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    Il diodo come raddrizzatore

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    TOMMY's
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    Il diodo come raddrizzatore

    Messaggio Da TOMMY's il Lun Ago 18, 2008 5:11 pm

    Un componente elettronico dal comportamento molto particolare è il
    diodo. Abbiamo visto che applicando una certa tensione ad una
    resistenza, la corrente che la attraversa corrisponde al rapporto fra
    la tensione applicata ed il valore della resistenza stessa; questa
    legge non vale per il diodo.


    Figura 1

    Dal punto di vista fisico-strutturale, il diodo (figura 1, in alto) è
    costituito da una giunzione "p-n", ovvero da un semiconduttore
    contenente, adiacenti l'una all'altra, due regioni, drogate una con
    impurità di tipo "p" ed una con impurità di tipo "n".
    La regione P, essendo drogata con atomi in difetto di elettroni, tende
    a catturare elettroni: come si dice, presenta delle buche o lacune.
    La regione N, essendo drogata con atomi in eccesso di elettroni, tende a perdere gli elettroni in eccesso.
    Quando la giunzione PN è polarizzata inversamente (figura 1, al
    centro), ovvero al lato P risulta applicata una tensione negativa ed al
    lato N una positiva, sia le lacune della zona P che gli elettroni
    liberi della zona N vengono attirati dal campo elettrico applicato, per
    cui la zona centrale si svuota; in tale zona, che viene detta "zona di
    deplezione", si crea una barriera di potenziale che impedisce il
    passaggio della corrente; circola soltanto una debolissima corrente
    dovuta a cariche minoritarie, detta "corrente di drift. Tale corrente è
    dell'ordine di qualche µA per i diodi al germanio, e di qualche nA per
    i diodi al silicio.
    Quando la giunzione PN è polarizzata direttamente (figura 1, in basso),
    le lacune della zona P vengono sospinte verso la zona centrale della
    giunzione dalla polarità positiva applicata; analogamente, gli
    elettroni liberi della zona N vengono sospinti verso la zona centrale
    della giunzione dalla polarità negativa; se la tensione è sufficiente a
    vincere la barriera di potenziale esistente, le buche e gli elettroni
    si combinano fra loro, dando origine ad una corrente, detta corrente di
    diffusione, che può anche diventare molto intensa. La tensione
    necessaria per innescare il flusso di tale corrente è di 0,2 - 0,3 V
    nel caso di giunzioni al Germanio e di 0,5 V nel caso di giunzioni al
    Silicio.

    Figura 2

    Il
    diodo realizzato con una giunzione PN come appena descritto, viene
    rappresentato col simbolo che si vede in figura 2 al centro: il lato
    corrispondente alla zona P viene chiamato "anodo"; il lato
    corrispondente alla zona N viene chiamato "catodo". Sotto al simbolo è
    riportata l'immagine di un diodo reale: la fascia argentea indica il
    catodo; nell'uso normale del diodo, la corrente nel diodo fluisce
    dall'anodo verso il catodo


    Nel suo impiego pratico, il comportamento del diodo è rappresentato nel grafico della figura 3.


    Figura 3

    La tensione applicata al diodo si legge sull'asse X (quello
    orizzonate), mentre sull'asse Y (quello verticale) si legge la corrente
    che lo attraversa.
    Con polarizzazione diretta, ovvero quando all'anodo è applicata una
    tensione positiva rispetto al catodo, si osserva che non passa corrente
    fino al valore di tensione VT,
    detto valore di soglia; se la tensione applicata al diodo viene
    aumentata oltre tale valore, si verifica il passaggio di una corrente
    tanto più alta quanto maggiore è la tensione applicata.
    Se il diodo
    viene polarizzato inversamente, e cioè si applica all'anodo una
    tensione negativa rispetto al catodo, in pratica non passa corrente, se
    si esclude una debolissima corrente detta di "drift"; se però si supera
    un determinato valore di tensione, detto valore di "breakdown", la
    resistenza del diodo cede improvvisamente, ed ha luogo una conduzione
    senza limiti, detto "effetto valanga". Poichè normalmente un diodo non
    viene costruito per funzionare nella regione di break-down, occorre
    evitare che questo accada, pena la distruzione irreversibile del diodo,
    dovuta al brusco aumento della potenza dissipata.

    Grazie alle caratteristiche fin qui descritte, il diodo risulta
    utilissimo nel funzionamento come "raddrizzatore"; inserendo per
    esempio un diodo in un circuito percorso da corrente alternata
    sinusoidale, si verifica che la corrente passa nel circuito solo quando
    ha la giusta polarità, mentre viene bloccata ogni volta che la polarità
    si inverte. In pratica, tutte le semionde negative della corrente
    alternata vengono eliminate, per cui, a valle del diodo, si ottiene una
    tensione costituita dalle sole semionde positive (tale tensione viene
    detta "pulsante"). Il passaggio dalla corrente alternata alla corrente
    continua viene descritto in modo dettagliato in altre pagine di questo
    sito.

    I diodi raddrizzatori vengono prodotti per una vasta gamma di
    applicazioni; variando le tecniche di costruzione, la percentuale di
    drogaggio del chip e le sue dimensioni, si possono ottenere diodi in
    grado di sopportare una corrente massima che varia da 1 A a decine e
    centinaia di ampere, adatti a tensioni di lavoro da qualche decina a
    varie centinaia di volt.

    Le principali grandezze ch ecaratterizzano un diodo sono:
    - Maximum reverse voltage: la massima tensione inversa che il diodo può sopportare, senza che si verifichi l'effetto valanga
    - Rated forward current:
    la massima corrente (valore medio) che può attraversare il diodo senza
    distruggerlo; dipende dalla grandezza del chip, e dalla sua capacità di
    trasmettere all'esterno il calore prodotto
    - Maximum forward voltage drop: è la massima caduta di tensione ai capi del diodo e dipende dalla corrente che lo attraversa (in senso diretto)

    - Maximum leakage current:
    è la corrente di dispersione che fluisce nel diodo quando viene
    collegato (polarizzato) in senso inverso (purchè la tensione applicata
    non sia abbastanza elevata da causare l'effetto valanga)
    - Maximum reverse recovery time:
    è il tempo che occorre al diodo per passare dallo stato oN allo stato
    OFF, e cioè dalla conduzione alla non conduzione; è in pratica la
    "switching speed", cioè la velocità di commutazione, e dipende dalle
    dimensioni e dalle caratteristiche del chip.





    Figura 4
    La
    tensione che cade ai capi del diodo quando questo conduce in senso
    diretto (maximum forward voltage drop), dipende dal valore della
    corrente che fluisce nel diodo: come si vede nel grafico a lato, tale
    caduta di tensione vale circa 0,6V nel momento in cui il diodo comincia
    a condurre (I=0,01A) e diventa, per esempio, di 0,9V quando la corrente
    che passa nel diodo è I=0,75A

    Tensione di lavoro e massima corrente diretta di alcuni diodi di uso comune
    tipo di diodomassima tensione inversamassima corrente diretta
    1N400150 V1 A
    1N4002100 V1 A
    1N4003200 V1 A
    1N4004400 V1 A
    1N4005600 V1 A
    1N4006800 V1 A
    1N40071000 V1 A
    1N5401100 V3 A
    1N5404400 V3 A
    6A4400 V6 A


    _________________
                     BALLA CHE TI PASSA

    شؤهشخ ش فعففه يش فثيث

      La data/ora di oggi è Gio Dic 18, 2014 6:19 pm