura cristalina do silício e detalhes de suas ligações (covalentes) entre elétrons.

A estabilidade dessa estrutura cristalina tem um ponto fraco: a temperatura. À medida que a temperatura aumenta, os elétrons ficam cada vez mais agitados, o que faz com que alguns elétrons externos saiam de sua órbita, rompendo a ligação. Quanto maior a temperatura, maior a agitação e, consequentemente, maior o número de ligações quebradas e o número de elétrons livres. Nessas circunstâncias, a condutividade do silício aumenta.

Cristal tipo N

Se " contaminarmos " o silício ou o germânio com materiais que tenham cinco átomos de valência em sua composição, como o arsênio , o antimônio ou o fósforo , a estrutura molecular dessa combinação de materiais (veja a imagem a seguir) deixa elétrons livres que permitem que a corrente flua facilmente assim que o cristal é submetido a uma voltagem elétrica.

Estrutura cristalina do silício com a adição de um átomo de antimônio. Detalhe do elétron livre gerado.

Quando, devido à impureza adicionada, obtém-se uma estrutura com um elétron livre, isso é chamado de cristal tipo N.

Cristal tipo P

Se " contaminarmos " o silício ou o germânio com materiais metálicos que tenham três átomos de valência em sua composição, como alumínio , boro , gálio ou índio , a estrutura molecular dessa combinação de materiais (veja a imagem a seguir) deixa "buracos" livres que permitem que a corrente flua facilmente.

Estrutura cristalina do silício com a adição de um átomo de alumínio. Detalhe do buraco gerado.

Neste caso, quando se obtém uma estrutura cristalina que contém um buraco (na realidade, a ausência de um elétron), diz-se que se trata de um cristal do tipo P.

Diodo

Junção semicondutora N com P

Como vimos anteriormente, sabemos que o semicondutor do tipo P possui mais lacunas livres do que elétrons livres, mas sua carga líquida é neutra. Por outro lado, o semicondutor do tipo N possui mais elétrons livres, mas, no geral, também possui carga neutra.

Se unirmos os dois cristais, podemos ver que se estabelece um comportamento eletrônico muito importante que pode ser usado em diversas aplicações.

Ao unir um cristal P a um cristal N , os elétrons livres do semicondutor N tendem a se mover em direção à região do semicondutor P , que possui poucos elétrons. Da mesma forma, as lacunas do cristal P tendem a se mover em direção ao cristal N.

O movimento dos elétrons N para P e dos buracos de P para N resulta em uma neutralização na região de junção entre esses cristais, pois o elétron livre encontra um buraco e passa a fazer parte da ligação entre os átomos, ou seja, ele deixa de ser um elétron livre e o buraco desaparece. Nessas circunstâncias, uma região neutra é criada na região de junção dos cristais com uma estrutura estável e menos condutiva do que os cristais originais de N e P.

Como consequência do movimento de cargas, a região N , originalmente neutra, torna-se cada vez mais positiva (à medida que perde elétrons), enquanto a região P torna-se cada vez mais negativa à medida que perde lacunas. Isso significa que surge uma diferença de potencial entre as regiões N e P , conhecida como "barreira de potencial", que em semicondutores à base de germânio é de cerca de 0,3 V e, no caso de cristais de silício, de 0,7 V.

Nessas circunstâncias, se conectarmos os polos de uma fonte de energia conforme mostrado na figura a seguir, ou seja, o polo positivo da fonte ao cristal N e o negativo ao cristal P (conhecido como polarização reversa), a corrente não circulará, pois será produzido um acúmulo de buracos no cristal P e uma concentração de elétrons no cristal N ; nessas circunstâncias, a resistência aumentará enormemente na região neutra, conforme mostrado na figura.

Na realidade, uma pequena corrente é estabelecida (que é conhecida como corrente de fuga ), mas ela é pequena o suficiente para ser considerada desprezível.

Se agora conectarmos o terminal positivo da fonte de alimentação ao cristal P e o terminal negativo ao cristal N , a corrente flui perfeitamente, pois a região neutra é consideravelmente reduzida, e sua resistência é reduzida no mesmo grau que a corrente flui.

