Assim como outros artigos que tratam de componentes aqui no site, este também não tratará profundamente sobre todos os aspectos do diodo. Não será explicado os detalhes estruturais do componente, como junções PN de semicondutores, nem os parâmetros mais específicos, como capacitância da junção ou temperatura de operação. Ao invés disto, este artigo está mais focado na parte prática, na utilização deste componente especialmente em circuitos do site. Também serão demonstradas as diferenças entre os diodos de silício, germânio e LEDs, já que são amplamente utilizados na construção de pedais de distorção, fuzz e overdrive. Não há neste artigo nenhuma referência a tipos mais incomuns de diodos, como o varicap, o schottky, por exemplo. Para quem quiser se aprofundar mais, é aconselhável começar pelo artigo http://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo na Wikipédia.
O que é o diodo?
O diodo é um componente eletrônico que possui dois terminais, o ânodo (A) e o cátodo (K). Isto significa que, diferentemente de um resistor, o diodo é um componente polarizado, portanto ao inserir um diodo em uma placa de circuito impresso, o construtor deve estar atento para não inseri-lo invertido. Mais adiante serão mostrados os tipos de diodos que são amplamente utilizados em circuitos do site, e informações sobre como identificar os terminais ânodo e cátodo em cada um deles.
Este é o símbolo de um diodo de junção, que é o tipo mais comum de diodo. As letras ‘A’ e ‘K’, que não fazem parte do símbolo do diodo, foram colocadas para referenciar os terminais ânodo e cátodo, respectivamente. O cátodo, indicado pela linha no símbolo do componente, também aparece como uma faixa no encapsulamento dos diodos.
A função básica de um diodo é permitir que a corrente elétrica flua do ânodo para o cátodo e bloquear no sentido contrário.
IMPORTANTE: para esta análise, a fim de proporcionar um entendimento melhor para principiantes, considerar o diodo do circuito como um diodo ideal.
Como o diodo está polarizado diretamente, ou seja, está com o ânodo no terminal positivo da bateria e o cátodo está ligado ao negativo da bateria (através do resistor), ele comporta-se como uma chave fechada, conduzindo a corrente da bateria. Com isso, toda tensão é entregue ao resistor, conforme ilustra a figura abaixo, onde o diodo diretamente polarizado comporta-se como uma chave fechada.
Ao invertermos o diodo, ele passa a ficar reversamente polarizado, com o cátodo conectado ao terminal positivo da bateria e o ânodo conectado ao negativo da bateria.
Com isto, nenhuma corrente flui pelo circuito e o diodo comporta-se como uma chave aberta, conforme o circuito abaixo.
Este é o comportamento do diodo ideal para circuitos de corrente contínua. Podemos traçar um gráfico que resume este comportamento da corrente em função da tensão aplicada no diodo.
A partir do que foi mostrado até aqui, fica claro que um diodo é um componente com pouca utilidade em corrente contínua. Porém, ao utilizá-lo em corrente alternada, vemos que pode ser muito útil. O circuito abaixo é o de um retificador de meia-onda, um dos circuitos mais simples com diodos. Os circuitos retificadores são encontrados em circuitos de fontes de alimentação.
O circuito possui um gerador senoidal, que gera no ponto A corrente alternada, conforme mostra o gráfico. O diodo somente conduz durante o semiciclo positivo. Portanto, é somente neste semiciclo que a tensão da entrada é entregue ao resistor. Durante o semiciclo negativo, nenhuma corrente atravessa o diodo, e a tensão no resistor permanece zerada.
Diodo Ideal X Diodo real
O diodo mostrado até agora é um diodo ideal, com a curva característica volt-ampere mostrada na figura abaixo.
Porém este diodo não existe. Abaixo está a curva característica de um diodo real.
É a partir de diodos reais que construímos circuitos eletrônicos, e os projetistas de pedais de guitarras tomam as diferenças entre o diodo real e o diodo ideal como uma ferramenta para alterar as características elétricas do sinal da guitarra que passa pelo circuito, o que, no final das contas, altera o timbre da guitarra no amplificador.
Diferentes diodos com tensões de limiar diferentes produzem diferenças na forma com que o circuito ceifador se comporta. O circuito ceifador é explicado em mair detalhe no artigo ‘Soft-clipping e hard-clipping’ , onde também é descrito melhor sobre como estas características entre os diodos são utilizadas para alterar o som da guitarra
Tensão de Limiar
Um diodo real necessita de alguma tensão direta em seus terminais antes de começar a conduzir corrente. Isto é mostrado na curva característica do diodo real. A tensão necessária é denominada Tensão de Limiar, e varia muito, dependendo do tipo de diodo: para diodos de germânio, como o 1N34 ou o 1N60, esta tensão é da ordem de 0,2 V, enquanto que para diodos de silício, como o 1N4148 e o 1N4004, situa-se entre 0,6 a 0,7 V. Para os LEDs, a tensão de limiar fica por volta de 2 V.
Tensão de ruptura
O diodo real possui uma limitação sobre qual a tensão máxima ele pode suportar. Por exemplo, o 1N4148 possui tensão reversa máxima de 75 V, enquanto que o1N4004 possui uma tensão reversa máxima de 400 V. Ao ultrapassar este valor corremos o risco de destruir o componente.
Como nota, um tipo especial de diodo, o diodo zener, opera na região próxima a tensão de ruptura.
Corrente máxima direta
O diodo possui uma limitação em relação a quantidade máxima de corrente que pode atravessá-lo quando está operando polarizado diretamente. Um diodo 1N4004 possui corrente máxima de 1 A, enquanto que no 1N4148 esta corrente é de apenas 200mA.
Corrente reversa
Num diodo ideal, quando está polarizado reversamente, nenhuma corrente deveria atravessá-lo. No diodo real, uma pequena corrente atravessa o dispositivo. No caso de diodos de silício, esta corrente é da ordem de nanoamperes (0,000000001 A), enquanto que em diodos de germânio esta corrente aumenta para a casa dos microamperes (0,000001 A). Ambas correntes são muito pequenas, apesar de a corrente reversa do diodo de germânio é cerca de 1000 vezes maior que no diodo de silício.
Encapsulamento
Os diodos são componentes eletrônicos que possuem diversos tipos de encapsulamentos. Porém estes encapsulamentos devem sempre mostrar de forma clara qual é o terminal cátodo (K) e o ânodo (A). Em diodos com encapsulamento cilíndrico, como é o caso do 1N4148 (encapsulamento DO-35) e o 1N4007(encapsulamento DO-41), o terminal cátodo é identificado pelo anel pintado próximo a este terminal. Na figura abaixo estão os dois tipos de diodos mais comuns nas montagens do site: o 1N4007, com o corpo preto de plástico e a faixa do cátodo pintada em prata, e o 1N4148, com o corpo de vidro e a faixa do cátodo pintada de preto.
