Diodo a giunzione pn - modello a soglia (8)

-

 Il diodo rappresenta il primo elemento circuitale attivo e non lineare. La sua composizione fisica è proprio una giunzione pn, in cui le due regioni sono contattate mediante strati metallici, i terminali del dispositivo. Il simbolo circuitale è rappresentato in figura 1. Il terminale A si dice anodo ed è collegato al morsetto positivo, mentre il terminale K è definito catodo ed è collegato al morsetto negativo. Con questa configurazione, si dice che il diodo è polarizzato direttamente.

Figura 1: simbolo circuitale del diodo e direzioni di tensione e corrente.

Nel caso opposto, si dice che il diodo è polarizzato inversamente.

La legge che lega corrente e tensione in un diodo è la seguente:

Ove IS è la corrente inversa di saturazione, ossia la corrente che può circolare nel diodo quando polarizzato inversamente, molto piccola dell'ordine di picoAmpere; VT è la tensione termica kT/q (circa 26  mV a temperatura ambiente).
La suddetta relazione è mostrata nel grafico in figura 2:
Figura 2: caratteristica tensione corrente (V-I) del diodo 1N4007, LTSpice.

osservando il grafico, si nota subito che già a piccole tensioni, la corrente che può scorrere nel diodo raggiunge valori elevati (50 A con alimentazione 3V). Viceversa, la corrente è infinitesima quando polarizzato a tensioni negative e prossime allo zero.
Non è un caso, inoltre, che a una piccola variazione di tensione corrisponda una grande variazione di corrente.
A questo proposito, si utilizza un semplice modello a soglia per approssimare il comportamento di un diodo in un circuito: se il diodo è polarizzato direttamente, la corrente che scorre è positiva I > 0 e la tensione ai suoi capi è sempre pari a VD = Vγ = 0.75 V; nel caso di polarizzazione inversa, la tensione ai capi del diodo è VD < Vγ e la corrente è nulla I = 0. (figura 3)


Figura 3: grafico del modello a soglia del diodo.

L'equazione caratteristica e, di conseguenza, il modello a soglia evidenziano e confermano le proprietà rettificanti della giunzione pn. Infatti, in polarizzazione diretta la corrente fluisce liberamente; al contrario, in polarizzazione inversa la corrente è così piccola da essere approssimabile a una corrente nulla.


Commenti

Posta un commento

Post popolari in questo blog

Conversione analogico - digitale (ADC) e digitale - analogico (DAC) con amplificatori operazionali

-
Immagine
Convertitore Analogico - Digitale (ADC)  La conversione di un segnale da analogico a digitale (figura 1) può essere effettuata con diverse tipologie di architettura, intesa come sistema di interconnessioni tra componenti elettrici. Figura 1: schema ADC. Si supponga di avere un sensore che capti una grandezza fisica e la mandi in uscita come segnale di tensione . L'intervallo di valori di tensione che può assumere è limitato e il massimo valore si definisce fondo-scala . Il numero di bit con cui si vuole rappresentare in digitale un segnale analogico è definita risoluzion e. Conversione con risoluzione 1 bit Il caso più semplice di conversione da analogico a digitale è il convertitore a un bit di risoluzione. Il segnale analogico in ingresso può assumere qualsiasi valore tra zero e il valore di tensione di fondo-scala . Su un grafico tensione-tensione, è una semplice retta. Il margine di riferimento si ottiene dividendo a metà il valore di fondo-scala. Si effettua una quantizzazione...
Continua a leggere

Tempo di propagazione nella logica pass-transistor - legge di Elmore (39)

-
Immagine
 La logica a pass-transistor consente di realizzare porte logiche con un numero ridotto di transistori MOS. Come è stato visto per una catena di porte logiche in CMOS , si analizza ora il tempo necessario che un segnale impiega ad attraversare una catena di pass-transistors (figura 1), con le dovute approssimazioni. Figura 1: catena di pass-transistors.   Per effettuare l'analisi, in ingresso viene mandato un segnale a gradino che all'istante t = 0 passa istantaneamente da 0 a V DD . Dalla definizione di pass-transistor , l'uscita passa dal valore basso al valore alto in un dato intervallo di tempo, come mostrato nei grafici in figura 2. Figura 2: andamento della tensione d'ingresso e di uscita in una catena di pass-transistors. Il segnale alto all'ingresso e ai capi del gate di ogni transistore comporta che tra drain e source scorre una corrente che dipende dalla tensione V DS non linearmente.  Nel calcolo del tempo di propagazione, tuttavia, si farà uso di una ...
Continua a leggere

Modello di Ebers & Moll delle correnti nel BJT - Guadagni di corrente (15)

-
Immagine
 Il flusso delle correnti in un transistore bipolare a giunzione, che si tratti di un npn o pnp, è descritto dal modello di Ebers & Moll. Per il calcolo delle correnti, è necessario il modello a coppia di diodi, come mostrato in figura 1. Figura 1: circuito equivalente per bjt npn. Nel modello è stato inserito un generatore di corrente pilotato in tensione I t che rappresenta la corrente di effetto transistore. In questo contesto, i diodi sono regolati dalla legge esponenziale che lega la corrente sche scorre al loro interno con le tensioni applicate: Osservando i versi delle correnti e la legge al nodo, I E = I B + I C , si ottengono le espressioni delle correnti in funzione delle tensioni: Le tre funzioni appena ottenute sono le equazioni del modello di Ebers & Moll.   Nella realtà, solo due di queste sono di interesse: IB e IC. Essendo funzioni in due variabili, si sceglie di trattare, al fine di semplificare i calcoli, una delle due variabili come costante. I B...
Continua a leggere