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Diodi
Diodo di segnale
L’ Anodo è positivo ed il Catodo è negativo il diodo è un corto circuito
L’ Anodo è negativo ed il Catodo è positivo il diodo è un circuito aperto
A
K
Nella figura sotto (fig.1.2.) viene mostrata la caratteristica di un diodo a giunzione in un grafico dove
sull’asse delle x: viene messa la tensione tra Anodo e Catodo (V AK) e
sull’asse delle y: la corrente (I). Nel primo quadrante quando viene
superata la tensione di soglia Vs, ed il dispositivo inizia a condurre in
I (mA)
modo esponenziale. Invertendo poi la polarità della batteria si ottiene
BV
il rilievo della caratteristica in senso inverso. Aumentando la tensione
inversa applicata la I0 rimane costante. Superato il valore della
Vs
VAk
tensione inversa indicata come Bv (breakdown voltage) il diodo perde
la sua proprietà isolante e si lascia attraversare dal valore di corrente
la cui intensità rimane solo alla presenza della resistenza R e la
differenza di potenziale (d.d.p.) tra anodo e catodo rimane pressoché
costante. Alcuni diodi come lo zener sono realizzati per lavorare nella zona di breakdown in modo
che la tensione ai suoi capi rimanga costante. (v.punto 3).
La realizzazione tra la tensione applicata e la corrente può essere rappresentata dalla formula:
VAk
I I0 ( e
VT
1)
dove:
I0=corrente inversa
VAK=d.d.p. applicata tra anodo e catodo
VT= tensione in funzione della temperatura ed in funzione di:
VT
dove:
K=costante di Boltzmann (1.38 . 10-23 J/°K)
T=temperatura assoluta misurata in Kelvin
q=carica dell’elettrone (1.6 . 10-19 C)
K T
q
2
se il termine esponenziale che compare nella relazione tra I e V AK cresce molto più rapidamente
quando VAK > 0 e non appena VAK
esponenziale, e la corrente viene espressa
T
si può ritenere trascurabile, rispetto al termine
come1:
VAk
I I0 e
VT
viceversa quando VAK < 0 il termine esponenziale è trascurabile rispetto a 1 per cui la corrente è
approssimabile al valore:
I I 0
Esperimento con diodo di segnale
Vengono stabiliti sia valori di corrente dell’ordine dei mA che della tensione V i (quella uscente dal
generatore=15V).
Si calcola l’uscita (Vu) controllando di volta in volta che il valore assegnato alla corrente sia quello
effettivamente mostrato dal multimetro analogico modificando anche la portata ed il fondo scala dello
la corrente. Una volta che il valore di corrente coincide a quello indicato dall’amperometro; la
tensione d’uscita è letta sul volmetro del generatore di funzione, in tabella sotto vengono riportati
risultati ottenuti (cfr. grafico allegato)
I [mA]
0.1
0.3
0.5
1
2
3
5
7
8
10
Vu [V]
0.49
0.55
0.58
0.61
0.64
0.67
0.70
0.71
0.724
0.74
Diodo led
Il diodo LED (Ligt Emitting Diode = diodo ad emissione di luce) è un dispositivo che emette luce con
intensità direttamente proporzionale alla corrente che scorre in una giunzione polarizzata
direttamente. I semiconduttori impiegati nei LED ad emissione di luce rossa (come quello in
dotazione), verde o gialla sono l’arseniuro di Gallio (GaAs) e l’arseniuro –fosfuro di gallio (GaAsP).
Il diodo led presenta una curva caratteristica del tutto simile a quella di un diodo normale (cfr. fig.
1.2) ma la tensione di soglia Vs è compresa tra 1.5 V e 2 V (1.5<Vs<2) a seconda del led utilizzato.
Il contenitore è di materiale trasparente a forma di lente al fine di aumentare l’efficienza di emissione
verso l’esterno.
La massima corrente sopportabile è tipicamente di 50 mA mentre la tensione di breakdown è di
alcuni volt.
3
Esperimento con diodo led
Dal circuito precedente (cfr.fig.1.5) viene sostituito al diodo di segnale il diodo led, che raggiunto un
certo valore di tensione si illumina. Da come si evince dal confronto tra la tabella 2.1 e la tabella 2.2
la tensione di soglia in questo caso è più del doppio di quella del diodo normale.
