ELETTRONICA WORLD

Il diodo è un componente elettronico passivo non lineare a due terminali (bipolo), la cui funzione ideale è quella di permettere il flusso di corrente elettrica in una direzione e di bloccarla nell’altra, la qual cosa viene realizzata ponendo dei vincoli alla libertà di movimento e di direzione dei portatori di carica.
Il simbolo circuitale del diodo esprime chiaramente questa funzione: il triangolo indica la direzione che permette il flusso di corrente elettrica considerato convenzionalmente positivo (dal polo negativo a quello positivo), mentre la sbarra ne indica il blocco.

Da questa struttura iniziale si sono evoluti nel tempo sia componenti con struttura più complessa basati su un principio differente, come i diodi a tempo di transito, sia nuovi dispositivi a tre terminali, come gli SCR e i triac, che hanno abbandonato il nome di “diodo”.

Diodo Ideale

In molte applicazioni di interesse, la caratteristica tensione-corrente di un diodo ideale, ottenuta in condizioni statiche, può essere sostituita con una funzione lineare a tratti. In tale funzione la corrente è esattamente zero se la tensione tra anodo e catodo non raggiunge un certo valore V_on e diviene un valore arbitrario e positivo quando la tensione ai capi del dispositivo è esattamente V_on. Il valore di V_on rappresenta quel valore di tensione al di sotto del quale il reale valore della corrente che scorre nel dispositivo è trascurabile ai fini dei nostri calcoli. Nessuna approssimazione del funzionamento del dispositivo mediante effetti resistivi è, in alcun caso, accettabile.

La figura a lato mostra a confronto le caratteristiche di un diodo ideale ipoteticamente realizzato tramite un dispositivo a semiconduttore, chiamato diodo a giunzione, a sinistra ed una sua approssimazione lineare a tratti a destra.
Quando la differenza di potenziale ai capi del diodo ideale è maggiore di 0 (cioè quando la corrente elettrica fluisce nel verso convenzionalmente positivo, dal polo positivo a quello negativo), questo è detto essere polarizzato in diretta, mentre quando la differenza di potenziale è minore di 0, questo è detto essere polarizzato in inversa. Questa nomenclatura viene utilizzata anche per i diodi reali. si osservi che il valore di 0,7 V in figura è solo un tipico valore comodo nei conti, ma che non può essere legato a proprietà fisiche o costruttive dello stesso dispositivo.

Diodo in corrente Continua

Il Diodo quando viene attraversato da una corrente continua è riconducibile ad una resistenza,in serie,e un generatore di tensione.Gli ohm della resistenza ovviamente sono definiti dal costruttore,come anche il voltaggio del generatore.

Diodo Ideale [modifica]

In molte applicazioni di interesse, la caratteristica tensione-corrente di un diodo ideale, ottenuta in condizioni statiche, può essere sostituita con una funzione lineare a tratti. In tale funzione la corrente è esattamente zero se la tensione tra anodo e catodo non raggiunge un certo valore V_on e diviene un valore arbitrario e positivo quando la tensione ai capi del dispositivo è esattamente V_on. Il valore di V_on rappresenta quel valore di tensione al di sotto del quale il reale valore della corrente che scorre nel dispositivo è trascurabile ai fini dei nostri calcoli. Nessuna approssimazione del funzionamento del dispositivo mediante effetti resistivi è, in alcun caso, accettabile.

La figura a lato mostra a confronto le caratteristiche di un diodo ideale ipoteticamente realizzato tramite un dispositivo a semiconduttore, chiamato diodo a giunzione, a sinistra ed una sua approssimazione lineare a tratti a destra.
Quando la differenza di potenziale ai capi del diodo ideale è maggiore di 0 (cioè quando la corrente elettrica fluisce nel verso convenzionalmente positivo, dal polo positivo a quello negativo), questo è detto essere polarizzato in diretta, mentre quando la differenza di potenziale è minore di 0, questo è detto essere polarizzato in inversa. Questa nomenclatura viene utilizzata anche per i diodi reali. si osservi che il valore di 0,7 V in figura è solo un tipico valore comodo nei conti, ma che non può essere legato a proprietà fisiche o costruttive dello stesso dispositivo.

