Verificando diodos rápidos e ultra rápidos

Recentemente publiquei aqui no site um artigo tratando dos parâmetros dos diodos rápidos e ultra rápidos.

O objetivo naquele momento foi alertar os técnicos sobre questões relativas a transistores e diodos utilizados em circuitos de chaveamento para os quais muitos talvez não estejam bem informados.

Foi um artigo de caráter teórico, mas cujo tema abordado todo “Técnico” (com ‘T’ maiúsculo) precisa e deve estar atento.

Vale lembrar que foi-se o tempo em que para se testar um diodo bastava um multímetro analógico na escala ôhmica: conduziu para um lado e não conduziu para outro, então o diodo estava bom e não se fala mais nisso.

As outras possibilidades são: não conduz de jeito nenhum ou conduz sempre e neste caso manda-se o “infeliz” para o lixo e coloca-se outro no lugar.

Não encontrou o original? “Então era só procurar algum “similar”“ numa tabela de equivalentes para a mesma tensão e mesma corrente e estamos conversados!

Aqui cabe uma observação neste tipo de teste que os americanos chamam de go-no-go  se “deu ruim”, como dizem por aí, então é ótimo. O pior é quando o diodo ou transistor se apresenta como “bom” nas medições com o multímetro, mas na prática não é bem assim. Aí devemos ficar com “um pé atrás”, pois estas medidas são estáticas e a “coisa” pode mudar de figura na hora do “vamos ver” quando o bichinho estiver realmente submetido às tensões e correntes do circuito.

Minha regra no caso de medições em semicondutores é: “deu ruim” então tá bom, mas se “deu bom” fico na dúvida.

Mas não é exatamente sobre este tipo de teste que quero falar hoje sobre o qual, mal ou bem, todo muito já está acostumado.

 Avaliando diodos rápidos

Quero tratar da questão relativa à avaliação da velocidade de chaveamento dos diodos.

Com fontes chaveadas trabalhando em frequências de 100kHz ou mais e com ondas não senoidais as coisas mudaram e MUITO, portanto deve-se tomar bastante cuidado quando se necessitar substituir algum diodo em fontes chaveadas, inverters de LCD ou na saída horizontal de TVs e monitores.

Volto a dizer que se o teste indicar que o diodo está em curto ou aberto você pode confiar no seu multímetro e partir para troca do dito cujo, sem deixar, é claro, de pesquisar se houve uma causa mortis plausível ou foi um mero caso de “diodo desiludido” que optou pelo suicídio.

Por outro lado se você ficou feliz pela desgraça do diodo achando que já está na hora de faturar o dindin do seu cliente, digo-lhe, mesmo correndo o risco de me tornar um “estraga prazeres”, para não ficar tão alegre porque talvez não seja tão simples assim. Agora é que começarão os seus problemas, ou seja, trocar o diodo sim, mas por qual diodo, eis a questão.

Se você está reparando uma fonte chaveada, um inverter de LCD ou uma etapa de horizontal, todo o cuidado é pouco. Não basta se preocupar com valores de tensão e corrente como nos velhos tempos e espero você já esteja consciente sobre isto após a leitura do artigo que recomendei no inicio.

Talvez se o componente foi  comprado numa autorizada  e tenha vindo embaladinho corretamente é possível que ele seja um diodo de primeira linha .

Não estou afirmando aqui que as autorizadas também fazem mutreta, todos nós estamos sujeitos a sermos ludibriados e por isso, vale a regra “confiar desconfiando” por via das duvidas.

Mas se o diodo foi comprado na lojinha da esquina, mesmo que traga impresso no corpo o mesmo código que você procura e a aparência não seja de algo remarcado ou falsificado (tão comum desde os tempos do BU2008, só que hoje com mais “profissionalismo” depois que os chineses chegarem ao mercado), eu, se fosse você, não poria a mão no fogo por este diodo. Você pode se queimar (quando explodir na sua cara)!

