Cosa è un diodo ideale?

Cos'è un diodo ideale?

Definizione di diodo ideale

Un diodo ideale è definito come un diodo perfetto, privo di difetti, che funziona in modo ideale sia in condizioni di polarizzazione diretta che inversa. Tipicamente, un diodo funziona in polarizzazione diretta o inversa. Possiamo analizzare le caratteristiche di un diodo ideale in questi due modi separatamente.

Caratteristiche del diodo ideale in polarizzazione diretta

Resistenza zero

In polarizzazione diretta, un diodo ideale offre una resistenza zero al flusso di corrente, rendendolo un conduttore perfetto. Ciò significa che il diodo ideale non ha potenziale di barriera. Questo solleva la questione se un diodo ideale abbia una regione di esaurimento, poiché la resistenza proviene da cariche immobili nella regione di esaurimento.

Corrente infinita

Un diodo ideale può permettere il flusso di una corrente infinita in polarizzazione diretta a causa della resistenza zero, secondo la legge di Ohm.

Quantità infinita di corrente

Questa proprietà deriva dalla resistenza zero del diodo ideale in polarizzazione diretta. Secondo la legge di Ohm (I = V/R), se la resistenza (R) è zero, la corrente (I) diventa infinita (∞). Pertanto, un diodo ideale in polarizzazione diretta può teoricamente permettere il flusso di una quantità illimitata di corrente.

Tensione di soglia zero

Questa caratteristica deriva anche dalla resistenza zero del diodo ideale. La tensione di soglia è la tensione minima necessaria per superare il potenziale di barriera e iniziare la conduzione. Se un diodo ideale non ha una regione di esaurimento, non c'è tensione di soglia. Ciò permette al diodo ideale di condurre immediatamente quando polarizzato, come mostrato nella curva verde della Figura 1.

Caratteristiche del diodo ideale in polarizzazione inversa

Resistenza infinita

In polarizzazione inversa, un diodo ideale dovrebbe bloccare completamente il flusso di corrente. Ciò significa che si comporta come un isolante perfetto quando polarizzato in senso inverso.

Corrente di fuga inversa zero

Questa proprietà del diodo ideale può essere direttamente implicata dalla sua precedente proprietà, che afferma che i diodi ideali possiedono una resistenza infinita quando operano in modalità di polarizzazione inversa. Il motivo può essere compreso considerando nuovamente la legge di Ohm, che ora assume la forma (mostrata dalla curva rossa nella Figura 1). Ciò significa che non ci sarà alcuna corrente che fluisce attraverso il diodo ideale quando è polarizzato in senso inverso, indipendentemente dall'altezza della tensione inversa applicata.

Nessuna tensione di rottura inversa

La tensione di rottura inversa è la tensione alla quale un diodo polarizzato in senso inverso fallisce e inizia a condurre una corrente elevata. Ora, dalle ultime due proprietà del diodo ideale, si può concludere che offrirà una resistenza infinita che inibisce completamente il flusso di corrente attraverso di esso. Questa affermazione è valida indipendentemente dalla magnitudine della tensione inversa applicata. Quando questa condizione è soddisfatta, il fenomeno di rottura inversa non può mai verificarsi, per cui non ci sarà questione della sua corrispondente tensione, la tensione di rottura inversa. A causa di tutte queste proprietà, un diodo ideale si comporta come un interruttore semiconduttore perfetto che sarà aperto quando polarizzato in senso inverso e chiuso quando polarizzato in senso diretto.

Ora, affrontiamo la realtà. Praticamente non esiste un cosiddetto diodo ideale. Cosa significa? Se non esiste, allora perché dobbiamo saperne o impararne qualcosa? Non è solo uno spreco di tempo? No, non realmente.

Il motivo è: il concetto di idealizzazione rende le cose migliori. Questa regola vale per qualsiasi cosa, intendo, non solo tecnica. Quando arriviamo al caso del diodo ideale, la verità si manifesta come la facilità con cui un progettista o un debugger (potrebbe essere chiunque, ad esempio, anche uno studente o un profano) può modellare/debuggare/analizzare un circuito o un progetto specifico nel suo complesso.

Importanza pratica

Comprendere il concetto di diodo ideale aiuta nella modellizzazione, debug e analisi dei circuiti, anche se i diodi ideali non esistono nella realtà.