Concetti Chiave
- Il diodo a giunzione, introdotto nel 1940, è il primo dispositivo a semiconduttore commercializzato, utile per raddrizzare la corrente elettrica.
- Funziona conducendo corrente solo oltre una tensione di soglia specifica, che è di 0.6 V per il silicio e 0.2 V per il germanio.
- Il diodo è composto da zone drogata di silicio, creando una barriera di potenziale che controlla il flusso di corrente tra le zone P e N.
- La polarizzazione diretta consente il passaggio di corrente, mentre la polarizzazione inversa aumenta la barriera di potenziale, bloccando il flusso.
- Il diodo presenta tre zone di funzionamento: Forward (conduce), Reverse (non conduce) e Break down (si brucia superando la tensione di rottura).
L'inizio della rivoluzione elettronica
Il 1940 non fu semplicemente l’ anno in cui ebbe inizio la 2°Grande Guerra, ma anche l’ anno dove per la prima volta venne reso disponibile commercialmente il primo dispositivo a semiconduttore, ovvero il diodo a giunzione. Il diodo è un dispositivo elettronico che effettua un’ azione raddrizzatrice: permette il passaggio di corrente elettrica in un senso dall’ anodo “A” al catodo “K”, ma non nel verso opposto.
Funzionamento del diodo a giunzione
La particolarità del diodo è quella di condurre pochissimo al di sotto di una tensione di lavoro, che dipende dal materiale (silicio 0.6 V o germanio 0.2 V), detta tensione di soglia; in corrispondenza di questa tensione la corrente aumenta rapidamente, mentre la tensione rimane pressoché costante. Questo implica che il diodo debba essere protetto mettendo in serie una resistenza opportunamente dimensionata, quando utilizzato nei circuiti elettronici, affinché la corrente che attraversa il dispositivo non superi mai la massima intensità di corrente prevista per quello specifico diodo.
Polarizzazione e funzionamento del diodo
Viene realizzato utilizzando cristalli di silicio, con la zona “N”, drogata con atomi di Fosforo e la zona “P” drogata con atomi di Boro. Il diodo del tipo P-N crea intorno alla regione di giunzione una barriera di potenziale: le lacune della zona “P” si spostano verso la zona di tipo “N” e gli elettroni della zona “N” si spostano verso la zona “P” e questo fenomeno viene chiamato diffusione.
Applicando una tensione con il morsetto negativo alla zona “P” e il morsetto positivo collegato alla zona “N”, il diodo risulta polarizzato inversamente; la presenza di questa tensione produce un aumento della barriera di potenziale: quindi gli elettroni del lato “N” e le lacune del lato “P” sono impediti ad attraversare la barriera di potenziale e quindi non circolerà corrente.
Viceversa collegando il morsetto positivo alla zona “P” e il morsetto negativo alla zona “N”, il diodo risulterà polarizzato direttamente e in questo caso gli elettroni della zona “N” tendono a spostarsi verso la zona “P”, mentre le lacune della zona “P” si spostano verso la zona “N”; quindi superata la tensione di soglia inizia il passaggio di corrente.
Zone di funzionamento del diodo
Le caratteristiche del diodo sono indicate in diverse zone di funzionamento come possiamo osservare dallo schema riportato:
Forward → Il diodo conduce
Reverse → Il diodo non conduce
Break down → Superata la tensione di rottura, il diodo si brucia e la corrente fluisce dalla zona “N” alla zona “P”
Domande da interrogazione
- Qual è l'importanza del diodo a giunzione nella rivoluzione elettronica?
- Come funziona il diodo a giunzione in relazione alla tensione di soglia?
- Cosa accade quando il diodo è polarizzato inversamente?
- Quali sono le zone di funzionamento del diodo e cosa indicano?
Il diodo a giunzione, reso disponibile commercialmente nel 1940, rappresenta il primo dispositivo a semiconduttore e ha segnato l'inizio della rivoluzione elettronica, permettendo il passaggio di corrente in un'unica direzione.
Il diodo conduce pochissimo al di sotto di una tensione di soglia specifica (0.6 V per silicio e 0.2 V per germanio); superata questa tensione, la corrente aumenta rapidamente mantenendo la tensione costante.
Quando il diodo è polarizzato inversamente, con il morsetto negativo alla zona “P” e il morsetto positivo alla zona “N”, la barriera di potenziale aumenta, impedendo il passaggio di corrente.
Le zone di funzionamento del diodo includono "Forward" (il diodo conduce), "Reverse" (il diodo non conduce) e "Break down" (superata la tensione di rottura, il diodo si brucia e la corrente fluisce dalla zona “N” alla zona “P”).
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