A Funcionalidade da Polaridade de Díodos
Ser capaz de determinar a polaridade (cátodo versus ânodo) e a funcionalidade básica de um díodo é uma habilidade muito importante para o hobbyista ou técnico de electrónica ter. Uma vez que sabemos que um díodo não é essencialmente mais do que uma válvula unidireccional para electricidade, faz sentido sermos capazes de verificar a sua natureza unidireccional utilizando um ohmímetro DC (alimentado por bateria) como na figura abaixo. Ligado num só sentido através do díodo, o contador deve mostrar uma resistência muito baixa em (a). Ligado de outra forma através do díodo, deve mostrar uma resistência muito elevada em (b) (“OL” em alguns modelos de medidor digital).
Determinação da polaridade dos díodos: (a) A baixa resistência indica polarização para a frente, o chumbo preto é cátodo e o ânodo de chumbo vermelho (para a maioria dos metros) (b) A inversão dos fios mostra alta resistência indicando polarização inversa.
Determinação da polaridade dos díodos?
Utilizando um Multímetro
Obtendo o curso, para determinar qual a extremidade do díodo é o cátodo e qual é o ânodo, deve saber com certeza qual o chumbo de teste do medidor é positivo (+) e qual é negativo (-) quando definido para a função “resistência” ou “Ω”. Com a maioria dos multímetros digitais que vi, o chumbo vermelho torna-se positivo e o preto torna-se negativo quando definido para medir a resistência, de acordo com a convenção padrão de códigos de cor da electrónica. No entanto, isto não é garantido para todos os contadores. Muitos multímetros analógicos, por exemplo, tornam os seus condutores pretos positivos (+) e os seus condutores vermelhos negativos (-) quando mudados para a função “resistência” porque é mais fácil fabricá-lo dessa forma!
Problemas de Díodos de Teste usando um Ohmímetro
Um problema com a utilização de um ohmímetro para verificar um díodo é que as leituras obtidas só têm valor qualitativo, não quantitativo. Por outras palavras, um ohmímetro apenas diz de que forma o díodo conduz; a indicação de resistência de baixo valor obtida durante a condução é inútil.
Se um ohmímetro mostrar um valor de “1,73 ohms” enquanto que um díodo é enviesado para a frente, esse valor de 1,73 Ω não representa qualquer quantidade real útil para nós como técnicos ou desenhadores de circuitos. Não representa nem a queda de tensão frontal nem qualquer resistência “a granel” no material semicondutor do próprio díodo, mas sim um valor dependente de ambas as quantidades e variará substancialmente com o ohmímetro particular utilizado para efectuar a leitura.
Verificação de díodos em multímetros digitais
Por este motivo, alguns fabricantes de multímetros digitais equipam os seus multímetros com uma função especial de “verificação de díodos” que exibe a queda de tensão real do díodo em volts, em vez de uma figura de “resistência” em ohms. Estes contadores funcionam forçando uma pequena corrente através do díodo e medindo a queda de tensão entre os dois cabos de teste. (figura abaixo)
Medidor com uma função “Verificação de Diodo” exibe a queda de tensão frontal de 0,548 volts em vez de uma baixa resistência.
Diodo Voltagens frontais A leitura da tensão dianteira obtida com tal contador será tipicamente inferior à queda “normal” de 0,7 volts para silício e 0,3 volts para germânio, porque a corrente fornecida pelo contador é de proporções triviais.
Alternativos à função de verificação de díodos Se um multímetro com função de verificação de díodos não estiver disponível, ou se desejar medir a queda de tensão dianteira de um díodo com alguma corrente não trivial, o circuito da figura abaixo pode ser construído utilizando uma bateria, uma resistência e um voltímetro.
Medir a tensão de avanço de um díodo sem a função “verificação de díodo” do medidor: (a) Diagrama esquemático. (b) Diagrama pictórico.
Ligar o díodo para trás a este circuito de teste resultará simplesmente no voltímetro indicando a tensão total da bateria.
