ELEMANIA
Diodo - Diodo come interruttore
Diodo ideale funzionante come un interruttore

Le equazioni matematiche che descrivono il diodo sono piuttosto complesse e di difficile utilizzo pratico . Pertanto per studiare i circuiti con diodi si ricorre spesso ad approssimazioni (dette modelli) di diverso grado di precisione (e di difficoltà) a seconda degli scopi. Si parla in questi casi in generale di diodo ideale. Il diodo ideale costituisce un'astrazione, nel senso che nessun diodo nella realtà si comporta esattamente così. Tuttavia tale astrazione è utile in quanto consente di semplificare notevolmente i calcoli e di ottenere comunque risultati accettabili.

Il modello più semplice per lo studio del diodo, consiste nel considerare il diodo ideale come una sorta di interruttore. Il funzionamento è il seguente:

Si osservi attentamente quanto segue:

 

Esempio 1: diodo in polarizzazione diretta

Consideriamo come esempio il circuito in figura:

con E = 9 V, R1 = 300 Ω, R2 = 600 Ω.

Anzitutto dobbiamo determinare se il diodo è polarizzato direttamente oppure inversamente. Per fare ciò basta osservare che la corrente nel circuito attraversa il diodo dall'anodo al catodo (nel verso della freccia): perciò il diodo è polarizzato direttamente.

A questo punto, assumento di poter modellizzare il diodo come un interruttore, sappiamo che esso si comporta come un corto circuito. Pertanto possiamo sostituirlo nel circuito con un filo (un corto circuito):

Studiamo quindi il nuovo circuito, nel quale il diodo è stato sostituito dal suo circuito equivalente (il filo), calcolandone tutte le tensioni e tutte le correnti:

Applicando le leggi di Kirchhoff e quelle di Ohm allo studio del circuito, ricaviamo quindi facilmente:

v2 = 0 V
v1 = E = 9 V
i2 = 0 A
i1 = E/R1 = 9/300 = 30 mA
i3 = i1 = 30 mA

 

Esempio 2: diodo in polarizzazione inversa

Consideriamo ora il seguente circuito (identico al precedente, tranne per il fatto che è stato cambiato il verso del diodo):

con E = 9 V, R1 = 300 Ω, R2 = 600 Ω.

Si nota immediatamente che il diodo è polarizzato inversamente (verso della corrente contrario alla freccia del diodo). Pertanto il suo circuito equivalente è un tasto aperto. Possiamo dunque studiare il seguente circuito, in cui il diodo è stato sostituito con un tasto aperto:

ATTENZIONE: si noti che la tensione sul tasto aperto (cioè sul diodo) non è zero, contrariamente a quello che molte persone erroneamente credono!

Applicando le usali leggi dell'elettrotecnica al precedente circuito, ricaviamo facilmente:

i1 = i2 = E / (R1+R2) = 9/900 = 10 mA
v1 = i1 * R1 = 10 mA * 300 Ω = 3 V
v2 = vd = i2 * R2 = 600 Ω * 10 mA = 6 V

 

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