ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE
“G. B. BOSCO LUCARELLI”
BENEVENTO

Laboratorio di misure elettriche
Esperienza n. 1

Titolo dell’esperienza
DIODO A GIUNZIONE

DATA
21/11/22

Alunno
Francesco Frongillo IV IA

Scopo dell’esperienza

Realizzare un circuito con un diodo, e visualizzare la tensione ai capi del diodo e della resistenza, per calcolare il valore della corrente ai capi del diodo con il metodo di risoluzione grafico e analitico.

Strumenti utilizzate

TIPO	MARCA	MODELLO	N.INV
Breadboard	AZDelivery	B07KKJSFM1	1
Multimetro	AoKoZo	B085PVTTST	1/3
Alimentatore	HANMATEK	B0854JHRYZ	1
Diodo	Schottky	15SQ045	1
Resistenza	Balay	220Ω	1
Cavi Elettrici	Fermerry	B098JG9LCS	12

Collegamento degli strumenti

Poggiare l’alimentatore e la breadboard sul piano di lavoro.

Collegare un cavo di colore rosso all’ingresso positivo dell’alimentatore e alla seconda fila di fori raggruppati per 5, che rappresenta la linea dell’alimentazione e un cavo di colore nero all’ingresso negativo del generatore e alla prima fila di fori raggruppati per 5, che rappresentano la linea della massa.

Successivamente collegare rispettivamente un cavo di colore rosso dalla line dell’alimentazione inferiore a quella superiore e un cavo di colore nero dalla line di massa superiore a quella inferiore.

Collegare poi la resistenza di 220 Ω sulla breadboard in verticale, in modo tale da avere i suoi morsetti nelle due metà della basetta e il diodo in orizzontale in modo tale da avere il catodo rivolto verso la resistenza, infine collegare un cavo nero da un foro della linea della massa ad un foro adiacente al morsetto della resistenza e un cavo di colore rosso dal foro della massa all’anodo del diodo.

Impostare l’alimentatore su 1 Volt e accenderlo.

Fatto ciò, il circuito è perfettamente funzionante; colleghiamo un multimetro ai capi del generatore, un multimetro ai capi della resistenza e un multimetro ai capi del diodo, per verificare se la somma delle tensioni della resistenza e del diodo è uguale alla tensione del generatore.

Schema elettrico

Procedura di misura

Per poter trovare la corrente ai capi del diodo possiamo utilizzare due tipologie di metodi, uno grafico e uno analitico

Metodo grafico

Per poter utilizzare il metodo grafico, bisogna seguire dei passaggi ben precisi.

• Passaggio 1: costruire un piano cartesiano x e y, dove a x corrispondono le tensioni e a y le correnti;
• Passaggio 2: riportare la curva esponenziale del diodo;
• Passaggio 3: inserire la corrente iniziale I_o sull’asse delle y;
• Passaggio 4: inserire la tensione del generatore V_E sull’asse delle x;
• Passaggio 5: unire con una semiretta il punto I_o e V_E;
• Passaggio 6: trovare il punto di intersezione tra la semiretta e la curva esponenziale (punto di lavoro);
• Passaggio 7: ricavare tramite il punto di lavoro la corrente I_D e la tensione V_D.

Metodo analitico

Per poter applicare il metodo analitico bisogna utilizzare il secondo principio di Kirchhoff.

In particolare, prima di applicare tale legge bisogna sostituire il circuito del diodo con un circuito equivalente, perché il bipolo passivo non consente di sfruttare le caratteristiche della corrente e della tensione.

Gli schemi elettrici equivalenti che si possono ricavare sono 3, ovvero:

• Primo schema elettrico equivalente: sostituire il diodo con un interruttore;
• Secondo schema elettrico equivalente: sostituire il diodo con un interruttore e un generatore di tensione in continua (la tensione emanata dal generatore deve essere equivalente alla tensione di soglia del diodo);
• Terzo schema elettrico equivalente: sostituire il diodo con un interruttore, un generatore di tensione in continua (la tensione emanata dal generatore deve essere equivalente alla tensione di soglia del diodo) e una resistenza equivalete a quella interna del diodo analizzato.

Prendendo in considerazione il terzo schema equivalente, in quanto quello più simile alla realtà, ricaviamo il circuito elettrico formato da due generatori di tensione, di cui uno ha tensione equivalente alla tensione di soglia del diodo, un interruttore e due resistenze di cui una equivalente a quella interna del diodo in considerazione e una di carico o di load.

Polarizzazione diretta

Per poter applicare il metodo analitico con polarizzazione diretta bisogna considerare l’interruttore del circuito chiuso, in modo tale da avere un passaggio di corrente.

Dunque, una volta ottenuto il circuito elettrico con lo schema equivalente voluto, è possibile utilizzare il secondo principio di Kirchhoff alle maglie:

V_E – V γ – (R_D + R_L) * I_D = 0

I_D = (V_E – V γ) / (R_D + R_L)

Dove:

I_D è la corrente del diodo;
V_E è la tensione del generatore;
V γ è la tensione di soglia del diodo;
R_D è la resisteza intera del diodo;
R_L è la resisteza di carico o load.

Considerando che la resistenza interna del diodo è pari a 0 in quanto essendo un componente passivo non si oppone al passaggio di corrente, e che la tensione di soglia la si può trovare sul datasheet si ricava che:

I_D = (1V – 0.55V) / (0 Ω + 220 Ω);
I_D = (0.45V) / (220 Ω);
I_D = 0,00204A = 2,04mA.

Polarizzazione inversa

Per poter applicare il metodo analitico con polarizzazione inversa bisogna considerare l’interruttore del circuito aperto, in modo tale da non avere un passaggio di corrente.

Si ha quindi che la tensione del generatore è minore rispetto alla tensione di soglia della resistenza, perciò V_D = V_E e I_D = 0.

Osservazioni

Bisogna osservare che nel metodo di risoluzione grafico, i risultati I_D e V_D potrebbero non corrispondere alla realtà se il disegno non viene effettuato correttamente, mentre nel metodo analitico i valori ricavati non combaciano con quelli reali, in quanto questi sono valori approssimati, ciò dipende dallo schema elettrico che viene utilizzato.

Per tale motivo si può affermare che l’esperienza effettuata ha restituito il risultato desiderato.