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Eletrónica I

Código:

LEEC21113

Sigla:

ELECT1

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Electrónica e Telecomunicações

Ocorrência: 2022/2023 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EEC	70	Plano de Estudos	1	-	6	75	162

Língua de trabalho

Português
Obs.: Português

Objetivos

Enumerar o conceito de material semicondutor;
Classificar os diferentes materiais de acordo com a sua condutividade eléctrica em condutores, semicondutores e isolantes;
Apontar as diferenças entre material semicondutor intrínseco e extrínseco;
Compreender o processo de condução nos vários díodos (retificador, emissor de luz e Zener);
Entender o processo de avalanche no díodo Zener;
Questionar e interpretar os estados de condução no díodo retificador, díodo emissor de luz e díodo Zener;
Compreender a diferença entre sentido convencional e sentido real de uma corrente eléctrica;
Conhecer a simbologia associada aos diferentes díodos;
Analisar circuitos com diodos rectificadores, LED e Zener;
Aplicar os diferentes modelos de condução associados aos díodos;
Compreender a constituição do transístor bipolar de junção (TBJ)/Metal óxido Semicondutor (MOSFET);
Identificar a simbologia do TBJ/MOSFET;
Distinguir transístor NPN de PNP;
Distinguir transístor MOSFET de canal N de canal P;
Compreender o funcionamento do MOSFET de enriquecimento e de depleção;
Identificar e analisar os modelos do MOSFET para os diversos modos de operação;
Compreender o processo de condução no TBJ/MOSFET;
Identificar e compreender os modos de operação do TBJ/MOSFET;
Identificar as principais montagens de um transístor (TBJ/MOSFET) e suas malhas de polarização;
Avaliar o transístor (TBJ/MOSFET) como elemento comutador/amplificador;
Identificar, compreender e interpretar as principais curvas características do TBJ/MOSFET;
Avaliar o ponto de funcionamento em repouso do TBJ/MOSFET;
Compreender o efeito de compensação da temperatura na montagem emissor comum;
Identificar e compreender a função dos condensadores de acoplamento e de contorno;
Projectar malhas de polarização na configuração emissor comum/fonte comum;
Analisar circuitos electrónicos de baixa complexidade;
Simular circuitos electrónicos de baixa complexidade;
Interpretar e compreender a função dos condensadores de acoplamento e de contorno em montagens de baixa complexidade;
Localizar a presença de condensadores de acoplamento e de contorno num circuito amplificador eletrónico;
Montar, testar e experimentar circuitos eletrónicos de baixa complexidade;
Interpretar o modelo para pequenos sinais nas médias frequências do transístor TBJ/MOSFET;
Aplicar o modelo de pequenos sinais em diferentes montagens com o transístor TBJ/MOSFET;
Simular e testar o transístor TBJ/MOSFET para pequenos sinais nas médias frequências;.

Resultados de aprendizagem e competências

As exposições teóricas-praticas a cargo dos docentes promovem a aquisição de conhecimentos actualizados sobre as temáticas estudadas. Conjuntamente é fomentada a realização de problemas de aplicação/simulações de forma autónoma, com posterior apresentação de resultados obtidos pelos alunos (em grupo ou individualmente) que motivam a reflexão, critica, e ajudam a uma maior participação no processo de aprendizagem. Visualização de vídeos demonstrativos do funcionamento dos vários dispositivos eletrónicos.  

Aulas Laboratoriais: Simulação/Método experimental aplicado ao desenvolvimento de circuitos e sistemas com base nos conhecimentos adquiridos nas aulas teórico/práticas.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Os conhecimentos adquiridos na disciplina de Eletrotecnia, cujo objetivo e bibliografia se encontra descrito na respetiva Ficha de Disciplina.

Programa

Díodo de Junção
Conceito de Semicondutor. Semicondutor intrínseco e extrínseco. Junção PN. Junção PN não polarizada. Junção PN polarizada directamente. Junção PN polarizada inversamente. Sentido convencional da tensão e corrente no díodo. Característica V-I do díodo. Simbologia do díodo. Modelo linear por troços, Modelo linear por troços simplificado, Modelo do díodo Ideal. Aplicações do díodo. Resistência dinâmica do díodo. Díodos especiais.

Transístor de Junção Bipolar (BJT)
Transístor de junção bipolar (BJT). BJT NPN. BJT PNP. Simbologia dos transístores NPN e PNP. Sentido convencional das correntes e tensões nos BJT. Modos de operação dos transístores: ZAD (Zona Activa Directa), ZS (Zona de Saturação), ZC (Zona de Corte), ZAI (Zona Activa Inversa). Modelos do BJT para os diversos modos de operação. Efeito de Early. Curvas características do BJT, Configurações básicas de montagem do BJT e malhas de polarização. Determinação do modo de operação. Ponto de funcionamento em repouso (PFR). BJT como comutador. BJT como amplificador (E.C). Compensação do efeito de temperatura (Emissor Comum). Modelo do BJT para sinais pequenos nas médias frequências. Função dos condensadores de acoplamento e contorno (Emissor Comum). Projecto de malhas de polarização (Emissor Comum).