Sempre leggendo il valore di corrente sul multimetro analogico e modificando il valore della
resistenza tramite il reostato (per avere il valore coincidente di I) si esegue la misura riportando i dati
di seguito:
I [mA]
0.1
0.3
0.5
1
2
3
5
7
8
10
Vu [V]
1.45
1.51
1.53
1.56
1.58
1.60
1.62
1.63
1.64
1.66
Diodo zener
I (mA)
BV
Vs
VAk
Il diodo zener è un particolare diodo fabbricato per lavorare sulla caratteristica inversa nella zona di
breakdown. Il depletion layer di una giunzione fortemente drogata e polarizzata inversamente è
sottile per cui l’elevato campo elettrico è in grado di liberare coppie di elettrone-lacune dai legami
covalenti e ciò determina, per effetto Zener, una circolazione di corrente.
Se la coppia di elettrone lacuna si libera nella regione di tipo P, l’elettrone minoritario attraversa la
giunzione poiché attratto dal polo positivo del generatore di tensione collegato alla regione di tipo N.
La carica accelerata inoltre, può liberare, per urto, altre coppie elettrone-lacuna e ciò consente la
circolazione di corrente di intensità anche piuttosto elevata. La tensione di breakdown in questi diodi
è nota come tensione di zener il cui valore va da alcuni Volt ad alcune centinaia di Volt.
4
Esperimento con diodo zener
Esperimento con diodo zener polarizzato direttamente
Dal circuito precedente (cfr.fig.1.5) viene sostituito al diodo led il diodo zener polarizzato
direttamente e sempre leggendo il valore di corrente sul multimetro e modificando il valore della
resistenza si compie la misura come mostrato nella tabella 2.3:
I [mA]
Vu [V]
0.1
0.65
0.3
0.68
0.5
0.71
1
0.71
2
0.73
3
0.74
5
0.76
Esperimento con diodo zener polarizzato inversamente
Dal circuito precedente (cfr.fig.1.5) viene sostituito al diodo led il diodo zener polarizzato
inversamente (ossia girando lo stesso) e sempre leggendo il valore di corrente sul multimetro e
modificando il valore della resistenza si compie la misura come mostrato nella tabella 2.4::
I [mA]
Vu [V]
0.1
2.1
0.3
2.7
0.5
2.9
1
3.2
2
3.4
3
3.6
5
3.8
7
4
8
4
10
4.1
Dal confronto di quest’ultima con la 2.3 (polarizzazione inversa diretta) la tensione d’uscita del diodo
zener polarizzato inversamente è molto maggiore rispetto a quella del diodo zener polarizzato
inversamente.
I dati trovati vengono riportati su un grafico su cui sull’asse delle
Ascisse (x) viene posta la tensione tra anodo e catodo (VAK) [V]
Ordinate (y) viene posta la corrente I [mA]
ed aggiungendo più serie allo stesso grafico (allegato alla presente) se ne trova la caratteristica così
come espressamente dichiarato nell’obbiettivo della misurazione.
Diodo led
Il diodo LED (Ligt Emitting Diode = diodo ad emissione di luce) è un dispositivo che emette luce con
intensità direttamente proporzionale alla corrente che scorre in una giunzione polarizzata
direttamente. I semiconduttori impiegati nei LED ad emissione di luce rossa (come quello in
dotazione), verde o gialla sono l’arseniuro di Gallio (GaAs) e l’arseniuro –fosfuro di gallio (GaAsP).
Il diodo led presenta una curva caratteristica del tutto simile a quella di un diodo normale (cfr. fig.
1.2) ma la tensione di soglia Vs è compresa tra 1.5 V e 2 V (1.5<Vs<2) a seconda del led utilizzato.
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Il contenitore è di materiale trasparente a forma di lente al fine di aumentare l’efficienza di emissione
verso l’esterno.
La massima corrente sopportabile è tipicamente di 50 mA mentre la tensione di breakdown è di
alcuni volt.
Esperimento con diodo led
Dal circuito precedente (cfr.fig.1.5) viene sostituito al diodo di segnale il diodo led, che raggiunto un
certo valore di tensione si illumina. Da come si evince dal confronto tra la tabella 2.1 e la tabella 2.2
la tensione di soglia in questo caso è più del doppio di quella del diodo normale.
Sempre leggendo il valore di corrente sul multimetro analogico e modificando il valore della
resistenza tramite il reostato (per avere il valore coincidente di I) si esegue la misura riportando i dati
di seguito:
I [mA]
0.1
0.3
0.5
1
2
3
5
7
8
10
Vu [V]
1.45
1.51
1.53
1.56
1.58
1.60
1.62
1.63
1.64
1.66
