Eletrónica Analógica · 1.º ano (indicativo)

Como calcular a corrente num circuito com díodo?

  • 8 min de leitura
  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

Primeiro decida se o díodo conduz. Em polarização direta, com tensão superior à de condução (cerca de 0,7 V no silício), substitua-o por uma fonte de 0,7 V e aplique a lei de Ohm à resistência em série: I = (VS − VD) ÷ R. Em polarização inversa, o díodo bloqueia e a corrente é praticamente nula.

Fórmula e significado de cada termo

Um díodo de junção só deixa passar corrente num sentido, do ânodo (A) para o cátodo (K). Uma vez em condução, a tensão aos seus terminais mantém-se quase constante. Por isso, em cálculos de circuitos, usa-se o modelo de queda de tensão constante.

Corrente num circuito série fonte, resistência e díodo

I = (VS − VD) ÷ R VD ≈ 0,7 V (silício) · ≈ 0,3 V (germânio) · ≈ 1,8 a 3 V (LED, conforme a cor) Resistência para um LED: R = (VS − VLED) ÷ ILED

SímboloSignificadoUnidade
ICorrente no circuito sérieA (ou mA)
VSTensão da fonteV
VDQueda de tensão no díodo em conduçãoV
RResistência em série (limita a corrente)Ω

Condições de aplicação

  • O díodo conduz se estiver em polarização direta (ânodo mais positivo do que o cátodo) e se a tensão aplicada exceder VD. Caso contrário, I ≈ 0.
  • O modelo de 0,7 V é uma aproximação razoável para correntes de alguns mA a dezenas de mA. A equação exata de Shockley é exponencial e usa-se para maior rigor, ou o ponto de funcionamento obtido graficamente (reta de carga).
  • Os valores de VD dos LED variam: confirme a folha de dados (datasheet) do componente.

Passo a passo

  1. Identifique o sentido: o ânodo está do lado do positivo da fonte? Se sim, está em polarização direta.
  2. Verifique se VS > VD. Se não, o díodo não conduz e I = 0.
  3. Substitua o díodo por VD (0,7 V no silício) e escreva a lei das malhas: VS = I × R + VD.
  4. Resolva em ordem a I: I = (VS − VD) ÷ R.
  5. Confirme as unidades (V ÷ Ω = A; V ÷ kΩ = mA).
  6. Verifique a consistência: a tensão no resistor mais VD tem de dar VS, e o resultado deve ser positivo.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Díodo de silício em polarização direta

Enunciado: Uma fonte de 5 V alimenta um díodo de silício em série com uma resistência de 430 Ω, com o ânodo do lado positivo. Calcule a corrente.

Resolução:

  1. Polarização direta e 5 V > 0,7 V: o díodo conduz.
  2. Tensão na resistência: 5 − 0,7 = 4,3 V.
  3. I = 4,3 ÷ 430 = 0,01 A = 10 mA.

Resposta: I = 10 mA. Verificação: 430 × 0,01 = 4,3 V, e 4,3 + 0,7 = 5 V.

Exemplo 2 — Resistência para um LED

Enunciado: Um LED (VLED = 2 V) deve funcionar com 20 mA, ligado a uma fonte de 9 V. Calcule a resistência em série.

Resolução:

  1. Tensão na resistência: 9 − 2 = 7 V.
  2. R = 7 ÷ 0,020 = 350 Ω.
  3. Escolhe-se o valor normalizado mais próximo por excesso, 360 Ω (série E24), para ficar do lado seguro.

Resposta: R ≈ 350 Ω (usar 360 Ω). Verificação: com 360 Ω, I = 7 ÷ 360 ≈ 19,4 mA, ligeiramente abaixo dos 20 mA.

Exemplo 3 — Polarização inversa

Enunciado: O mesmo circuito do exemplo 1, mas com o díodo ligado ao contrário (cátodo do lado positivo). Qual é a corrente? E a tensão no díodo?

Resolução:

  1. Polarização inversa: o díodo bloqueia e I ≈ 0.
  2. Sem corrente, a tensão na resistência é 0 (I × R = 0).
  3. Toda a tensão da fonte aparece no díodo: VD = 5 V (no sentido inverso).

Resposta: I ≈ 0 e o díodo suporta 5 V inversos. Verificação: o díodo escolhido deve ter tensão inversa máxima superior a 5 V.

Exemplo 4 — Nível de exame: dois díodos em série e potência

Enunciado: Dois díodos de silício iguais, em série, estão ligados a 10 V através de uma resistência de 4,3 kΩ. Calcule a corrente e a potência dissipada na resistência.

