Diodos: O Que São, Como Funcionam e Para Que Servem — Eletrônica do Zero #7

Até aqui, na série Eletrônica do Zero, todos os componentes trataram a corrente do mesmo jeito nos dois sentidos: o resistor segura igual para lá e para cá, o capacitor guarda igual nos dois lados. O diodo é o primeiro componente que toma partido. Ele deixa a corrente passar num sentido e fecha a porta no outro.

Parece pouco, mas é essa única habilidade que transforma a corrente alternada da tomada em corrente contínua para alimentar qualquer eletrônico. Sem diodo não existe fonte, não existe carregador, não existe placa de notebook. Nesta parte 7 você vai entender como ele funciona, por que ele “come” 0,7 V, quais tipos existem na bancada e como identificá-lo numa placa real.

O que é um diodo, na prática

Um diodo é um componente de dois terminais que só conduz num sentido. Os terminais têm nome: anodo (por onde a corrente entra) e catodo (por onde ela sai). No corpo do componente, a faixa impressa marca o catodo — é a regra que vale para praticamente todo diodo axial e SMD que você vai encontrar.

A analogia certa é a válvula de retenção daquele encanamento que só deixa a água correr para um lado. Empurre no sentido certo e ela abre. Empurre ao contrário e ela se fecha sozinha, com mais força quanto maior a pressão. O diodo faz isso com elétrons.

Por dentro, ele é a junção de dois materiais semicondutores dopados de formas opostas: um com excesso de elétrons livres (tipo N) e outro com falta deles (tipo P). Na fronteira entre os dois se forma uma barreira. Aplicando tensão no sentido certo, a barreira é vencida e a corrente flui. No sentido contrário, a barreira só engrossa.

A queda de 0,7 V: o pedágio do diodo

Um diodo conduzindo não é um fio. Ele cobra um pedágio fixo de tensão para deixar a corrente passar, e esse valor quase não muda com a corrente:

• Silício comum — cerca de 0,7 V. É o valor que você vai medir 90% das vezes.
• Schottky — cerca de 0,2 a 0,4 V. Mais eficiente, por isso reina nas fontes chaveadas.
• Germânio — cerca de 0,3 V. Antigo, raro fora de rádio valvulado e pedal de guitarra.
• LED — de 1,8 V (vermelho) a 3,4 V (azul/branco). LED é um diodo que emite luz, e a cor define a queda.

Essa diferença é importante na hora de reparar: não troque um Schottky por um retificador comum. A fonte foi projetada contando com a queda menor, e a troca errada esquenta o componente e derruba a tensão de saída.

Repare também que, ao contrário do resistor da parte 5, o diodo não obedece à Lei de Ohm. A relação entre tensão e corrente nele não é uma reta — é uma curva que fica praticamente vertical depois dos 0,7 V.

Polarização reversa e o limite de ruptura

No sentido bloqueado, o diodo aguenta tensão até certo ponto. Esse limite se chama tensão reversa máxima e vem no datasheet — um 1N4007, por exemplo, aguenta 1000 V. Passou disso, a barreira cede, o diodo conduz ao contrário e normalmente morre em curto.

Isso explica um padrão que se repete na bancada: diodo queimado quase sempre fica em curto, não aberto. E diodo retificador em curto na entrada da fonte é o motivo clássico de fusível estourado.

Retificação: de onde vem a corrente contínua

Aqui o diodo mostra para que veio. Como vimos na parte 4, a tomada entrega corrente alternada — ela sobe, desce, inverte de sentido 60 vezes por segundo. Nenhum chip funciona com isso.

Um único diodo em série já corta metade do trabalho: ele deixa passar os semiciclos positivos e barra os negativos. É a retificação de meia onda — funciona, mas desperdiça metade da energia.

A solução real é a ponte retificadora: quatro diodos ligados em losango. Ela redireciona os semiciclos negativos em vez de descartá-los, e a saída vira uma sequência de “morros” positivos, todos no mesmo sentido. É por isso que ponte retificadora é o componente quadrado preto com quatro pernas que você vê logo depois do fusível em quase toda fonte.

Só que “morro” ainda não é contínua. Quem termina o serviço é o capacitor de filtro da parte 6: ele enche nos picos e fornece nos vales, alisando os morros até virar uma tensão razoavelmente estável. Diodo + capacitor é a dupla que existe dentro de todo carregador do mundo.

Os tipos que você vai encontrar na bancada

Retificador (série 1N400x). Corpo preto ou cinza com faixa branca. Aguenta corrente e tensão altas, mas é lento. Vive na entrada AC das fontes lineares.

De sinal (1N4148). Corpinho de vidro transparente com faixa preta. Corrente baixa, resposta rápida. Usado em lógica, chaveamento e proteção de sinal.

