Laboratorio di Fisica VI

1 Applicazioni dei diodi

Relazione Gruppo ..........

1.1 Semplice modello per schematizzare il diodo

Per analizzare i circuiti di questa esperienza si può far uso della caratteristica del diodo approssimata come mostrato in figura 1, cioè con due semirette di cui una descrive il funzionamento del diodo quando esso è polarizzato direttamente e l’altra quando è polarizzato inversamente.

Figura 1:

Il modello per v > V_{γ} (v = V_{γ} + i ∗ R_{f}) è mostrato in figura 1(b) e per v < V_{γ} (v = i ∗ R_{r}) in figura 1(c).

La relazione fra le due resistenze forward e reverse del modello è R_{r} ≫ R_{f}.

2 Studio delle curve caratteristiche di diodi

2.1 Risposta in tensione del diodo

Per farsi un’idea della risposta in tensione del diodo al variare della tensione ai capi di essi, possiamo fare una misura inderetta. Si monti il circuito di figura 2(a) utilizzando per R una resistenza da 1 kΩ, inviando in input un segnale triangolare di frequenza pari a circa 1 KHz ed ampiezza ±3V.

Figura 2:

Si utilizzi l’oscilloscopio nel modo x-y in modo da avere in ascissa V_{in} ed in ordinata V_{out}. Si riporti la curva osservata e si metta in evidenza come essa è legata alla curva caratteristica del diodo.

Figura 3:

Si monti ora un circuito analogo per evidenziare l’andamento di V_{out} in funzionedi V_{in} del diodo Zener. Si utilizzi in ingresso un segnale la cui escursione sia sufficientemente ampia da evidenziare sia il comportamento in polarizzazione diretta che in polarizzazione inversa. Si riporti in figura la curva ottenuta.

Figura 4:

2.2 Curva caratteristica del diodo 1N4148

Continuando ad utilizzare il circuito di figura 2, si ricavi la curva caratteristica del diodo 1N4148 attraverso la misura della tensione ai capi del diodo, e della corrente che lo attraversa utilizzando l’amperometro digitale.

Si riportino le misure in una tabella ed un grafico, da accludere alla relazione (utilizzare ORIGIN).

La curva così ottenuta è in accordo con quanto dedotto con il metodo precedente? Si valuti dal grafico V_{γ} = ±

3 Studio di circuiti di raddrizzamento della corrente alternata

Per i circuiti mostrati in figura 2(b) e (c) si applichi in ingresso un segnale V_{in} sinusoidale.

Si scelga R in modo che: 1) la caduta su D sia trascurabile quando il diodo è polarizzato direttamente; 2) la caduta su R sia trascurabile quando il diodo è polarizzato inversamente:

R = ±

Si riporti in figura per ciascuno dei due circuiti l’andamento temporale di V_{in} e V_{out}.

Figura 5:

Si analizzi poi il comportamento dei circuiti, sostituendo al diodo il modello di figura 1 e si spieghi il comportamento osservato.

4 Circuito per ottenere una tensione continua a partire da un’alternata

Aggiungendo un condensatore opportunamento scelto al circuito raddrizzatore si ottiene il circuito di figura 6 che fornisce un livello di tensione continua.

Figura 6:

Quale dovrà essere il criterio di scelta del condensatore affinchè il livello dell’uscita sia il più possibile costante?

Si disegni in figura l’andamento temporale della tensione di input e di output.

Figura 7:

5 Duplicatore di tensione

Si monti il circuito di figura 8 utilizzando per i componenti i valori indicati.

Figura 8:

Come indicato in figura, il circuito è composto di due parti. Si spieghi la funzione di ciascuna delle due parti ed il funzionamento del circuito completo. Si disegni poi l’andamento temporale di V_{in} e V_{out}.

Figura 9: Duplicatore di tensione: andamento di V_{in}

Figura 10: Duplicatore di tensione: andamento di V_{out}

6 Tachimetro

Si monti il circuito di figura 11. Si alimenti l’ingresso con un onda quadra positiva di ampiezza pari a 4 V e frequenza variabile tra 50 Hz e 1 MHz.

Si misuri il segnale in uscita per ciascun valore della frequenza in ingresso (si prenda un totale di almeno 30 punti diversi). Si riporti in un grafico l’ampiezza in uscita (in Volts) in funzione della frequenza del segnale in ingresso (in kHz) (si utilizzi ORIGIN). Si spieghi il funzionamento del circuito.

Figura 11: