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Corso di Elettronica di base. Il diodo

diodo elettronica di base

Dopo le resistenze ed i condensatori, sicuramente i componenti più utilizzati in campo elettronico, questo mese ci occupiamo di diodi e affini. Il diodo è il più semplice dispositivo a semiconduttore in quanto realizzato utilizzando una sola giunzione elementare PN. Caratteristica fondamentale dei diodo è quella di condurre in un solo senso, precisamente - osservando il simbolo - nel senso della freccia.

Se applichiamo una tensione positiva all’anodo ed una negativa al catodo, il dispositivo si comporta quasi come un conduttore a bassissima resistenza; se invece invertiamo la polarità il diodo si comporta come un isolante e la corrente che vi fluisce è praticamente nulla. Questa proprietà viene largamente sfruttata nei circuiti elettronici. I diodi si differenziano innanzitutto per il materiale con cui sono realizzati; attualmente, nel 99% dei casi, il supporto utilizzato è il silicio. I diodi al silicio presentano una caduta di tensione di circa 0,6 volt quando vengono polarizzati direttamente.

diodo_elettronica_base

Tra le caratteristiche più significative che identificano i diodi ricordiamo la corrente di lavoro (Io) e la tensione inversa (Vr). A seconda dell’impiego possiamo suddividere questi componenti in diodi di segnale e diodi di potenza. Appartengono alla prima categoria gli 1N4148 i BAV21 ed altri ancora: si tratta di componenti utilizzati per operare con correnti di debolissima intensità tipiche di segnali audio o digitali. La corrente massima sopportata da questi dispositivi è di 300-500 mA con tensioni dell’ordine di 50-300 volt. Della seconda categoria fanno parte diodi con correnti minime di 1 ampère: le correnti massime possono raggiungere migliaia di ampère. Nella maggior parte dei casi questi componenti vengono utilizzati come raddrizzatori.

Tra i più noti segnaliamo la serie 1N4000 (da 1 ampère) e quella 1N5400 (da 3 ampère). Utilizzando speciali tecniche costruttive, sono stati realizzati diodi in grado di svolgere funzioni particolari. Tra le categorie più utilizzate segnaliamo i diodi zener (impiegati come stabilizzatori di tensione), i diodi Varicap (utilizzati come condensatori variabili), i diodi veloci (impiegati nei circuiti PWM), i diodi Schotty ed altri ancora.

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Un’evoluzione dei diodi rettificatori sono i ponti di diodi (quattro diodi connessi, appunto, a ponte) che consentono di realizzare dei raddrizzatori ad onda intera. Anche questi dispositivi vengono caratterizzati dalla corrente di lavoro e dalla massima tensione inversa che sono in grado di reggere. In campo elettronico i ponti più utilizzati appartengono alle famiglia WL00 (da 1 ampère), KBL00 (da 4 ampère) e KBC00 (da 25/35 ampère). Ricordiamo che sia i diodi che i ponti durante il normale funzionamento dissipano in calore una potenza che può essere calcolata facilmente moltiplicando la caduta di tensione A-K (tipicamente 0,6 volt) per la corrente che fluisce nella giunzione.

Il progetto del mese

Dopo l’alimentatore stabilizzato a tensione variabile presentato il mese scorso, completiamo la serie degli alimentatori in corrente continua proponendo il progetto di un dispositivo in grado di fornire contemporaneamente quattro tensioni fisse, due positive e due negative: +5V, +12V, -5V,-12V. Tale alimentatore è indispensabile in moltissime occasioni: sono numerosi infatti i circuiti elettronici che per funzionare necessitano di un’ alimentazione di tipo duale. Lo schema elettrico di questo dispositivo è molto semplice: la tensione a 220 volt della rete elettrica viene applicata ai capi dell’avvolgimento primario del trasformatore di alimentazione TF il quale dispone sul secondario di un avvolgimento con presa centrale di 12+12 volt.

L’impiego di un doppio avvolgimento consente di ottenere facilmente due tensioni continue, una negativa e l’altra positiva rispetto a massa. A tale scopo i due terminali del secondario contraddistinti dalle lettere A e C sono connessi ad un ponte di diodi all’uscita del quale troviamo le due tensioni continue. I quattro condensatori collegati tra le due uscite e massa (C1-C4) rendono perfettamente lineari i due potenziali. Ai capi di tali elementi (ovvero agli ingressi dei regolatori U1 e U3) misuriamo delle tensioni di circa +17V e -17V in quanto la tensione raddrizzata è sempre pari al valore di picco della sinusoide di ingresso. Quando, riferendoci ad una tensione alternata, affermiamo che questa presenta un valore di 12 volt, ci riferiamo sempre al valore efficace della sinusoide e non al valore di picco che è pari a circa 1,4 volte il valore efficace. Ecco spiegata la ragione dei 17 volt che, tra l’altro, sono necessari per ottenere un corretto funzionamento dei regolatori di tensione a tre pin.

All’uscita di U1 (un 7812) è dunque presente la tensione stabilizzata a +12 volt mentre ai capi di U3 (un 7912) è presente la tensione negativa a -12 volt. Tali linee sono connesse direttamente ai morsetti di uscita. Per ottenere la tensione duale a ±5 volt abbiamo utilizzato altri due regolatori a tre pin i cui ingressi sono collegati alle due uscite a ±12 volt. Si tratta di U2 (un 7805) e di U4 (un 7905). Anche le uscite di questi regolatori sono connesse direttamente alla morsettiera di uscita. Gli altri condensatori elettrolitici presenti nel circuito hanno il compito di livellare ulteriormente le tensioni stabilizzate fornite dal circuito.

elettronica_base_alimentatore_schema

elettronica_base_alimentatore_pcb

Il led LD1 segnala quando il circuito è in funzione mentre il fusibile FUS1 interviene qualora si verifichi un corto circuito su una qualsiasi delle quattro uscite. Per realizzare questo alimentatore abbiamo approntato uno specifico circuito stampato le cui dimensioni sono esattamente doppie rispetto all’alimentatore descritto sul fascicolo di settembre. Tutti i circuiti stampati relativi ai progetti presentati in questo Corso sono infatti modulari. Tuttavia, in considerazione della estrema semplicità del circuito, questo alimentatore duale potrà essere realizzato facendo uso di una basetta millefori. Le morsettiere di ingresso e di uscita si trovano ai lati opposti della piastra: i terminali dell’avvolgimento secondario del trasformatore di alimentazione vanno collegati ai punti A,B e C della morsettiera d’ingresso.

Tutti i componenti utilizzati in questo circuito (ad eccezione del fusibile e di R1) sono polarizzati e pertanto vanno inseriti rispettando l’indicazione di polarità del piano di cablaggio. Ciascun regolatore di tensione va munito di un piccolo dissipatore di calore fissato allo stesso mediante una vite da 3MA con dado. Il circuito non necessita di alcuna taratura o messa a punto; dopo aver collegato l’alimentatore alla rete ed aver constatato che il led si illumini, l’unica verifica da fare consiste nel controllare con un tester le varie tensioni presenti in uscita. Se queste corrispondono a quanto previsto, possiamo considerare ultimato anche questo progetto. Non ci resta che darvi appuntamento alla prossima puntata ed al relativo mini-progetto: un amplificatore di potenza con preampli per uso generico.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

 

 

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