Podemos tirar várias conclusões desses dois experimentos. A primeira é que esse tipo de junção pode se comportar como um bom condutor ou o oposto. A segunda é que o comportamento dessa junção depende da direção de polarização , ou seja, de qual polo da fonte de alimentação conectamos a cada cristal.

Esse tipo de junção é conhecido como diodo .

O diodo

O material que estudamos na seção anterior nos permite definir o diodo como uma válvula elétrica unidirecional , que permite a passagem de corrente em uma direção e a impede na direção oposta. Ou seja, podemos compará-lo a uma válvula de retenção hidráulica (veja a imagem a seguir). O líquido flui da esquerda para a direita a partir do momento em que a pressão supera a resistência da mola e levanta a esfera de seu assento. Não há fluxo de fluido da direita para a esquerda, pois a válvula está selada, independentemente da pressão.

O diodo é representado graficamente pelo símbolo na figura a seguir:

As duas opções de polarização do diodo são conhecidas como:

Polarização direta:  um diodo é polarizado diretamente quando o polo positivo da fonte de alimentação está conectado à região P e o polo negativo à região N.

A lâmpada acende quando a corrente flui

Polarização reversa: Um diodo é polarizado reversamente quando o polo positivo da fonte de alimentação está conectado à região N e o polo negativo à região P.

A lâmpada não acende porque a corrente não pode fluir

Um diodo comumente usado em eletrônica é mostrado na imagem a seguir.

No que diz respeito às aplicações do diodo no setor automotivo, exemplos notáveis são os diodos de alternador usados para retificar a corrente alternada que ele gera. A imagem a seguir mostra alguns diodos retificadores, bem como a ponte retificadora na qual estão instalados.

Como um diodo retificador é testado?

As falhas mais comuns em diodos são diodos abertos e diodos em curto-circuito . O primeiro caso resulta em uma interrupção do circuito e o segundo, em um curto-circuito. Quando houver suspeita de que um diodo possa estar danificado, ele deve ser testado.

Verificar se um diodo está funcionando corretamente é muito simples: basta verificar se ele permite a passagem de corrente em uma direção e a impede na outra. Para isso, usamos um multímetro com sua função de ohmímetro ou, preferencialmente, com sua função de teste de diodo.

Verificação usando o ohmímetro

Primeiro, polarizamos o diodo diretamente . Para isso, encaixe o fio vermelho no ânodo do diodo (o lado do diodo que não possui banda) e o fio preto no cátodo (o lado que possui a banda delineada no corpo do diodo). Mas primeiro precisamos selecionar a função ohmímetro (Ω) no multímetro.

Nessas condições, o testador fornece uma pequena corrente contínua pela qual a resposta do diodo pode ser medida. O multímetro pode fornecer duas leituras de resistência:

• Se a leitura da resistência for baixa, isso indica que o diodo não está aberto e, em princípio, antes de verificar a polarização reversa, ele parece estar funcionando corretamente.

• Se a resistência for muito alta, isso indica que o diodo está aberto e deve ser substituído.

Em segundo lugar, invertemos a polarização do diodo . Para isso, colocamos o fio vermelho no cátodo e o fio preto no ânodo do diodo.

Neste caso, como acima, o objetivo é tentar fazer com que uma corrente flua através do diodo, mas agora na direção oposta à natural do diodo. O multímetro também pode fornecer duas leituras de resistência:

• Se a leitura da resistência for muito alta, isso indica que o diodo se comporta conforme o esperado, pois um diodo com polarização reversa dificilmente conduz corrente.

• Se a resistência for muito baixa, isso indica que o diodo está em curto-circuito e deve ser substituído.

Verificação por meio do testador de diodos

Primeiro, polarizamos o diodo diretamente . Para isso, conectamos o fio vermelho ao ânodo do diodo (o lado do diodo que não possui banda) e o fio preto ao cátodo (o lado que possui a banda delineada no corpo do diodo). Após selecionar a função de testador de diodo no multímetro,

Nessas condições, o testador fornece uma pequena corrente contínua pela qual a resposta do diodo pode ser medida. O multímetro pode fornecer as seguintes leituras de tensão:

• Se a tensão fornecida pelo testador for de 0,6 a 0,7 V (para diodos de silício) ou de 0,2 a 0,3 V (para diodos de germânio), isso indica que o diodo está conduzindo e funcionando corretamente.

