polarizzazione del diodo

fig.1
fig.1

Osservando la fig.1 possiamo scrivere :

V= Vr + Vd e quindi Vd= V - Vr dove Vr=Id Vr.

Per determinare Id che è funzione di Vd, cioè Id = f( Vd), e che ha una espressione matematica piuttosto complessa, utilizzo la caratteristica del diodo che è rappresentata in fig.2.

Ho quindi a disposizione, per lo studio del sistema, le seguenti equazioni:

Vd= V - Id R

Id = f (Vd ).

In queste equazioni compaiono quattro grandezze, Vd, Id, V ed R.

se fisso R e V (verifica) determino Vd e Id;

se fisso Vd e Id (progetto) determino R e V.

verifica

fig.2
fig.2

Conosco V = 45V ed R = 10.227Ω  devo determinare Vd e Id

Il problema va risolto graficamente utilizzando la caratteristica del diodo (fig.2).

disegno la retta di carico (verde) osservando che (nella prima equazione) per Vd = 0 essa incontra l'asse delle ascisse nel punto V/R .

Per ottenere un'altro punto della retta posso scrivere che per

Id = 0 ,   Vd = V.

Ho in tal modo troivato due punti della retta di carico e cioè le sue intersezioni con gli assi.

Unendo i punti trovati determino la retta di carico che andrà ad incontrare la caratteristica nel puntoP1, per il diodo a silicio, e P2 per il diodo a vuoto.

In corrispondenza del punto di intersezione nel grafico leggo i valori della corrente e della tensione cercati.

Nel caso in figura ottengo:

per il diodo al silicio i valori: Id= 3,8 ma; Vd = 7,5 V.

per il diodo a vuoto i valori: Id = 2,1 ma; Vd = 22,5 V.

progetto

Conosco Id e Vd e determino V ed R.

osservando la figura notiamo che esistono infinite rette di carico che passano per il punto di lavoro, è evidente che va fissato anche V ed in tal modo la retta di carico è unica.

Nel caso del diodo al silicio, ponendo come nel caso della verifica V= 45 e conoscendo le coordinate Id= 3,8 ma e Vd = 7,5V del punto P1 ottengo R = 10.227 Ω esattamente come prima.

Nel caso del diodo a vuoto , ponendo come nel caso della verifica V= 45 e conoscendo le coordinate Id= 2,1 ma e Vd = 22,5 V del punto P2 ottengo R = 10.227 Ω esattamente come prima.

resistenza statica

Una volta noti Vd ed Id posso determinare la resistenza statica del diodo pari a :

Ra =Vd/Id.

Nel caso precedente la resistenza statica del diodo a vuoto é : Ra = 10.714 Ω.

Nel caso del diodo al silicio è: Ra = 1.973 Ω.

potenza dissipata

Il diodo rappresenta una resistenza al passaggio della corrente e dissipa una certa potenza che risulta pari al prodotto della tensione ai capi ( Vd ) per la corrente che lo attraversa ( Id ).

Prendendo sempre in considerazione i dati di fig.2 vediamo che:

Nel caso del diodo al silicio abbiamo una potenza dissipata paria a : 28,5 mW

Nel caso del diodo a vuoto abbiamo una potenza dissipata paria a : 47,25 mW