Gli apparecchi elettronici della tua famiglia dipendono dai loro circuiti per funzionare. Questi circuiti elettrici sono progettati in modo da far fluire l'elettricità nella direzione appropriata per i loro vari usi. Il controllo del flusso di elettricità può essere complicato dati i diversi scopi per cui l'elettricità serve. È qui che entrano in gioco i diodi.
Diodo Zener
I diodi vengono utilizzati per far fluire l'elettricità in un'unica direzione attraverso un circuito. Diodi Zener differiscono da altri tipi di diodi in quanto, quando li si collega nella direzione inversa in un circuito, in modo tale che la corrente fluisca nell'altro senso attraverso un diodo, lasciano fluire una piccola corrente di dispersione. Questo è un tipo di corrente che scorre verso terra per evitare che influisca su altre parti del circuito oltre a prevenire danni al diodo stesso.
È possibile utilizzare diodi come il diodo Zener nella conversione tra corrente alternata (AC) e corrente continua (DC). La corrente alternata cambia tra fluire in una direzione e fluire nell'altra mentre la corrente continua si muove solo in una direzione. È possibile trovare raddrizzatori a ponte o diodi raddrizzatori in molte di queste configurazioni elettriche.
I raddrizzatori possono convertire la corrente da CA a CC lasciando solo una direzione, positiva o negativa, del flusso di corrente o convertendo una direzione del ciclo della corrente alternata nell'altra direzione. I raddrizzatori convertono tra gli alimentatori CC che trasportano l'elettricità su lunghe distanze all'alimentazione CA che si trova nella maggior parte degli elettrodomestici.
Tensione di rottura inversa Zener
Queste caratteristiche consentono ai diodi Zener di avere una tensione di rottura inversa definita. Questa è la tensione alla quale i diodi iniziano a condurre la corrente nella direzione inversa, ed è una differenza tra le configurazioni del diodo Zener e del diodo raddrizzatore. Questi diodi hanno una caduta di tensione definita che non cambia molto su un intervallo di tensioni di ingresso.
Non appena si aumenta la tensione nella direzione inversa per un diodo Zener fino al punto in cui raggiunge la tensione di rottura, la corrente scorre attraverso il diodo. Il resistore in serie del diodo governa il valore massimo della corrente prima che si stabilizzi ad un valore costante. Questo valore rimane quindi costante indipendentemente da quanto si modifica la tensione di ingresso.
Se aumenti la tensione a un valore maggiore della tensione di rottura, si formerà una caduta di tensione attraverso il resistore. La corrente dovrebbe fluire attraverso il diodo e il dispositivo si collega a terra, cortocircuitando il diodo. Ciò staccherebbe il carico dall'alimentazione e regolerebbe la tensione.
Applicazioni del diodo Zener
Per questi motivi, i diodi Zener sono adatti per la regolazione della tensione nei circuiti. Troverai queste caratteristiche dei diodi Zener nelle applicazioni di regolazione della tensione, soppressori di sovratensioni e circuiti clipper.
I diodi Zener nei circuiti clipper possono modificare la forma della corrente alternata per limitarne i cicli in avanti o all'indietro. I diodi Zener si rivelano utili per regolare la tensione in diversi circuiti quando ce n'è troppo o troppo poco. La semplicità del loro design e utilizzo li rende candidati ideali per la conversione di tensione.
Diodo Design
Come i diodi Zener, i raddrizzatori utilizzano giunzioni P-N, materiali semiconduttori che lasciano fluire la corrente in una sola direzione. Questi sono progettati utilizzando semiconduttori di tipo p accanto a semiconduttori di tipo n con un lato "p" che ha fori extra, luoghi senza elettroni, che sono caricati positivamente. Al contrario, il lato "n" ha più elettroni nei suoi gusci esterni, il che lo rende carico negativamente.
Questi materiali semiconduttori sono fatti di metalli come il gallio o metalloidi come il silicio, il materiale primario che comprende i diodi Zener, mescolato con altri elementi come il fosforo. Il posizionamento tra questi atomi consente il flusso di corrente e puoi trovare raddrizzatori a ponte che controllano un'ampia gamma di correnti attraverso questi progetti.