Componentes Eletrônicos: CI, Bobinas, Transistores e Mais
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Um circuito integrado (IC) é um pequeno bloco de material semicondutor, com poucos milímetros quadrados de área, no qual os circuitos eletrónicos são produzidos geralmente por fotolitografia, e é protegido em uma embalagem plástica ou cerâmica. A embalagem tem condutores metálicos adequados para a ligação entre o chip e um circuito impresso.
Tipos de Circuitos Integrados
Existem três tipos principais de circuitos integrados:
- Circuitos Monolíticos: São feitos de um único cristal, geralmente de silício, mas também existem em germânio, arsenieto de gálio, etc.
- Circuitos Híbridos de Camada Fina: Muito semelhantes aos circuitos monolíticos, mas contêm componentes difíceis de fabricar com tecnologia monolítica. Muitos conversores A/D e D/A foram fabricados em tecnologia híbrida até que os avanços tecnológicos tornaram possível a resistência precisa.
- Circuitos Híbridos de Filme Grosso: Diferem bastante dos circuitos monolíticos. Na verdade, circuitos monolíticos normalmente não contêm nenhuma cápsula (por exemplo), transistores, díodos, etc., sobre um substrato dielétrico, interligados com trilhas condutoras. Os resistores são depositados por impressão da tela e ajustados com cortes a laser. Tudo isso é encapsulado em plástico e tampas metálicas, em função da necessidade de dissipação de potência. Em muitos casos, a cápsula não está 'em formato', mas é simplesmente uma resina epóxi que protege o circuito. No mercado, encontram-se circuitos híbridos para módulos de RF, fontes de alimentação, circuitos de alimentação para automóveis, etc.
Classificação por Escala de Integração
- SSI (Small Scale Integration) - Pequena escala: 1-10 transistores
- MSI (Medium Scale Integration) - Média escala: 101-1000 transistores
- LSI (Large Scale Integration) - Grande escala: 1001-10000 transistores
- VLSI (Very Large Scale Integration) - Muito grande escala: 10001-100000 transistores
- ULSI (Ultra Large Scale Integration) - Ultra grande escala: 100.001-1.000.000 transistores
- GLSI (Giga Large Scale Integration) - Giga escala: mais de um milhão de transistores
Bobinas (Indutores)
São componentes passivos de dois terminais que geram um fluxo magnético quando são percorridos por uma corrente elétrica. São feitas enrolando-se um condutor sobre um núcleo de material ferromagnético ou ar. Sua unidade de medida é o Henry (H) no Sistema Internacional, mas costumam-se empregar submúltiplos (mH, µH).
Tipos de Bobinas
Bobinas Fixas
Núcleo de Ar
O condutor é enrolado em um suporte e, em seguida, retirado, resultando em uma aparência semelhante a uma mola. É usado em altas frequências.
Uma variante da bobina acima é chamada de *solenoide* e difere no isolamento das espiras e na presença de uma base que não precisa ser cilíndrica. É usado quando se precisa de muitas voltas. Estas bobinas podem ter derivações no meio; neste caso, podem ser consideradas como duas ou mais bobinas enroladas em um suporte e conectadas em série. Também são usadas para altas frequências.
Núcleo Sólido
Têm valores de indutância maiores que as anteriores, devido à alta permeabilidade magnética. O núcleo é geralmente um material ferromagnético. Os mais usados são os de ferrite e Ferroxcube. Ao lidar com potência substancial e quando se deseja eliminar frequências baixas (em fontes de alimentação, em particular), são utilizadas configurações específicas. As secções dos núcleos podem assumir a forma de EI, M, UI e L.
As bobinas de favo de mel são utilizadas em circuitos de sintonizadores de rádio nas faixas de ondas médias e longas. A forma do enrolamento permite que valores indutivos elevados sejam alcançados em um volume mínimo.
Bobinas de núcleo toroidal são caracterizadas pelo fluxo gerado não se espalhar para fora, criando um fluxo magnético fechado, o que lhes confere grande desempenho e precisão.
As bobinas enroladas em núcleo de ferrite, geralmente cilíndrico, têm aplicações muito interessantes em rádio do ponto de vista prático, pois permitem que o conjunto seja usado como uma antena colocada diretamente no recetor.
As bobinas gravadas em cobre em um circuito impresso têm a vantagem de seu baixo custo, mas são difíceis de ajustar pelo núcleo.
Transformador
Transformador é o nome dado à máquina elétrica que pode aumentar ou diminuir a tensão em um circuito elétrico de corrente alternada, mantendo a frequência. A energia que entra no equipamento, no caso de um transformador ideal (ou seja, sem perdas), é igual à obtida na saída. Máquinas reais têm uma pequena percentagem de perdas, dependendo do seu design, tamanho, etc.
