Cos'è un DIODO e come funziona - Spiegazione giunzione PN e Animazione 3D

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Il diodo è un componente elettronico passivo prevalentemente resistivo non lineare a due terminali, la cui funzione è quella di permettere il flusso di corrente elettrica in una direzione e di bloccarla nell'altra.

I due terminali del diodo vengono chiamati ANODO e CATODO. La corrente elettrica fluirà dall’anodo al catodo seguendo questa direzione.
Se si cerca di farla scorrere in direzione opposta il diodo si "blocca".
I diodi sono componenti elettronici PASSIVI, ovvero non introducono energia nel circuito in cui sono inseriti e non necessitano di una alimentazione esterna in aggiunta al segnale in ingresso.
Esistono moltissime varianti del diodo a seconda degli usi. Essi possono essere impiegati in numerosissime applicazioni elettroniche e sono parte integrante in moltissimi dispositivi elettronici.
Ma com’è fatto un diodo?
Possiamo notare che al suo interno vi è un materiale semiconduttore, in questo caso il silicio.
Solitamente il silicio puro non presenta elettroni liberi al suo interno, in questo caso però il silicio in questione è stato drogato.
E per “drogato” si intende che è stato sottoposto a diffusione di elementi diversi, ovvero sono state aggiunte all’interno del suo reticolo cristallino delle piccole percentuali di atomi , allo scopo di modificarne le proprietà del reticolo cristallino.
Questi atomi sono chiamati atomi donatori, poiché cedono degli elettroni al reticolo cristallino del silicio. Si creano così 2 parti distinte all’interno del diodo con 2 diversi livelli di carica.
Una parte viene drogata al fine di ottenere un eccesso di elettroni e quindi viene caricata negativamente, mentre l’altra viene drogata in modo da ottenere un eccesso di lacune e quindi viene caricata positivamente.
Chiameremo la parte caricata negativamente N e la parte caricata positivamente P. Distinguendo così la cosiddetta giunzione P-N.

Ora possiamo notare che nella parte N del diodo vi è una maggioranza di elettroni liberi mentre nella parte P vi è una maggioranza di lacune, ovvero posizioni mancanti di elettroni.

In questa situazione la parte N avrà una tendenza a cedere gli elettroni in eccesso, poiché questi si sposteranno naturalmente verso le lacune disponibili sul lato P, quindi la zona di confine della parte P viene leggermente caricata negativamente e la zona di confine della parte N viene leggermente caricata positivamente.
Tra le due parti quindi scorrerà una corrente che cercherà di bilanciare questa differenza di cariche. Questa corrente è chiamata CORRENTE DI DIFFUSIONE.
Possiamo così vedere la cosiddetta ZONA DI SVUOTAMENTO. Essendoci in questa zona una carica positiva e negativa si creerà un campo elettrico che andrà dal catodo (K) verso l’anodo (A). Questo campo elettrico causerà la formazione di un’altra corrente, la CORRENTE DI DERIVA, che cercherà di bilanciare la precedente CORRENTE DI DIFFUSIONE.
In presenza di un campo elettrico si creerà un POTENZIALE ELETTRICO e di conseguenza un POTENZIALE DI BARRIERA.
Il potenziale di barriera si crea quando il campo elettrico si oppone ad una ulteriore migrazione di elettroni dalla parte N alla parte P. Questo comporta la formazione di una sorta di barriera contro il flusso di elettroni. Questo valore di barriera solitamente si aggira intorno a 0.7 Volt per il Silicio.
Collegando il catodo del diodo al polo positivo e l’anodo del diodo al polo negativo di un generatore di corrente, in questo caso una batteria, si ottiene una POLARIZZAZIONE INVERSA, ovvero, gli elettroni e le lacune verranno attratti in modo da polarizzare la giunzione P-N nel verso da aumentare la zona di svuotamento e di conseguenza opporsi al passaggio di corrente.
L’effetto della polarizzazione inversa quindi è quello di far allargare la regione di svuotamento.