• Se a tensão for infinita, isso indica que o diodo está aberto e deve ser substituído.

• Se a tensão fornecida for 0 V, isso indica que o diodo está em curto e deve ser substituído.

Em segundo lugar, invertemos a polarização do diodo . Para isso, colocamos o fio vermelho no cátodo e o fio preto no ânodo do diodo.

Neste caso, como acima, o objetivo é tentar fazer com que uma corrente flua através do diodo, mas agora na direção oposta à natural do diodo. O multímetro também pode fornecer duas leituras de tensão:

• Se a tensão fornecida for infinita, isso indica que o diodo está se comportando conforme o esperado, pois um diodo com polarização reversa dificilmente conduz corrente.

• Se o diodo estiver em curto, o multímetro indicará 0 V.

• Se o diodo estiver aberto, o multímetro indicará infinito.

Diodo Zener

Sabemos que um diodo retificador permite o fluxo de corrente quando polarizado diretamente, mas quando polarizado reversamente, ele não permite o fluxo de corrente (na realidade, permite o fluxo de uma corrente mínima e insignificante, conhecida como corrente de fuga). No entanto, existem diodos que, quando polarizados reversamente, podem, ao atingir um valor específico de tensão, romper-se e permitir o fluxo de corrente na direção reversa. Esses tipos de diodos são conhecidos como diodos Zener . A tensão a partir da qual o diodo Zener rompe e começa a permitir o fluxo de corrente é conhecida como " tensão de ruptura " ou " tensão Zener ".

Este componente é representado graficamente pelo símbolo na figura a seguir:

Para termos uma melhor ideia de como o diodo Zener opera, vamos observar sua curva característica.

Curva característica do diodo semicondutor

A figura a seguir mostra uma curva característica de um diodo em que as zonas de polarização direta e reversa são claramente distinguíveis.

Na área de polarização direta (parte superior do gráfico com a corrente representada em mA), vemos que, enquanto a tensão de transição ( VT ) necessária para superar a barreira de potencial (área neutra da junção NP) não for atingida, a corrente que flui através do diodo é muito fraca. Uma vez atingido o valor de tensão VT , a corrente através do diodo aumenta rapidamente com a tensão, enquanto a tensão entre as extremidades do diodo permanece muito próxima de VT para qualquer valor de corrente .

Em relação à área de polarização reversa (parte inferior da tela com a corrente graduada em μA), sabemos que em condições normais a corrente que circula é mínima (corrente de fuga).

Se aumentarmos o valor da tensão reversa aplicada ao diodo, chega-se ao valor de VZ , conhecido como tensão Zener , o que provoca um aumento brusco da corrente que, no caso de um diodo retificador poderia torná-lo inútil, mas no caso de um diodo Zener podemos aproveitar esta característica para utilizá-los, por exemplo, como reguladores de tensão .

Aplicações do diodo Zener no carro

O comportamento característico destes tipos de diodos permite que sejam utilizados como:

• Um regulador ou estabilizador de tensão: Suponha que entre os pontos 1 e 2 da figura a seguir temos uma tensão variável que queremos estabilizar.

Para isso, instalamos um diodo Zener como mostrado (com polarização reversa) de forma que ele se oponha ao fluxo de corrente (o resistor R protege o diodo Zener de tensões excessivamente altas). Nessas circunstâncias, enquanto a tensão no circuito for menor que a tensão de ruptura do diodo, a corrente não pode fluir, mas assim que essa tensão (Vz) for atingida, ela poderá fluir. Isso evita que certos valores sejam excedidos na rede, o que poderia danificar um componente do circuito.

