Diodi speciali

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lezione
Diodi speciali
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: Diodi di segnale e d’alimentazione
Avanzamento Avanzamento: lezione completa al 100%.

Diodi Zener[modifica]

I diodi Zener sono un particolare tipo di semiconduttori che, sfruttando la conduzione inversa della giunzione, consentono di ottenere valori di tensione costanti una volta raggiunta la corrente di funzionamento.

Questa caratteristica è utilizzata per la stabilizzazione delle tensioni continue così come mostrato in figura 1 ; in essa si nota come per il diodo venga adottato un simbolo diverso da quello impiegato per i diodi rettificatori.


figura 1


Il circuito consente di ricavare una tensione costante partendo da una tensione non stabilizzata purché sia sempre verificata la condizione:

Il funzionamento del circuito di stabilizzazione è semplice:

La tensione continua del generatore, tramite la resistenza , fa scorrere nel diodo una corrente che, se raggiunto il valore , porta ai capi di una tensione costante detta “tensione di Zener”; una volta raggiunto il valore di corrente , ulteriori aumenti della tensione di portano ad incrementi della corrente nel diodo, ma la tensione resta ad ampiezza costante [1].

L’incremento della corrente , a seguito della variabilità di , è tollerabile fino a quando è valida la relazione:

dove è la potenza massima dissipabile dal diodo Zener .

I diodi Zener disponibili sul mercato offrono le seguenti caratteristiche:

La è selezionabile in un ventaglio di valori compreso tra

La è selezionabile tra valori compresi tra

La è selezionabile da frazioni a decine di Watt.

Esempio di calcolo[modifica]

Un esempio d’applicazione di un diodo Zener è utile per prendere confidenza con il metodo di calcolo del circuito:

Supponiamo di voler realizzare un circuito di stabilizzazione per ottenere, su di un carico , una tensione costante disponendo di:

  • generatore di corrente continua non stabilizzata che fornisce una tensione
  • diodo Zener tipo BZV55C15

collegati così come è mostrato in figura 2

figura 2



Da un esame dei dati iniziali risulta:

  • La tensione è variabile tra
  • Il carico richiede una tensione
  • Dallo stabilizzatore è richiesta una corrente
  • Le caratteristiche del diodo BZV55C15 sono:


Sulla base dello schema elettrico di figura 2 e dei dati sopra riportati procediamo al dimensionamento del circuito:


Calcolo della resistenza di limitazione di corrente

La tensione non stabilizzata è applicata a monte del circuito e tende a far scorrere nel diodo una corrente e nel carico una corrente pari a:

Il valore di deve essere raggiunto per la tensione minima di :

scriveremo pertanto

da cui

La resistenza dovrà dissipare la potenza:

Verifica della dissipazione nel diodo Zener[modifica]

Le condizioni di massima dissipazione nel diodo Zener si avranno per il valore massimo di ed in assenza del carico queste si calcolano come segue:

Essendo

la corrente salirà da , per ed in assenza di carico, a

e di conseguenza la potenza massima da dissipare diventerà:

Compatibile con i dati costruttivi dello Zener che indicano una

Data la caratteristica del diodo Zener la tensione ai suoi capi si manterrà “costante” a sia quando la tensione di sarà di sia quando detta tensione sarà di

Diodi emettitori di luce (LED)[modifica]

Particolari tipi di diodi hanno la proprietà di emettere luce quando attraversati da corrente elettrica, questi componenti sono detti LED ( Light Emitter Diode); questi semiconduttori hanno una bassa inerzia nelle fasi d’accensione e spegnimento che ne differenzia il comportamento rispetto alle lampade ad incandescenza.

I LED sono impiegati come indicatori luminosi in molteplici circuiti elettronici come avvisatori di cambiamento di stato; sono prodotti in un’ampia gamma di caratteristiche quali:

  • Colorazioni:

(singole) -rosso –giallo –verde –blu (combinate) -verde/rosso – ambra – tricolore.

  • Dimensioni:

(tipi a sezione circolare) da (tipi a sezione rettangolare ) da e più (tipi multipli) da

  • Montaggio:

da pannello- a saldare in verticale- da saldare superficiale

Caratteristiche ottiche: luminosità normale - superluminosità (fascio d’emissione della luce) direttivo- ad angolo ampio- luce diffusa (angoli d’emissione della luce) da ed oltre

Nell’impiego dei LED si devono considerare le loro caratteristiche elettriche che, come i diodi di rettificazione, sono definite principalmente dalla corrente e dalla tensione di lavoro, rispettivamente ; la produzione offre una ampia gamma di valori di , da , in base alla intensità della luce generata ( generalmente si và da per il colore rosso, da per i colori verde e giallo). I valori di variano, secondo i tipi, da .

I LED, di solito sono costruiti per il funzionamento in corrente continua, soltanto alcuni tipi, con doppia giunzione, sono costruiti per correnti alternate; in entrambi i casi il loro impiego deve prevedere un controllo della corrente If per non distruggere il diodo. Il dimensionamento di un circuito con LED è cosa estremamente semplice; vediamone un esempio:


Esempio[modifica]

Si debba utilizzare un LED per una segnalazione di colore blu con un angolo d’emissione luminosa non superiore a °, sia disponibile una tensione continua d’alimentazione

Scelta del componente e dimensionamento del circuito:

Un LED con le caratteristiche richieste è, tra gli innumerevoli disponibili, il tipo HP-blu- ° che ha il colore voluto e l’angolo d’emissione inferiore ai ° richiesti; altri dati forniti per il dimensionamento del circuito sono:

Per il montaggio del diodo è sufficiente un solo resistore per la limitazione della corrente secondo il circuito di figura 3 nel quale il diodo LED è tracciato con il caratteristico simbolo \\:


figura 3

Il valore di si calcola con l’espressione

avremo quindi:

arrotondabile a

La resistenza dovrà dissipare una potenza di

Note[modifica]

  1. salvo piccolissimi incrementi