Elettronica: Il Diodo e Circuiti Raddrizzatori

Flashcard di vocabolario tecnico su caratteristiche ideali e reali del diodo, modelli circuitali, analisi di piccolo segnale e circuiti raddrizzatori a semionda e a doppia semionda.

Diodo

Componente elettrico che consente il passaggio e il flusso della corrente elettrica in un unico verso.

Conduzione (Diodo Ideale)

Regione di funzionamento in cui il diodo conduce corrente a fronte di una tensione nulla ai suoi capi ($i > 0$, $v = 0$), comportandosi come un corto-circuito.

Interdizione (Diodo Ideale)

Regione di funzionamento in cui il diodo non conduce corrente a prescindere dall'entità della tensione negativa applicata ($i = 0$, $v < 0$), comportandosi come un circuito aperto.

Anodo e Catodo

I due terminali del diodo: l'anodo corrisponde al terminale positivo, mentre il catodo corrisponde a quello negativo.

Giunzione PN

Regione di contatto formata dall'unione di due semiconduttori, uno di tipo P (ricco di lacune/cariche positive) e uno di tipo N (ricco di elettroni liberi/cariche negative), che realizza un diodo reale.

Zona di svuotamento

Regione formata vicino alla giunzione a seguito della ricombinazione di elettroni e lacune; presenta pochissimi portatori mobili e genera una barriera interna che ostacola la corrente.

Polarizzazione diretta

Condizione in cui il polo positivo è collegato alla zona P e quello negativo alla zona N: la barriera interna diminuisce e la corrente aumenta rapidamente all'aumentare della tensione.

Polarizzazione inversa

Condizione in cui il polo positivo è collegato alla zona N e quello negativo alla zona P: la barriera interna aumenta e fluisce solo una minuscola corrente di saturazione inversa ($i \approx -I_S$).

Tensione di breakdown

Limite di tensione negativa superato il quale la barriera della giunzione cede e il diodo può condurre una corrente inversa molto intensa.

Equazione di Shockley

Legge costitutiva non lineare del diodo valida al di fuori della regione di breakdown, espressa come $i = I_S \left(e^{\frac{v}{V_T}} - 1\right)$.

Raddrizzatore

Circuito che converte una tensione di rete alternata (AC) di tipo sinusoidale in una tensione a polarità costante nel tempo (DC).

Punto di lavoro (Punto Q)

Coppia di coordinate $(V_D, I_D)$ nel piano cartesiano data dall'intersezione tra la caratteristica esponenziale del diodo e la retta di carico imposta dal circuito esterno.

Retta di carico

Equazione lineare imposta alla maglia dal circuito esterno al diodo, descritta dall'equazione $i_D = -\frac{1}{R} v_D + \frac{V_G}{R}$, i cui punti di intersezione con gli assi sono $(V_G, 0)$ e $(0, \frac{V_G}{R})$.

Modello a caduta di tensione costante

Modello circuitale che approssima il diodo in conduzione mediante una tensione costante in serie ($V_{D,on}$ o $V_\gamma$, circa $0.6\text{--}0.7\,V$ per il silicio) e un diodo ideale.

Modello a soglia con resistenza

Modello equivalente che descrive il diodo in conduzione mediante la serie tra un diodo ideale, un generatore di tensione di soglia $V_\gamma$ e una resistenza interna $R_D$.

Resistenza differenziale ($r_d$)

Parametro del modello di piccolo segnale dato da $r_d = \frac{V_T}{I_D}$, corrispondente alla pendenza della retta tangente alla caratteristica del diodo nel punto di lavoro.

Capacità di diffusione ($C_D$)

Effetto capacitivo che si manifesta nella giunzione PN polarizzata direttamente a causa dell'accumulo e della variazione di cariche mobili nelle regioni quasi neutre del semiconduttore.

Banda passante

Intervallo di frequenze entro il quale un circuito trasmette i segnali in modo adeguato secondo un criterio prestabilito.

Rilevatore di picco

Circuito raddrizzatore a semionda capacitivo che, in assenza di percorsi di scarica per il condensatore ideale, mantiene in uscita la tensione costante pari a $V_p - V_{D,on}$.

Ondulazione residua (Ripple)

Fluttuazione periodica della tensione di uscita provocata dalla scarica del condensatore sul carico resistivo $R_L$ durante la fase di interdizione del diodo.

Tensione di ripple a semionda ($V_{r,\text{SWR}}$)

Valore dell'ondulazione residua nel raddrizzatore a semionda con carico capacitivo, calcolato con l'approssimazione $V_r \approx \frac{V_p - V_{D,on}}{R} \cdot \frac{T}{C} = \frac{I_C \cdot T}{C}$.

Raddrizzatore a doppia semionda

Circuito che raddrizza entrambi i semicicli del segnale ribaltando la semionda negativa in positiva, dimezzando l'ondulazione residua rispetto al raddrizzatore a semionda.

Trasformatore a presa centrale

Dispositivo con avvolgimento secondario diviso simmetricamente da una presa centrale a massa, in grado di fornire due tensioni sinusoidali sfasate di $180^\circ$ per pilotare alternativamente due diodi.