DIODOS
O diodo é um componente eletrônico do tipo semi-condutor construído a base de silício que é um
material classificado como semimetal. Os elementos semimetais são aqueles que possuem propriedades
intermediárias entre os metais e os não-metais.
Aqui não será a apresentado a construção e as características físicas dos diodos, pois não é o
enfoque deste estudo. Estudaremos apenas uma das suas aplicações em circuitos elétricos. Os diodos
possuem três aproximações que descrevem o seu funcionamento. Aqui será mostrada a primeira e a segunda
aproximação do diodo.
• Primeira Aproximação:
A primeira aproximação trata-se do diodo ideal. O diodo ideal não existe, porém, em certas
situações esta consideração facilita a análise e interpretação de um circuito elétrico.
O diodo permite a passagem de corrente elétrica em seus terminais somente em um sentido, comportando-se
como um condutor. Este sentido é o sentido direto.
Se for invertido o sentido da corrente, então ele se comportará como um isolante, impedindo a
passagem da corrente em seus terminais. Esta é a polarização direta.
O diodo é composto por dois terminais, Anodo (A) e Catodo (K). o sentido da corrente se dá do
Anodo para o Catodo. Sabemos que, para que haja corrente elétrica é necessário que haja diferença de
potencial elétrico e a corrente se dá do potencial mais alto para o potencial mais baixo. Portanto, para que
haja corrente no diodo, é necessário que o potencial elétrico em A seja maior que o potencial elétrico em K.
Em termos de circuito, um diodo ideal age como uma chave. Quando o diodo está polarizado
diretamente, é como se fosse uma chave fechada (condutor perfeito). Se o diodo estiver polarizado
reversamente, é como se fosse uma chave aberta (isolante perfeito).
Por extrema que possa parecer de início a aproximação de um diodo ideal, ela o inicia na
compreensão do funcionamento do funcionamento de circuitos contendo diodos; não é necessário se
preocupar com efeitos da tensão de corte ou com a resistência do diodo. Haverá momentos em que a
aproximação se mostrará imprecisa demais; por esta razão, precisamos de uma segunda aproximação.
• Segunda Aproximação:
A segunda aproximação é muito semelhante a primeira, e descreve de uma maneira mais fiel o
comportamento do diodo. Nesta aproximação, o diodo continua sendo considerado uma chave aberta quando
submetido a uma polarização reversa (potencial do Catodo maior que o potencial do Anodo), impedindo a
passagem de corrente.
Porém, para que o diodo comece a conduzir a corrente, não basta apenas que o potencial do Anodo
seja maior que o potencial do Catodo; é preciso que a diferença de potencial seja superior 0,7 Volts; e
quando polarizado, a diferença de tensão sobre os seus terminais será de aproximadamente 0,7 Volts.
Existe ainda a terceira aproximação do diodo. Nesta é acrescentado a resistência interna do diodo
quando este é submetido a uma diferença de potencial maior que 0,7V. A terceira aproximação praticamente
não é utilizada e na maioria dos trabalhos práticos a segunda aproximação é mais recomendada.
Considerando os circuitos das figuras 4.4 e 4.5, calcule a corrente e a tensão e a potência
sobre o resistor utilizando a primeira e a segunda aproximação do diodo.
RETIFICADORES A DIODO
Como foi mencionado anteriormente, a fonte de energia para os circuitos eletrônicos deve ser do
tipo CC. Isto significa que, de alguma forma, devemos converter a energia CA da rede energia elétrica em
CC para alimentar o circuito. A característica do tipo CC é que a corrente circula sempre no mesmo sentido
enquanto que a do tipo CA circula em ambos os sentidos. Uma da maneiras de se garantir a circulação da
corrente sempre no mesmo sentido é a inserção de um diodo em série com o circuito, pois este irá funcionar
como um curto circuito quando a corrente for positiva e como uma chave aberta quando a corrente for
negativa.
Os circuitos das figuras 4.6 e 4.7 são chamados de circuitos retificadores de meia onda porque
somente metade da onda da corrente alternada é transferida para o resistor, sobre o resistor só há tensão
positiva, o que indica que a corrente circula sempre no mesmo sentido. Se unirmos os circuitos da figuras
4.6 e 4.7, poderemos ter uma retificação de onda completa.
CAPACITORES DE FILTRO
A figura 4.8 acima mostra o efeito da utilização de dois diodos simultâneos para a realização da
retificação e também a forma de onda retificada sobre o resistor. Podemos perceber que a tensão sobre o
resistor é sempre positiva, indicando que a corrente circula sempre no mesmo sentido e que o valor médio de
tensão sobre o resistor é o dobro do valor dos circuitos das figuras 4.6 e 4.7.
Porém, há intervalos de tempo em que a amplitude da tensão é muito baixa, chegando inclusive a
ser zero. Esta situação ainda não é adequada para os circuitos eletrônicos. É preciso que a tensão não varie
muito, sendo praticamente constante. Para isto acrescentamos um capacitor de filtro. O capacitor tem a
característica de acumular energia elétrica.
Quando o a tensão sobre o resistor estiver aumentando, o capacitor estará sendo carregado. No
instante em que a tensão sobre o resistor começar a diminuir, o capacitor irá liberar sua energia sobre o
resistor, descarregando-se lentamente. Nesta situação ele funciona como uma fonte de tensão.
REGULADORES
Podemos perceber que com a utilização de um capacitor de filtro, a tensão sobre o resistor tornouse
mais estável, sendo plenamente utilizável em muitos circuitos eletrônicos. Se aumentarmos o valor do
capacitor utilizado, teremos menores variações na tensão sobre o resistor.
Existem ainda alguns tipos de circuitos que são muito sensíveis as variações de tensão da fonte
utilizada, como os circuitos digitais, computadores, etc. Para estes casos, é necessário que a tensão se
mantenha constante e o mais estável possível em um determinado valor. Valores típicos para os circuitos
digitais são 3.3V e 5.0V. Então, precisamos de um último estágio, chamado de regulador. Este tem a função
de regular a tensão em um valor fixo, independente das variações da tensão de entrada.
Existem diversos dispositivos capazes de realizarem esta tarefa, sendo os mais comuns diodos
zener e circuitos reguladores da série 78XX. Utilizaremos neste estudo o circuito integrado regulador 7805.
Este deve ter em sua entrada uma tensão contínua que pode variar entre 8V e 25V, e sua saída será sempre
fixa em 5V.