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Titolo: Elettronica Applicata: comvenzioni del verso della corrente in un DIODO

In un diodo in polarizzazione diretta (V>0) realizzato mediante una
giunzione np con il - della batteria V verso n e con il + verso p, si ha un
flusso di elettoni dalla zona n alla zona p e di lacune dalla zona p alla
zona n, quindi circola corrente il cui verso è per convenzione quello delle
lacune.
Si è ricavata da alcune relazioni l'equazione del diodo ideale:
I = Jtot * A = - Is [e^(V/Vt)-1]
e da questa si è detto che secondo le nostre convenzioni si ha
I = Is [e^(V/Vt)-1]  cioè il meno è sparito.
Qualcuno mi può spiegare da dove viene il "-" e/o perchè è "sparito" ?
Grazie.


Da quali relazioni? Se utilizzi l'equazione di continuità e le
espressioni delle densità di portatori alla giunzione arrivi ad
un'equazione senza il segno meno. Quest'ultimo può derivare dall'aver
calcolato la corrente assumendo come segno positivo quello degli
elettroni che diffondono nella zona p. E' chiaro che se I è diretta
dalla zona p alla zona n, e V ha il più sulla zona p, il segno meno
non deve essere presente; cmq se cominci l'analisi assumendo positiva
la corrente di lacune dovuta alla diffusione nella zona n (ovvero
orientando l'asse x, lungo il quale avviene la diffusione, dalla zona
p alla zona n), nell'espressione della corrente totale non c'è il
segno meno.
Brevemente: sia x=0 la giunzione, xn e -xp i limiti della zona di
carica spaziale nella regione n e nella regione p rispettivamente.
Allora la densità di lacune nella zona n è
p(x)=p0e^(V/Vt-1)e^(-(x-xn)/Lp), con x>0 e quella degli elettroni
nella zona p è n(x)=n0e^(V/Vt-1)e^((x-xp)/Ln), con x<0. La corrente di
lacune è Jp(x)=-qDp*dp(x)/dx e quella di elettroni Jn(x)=qDn*dn(x)/dx.
La corrente totale è pari alla somma delle correnti appena citate
calcolate ai limiti della zona svuotata, ovvero
J=Jp(xn)+Jn(-xp)=....=q(p0Dp/Lp+n0Dn/Ln)e^(V/Vt-1)=J0(e^(V/Vt)-1)

 Grazie.

 non deve essere presente
Noi abbiamo fissato il sistema di riferimento con l'origine nella giunzione,
e poi abbiamo -Xn e +Xp.
Risulta:
Jn=q Dn dn(X)/dX
Jn(Xp)=-(q Dn npo)/Ln [e^(V/Vt)-1], Jn è opposta al verso degli elettroni
Jp(-Xn) -(q Dp pno)/Lp [e^(V/Vt)-1]
Poichè Jtot=cost -> Jtot(X)=Jn(X)+Jp(X), per ogni X
poichè vale per ogni X, possiamo ad esempio calcolarci Jtot in Xp perchè
tanto Jtot=cost,
quindi Jtot(X)=Jtot(Xp)=Jn(Xp)+Jp(Xp)
(...)
trascurando la ricombinazione risulta Jp(Xp)=Jp(-Xn), quindi si ha che
Jtot=Jn(Xp)+Jp(Xp)=-[(q Dn npo)/Ln + (q Dp pno)/Lp] [e^(V/Vt)-1]
indicando il termine costante  [(q Dn npo)/Ln + (q Dp pno)/Lp] con Js
(densità di corrente di saturazione) risulta:
Jtot = -Js [e^(V/Vt)-1]
I = Jtot A = - Is [e^(V/Vt)-1]
poi ho un disegno con un diodo in cui è indicato la batteria V applicata col
+ verso la zona p e col - verso n e il verso della corrente I entra
dirigendosi dal + della batteria verso la zona p e c'è scritto:
assumendo le convenzioni in figura, guardando in pratica il bibolo
dall'esterno otteniamo:
I = Is [ e^(V/Vt)-1]
Ora il meno non c'è più, e io continuo a non capire il perche!! Cosa
significa "secondo le convenzioni" e "guardando il bipolo dall'esterno",
Qualcuno mi aiuta? Grazie.

 Qualcuno mi aiuta? Grazie.
Ci provo. Allora, la corrente I=-Is[e^(V/Vt)-1) l'hai trovata
orientando l'asse x dalla zona n alla zona p (come ho detto sopra).
Quindi questa corrente è positiva dalla zona n alla zona p, giusto?
Siccome la corrente convenzionale va dalla zona p alla zona n devi
cambiare segno. Questo vale sempre, indipendentemente dal generatore
esterno applicato al diodo: cioè, la corrente I che va dalla zona p
alla
zona n è espressa da I=Is(e^(V/Vt-1) dove la tensione V che sta
nell'equazione ha il + sulla zona p.
Quindi, considerando un diodo connesso tra A e B, A---Diodo(p->n)---B,
ci sono 4 possiblità:
corrente I da A a B e tensione V positiva su A, allora
I=Is(e^(V/Vt)-1);
corrente I da B a A e tensione V positiva su A,
allora -I=Is(e^(V/Vt)-1);
corrente I da A a B e tensione V positiva su B allora
I=Is(e^(-V/Vt)-1);
corrente I da B a A e tensione V positiva su B,
allora -I=Is(e^(-V/Vt)-1).
Spero di esserti stato d'aiuto.

