PESQUISA ELETRÔNICA INDUSTRIAL

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PESQUISA 01 
Eletrônica Industrial 
 
 
 
 
Ana Maria Gonçalves Dias 
Matrícula: 0001425 
 
 
 
 
 
 
 
Araguaína - TO 
Agosto/2021 
SUMÁRIO 
 
1. ESCASSEZ DOS SEMICONDUTORES NO MUNDO GLOBALIZADO DE 
HOJE. ..................................................................................................................... 3 
2. A IMPORTÂNCIA DOS SEMICONDUTORES ................................................. 3 
3. DIODOS DE POTÊNCIA: O QUE SÃO E QUAIS SUAS APLICAÇÕES ......... 4 
4. DIODO SCHOTTKY, O QUE É E QUAIS SUAS APLICAÇÕES ...................... 6 
 Como funciona o Diodo Schottky .......................................................... 6 
 Simbologia do Diodo Schottky .................................................................. 7 
 Aplicações em sistemas de áudio ......................................................... 7 
5. TIRÍSTOR, O QUE É E QUAIS SUAS APLICAÇÕES ..................................... 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. ESCASSEZ DOS SEMICONDUTORES NO MUNDO GLOBALIZADO DE 
HOJE. 
Há duas décadas os chips eram encontrados nas residências nos rádios e 
nas TVs. Atualmente, os chips encontram-se em tudo. Nos carros, tablets, 
celulares, notebooks, etc. Dessa forma, presentemente o mundo passa por uma 
escassez global de semicondutores. Os semicondutores são sensíveis a condições 
ambientais como a temperatura ou o estado elétrico, seja com carga elétrica 
positiva ou negativa. Eles podem ser de silício ou germânio, sendo o silício o 
material mais comumente utilizado. 
Bastante utilizados para a fabricação de componentes eletrônicos, os 
semicondutores têm aplicabilidade na prática e são muito importantes para a vida 
das pessoas. Seu uso é essencial para a fabricação de componentes eletrônicos 
como diodos, transístores, LED, microprocessadores, chips, nano circuitos usados 
em nanotecnologia, dentre outros produtos tecnológicos. Os maiores produtores 
mundiais de ferrosilício são China, Rússia, EUA, Brasil e Ucrânia. 
A crise global dos chips semicondutores afetou os diferentes setores da 
indústria e vem sendo um problema para basicamente todo o mundo. 
Desde eletrodomésticos, até automóveis, passando pelos consoles, diversas 
empresas precisaram alterar os esquemas ou até paralisar suas linhas de produção 
por conta da escassez do componente. As fabricantes do produto vêm tentando 
aumentar sua capacidade de produção e alterar os seus processos de fabricação. 
Entre as principais medidas estão a abertura de capacidade sobressalente, 
auditoria dos pedidos dos clientes para evitar a acumulação e trocas nas linhas de 
produção. 
As causas para esse problema são diversas, e vão desde a guerra comercial 
entre Estados Unidos e China, até um erro de cálculo que levou alguns fabricantes 
a estocarem sua produção no início da pandemia. Entre os chips que estão mais 
em falta no mercado, estão os de tecnologia mais simples, que são usados em uma 
gama maior de produtos, como os automóveis. No entanto, a indústria do setor tem 
focado seus esforços na fabricação de chips mais elaborados, necessários para 
equipamentos com 5G e servidores, por estes serem mais lucrativos. Essa 
abordagem acabou falhando com a chegada da pandemia, que mudou os padrões 
de consumo de alguns consumidores. Ao passarem para o regime de trabalho 
remoto, precisaram investir em novos equipamentos. Isso acabou deixando os 
fabricantes mal equipados para lidar com essa demanda crescente. 
Além disso, a crise de oferta aumentou bastante por conta da guerra 
comercial entre EUA e China, principalmente durante 2020. O ex-presidente Donald 
Trump restringiu gradualmente a venda de chips produzidos nos Estados Unidos 
para alguns compradores chineses, o que fez com que empresas de tecnologia do 
país passassem a estocar chips. 
2. A IMPORTÂNCIA DOS SEMICONDUTORES 
Os materiais semicondutores constituem a matéria-prima da fabricação dos 
dispositivos eletrônicos e têm extrema importância nas transformações da 
sociedade e do modo de vida atual. Apesar de aparentemente não visíveis nos 
dispositivos, os materiais semicondutores constituem a base da eletrônica. 
https://olhardigital.com.br/tag/eletrodomesticos/
https://olhardigital.com.br/tag/automoveis/
https://olhardigital.com.br/2021/02/25/videos/tesla-falta-de-chips-interrompe-producao-do-model-3-nos-eua-2/
https://olhardigital.com.br/tag/china/
Muito utilizado em equipamentos eletrônicos, os semicondutores são sólidos 
capazes de mudar sua condição de isolante para condutores com grande facilidade. 
Isso se deve ao fato de que os semicondutores possuem uma banda proibida 
intermediária. A banda proibida é a região localizada entre as bandas de valência, 
ou camada de valência do átomo, e a banda de condução (região onde, sob ação 
de um campo elétrico, se forma a corrente elétrica). Quando os elétrons recebem 
certa quantidade de energia, eles se tornam livres e saem da camada de valência 
para a camada de condução. 
A condutividade dos semicondutores pode ser alterada variando-se a 
temperatura, o que faz com que atinjam uma condutividade semelhante à dos 
metais. A condutividade dos semicondutores provenientes de excitações térmicas 
é denominada condutividade intrínseca. Os semicondutores podem ser de silício 
ou germânio, utilizados para a fabricação de componentes eletrônicos, como, por 
exemplo, os transistores. 
3. DIODOS DE POTÊNCIA: O QUE SÃO E QUAIS SUAS APLICAÇÕES 
Um diodo semicondutor é uma estrutura P-N que, dentro de seus limites de tensão 
e de corrente, permite a passagem de corrente em um único sentido. Detalhes de 
funcionamento, em geral desprezados para diodos de sinal, podem ser 
significativos para componentes de maior potência, caracterizados por uma maior 
área (para permitir maiores correntes) e maior comprimento (a fim de suportar 
tensões mais elevadas). A figura abaixo mostra, simplificadamente, a estrutura 
interna de um diodo. 
 
