dispositivi ohmici
e non ohmici
Laboratorio Liceo Scientifico M.L. King – Genova
14 marzo 2007
E.Smerieri & L.Faè
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
Dispositivi a confronto
•
•
•
•
Resistenza commerciale
Lampadina a filamento metallico
Diodo
LED rosso
Progetto Lauree Scientifiche
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Dimensioni fisiche delle resistenze
Progetto Lauree Scientifiche
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Dimensioni fisiche della
lampadina, del diodo e del LED
Progetto Lauree Scientifiche
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Circuito standard per una misura
voltamperometrica
A
E
D
V
A : amperometro
V : voltmetro
E : generatore di tensione continua regolabile da 0V a xxV
D : dispositivo sotto misura
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Strumentazione disponibile
Alimentatore
Regolazione
Uscita
Il generatore fornisce tensioni continue variabili
da circa 1.5 V a 30 V e corrente massima 1A
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Strumentazione disponibile
Multimetro digitale
Funzione
10A
V – mA - 
COM
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Misura n° 1 - Resistenza
A
R
V
• La resistenza R fornita per l’esperienza è da 220  nominali [2 W]
• Effettuare le misure a partire da circa 1.5 V fino a 4 V
• La tensione massima che si può applicare ai capi della resistenza R
è di circa 21 V (con questo valore si raggiunge la potenza massima
dissipabile dalla resistenza che è di 2 W)
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Tensioni basse sulla resistenza
• Poiché il generatore non fornisce in uscita una tensione inferiore a
1.5 V per ottenere ai capi della resistenza R valori di tensione
inferiori a questo limite, si può inserire in serie la resistenza Rs
regolando la tensione d’uscita del generatore al suo valore minimo
Rs
A
R
V
• Con la resistenza R di 220 si possono utilizzare come valori di Rs
le resistenze da 470 - 1k - 2.2k - 3.3k fornite per questa
esperienza (in alternativa si può utilizzare una resistenza variabile)
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Valori delle misure con la resistenza
I [mA]
V[V]
R []
4,74
1,03
217,3
5,00
1,09
218,0
5,55
1,21
218,0
6,59
1,44
218,5
9,54
2,08
218,0
10,24
2,24
218,8
10,71
2,34
218,5
11,90
2,60
218,5
12,93
2,83
218,9
13,96
3,06
219,2
16,28
3,56
218,7
17,73
3,88
218,8
18,22
3,99
218,9
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
Caratteristica I-V della resistenza
Resistenza commerciale da 220 ohm nominali al 5%
20,00
18,00
16,00
Corrente [mA]
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Tensione [V]
Progetto Lauree Scientifiche
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3
3,5
4
4,5
Valore misurato di R in funzione di I
Resistenza commerciale da 220 ohm nominali al 5%
230
228
226
Resistenza [ohm]
224
222
220
218
216
214
212
210
0
2
4
6
8
10
12
Corrente [m A]
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
14
16
18
20
Misura n° 2 - Lampadina
A
Lamp
V
• Lampadina a filamento metallico da 4 V e 0.3 A nominali
• Effettuare inizialmente le misure a partire da circa 1.5 V fino a 4 V
• Poiché il generatore non fornisce in uscita una tensione inferiore a
1.5 V occorre apportare una piccola modifica al circuito di misura
come mostrato di seguito
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Tensioni basse sulla lampadina
Rs
A
Lamp
V
• Si inserisce la resistenza Rs da 47 [2 W] fornita per questa
esperienza e si varia la tensione erogata dal generatore
• Lasciare inserita la resistenza Rs fino a quando la tensione ai capi
della lampadina non raggiunge circa 1.5 V, dopo di che si torna ad
utilizzare il circuito standard
• Attenzione: quando la d.d.p ai capi della lampadina è circa 1.5 V la
corrente che circola raggiunge i 200 mA; è necessario quindi ad
alimentatore spento:
– cambiare la scala dell’amperometro passando sulla portata 10 A
– spostare il puntale dalla boccola V-mA- a quella indicata 10 A
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Valori delle misure con la lampadina
I [A]
V [V]
R[]
0,023
0,029
1,3
0,067
0,102
1,5
0,090
0,187
2,1
0,103
0,333
3,2
0,122
0,564
4,6
0,137
0,743
5,4
0,159
1,022
6,4
0,189
1,451
7,7
0,190
1,481
7,8
0,200
1,681
8,4
0,220
2,04
9,3
0,230
2,23
9,7
0,250
2,53
10,1
0,270
2,98
11,0
0,280
3,20
11,4
0,290
3,48
12,0
0,310
3,96
12,8
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