 Quindi questa corrente è positiva dalla zona n alla zona p, giusto?
Cioè non riesco a capire cosa c'entra l'orientazione dell'asse x con il
verso della corrente!
Mi pare che abbiamo ricavato l'equazione del diodo senza preoccuparci
dell'orientazione dell'asse x, abbiamo preso le equazioni di continuità e le
abbiamo sviluppate...
Forse l'orientazione deriva quando integriamo l'equazione di continuità cioè
1/q d(Jp(x))/dx + U = 0
l'abbiamo integrata da -Xn a Xp e risulta
Jp(Xp) - Jp(-Xn) + Jr,         dove Jr è l'integrale di qU
Cosa significa allora fare l'integrale da -Xn a Xp? Significa fissare il
verso della corrente?

 verso della corrente!
Ho capito, dovrò essere rigoroso ;-)
Siamo in un caso monodimensionale.
La densità di corrente J è un vettore. Quindi se scrivi
Jp_vettore=-qDpdp/dx è sbagliato perchè a secondo membro c'è una
quantità scalare. Più correttamente dovresti scrivere
Jp_vettore=-qDpdp/dx*x_versore e quindi è chiaro che il verso di J è
quello di x.
Se parli di -Xn e Xp (piuttosto che di Xn e -Xp) hai scelto il verso
di x rivolto dalla zona n (x negative) alla zona p (x positive),
quindi il verso di J sarà proprio questo, che è opposto a quello
convenzionale (p-->n).

 convenzionale (p-->n).
E perchè è proprio quello, chi me lo dice esattamente? Dato che la J è
formata da elettroni e lacune, che quindi si muovono di verso opposto, e
quindi che verso ha effettivamente la corrente? Continuo a non capirci
nulla...

Gibbo <gi...@xxx.xxx> ha scritto nel messaggio
8o6k79$36c$1...@nslave2.tin.it...

Dal tuo primo post:
'In un diodo in polarizzazione diretta (V>0) realizzato mediante una
giunzione np con il - della batteria V verso n e con il + verso p, si
ha un
flusso di elettoni dalla zona n alla zona p e di lacune dalla zona p
alla
zona n, quindi circola corrente il cui verso è per convenzione quello
delle
lacune.'
Quello delle lacune, appunto, quindi dalla zona p alla zona n (l'hai
già scritto tu!!!). In un altro post ti avevo elencato le quattro
possibili convenzioni, sono valide tutte e quattro. Se scegli la
corrente orientata dalla zona n alla zona p devi scrivere (sempre con
la tensione V con il + sulla zona p) I=-Ioe^(V/Vt-1). Insomma tutto
deve essere coerente, se la tensione sulla zona p è maggiore di quella
sulla zona n la corrente va dalla zona p alla zona n (anche se non è
questa la giustificazione).

 questa la giustificazione).
Non mi è chiaro perchè con I = - Io e^(V/Vt-1) ci stiamo riferendo proprio
alla corrente che circola dalla n alla p, da dove si capisce?
Abbiamo sommato due densità di correnti quella degli elettroni e delle
lacune (analogamente 2 correnti opposte) e mi salta fuori un'unica corrente
in un verso ben preciso cioè quello da n a p; questo non lo comprendo!

 Oppure convenzione utilizzatori/generatori?
Puoi spiegarmi la convenzione utilizzatori/generatori, dato che il discorso
di Muttley non lo riesco proprio a capire. Grazie.

 di Muttley non lo riesco proprio a capire. Grazie.
Direi che ti convenga guardare bene quanto ti ha detto Muttley, perche'
mi pare ragionevole. 
per quanto riguarda la convenzione generatori/utilizzatori e` semplice.
Si nei generatori si assume positiva la corrente USCENTE dal morsetto
assunto con tensione positiva (nota il verbo ASSUNTO), negli
utilizzatori, la corrente positiva e` entrante nel morsetto assunto come
positivo. 
Se prendi una convenzione e trovi che entrambe le grandezze V e I sono
positive o negative, il bipolo sta proprio lavorando come ipotizzato
(generatore o utilizzatore). Se invece una delle due viene negativa,
allora vuol dire che hai ipotizzato un tipo di bipolo, mentre in realta`
il bipolo e` dell'altro tipo. 
Comunque studia quanto ti ha detto Muttley, che mi pare proprio che
abbia ragione lui.
Franco

 mi pare ragionevole.
Si certo, so che quello che dice č giusto, ma sono io che non lo riesco a
capire...
E' piů semplice il discorso sulla convenzione generatori/utilizzatori che
hai fatto tu, che spiega lo stesso la scomparsa del segno "-".

 hai fatto tu, che spiega lo stesso la scomparsa del segno "-".
Non e` detto che sia la spiegazione giusta. E` solo una possibile
ipotesi. Direi che sia molto piu` probabile quanto ha detto Muttley. Se
non capisci una spiegazione (probabilment corretta), non devi andarne a
cercare un'altra che probabilmente non e` quella adatta al tuo problema,
ma piu` semplice. 
E` come il tale che cercava di notte, sotto un lampione, le chiavi di
casa che aveva perso. Un passante lo aiuta a cercare, e dopo un po' di
invana ricerca domanda "ma le ha perse qui?" e la risposta "no, le ho
perse laggiu`, ma la` e` buoi, mentre qui si vede". 
Io ti ho detto dove sono i lampioni, non che l'errore fosse li`.
Ciao
Franco