[Elettronica] Giunzione pn e circuiti a diodi

[Dreams79]

Buongiorno, dovrei risolvere l'esercizio in foto, ovvero calcolare le correnti che scorrono nei diodi. Cerco di esporre un mio ragionamento con qualche dubbio che vorrei risolvere, visto che a breve ho un esame da sostenere.

Per risolvere il problema, dobbiamo fare delle considerazioni sui diodi; le mie sono state le seguenti:

1) Il diodo Zener ci viene dato con una tensione di soglia di 0.6 V in conduzione e una tensione di Zener 1.7 V quando è in conduzione inversa. Il diodi Zener nel nostro caso è polarizzato in modo inverso (giusto?) e quindi si comporta come una sorgente di tensione di 1,7 V.
2) Il diodo D1 si trova connesso direttamente con la tensione V2 quindi polarizzato in modo diretto e quindi si comporta come una caduta di tensione di 0.6 V (giusto?)

Fatte queste considerazioni , potrei sostituire il diodo Zener con un generatore di tensione da 1,7 V; il diodi D1 con un generatore di tensione da 0,6 V; procedere a risolvere l'esercizio con uno dei metodi delle risoluzione delle reti.

Le mie considerazioni fatte, sono corrette?

[ingres]

Si, mi sembra tutto corretto.

[RenzoDF]

... Il diodi Zener nel nostro caso è polarizzato in modo inverso ...il diodo D1 si trova polarizzato in modo diretto ...

Certo, ma devi spiegare perché, e comunque la suddetta polarizzazione non comporta direttamente la conduzione inversa e diretta, che è anche questa da dimostrare.

Fatto ciò non serve nessun particolare metodo risolutivo per la rete, basta la legge di Ohm.

[Dreams79]

Come dovrei dimostrarlo? Ho questa idea, ma non so se come dimostrazione è corretta:

D1 : Il diodo standard è connesso direttamente alla tensione positiva V2 (10 V), e il suo altro terminale è collegato a terra attraverso le resistenze R2 e R3. Questo significa che il lato p (anodo) del diodo è più positivo rispetto al lato n (catodo), pertanto il diodo è polarizzato in direzione diretta.

Dz : Il diodo Zener è disegnato per essere utilizzato anche in polarizzazione inversa. È connesso con il suo catodo alla tensione positiva V1 (10 V) e con l'anodo a terra attraverso R1. In condizioni normali, il diodo Zener non conduce quando è polarizzato inversamente; tuttavia, quando la tensione inversa applicata supera una certa soglia, nota come tensione Zener, il diodo inizia a condurre senza danneggiarsi. Nel nostro caso, la tensione Zener è di 1.7 V, che è inferiore alla tensione di alimentazione di 10 V. Pertanto, il diodo Zener è polarizzato inversamente e si trova nella regione di breakdown, dove mantiene una tensione quasi costante di 1.7 V ai suoi capi.

[RenzoDF]

Provaci tu prima.

[RenzoDF]

Dimostrare che il diodo Zener è polarizzato in modo inverso e il diodo D1 si trova polarizzato in modo diretto è semplice in quanto, una rete forzata in certi suoi punti con dei potenziali costanti Vi (in questo caso +10V, +10V, 0V), in ogni suo punto il potenziale V sarà compreso fra il valore massimo e il valore minimo degli stessi, in questo caso $0 \le V \le 10 $, ne segue che catodo di Dz e anodo di D1 saranno di certo positivi.

Per quanto riguarda invece la condizione di conduzione o di interdizione, in generale, per una rete con n diodi, sarebbe necessario analizzare tutte le possibili $2^n$ combinazioni di ON OFF per gli stessi, per verificare la compatibilità circuitale delle relative tensioni e correnti, poi chiaramente l'intuito e l'esperienza porterà questa analisi a partire da casi particolari. In questo caso, come hai intuito tu, da quella ON (inversa) per Dz e ON per D1, e l'ipotesi è confermata dal fatto che: la corrente I1 (verso destra) in R1 è superiore alla corrente I2 (verso destra) in R2 e la corrente I3 (verso il basso) in R3 è positiva; ne segue che in Dz circolerà (verso il basso) una Iz=I1-I2>0 e in D1 circolerà (verso il basso)una Id=I2+I3>0. Verifica positiva

Se però i parametri della rete fossero stati diversi¹ la verifica poteva portare a scartare quella ipotesi.

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Note

1. Per esempio: uno Zener con Vz=9V, oppure una R2=100 ohm. ↑

[Dreams79]

Buongiorno, intanto grazie per la risposto e chiedo scusa se non ho ringraziato prima. Comunque posto un attimo il circuito equivalente che ho disegnato con i calcoli che ho fatto.



A questo punto ho svolto i seguenti calcoli:

V1-I1*R1-VBD=0 dalla quale mi sono calcolato I1;
V2-I3*R3-Vy=0 dalla quale mi sono calcolato I3;

Poi

I2=I1-I3

Ed infine
Id2=I1;
Id1=I3;

Il docente mi ha risposto in questo modo senza darmi delle delucidazioni:

"Attenzione al verso indicato per D2 in conduzione


Per la corrente in R2 deve valutare la DDP ai suoi capi. L'applicazione del primo principio di Kirchhoff è errata poiché R2 non è un nodo"

Chiedo quindi a voi un aiuto nel capire dove ho sbagliato. Grazie in Anticipo

[RenzoDF]

Nel leggere il tuo post, direi che non hai letto la mia ultima risposta.

Ad ogni modo, per capire i tuoi errori, ti suggerisco di indicare tutti i versi che hai assunto per le diverse correnti sul circuito che hai disegnato, ... nel quale il generatore che rappresenta la $\V_\gamma$ (se in conduzione) va invertito (anche se nella KVL destra lo hai considerato con il verso corretto).

... L'applicazione del primo principio di Kirchhoff è errata poiché R2 non è un nodo" ...

Questa non l'ho capita; come potrebbe un resistore essere un "nodo"

[RenzoDF]

Giusto per ripetere quanto già scritto in precedenza

...
V1-I1*R1-VBD=0 dalla quale mi sono calcolato I1;
V2-I3*R3-Vy=0 dalla quale mi sono calcolato I3; ...

Una volta invertito il generatore che rappresenta $V_\gamma$, le due KVL che hai scritto sono corrette, ma ne manca una.

... Poi

I2=I1-I3

Se con I2 intendi indicare la corrente in R2, no!

...Ed infine
Id2=I1;
Id1=I3;

Se con Id2 e Id1 intendi indicare le correnti nei due diodi, ovviamente no!

... Il docente mi ha risposto in questo modo senza darmi delle delucidazioni:

"Attenzione al verso indicato per D2 in conduzione ...

E io te lo ho ridetto; quel generatore $V_\gamma$, va "girato"

... Per la corrente in R2 deve valutare la DDP ai suoi capi ...

Come già detto, quella corrente la puoi ottenere dalla KVL mancante, ottenibile per es. dall'anello centrale; sostanzialmente la tensione su R2 la ottieni da una semplice differenza fra i potenziali già noti dei suoi due morsetti.

Riassumendo: in quel circuito hai 3 KVL e 2 KCL, ovvero 5 equazioni indipendenti.

[Dreams79]

Capito...a parte che il generatore Vγ va girato, c'è qualche altro errore?