Caratteristica I-V della lampadina
Lampadina a filamento metallico
0,350
0,300
Corrente
0,250
0,200
0,150
0,100
0,050
0,000
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Tensione
Progetto Lauree Scientifiche
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3,0
3,5
4,0
Valore misurato di R in funzione di I
Lampadina a filamento metallico
14,0
12,0
Resistenza
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
0,000
0,050
0,100
0,200
0,150
Corrente
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
0,250
0,300
0,350
Misura n° 3 - Diodo
Rs
A
Diodo
V
• Diodo 1N4148
• Il generatore non fornisce in uscita tensioni inferiori a 1.5
V per cui nel circuito occorre inserire la resistenza Rs
posta in serie al diodo per limitare la corrente che circola
• Occorre variare la resistenza Rs posta in serie al diodo
per ottenere i valori di tensione da circa 0.5V a 0.7V che
è la zona nella quale avviene il passaggio dallo stato di
non conduzione del diodo a quello di conduzione piena
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Tensioni sul diodo
• Si utilizza una resistenza Rs da 1k per misurare valori di tensione
ai capi del diodo superiori a circa 0.57 V
• Con la resistenza Rs da 1k si può cambiare la tensione del
generatore fino ad ottenere una tensione ai capi del diodo di poco
superiore a 0.7V con una corrente di circa una decina di mA
• Per ottenere valori di tensione ai capi del diodo nella fase di
transizione dalla non conduzione alla conduzione piena, per le
caratteristiche del generatore, occorre procedere cambiando il
valore della resistenza Rs lasciando la tensione del generatore sul
valore minimo (in questo modo aumenta la caduta di tensione sulla
resistenza); si hanno a disposizione per questa esperienza delle
resistenze da 2.2k – 3.3k – 6.8k – 10k che combinate
opportunamente permettono di ottenere ai capi del diodo tensioni
inferiori a 0.5 V (in alternativa si può utilizzare una resistenza
variabile)
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Identificazione dei pin del diodo
Catodo
-
+
Anodo
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
Valori delle misure con il diodo 1N4148
I [mA]
V[V]
R []
0,065
0,474
7292,3
0,094
0,492
5234,0
0,110
0,500
4545,5
0,176
0,525
2983,0
0,247
0,542
2194,3
0,386
0,564
1461,1
0,469
0,574
1223,9
0,760
0,598
786,8
1,760
0,639
363,1
2,490
0,657
263,9
3,310
0,671
202,7
5,540
0,699
126,2
6,870
0,711
103,5
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
Caratteristica I-V del diodo 1N4148
8
7
6
Corrente [mA]
5
4
3
2
1
0
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
Tensione [V]
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
0,600
0,700
0,800
Valore Rstatica del diodo in funzione di I
8000
7000
Resistenza statica del diodo [ohm]
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
1
2
3
4
5
Corrente [m A]
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
6
7
8
Misura n° 4 - LED
Rs
A
LED
V
• LED rosso
• Resistenza fissa Rs da 1k
• Variare la tensione del generatore dal valore minimo di
circa 1.5 V fino a 12V-13 V in corrispondenza dei quali la
corrente nel LED è di quasi 10 mA e la tensione a capi
del LED è circa 2.1 V
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
Identificazione dei pin del LED
Lato piatto
+
Anodo
-
Per memorizzare ricordarsi: Catodo Corto
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
Catodo
Valori delle misure con il LED rosso
I [mA]
V[V]
R []
0,0012
1,212
1010000,0
0,0081
1,594
196790,1
0,0288
1,675
58159,7
0,1623
1,774
10930,4
0,2650
1,803
6803,8
0,3670
1,814
4942,8
0,5460
1,844
3377,3
0,6750
1,857
2751,1
1,2940
1,893
1462,9
1,4600
1,901
1302,1
2,2400
1,929
861,2
2,5000
1,940
776,0
3,08
1,956
635,1
3,80
1,977
520,3
4,65
1,996
429,2
7,63
2,06
270,0
8,98
2,09
232,7
10,68
2,12
198,5
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
Caratteristica I-V del LED rosso
12
10
Corrente [mA]
8
6
4
2
0
0,000
0,500
1,000
1,500
Tensione [V]
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
2,000
2,500
Valore Rstatica del LED in funzione di I
LED rosso
100000
90000
80000
Resistenza statica del LED
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
0
2
4
6
Corrente [m A]
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
8
10
12
Caratteristiche V-I a confronto
12
10
Corrente [mA]
8
6
4
2
0
0
0,5
1
1,5
Tensione [V]
Progetto Lauree Scientifiche
Genova - 2007
2
2,5