Diodele sunt în principal dispozitive unidirecționale. Oferă rezistență scăzută atunci când este înainte sau pozitiv Voltaj este aplicat și are mare rezistenţă când dioda este polarizată invers. O diodă ideală are zero rezistență înainte și zero cădere de tensiune. Dioda oferă o rezistență inversă ridicată, rezultând zero curenți inversi. Deși diode ideale nu există, diode aproape ideale sunt utilizate în unele aplicații. Tensiunile de alimentare sunt în general mult mai mari decât tensiunea directă a unei diode și deci VFse presupune a fi constant. Modelele matematice sunt utilizate pentru a aproxima caracteristicile diodei de siliciu și germaniu atunci când rezistența la sarcină este de obicei ridicată sau foarte mică. Aceste metode ajută la rezolvarea problemelor din lumea reală. Acest articol discută ce este aproximarea diodelor, tipurile de aproximări, problemele și modelele aproximative de diode.
Ce este o diodă?
LA diodă este un semiconductor simplu cu două terminale numite anod și catod. Permite fluxul de curent într-o direcție (direcția înainte) și restricționează fluxul de curent în direcția opusă (direcția inversă). Are o rezistență scăzută sau zero atunci când este polarizată înainte și o rezistență ridicată sau infinită atunci când este polarizată invers. Terminalul anod se referă la plumb pozitiv, iar catodul se referă la plumb negativ. Majoritatea diodelor conduc sau permit curentul să curgă atunci când anodul este conectat cu o tensiune pozitivă. Diodele sunt utilizate ca redresoare în alimentare electrică.
semiconductor-diodă
Ce este Aproximarea diodelor?
Aproximarea diodelor este o metodă matematică utilizată pentru a aproxima comportamentul neliniar al diodelor reale pentru a permite calculele și circuit analiză. Există trei aproximări diferite utilizate pentru a analiza circuitele diodei.
Prima aproximare a diodei
În prima metodă de aproximare, dioda este considerată ca o diodă orientată înainte și ca un comutator închis cu zero cădere de tensiune. Nu este adecvat pentru utilizare în circumstanțe din viața reală, ci este utilizat numai pentru aproximări generale în care nu este necesară precizia.
prima aproximare
Aproximarea a doua diodă
În cea de-a doua aproximare, dioda este considerată o diodă orientată înainte în serie cu a baterie pentru a porni dispozitivul. Pentru ca o diodă de siliciu să se aprindă, are nevoie de 0,7V. O tensiune de 0,7 V sau mai mare este alimentată pentru a porni dioda polarizată înainte. Dioda se oprește dacă tensiunea este mai mică de 0,7V.
a doua aproximare
Aproximarea diodei a treia
Cea de-a treia aproximare a unei diode include tensiunea în diodă și tensiunea în rezistența în vrac, RB. Rezistența în vrac este redusă, cum ar fi mai mică de 1 ohm și întotdeauna mai mică de 10 ohmi. Rezistența în vrac, RBcorespunde rezistenței materialelor p și n. Această rezistență se modifică în funcție de cantitatea de tensiune de transmisie și de curentul care circulă prin diodă la un moment dat.
Căderea de tensiune pe diodă este calculată folosind formula
Vd= 0,7V + Id* RB
Și dacă RB<1/100 RThsau RB<0.001 RTh, neglijăm asta
a treia aproximare
Probleme de aproximare a diodelor cu soluții
Să vedem acum două 2 exemple de probleme de aproximare a diodelor cu soluții
1). Uită-te la circuitul de mai jos și folosește a doua aproximare a diodei și găsește curentul care curge prin diodă.
circuit-pentru-diodă-aproximare
EuD= (Vs- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Uită-te la ambele circuite și calculează folosind a treia metodă de aproximare a diodei
circuite-folosind-a treia-metodă
Pentru fig (a)
Adăugarea unui rezistor de 1kΩ cu rezistorul de 0,2Ω nu face nicio diferență în curentul care curge
EuD= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Dacă nu numărăm 0,2Ω, atunci
EuD= 9,3 / 1000 = 0,0093 A
Pentru fig (b)
Pentru rezistența la sarcină de 5Ω, ignorarea rezistenței volumice de 0,2Ω aduce o diferență în debitul de curent.
Prin urmare, trebuie luată în considerare rezistența în vrac, iar valoarea corectă a curentului este de 1,7885 A.
EuD= 9,3 / 5,2 = 1,75885 A
Dacă nu numărăm 0,2Ω, atunci
EuD= 9,3 / 5 = 1,86 A
Rezumând, dacă rezistența la sarcină este mică, se aplică rezistența totală. Cu toate acestea, dacă rezistența la sarcină este foarte mare (variind până la câțiva kilo-ohmi), atunci rezistența în vrac nu are niciun efect asupra curentului.
Modele aproximative de diode
Modelele de diode sunt modele matematice utilizate pentru aproximarea comportamentului real al diodei. Vom discuta modelarea joncțiunii p-n conectate într-o direcție orientată înainte folosind diverse tehnici.
