# Elettronica/Diodi

Elettronica
Copertina Tutti i moduli · Sviluppo

## Introduzione

* Richiami di teoria dei segnaliElettronica/Richiami di teoria dei segnali
* Richiami di Teoria dei SistemiElettronica/Richiami di Teoria dei Sistemi
* Applicazione elettrotecnicaElettronica/Applicazione elettrotecnica

## Dispositivi a Semiconduttore

* Fisica dei semiconduttoriElettronica/Fisica dei semiconduttori
* DiodiElettronica/Diodi
* Transistor BipolariElettronica/Transistor Bipolari
* Transistor ad effetto di campoElettronica/Transistor ad effetto di campo
* MEMS e Dispositivi Optoelettronici
* Tecnologia dei circuiti integrati
* Tecnologia dei circuiti stampati
* Caratterizzazione dei dispositivi a semiconduttore

## Elettronica Analogica

* Premessa - Regime dei piccoli SegnaliElettronica/Premessa - Regime dei piccoli Segnali
* Amplificatori a componenti discreti
* Amplificatori operazionali
* Struttura interna degli amplificatori operazionali
* Filtri attivi e passiviElettronica/Filtri attivi e passivi
* Oscillatori e generatori di forme d'onda
* Alimentatori controllati e riferimenti di tensione

## Elettronica Digitale

* Introduzioni alle reti logicheElettronica/Introduzioni alle reti logiche
* Principali famiglie logicheElettronica/Principali famiglie logiche
* Circuiti aritmetici e combinatori
* Circuiti sequenziali
* Interconnessioni nei circuiti integrati
* Organizzazione di un Microprocessore
* Circuiti logici riconfigurabili
* Progettazione di sistemi elettronici digitali
* VHDL e Verilog
* Interfacciamento standard tra circuiti digitali

## Circuiti elettronici per microonde e radiofrequenze

* Linee di trasmissione e circuiti a parametri distribuiti
* Campi elettromagnetici e propagazione libera
* Antenne
* Circuiti passivi a microonde
* Circuiti attivi a microonde
* Compatibiltà elettromagnetica

## Modellistica matematica dei dispositivi elettronici

* Introduzione ai modelli matematici e alle simulazioni
* Principali modelli matematici utilizzati in Elettronica
* Integrazione numerica e simulazione di sistemi dinamici
* Metodo delle differenze finite
* Metodo degli elementi finiti
* SPICE, Gnucap e altri simulatori
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## Diodi

Un diodo è un componente elettronico non lineare che permette il passaggio unidirezionale della corrente.
I due estremi si chiamano anodo e catodo e corrispondono rispettivamente al punto di ingresso e di uscita della corrente. Questo componente è costituito da una giunzione a semiconduttore in cui le due parti sono drogate in maniera diversa:
1) L'anodo è drogato di tipo P, ovvero con degli ioni, detti accettori, che acquisiscono gli elettroni lasciando delle lacune nella banda di valenza del cristallo
2) Il catodo è drogato di tipo N, ovvero con degli ioni, detti donatori, che cedono elettroni al cristallo accrescendo la popolazione elettronica della banda di conduzione.
Le due parti del diodo quindi hanno una concentrazione diversa di elettroni e lacune il che comporta una diffusione di questi portatori di carica all'interno del cristallo e tra le due parti. Questo processo che si innesca a partire dal centro causa una "scopertura" degli ioni nella zona di confine che pian piano arresta la migrazione di portatori a causa del campo elettrico indotto. In questa zona centrale quindi si genera una zona svuotata di portatori che costituisce una barriera di potenziale per gli stessi. Questa barriera di potenziale causa il cosiddetto potenziale built-it che si manifesta come una tensione di "ginocchio" nella caratteristica I-V del diodo. Generalmente per i diodi al silicio questa tensione corrisponde a circa 0,6V. Quando un diodo viene polarizzato direttamente (tensione positiva all'anodo e tensione negativa al catodo), questa barriera di potenziale viene abbattuta dal campo elettrico indotto e la migrazione di portatori può riprendere. Questa migrazione è forte di due contributi: la deriva, dovuta al trascinamento da parte del campo elettrico indotto, e la diffusione, dovuta ai gradienti di concentrazione di portatori tra le due zone. Questi fenomeni, che affondano la loro origine nella meccanica quantistica, possono essere descritti dal modello semplificato detto appunto Modello di deriva - diffusione (o Drift - Diffusion) ricavabile dalla più generale equazione di Liouville che riguarda la meccanica di un insieme sparso di corpi. A partire dal modello di deriva diffusione è poi possibile ricavare l'equazione del diodo ideale di Shockley:
    $I_{D}=I_{s}\left({e^{qV_{D} \over nkT}-1}\right)$
con
* I$_D$ intensità di corrente che attraversa il diodo;
* V$_D$ differenza di potenziale tra i due terminali;
* I$_0$ intensità di corrente di saturazione, un fattore proporzionale che dipende dalle caratteristiche costruttive del diodo, direttamente proporzionale alla superficie della giunzione p-n, assumente quindi valori variabili tra i 10$^{-10}$, quando le dimensioni del diodo sono grandi, ed i 10$^{-15}$, quando le dimensioni del diodo sono piccole;
* q carica elementare di 1 elettrone( pari a $1,6\times 10^{-19}C$;
* k Costante di Boltzmann;
* T temperatura assoluta sulla superficie di giunzione tra le zone p ed n misurata in Kelvin;
* n coefficiente di emissione, anch'esso dipendente dal processo di fabbricazione e spesso omesso perché approssimato a 1 (ma che potrebbe ipoteticamente variare fino a 2).
Graficando questa funzione si ottiene la curva I - V del dispositivo:

### Applicazioni dei diodi

I diodi vengono applicati praticamente ovunque in qualunque campo dell'elettronica, dalle radio frequenze fino all'elettronica di potenza. Ad esempio nelle radio i diodi sono i componenti principali dei rivelatori di inviluppo e dei mixer passivi oppure possono essere usati come capacità variabili (i cosiddetti diodi varicap) o come resistenze negative negli oscillatori (i diodi tunnel). Nell'elettronica di potenza servono come elementi di base dei raddrizzatori e fungono da elementi di protezione degli interruttori di potenza (transistor e IGBT). I diodi Zener sono usati come riferimenti di tensione e anch'essi come dispositivi di protezione che livellano eventuali sovratensioni nei nodi delicati. I diodi possono essere anche utilizzati come sensori di temperatura, sebbene la non linearità della dipendenza dalla temperatura ne comporti un ristretto range di utilizzo.