La Funzionalità della Polarità del Diodo
Essere in grado di determinare la polarità (catodo contro anodo) e la funzionalità di base di un diodo è un’abilità molto importante per l’hobbista o il tecnico elettronico. Poiché sappiamo che un diodo non è essenzialmente altro che una valvola a senso unico per l’elettricità, è logico che dovremmo essere in grado di verificare la sua natura a senso unico utilizzando un ohmmetro DC (alimentato a batteria) come nella figura qui sotto. Collegato in un modo attraverso il diodo, il misuratore dovrebbe mostrare una resistenza molto bassa a (a). Collegato dall’altra parte attraverso il diodo, dovrebbe mostrare una resistenza molto alta a (b) (“OL” su alcuni modelli di misuratore digitale).
Determinazione della polarità del diodo: (a) Una bassa resistenza indica una polarizzazione in avanti, il cavo nero è il catodo e il cavo rosso l’anodo (per la maggior parte dei misuratori) (b) L’inversione dei cavi mostra un’alta resistenza che indica una polarizzazione inversa.
Determinare la polarità del diodo?
Utilizzare un multimetro
Ovviamente, per determinare quale estremità del diodo è il catodo e quale l’anodo, devi sapere con certezza quale puntale dello strumento è positivo (+) e quale è negativo (-) quando è impostato sulla funzione “resistenza” o “Ω”. Con la maggior parte dei multimetri digitali che ho visto, il cavo rosso diventa positivo e il cavo nero negativo quando è impostato per misurare la resistenza, secondo la convenzione standard dei codici colore dell’elettronica. Tuttavia, questo non è garantito per tutti i misuratori. Molti multimetri analogici, per esempio, in realtà rendono i loro fili neri positivi (+) e i loro fili rossi negativi (-) quando si passa alla funzione “resistenza”, perché è più facile da fabbricare in questo modo!
Problemi del test dei diodi usando un ohmmetro
Un problema con l’uso di un ohmmetro per controllare un diodo è che le letture ottenute hanno solo valore qualitativo, non quantitativo. In altre parole, un ohmmetro ti dice solo da che parte conduce il diodo; l’indicazione della resistenza di basso valore ottenuta mentre conduce è inutile.
Se un ohmmetro mostra un valore di “1,73 ohm” mentre si fa il forward-biasing di un diodo, quella cifra di 1,73 Ω non rappresenta nessuna quantità del mondo reale utile a noi come tecnici o progettisti di circuiti. Non rappresenta né la caduta di tensione in avanti né alcuna resistenza “bulk” nel materiale semiconduttore del diodo stesso, ma piuttosto è una cifra dipendente da entrambe le quantità e varierà sostanzialmente con il particolare ohmmetro usato per prendere la lettura.
Controllo dei diodi nei multimetri digitali
Per questa ragione, alcuni produttori di multimetri digitali equipaggiano i loro misuratori con una speciale funzione di “controllo dei diodi” che visualizza la caduta di tensione effettiva del diodo in volt, piuttosto che una cifra di “resistenza” in ohm. Questi misuratori funzionano forzando una piccola corrente attraverso il diodo e misurando la tensione caduta tra i due puntali. (figura sotto)
Metro con una funzione “Controllo diodi” visualizza la caduta di tensione in avanti di 0,548 volt invece di una bassa resistenza.
Tensioni in avanti del diodo La lettura della tensione in avanti ottenuta con un tale misuratore sarà tipicamente inferiore alla caduta “normale” di 0,7 volt per il silicio e 0,3 volt per il germanio perché la corrente fornita dal misuratore è di proporzioni banali.
Alternative alla funzione di controllo dei diodi Se non si dispone di un multimetro con funzione di controllo dei diodi, o se si vuole misurare la caduta di tensione in avanti di un diodo a qualche corrente non banale, il circuito della figura seguente può essere costruito usando una batteria, una resistenza e un voltmetro.
Misurare la tensione diretta di un diodo senza la funzione di misuratore “diode check”: (a) Diagramma schematico. (b) Diagramma pittorico.
Collegando il diodo al contrario a questo circuito di prova, il voltmetro indicherà semplicemente l’intera tensione della batteria.