• Proteção de circuito: Considere o circuito da figura a seguir:

Como este circuito estará sujeito a correntes que sofrerão fortes oscilações, corremos o risco de danificar a carga (C). Para protegê-la, um diodo Zener é instalado, conforme mostrado na figura. Enquanto a corrente não for excessiva, o diodo Zener não se romperá e passará toda a corrente pela carga. Quando a corrente excede um determinado valor que poderia danificar a carga (C), o diodo Zener se rompe e a corrente fluirá por ele e seu resistor R, protegendo assim a carga.

Transistor

Um transistor é um componente eletrônico formado pela junção de três cristais semicondutores que, por meio de uma pequena corrente de controle estabelecida em um de seus terminais, permite controlar a corrente que circula pelos outros dois.

A imagem a seguir mostra os dois tipos de transistores existentes, o que depende do tipo de junção feita com os cristais semicondutores.

As características de cada um dos tipos de transistores são as seguintes:

• Transistor NPN: Este tipo de transistor possui uma base positiva . Uma pequena corrente criada entre a base e o emissor estabelece o circuito entre o coletor e o emissor , por onde flui a corrente principal.

• 
  

• Transistor PNP: Este tipo de transistor possui base negativa . Neste caso, a corrente de controle flui do emissor para a base , de onde é ativada a corrente principal entre o emissor e o coletor .

A corrente principal flui sempre entre os terminais Emissor e Coletor (do Emissor para o Coletor nos transistores PNP e do Coletor para o Emissor nos transistores NPN). A Base é sempre o terminal de excitação, pois controla a ativação do circuito principal.

Alguns exemplos de transistores

Do exposto, podemos dizer que o funcionamento de um transistor é semelhante ao de um relé eletromagnético , pois, por meio de uma pequena corrente de excitação, podemos controlar um segundo circuito de alto consumo (a corrente entre Emissor e Coletor pode ser da ordem de 50 a 200 vezes maior que a corrente de excitação entre Emissor e Base). A vantagem do transistor em relação ao relé é que o primeiro não possui contatos que possam queimar ou se deteriorar e sua ação é muito mais rápida.

Esses transistores têm uma característica muito especial, que significa que podem controlar com muita precisão o nível de corrente que flui entre o emissor e o coletor, pois é proporcional à corrente de excitação que flui entre a base e o emissor. Ou seja, à medida que a corrente de excitação aumenta (BE), a corrente principal aumenta (EC).

Ganho de corrente do transistor ou parâmetro β

O ganho de corrente de um transistor é a razão entre a variação ou aumento da corrente de coletor e a variação da corrente de base. Ou seja, é um parâmetro que indica o número de vezes que a corrente principal EC é aumentada em relação à corrente de excitação BE. Sua fórmula é a seguinte:

Assim, se, por exemplo, tivermos um resistor em que há uma variação de corrente de coletor (ΔI _C ) de 8 mA e uma variação de corrente de base (ΔI _B ) de 0,08 mA, o ganho será:

β =ΔICΔIB =80.08 = 100

O ganho de corrente dos transistores comerciais varia significativamente de um para outro. Assim, podemos encontrar transistores de potência com um β de apenas 20. Por outro lado, transistores de pequeno sinal podem ter um β de 400. No entanto, os valores normais para este parâmetro estão entre 50 e 300.

Transistor

Operação de um transistor

Para ajudar a entender o funcionamento de um transistor, vamos conectar uma fonte de alimentação em diferentes modos aos seus terminais e medir, usando um amperímetro conectado em série, o comportamento do circuito. Um transistor do tipo NPN será usado como exemplo.

A partir da imagem acima, podemos concluir que ao conectar os terminais Emissor e Coletor diretamente de um transistor a uma fonte de alimentação, não há fluxo de corrente, ou seja, neste caso, ele não atua como um diodo retificador.

Ao realizar a mesma operação (veja a próxima figura), mas neste caso com os polos da fonte de alimentação invertidos, chegamos à mesma conclusão do caso anterior.

Se agora conectarmos a Base ao positivo e o Emissor ao negativo, podemos ver que flui uma pequena corrente (da ordem de microamperes).

Se fizermos o mesmo teste, mas agora invertendo a polaridade, o resultado não será o mesmo, pois neste caso não flui corrente.

