diodo al selenio
diagnosi &
sostituzione
diodo al selenio
diagnosi &
sostituzione
Viviamo in un periodo storico in cui la quantità d’informazioni è enorme purtroppo, in alcuni ambiti, la pluralità genera confusione e non fa altro che rendere inutile l’informazione stessa. Per me questo vale anche riguardo i diodi al selenio. Questo componente che troviamo spesso negli apparecchi degli anni 50, 60 etc. è ormai obsoleto ma, cosa particolarmente importante, sembra essere cancerogeno. Di per se, il componente è innocuo però, quando brucia, genera un fumo tossico e dannoso per la nostra salute. La vita media di questo componente elettronico non è particolarmente lunga e quelli che sono arrivati ai giorni nostri difficilmente sono in buone condizioni operative. Elettronicamente è molto poco efficiente e dissipa una gran quantità di energia in calore … calore che aumenta progressivamente con il suo degradare fino a quando la temperatura non lo porta a far un gran bel fumo e a bruciare. Relativamente al selenio ho cercato ulteriori informazioni ma, come dicevo prima, ne ho trovate di contraddittorie e , addirittura ho visto che viene usato in alcune terapie su cellule tumorali. E’ chiaro che la semplificazione di un informazione può portare a considerare elementi come appartenenti ad un unico insieme e, di conseguenza attribuiamo in modo errato caratteristiche , negative e positive, ad elementi che invece sono molto diversi tra loro. Nei diodi in questione credo che il selenio sia presente come ‘ossido’ e quindi chimicamente differente dal selenio puro. Non mi addentro quindi in qualcosa che non ho ancora approfondito e preferisco visto l’esiguo costo e l’ininfluenza del componente stesso, a sostituirlo con componenti al silicio che sono indubbiamente più sicuri ed efficienti. Il selenio è stato scoperto nel 1817 da Jakob Berzelius e nel 1920 degli scienziati tedeschi scoprirono che sovrapponendo strati di lamine di selenio con lamine di un altro metallo, la corrente poteva transitare nei vari strati in un senso solo. In passato quindi vennero prodotti dei diodi che venivano costruiti rivestendo con un sottile strato di selenio delle lamine di alluminio o acciaio. In questo modo , a quell’epoca, si riuscì a rettificare la corrente alternata trasformandola in corrente continua senza l’uso di una valvola rettificatrice … e quindi con un grande risparmio di denaro.
Risparmio economico, minor spazio occupato, l’assenza di uno zoccolo e quindi il risparmio di un altro componente, caduta di tensione che passava dai 25 30 volt di una valvola ai 5 10 volt del diodo al selenio … ecco che questo diodo venne montato ovunque : radio, tv, amplificatori, centralini ecc ecc.
Nel 1960 furono disponibili i primi diodi al silicio e il selenio fu classificato come tossico e cancerogeno ( vedi il link EPA ) , in più fu evidente che ‘invecchiando’ questi diodi peggioravano i loro parametri di funzionamento abbassando , anche notevolmente, la tensione in uscita. Questa anomalia rendeva gli apparecchi incapaci di lavorare con le tensioni di polarizzazione calcolati dal progettista.
Per tutti questi motivi, anche se l’apparecchiatura in questione sta funzionando ancora regolarmente, è opportuno sostituire questi diodi ; a maggior ragione se si sta eseguendo un restauro di una vecchia apparecchiatura in disuso da molto tempo è doveroso procedere alla sostituzione.
Sostituzione
La sostituzione con un diodo al silicio va fatta in modo corretto e occorre considerare svariati aspetti.
I diodi moderni hanno una corrente di picco estremamente elevata e , quando sono collegati con un condensatore di filtro che, quando scarico, si comporta come un cortocircuito, erogano una notevolissima corrente in grado, in alcuni casi, di far danni. In oltre, i diodi al silicio, dissipando meno corrente hanno in uscita una tensione più alta e può quindi alterare le tensioni di polarizzazione di altri componenti. E’ quindi necessario mettere in serie al nuovo diodo una resistenza con il duplice scopo di limitare la corrente di spunto e dissipare la tensione in eccesso riportandola ai valori di progetto. I vecchi diodi al selenio, come anche le valvole rettificatrici, smorzavano autonomamente i picchi di corrente e quindi non sollecitavano tutti i componenti connessi a valle.
La corrente alternata, che sia la 220 volt di rete o l’uscita di un trasformatore ( 12, 24 etc) quando viene rettificata e livellata con un opportuno condensatore si trova ad un livello più alto con un fattore di 1.414.
Per esempio, un 220V AC rettificato diventerà un 220×1.414 = 311 volt; in ugual modo un 24V AC diventerà un 24×1.414 = 34 volt. Questo deriva dal fatto che il condensatore cercherà di livellare la tensione sui picchi che si vengono a creare ( Vrms ) è la tensione continua risultante sarà maggiore del corrispettivo in alternata. Questo avviene sia per i diodi al silicio che per quelli al selenio. Quest’ultimi però generano, come abbiamo detto, una caduta di tensione dai 5 ai 15 volt più alta del corrispettivo al silicio.
Per calcolare correttamente la resistenza da porre in serie occorrerà sapere la quantità di corrente che il circuito assorbe; se, per esempio, assumiamo di voler abbassare la tensione di 10 volt e misuriamo un assorbimento di 50 mA allora potremmo calcolare con la legge di ohm il valore della resistenza : 10V / 0.050A = 200Ω.
La resistenza che abbiamo inserito in serie, per dissipare quei 10 volt, produrrà calore; occorrerà quindi calcolare il dimensionamento corretto del resistore in watt. Potremmo quindi usare la formula per calcolare la potenza : P=V^2/R
… nel nostro caso 10^2/200 = 0.5 watt. In questo caso converrà scegliere in modo conservativo una resistenza da 2 watt in quanto i 0.5 watt sono la potenza dissipata e, un resistore da 0,5 watt brucerebbe subito mentre , probabilmente, un resistore da 1 watt scalderebbe troppo. Quindi, calcolata la potenza, conviene duplicare o quadruplicare il valore per scegliere una resistenza adeguata.
Quale diodo?
I diodi al silicio non sono, chiaramente, tutti uguali. Che tipo di diodo utilizzare? La domanda chiaramente trova la sua risposta analizzando il circuito in cui andremo ad inserirlo e se è vero che qualsiasi diodo che andremo ad utilizzare svolgerà il suo compito, e anche vero che utilizzando il più appropriato avremo un risultato migliore. Facendo un esempio, nel campo audio è particolarmente importante che i diodi inseriti non generino rumore che si riverserebbe inesorabilmente nel segnale amplificato generando fruscio. In questo caso è preferibile utilizzare diodi veloci, schottky per esempio, che genereranno meno problemi. Per inciso, se i filtri che seguono la parte di rettifica della tensione sono ben progettati è relativamente indifferente il tipo di diodo che verrà utilizzato in quanto il rumore verrà filtrato. Trovo comunque utile sottolineare che il diodo può essere una sorgente di rumore e quindi un elemento da considerare nel caso si presentino problemi.
Nei miei test ho potuto verificare che in alcuni amplificatori montando un classico ponte a diodi aumentava il ronzio di alternata e il rumore dei diodi era udibile e fastidioso. Ho quindi progettato un semplicissimo ponte costruito con diodi adeguati, condensatori in parallelo agli stessi per attenuare ulteriormente e piccoli accorgimenti utili. Inserirò presto nella sezione elettronica il piccolo progetto che potrà tornare utile a molti!