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Verifica del diodo con multimetro

Questa esposizione vuole illustrare la semplice (e ben nota agli esperti) procedura di verifica di un diodo attraverso l'utilizzo del multimetro.

Indice

Il diodo in breve

Il diodo è costituito da una giunzione a semiconduttore di tipo P-N a cui fanno capo due terminali fra i quali il diodo lascia passare facilmente un’intensità di corrente in un verso mentre nel verso opposto ne impedisce il passaggio (diodo ideale).
Perché ci sia passaggio di intensità di corrente il potenziale del terminale di anodo (A- zona di tipo P) dovrà essere positivo rispetto al terminale di catodo (K -zona di tipo N); in questo caso si potrà parlare di polarizzazione diretta del diodo.
Nella condizione inversa invece, ovvero con il terminale di anodo negativo rispetto al terminale di catodo il diodo sarà percorso da una piccolissima intensità di corrente; in questo caso si potrà parlare di polarizzazione inversa del diodo.

Da quanto visto si può (semplificando) considerare questo dispositivo dal suo aspetto funzionale (ideale) come un interruttore, il quale risulta essere chiuso quando è polarizzato direttamente (quindi percorso da una determinata intensità di corrente) ed aperto quando è polarizzato inversamente (non consente il passaggio di intensità di corrente, nel caso ideale).
Pertanto immaginando il diodo come un interruttore, la sua verifica diventa alquanto semplice se eseguita con un multimetro analogico ed ancor più semplice con un multimetro digitale.
In un ipotetico circuito elettrico, affinché la verifica di un diodo possa essere strumentalmente eseguita, è necessario scollegare (o dissaldare) almeno un terminale dal circuito di cui fa parte, perché la misura non sia falsata dal resto del circuito a cui il diodo appartiene.

Con il multimetro analogico

A questo punto avendo presente il tipo di diodo in esame, quindi individuati i terminali di anodo (A) e di catodo (K), con il multimetro in portata per ohm (x10) si misura la resitenza diretta ed inversa della giunzione PN.
Considerando l’utilizzo di un multimetro analogico in portata ohm la procedura di verifica del diodo è di seguito rappresentata

Ovvero si esegue la misura della resistenza di giunzione prima nel caso di polarizzazione diretta secondo la quale si avrà un valore di resistenza molto basso, e, successivamente, (invertendo i puntali dello strumento) nel caso di polarizzazione inversa, ottenendo così un valore di resistenza quasi infinito.
Questa verifica fornisce l'esito di un diodo in buone condizioni.
Pertanto, se eseguendo le misure, nel caso in cui si si abbiano in tutte e due le condizioni (misura diretta ed inversa) resistenza pressochè nulla, il diodo risulterà essere “in corto”, mentre se in tutti e due i casi la resistenza è infinita il diodo risulterà “aperto”; quindi in entrambi i casi “guasto”.

Con il multimetro digitale

La stessa verifica può essere eseguita ugualmente con un multimetro digitale

multimetro.JPG

multimetro.JPG

utilizzando la portata “prova diodi” che ha in dotazione ogni multimetro digitale, indicata fra le varie portate proprio dal simbolo del diodo (in genere corrispondente anche al prova continuità ovvero al beep).

portata provadiodi.JPG

portata provadiodi.JPG


Ricordando quanto detto a proposito del diodo come interruttore, occorre aggiungere che questo dispositivo non si comporta come un interruttore perfetto il quale non ha tensione ai suoi terminali quando è chiuso e non assorbe intensità di corrente quando è aperto (diodo ideale).
Nel diodo, quando è polarizzato direttamente, fra l’anodo ed il catodo esiste una differenza di potenziale che è diversa da zero, ( a seconda del tipo di diodo); e quando è polarizzato inversamente fra i due terminali c’è un passaggio di una piccolissima intensità di corrente ( nA o mA a seconda del diodo) una corrente di perdita di valore comunque trascurabile, rispetto al valore dell’intensità di corrente nominale del diodo (diodo reale).

