Diode su uglavnom jednosmjerni uređaji. Nudi mali otpor kada je naprijed ili pozitivan napon primjenjuje se i ima visoku otpornost kad je dioda obrnuto pristrana. Idealna dioda ima nulti otpor prema naprijed i nulti pad napona. Dioda nudi veliki reverzni otpor, što rezultira nula obrnutih struja. Iako idealne diode ne postoje, u nekim se primjenama koriste gotovo idealne diode. Naponski naponi su općenito mnogo veći od prednjeg napona diode, a time i VFpretpostavlja se da je konstanta. Matematički modeli koriste se za približavanje karakteristika silicija i germanijeve diode kada je otpor opterećenja obično visok ili vrlo nizak. Ove metode pomažu u rješavanju stvarnih problema. Ovaj članak govori o približavanju dioda, vrstama aproksimacija, problemima i približnim modelima dioda.
Što je dioda?
DO dioda je jednostavan poluvodič s dva terminala koji se nazivaju anoda i katoda. Omogućuje protok struje u jednom smjeru (smjer prema naprijed) i ograničava protok struje u suprotnom smjeru (obrnuti smjer). Ima mali ili nulti otpor kada je pristran prema naprijed i visoki ili beskonačni otpor kada je unaprijed pristran. Anoda terminala odnosi se na pozitivni elektroda, a katoda na negativni elektroda. Većina dioda provodi ili dopušta struju da teče kad je anoda spojena pozitivnim naponom. Diode se koriste kao ispravljači u napajanje.
poluvodička-dioda
Što je aproksimacija dioda?
Približavanje dioda je matematička metoda koja se koristi za približavanje nelinearnog ponašanja stvarnih dioda kako bi se omogućili proračuni i sklop analiza. Postoje tri različite aproksimacije koje se koriste za analizu diodnih krugova.
Približavanje prve diode
U prvoj aproksimacijskoj metodi dioda se smatra diodom s prednje strane i kao zatvoreni prekidač s nultim padom napona. Nije prikladno za upotrebu u stvarnim okolnostima, već se koristi samo za općenite aproksimacije gdje nije potrebna preciznost.
prva aproksimacija
Približavanje druge diode
U drugoj aproksimaciji dioda se smatra unaprijed pristranom diodom u nizu s baterija za uključivanje uređaja. Da bi se silicijska dioda uključila, treba joj 0,7V. Napon od 0,7 V ili veći napaja se kako bi se uključila prednamjenjena dioda. Dioda se isključuje ako je napon manji od 0,7V.
druga aproksimacija
Približavanje treće diode
Treća aproksimacija diode uključuje napon na diodi i napon na glavnom otporu, RB. Skupni otpor je nizak, poput manje od 1 ohma i uvijek manje od 10 ohma. Otpor mase, RBodgovara otporu p i n materijala. Ovaj se otpor mijenja na temelju količine napona za usmjeravanje i struje koja prolazi kroz diodu u bilo kojem trenutku.
Pad napona na diodi izračunava se pomoću formule
Vd= 0,7 V + Id* RB
A ako je RB<1/100 RThili RB<0.001 RTh, to zanemarujemo
treća aproksimacija
Problemi aproksimacije dioda s rješenjima
Pogledajmo sada dva 2 primjera problema približavanja dioda s rješenjima
1). Pogledajte donji krug i upotrijebite drugu aproksimaciju diode i pronađite struju koja prolazi kroz diodu.
sklop-za-diodu-aproksimacija
JaD= (Vs- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Pogledajte oba kruga i izračunajte pomoću treće aproksimacijske metode diode
sklopovi pomoću treće metode
Za smokvu (a)
Dodavanje otpornika od 1 kΩ sa skupnim otpornikom od 0,2Ω ne čini nikakvu razliku u protoku struje
JaD= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Ako ne računamo 0,2Ω, onda
JaD= 9,3 / 1000 = 0,0093 A
Za smokvu (b)
Za otpor opterećenja od 5Ω, zanemarivanje skupnog otpora od 0,2Ω dovodi do razlike u protoku struje.
Stoga se mora uzeti u obzir skupni otpor i točna vrijednost struje je 1,7885 A.
JaD= 9,3 / 5,2 = 1,75855 A
Ako ne računamo 0,2Ω, onda
JaD= 9,3 / 5 = 1,86 A
Rezimirajući, ako je otpor opterećenja mali, uzima se na snagu skupni otpor. Međutim, ako je otpor opterećenja vrlo visok (u rasponu od nekoliko kilo-oma), tada skupni otpor nema utjecaja na struju.
Približni modeli dioda
Diodni modeli su matematički modeli koji se koriste za aproksimaciju stvarnog ponašanja diode. Razmotrit ćemo modeliranje p-n spoja povezanog u smjeru prema naprijed, koristeći razne tehnike.
