2a esperienza Diodo e Termometro ovvero come il funzionamento di un diodo può essere utilizzato per realizzare un termometro E.Smerieri & L.Faè Scuola Estiva AIF - PLS 2-6 Settembre 2008 - Genova Circuito oggetto della seconda esperienza Dallo schema elettrico alla realizzazione pratica 2 Premesse di carattere pratico • • • • • • Valori delle resistenze Valori dei condensatori Codice dei colori Breadboard e relativo utilizzo Identificazione dei pin dei componenti Alimentazione singola e duale 3 Valore dei componenti 4 Codice dei colori Nero Marrone Rosso Arancio Giallo Verde Blu Viola Grigio Bianco 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 Valori delle resistenze commerciali Valori normalizzati secondo la serie E6 (6 valori per decade) 1 – 1.5 – 2.2 – 3.3 -4.7 – 6.8 Valori normalizzati secondo la serie E12 (12 valori per decade) 1 – 1.2 – 1.5 - 1.8 – 2.2 – 2.7 – 3.3 – 3.9 – 4.7 – 5.6 – 6.8 – 8.2 Le serie E24, E48 etc. hanno rispettivamente 24, 48 valori per decade 6 7 Tipi di condensatori 8 Tipi di condensatori 9 Basetta per montaggi senza saldature 10 Collegamenti 11 Montaggio dei componenti 12 Collegamenti 13 14 15 16 Una possibile realizzazione (anche se non troppo pulita) 17 Contenitore DIL (dual in line) 18 Identificazione dei pin del transistor Trimmer resistivo 19 Alimentazione duale per l’Op.Amp. 20 Strumentazione disponibile Alimentatore 21 Passiamo ora alla realizzazione pratica dell’esperienza 2a - Realizzazione e taratura di un termometro a diodo basato sulla variazione della tensione diretta di una giunzione PN funzionante a corrente costante Quali sono le risposte alle seguenti domande ? • Perché il diodo deve essere alimentato a corrente costante ? • Com’è fatto il circuito ? • Come funziona il circuito ? 22 Dall’equazione del diodo …… In polarizzazione diretta quando ID >> I0 si ha ricordando che 23 si trova che a corrente costante la variazione ΔVD della tensione ai capi del diodo causata da una variazione ΔT della temperatura è data da Sostituendo i valori numerici per un diodo al Si e • una temperatura di 300 °K • una tensione ai capi del diodo appena oltre la tensione di soglia di circa 0.6 V si trova ΔVD mV ≅ −2 ΔT °C 24 Realizzazione del circuito e suo funzionamento 25 Metodologia della misura • Il diodo è polarizzato direttamente • Il diodo è alimentato a corrente costante • Posizionare il cursore del potenziometro all’incirca a metà in modo che nel transistor circoli una corrente di circa 3 mA • Verificare con il milliamperometro che durante la misura la corrente rimanga costante • Inserire nell’acqua la sonda legata al termometro in modo siano in equilibrio termico al centro del contenitore • Riscaldare l’acqua del becher fino a 100 °C quindi togliere il becher dal riscaldatore ed iniziare le misure • Mescolare l’acqua in modo che il raffreddamento sia uniforme • Misurare la tensione ai capi del diodo nella fase di raffreddamento ad intervalli di circa 2°C fino ad arrivare a temperatura ambiente • Volendo scendere sotto la temperatura ambiente inserire il becher con la sonda in quello più grande contenente acqua e ghiaccio 26 2a Esperienza – Tensione diretta Grafico sperimentale 750 Tensione ai capi del diodo [mV] 700 650 600 550 500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 TEMPERATURA in °C 27