Utilizzando la portata prova diodi di un multimetro digitale, il valore che si andrà a leggere sul display sarà proprio quello della caduta di tensione ai capi della giunzione del diodo, e questo valore è caratteristico di ogni diodo o meglio di ogni famiglia di diodi.

compon.JPG

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In questa simulazione si è utilizzato un diodo al silicio 1N4007, un diodo zener BXC8, ed un diodo LED rosso da 5mm.
Le misurazioni eseguite e di seguito raffigurate per ogni diodo hanno fornito i seguenti valori,

1N4007.JPG

1N4007.JPG


led.JPG

led.JPG


zener.JPG

zener.JPG

-0,585 V per l’1N4007,
-0,705 Vper il diodo zener
-1,76 V per il diodo led
(da notare che durante la prova di misura diretta il diodo led si illumina (... miglior verifica di questa !.. )
dai valori ottenuti in polarizzazione diretta ed inversa per ogni componente gli stessi risultano essere efficienti.
Il valore di tensione letto nella misura diretta con il multimetro digitale ( differenza di potenziale fra anodo e catodo), costituisce la tensione di soglia del diodo. Essa rappresenta il valore minimo che una sorgente di alimentazione esterna deve fornire affinché attraverso il diodo ci possa essere circolazione di intensità di corrente, ed è caratteristica per il tipo di giunzione infatti per i diodi:

  • al Germanio vale 0,2-0,4V

mentre nel tipo a

  • Silicio vale 0,5-0,8 V,

e per i diodi led varia a seconda del tipo di diodo led, rispettivamente:

  • led rosso 1,8 V
  • led giallo 1,9 V
  • led arancio 2,0 V
  • led verde 2,0 V
  • led blu 3,0 V
  • led bianco 3,0 V

Approfondimento

Avevo scritto, a proposito della verifica con il multimetro digitale:
“Utilizzando la portata in ohm, vale quanto detto per il multimetro analogico con la differenza che in questo caso la lettura dle valore ohmico della resistenza diretta ed inversa della giunzione sarà chiaramente indicata nel display”
Errato, come giustamente mi ha fatto notare carloc in questa corretta osservazione: “il controllo del diodo dipende fortemente dalla tensione di prova che il multimetro fornisce sui suoi puntali”.

Infatti il multimetro digitale in genere fornisce ai capi dei suoi puntali in portata per ohm una tensione dell’ordine di centinaia di mV, non sufficienti a polarizzare un diodo in conduzione, pertanto in una simile verifica si avrà la misura con il diodo sempre come un “circuito aperto” sia in polarizzazione diretta che inversa, per questo motivo nei multimetri digitali è stata realizzata la portata “prova diodo” che fornisce una tensione di un paio di volt sufficienti alla verifica del componente.
A questo punto si è pensato di quantificare quanto affermato eseguendo delle misure:
si è misurata con un secondo multimetro digitale EXITV EX-1700, la tensione prodotta sui puntali del multimetro digitale GBC KDM350CTF utilizzato durante le prove nelll’articolo sia in portata per ohm che in portata prova diodi,confermando (anche se non era necessario) quanto osservato da carloc, ovvero:

tensione sui puntali del multimetro digitale GBC in portata prova diodi = 2,679V
tensione sui puntali del multimetro digitale GBC in portata ohm x 200 = 0,538V !!!

