DIODO ZENER  

Comportamento elettrico: polarizzazione diretta

Attraverso due elementari circuiti applicativi esaminiamo una caratteristica elettrica comune ai normali diodi, quando sono polarizzati direttamente. Facciamo quindi riferimento allo schema di figura 1, che è alimentato con la tensione continua di 9 V e nel quale il potenziometro R1, di tipo a variazione lineare, ha valore di 470 ohm, mentre la resistenza R2 quello di 100 ohm.

 Componenti:  R1 = 470 ohm; R2 = 100 ohm; D1 = 1N4004.

 Fig. 1 - circuito sperimentale con il diodo polarizzato direttamente

Questo semplice circuito sperimentale dimostra che, pur variando la resistenza in serie inserita dal potenziometro R1, la tensione sui terminali del diodo al silicio  rimane pressoché la stessa, intorno al valore di soglia di 0,7 V.

Il circuito di figura 1 va composto come  quanto illustrato nel piano costruttivo di figura 2. Il tester è commutato nella misura delle tensioni continue e sulla gamma di fondo-scala di 2,5 V. Il diodo al silicio D1 è rappresentato da un comune 1N 4004, che va applicato in polarizzazione diretta, con la fascetta indicatrice della posizione del catodo rivolta verso il morsetto negativo della batteria. L'esperimento consiste nella osservazione dell'indice del tester mentre che si ruota il perno del potenziometro R1, in avanti e all'indietro. 

Fig. 2 - Piano realizzativo dell'esperimento 

Il risultato dell'esperimento è il seguente: l'indice del tester segnala il valore di tensione di 0,7 V e rimane pressoché immobile su questo valore  anche quando si fa variare la resistenza, in serie al circuito, inserita dal potenziometro. Con questa prova, dunque, si è dimostrato che il diodo D1 al silicio, polarizzato direttamente ,conduce corrente, e la caduta di tensione sui suoi terminali è limitata al valore di soglia dei diodi al silicio, che è appunto quella di 0,7 V.  

Il secondo esperimento si basa sul circuito di figura 3, che e' simile al circuito di  figura 1 con la differenza che al singolo diodo della figura1 si utilizzano un certo numero (N) di diodi DN collegati in serie tra loro. In tal caso il risultato dell'esperimento e' che pur variando il perno del potenziometro il tester misura una tensione di valore pari a 0,7 V x N. 

Componenti: R1 = 470 ohm (potenziometro var. lineare); R2 = 100 ohm; DN = diodi 1N4004

Fig. 3 - circuito di polarizzazione diretta di (N) diodi

Per esempio, se i diodi sono quattro, la tensione rilevata è di:  

0,7 V x 4 = 2,8 V  

Ovviamente, come del resto è già stato osservato in precedenza, il valore di 2,8 V è approssimativo. Ma i due esperimenti descritti interpretano un concetto di fondamentale importanza: quello della stabilizzazione di tensione in un circuito nel quale possono mutare alcune caratteristiche elettriche. Nel caso dei circuiti proposti nelle figure 1 - 3, cambiando il valore della resistenza in serie, introdotta dal potenziometro, cambiava l'intensità di corrente erogata dalle pile e cambiava pure la caduta di tensione sui terminali della resistenza R2, ma non quella sugli elettrodi del diodo al silicio D1 o dell'insieme di diodi collegati in serie, fra i quali, nel primo esempio valeva 0,7 V, nel secondo 2,8 V.