Modelul diodei Shockley
În Modelul diodei Shockley ecuație, curentul diodei I al unei diode de joncțiune p-n este legat de tensiunea diodei VD. Presupunând că VS> 0,5V și ID sunt mult mai mari decât IS, reprezentăm caracteristica VI a unei diode prin
euD= iS(esteVD / ηVT- 1) —— (i)
Cu Kirchhoff’s ecuația buclei, obținem următoarea ecuație
euD= (VS- VD/ R) ———- (ii)
Presupunând că parametrii diodei sunt și η sunt cunoscuți, în timp ce ID și IS sunt cantități necunoscute. Acestea pot fi găsite folosind două tehnici - Analiza grafică și analiza iterativă
Analiza iterativă
O metodă de analiză iterativă este utilizată pentru a găsi tensiunea diodei VD în raport cu VS pentru orice serie dată de valori folosind un computer sau calculator. Ecuația (i) poate fi reorganizată împărțind-o la IS și adăugând 1.
esteVD / ηVT= Eu / euS+1
Prin aplicarea jurnalului natural pe ambele părți ale unei ecuații, exponențialul poate fi eliminat. Ecuația se reduce la
VD/ ηVT= ln (I / IS+1)
Înlocuind (i) din (ii) deoarece îndeplinește legea lui Kirchhoff și ecuația se reduce la
VD/ ηVT= (ln (VS–VD) / RIS) +1
Sau
VD= ηVTln ((VS- VD) / RIS+1)
După cum se știe că valoarea lui Vs, VD poate fi ghicită, iar valoarea este plasată în partea dreaptă a ecuației și efectuarea operațiilor continue, se poate găsi o nouă valoare pentru VD. Odată găsit VD, legea lui Kirchhoff este folosită pentru a-l găsi pe I.
Soluție grafică
Graficând ecuațiile (i) și (ii) pe curba I-V, se obține o soluție grafică aproximativă la intersecția a două grafice. Acest punct de intersecție din grafic satisface ecuațiile (i) și (ii). Linia dreaptă de pe grafic reprezintă linia de încărcare, iar curba de pe grafic reprezintă ecuația caracteristică a diodei.
soluție-grafică-pentru-a-determina-punctul-de-operare
Model liniar în bucăți
Deoarece metoda soluției grafice este extrem de complicată pentru circuitele compozite, se utilizează o abordare alternativă a modelării diodelor, cunoscută sub numele de modelare liniară în bucăți. În această metodă, o funcție este împărțită în mai multe segmente liniare și utilizată ca o curbă caracteristică de aproximare a diodei.
Graficul prezintă curba VI a unei diode reale care este aproximată utilizând un model liniar în două segmente. O diodă reală este clasificată în trei elemente în serie: o diodă ideală, sursa de tensiune și a rezistor . Tangenta trasată la punctul Q la curba diodei și panta acestei linii este egală cu reciprocitatea rezistenței diodei la punctul Q.
bucată-liniară-aproximare
Diodă idealizată matematic
O diodă idealizată matematic se referă la o diodă ideală. În acest tip de diodă ideală, actual curgerea este egală cu zero atunci când dioda este polarizată invers. Caracteristica unei diode ideale este de a conduce la 0V când se aplică o tensiune pozitivă și curentul de curent ar fi infinit și dioda se comportă ca un scurtcircuit. Este prezentată curba caracteristică a unei diode ideale.
Curba caracteristică I-V
Întrebări frecvente
1). Ce model de diodă reprezintă cea mai precisă aproximare?
Cea de-a treia aproximare este cea mai precisă aproximare, deoarece include o tensiune a diodei de 0,7V, tensiune la rezistența masivă internă a unei diode și rezistență inversă oferită de o diodă.
2). Care este tensiunea de avarie a diodei?
Tensiunea de avarie a unei diode este tensiunea inversă minimă aplicată pentru a face ca dioda să se defecteze și să conducă în direcția inversă.
3). Cum testați o diodă?
Pentru a testa o diodă, utilizați un multimetru digital
- Schimbați selectorul multimetru în modul de verificare a diodei
- Conectați anodul la cablul pozitiv al multimetrului și catodul la cablul negativ
- Multimetrul arată o citire a tensiunii între 0,6 V și 0,7 V și știe că dioda funcționează
- Acum inversați conexiunile multimetrului
- Dacă multimetrul afișează o rezistență infinită (peste interval) și știe că dioda funcționează
4). Este dioda un curent?
O diodă nu este nici un dispozitiv controlat de curent și nici de tensiune. Conduce dacă tensiunile pozitive și negative sunt date corect.
Acest articol a discutat cele trei tipuri de diodă metoda de aproximare. Am discutat cum o diodă poate fi aproximată atunci când dioda acționează ca un comutator cu puține numere. În cele din urmă, am discutat diferite tipuri de modele aproximative de diode. Iată o întrebare pentru dvs., care este funcția unei diode?
