Che cos’è un diodo e come funziona? In che tipo di circuiti elettronici viene impiegato questo componente? Bentornato (o benvenuto se per te è la prima volta) nella mia scuola di automazione industriale.
Oggi voglio parlarvi dei diodi, visto che alla base dell’automazione industriale ci sono le apparecchiature elettroniche, e senza i diodi, così come senza alcuni altri componenti elettronici l’elettronica non esisterebbe.
In questa lezione scopriamo come questo componente è fatto, come funziona, e dove viene utilizzato nei circuiti elettronici.
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Ecco gli argomenti di questa lezione:
Le caratteristiche di funzionamento del diodo.
Com’è costruito un diodo.
Utilizzo del diodo nei circuiti raddrizzatori.
Utilizzo del diodo nei circuiti di modulazione.
Se c’è un componente elettronico oggi disponibile in maniera davvero variegata, questo è il diodo. Quasi sempre quando parliamo di diodo pensiamo al classico LED, in effetti però il diodo non è utilizzato solamente per emettere luce, anzi, come vedremo oggi questo piccolo oggetto è davvero prezioso e si utilizza per diversi altri scopi.
Per cominciare sappiate che nelle nostre case il diodo è presente in moltissime apparecchiature, dai telecomandi a infrarossi, agli alimentatori di computers, nei televisori e nei caricatori dei telefonini, così come in moltissimi altri oggetti.
Le caratteristiche di funzionamento del diodo.
La principale caratteristica di comportamento del diodo è quello di svolgere la funzione di interruttore rispetto alla direzione della corrente che lo deve attraversare; in altre parole un diodo lascia passare la corrente solo in un verso.
Questo è il funzionamento del diodo classico, chiamato anche giunzione PN, vedremo poi che esiste anche il diodo Zener, che invece lascia passare la corrente in entrambi i versi.
Ecco nella prossima figura il funzionamento del diodo.
Dall’immagine sopra si vede come quando la polarità del diodo è inversa, esso si comporti come un interruttore aperto, e di conseguenza non c’è flusso di corrente.
Il diodo Zener come accennato lascia invece passare la corrente in entrambi i sensi, e viene utilizzato soprattutto per regolare la tensione o scaricarla.
Com’è costruito un diodo.
Il diodo comune è costruito unendo due materiali semiconduttori che hanno delle speciali caratteristiche, e si chiamano giunzioni P e N.
Il materiale di tipo N rappresenta una regione di cariche negative, mentre quello di tipo P rappresenta una zona di carica positiva.
La regione P è collegata all’anodo, mentre la regione N al catodo, indicati con le lettere A e K. Ecco nella prossima immagine com’è fatto il diodo.
Per farlo funzionare, è necessario applicare al diodo una minima tensione, normalmente di 0,3V; sotto questa tensione il diodo non lascerà passare corrente anche se polarizzato direttamente.
Questa tensione è riferita al classico diodo al germanio, componente impiegato di frequente nei circuiti di rilevazione di segnale radio (demodulatore o rilevatore per AM, ovvero modulazione d’ampiezza); per diversi tipi di diodo, la tensione di soglia varia d 0,35 a 0,65 Volt.
Di diodi ne esistono di tanti tipi, tra i quali troviamo il già presentato Zener, i Led, i diodi PiN e gli Schottky; naturalmente non possono mancare i diodi IR, che sono quelli a infrarosso presenti da decenni nei telecomandi.
Utilizzo del diodo nei circuiti raddrizzatori.
Tra gli utilizzi più frequenti del diodo abbiamo i circuiti per raddrizzare la corrente, presenti praticamente in qualsiasi alimentatore lineare.
Questi circuiti permettono di ottenere in uscita una tensione non più alternata ma che, attraverso l’utilizzo anche di altri componenti, diventa continua.
Ecco nella prossima figura un semplice circuito raddrizzatore a ponte di diodi.
Partendo dalla tensione alternata, abbassata grazie alle spire del secondario sul trasformatore, i quattro diodi collegati in questo modo (a ponte) trasformano la forma d’onda, da sinusoidale a semi onde consecutive; in pratica ogni semi onda negativa viene ribaltata diventando una semi onda positiva.
Nella parte bassa della figura troviamo proprio le forme d’onda di ingresso e uscita.
Utilizzo del diodo nei circuiti di modulazione.
I diodi Varicap, chiamati anche Varactor, sono impiegati per variare la frequenza nei circuiti oscillatori, e cambiare quindi il “canale” di sintonia; questo processo si chiama anche modulazione.
Ecco nella figura che segue uno semplice circuito che impiega questo tipo di diodi, sfruttando il diodo come se fosse un piccolo condensatore variabile elettronico.
La capacità del diodo varia a seconda della tensione che applichiamo, per cui cambiando la tensione cambia anche la frequenza dell’oscillatore, dato che questa è in relazione alla capacità del condensatore.
