Ciao a tutti
Dopo aver studiato i semiconduttori e i diodi ecco un molto breve riassunto diciamo più che altro pratico per aiutare i nuovi arrivati con Arduino ad avere un'idea del loro utilizzo, queste note "aperte" sono un richiamo o un ripasso.
Note sui Diodi:
- Sono una giunzione PN
- Possono lavorare in diversi stati: interdizione, conduzione, breakdown
- La corrente che passa nei diodi è funzione della temperatura
- Hanno un tempo di commutazione
- Hanno una curva caratteristica non lineare
La giunzione PN è un cristallo di silicio (o germanio in alcune applicazioni speciali) drogato con accettori da un lato e donatori dall'altro.
Si forma una zona di svuotamento grazie alla diffusione. La zona viene allargata in intedizione e ristretta in coduzione.
Per capire bene il funzionamento dei diodi bisogna studiare un pò di chimica e fisica.
In stato di interdizione passa comunque una piccola corrente, questo fenomeno sarà molto utile ad esempio per i transistor JFET. La zona di svuotamento forma a tutti gli effetti un condensatore, questo fenomeno in particolare è sfruttato da particolari diodi chiamati varicap che sono prevalentemente condensatori variabili.
In breakdown la tensione è molto costante al variare della corrente a causa dell'effetto valanga e del breakdown zener, è possibile utilizzare quindi i diodi come regolatori di tensione, i diodi zener sono pensati appositamente per l'utilizzo in questa zona.
Per intervalli relativamente piccoli di temperatura è possibile utilizzare i diodi come termometri a causa della non linearità del diodo, con delle tabelle appositamente create è possibile misurare intervalli più ampi.
Una possibile applicazione che mi viene in mente è un controllo grossolano della temperatura per capire se è andata oltre certi limiti, non un utilizzo come termometro con precisione al decimo di grado.
Particolari diodi chiamati Schottky hanno tempi di commutazione più brevi e tensioni di soglia minori ma anche una corrente inversa maggiore, sono costruiti tramite una giunzione metallo-semiconduttore invece che PN.
Trovano applicazione in telecomunicazioni ad alta frequenza.
Normalmente i diodi hanno un tempo di immagazzinamento, di transizione e di ripristino inverso non sempre trascurabile.
Il cambiamento da conduzione a interdizione e viceversa non è quindi immediato.
Un applicazione dei diodi è l'illuminazione nei cosidetti diodi led e la rilevazione di radiazioni luminose/infrarosse/etc.. nei fotodiodi.
I diodi dissipano in calore una certa potenza (V*I) in quanto richiedono una certa tensione di soglia per entrare in conduzione, bisogna stare attenti a non superare la potenza massima dissipabile per non distruggere il diodo.
Un'applicazione interessante dei diodi è la costruzione di raddrizzatori, circuiti di taglio e di vincolo nonchè la protezione da picchi di corrente generati ad esempio da motori al loro spegnimento.
Per "fare i conti" coi diodi si utilizzano dei modelli matematici che tengono o meno conto della tensione di soglia, della loro non linearità (approssimata linearmente a tratti ad esempi), della capacità, etc..
Il modello più semplice, quello ideale, tratta il diodo come corto circuito o circuito aperto se è in conduzione o in interdizione, non è però accurato quando sono presenti piccole tensioni in gioco.
Il concetto di retta di carico serve per poter capire in che punto della caratteristica si sta utilizzando il diodo.
Questi appunti sono solo uno spunto per un approfondimento, alcuni buoni link sono:
http://www-g.eng.cam.ac.uk/mmg/teaching/linearcircuits/diode.html
Se ritenete utile arricchire ed inserire nel playground sezione elettronica queste note, siete i benvenuti.
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