Há uma grande chance de que o material que vai parar no mercado paralelo, até seja realmente original, mas faça parte de um lote que não passou no controle de qualidade, ou seja, uma adaptação asiática moderna da Lei de Lavoisier – na produção nada se perde tudo se vende (para América do Sul de preferência)!   Usar um diodo original fora de especificação pode ser tão ruim quanto usar 1N4007 que ao passar por uma “metamorfose asiática” tenha se “transformado” em um fast diode 1N4937, cujo recovery time é da ordem de 200 ns e, portanto não tem nada a ver com um retificador comum.

Um diodo rápido que, por uma falha de produção, não atende as características que deveria ter, e foi utilizado como se as tivesse, certamente trará problemas e o pior, às vezes, não de imediato, porém certamente, mais cedo ou mais tarde. Isso não é um diodo, é uma bomba relógio!  Ele pode ser, por exemplo, a causa daquele aparelho que você conserta, entrega e volta a apresentar o “mesmo defeito” num curto (sem trocadilho) espaço de tempo que pode variar de algumas horas ou dias.

Outra situação muito comum com a qual o técnico se depara hoje em dia é não encontrar de jeito nenhum o diodo que necessita. E aí, o que fazer numa hora dessas? Sentar e chorar, não vale!

No passado isto se resolvia com auxílio das famosas tabelas de equivalência que atualmente ficaram fora de moda.

É preciso estar atento que dentro da categoria dos chamados “diodos rápidos” temos, basicamente três grupos a saber:

  •  Diodos de média velocidade
  •  Diodos rápidos (Fast Diodes)
  •  Diodos ultra rápidos ou Schottky (Ultra Fast Diodes).

Quando se fala da “velocidade” de um diodo estamos nos referindo ao tempo de comutação que nos data sheets costuma aparecer como recovery time (já leu o artigo que escrevi sobre isso?).

Por exemplo, se o diodo estava retificando uma onda de 50 kHz, o período da mesma é 200 µs e, portanto quando cortado o diodo tem que  se “livrar” dos elétrons em, no máximo, 100 µs caso contrário, ao cabo de algum tempo o aquecimento produzido na junção irá destruir o pobrezinho.Embora a faixa de recovery time que enquadra cada uma das três categorias de diodos citadas acima não seja muito bem definida podemos trabalhar, na prática, com os seguintes valores:

  •  Entre 50 e 500 ns ficam os diodos rápidos (fast)
  • Acima de 500 até 1000 ns ficam os diodos de média velocidade
  • Abaixo de 50 ns temos os Ultra Rápidos  (ultra fast) ou Schottky
  • Os retificadores convencionais estão na casa dos 10 µs

Outra questão que muda quando trabalhamos com cada um destes diodos é a sua barreira de potencial que é aquele valor que aparece na leitura do seu multímetro digital na posição para medir diodo.

Como exemplo podemos citar um retificador comum como 1N4007

(que é completamente diferente do UF 4007) que apresenta uma leitura da ordem de 0,6xxV, enquanto um diodo Schottky como o SB 340 apresenta uma barreira de potencial mais baixa, da ordem de 0,180V.

Mas de todo este papo o que, certamente, você deve estar querendo saber é como solucionar a questão, ou seja, ter certeza que o seu diodo “especial” está ou não dentro dos padrões.

Uma possibilidade é retirá-lo de um aparelho que virou sucata e que possua um diodo igual e original.  Mas nem sempre temos uma sucata à mão para fazer o canibalismo. E aí?

Ai você acaba comprando um diodo que o vendedor lhe garante que é substituto que vai funcionar.

E você acredita?  Se for em dezembro tudo bem, foi o Papai Noel que trouxe de presente pra você!

No desespero você pode até comprar, mas deverá comprovar que se trata mesmo de um diodo rápido ou ultra rápido como você deseja e precisa.  E como fazer isso?

Como avaliar a velocidade de comutação de um diodo?

Uma ideia simples seria colocá-lopara retificar uma onda retangular com uma frequência da ordem de 50 kHz ou mais e ver como o dito cujo se comportará numa situação destas.

Tá achando complicado?

Resolvendo o problema

Nas minhas navegações internáuticas encontrei um projeto simples no livro Instrumentos Especiales do Eng. Alberto Picerno (www.yoreparo.com) que faz exatamente o que foi dito acima e isso é que nos ajudará a identificar se um diodo é rápido ou não.  A ideia me pareceu boa.  Resolvi testar e gostei.

