Caratteristiche e tipi di diodo

Cos’è e come è costituito

Il diodo è un componente passivo, ovvero non introduce energia nel circuito e non necessita di un’alimentazione esterna in aggiunta al segnale di ingresso, a due terminali (bipolo), che permette il flusso di corrente elettrica dall’anodo (A) al catodo (K) e di bloccarla nel caso in cui passasse in direzione opposta, si bloccherebbe.

Diodo a giunzione PN: funzionamento

È costituito da una materiale semiconduttore, ovvero il silicio drogato, poiché il silicio puro non avrebbe elettroni liberi, mentre grazie a questo processo la capacità di un semiconduttore di condurre corrente elettrica viene aumentata, quindi all’interno del cristallino del silicio sono state aggiunte piccole percentuali di atomi.
Gli atomi aggiunti all’interno del cristallino sono definiti “atomi donatori”, atomi che cedono elettroni al reticolo cristallino.

A causa di questo processo il diodo viene suddiviso in due parti: una parte è caricata positivamente, poiché contiene un eccesso di lacune (P), l’altra viene caricata negativamente poiché contiene un eccesso di elettroni (N), chiamatasi “giunzione PN”
La parte negativa (N), avendo un eccesso di elettroni, tenderà a cederli alla parte positiva (P) del diodo, perciò la zona di confine della parte “P” viene leggermente caricata negativamente e la zona di confine della parte “N” viene leggermente caricata positivamente. Per bilanciare queste due parti interverrà la corrente di diffusione.
Nel diodo è presente una zona di svuotamento, nella quale si forma un campo elettrico che va dal catodo all’anodo, ciò causa la formazione della corrente di deriva.
In presenza di un campo elettrico, si creerà un potenziale elettrico ed un potenziale di barriera. Il potenziale di barriera si forma quando il campo elettrico si oppone al passaggio di elettroni dalla parte N alla parte P.
Applicando al diodo una differenza di potenziale, mediante una pila, si riscontrano due comportamenti differenti, a seconda di come vengono applicate le polarità della pila.

Polarizzazione diretta

Il diodo è polarizzato direttamente quando il polo positivo della pila è collegato con
la parte P e la parte N è collegata con il polo negativo della pila.
In questo caso la barriera d potenziale viene ridotta o annullata dal campo esterno, per cui le lacune migrano verso la parte n e gli elettroni migrano verso il polo positivo.
L’intensità del circuito dipende quindi dal valore della differenza di potenziale applicata alla pila.

Polarizzazione inversa

La polarizzazione inversa avviene quando il polo positivo della pila è collegato con la
parte N del diodo ed il polo negativo della pila è collegato con la parte P.
Gli elettroni e le lacune vengono attratti dai due terminali del diodo, facendo allargare la zona di svuotamento, per cui viene bloccato ogni flusso di elettroni dal tipo N al tipo P e di lacune dal tipo P al tipo N. Bloccati i portatori di maggioranza, quelli prodotti dal drogaggio, la corrente elettrica è affidata al flusso dei portatori di minoranza, cioè agli elettroni ed alle lacune prodotti dall’agitazione termica, i quali, sollecitati dal campo esterno, danno luogo ad una corrente estremamente debole.

Tipi di diodi

Esistono vari tipi di diodi, a seconda degli usi:
- Diodo generico
- Diodo Schottky
- Diodo tunnel
- Fotodiodo
- Diodo Led: è un diodo che emette luce, con lo stesso funzionamento del diodo al silicio e contenente anch’esso una giunzione PN. Viene restituita energia sotto forma di calore. A seconda del materiale usato, la luce assume colori differenti, questo fenomeno è definito “elettroluminescenza”.
- Diodo Zener: il diodo zener può condurre corrente sia se polarizzato direttamente, come un normale diodo, sia se polarizzato inversamente.
Conduce corrente anche se polarizzato inversamente a condizione che venga superata la tensione di soglia o zener.

Curva caratteristica del diodo

La curva caratteristica del diodo rappresenta graficamente l’andamento della corrente al variare della tensione fra anodo e catodo.
Quando la tensione assume valori positivi significa che il diodo è polarizzato direttamente. I valori compresi tra 0 e la tensione di soglia, (V gamma), sono valori trascurabili.
Quando la tensione assume valori negativi, significa che il diodo è stato polarizzato inversamente. In questo caso significa che la corrente di saturazione.