Quinta parte do curso de eletrônica apresentado no Hackerspace Uberlândia - MG - Diodos

1. Curso de Eletrônica
Foco em Eletrônica digital para
uso da Plataforma Arduino

2. Diodo
Um diodo é um dispositivo construído a partir de uma junção PN,
portanto deixará que a corrente passe somente num único sentido
quando adequadamente polarizado (polarização direta), bloqueando
a corrente quando a polaridade da tensão inverter (polarização
reversa).
A próxima figura mostra o diodo com a indicação dos dois terminais ,
anodo(A) e catodo (K), o símbolo, e o diodo em polarização direta e
polarização reversa bem como aspecto fíisico de diodos comerciais.

3. Diodo
Curva Característica do Diodo
O gráfico abaixo mostra a corrente em função da tensão aplicada em um diodo
de junção para o caso de diodo de silicio (Si)

4. Diodo
( a ) ( b ) ( c )
Diodo ( a ) aspecto construtivo ( b ) aspecto físico ( c ) símbolo

5. Diodo
Diodo Polarizado Diretamente
Para o diodo conduzir, mesmo em polarização direta, é necessário
que a tensão da bateria seja de pelo menos 0,7V (para vencer a
barreira de potencial).
Em condução um diodo apresenta uma queda de tensão de
aproximadamente 0,7V ( diodo de Si).
No circuito a seguir a corrente é de aproximadamente 1,3mA.

6. Diodo
Circuito com o diodo polarizado diretamente

7. Diodo
Diodo Polarizado Reversamente
Com polarização reversa a corrente no diodo será muito baixa (da ordem de
nA para diodos de Si), de forma que do ponto de vista prático será zero.
Esta corrente reversa também chamada de corrente de fuga só depende de
aspectos construtivos (dopagem) e da temperatura (dobra de valor para cada
10 graus de aumento na temperatura).
Observe que quando polarizado reversamente toda a tensão da fonte cairá
entre os terminais do diodo, que deverá ter capacidade para suportar essa
tensão reversa, caso contrário
pode ocorrer um fenômeno chamado de avalanche o que pode levar à
destruição do diodo.

8. Diodo
Circuito com o diodo polarizado reversamente

9. Diodo
Aplicações Básicas de Diodos
A partir de agora serão apresentadas algumas aplicações básicas com
semicondutores usando diodos (junção PN) que é o dispositivo que
origina todos os outros dispositivos semicondutores.
A maioria dos circuitos eletrônicos (celulares, videogames, rádios, TV,
etc) necessita para o seu bom funcionamento que sejam alimentados
com tensão continua (CC), e como a tensão disponível nas tomadas é
alternada (CA), será necessário converter essa tensão CA em tensão
CC.

10. Diodo
Aplicações Básicas de Diodos
A fonte de alimentação CC completa consiste de um conversor CA/CC.
Esses conversores são constituídos basicamente de transformador
(abaixador ou elevador), filtro e regulador.
A próxima figura mostra os blocos constituintes de um conversor
CA/CC.

11. Diodo
( a )
( b )
( a ) Conversor CA/CC ( b ) partes que compõe um Conversor CA/CC

12. Diodo
Diodos Retificadores
Retificador de Meia Onda
Retificador de Meia Onda com Filtro Capacitivo
Retificador de Onda Completa com Center Tap
Retificador de Onda Completa com Center Tap com Filtro
Retificador de Onda Completa em Ponte

13. Diodo
Retificador de Meia Onda

14. Diodo
Retificador de Meia Onda com Filtro Capacitivo
( a ) Retificador de meia onda com filtro capacitivo ( b ) Formas de onda
de entrada (azul) e saida (vermelho)b
( a )
( b )

15. Diodo
Retificador de Onda Completa com Center Tap
( a )
( b )
( a ) Circuito do retificador de onda completa com center tap ( b ) Tensão
de entrada do retificador

16. Diodo
Retificador de Onda Completa com Center Tap com Filtro
Retificador de onda completa com Center Tap com Filtro capacitivo.

17. Diodo
Retificador de Onda Completa em Ponte
Retificador de onda completa em ponte ( a ) circuito ( b ) tensão de entrada
( c ) saída
( a )
( b )
( c )

18. Diodo
Diodos de Propósito Especifico
Diodo Emissor de Luz (LED)
São dispositivos que possuem uma junção PN, mas são construídos
com uma grande variedade de diferentes
materiais, desta forma a queda de tensão é diferente dos diodos
retificadores, variando de 1,5V a 2V em função da cor emitida a qual
pode ser vermelho, amarelo, azul, verde ou infravermelho (IR), etc.
Tipicamente consomem aproximadamente 20mA, necessitando de uma
resistência em serie para limitar a corrente em um valor aceitável.

19. Diodo
( a ) ( b )
Figura 6: Diodo Emissor de Luz ( a ) circuito ( b ) aspecto físico

20. Diodo
Diodos de Propósito Especifico
Fotodiodo
Um fotodiodo funciona ao contrario de um LED, isto é, tem uma abertura
através da qual radiação, em geral infravermelha (IR – Infra Red – Infra
vermelha) incide gerando uma corrente que será proporcional à
intensidade da radiação.
Portanto um fotodiodo é essencialmente um fotodetector convertendo
intensidade luminosa em corrente ou tensão. Ao contrario dos LEDs,
que funcionam com polarização direta, um fotodiodo é polarizado
reversamente.

21. Diodo
( a ) ( b )
Figura 6: Fotodiodo ( a ) Circuito e polarização (m b ) curva de resposta
espectral relativa

22. Diodo
Diodos de Propósito Especifico
Limitadores
São circuitos que limitam a tensão entre dois valores.
Na próxima figura enquanto a tensão de entrada for menor do que 3,7V
o diodo permanecerá cortado e a saída será igual à entrada ( Vs=Ve).
Quando porém Vg for maior do que 3,7V o diodo conduz e a saída será
constante e igual a 3,7V (3+0,7).

23. Diodo
Limitador paralelo com tensão de polarização positiva

24. Diodo
Diodos de Propósito Especifico
Diodo Zener
São diodos projetados para operar na região de ruptura, onde grandes
variações de corrente produzem pequenas variações de tensões, desta
forma permitindo que se construa um regulador de tensão.
A próxima figura mostra o símbolo e a curva característica mostrando a
região de operação.

25. Diodo
( a ) ( b )
( a ) símbolo do diodo Zener ( b ) curva característica

26. Referência:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dispositivo_semicondutor
http://informatica.hsw.uol.com.br/semicondutores.htm
http://www.allaboutcircuits.com/videos/48.html