Se agora conectarmos a Base ao positivo da fonte de alimentação (veja a imagem a seguir) e o Emissor ao negativo, sabemos que uma pequena corrente de excitação é estabelecida entre esses dois terminais. Agora, mantemos essa conexão e conectamos uma nova fonte de alimentação com seu positivo ao coletor do transistor e seu negativo ao emissor. Nessas circunstâncias, podemos ver que uma corrente flui entre o coletor e o emissor que é muito maior do que entre a Base e o emissor. Ou seja, como resultado da corrente de excitação entre a Base e o emissor, o circuito entre o coletor e o emissor é fechado.

Se agora fizermos o mesmo que no experimento acima, mas invertermos a polaridade das conexões, o resultado é que nenhum dos circuitos estará fechado em nenhum dos casos e, portanto, não haverá fluxo de corrente em nenhum deles. (Veja a imagem a seguir)

Importante!

Do que foi visto nesta seção, podemos afirmar que:

Sempre aplicamos uma polaridade à Base que é a mesma do cristal que a define. Ou seja, se for um transistor NPN, a base será positiva e devemos conectá-la ao terminal positivo da fonte de alimentação. Por outro lado, se for um transistor do tipo PNP, a Base será negativa e devemos conectá-la ao terminal negativo da fonte de alimentação.

A polaridade aplicada ao emissor deve ser sempre a mesma do cristal que o define. Uma polaridade positiva deve ser aplicada a ele no caso de um transistor do tipo PNP e uma polaridade negativa no caso de um transistor do tipo NPN.

A polaridade aplicada ao coletor deve ser sempre a polaridade inversa ao cristal que o define. Uma polaridade negativa deve ser aplicada a ele no caso de transistores PNP e uma polaridade positiva no caso de transistores NPN.

Transistor

Transistor Darlington

O transistor Darlington, ou par, consiste em um circuito composto por dois transistores e um resistor para ajuste e proteção do sistema. Como você pode ver na figura a seguir, os circuitos Emissor-Coletor são conectados em paralelo e os circuitos Emissor-Base em série. Este tipo de estrutura possui uma arquitetura equivalente à de um transistor "novo" com seus terminais Emissor, Base e Coletor correspondentes.

O transistor principal (T1 ₎ requer um circuito de excitação Emissor-Base (I _B1 ) para que uma corrente Emissor-Coletor (I _{C1 ) flua. Em circunstâncias normais, a corrente de base (I B1} ) do transistor T1 seria perdida, mas, neste tipo de estrutura, essa corrente faz parte da corrente principal do transistor T2.

Ao analisarmos o circuito vemos que a corrente de base do transistor T1 é amplificada pelo transistor T2, o que resulta num ganho de corrente muito maior que o de um transistor normal, com a vantagem de aproveitar muito melhor a potência com menor aquecimento.

A imagem acima mostra a arquitetura do transistor Darlington, que é composto por dois transistores PNP.

A imagem a seguir mostra um transistor Darlington composto por dois transistores NPN.

Para dar uma ideia clara do potencial desse tipo de estrutura, suponha que os dois transistores de um transistor Darlington tenham um ganho de 150 cada. O resultado da junção dos dois transistores é um ganho de 150 x 150 = 22.500. Ou seja, com uma corrente infinitamente pequena, podemos controlar outra relativamente grande.

Na indústria automotiva, esse tipo de conjunto é geralmente usado como estágio final de potência em inúmeras aplicações eletrônicas. Uma dessas aplicações é em ignições eletrônicas, onde pequenas correntes fornecidas por geradores indutivos ou do tipo Hall podem controlar o circuito primário da bobina. Ou o funcionamento dos ventiladores elétricos pode ser controlado com a tensão de informação fornecida por um NTC.

Esses tipos de transistores também podem ser utilizados em reguladores de tensão de alternadores e permitem a passagem de correntes muito altas.

Transistor

Teste de transistor

Para testar um transistor, uma das primeiras coisas que devemos fazer é identificar cada um de seus terminais: qual é a Base? Qual é o Emissor? Qual é o Coletor? Como regra geral, o Coletor sempre se comunica com a carcaça, pois deve ter uma superfície de contato maior para facilitar a coleta de corrente.