Resolução:

  1. Queda total nos díodos: 2 × 0,7 = 1,4 V.
  2. Tensão na resistência: 10 − 1,4 = 8,6 V.
  3. I = 8,6 ÷ 4 300 = 0,002 A = 2 mA.
  4. P = I2 × R = (0,002)2 × 4 300 = 0,000004 × 4 300 = 0,0172 W = 17,2 mW.

Resposta: I = 2 mA e P = 17,2 mW. Verificação: P = V × I = 8,6 × 0,002 = 0,0172 W, o mesmo valor.

Erros frequentes no cálculo

  • Esquecer a queda no díodo e calcular I = VS ÷ R, o que sobrestima a corrente (ver o exercício 4).
  • Não verificar a polarização antes de calcular. Um díodo invertido não conduz e a "corrente" calculada seria falsa.
  • Ligar um LED diretamente a uma fonte, sem resistência em série, o que o pode destruir.
  • Misturar kΩ com mA: 5 V ÷ 1 kΩ dá 5 mA; V ÷ Ω dá A.
  • Usar 0,7 V para todos os díodos. LED, Schottky e Zener têm valores diferentes; consulte a folha de dados.
  • Somar a queda duas vezes ou esquecer uma quando há vários díodos em série.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Uma fonte de 6 V, um díodo de silício e uma resistência de 530 Ω estão em série, em polarização direta. Calcule a corrente.

Ver solução

I = (6 − 0,7) ÷ 530 = 5,3 ÷ 530 = 0,01 A = 10 mA.

2Exercício 2

Uma fonte de 12 V, um díodo de silício e uma resistência de 1 kΩ em série. Calcule a corrente.

Ver solução

I = (12 − 0,7) ÷ 1 000 = 11,3 ÷ 1 000 = 11,3 mA.

3Exercício 3

Um LED vermelho (VLED = 1,8 V) deve ter 10 mA com uma fonte de 5 V. Calcule a resistência.

Ver solução

R = (5 − 1,8) ÷ 0,010 = 3,2 ÷ 0,010 = 320 Ω.

4Exercício 4

Com uma fonte de 10 V e 500 Ω, calcule a corrente com o díodo ideal (queda 0) e com o modelo de 0,7 V. Qual é o erro percentual do modelo ideal?

Ver dica

Erro = (Iideal − I0,7) ÷ I0,7.

Ver solução

Ideal: 10 ÷ 500 = 20 mA. Modelo de 0,7 V: 9,3 ÷ 500 = 18,6 mA. Erro = (20 − 18,6) ÷ 18,6 ≈ 7,5 %.

5Exercício 5

Uma fonte de 9 V alimenta, em série, um díodo de silício, um LED (2 V) e uma resistência de 470 Ω. Calcule a corrente.

Ver solução

Quedas: 0,7 + 2 = 2,7 V. Na resistência: 9 − 2,7 = 6,3 V. I = 6,3 ÷ 470 ≈ 0,0134 A = 13,4 mA.

Perguntas frequentes

Qual é a fórmula para calcular a corrente num circuito com díodo?

Em série com uma resistência e em polarização direta: I = (VS − VD) ÷ R, com VD ≈ 0,7 V para silício. Em polarização inversa, I ≈ 0.

Como verificar se o resultado está correto?

A tensão na resistência (I × R) mais a queda no díodo tem de dar a tensão da fonte. Um resultado negativo indica que o díodo, na verdade, não conduz.

Porque é que não se pode ligar um LED sem resistência?

Porque, depois de começar a conduzir, a corrente cresce muito depressa com pequenos aumentos de tensão. A resistência em série fixa a corrente num valor seguro, tipicamente de alguns mA a 20 mA.

Que erros se cometem ao calcular a corrente num circuito com díodo?

Esquecer a queda de 0,7 V, ignorar o sentido de polarização e usar a mesma queda para díodos diferentes. Confirme sempre a folha de dados do componente.

Resumo

  • O díodo conduz em polarização direta quando a tensão excede VD (≈ 0,7 V no silício).
  • Em condução: I = (VS − VD) ÷ R; em polarização inversa: I ≈ 0.
  • Para LED: R = (VS − VLED) ÷ ILED; escolha o valor normalizado seguinte.
  • Várias quedas em série somam-se.
  • Ignorar a queda do díodo faz sobrestimar a corrente.
  • Verifique que as tensões nos elementos somam a tensão da fonte.

Onde aprofundar

  • O programa e o manual da disciplina na sua instituição (confirme a edição em vigor).
  • A. S. Sedra e K. C. Smith, Microelectronic Circuits, capítulo sobre díodos.
  • R. Boylestad e L. Nashelsky, Dispositivos Eletrónicos e Teoria de Circuitos, e as folhas de dados dos fabricantes.

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