Figura 1: Estrutura básica de um diodo semicondutor. 
Aplicando-se uma tensão entre as regiões P e N, a diferença de potencial 
aparecerá na região de transição, uma vez que a resistência desta parte do 
semicondutor é muito maior que a do restante do componente (devido à 
concentração de portadores). Quando se polariza reversamente um diodo, ou seja, 
se aplica uma tensão negativa no anodo (região P) e positiva no catodo (região N), 
mais portadores positivos (lacunas) migram para o lado N, e vice-versa, de modo 
que a largura da região de transição aumenta, elevando a barreira de potencial. 
Por difusão ou efeito térmico, uma certa quantidade de portadores 
minoritários penetra na região de transição. São, então, acelerados pelo campo 
elétrico, indo até a outra região neutra do dispositivo. Esta corrente reversa 
independe da tensão reversa aplicada, variando, basicamente, com a temperatura. 
Se o campo elétrico na região de transição for muito intenso, os portadores em 
trânsito obterão grande velocidade e, ao se chocarem com átomos da estrutura, 
produzirão novos portadores, os quais, também acelerados, produzirão um efeito 
de avalanche. Dado o aumento na corrente, sem redução significativa na tensão na 
junção, produz-se um pico de potência que destrói o componente. 
Uma polarização direta leva ao estreitamento da região de transição e à 
redução da barreira de potencial. Quando a tensão aplicada superar o valor natural 
da barreira, cerca de 0,7V para diodos de Si, os portadores negativos do lado N 
serão atraídos pelo potencial positivo do anodo e vice-versa, levando o componente 
à condução. Na verdade, a estrutura interna de um diodo de potência é um pouco 
diferente desta apresentada. Existe uma região N intermediária, com baixa 
dopagem. O papel desta região é permitir ao componente suportar tensões mais 
elevadas, pois tornará menor o campo elétrico na região de transição (que será 
mais larga, para manter o equilíbrio de carga). 
Esta regiãode pequena densidade de dopante dará ao diodo uma 
significativa característica resistiva quando em condução, a qual se torna mais 
significativa quanto maior for a tensão suportável pelo componente. As camadas 
que fazem os contatos externos são altamente dopadas, a fim de fazer com que se 
obtenha um contato com característica ôhmica e não semicondutor. 
O contorno arredondado entre as regiões de anodo e catodo tem como 
função criar campos elétricos mais suaves (evitando o efeito de pontas). No estado 
bloqueado, pode-se analisar a região de transição como um capacitor, cuja carga 
é aquela presente na própria região de transição. Na condução não existe tal carga, 
no entanto, devido à alta dopagem da camada P+, por difusão, existe uma 
penetração de lacunas na região N-. 
Além disso, à medida que cresce a corrente, mais lacunas são injetadas na 
região N-, fazendo com que elétrons venham da região N+ para manter a 
neutralidade de carga. Desta forma, cria-se uma carga espacial no catodo, a qual 
terá que ser removida (ou se recombinar) para permitir a passagem para o estado 
bloqueado do diodo. 
Os diodos de potência são largamente utilizados nas indústrias 
principalmente em circuitos retificadores de alimentação não controlados ou semi-
controlados como estações nobreak de subestações e grandes servidores de TI, 
outra aplicação muito comum é o caminho de retorno para cargas indutivas, um 
exemplo desta aplicação é o diodo de potência conhecido como roda livre, ele 
trabalha para proteger os circuitos de acionamento através conversores DC de 
grandes bobinas comuns em separadores magnéticos ou grandes eletroímãs. 
Quando essas bobinas são desenergizadas o campo magnético 
remanescente no indutor gera uma tensão reversa, capaz de danificar os tiristores 
dos conversores, quando a tensão reversa é gerada o diodo ligado em paralelo com 
o terra, passa a ser polarizado diretamente e descarrega a tensão para terra 
protegendo os tiristores do equipamento. 
4. DIODO SCHOTTKY, O QUE É E QUAIS SUAS APLICAÇÕES 
O Diodo Schottky é um componente eletrônico com funcionamento baseado 
no efeito schottky, que recebe o seu nome por conta do físico alemão Walter 
Schottky. O componente é muito parecido com um diodo comum. Eles são diodos 
com alta velocidade de comutação e baixa queda de tensão quando diretamente 
polarizados. Dessa forma, o componente pode ser usado em aplicações que diodos 
comuns não funcionariam tão bem, por ter uma velocidade menor e uma queda de 
tensão maior. 
Assim, a queda de tensão no diodo Schottky costuma ser na casa de 
microvolts, enquanto que diodos comuns tem quedas de tensão de 
aproximadamente 0,7 volts, para os componentes fabricados em silício. 
Em contrapartida, os diodos Schottky não suportam temperaturas elevadas e muito 
menos altas tensões quando inversamente polarizados. Outro problema comum 
dessa categoria de diodo é a sua corrente de fuga inversa, que é um pouco alta. 
• Como funciona o Diodo Schottky 
A principal diferença desse componente é a sua fabricação. Ao invés de 
utilizar uma junção com um material semicondutor tipo P, utiliza-se um metal em 
sua construção. Dessa forma não haverá uma camada com lacunas no 
componente. Essa camada metálica é colocada por meio de processos químicos, 
sendo que é comum também existir uma camada de óxido para evitar efeitos 
indesejados que um campo elétrico mais intenso pode causar. 
Por não haver lacunas, não há recombinação de cargas no diodo schottky. 
Assim, sua velocidade de trabalho é muito maior que a de um diodo comum. 
 
