Explicação dos conhecimentos básicos sobre díodos
Um díodo é um dispositivo eletrónico básico feito de materiais semicondutores (como o silício, germânio, ou selénio), constituído por uma junção PN mais os cabos dos eléctrodos e o invólucro da embalagem. Tem dois eléctrodos: o ânodo (terminal positivo) e o cátodo (terminal negativo).
Princípio básico de funcionamento
A caraterística principal de um díodo é condutividade unidirecional:
| Tipo de tensão | Estado do díodo | Situação atual |
|---|
| Tensão de avanço | Condução | A corrente flui do ânodo para o cátodo |
| Tensão inversa | Corte | Apenas uma corrente de fuga mínima |
Quando a tensão direta excede a tensão limite (aproximadamente 0,7 V para díodos de silício, 0,3 V para díodos de germânio), o díodo conduz. Quando a tensão inversa excede a tensão de rutura, o díodo pode ficar danificado.
Classificação exaustiva de díodos
Classificação por estrutura e aplicação
| Tipo | Caraterísticas | Principais aplicações |
|---|
| Díodo de contacto pontual | Pequena área de junção PN, bom desempenho a altas frequências | Circuitos de deteção de alta frequência, circuitos de comutação |
| Díodo de junção | Grande área de junção PN, elevada capacidade de corrente | Circuitos de retificação de potência |
| Díodo plano | Área de junção PN controlável | Circuitos digitais (pequena área), retificação de potência (grande área) |
| Díodo Zener | Funciona na região de rutura inversa | Regulação da tensão, fontes de tensão de referência |
| Díodo emissor de luz (LED) | Converte energia eléctrica em luz | Luzes indicadoras, ecrãs e iluminação |
| Fotodíodo | Converte sinais luminosos em sinais eléctricos | Deteção de luz, controlo fotoelétrico, comunicação ótica |
Díodos de função especial
- Diodos Varactor: A capacitância varia com a tensão inversa, utilizada em circuitos de sintonização
- Díodos Schottky: Baixa queda de tensão de avanço, utilizada em aplicações de comutação de alta velocidade
- Díodos de túnel: Caraterísticas de resistência negativa, utilizadas em circuitos de oscilação de micro-ondas
Caraterísticas e parâmetros do núcleo do díodo
Curva caraterística de corrente-tensão
As caraterísticas eléctricas de um díodo podem ser totalmente descritas pela sua curva caraterística I-V:
Caraterísticas de avanço:
Tensão zero → Zona morta (quase sem corrente) → Tensão de limiar → Região de condução (aumento acentuado da corrente)
Caraterísticas inversas:
Pequena tensão inversa → Região de saturação (corrente inversa mínima) → Tensão de rutura → Região de rutura (aumento acentuado da corrente)
Tabela de parâmetros-chave de desempenho
| Parâmetro | Descrição | Factores de influência |
|---|
| Corrente máxima do retificador | Corrente média máxima permitida a longo prazo | Área de junção PN, condições de dissipação de calor |
| Tensão de rutura inversa | Tensão inversa mínima que provoca a avaria | Concentração de dopagem dos materiais, conceção estrutural |
| Corrente de saturação inversa | Corrente de fuga mínima sob polarização inversa | Temperatura, pureza do material |
| Capacitância da junção | Efeito de capacitância formado pela junção PN | Frequência de funcionamento, área de junção |
| Tempo de recuperação inversa | Tempo necessário para passar da condução ao corte total | Velocidade de comutação, caraterísticas do material |
Métodos de teste e identificação de díodos
Técnicas de identificação de polaridade
- Aparência Identificação da marca
- A extremidade com uma seta triangular indica o terminal positivo
- Marcas de pontos/anéis de cor: Normalmente, a extremidade com um ponto de cor é positiva, a extremidade com um anel de cor é negativa
- Diferenciação de comprimento: O chumbo mais longo é normalmente positivo
- Método de teste do multímetro
- A medição mostra uma resistência mais pequena: A sonda preta liga-se ao terminal positivo
- Modo de teste de díodos no multímetro digital: A sonda vermelha liga-se ao terminal positivo quando a queda de tensão é apresentada
Fundamentos dos testes de desempenho
- Díodo normal: Pequena resistência de avanço, grande resistência de recuo
- Julgamento de danos: Ambas as direcções apresentam uma pequena resistência (curto-circuito) ou ambas apresentam uma grande resistência (circuito aberto)
- Teste de Diodo Zener: Requer um circuito especial para testar a tensão regulada
Aplicações práticas pormenorizadas de díodos
1. Aplicações do circuito retificador
Convertem corrente alternada em corrente contínua, servindo como componentes principais em adaptadores de corrente, carregadores e outros dispositivos.
2. Regulação e proteção da tensão
Utiliza as caraterísticas de avaria inversa de Díodos Zener para fornecer referências de tensão estáveis e proteção contra sobretensão para circuitos.
3. Funções de processamento de sinais
- Circuitos de deteção: Extrair a informação original de sinais modulados
- Circuitos limitadores: Limitar a amplitude do sinal para evitar sobrecargas
- Circuitos de aperto: Fixar as posições do nível do sinal
4. Circuitos de comutação e circuitos digitais
Funcionam como interruptores electrónicos para implementar funções lógicas com uma velocidade de resposta rápida e uma longa vida útil.
5. Campos de aplicação fotoeléctrica
- Iluminação LED: Fontes de luz eficientes em termos energéticos, de longa duração e amigas do ambiente
- Deteção fotoeléctrica: Converter sinais luminosos em sinais eléctricos
- Isolamento ótico: Conseguir o isolamento elétrico entre circuitos
Considerações sobre seleção e utilização
Considerações sobre a seleção
- Capacidade atual: Escolha uma corrente máxima adequada do retificador com base nos requisitos do circuito
- Tensão nominal: A tensão inversa de funcionamento deve ser superior à tensão inversa máxima possível no circuito
- Caraterísticas de frequência: Selecionar tipos com pequena capacidade de junção para circuitos de alta frequência
- Gama de temperaturas: Considerar o impacto da temperatura do ambiente de funcionamento no desempenho
Precauções de utilização
- A polaridade não deve ser invertida, pois isso pode causar falha no circuito ou danos no dispositivo
- Os díodos de potência requerem atenção aos problemas de dissipação de calor
- Controlo da temperatura e do tempo durante a soldadura para evitar danos térmicos
- Os modelos sensíveis à eletrostática requerem medidas anti-estáticas