Como não sou egoísta vou passar a vocês os resultados que obtive começando com a apresentação do circuito que usa apenas um CI fácil de achar que é o CD 40106. Montá-lo é também uma boa oportunidade para quem está querendo praticar circuitos de eletrônica digital.

O “aparelhinho” não tem a intenção de medir o recovery time dos diodos, mas servirá para identificarmos como o diodo se comporta quando retifica uma onda de frequência alta.

Na figura 1 temos o circuito sugerido cuja montagem é extremamente simples.

   

Fig. 1 - Circuito para avaliar a "velocidade" dos diodos

Fig. 1 – Circuito para avaliar a “velocidade” dos diodos

Como avaliar um diodo?

 Antes de tudo é importante chamar atenção de que o objetivo deste “instrumento” não é testar o diodo para verificar se o mesmo está bom ou não. Para isto você continuará usando o multímetro seja analógico ou digital, da maneira como sempre fez até hoje.

O que se requer agora, depois do velho teste “conduz – não conduz”, é saber se o diodo que compramos como um diodo rápido realmente se enquadra nesta categoria.

Após alimentar a plaquinha do testador com uma fonte de 12 V DC colocamos o diodo que queremos testar nos terminais indicados e um voltímetro DC nos outros dois bornes destinados a ele como se vê na figura 2. Se você possui um osciloscópio poderá ligá-lo em paralelo com o voltímetro ajustando-o na escala de 5 µseg/div.

Se observarmos as formas de onda num osciloscópio, usando nosso “testador de velocidade de diodos” veremos a diferença radical entre a onda fornecida por um diodo comum e um diodo rápido.

Nas figuras 3 e 4 temos respectivamente as duas formas de onda, sendo uma para o 1N4007 e a outra para o 31GF4 que é um diodo Ultra Fast com recovery time de 30 ns.

Fig. 3 - Diodo retificador de uso geral (general purpose)

Fig. 3 – Diodo retificador de uso geral (general purpose)

Repare que o diodo rápido (fig 4) fornece um dente de serra perfeito, enquanto no diodo comum (fig 3)  temos um pico com uma descida exponencial.

Figura 4 - Diodo rápido

Figura 4 – Diodo rápido

Quem AINDA não tem osciloscópio pode utilizar um voltímetro digital na escala de tensão DC e observará que no caso do diodo rápido, irá medir um valor médio maior para os diodos rápidos do que para os diodos comuns.

No exemplo obtivemos 2,86 V o 1N4007 e 8,68 V o 31GF4.

 

 

Obs. No momento de fechar esta matéria eu não tinha em mãos um UF4007 para comparar com o 1N4007. Fica a sugestão para o leitor fazer o teste e acreditar que, assim como focinho de porco não é tomada,1N4007 NÃO é igual a UF4007 (pra quem não acredita). Clique nos links e verá a diferença.

Conclusões

Para se habituar a utilizar o aparelhinho sugiro que você pegue alguns diodos rápidos confiáveis e realize medições com o voltímetro e construa uma tabela com os valores obtidos para futuras comparações com um diodo que você venha a comprar.

Fazendo isso, mesmo que lhe vendam gato por lebre você não vai mais usar um diodo falsificado e esperar ele fazer miau dentro do TV que você está consertando.

Fique atento, pois vivemos num mundo da banalização da ética e dos princípios em que se falsifica até remédio, então porque não falsificar diodos e transistores?

Esta foi mais uma contribuição para os técnicos que pretendem continuar na, cada vez mais árdua, profissão de reparador e que precisam estar se conscientizar de uma vez por todas que têmque estar se atualizando permanentemente.

Até sempre

Novo treinamento do Fernando José – Talvez eu apareça pra mostrar este aparelhinho e, quem sabe, sortear um!

Cartaz JULHO 2014

Técnico em eletrônica formado em 1968 pela Escola Técnica de Ciências Eletrônicas, professor de matemática formado pela UFF/CEDERJ com especialização em física. Atualmente aposentado atuando como técnico free lance em restauração de aparelhos antigos, escrevendo e-books e artigos técnicos e dando aula particular de matemática e física.