KDM350CTF V out in Ohm...JPG

KDM350CTF V out in Ohm...JPG

KDM350CTF V out in Prova Diodo...JPG

KDM350CTF V out in Prova Diodo...JPG


Altra precisazione deve esser fatta in merito al tipo di diodo in prova per il quale è fondamentale conoscere la sua caduta di tensione, ad esempio un diodo LED bianco potrebbe fornire condizioni di circuito aperto sia in polarizzazione diretta che inversa, e non accendersi per quanto precedentemente detto.
Si è voluto così verificare anche la tensione presente sui puntali fornita da un multimetro analogico prendendo in esame due diversi multimetri, il 680G della ICE ed un comune multimetro analogico MX01, la differenza fra i due è proprio la loro tensione di alimentazione, infatti il 680G ICE utilizza una pila da 3V mentre l’MXO1 utilizza una batteria stilo da 1,5V.
Misurando la tensione presente in portata per ohm dei rispettivi strumenti si può infatti verificare la differenza ,tensione presente sui puntali del multimetro analogico ICE in portata ohm x1 = 3,1V tensione presente sui puntali del multimetro analogico MX01 in portata ohm x 1k = 1,5V

680G V in Out  Ohm x 1...JPG

680G V in Out Ohm x 1...JPG

MX01 V in Out Portata  Ohm x 10...JPG

MX01 V in Out Portata Ohm x 10...JPG

Questi valori di tensione se pur sufficienti a portare in conduzione il diodo, forniscono per l’esattezza il valore della resistenza statica del diodo, valore non significativo per il diodo poiché dipende molto dal punto di lavoro.
ma sufficiente ad eseguire una prima verifica del diodo.

Caso anomalo

Multimetro digitale(prova diodo) vs diodo led 5 mm (effciente) : display indica sempre 1.

vinnie, mi ha fatto notare come la verifica di un diodo led da 5mm con il suo multimetro digitale in portata prova diodo pur avendo il diodo led in misura acceso, sul display il multimetro indica il valore 1, valore che sta ad indicare la giunzione aperta, mentre il fatto che il diodo led sia acceso ne dimostra la sua efficienza .... incuriosito, ed avendo uno strumento simile a quello di vinnie ho eseguito dapprima la verifica ottenendo i suoi stessi risultati, poi eseguendo delle misure con un ulteriore multimetro (quello utilizzato nell'articolo) e con il prezioso supporto di carloc si è arrivati alla seguente conclusione: dunque, utilizzando due multimetri, uno simile a quello di vinnie il KDM-15 GBC ed il multimetro KDM-350CTF GBC utilizzato nell'articolo ; un diodo al silicio 1N4007 ed un diodo led da 5mm rosso.

Si sono eseguite le seguenti misure:

a-con il multimetro KDM 15 in portata prova diodo si verifica in polarizzazione diretta il diodo 1N4007 e si misura ai suoi capi con il secondo multimetro la tensione presente e si rileva il valore di 0,730V ,
b-con il multimetro KDM 350 utilizzato anche nell'articolo si esegue in portata prova diodo la stessa misura con lo stesso diodo e si misura ai suoi capi il valore di tensione con un secondo multimetro e si rileva il valore di 0,520V
c- da queste due misure si può rilevare una differenza di 0,730V − 0,520V = 0,210V del multimetro KDM 15 (simile a quello di vinnie) rispetto al multimetro KDM 350.
d-ora con il multimetro KDM 15 in portata prova diodi si verifica il diodo led rosso 5mm in polarizzazione diretta e si misura con un secondo multimetro la tensione ai suoi capi, e si rileva il valore di 1,794V mentre il diodo led rosso è acceso e sul display del KDM 15 compare la cifra 1.

Ora se sommiamo al valore di tensione misurata 1,794V ai capi del diodo led (d) il valore di 0,210V ottenuto dalla differenza delle misure precedenti (c) otteniamo 2,004V ,questo valore è al disopra della cifra 1999 digit della portata prova diodi del multimetro in esame (KDM 15) pertanto lo strumento indica 1 come situazione di over range .

Ulteriore chiarimento è possbile osservando la retta ottenuta dalle misure rilevate e dal valore vero secondo il grafico gentilmente concesso da carloc,sono in esso rappresentate due rette un aottenuta dalle misure eseguite, e l'altra dal rapporto 1:1 che il multimetro dovrebbe avere nelle condizioni di misura prova diodo, secondo la qual enon arrivi ad over range.