A existência de um metal no lugar do material tipo P proporciona uma 
velocidade muito maior e menor queda de tensão. Entretanto, por não existirem 
lacunas, a corrente reversa na condução é muito maior. 
https://athoselectronics.com/componentes-eletronicos-guia/
https://pt.wikipedia.org/wiki/Walter_Schottky
https://pt.wikipedia.org/wiki/Walter_Schottky
https://athoselectronics.com/diodo/
https://athoselectronics.com/diodo/
• Simbologia do Diodo Schottky 
A simbologia de um diodo schottky é muito parecida com a de um diodo 
comum, mas com uma curvatura um pouco diferente, veja: 
 
Portanto, o componente será visto com essa simbologia em diagramas de circuitos 
eletrônicos. 
• Aplicações em sistemas de áudio 
Diodos comuns, quando aplicados em sistemas de áudio, podem causar 
distorções nas ondas sonoras, por conta de sua queda de tensão. Como eles não 
conduzem em polarizações diretas com tensões menores que a queda de tensão, 
uma boa parte do sinal de áudio será perdido. Assim, os diodos schottky podem ser 
utilizados em sistemas de áudio para evitar distorções em ondas sonoras. Como 
sinais sonoros também trabalham nas mais variadas frequências, o componente 
torna-se muito apropriado para trabalhar em frequências maiores. 
5. TIRÍSTOR, O QUE É E QUAIS SUAS APLICAÇÕES 
O tiristor é um dispositivo de quatro camadas e membro da família dos 
semicondutores que tem dois estados estáveis de operação: um estado apresenta 
corrente aproximadamente igual a zero, e o outro tem uma corrente elevada; 
limitada apenas pela resistência externa. O tiristor pode ser considerado uma chave 
unidirecional que substitui, com vantagens, por exemplo, contatores e relés de 
grande capacidade. 
Tornou-se vantajoso no controle de grandes potências. Pois, é um 
dispositivo leve, pequeno, confiável, de ação rápida, pode ser ligado com correntes 
muito reduzidas e não apresenta problemas de desgaste mecânico, porque não 
possui partes móveis. Tornou-se vantajoso no controle de grandes potências por 
ser um dispositivo leve, pequeno, confiável, de ação rápida, pode ser ligado com 
correntes muito reduzidas não apresenta problemas de desgaste mecânico porque 
não possui partes móveis 
 
