Diodo e Rettificatori

DIODO

- Reti: 1s_istor circuiti con diodo

- Id=1s→dovuto alla corrente di diffusione → tensione diretta

- ID=-1s→tensione inversa

- m=2→circuiti discreti - m=1→circuiti integrati

- Quando la tensione inversa supera un certo valore si avrà una corrente Id negativa paragonabile all'esponenziale in diretta

- ZONA DI BREAKDOWN → scarica a valanga

→ nella regione svuotata le coppie elettrone-lacuna vengono separate dal campo elettrico

→ corrente di drift + trasporto → J diventa proporzionale alla E media delle particelle

→ dovuta ai ripetuti spostamenti dei portatori tra una collisione e l'altra con il reticolo cristallino → il portatore viene accelerato dal campo elettrico → dall'energia dell'accelerazione → del campo elettrico

→ la rare E è in grado di promuovere un elettrone in bande di conduzione → genera ancora nuove coppie elettrone-lacuna → questi portatori possono a loro volta formare altre coppie → un effetto valanga

Modelli per grandi segnali:

• diodo ideale: v_S ≤ 0 ⇔ i_S = 0, v_S = 0 ⇔ i_S ≥ 0
• diodo con soglia: v_S ≤ V_f ⇔ i_S = 0, v_S = V_f ⇔ i_S ≥ 0
• diodo con soglia e R_on: v_S ≤ (i_SR_on + V_f) ⇔ i_S = 0, v_S = V_f + i_SR_on ⇔ i_S ≥ 0

Rettificatore:

AC ⇒ □_convention

Rettificatore a semionda

v_s = V_M sen(ω_t)

1. Rettificatore con diodo ideale
2. Rettificatore con soglia
3. Rettificatore con soglia e R_on

N_L e N_E hanno un valore medio ≠ 0

I_L = I_L non andrebbe bene se al posto di i_L ci fosse il secondario di un trasformatore →

non può sostenere una corrente con V_M ≠ 0

→ sarà associato un flusso che aumenta indefinitamente → saturazione del nucleo

Prestazioni dei rettificatori V_L = V_L + i_E

• valori medi di n_L ed i
• valori efficaci di v_L ed i (RHS) (ROOT MEN SQUARE)

potenza in DC ed apparente

→ efficienza n → l'unica potenza presente è P_dc

Is_a si fa prendendo Is e disegnando la prima armonica della serie di Fourier di Is.

Potenze: S_a = I_se I_se =

S_a+ Is_se − Is_sa =

THTD² = S_a√A + THD²

Patite = S_a cos φ₁ PF =

DF = Distorsione fattore =

Il PF è influenzato sia da φ_s che dalla DF.

Per i raddrizzatori → il picco di Is è collocato in prossimità del picco di Vs → cos φ₁ ≈ 1 ⇒

PF ≈ 0,5 ÷ 0,6

Effetto dell'induttanza di linea

Bisogna attaccare alla rete dispositivi seguendo delle normative che tendono ad eliminare la distorsione armonica dei dispositivi collegati.

Esistono delle normative sui valori assoluti di Vs ed i valori relativi, cioè una maschera da rispettare per armoniche di ordine fino a 50.

È necessario porre dei filtri passivi.

Caratteristica di recupero inverso

• Funzionamento diretto -> direzione di maggioranza -> accumulo di minoritari nella regione opposta
• Se viene invertita la polarità della tensione applicata -> carica di minoritari da opprimere ad una corrente inversa finché non viene annullato l'accumulo di carica
• 2 tip. principali delle caratteristiche di recupero:
  • abrupt recovery: dopo aver raggiunto il picco di corrente inversa -> raggiungono lo zero in modo brusco
  • soft recovery: raggiungono lo zero più lentamente

Circuito utilizzato per il ricalcolo del tempo di recupero inverso:

• Le correnti dirette ed inverse sono limitate da R1 -> corrente inversa raggiunge il suo massimo pari a quella della corrente diretta -> rimane costante
• Diminuire o aumentare della carica dei minoritari
• Recupero brusco
• L'induttanza modella gli effetti induttivi parassiti presenti nei conduttori d'uscita di un circuito reale