Na linha automotiva, em diversas aplicações tanto nos módulos de injeção quanto demais placas eletrônicas, bem como alternadores e outros elementos, encontramos vários tipos de componentes da família dos semicondutores, que inclui os Diodos.
É muito importante conhecer as classes e aplicações desses componentes para conseguirmos realizar os testes adequados. Nesta série de artigos vamos abordar os principais componentes semicondutores, como são aplicados, como identificar e testar.
Componentes semicondutores
São classificados como componentes semicondutores os componentes que podem agira como condutores ou isolantes em uma linha de energia. Por terem a propriedade de agir dessas duas maneiras, não serão condutores naturais o tempo todo, portanto são chamados de “semicondutores”.
O que fará com que um semicondutor conduza energia ou bloqueie a corrente da linha são as características elétricas definias pelo fabricante bem como sua aplicação no circuito. Tais configurações podem mudar completamente a atuação do componente na linha de energia. Dentre tais componentes temos os diodos retificadores, zener e os transistores de várias classes. Neste artigo abordaremos os diodos e suas variantes. IMAGEM 1
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Diodo Retificador
O diodo retificador, sendo um componente semicondutor, permite a passagem de energia através dele apenas quando atinge suas características de trabalho.
A base de funcionamento de um diodo retificador é ser um transformador de tensão de corrente alternada em tensão de corrente contínua.
Isso ocorre, pois, ao passar pelo diodo, permanece no circuito apenas o ciclo positivo da onda senoidal. Porém, mesmo em um circuito onde todas as tensões, desde a fonte, são de corrente contínua, o diodo retificador é muito usado para permitir que a corrente elétrica siga em apenas um sentido.
O diodo retificador é um componente polarizado, ou seja, a maneira como ele é soldado no circuito está diretamente relacionado com seu funcionamento.
A polarização do diodo retificador é indicada por uma faixa, que indica o Catodo (-). O lado oposto à faixa é o Anodo (+). O sentido da corrente usado pelo diodo é do positivo para o negativo. Para que o diodo retificador seja capaz de controlar o sentido da corrente, deve ser instalado em série no circuito. IMAGEM 2 / IMAGEM 3
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Podemos realizar o teste deste diodo com um multímetro. Visto que ele é um semicondutor podemos afirmar que as duas falhas comuns que podemos ter seriam quando o diodo está em uma das condições extremas de maneira permanente, que seriam conduzindo energia de qualquer forma (curto-circuito) ou isolando toda a energia que chega até ele (diodo aberto).
Com isso em mente podemos realizar os testes de duas formas: verificando uma continuidade direta (beep contínuo) no multímetro de um lado para o outro – para um diodo em curto – e com a escala de diodos e valores de resistência aproximados – para um diodo aberto e sem condução.
O que indica um diodo retificador em perfeito funcionamento é quando, na escala de teste de diodos, temos um valor baixo de resistência aproximada no sentido correto de corrente com o multímetro e um valor alto de resistência aproximada no sentido oposto. IMAGEM 4
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Diodo Zener
Diferente do diodo retificador, o diodo zener é instalado em paralelo aos circuitos, tendo sempre um de seus terminais ligados ao aterramento. Isso é possível pois o diodo zener não afeta o sentido da corrente, mas estabiliza os valores de tensão. Portanto, em vez de ser um retificador, age como um estabilizador.
O diodo zener também é polarizado, porém está sempre ligado no circuito inversamente polarizado. O terminal negativo (catodo) é ligado a linha de tensão positiva, e o terminal positivo (anodo), é ligado ao aterramento.
Desta maneira, quando ocorre picos de tensão no circuito além do que a barreira do diodo inversamente polarizado foi projetada para suportar, a corrente elétrica vence essa barreira, “drenando” o pico de tensão para o aterramento, protegendo os demais componentes do circuito.
Um tipo de diodo zener muito usado nas placas eletrônicas automotivas é o TVS (Transient Voltage Supressor). Esse componente suprime a transiência, ou variação, nas medidas de tensão.
Ele faz isso usando uma cápsula especial capaz de transformar um pico de energia em calor, por isso tem uma base maior ligada a massa, para dissipar o calor gerado. O teste para esse componente pode ser feito da mesma maneira que no caso do diodo retificador, independente da polarização aplicada na placa. IMAGEM 5 / IMAGEM 6
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Diodos retificadores de ondas
Em algumas aplicações de circuitos o objetivo de um diodo não é controlar a corrente ou a carga excessiva de tensão, mas sim, o tipo de onda ou sinal que irá passar pelo diodo.
Um exemplo dessa aplicação são os circuitos de rotação e fase nos veículos onde esses sensores são indutivos eletromagnéticos simples.
Nesses casos, devido ao tipo de geração de sinal dos sensores, baseada na distorção dos campos magnéticos, as ondas são geradas de acordo com a intensidade do movimento e tanto no sentido positivo quanto negativo da onda tendo como base um eixo zero de tensão. IMAGEM 7
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Para que o circuito lógico entenda corretamente esse sinal e possa processar a informação, algumas etapas são necessárias. A primeira delas é a filtragem dos sinais através de uma combinação de resistores e capacitores.
Após isso, um diodo chamado de “Diodo retificador de meia-onda” irá tratar o sinal permitindo apenas que meia onda dele continue na linha. No caso, apenas a parte positiva do sinal, ou seja, o sinal acima do eixo zero de tensão.
Dessa forma o sinal estará pronto para o processamento do circuito lógico, começando pelo conversor analógico para digital do sinal. Com o auxílio de um osciloscópio podemos verificar todas as etapas desse processamento. IMAGEM 8 / IMAGEM 9
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Concluímos que como semicondutores, os diodos podem assumir diversas configurações de aplicação e ligação no circuito. Podemos afirmar também que a maneira como aplicamos fisicamente um diodo em circuito, interfere diretamente na sua função e em como ele vai afetar a energia da linha.
Os tetes e identificações de tais peças são simples, porém de grande importância em muitos diagnósticos visto que apresentam muitas falhas por estarem na “linha de frente” das entradas de alimentação e serem os responsáveis por grande parte da proteção de todo o circuito da placa.
Na próxima parte dessa série vamos considerar mais um componente da família dos semicondutores amplamente aplicado na linha automotiva, não perca!
LEGENDAS DAS IMAGENS:
Imagem 1 – Componentes semicondutores
Imagem 2 – Diodo retificador
Imagem 3 – Identificação de um Diodo retificador aplicado
Imagem 4 – Testes em um diodo retificador com o multímetro (sentido de corrente)
Imagem 5 – Diodo Zener e sua polarização reversa
Imagem 6 – Teste dos valores aproximados de resistência em um diodo Zener TVS
Imagem 7 – Sinal de rotação analógico
Imagem 8 – Configuração do circuito de processamento de sinais
Imagem 9 – Retificação de parte da onda do sinal