Se questo circuito fosse progettato per fornire una corrente costante o quasi costante attraverso il diodo nonostante i cambiamenti nella caduta di tensione diretta, potrebbe essere usato come base di uno strumento di misurazione della temperatura, la tensione misurata attraverso il diodo è inversamente proporzionale alla temperatura della giunzione del diodo. Naturalmente, la corrente del diodo dovrebbe essere mantenuta al minimo per evitare l’auto-riscaldamento (il diodo che dissipa una notevole quantità di energia termica), che interferirebbe con la misurazione della temperatura.
Considerazioni sui multimetri
Attenzione che alcuni multimetri digitali dotati di una funzione di “controllo diodi” possono emettere una tensione di prova molto bassa (meno di 0,3 volt) quando sono impostati sul controllo della temperatura.3 volt) quando sono impostati sulla normale funzione “resistenza” (Ω): troppo bassa per far collassare completamente la regione di esaurimento di una giunzione PN.
La filosofia qui è che la funzione “controllo diodi” deve essere usata per testare dispositivi a semiconduttore, e la funzione “resistenza” per qualsiasi altra cosa. Usando una tensione di prova molto bassa per misurare la resistenza, è più facile per un tecnico misurare la resistenza di componenti non a semiconduttore collegati a componenti a semiconduttore, poiché le giunzioni dei componenti a semiconduttore non diventano a polarizzazione diretta con tensioni così basse.
Esempio di test
Consideriamo l’esempio di un resistore e di un diodo collegati in parallelo, saldati in posizione su un circuito stampato (PCB). Normalmente, si dovrebbe dissaldare il resistore dal circuito (scollegarlo da tutti gli altri componenti) prima di misurarne la resistenza, altrimenti, qualsiasi componente collegato in parallelo influenzerebbe la lettura ottenuta. Quando si usa un multimetro che emette una tensione di prova molto bassa alle sonde nella modalità di funzione “resistenza”, la giunzione PN del diodo non avrà abbastanza tensione impressa su di essa per diventare a polarizzazione diretta, e passerà solo una corrente trascurabile. Di conseguenza, lo strumento “vede” il diodo come aperto (nessuna continuità), e registra solo la resistenza del resistore. (Figura sotto)
Ommetro equipaggiato con una bassa tensione di prova (<0.7 V) non vede i diodi permettendo di misurare le resistenze parallele.
Se un ohmmetro di questo tipo fosse usato per testare un diodo, indicherebbe una resistenza molto alta (molti mega-ohm) anche se collegato al diodo nella direzione “corretta” (forward-biased). (Figura sotto)
Ommetro dotato di una bassa tensione di prova, troppo bassa per polarizzare i diodi in avanti, non vede i diodi.
L’intensità della tensione inversa di un diodo non è così facilmente testata perché il superamento della PIV di un diodo normale di solito porta alla distruzione del diodo. Ci sono dei tipi speciali di diodi, però, che sono progettati per “rompere” in modalità bias inversa senza danni (chiamati diodi zener), che vengono testati con lo stesso circuito sorgente di tensione / resistenza / voltmetro, a condizione che la sorgente di tensione sia di valore abbastanza alto da forzare il diodo nella sua regione di breakdown. Maggiori informazioni su questo argomento in una sezione successiva di questo capitolo.
REVISTA:
- Un ohmmetro può essere usato per controllare qualitativamente la funzione del diodo. Ci dovrebbe essere una bassa resistenza misurata in un modo e una resistenza molto alta misurata nell’altro. Quando si usa un ohmmetro per questo scopo, assicurarsi di sapere quale cavo di prova è positivo e quale è negativo! La polarità effettiva potrebbe non seguire i colori dei conduttori come ci si potrebbe aspettare, a seconda del particolare design del misuratore.
- Alcuni multimetri forniscono una funzione di “controllo dei diodi” che visualizza la tensione effettiva del diodo quando conduce la corrente. Tali misuratori indicano tipicamente una tensione in avanti leggermente inferiore a quella “nominale” per un diodo, a causa della quantità molto piccola di corrente utilizzata durante il controllo.
Fogli di lavoro correlati:
- Foglio di lavoro di base dell’oscilloscopio