Che cos'è un diodo di potenza?

Un diodo di potenza è un dispositivo a semiconduttore cristallino utilizzato principalmente per convertire la corrente alternata (CA) in corrente continua (CC), un processo noto come rettifica. Trovato nei circuiti di alimentazione di praticamente tutte le apparecchiature elettriche ed elettroniche moderne, la funzione di un diodo di potenza è simile a una valvola meccanica unidirezionale. Conduce corrente elettrica con resistenza minima in una direzione, nota come direzione in avanti, impedendo al contempo che la corrente scorra nella direzione opposta. Tipicamente in grado di far avanzare di diverse centinaia di ampere, i diodi di potenza hanno giunzioni PN molto più grandi e quindi una capacità di trasporto di corrente diretta più elevata rispetto ai loro parenti di diodi di segnale più piccoli utilizzati nell'elettronica di consumo per regolare e ridurre la corrente. Ciò rende i diodi di potenza più adatti per applicazioni in cui sono coinvolte correnti più elevate e tensioni più elevate.

I produttori producono generalmente una gamma di diodi di potenza adatti per usi particolari. Sono classificati in base alla massima corrente che possono trasportare in avanti e alla massima tensione inversa che possono sopportare. A causa della resistenza, si verifica una piccola caduta di tensione quando si passa una corrente elettrica attraverso un diodo di potenza in avanti. Al contrario, un diodo di potenza può sopportare solo una certa quantità di tensione che scorre nella direzione opposta prima che si rompa e cessi di funzionare.

I diodi di potenza sono realizzati principalmente in silicio, sebbene vengano utilizzate anche piccole quantità di altri materiali, come boro, arsenuro di gallio, germanio o fosforo. Un singolo diodo di potenza può essere utilizzato per convertire la corrente alternata in corrente continua, ma ciò produce ciò che è noto come DC variabile a semionda. Più comunemente, due o tre o più diodi sono collegati in circuito per produrre corrente continua variabile a onda piena. Il più importante di questi è il raddrizzatore a ponte, in cui quattro diodi collegati convertono sia le sezioni positive che negative di un'onda CA in corrente continua, producendo così la rettifica a onda intera.

Le utility di energia elettrica in tutto il mondo utilizzano in genere la corrente trifase per distribuire l'elettricità. Sebbene fornisca corrente continua variabile da corrente alternata in entrata, un raddrizzatore a onda intera o a ponte non fornisce corrente continua alla tensione costante necessaria per alimentare la maggior parte delle apparecchiature elettriche ed elettroniche moderne. Pertanto, un condensatore del serbatoio è solitamente collegato all'estremità di uscita del raddrizzatore al fine di appianare la tensione increspata. Ad esempio, in una tipica famiglia americana, la corrente alternata trifase proveniente dai circuiti elettrici principali passa attraverso tre coppie di diodi di potenza. Il DC risultante viene quindi livellato e erogato ad una tensione sufficientemente costante per l'uso facendolo passare attraverso un condensatore di livellamento.