Osservazioni finali e Ringraziamenti

Le tipologie di diodo sono diverse per funzione e caratteristiche. In quest'appunto si sono considerati solo tre tipi di diodo per valutare l'aspetto pratico della verifica del componente, fermo restando che la funzione "prova diodo" sia applicabile a tutti gli altri diodi e/o giunzioni PN in commercio, vanno prese in considerazioni le caratteristiche dello strumento (come visto) ed anche del tipo di diodo che si andrà a misurare (tensione di soglia)perchè si sia certi della misura eseguita. Sperando di aver fatto cosa gradita per i meno esperti,saranno invece graditi consigli dai più esperti per migliorare e correggere l'appunto.Grazie.
Devo un Sincero e meritato Grazie a carloc per i suoi suggerimenti ed il suo supporto.

testi consultati

Elementi di Elettronica
Noel M.Morris
- Hoepli -

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Commenti e note

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di ,

^_^ veramente troppo gentile! grazie :)

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di ,

vinnie, direi che se il diodo led in prova si è illuminato è segno buono per lo stesso diodo, sono d'accordo sull'indicazione del display dello strumento che non è corretta, ma non credo sia questo un indice di qualità così scarsa dello strumento, ed al momento non saprei fornirti una risposta precisa sul perchè, però come ti ho risposto nel topic che hai aperto,ho eseguito anch'io la tua prova con un multimetro simile al tuo e con gli stessi risultati e se mi riesce verifico ulteriormente, e ci aggironeremo sulla discussione aperta nel forum- http://www.electroyou.it/phpBB2/viewtopic.php?f=1&t=41152 Ciao e Grazie

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di ,

Facto

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di ,

vinnie, apri un post sul forum (sezione Elettronica Generale), allegando le immagini secondo quanto indicato nelle guide e nelle regole del forum.

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di ,

per la cronaca: http://oi47.tinypic.com/2hfqiv6.jpg

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di ,

Piccola domandina da niubbo, cosa vuol dire se uno facendo la verifica su un diodo led (rosso, credo del tutto simile a quello usato nell'articolo) il led si illumina ma il display del tester digitale mostra sempre 1? vuol dire che il multimetro fa schifo? Ho fatto tutto quello che dice, collegato gli spinotti correttamente (nero su com il rosso sul simbolo degli ohm nel mio caso) poi ho collegato il rosso all'anodo (terminazione + lunga) e il nero al catodo, l'unica cosa che accade è che il valore numerico sul display cambia per una frazione di secondo ma è sempre un valore diverso. Il multimetro l'ho comprato da poco tempo e dovrebbe essere "economico" . Grazie per l'articolo e l'eventuale risposta ;)

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di ,

Paolino, non hai di che scusarti. ;)

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di ,

Ok mir, scusa ma mi ero perso l'altro articolo. Grazie per la segnalazione!

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di ,

Grazie ragazzi,troppo buoni. ;) Per il BJT avevo già pubblicato la "http://www.electroyou.it/mir/wiki/verifica-del-bjt " avrei dovuto dapprima pubblicare questa del diodo,e poi quella del bjt, ma i miei appunti sono così,... un pò confusi .. e prettamente pratici ... :)

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di ,

Ottimo articolo concordo con paolino nel valutare le verifiche pnp npn (ovviamente in un' altro articolo)

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di ,

Ottimo, aggiunto ai preferiti

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di ,

Ottimo mir! Perché non aggiungi una sezione per il test dei transistor bipolari? D'altronde trattasi di due giunzioni PNP o NPN...

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di ,

Buona esposizione ed ottimi disegni.

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di ,

Ben fatto, si capisce bene. Modificherei la corrispondenza fra il colore del LED e la sua Vf. Prendiamo il rosso LUXEON Rebel che arriva a 3 V ed in pulsata t < 20ms anche oltre. In ogni caso utile e chiaro.

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