Diodo in corrente Continua [modifica]

Il Diodo quando viene attraversato da una corrente continua è riconducibile ad una resistenza,in serie,e un generatore di tensione.Gli ohm della resistenza ovviamente sono definiti dal costruttore,come anche il voltaggio del generatore.

Diodo Schottky

Il diodo Schottky è costituito da una giunzione metallo-semiconduttore invece che da una giunzione a semiconduttore e ha una zona di svuotamento nulla. Le sue principale caratteristiche sono :

1. la tensione di soglia a 0,35 V invece di 0,6 V
2. tempi di commutazione brevissimi

viene usato nei dispositivi TTL.

Diodo Zener

Il diodo Zener è costruito appositamente per sfruttare il funzionamento in valanga del diodo. È infatti un diodo costruito secondo caratteristiche particolari per dissipare potenza con utilizzo in zona di “break down”.
In questo stato la tensione ai capi del diodo rimane approssimativamente costante al variare della corrente, perciò il diodo può fornire una tensione di riferimento relativamente costante: lo zener è un diodo ottimizzato per questo uso, in cui la tensione di zener è resa il più possibile insensibile alla corrente di valanga, anche se comunque una tensione inversa eccessiva porta il diodo alla rottura.
Il motivo della “brusca” pendenza della corrente INVERSA è dovuta principalmente da due casi: l’effetto “valanga” e l’ effetto “zener”. L’aumento della tensione inversa provoca un’accelerazione degli elettroni che, aumentando la loro energia, ionizzano il reticolo cristallino (valanga); ma possono anche spezzare i legami covalenti in modo da estrarre elettroni (zener). Questi due effetti si compensano per una tensione circa uguale a 6 V (a seconda del diodo zener utilizzato si possono avere tensioni diverse). Sopra i 6 V prevale l’effetto valanga, sotto l’effetto zener. Tuttavia, per quanto lieve, la dipendenza dalla corrente è sempre presente, e peggio ancora la tensione di zener varia sensibilmente con la temperatura ambientale: per questo motivo gli zener vengono utilizzati soprattutto per generare tensioni di polarizzazione e stabilizzazione di alimentatori e non come campioni di tensione. Poiché i diodi zener vengono utilizzati in polarizzazione inversa, si ha un effetto capacitivo associato alla zona di svuotamento in prossimità della giunzione, questa capacità detta di transizione varia tra valori trascurabili di qualche nF ed è rilevante per i diodi di elevata potenza in quanto condiziona la massima frequenza di lavoro.

Diodo Led

Questi diodi emettono luce visibile se polarizzati direttamente: di solito vengono usati per segnalazione su pannelli di controllo e come spie luminose, oppure come trasmettitori per telecomandi e fibre ottiche. Di recente sono stati sviluppati modelli ad alta luminosità adatti per illuminotecnica, e già oggi esistono in commercio numerosi apparecchi di illuminazione che utilizzano i LED come sorgenti in alternativa alle tradizionali lampade ad incandescenza e alle lampade fluorescenti, con grossi vantaggi in termini di risparmio energetico e durata. La loro tensione di polarizzazione diretta varia a seconda della lunghezza d’onda della luce che emettono, ed emettono tanta più luce quanta più corrente li attraversa: in genere è necessario una corrente minima di 4 mA (corrente di soglia) perché possano emettere luce in quantità percettibile. La corrente varia in funzione del tipo di diodo led impiegato. I diodi LED “normali” richiedono di media 15 mA per emettere una buona luminosità. Nel caso di LED HL (alta luminosità) la corrente sale fino a valori di circa 20-25 mA. LED di nuova concezione, ad altissima luminosità possono assorbire fino ad 1 ampere di corrente, per questi, è previsto l’accoppiamento meccanico di un dissipatore di calore.