Conoscenza del nucleo del diodo spiegata
Un diodo è un dispositivo elettronico di base realizzato con materiali semiconduttori (come ad esempio silicio, germanio, o selenio), costituito da una giunzione PN più i conduttori degli elettrodi e l'alloggiamento della confezione. Ha due elettrodi: il anodo (terminale positivo) e il catodo (terminale negativo).
Principio di funzionamento di base
La caratteristica principale di un diodo è conduttività unidirezionale:
| Tipo di tensione | Stato del diodo | Condizione attuale |
|---|
| Tensione in avanti | Conduzione | La corrente scorre dall'anodo al catodo |
| Tensione inversa | Taglio | Corrente di dispersione minima |
Quando la tensione in avanti supera la tensione di soglia (circa 0,7 V per i diodi al silicio, 0,3 V per i diodi al germanio), il diodo conduce. Quando la tensione inversa supera la tensione di breakdown, il diodo può essere danneggiato.
Classificazione completa dei diodi
Classificazione per struttura e applicazione
| tipo | Caratteristiche | Applicazioni principali |
|---|
| Diodo a contatto di punto | Area di giunzione PN ridotta, buone prestazioni ad alta frequenza | Circuiti di rilevamento ad alta frequenza, circuiti di commutazione |
| Diodo di giunzione | Ampia area di giunzione PN, elevata capacità di corrente | Circuiti di raddrizzamento di potenza |
| Diodo planare | Area di giunzione PN controllabile | Circuiti digitali (piccola area), raddrizzamento di potenza (grande area) |
| Diodo Zener | Funziona nella regione di breakdown inversa | Regolazione della tensione, sorgenti di tensione di riferimento |
| Diodo a emissione luminosa (LED) | Converte l'energia elettrica in luce | Spie, display e illuminazione |
| Fotodiodo | Converte i segnali luminosi in segnali elettrici | Rilevamento della luce, controllo fotoelettrico, comunicazione ottica |
Diodi a funzione speciale
- Diodi varactor: La capacità varia con la tensione inversa, utilizzata nei circuiti di sintonizzazione.
- Diodi Schottky: Bassa caduta di tensione in avanti, utilizzata nelle applicazioni di commutazione ad alta velocità
- Diodi a tunnel: Caratteristiche di resistenza negativa, utilizzate nei circuiti di oscillazione a microonde
Caratteristiche e parametri del nucleo del diodo
Curva caratteristica corrente-tensione
Le caratteristiche elettriche di un diodo possono essere descritte in modo esauriente dalla sua curva caratteristica I-V:
Caratteristiche di funzionamento:
Tensione zero → Zona morta (corrente quasi nulla) → Tensione di soglia → Regione di conduzione (forte aumento di corrente)
Caratteristiche inverse:
Piccola tensione inversa → Regione di saturazione (corrente inversa minima) → Tensione di breakdown → Regione di breakdown (forte aumento di corrente)
Tabella dei parametri di prestazione chiave
| parametro | Descrizione | Fattori d'influenza |
|---|
| Corrente massima del raddrizzatore | Corrente media massima consentita a lungo termine | Area di giunzione PN, condizioni di dissipazione del calore |
| Tensione di breakdown inversa | Tensione inversa minima che causa la rottura | Concentrazione di drogaggio dei materiali, progettazione strutturale |
| Corrente di saturazione inversa | Corrente di dispersione minima sotto polarizzazione inversa | Temperatura, purezza del materiale |
| Capacità di giunzione | Effetto capacitivo formato dalla giunzione PN | Frequenza operativa, area di giunzione |
| Tempo di recupero inverso | Tempo necessario per passare dalla conduzione alla disattivazione completa | Velocità di commutazione, caratteristiche del materiale |
Metodi di test e identificazione dei diodi
Tecniche di identificazione della polarità
- Aspetto Identificazione del marchio
- L'estremità con la freccia a forma di triangolo indica il terminale positivo.
- Segni di punti e anelli colorati: Di solito, l'estremità con un punto di colore è positiva, quella con un anello di colore è negativa.
- Differenziazione della lunghezza: Il cavo più lungo è solitamente positivo
- Metodo di test del multimetro
- La misura mostra una resistenza minore: La sonda nera è collegata al terminale positivo
- Modalità di test dei diodi sul multimetro digitale: La sonda rossa si collega al terminale positivo quando viene visualizzata la caduta di tensione.
Elementi essenziali per il test delle prestazioni
- Diodo normale: Piccola resistenza in avanti, grande resistenza inversa
- Giudizio sui danni: Entrambe le direzioni mostrano una piccola resistenza (cortocircuito) o entrambe mostrano una grande resistenza (circuito aperto)
- Test del diodo Zener: Richiede un circuito speciale per testare la tensione regolata
Applicazioni pratiche dettagliate dei diodi
1. Applicazioni del circuito raddrizzatore
Convertono la corrente alternata in corrente continua e sono componenti fondamentali di adattatori di corrente, caricabatterie e altri dispositivi.
2. Regolazione e protezione della tensione
Utilizza le caratteristiche di ripartizione inversa di Diodi Zener per fornire riferimenti di tensione stabili e protezione da sovratensioni per i circuiti.
3. Funzioni di elaborazione del segnale
- Circuiti di rilevamento: Estrarre le informazioni originali dai segnali modulati
- Circuiti di limitazione: Limitare l'ampiezza del segnale per evitare il sovraccarico
- Circuiti di serraggio: Fissare le posizioni del livello del segnale
4. Circuiti di commutazione e digitali
Funzionano come interruttori elettronici per implementare funzioni logiche con velocità di risposta rapida e lunga durata.
5. Campi di applicazione fotoelettrici
- Illuminazione a LED: Sorgenti luminose efficienti dal punto di vista energetico, di lunga durata e rispettose dell'ambiente.
- Rilevamento fotoelettrico: Convertire i segnali luminosi in segnali elettrici
- Isolamento ottico: Realizzare l'isolamento elettrico tra i circuiti
Considerazioni sulla selezione e sull'uso
Considerazioni sulla selezione
- Capacità attuale: Scegliere un'adeguata corrente massima del raddrizzatore in base ai requisiti del circuito.
- Tensione nominale: La tensione di lavoro inversa deve essere superiore alla massima tensione inversa possibile nel circuito.
- Caratteristiche di frequenza: Selezionare i tipi con piccola capacità di giunzione per i circuiti ad alta frequenza
- Intervallo di temperatura: Considerare l'impatto della temperatura dell'ambiente operativo sulle prestazioni.
Precauzioni d'uso
- La polarità non deve essere invertita, in quanto ciò potrebbe causare guasti al circuito o danni al dispositivo.
- I diodi di potenza richiedono attenzione ai problemi di dissipazione del calore
- Controllo della temperatura e del tempo durante la saldatura per evitare danni termici
- I modelli sensibili all'elettrostatica richiedono misure antistatiche