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Eletrônica básica: principais aspectos

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A eletrônica básica estuda o comportamento de um elétron sob diferentes condições de campo elétrico aplicado. Pode ser também um ramo da engenharia no qual o fluxo e controle de elétrons no vácuo ou semicondutor são estudados e é chamado de eletrônica.

O movimento dos elétrons através de um condutor nos dá corrente elétrica. Esta corrente elétrica pode ser produzida com a ajuda de baterias e geradores. O dispositivo que controla o fluxo de elétrons é chamado de dispositivo eletrônico. Esses dispositivos são os principais blocos de construção dos circuitos eletrônicos.
Uma corrente elétrica é o fluxo de elétrons em um fio. Os elétrons fluem quando você tem um circuito fechado – um caminho do negativo para o terminal positivo de uma bateria. Por exemplo, se você conectar uma pequena lâmpada ao lado positivo e negativo de uma bateria, você obterá um circuito fechado onde os elétrons podem fluir e fazer a lâmpada brilhar.
Existem muitos componentes da eletrônica básica disponíveis para permitir diferentes tipos de funções em seu circuito, mas, os dois mais importantes é o resistor e o transistor.

Resistor

Resistor é um dispositivo elétrico que transforma a  energia elétrica em energia térmica e  limita a corrente elétrica em um circuito. A eletricidade flui através de um material transportado por elétrons, minúsculas partículas carregadas dentro dos átomos. De um modo geral, os materiais que conduzem bem a eletricidade são aqueles que permitem que os elétrons fluam livremente através deles.
Nos metais, por exemplo, os átomos são bloqueados em uma estrutura sólida e cristalina. Embora a maioria dos elétrons dentro desses átomos esteja fixada no lugar, alguns podem estar soltos através da estrutura transportando eletricidade com eles.

É por isso que os metais são bons condutores: um metal apresenta relativamente pouca resistência aos elétrons que fluem através dele. Então, não há elétrons livres que possam se mover em plásticos para transportar uma corrente elétrica. Os plásticos são bons isolantes: apresentam uma alta resistência aos elétrons que fluem através deles.

Transistor

Um transistor regula o fluxo de corrente ou tensão e atua como um interruptor ou porta para sinais eletrônicos. Um transistor consiste de três camadas de um material semicondutor, cada um capaz de transportar uma corrente. Um semicondutor é um material como o germânio e o silício que conduz eletricidade de maneira “semi-entusiasmada”. Está em algum lugar entre um condutor real como o cobre e um isolante (como o plástico enrolado em volta dos fios).
O material semicondutor é dado propriedades especiais por um processo químico chamado doping. A dopagem resulta em um material que adiciona elétrons extra ao material (que é então chamado de tipo N para os portadores de carga extra negativos) ou cria “buracos” na estrutura cristalina do material (que é então chamado de tipo P porque resulta em portadores de carga mais positiva).

A estrutura de três camadas do transistor contém uma camada semicondutora do tipo N intercalada entre camadas do tipo P (uma configuração PNP) ou uma camada do tipo P entre camadas do tipo N (uma configuração NPN).

Uma pequena mudança na corrente ou tensão na camada interna do semicondutor (que atua como o eletrodo de controle) produz uma grande e rápida mudança na corrente que passa por todo o componente.

O componente pode agir como um interruptor, abrindo e fechando um portão eletrônico muitas vezes por segundos. Os computadores atuais usam circuitos feitos com tecnologia CMOS (complementary metal oxide semiconductor).

O CMOS usa dois transistores complementares por porta (um com material do tipo N; o outro com material do tipo P). Quando um transistor está mantendo um estado lógico, quase não requer energia.


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