[Jaescompany]

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[brunonardi]

Un perfetto connubio fra parole immagini e video.

[costantinlupu]

Ho scoperto questo canale a due mesi dall'esame.. Grazie JAES❤

[giuseppecatapano]

complimenti, spiegazione illustrata in modo semplice e dettagliata

[Jaescompany]

Per favore visitate il nostro sito www.jaescompany.com per capire chi siamo e vedere i nostri nuovi progetti.

[robertosabatino]

Video davvero ben fatto, complimenti !!

[marcolupo]

Continuate così, siete bravissimi, grazie

[alessandroserra]

Grazie, l'ho trovato molto utile questo breve video

[IIoTBusinessDesigner]

Per il momento è uno dei migliori canali YouTube du questo tema. Grandi. Vi seguo da sempre.

[sel]

Grazie per la spiegazione. Non ho capito nulla ma mi ha piacevolmente colpito😁😁😁😁

[giacomocalligaris]

Grandissimo, ci hai salvato da un interrogazione

[StefanoDebolfo]

ciao ho visto il tuo video e ho chiarito molte cose volevo sapere se hai anche qualcosa sui diodi zener.?

[robertofieschi]

ciao, scusa ma nell'ultima animazione dove fai vedere che si ha tensione ai capi del diodo quando si ha il morsetto + del generatore sul catodo del diodo, quella non è una polarizzazione inversa? e quindi non dovrebbe non esserci tensione ??

[davidaliperti]

all'inizio l' animazione riporta un flusso che va dall'anodo al cadono poi verso il minuto 5 sembra dire il contrario, credo che didatticamente sia un po fuorviante, non viene precisato che per convenzione flusso di corrente è dato dalle cariche positive.

[CuccioloLives]

Lo so, sono "leggermente" OT, ma avrei una curiosità sul nome: perché JAPAN, american... ecc e non japanese?( l' acronimo sarebbe rimasto lo stesso)
Ciao e complimenti per le ottime spiegazioni!👍👍👍

[lucatittoni]

Scusa ma tu sai quanto è ampia la regione di svuotamento?

[GiovanniBarretta]

Complimenti per il video, anche se forse mi sfugge qualcosa, precisamente mi riferisco a quanto illustrato nel video, a partire dal minuto 5:26, dove le immagini mostrano una polarizzazione diretta (morsetto positivo degli strumenti collegati all'anodo del diodo, mentre i morsetti negativi sono collegati al catodo), mentre viene illustrata come se fosse indiretta, e viceversa invertendo i morsetti degli strumenti utilizzati nell'esempio.

[Hackerpunk]

Vorrei sapere chi ha messo non mi piace, mha una spiegazione cosi chiara come questa.

[maynardkeenan]

Al minuto 2 dici una cosa sbagliata: quando avviene il drogaggio del silicio, iniettando gli atomi droganti, essendo questi neutri (perché l’elettrone in eccesso o in difetto rispetto al silicio è compensato da un protone nel nucleo dell’atomo) non alterano la carica del silicio, che resta neutro.

Ma la situazione è ancora fuori equilibrio, perché c’è una regione a cavallo tra zona n e p nella quale c’è un brusco gradiente di concentrazione di elettroni in eccesso (ma compensato dai protoni) in zona n, e la stessa cosa ma di lacune (compensate da protoni in meno) in zona p. Quindi avviene la diffusione di elettroni in zona p e di lacune verso la zona n, il tutto non per motivi di attrazione elettrica, ma per semplice diffusione, proprio come un gas. A questo punto l’assessore di elettroni in zona p crea una carica negativa e le lacune in zona n un a positiva, creando vicino alla giunzione una regione di cariche opposte che creano un campo elettrico che blocca un ulteriore diffusione, così il silicio resta neutro ovunque tranne sulla giunzione.
Nota: in zona p gli elettroni diffusi creano carica negativa perché gli atomi droganti hanno un protone in meno rispetto al silicio, e l’elettrone in più.

[loriscatalano]

Ci stanno facendo studiare questo video a scuola... Complimenti... (😂)