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O componente semicondutor mais simples – o diodo – executa uma variedade de funções úteis relacionadas ao seu objetivo principal de gerenciar a direção do fluxo da corrente elétrica. Os diodos permitem que a corrente flua através deles em apenas uma direção. Diodos perfeitamente eficientes parecem ser circuitos abertos com uma tensão negativa e, de outra forma, parecem curto-circuitos. Mas, como os diodos admitem alguma ineficiência, sua relação entre corrente e voltagem é não linear. Como tal, você vai querer consultar a ficha técnica de um diodo para ver um gráfico da curva da tensão direta de qualquer diodo em relação à sua corrente direta, de modo que você escolha o diodo certo para seu projeto específico.
Aplicações de Diodos
Apesar de serem dispositivos semicondutores simples de dois pinos, os diodos são vitais na eletrônica moderna. Algumas das aplicações típicas de diodos incluem:
- Retificar uma tensão, como transformar CA em tensões CC
- Isolando sinais de uma fonte
- Controlando o tamanho de um sinal
- Sinais de mistura
Conversão de energia
Uma aplicação significativa dos diodos é converter energia CA em energia CC. Um único diodo ou quatro diodos transformam a energia doméstica de 110 V em DC, formando um meio (diodo único) ou uma onda completa (quatro diodos) retificador. O diodo permite que apenas metade da forma de onda CA passe por ele. Quando esse pulso de tensão carrega um capacitor, a tensão de saída parece ser uma tensão CC constante com uma pequena ondulação de tensão. O uso de um retificador de onda completa torna este processo ainda mais eficiente, roteando os pulsos CA de modo que ambas as metades positiva e negativa da onda senoidal de entrada sejam vistas apenas como pulsos positivos, efetivamente dobrando a frequência dos pulsos de entrada para o capacitor, que ajuda a mantê-lo carregado e fornecer uma voltagem mais estável. Diodos e capacitores criam diferentes multiplicadores de tensão para pegar uma pequena tensão CA e multiplicá-la para criar saídas de tensão muito alta. As saídas CA e CC são possíveis usando a configuração correta de capacitores e diodos.
Demodulação de Sinais
O uso mais comum de diodos é remover o componente negativo de um sinal AC. Como a parte negativa de uma forma de onda AC é geralmente idêntica à metade positiva, muito pouca informação é efetivamente perdida neste processo de remoção, levando a um processamento de sinal mais eficiente. A demodulação de sinal é comumente usada em rádios como parte do sistema de filtragem para ajudar a extrair o sinal de rádio da onda portadora.
Proteções contra sobretensão
Os diodos também funcionam bem como dispositivos de proteção para componentes eletrônicos sensíveis. Quando usados como dispositivos de proteção de tensão, os diodos não são condutores em condições normais de operação, mas imediatamente causam curto-circuito em qualquer pico de alta tensão ao aterramento, onde não pode danificar um circuito integrado. Diodos especializados chamados supressores de tensão transiente são projetados especificamente para proteção contra sobretensão e podem lidar com picos de energia muito grandes por curtos períodos de tempo, características típicas de um pico de tensão ou choque elétrico, que normalmente danificariam os componentes e reduziriam a vida útil de um produto eletrônico. Da mesma forma, um diodo pode regular a tensão servindo como um tosquiadeira ou um limitador – um propósito especializado que limita a voltagem que pode passar por ele em um determinado ponto.
Direção Atual
A aplicação básica dos diodos é direcionar a corrente e garantir que ela flua apenas na direção correta. Uma área em que a capacidade de direção atual dos diodos é usada com bons resultados é na mudança da energia proveniente de uma fonte de alimentação para a energia movida a uma bateria. Quando um dispositivo está conectado e carregando – por exemplo, um telefone celular ou fonte de alimentação ininterrupta – o dispositivo deve consumir energia apenas da fonte de alimentação externa e não da bateria, e enquanto o dispositivo está conectado, a bateria deve estar consumindo energia e recarga. Assim que a fonte de alimentação for removida, a bateria deve alimentar o dispositivo para que nenhuma interrupção seja percebida pelo usuário. Um bom exemplo de direção atual é através proteção contra corrente reversa. Considere, por exemplo, seu carro. Quando a bateria morre e um transeunte amigável se oferece para ajudar com os cabos de jumper, se você misturar a ordem dos cabos vermelho e preto, não vai fritar o sistema elétrico do seu carro porque os diodos adjacentes à bateria bloqueiam a corrente na direção errada.
Portões lógicos
Os computadores operam em binário – um mar infinito de zeros e uns. As árvores de decisão binárias na computação são baseadas em portas lógicas habilitadas por diodos que controlam se uma chave está ligada (“1”) ou desligada (“0”). Embora centenas de milhões de diodos apareçam nos processadores modernos, eles são funcionalmente iguais aos diodos que você compra na loja de eletrônicos – apenas muito menores.
Diodos e luz
Uma lanterna LED é apenas uma lanterna cuja iluminação é proveniente de um diodo emissor de luz. Na presença de tensão positiva, os LEDs acendem. Um fotodiodo, por outro lado, aceita luz através de um coletor (como um minipainel solar) e converte essa luz em uma pequena quantidade de corrente.
