Qual a função do Díodo?
Díodos
O díodo é um dispositivo extremamente útil, com aplicação em praticamente todos os tipos de circuitos. O díodo é um elemento semicondutor de dois terminais, por analogia com as válvulas de vácuo, ânodo e cátodo, que tem a propriedade de deixar passar corrente quando o ânodo é positivo relativamente ao cátodo (polarização direta) e de não conduzir quando a tensão aos seus terminais é a contrária (polarização inversa). Na figura seguinte está representado o símbolo de um díodo semicondutor:
A propriedade descrita faz do díodo um componente adequado para ser utilizado, só ou com outros díodos, como retificador.
No estado de condução a queda de tensão entre o ânodo e cátodo é aproximadamente 1V (VF). No estado de bloqueio, a corrente que circula pelo díodo recebe o nome de corrente de fuga e é praticamente zero. Além da queda de tensão direta VF, outras grandezas caracterizam o díodo: a tensão inversa que pode suportar, VR, e as correntes média e eficaz que admite no sentido direto.
Nas folhas de dados (datasheet) podemos consultar uma tabela com os valores limites (absolute maximum ratings), entre os quais, se encontram as tensões VF e VR, bem como as correntes IF e IRMS
Seguidamente indicam-se as características elétricas e alguns gráficos, entre os quais se encontra a curva característica de polarização direta e e inversa conforme o exemplo seguinte:
Na figura acima podemos observar que em polarização direta a corrente cresce muito lentamente até que a tensão alcance um valor de aproximadamente 1V. A partir desse ponto, a tensão permanece praticamente constante, ainda que o incremento de corrente seja muito elevado. O limite de corrente é especificado pelo fabricante IF.
A característica é uma reta que se confunde praticamente com o eixo das abcissas. Isto quer dizer que a corrente, nestas condições de polarização, é muito pequena. Quando se ultrapassa um determinado valor de tensão inversa VR, o díodo fica inutilizado.
Como foi referido anterior anteriormente, o díodo, é um semicondutor. É constituído por uma junção de materiais P e N (normalmente silício). O cátodo é do tipo N sendo geralmente identificado por uma barra no corpo do díodo. O ânodo é do tipo P e não está identificado.
Existem vários tipos de díodos, sendo os mais usuais os díodos retificadores, Schottky (comutação rápida), Zener ou reguladores de tensão, emissores de luz ou LED, fotossensíveis, PIN, entre muitos outros tipos.
Na prática podemos construir um simples circuito de forma a verificar o funcionamento do díodo. O circuito acima irá assinalar 4,3mA no amperímetro, utilizando a lei de ohm e considerando a queda de tensão no díodo de 0,7V, teremos 4,3V/1000ohm= 4,3mA Podemos concluir que a corrente flui estando o díodo corretamente polarizado.
Se o díodo fosse montado no sentido inverso conforme a imagem acima não haverá corrente porque o díodo está inversamente polarizado.
Conectar um díodo em série com uma fonte de alimentação permite proteger a mesma contra a inversão de polaridade da alimentação porque não irá haver corrente.
Não nos podemos esquecer que neste caso irá existir sempre uma queda de tensão no díodo de 0,7V o que pode ser problemático em circuitos que precisem de uma tensão certa. A queda de tensão tem sempre que ser levada em consideração.
Díodo emissor de luz
Os díodos emissores de luz ou Light Emitting Diode - LED são os díodos mais utilizados e também os mais interessantes. É utilizado para a emissão de luz em locais e instrumentos onde se torna mais conveniente a sua utilização no lugar de uma lâmpada. Começou por ser usado na eletrónica como sinalizador e tornou-se nas últimas décadas um dos componentes mais ubíquos presente nos mais variados equipamentos.
O díodo LED é um díodo em tudo semelhante a um díodo retificador (junção PN), mas tem a particularidade de emitir luz quando atravessado por uma corrente. Obviamente que devido aos processos de fabrico, os leds são otimizados para a emissão de luz com a menor corrente possível enquanto que os díodos retificadores são otimizados para a maior corrente possível.
O símbolo do díodo led é idêntico ao do díodo retificador:
Desta forma um díodo ligado da forma correta irá iluminar-se e ao mesmo tempo permitir que a corrente flua através dele. Um díodo ligado da forma incorreta não permitirá a passagem de corrente e não irá iluminar-se.
De relembrar que os leds precisam normalmente de uma resistência limitadora de corrente para que não fiquem danificados por excesso de corrente.
Como identificar corretamente um díodo led?
Os díodos led não tem sinais ou riscas que permitam identificar o ânodo ou o cátodo. Existem, no entanto, algumas características que permitem identificar corretamente um díodo led:
• Num díodo led novo, o pino mais curto é o cátodo e o mais longo o ânodo;
• À volta da lente do díodo led existe um anel que está cortado no lado que assinala o cátodo;
• Olhando através lente do díodo, a placa mais larga corresponde ao cátodo.
Estes métodos de identificação funcionam para a maior parte dos leds, no entanto a tecnologia avança cada dia e poderão haver outros modelos que não sigam as características das últimas décadas.
À semelhança dos díodos retificadores os díodos led são caracterizados por parâmetros semelhantes aos díodos retificadores, mas como referido anteriormente é a cor, brilho e corrente de funcionamento os parâmetros mais importantes. O mais importante é efetivamente a corrente de funcionamento. Os díodos led convencionais têm normalmente uma corrente de funcionamento de 20mA, no entanto muitos modelos conseguem brilhar a partir de 1-2mA. A tensão inversa máxima é normalmente de 5-6V e não devemos sujeitar os díodos led a tensões inversas pois será danificado.
A tensão de condução dos díodos led depende da cor porque esta está relacionada com as substâncias que constituem o led, está bem identificada na sua folha técnica (datasheet) e poderá também ser consultada na tabela abaixo:
Nem todos os leds têm a lente da cor do seu brilho e muitos leds, especialmente os de alto brilho, têm lentes transparentes.
Todos os leds devem ser limitados em corrente. Para que isso podemos alimentar o led com uma tensão semelhante à sua tensão de condução, mas muitas vezes é impraticável porque a tensão de alimentação é normalmente superior à tensão de condução do led. No caso das fitas led, a associação de leds em série permite dispensar a utilização de uma resistência limitador em série com o led, mas a utilização da resistência em série com o led é efetivamente a melhor e mais prática solução.
Utilizando a lei de Kirchhoff e a lei de ohm utilizamos a seguinte formula para calcular a resistência limitadora:
O led, segundo as características do fabricante, apenas suporta uma corrente máxima de 20mA, e uma queda de tensão de 2V (ver datasheet). Apesar da resistência de 150Ω ser apropriada, como boa prática, não se utiliza os componentes no limite, pelo que, neste caso uma resistência de 220Ω ou 330Ω seriam apropriadas. Correntes menores não danificam os led’s, mas em contrapartida quanto maior a resistência limitadora, menor a sua luminosidade.
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