É considerado um dispositivo unidirecional, apenas conduz corrente num 
sentido, mas ao contrário de um díodo este é controlável. Não é controlável 
linearmente como é um transístor (por isso podemos construir circuitos 
amplificadores com o transístor), mas sim como um interruptor, totalmente aberto 
ou totalmente fechado e com apenas um sentido, do ânodo para o cátodo, tal como 
um díodo. A vantagem de utilizar este tipo de dispositivo, prende-se com o fato de 
os semicondutores poderem ser comutados (ligados e desligados) a grandes 
velocidades. Um circuito equivalente ao tirístor, são dois transístores montados 
back-to-back – PNPN conforme a imagem em cima. 
 
Os tirístores são muitas vezes utilizados em circuitos de controle de 
retificação em corrente alternada. Graças ao seu funcionamento, pode-se definir o 
momento em que entra em condução e assim escolher a quantidade de energia a 
ser aplicada à carga. Mas existe um inconveniente, devido à sua configuração, 
depois de ser aplicada uma tensão à gate e o tirístor entrar em condução, ele 
permanece nesse estado até que deixe de haver tensão entre o ânodo e o cátodo, 
e mesmo que deixe de haver tensão na gate, olhando ainda ao circuito equivalente 
de dois transístores, ele permanecerá em condução devido à realimentação entre 
eles. Em circuitos que envolvem corrente alternada, não existe este problema, 
porque a tensão passa por zero a cada meio ciclo, mas, ao ser utilizado em corrente 
continua, ele permanece em condução até que a tensão entre o ânodo e o cátodo 
seja 0. 
6. GTO - GATE TURN-OFF THYRISTOR, O QUE É E QUAIS SUAS 
APLICAÇÕES 
O GTO possui uma estrutura de 4 camadas, típica dos componentes da família dos 
tiristores. Sua característica principal é sua capacidade de entrar em condução e 
bloquear através de comandos adequados no terminal de gate. 
 O mecanismo de disparo é semelhante ao do SCR: supondo-o diretamente 
polarizado, quando a corrente de gate é injetada, circula corrente entre gate e 
catodo. Grande parte de tais portadores desloca-se até a camada N adjacente (já 
que a camada de gate é suficientemente fina), atravessando a barreira de potencial 
e sendo atraídos pelo potencialdo anodo, dando início à corrente anódica. Se esta 
corrente se mantiver acima da corrente de manutenção, o dispositivo não necessita 
do sinal de gate para manter-se conduzindo. 
 A figura abaixo mostra o símbolo do GTO e uma representação simplificada dos 
processos de entrada e saída de condução do componente. 
 
Figura 2: Símbolo, processos de chaveamento e estrutura interna de GTO. 
 
 A aplicação de uma polarização reversa na junção gate-catodo pode levar ao 
desligamento do GTO. Portadores livres (lacunas) presentes nas camadas centrais 
do dispositivo são atraídos pelo gate, fazendo com que seja possível o 
restabelecimento da barreira de potencial na junção J2. 
Os GTOs têm algumas vantagens sobre os SCRs, como por exemplo: 
• Eliminação de componentes de comutação em comutações forçadas, 
resultando em reduções de custo, peso e volume; 
• Redução de ruídos acústicos e eletromagnéticos, devido à eliminação de 
"estrangulamentos" de comutação; 
• Desligamento mais rápido, permitindo maiores frequências de chaveamento; 
• Melhoria na eficiência dos conversores. 
 A principal diferença entre o GTO e o GATT (Gate Assisted Turn Off Thyristor) 
é o de que o GTO pode ser desligado através da aplicação de corrente negativa no 
gate, enquanto que o anodo é polarizado positivamente com respeito ao catodo. 
Por outro lado, para o GATT ser desligado, o catodo precisa ser polarizado 
positivamente com respeito ao anodo, e uma polarização negativa no gate só irá 
reduzir o tempo do processo de desligamento 
 Em aplicações de baixa potência, os GTOs têm as seguintes vantagens sobre 
os transistores bipolares: 
• A capacidade de uma maior barreira de potencial; 
• Um alto ganho "on-state" (corrente de anodo / corrente de gate), 
normalmente 600; 
• Curta duração de sinal de pulso no gate. Sob condições de oscilações, os 
GTOs entram em uma alta saturação, devido à ação regenerativa. Por outro 
lado, os BJTs tendem a sair do modo de saturação