O diodo retificador pode ser utilizado em vários tipos de circuitos, como nos retificadores de sinal. Muitos equipamentos que estão presentes no nosso dia-a-dia só existem por causa dos diodos.
Entenda nesse texto o funcionamento do diodo retificador, como utilizar e também alguns exemplos em circuitos como retificador de meia onda e retificador de onda completa.
Como funcionam
O princípio básico de funcionamento de um diodo é: quando polarizado diretamente, conduz corrente elétrica e ao ser polarizado reversamente, ele bloqueia a corrente. Na Figura 1 temos um esquema de que exemplifica esse funcionamento.
Figura 1 – Exemplo de polarização do diodo retificador.
É importante saber que há uma tensão limite nesse bloqueio, esta é conhecida como tensão de ruptura e se a tensão da fonte for maior do que ela, o diodo estraga e perde sua função.
Para que fosse possível representar o diodo em um circuito, foi necessário criar um símbolo para ele e este está presente na Figura 2. Dessa forma fica mais fácil saber quando o diodo está polarizado diretamente ou reversamente. Se o triângulo estiver apontado para o sentido da corrente, o diodo retificador vai funcionar como uma chave fechada e a corrente passará normalmente.
Figura 2 – Representação simbólica e foto de um diodo retificador.
Os diodos possuem uma curva característica, como a da Figura 3 . Nesta é possível observar a região de condução na parte em que o diodo está polarizado diretamente e a tensão de ruptura na parte onde a polaridade é reversa. No caso dessa Figura, a tensão de ruptura é de 50V e o diodo causa uma queda de aproximadamente 0,7V para conduzir.
Figura 3 – Curva característica de um diodo retificador.
Retificador de meia onda
No semiciclo positivo o diodo está polarizado diretamente e permite a passagem de corrente. Já no semiciclo negativo o diodo está polarizado reversamente e bloqueia a passagem de corrente.
Dessa forma a tensão se mantém praticamente a mesma da fonte no semiciclo positivo e no semiciclo negativo ela fica zerada. Na Figura 4 está representado um circuito retificador de meia onda. A tensão de saída Vout está retificada.
Figura 4 – Circuito retificador de meia onda com sinal de entrada e saída.
O circuito é de fácil construção, mas a tensão média é de Vp*0,318. Isso mostra que sua eficiência é baixa.
Retificador de onda completa
Existem dois tipos de retificadores de onda completa, mas o utilizado neste relatório foi o retificador de onda completa em ponte. Na Figura 5 está um exemplo de como o circuito pode ser montado.
Figura 5 – Circuito retificador de onda completa em ponte.
Na Figura 6 está representado o semiciclo positivo. Nesse momento os diodos D1 e D3 estão polarizados diretamente e os diodos D2 e D4 estão polarizados reversamente. Dessa forma a corrente é conduzida de D1 para D3, passando pela carga RL.
Figura 6 – Circuito retificador de onda completa em ponte – Semiciclo positivo.
Na Figura 7 está representado o semiciclo negativo. Nesse momento os diodos D2 e D4 estão polarizados diretamente e os diodos D1 e D3 estão polarizados reversamente. Dessa forma a corrente é conduzida de D2 para D4, passando pela carga RL.
Figura 7 – Circuito retificador de onda completa em ponte – Semiciclo negativo.
Esse circuito é mais complexo e mais caro que o retificador de meia onda, mas sua eficiência é o dobro, tendo em vista que a parte do semiciclo negativo também é aproveitada.
Diodo Zener
O diodo Zener é conhecido como diodo regulador de tensão, isto porque quando está operando reversamente mantém o valor da tensão máxima entre seus terminais em um valor constante, chamada de tensão do diodo Zener. Se o diodo Zener for polarizado de forma direta, ele se comporta como um diodo retificador comum. A aplicação do diodo Zener é justamente para trabalhar com a polarização reversa, quando a tensão de ruptura do é atingida, a mesma torna-se praticamente constante independente da corrente que passa pelo diodo (MUNDO DA ELÉTRICA, 2018). Na Figura 8 está uma figura que representa a simbologia e foto do diodo Zener.
Figura 8 – Simbologia e foto de um diodo Zener.
Circuitos limitadores
O circuito limitador de tensão serve para retirar tensões acima ou abaixo de um determinado nível, são utilizados para variar a forma de onda do sinal e proteger os circuitos. A seguir será apresentado alguns tipos de circuitos limitadores:
Circuito limitador positivo
Este tipo de circuito retira parte do sinal dos semiciclos positivos, limitando o valor de tensão na tensão de referência do diodo (Ex: 0,7 V). A Figura 9 mostra o exemplo de um limitador positivo.
Figura 9– Circuito limitador positivo.