Os transformadores são dispositivos baseados no fenómeno da indução eletromagnética e são compostos, na sua forma mais simples, por duas bobinas enroladas em um núcleo fechado de ferro macio ou ferro-silício. Os enrolamentos são chamados de primário e secundário, conforme apropriado para a entrada ou saída do sistema em questão, respetivamente. Há também transformadores com mais de um enrolamento; neste caso, pode haver um enrolamento "terciário" com tensão menor que o secundário.
Transistor
O transistor é um dispositivo eletrónico semicondutor que funciona como amplificador, oscilador, interruptor ou retificador. O termo "transistor" é uma contração em Inglês de transfer resistor ("resistor de transferência"). Atualmente, eles são encontrados em praticamente todos os aparelhos do quotidiano: rádios, televisões, gravadores, reprodutores de áudio e vídeo, micro-ondas, máquinas de lavar, equipamentos de refrigeração, automóveis, alarmes, relógios de quartzo, computadores, calculadoras, impressoras, lâmpadas fluorescentes, equipamentos de raios X, scanners, scanners de ultrassom, MP3 players, telefones celulares.
Diodo
Um diodo (do grego: *dois caminhos*) é um dispositivo semicondutor que permite a passagem de corrente elétrica em uma direção, com características semelhantes a um interruptor. Em termos simples, a característica de um díodo (IV) consiste em duas regiões: abaixo de uma certa diferença de potencial, ele comporta-se como um circuito aberto (sem condução), e acima dela, como um circuito fechado com uma resistência elétrica muito pequena.
Interruptor Elétrico
Um interruptor elétrico é um dispositivo usado para desviar ou interromper o fluxo de corrente elétrica. No mundo moderno, há inúmeras aplicações, que vão desde um simples interruptor que desliga ou acende uma lâmpada, até um complicado interruptor de transferência automática controlado por computador multicamadas.
Sua expressão mais simples consiste em dois contactos metálicos e uma peça móvel. Os contactos, normalmente separados, unem-se para permitir o fluxo de corrente. A peça móvel, em uma posição, coloca pressão sobre os contactos para mantê-los juntos.
Classificação do Interruptor
Botões (Interruptores Momentâneos)
Também conhecidos como interruptores momentâneos. Neste tipo de interruptor, o operador deve manter a pressão sobre a peça móvel para que os contactos permaneçam ligados. Um exemplo de seu uso pode ser encontrado nas campainhas das casas.
Número de Polos
São a quantidade de circuitos que o interruptor controla individualmente. Um interruptor de polo único é o que usamos para acender uma lâmpada. Eles vêm em dois ou mais polos. Por exemplo, se for ligar um motor de 220 volts e uma luz que precisa de 12 volts, será necessário um interruptor de 2 polos: um polo para o circuito de 220 volts e outro para o de 12 volts.
Número de Posições (Ligações)
É o número de posições que um interruptor tem. Novamente, o exemplo do interruptor de uma via é usado para acender uma lâmpada em uma posição, enquanto na outra ela se apaga.
Eles vêm em duas ou mais vias. Um exemplo de um interruptor de 3 vias é o que podemos usar para controlar um semáforo, acendendo uma lâmpada de cada cor para cada uma das posições ou vias.
Combinações
É possível combinar as três classes anteriores para criar diferentes tipos de interruptores. No gráfico abaixo, podemos ver um exemplo de um interruptor DPDT.
Resistência Elétrica
Chama-se resistência elétrica, normalmente simbolizada como R, a dificuldade ou a oposição apresentada por um corpo à passagem de uma corrente elétrica que flui através dele. No Sistema Internacional de Unidades, o valor é expresso em ohms, que é designado pela letra grega ômega maiúscula (Ω). O valor pode ser medido por vários métodos, entre os quais está o uso de um ohmímetro.
Esta definição é válida para corrente contínua (DC) e corrente alternada (AC), no caso de elementos resistivos puros, ou seja, sem componente indutivo ou capacitivo. Para esses componentes reativos, a oposição apresentada ao fluxo de corrente é chamada de impedância.
Dependendo da magnitude dessa oposição, as substâncias são classificadas como condutores, isolantes e semicondutores. Há também algumas matérias em que, sob certas condições de temperatura, existe um fenómeno chamado de supercondutividade, na qual o valor da resistência é quase zero.
Condensador Elétrico (Capacitor)
Em eletricidade e eletrónica, um capacitor ou condensador é um dispositivo que armazena energia elétrica; é um componente passivo. É constituído por um par de superfícies condutoras em uma posição de influência total (ou seja, que todas as linhas do campo elétrico vão de um ponto ao outro), geralmente na forma de tabelas, campos ou placas, separados por um material dielétrico (que é usado em um capacitor para reduzir o campo elétrico, pois atua como um isolante) ou vácuo, que, na sequência de uma diferença de potencial (ddp), adquirem uma certa carga elétrica, negativa em uma placa e positiva na outra (a carga total de armazenamento é zero).