Il dispositivo e il principio di funzionamento del diodo

Un diodo è il dispositivo a semiconduttore più semplice che si possa trovare oggi sul circuito stampato di qualsiasi dispositivo elettronico. A seconda della struttura interna e delle caratteristiche tecniche, i diodi sono classificati in diversi tipi: universali, raddrizzatori, a impulsi, diodi zener, diodi tunnel e varicap. Sono utilizzati per la rettifica, la limitazione della tensione, il rilevamento, la modulazione, ecc. — a seconda dello scopo del dispositivo in cui sono utilizzati.

La base del diodo è p-n-giunzioneformato da materiali semiconduttori con due diversi tipi di conduttività. Due fili sono collegati al cristallo del diodo chiamato catodo (elettrodo negativo) e anodo (elettrodo positivo). C'è una regione di semiconduttore di tipo p sul lato dell'anodo e una regione di semiconduttore di tipo n sul lato del catodo. Questo dispositivo a diodi gli conferisce una proprietà unica: la corrente scorre in una sola direzione (in avanti), dall'anodo al catodo. Al contrario, un diodo normalmente funzionante non conduce corrente.

Nella regione dell'anodo (tipo p) i principali portatori di carica sono lacune caricate positivamente, e nella regione del catodo (tipo n) elettroni caricati negativamente. I conduttori del diodo sono superfici metalliche di contatto a cui sono saldati i fili.

Quando il diodo conduce corrente nella direzione in avanti, significa che è nello stato aperto. Se la corrente non passa attraverso la giunzione p-n, il diodo si chiude. Pertanto, il diodo può trovarsi in uno dei due stati stabili: aperto o chiuso.

Collegando il diodo nel circuito della sorgente di tensione CC, l'anodo al terminale positivo e il catodo al terminale negativo, otteniamo la polarizzazione diretta della giunzione pn. E se la tensione della sorgente risulta essere sufficiente (0,7 volt sono sufficienti per un diodo al silicio), il diodo si aprirà e inizierà a condurre corrente. L'entità di questa corrente dipenderà dall'entità della tensione applicata e dalla resistenza interna del diodo.

Perché il diodo è entrato nello stato di conduzione? Perché con la corretta accensione del diodo, gli elettroni della regione n, sotto l'azione dell'EMF della sorgente, si sono precipitati al suo elettrodo positivo, ai fori della regione p, che ora si spostano sull'elettrodo negativo della sorgente, agli elettroni.

Al confine delle regioni (alla giunzione p-n stessa) in questo momento c'è una ricombinazione di elettroni e lacune, il loro reciproco assorbimento. E la sorgente è costretta a fornire continuamente nuovi elettroni e lacune alla regione di giunzione p-n, aumentandone la concentrazione.

Ma cosa succede se il diodo è invertito, con il catodo al terminale positivo della sorgente e l'anodo al terminale negativo? Lacune ed elettroni si disperdono in direzioni diverse, verso i terminali, dalla giunzione, e vicino alla giunzione appare una regione priva di portatori di carica, una potenziale barriera. La corrente causata dalla maggior parte dei portatori di carica (elettroni e lacune) semplicemente non si verificherà.

Ma il cristallo del diodo non è perfetto; oltre ai principali portatori di carica, contiene anche portatori di carica minori che creeranno una corrente inversa del diodo molto trascurabile misurata in microampere. Ma il diodo in questo stato è chiuso perché la sua giunzione p-n è polarizzata inversamente.

La tensione alla quale il diodo passa dallo stato chiuso allo stato aperto è chiamata tensione diretta del diodo (vedi — Parametri di base dei diodi), che è essenzialmente la caduta di tensione attraverso la giunzione p-n.La resistenza del diodo alla corrente diretta non è costante, dipende dall'entità della corrente attraverso il diodo ed è dell'ordine di diversi ohm. La tensione di polarità inversa alla quale il diodo si spegne è chiamata tensione inversa diodo. La resistenza inversa di un diodo in questa condizione si misura in migliaia di ohm.

Ovviamente un diodo può passare da uno stato aperto ad uno stato chiuso e viceversa al variare della polarità della tensione ad esso applicata. Il funzionamento del raddrizzatore si basa su questa proprietà del diodo. Quindi in un circuito CA sinusoidale, il diodo condurrà corrente solo durante la semionda positiva e sarà bloccato durante la semionda negativa.

Vedi anche su questo argomento:Qual è la differenza tra diodi a impulsi e raddrizzatore