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    • Olá Rafael, obrigado pela sua participação
      O termo QC significa Carga Capacitiva Total e não é o mesmo que recovery time embora de alguma forma influencie nele
      A carga armazenada no diodo durante a não condução faz com que o diodo demore mais para voltar para o estado de condução, assim quanto menor o Qc melhor.
      Eu escrevi uma série de quatro artigos intitulados Fonte Chaveada para principiante que talvez lhe sejam úteis.
      Abraços e até sempre

      • Entao na avaliaçao de um substituto de um diodo em uma fonte chaveada devo avaliar os parametros Tensao – Corrente – Recovery Time – QC, ou falta mais alguma coisa?

    • Caro Henrique
      Eu não entendi o que você quer “filtro retificado” o que é isso? Tensão DC de RF ? Alta tensão? Que valor ?
      Deixo aqui seu comentário/pedido para ver ser se algum leitor advinha o que é.
      Abraõs

  1. Bom dia Paulo! Amigo estou tendo dificuldade em conseguir um Uf4007 qual diodo poderia substituir este. Obrigado!

    • Caro Jeova.
      Em que lugar você mora? Se está tendo dificuldade de encontrar UF4007 então esquece substituto que vai ser mais difícil ainda. Este é um dos diodos ultra rápidos mais comuns da categoria. Basta colocar no Google “comprar UF4007” que você vai encontrar um monte de lojas no Brasil. Cuidado porque o 1N4007 não é substituo. UF quer dizer Ultra Fast (Ultra Rápido).

  2. Excelente artigo, alias sao materias como essa que mantem o tecnico vivo!!
    Acompanho suas materias desde a revista antena e ja me ajudaram muito.
    Parabens Paulo, e de profissionais como voce que o mundo precisa, nao omitindo informacoes.

    • Obrigado Roberto pelas suas palavras de incentivo.
      Sem informação não há cidadania e por isso, os goverantes omitem as inofrmações relevantes do povo.
      Tento fazer a minha parte na minha área de conhecimento.
      Abraços

  3. Obrigado pelo retorno! Vou ler o artigo sugerido! Em algum lugar, nao me lembro onde, vi algo sobre uma faixa de tensão adequada para trabalho de capacitores eletroliticos, que nao podia ser muito baixa, em relacao a tensão de isolamento, pois prejudicava a formação do dietético químico, nem muito alta, de modo a romper o isolamento. Há alguma literatura neste sentido?

    • O seu questionamento é bem interessante.
      Sempre se fala que se a tensão de isolamento for maior que a tensão máxima que o circuito fornece não tem problema.
      Isto é verdade teoricamente, mas temos um problema O ESR está relacionado a três fatores basicamente: capacitância, tensão de isolamento e qualidade.

      Logo não devemos exagerar muito na tensão de isolamento por que em certos circuitos o ESR é crítico.

      Uma boa prática é trabalhar com algo 20 a 30% acima.

      Devo ter perdido por aqui alguma literatura mais profunda. Quando achar coloco aqui no site

      Abraços

  4. Acho que meu iPad comeu a figura 2, embora isso nao seja uma tragédia e nao tire o brilho de seu artigo, que esclarece um dos muitos mistérios de nossa amada Eletronica. Me lembra um outro mistério: os capacitores de 4,7 microFarads e menores, em valor, que só se achavam com tensões de isolamento para 64 volts, ou maior, mas trabalhavam em circuitos com menos de um decimo desta tensão, e mesmo assim perdiam a capacitancia, ou abriam. Qual a possivel causa? Poderia esclarecer?

    • Olá

      A causa do “mistério” é o ESR Eles não estão abertos e sim com ESR muito alto

      Tem um post sobre isso no meu blog Dá uma olhada

      Qq duvida grita.

      Abraços

  5. Muito interessante o artigo! Volta e meia dou uma passada nos artigos do Eng. Picerno. Um cobrao da Eletronica, este hermano! Obrogado pelo esclarecimento sobre os diodos.