Transístor Metal Óxido Semicondutor (MOSFET)
Transístor Metal Óxido Semicondutor (MOSFET) canal N. Transístor Metal Óxido Semicondutor (MOSFET) canal P. Curvas características do MOSFET. MOSFET de enriquecimento e de depleção. Simbologias mais usadas para os FET. Sentido convencional das correntes e tensões nos FET. Modos de operação dos transístores de efeito de campo. Modelos do MOSFET para os diversos modos de operação. Determinação do modo de operação. Recta de carga estática. Ponto de Funcionamento em Repouso. Malhas de Polarização. FET como comutador. Projecto de malhas de polarização. O MOSFET como amplificador. Modelo do MOSFET para sinais pequenos nas médias frequências.

Bibliografia Obrigatória

Robert Boylestad / Louis Nashelsky; Dispositivos Electrónicos e Teoria dos Circuitos. ISBN: 85-216-1195-1
Adel Sedra / Kenneth Smith; Microelectronics Circuits, 1998. ISBN: 0-19-511690-9

Bibliografia Complementar

Manuel de Medeiros Silva; Circuitos com Transistores Bipolares e MOS, Fundação Calouste Gulbenkian. ISBN: 972-31-0840-2
Manuel de Medeiros Silva; Introdução aos circuitos eléctricos e electrónicos. ISBN: 972-31-0696-5
Acácio Amaral; Electrónica Analógica: Princípios, Análise e Projectos, Edições Silabo, 2014. ISBN: 978-972-618-767-7

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

O principal objetivo desta unidade curricular é transmitir conhecimentos necessários à compreensão dos elementos fundamentais da eletrónica. Desenvolver capacidades de análise, projeto, simulação e execução de circuitos eletrónicos de baixa complexidade.
A metodologia é baseada em powerpoint  com exposições por voz e vídeos demonstrativos, conjugada com a realização de trabalhos laboratoriais apoiados na matéria ministrada nas aulas teórico-práticas, constituindo a forma mais adequada de transmitir aos alunos as competências teórico-práticas essenciais à obtenção dos objetivos propostos na unidade curricular.
O recurso à plataforma e-learning Moodle no Ensino a Distância permite diversificar a metodologia de avaliação. A plataforma suportará exercícios resolvidos ou por resolver com soluções, exercícios por resolver sem soluções, mini testes fomativos e questões aula e constitui o repositório de toda a informação referente à unidade curricular em questão. Concomitantemente, é realizado um acompanhamento assíncrono da aprendizagem na plataforma moodle e MS-Teams.

Software

PSPICE Student
MultiSim
TinkerCad

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia electrónica

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	20,00
Teste	40,00
Trabalho laboratorial	40,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	87,00
Frequência das aulas	45,00
Trabalho laboratorial	30,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

A classificação na componente Teórica inferior a 9.0 (nove) valores implica a reprovação na UC; A classificação na média dos minitestes inferior a 8 (oito) valores implica a reprovação na UC em avaliação contínua. A nota mínima em cada um dos minitestes não pode ser inferior a 8 (oito) valores.

Caso a assiduidade às aulas Teórico-Práticas seja inferior a 75%, o aluno só pode realizar a componente teórica em Época de Exame, ou seja, o aluno está excluído do processo de avaliação contínua.

Não é possível realizar mais do que uma prova em cada data de avaliação pelo que, um aluno que reprove num só miniteste, apenas poderá recuperar essa prova em data de exame da Época Normal. Se reprovar, a sua avaliação teórica será remetida para a realização de exame em Época de Recurso.

A nota obtida no Exame Teórico (ET) não pode ser inferior a 10 (dez) valores.

A média dos Trabalhos de Laboratório (TL) não pode ser inferior a dez (10) valores, pois tal implica a reprovação na Unidade Curricular; Para obter frequência o aluno deve previamente preparar cada um cinco trabalhos propostos e entregar no final de cada sessão de laboratório os reulstados relativos às montagens experimentais testadas e/ou simulações realizadas. Na última sessão laboratorial de cada trabalho, cada aluno é submetido a um teste laboratorial.

Fórmula de cálculo da classificação final

Para os alunos com possibilidade de frequentarem a cadeira em regime de avaliação contínua:

NF= 0.6 T+ 0.4 LAB

Legenda:
NF - nota final;
Componente Teórica (T) =  0.4 MT + 0.05 Qextra-aula + 0.15 FA
MT - Miniteste;
Qextra-aula = questões extra aula, com posterior submissão na plataforma moodle;
FA - Fichas de Avaliação;
LAB - nota dos trabalhos de laboratórios.

Notas:
(1) Prevê-se a realização de três minitestes;
(2) Prevê-se a realização de 5 LABs;
(3) É obrigatório estar inscrito na plataforma moodle para ter acesso aos materiais disponibilizados para a disciplina;
(4) A realização de provas de exame para efeitos de melhoria está sujeita a inscrição na Secretaria Académica segundo as normas vigentes. A melhoria de nota incide única e exclusivamente sobre a componente teórica da avaliação associada aos testes.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Para os alunos que não tiveram possibilidade de frequentar a cadeira no regime de avaliação contínua  (alunos com estatuto de TE), ou tenham reprovado na componente Teórica, a nota final será calculada da seguinte forma:

NF = 0.6 EXF + 0.4 LAB

Legenda:
EXF - exame final;
LAB - nota dos trabalhos de laboratórios.

Melhoria de classificação

A realização de provas de exame para efeitos de melhoria está sujeita a inscrição na Secretaria Académica segundo as normas vigentes. A melhoria de nota incide única e exclusivamente sobre a componente teórica da avaliação associada aos testes.