Schottky (SS34, SR260, SK54). Queda baixíssima e comutação muito rápida. É o diodo das fontes chaveadas e das saídas de conversores. Também é o que mais dá defeito nelas.

Zener. Feito para trabalhar ao contrário. Ele é projetado para romper numa tensão exata e segurá-la ali — 3,3 V, 5,1 V, 12 V. Serve como referência de tensão e como proteção contra sobretensão. Se você achar um diodo em polarização reversa num circuito e ele parecer “errado”, provavelmente é um Zener e está certíssimo.

TVS / supressor. Parente do Zener, mas feito para absorver picos rápidos. Fica nas entradas USB, HDMI e de alimentação. Quando o aparelho toma um surto, é ele que se sacrifica — e fica em curto, derrubando a linha.

LED. Diodo emissor de luz. Sempre com resistor em série para limitar a corrente, exatamente o cálculo que fizemos na parte 2.

Onde o diodo aparece numa placa real

Retificação da entrada. Ponte ou quatro diodos avulsos, sempre perto do conector de força e do capacitor eletrolítico grande.

Proteção contra polaridade invertida. Um diodo em série na alimentação: se alguém liga a fonte ao contrário, ele simplesmente não conduz e a placa não queima. Custa centavos e salva aparelhos.

Roda livre (flyback). Todo relé, motor ou bobina tem um diodo em paralelo, montado ao contrário. Quando a bobina desliga, o campo magnético colapsa e gera um pico de tensão altíssimo no sentido inverso. O diodo oferece um caminho para essa energia se dissipar em vez de furar o transistor que comanda o relé. Diodo de roda livre aberto é uma causa comum de transistor de comando queimando repetidamente.

Dentro dos outros componentes. Todo transistor é, eletricamente, um par de junções — dois diodos costas com costas. E todo MOSFET traz um diodo intrínseco entre dreno e fonte, que é justamente o que aparece quando você o testa na escala de diodo, como está detalhado no guia de como testar MOSFET.

Como testar um diodo

Use a escala de diodo do multímetro (o símbolo do triângulo com barra), nunca a de resistência. O teste tem dois lados e os dois precisam bater:

• Ponta vermelha no anodo, preta no catodo: o display deve mostrar algo entre 0,400 e 0,700 (ou 0,150 a 0,400 se for Schottky).
• Pontas invertidas: o display deve mostrar OL / 1, ou seja, nada passa.

Deu valor baixo nos dois sentidos, ou zero: diodo em curto, condena. Deu OL nos dois sentidos: diodo aberto, condena. E lembre da regra que vale para todo teste em placa — fora do circuito o resultado é definitivo; dentro do circuito, componentes em paralelo podem mascarar a leitura. O procedimento completo, com as armadilhas de medir na placa, está no guia de como testar resistores, diodos e transistores.

Perguntas frequentes

Como sei qual lado é o catodo?
É o lado da faixa. Vale para o corpo preto com faixa branca, para o de vidro com faixa preta e para o SMD. No LED, o catodo é a perna curta e o lado com o chanfro no corpo. No esquema, o catodo é a barrinha do símbolo — a corrente entra pelo triângulo e sai pela barra.

Posso trocar um diodo por outro de valor maior?
Em corrente e tensão reversa, sim: um 1N4007 substitui um 1N4001 sem problema. Mas o tipo tem que ser respeitado — Schottky por Schottky, rápido por rápido. Trocar Schottky por retificador comum numa fonte chaveada dá defeito na hora ou em poucas semanas.

Por que o diodo esquenta?
Porque a queda de tensão nele vira calor: potência é tensão vezes corrente, exatamente como vimos na parte 3. Com 0,7 V e 3 A, são mais de 2 W de calor. Por isso diodos de corrente alta usam encapsulamento com aba metálica.

Diodo Zener queimado dá curto ou abre?
Quase sempre curto, e o sintoma é característico: a linha que ele protegia cai para perto de zero e a fonte entra em proteção. Antes de trocar, descubra por que ele foi exigido — geralmente havia sobretensão vindo de outro ponto.

Ponte retificadora vale a pena testar ou já troco?
Vale testar: são quatro diodos num corpo só e o multímetro identifica qual está ruim em menos de um minuto. Meça entre cada terminal AC e os terminais + e −; deve haver condução em um sentido apenas em cada par.

Conclusão

O diodo é o componente mais simples que faz algo verdadeiramente novo: ele dá direção à corrente. Guarde três frases e você já lê qualquer diodo numa placa — a faixa é o catodo, ele cobra 0,7 V de pedágio para conduzir e, quando morre, morre em curto.

Na parte 8 chegamos ao componente que mudou o mundo: o transistor. Se o diodo decide o sentido da corrente, o transistor decide quanta corrente passa — e é essa capacidade de amplificar e chavear que está por trás de todo processador, todo amplificador e toda fonte moderna.