No semiciclo positivo do circuito anterior o diodo faz com que tenha uma limitação, por exemplo de 0,7 V, do sinal de entrada no sinal de saída, enquanto que no no semiciclo negativo toda a tensão de entrada está sobre a carga (resistor RL). Na Figura 10 está uma ilustração da alteração no formato de onda que ocorre com o sinal de saída ao ser limitado no semiciclo positivo.
Figura 10 – Formato da onda no limitador positivo.
Circuito limitador duplo
Este tipo de circuito retira parte do sinal de ambos semiciclos, limitando o valor de tensão na tensão de referência do diodo (Ex: 0,7 V). A Figura 11 mostra o exemplo de um limitador duplo.
Figura 11 – Circuito limitador duplo.
No semiciclo positivo do circuito anterior o diodo D1 faz com que tenha uma limitação, por exemplo de 0,7 V, do sinal de entrada no sinal de saída, no semiciclo negativo o diodo D2 também limita a tensão ao valor de referência do diodo. Na Figura 12 está uma ilustração da alteração no formato de onda que ocorre com o sinal de saída ao ser limitado em ambos semiciclos.
Figura 12 – Formato de onda no limitador duplo.
O circuito limitador duplo pode ser utilizado para recuperar o sinal de FM. O sinal FM recebido é distorcido; ao utilizar o um limitador duplo somado a uma filtragem no sinal, o sinal é recuperado e a amplitude se torna constante ( KITANO, 2017).
Limitador com diodos Zener
Para entender o funcionamento do circuito limitador com diodos Zener primeiramente deve-se entender que o diodo Zener, como explicado na seção 1.4, funciona como um regulador de tensão quando polarizado reversamente ao trabalhar na região de ruptura e quando polarizado diretamente funciona como um diodo comum. Dessa forma, quando aplicado um circuito com dois zener invertidos, de acordo com a Figura 13, em qualquer semiciclo um dos diodos vai regular a tensão no valor de referência do diodo que estiver polarizado reversamente e o outro permitirá normalmente a passagem de corrente reduzindo também uma pequena parte da tensão, mas a princípio pode-se considerar que regulagem principal da tensão está sobre o diodo que estiver reversamente polarizado.
Figura 13 – Circuito limitador com duplo diodo Zener.
A Figura 14 mostra um exemplo de formato de onda com em um circuito limitador com dois diodos Zener.
Figura 14 – Formato de onda no limitador com diodos Zener.
Fonte: STROSKI , 2018.
Circuito dobrador de tensão
Esse circuito dobra a tensão utilizando diodos para bloquear a corrente em alguns momentos e capacitores para servirem como baterias, veja circuito na Figura 15.
Figura 15 – Circuito dobrador de tensão
Conforme a Figura 15 é possível entender o funcionamento desse circuito. No primeiro semiciclo negativo, o diodo D1 está polarizado reversamente e o diodo D2 diretamente, dessa forma o capacitor C1 carrega até próximo da tensão da fonte.
No semiciclo positivo, o diodo D1 está polarizado diretamente e D2 está polarizado reversamente. O capacitor C1 ainda está carregado e funcionará como uma fonte em série com a fonte Vi, para carregar o capacitor C2. Como o capacitor C1 está com aproximadamente a mesma tensão da fonte, a tensão total no capacitor C2 será o dobro de Vi.
Há possibilidade de adicionar mais elementos neste circuito e multiplicar ainda mais a tensão. Um circuito desses é exemplificado na Figura 16.
Figura 16 – Circuito multiplicador de tensão.
Referências
ATHOS ELETRONICS. Diodo Zener e suas aplicações. Ano 2020. Disponível em: <Clique aqui para acessar>. Acesso em: 27 de Novembro de 2020
CADERNO DE LABORATÓRIO. Projeto de multiplicadores de tensão. 2020. Disponível em: <Clique aqui para acessar>. Acesso em: 28 de Novembro de 2020.
DO CARMO, Alexandro Pereira. Eletrônica – Retificador. Setembro, 2015. Disponível em: <Clique aqui para acessar>. Acesso em: 27 de Novembro de 2020.
KITANO, Cláudio. Circuitos com diodos. Setembro, 2017. Disponível em: <Clique aqui para acessar>. Acesso em: 29 de Novembro de 2020
MUNDO DA ELÉTRICA. Diodo Zener, funcionamento e aplicações!. Março, 2018 Disponível em: <Clique aqui para acessar>. Acesso em: 29 de Novembro de 2020
STROSKI, Pedro Ney. Conheça o diodo zener. Junho, 2018. Disponível em: <Clique aqui para acessar>. Acesso em 30 de Novembro de 2020
WENDLING, Marcelo. Retificador de Meia Onda. Agosto, 2011. Disponível em: <Clique aqui para acessar>. Acesso em: 29 de novembro de 2020.