Se este circuito fosse concebido para fornecer uma corrente constante ou quase constante através do díodo apesar das mudanças na queda de tensão para a frente, poderia ser utilizado como base de um instrumento de medição de temperatura, a tensão medida através do díodo é inversamente proporcional à temperatura de junção do díodo. Naturalmente, a corrente do díodo deve ser reduzida ao mínimo para evitar o auto-aquecimento (o díodo dissipa quantidades substanciais de energia térmica), o que interferiria com a medição da temperatura.
Considerações em Multímetros
Cuidado que alguns multímetros digitais equipados com a função “verificação do díodo” possam produzir uma tensão de teste muito baixa (inferior a 0.3 volts) quando configurada para a função regular de “resistência” (Ω): demasiado baixa para colapsar completamente a região de esgotamento de uma junção PN.
A filosofia aqui é que a função “verificação de díodos” deve ser usada para testar dispositivos semicondutores, e a função “resistência” para qualquer outra coisa. Ao utilizar uma tensão de teste muito baixa para medir a resistência, é mais fácil para um técnico medir a resistência de componentes não semicondutores ligados a componentes semicondutores, uma vez que as junções de componentes semicondutores não se tornarão enviesadas para a frente com tensões tão baixas.
Exemplo de teste
Considerar o exemplo de uma resistência e de um díodo ligados em paralelo, soldados no lugar numa placa de circuito impresso (PCB). Normalmente, seria necessário soltar a resistência do circuito (desligá-la de todos os outros componentes) antes de medir a sua resistência, caso contrário, qualquer componente ligado em paralelo afectaria a leitura obtida. Quando se utiliza um multímetro que produz uma tensão de teste muito baixa para as sondas no modo de função “resistência”, a junção PN do díodo não terá tensão suficiente impressionada através dele para se tornar enviesada para a frente, e apenas passará uma corrente negligenciável. Consequentemente, o contador “vê” o díodo como aberto (sem continuidade), e apenas regista a resistência do resistor. (Figura abaixo)
Ohmímetro equipado com uma baixa tensão de ensaio (<0.7 V) não vê díodos que lhe permitam medir resistências paralelas.
Se tal ohmímetro fosse utilizado para testar um díodo, indicaria uma resistência muito elevada (muitos mega-ohms) mesmo que ligado ao díodo na direcção “correcta” (forward-biased). (Figura abaixo)
Ohmímetro equipado com uma baixa tensão de ensaio, demasiado baixa para os díodos de polarização para a frente, não vê díodos.
A força de tensão inversa de um díodo não é tão facilmente testada porque exceder a PIV de um díodo normal resulta geralmente na destruição do díodo. No entanto, tipos especiais de díodos, que são concebidos para “quebrar” em modo de polarização inversa sem danos (chamados díodos zener), que são testados com a mesma fonte de tensão / resistor / circuito voltímetro, desde que a fonte de tensão seja de valor suficientemente elevado para forçar o díodo a entrar na sua região de ruptura. Mais sobre este assunto numa secção posterior deste capítulo.
REVIEW:
- Um ohmímetro pode ser utilizado para verificar qualitativamente a função do díodo. Deve haver baixa resistência medida de um modo e muito alta resistência medida do outro. Ao utilizar um ohmímetro para este fim, certifique-se de que sabe qual o chumbo de teste que é positivo e qual é negativo! A polaridade real pode não seguir as cores dos condutores como seria de esperar, dependendo do desenho particular do medidor.
alguns multímetros proporcionam uma função de “verificação de díodos” que exibe a tensão real de avanço do díodo quando a sua corrente de condução. Tais contadores indicam tipicamente uma tensão de avanço ligeiramente inferior à que é “nominal” para um díodo, devido à quantidade muito pequena de corrente utilizada durante a verificação.
FOLHAS DE TRABALHO RELACIONADAS:
- li>Folha de Funcionamento do Osciloscópio Básico