Se o transistor tiver apenas duas pernas, o coletor é o caso em si. No entanto, se houver três pernas, medimos a continuidade entre cada uma delas e o corpo metálico do transistor. A perna que fornece o menor valor de resistência é o terminal do coletor. O processo que acabamos de descrever é mostrado na imagem a seguir e, como você pode ver, o terminal do coletor é o central, pois, dos três testes, é o B que fornece um valor de resistência muito baixo. Ambos os testes A e C fornecem um valor de resistência infinito.

Processo para determinar o terminal coletor de um transistor

No caso de transistores em que a caixa não é acessível, deve-se utilizar outro sistema de identificação de terminais, neste caso também temos que identificar o tipo de transistor.

Por meio de um método simples, podemos determinar se um transistor é do tipo PNP ou NPN. Este método consiste em realizar várias medições com o multímetro no modo ohmímetro e selecionar a faixa de 100.

Primeiro, determinamos qual dos terminais do transistor corresponde à Base . Isso é obtido medindo a resistência no ohmímetro entre os diferentes terminais. Em um transistor em boas condições, a resistência entre o Coletor e o Emissor é sempre muito alta, qualquer que seja a polaridade aplicada pelo ohmímetro, o outro terminal corresponderá à Base . Uma vez localizada a Base, conecte a ponta de prova positiva a ela e a negativa a qualquer um dos outros dois terminais do transistor. Se a resistência obtida for muito baixa (a junção de um dos diodos foi polarizada devido ao efeito da tensão positiva aplicada com o ohmímetro à base P), é um transistor NPN. Se obtivermos uma resistência muito alta (a junção não foi polarizada), é um transistor PNP.

A tabela a seguir mostra as diversas leituras de resistência que devemos obter para um transistor do tipo PNP em boas condições:

A outra tabela mostra as leituras de resistência que devemos obter para um transistor NPN que esteja em boas condições:

Capacitor

É um componente eletrônico com dois terminais que é basicamente formado por duas placas condutoras separadas por um material isolante chamado " dielétrico ".

Construção básica de um capacitor

O capacitor é um elemento capaz de armazenar cargas elétricas entre suas placas quando uma tensão fornecida por uma fonte de energia é aplicada às placas.

O capacitor é representado pelo seguinte símbolo em instalações elétricas:

A principal aplicação dos capacitores no setor automotivo é a eliminação de interferências entre os sistemas elétricos do carro.

Em altas frequências, como as que podem ocorrer quando uma faísca atravessa dois contatos móveis de um interruptor, o capacitor atua como um elemento de proteção que, durante o processo de carga, absorve o arco elétrico que ocorreria entre ambos os contatos, evitando assim que sejam danificados. Durante o processo de descarga, o capacitor libera toda a energia armazenada assim que os contatos desse interruptor são fechados.

A quantidade de carga que o capacitor pode armazenar é conhecida como capacitância (C) e é medida em farads (F). A relação entre essa capacitância, a carga que ele pode armazenar e a tensão aplicada é a seguinte:

O farad (F) é uma unidade muito grande, e é por isso que os seguintes submúltiplos são geralmente usados:

• milifarad: 1mf = 10 ^-3 F

• microfarad: 1µF = 10 ^-6 F

• nanofarad: 1nF = 10 ^-9 F

• picofarad: 1pF = 10 ^-12 F

Tipos de capacitores

Capacitores polarizados

Neste tipo de capacitor, cada placa condutora possui uma polaridade definida (positiva e negativa) e, portanto, isso deve ser levado em consideração ao substituí-lo. São conhecidos como capacitores eletrolíticos .

Capacitor polarizado ou eletrolítico e o símbolo que o representa

Capacitores não polarizados

Esses tipos de capacitores geralmente são feitos de papel, mica ou cerâmica e, como não são polarizados, podem ser instalados sem preocupação com sua polaridade.

Capacitor não polarizado e o símbolo que o representa

Capacitores de capacitância variável

Como o nome sugere, a capacitância desses capacitores pode variar em um determinado intervalo.