Model Shockley diode
U Model Shockley diode jednadžbi, struja diode I p-n spojne diode povezana je s naponom diode VD. Pod pretpostavkom da su VS> 0,5V i ID mnogo veći od IS, predstavljamo VI karakteristiku diode pomoću
jaD= iS(jeVD / ηVT- 1) —— (i)
S Kirchhoffova jednadžba petlje, dobivamo sljedeću jednadžbu
jaD= (VS- VD/ R) ———- (ii)
Pod pretpostavkom da su parametri diode i η poznati, dok su ID i IS nepoznate veličine. Njih je moguće pronaći pomoću dvije tehnike - grafičke analize i iterativne analize
Iterativna analiza
Iterativna metoda analize koristi se za pronalaženje napona diode VD s obzirom na VS za bilo koji niz vrijednosti pomoću računala ili kalkulatora. Jednadžba (i) može se reorganizirati dijeljenjem s IS i dodavanjem 1.
jeVD / ηVT= Ja / JaS+1
Primjenom prirodnog dnevnika na obje strane jednadžbe, eksponencijal se može ukloniti. Jednadžba se svodi na
VD/ ηVT= ln (I / IS+1)
Zamjenom (i) iz (ii) jer zadovoljava Kirchhoffov zakon i jednadžba se svodi na
VD/ ηVT= (ln (VS–VD) / RIS) +1
Ili
VD= ηVTln ((VS- VD) / RIS+1)
Kao što je poznato da Vs vrijedi, VD se može pogoditi i vrijednost se stavi u desnu stranu jednadžbe i izvodeći kontinuirane operacije, može se naći nova vrijednost za VD. Jednom kad se VD pronađe, Kirchhoffov zakon koristi se za pronalaženje I.
Grafičko rješenje
Ucrtavanjem jednadžbi (i) i (ii) na krivulju I-V dobiva se približno grafičko rješenje na sjecištu dvaju grafa. Ta točka presijecanja na grafu zadovoljava jednadžbe (i) i (ii). Ravna crta na grafu predstavlja liniju tereta, a krivulja na grafu predstavlja jednadžbu karakteristike diode.
grafičko rješenje za određivanje radne točke
Komadno linearni model
Kako je metoda grafičkog rješenja vrlo složena za kompozitne sklopove, koristi se alternativni pristup modeliranju dioda, poznat kao komadno linearno modeliranje. U ovoj se metodi funkcija raščlanjuje na više linearnih segmenata i koristi se kao karakteristična krivulja aproksimacije diode.
Grafikon prikazuje VI krivulju stvarne diode koja se aproksimira pomoću dvosegmentnog komadno linearnog modela. Prava dioda klasificirana je u tri elementa u nizu: idealna dioda, izvor napona i a otpornik . Tangenta povučena u Q-točki na diodnu krivulju i nagib ove linije jednaka je recipročnoj vrijednosti otpora diode u Q-točki.
komadno-linearna-aproksimacija
Matematički idealizirana dioda
Matematički idealizirana dioda odnosi se na idealnu diodu. U ovoj vrsti idealne diode, Trenutno protok jednak je nuli kada je dioda obrnuto pristrana. Karakteristika idealne diode je provođenje na 0V kada se primijeni pozitivan napon i protok struje bi bio beskonačan, a dioda se ponaša poput kratkog spoja. Prikazana je karakteristična krivulja idealne diode.
I-V-karakteristična krivulja
Najčešća pitanja
1). Koji model diode predstavlja najtočniju aproksimaciju?
Treća aproksimacija je najtočnija aproksimacija, jer uključuje napon diode od 0,7 V, napon na unutarnjem skupnom otporu diode i obrnuti otpor koji nudi dioda.
2). Koliki je napon proboja diode?
Probojni napon diode najmanji je obrnuti napon primijenjen za probijanje i provođenje diode u obrnutom smjeru.
3). Kako testirate diodu?
Da biste testirali diodu, upotrijebite digitalni multimetar
- Promijenite prekidač za odabir multimetra u način provjere diode
- Spojite anodu na pozitivni kabel multimetra, a katodu na negativni kabel
- Multimetar pokazuje očitanje napona između 0,6 V i 0,7 V i zna da dioda radi
- Sada preokrenite veze multimetra
- Ako multimetar pokazuje beskonačni otpor (preko opsega) i zna da dioda radi
4). Je li dioda struja?
Dioda nije niti uređaj kojim se kontrolira struja niti napon. Provodi se ako su pozitivni i negativni naponi ispravno zadani.
Ovaj je članak raspravljao o tri vrste dioda metoda aproksimacije. Raspravljali smo o tome kako se dioda može aproksimirati kada dioda djeluje kao sklopka s malo numeričkih vrijednosti. Na kraju smo razgovarali o raznim vrstama približnih modela dioda. Evo pitanja za vas, koja je funkcija diode?
