Diody to głównie urządzenia jednokierunkowe. Oferuje niski opór, gdy jest naprzód lub pozytyw Napięcie jest stosowany i ma wysoki odporność gdy dioda jest spolaryzowana odwrotnie. Idealna dioda ma zerową rezystancję przewodzenia i zerowy spadek napięcia. Dioda zapewnia wysoką rezystancję wsteczną, co skutkuje zerowymi prądami wstecznymi. Chociaż nie istnieją diody idealne, w niektórych zastosowaniach stosowane są diody prawie idealne. Napięcia zasilania są na ogół znacznie większe niż napięcie przewodzenia diody, a tym samym V.fazakłada się, że jest stała. Modele matematyczne służą do przybliżenia charakterystyk diody krzemowej i germanowej, gdy rezystancja obciążenia jest zwykle wysoka lub bardzo niska. Te metody pomagają rozwiązywać rzeczywiste problemy. W artykule omówiono, czym jest aproksymacja diody, rodzaje przybliżeń, problemy i przybliżone modele diod.
Co to jest dioda?
DO dioda jest prostym półprzewodnikiem z dwoma zaciskami zwanymi anodą i katodą. Umożliwia przepływ prądu w jednym kierunku (kierunek do przodu) i ogranicza przepływ prądu w kierunku przeciwnym (kierunek do tyłu). Ma niski lub zerowy opór, gdy jest spolaryzowany do przodu i wysoki lub nieskończony opór, gdy spolaryzowany do tyłu. Anoda zacisków odnosi się do dodatniego przewodu, a katoda do ujemnego przewodu. Większość diod przewodzi lub umożliwia przepływ prądu, gdy anoda jest połączona z napięciem dodatnim. Diody są używane jako prostowniki w zasilacz.
dioda półprzewodnikowa
Co to jest przybliżenie diod?
Przybliżenie diody jest metodą matematyczną używaną do przybliżenia nieliniowego zachowania rzeczywistych diod, aby umożliwić obliczenia i obwód analiza. Istnieją trzy różne przybliżenia używane do analizy obwodów diodowych.
Aproksymacja pierwszej diody
W pierwszej metodzie aproksymacji dioda jest traktowana jako dioda spolaryzowana do przodu i jako zamknięty przełącznik z zerowym spadkiem napięcia. Nie nadaje się do użytku w rzeczywistych okolicznościach, ale jest używany tylko do ogólnych przybliżeń, gdy dokładność nie jest wymagana.
pierwsze przybliżenie
Aproksymacja drugiej diody
W drugim przybliżeniu dioda jest traktowana jako dioda spolaryzowana do przodu połączona szeregowo z bateria włączyć urządzenie. Aby dioda krzemowa się włączyła, potrzebuje 0,7V. Podawane jest napięcie 0,7 V lub większe w celu włączenia diody spolaryzowanej do przodu. Dioda wyłącza się, jeśli napięcie spadnie poniżej 0,7 V.
drugie przybliżenie
Przybliżenie trzeciej diody
Trzecie przybliżenie diody obejmuje napięcie na diodzie i napięcie na rezystancji masowej, R.b. Rezystancja zbiorcza jest niska, na przykład mniejsza niż 1 om i zawsze mniejsza niż 10 omów. Odporność na masę, R.bodpowiada odporności materiałów p i n. Ta rezystancja zmienia się w zależności od wartości napięcia przewodzenia i prądu przepływającego przez diodę w danym momencie.
Spadek napięcia na diodzie oblicza się według wzoru
Vre= 0,7 V + Ire* Rb
A jeśli Rb<1/100 RCzlub R.b<0.001 RCz, zaniedbujemy to
trzecie przybliżenie
Problemy przybliżania diod z rozwiązaniami
Przyjrzyjmy się teraz dwóm przykładom problemów z przybliżeniem diod i rozwiązaniami
1). Spójrz na poniższy obwód i użyj drugiego przybliżenia diody i znajdź prąd przepływający przez diodę.
aproksymacja obwodu diody
jare= (Vs- Vre) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Spójrz na oba obwody i oblicz, używając trzeciej metody przybliżenia diody
obwody-wykorzystujące-trzecią-metodę
Na fig (a)
Dodanie rezystora 1kΩ z rezystorem masowym 0,2Ω nie powoduje żadnej różnicy w przepływającym prądzie
jare= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A.
Jeśli nie policzymy 0,2 Ω, to
jare= 9,3 / 1000 = 0,0093 A.
Na rys. (B)
W przypadku rezystancji obciążenia 5Ω ignorowanie rezystancji masowej 0,2Ω powoduje różnicę w przepływie prądu.
Dlatego należy wziąć pod uwagę rezystancję masową, a prawidłowa wartość prądu wynosi 1,7885 A.
jare= 9,3 / 5,2 = 1,75885 A.
Jeśli nie policzymy 0,2 Ω, to
jare= 9,3 / 5 = 1,86 A.
Podsumowując, jeśli wytrzymałość na obciążenie jest mała, bierze się pod uwagę opór objętościowy. Jeśli jednak rezystancja obciążenia jest bardzo wysoka (sięgająca kilku kiloomów), wówczas rezystancja masowa nie ma wpływu na prąd.
Przybliżone modele diod
Modele diod są modelami matematycznymi używanymi do przybliżenia rzeczywistego zachowania diody. Omówimy modelowanie złącza p-n połączonego w kierunku do przodu przy użyciu różnych technik.
Model diody Shockley
w Model diody Shockley równanie, prąd diody I diody złączowej p-n jest powiązany z napięciem diody VD. Zakładając, że VS> 0.5V i ID jest dużo większe niż IS, reprezentujemy VI charakterystykę diody wg
jare= jaS(jestVD / ηVT- 1) —— (i)
Z Kirchhoffa równanie pętli, otrzymujemy następujące równanie
jare= (VS- Vre/ R) ———- (ii)
Zakładając, że parametry diody są i η są znane, a ID i IS są wielkościami nieznanymi. Można je znaleźć za pomocą dwóch technik - analizy graficznej i analizy iteracyjnej
Analiza iteracyjna
Metoda analizy iteracyjnej służy do znalezienia napięcia diody VD w odniesieniu do VS dla dowolnej serii wartości za pomocą komputera lub kalkulatora. Równanie (i) można przeorganizować, dzieląc je przez IS i dodając 1.
jestVD / ηVT= I / IS+1
Stosując logarytm naturalny po obu stronach równania, można usunąć wykładniczy. Równanie sprowadza się do
Vre/ ηVT= ln (I / IS+1)
Podstawiając (i) z (ii), ponieważ spełnia prawo Kirchhoffa, a równanie redukuje się do
Vre/ ηVT= (ln (VS–Vre) / RIS) +1
Lub
Vre= ηVTln ((VS- Vre) / RIS+1)
Ponieważ wartość Vs jest znana, VD można odgadnąć, a wartość umieszcza się po prawej stronie równania i wykonując operacje ciągłe, można znaleźć nową wartość VD. Po wykryciu VD, prawo Kirchhoffa jest używane do znalezienia I.
Rozwiązanie graficzne
Wykreślając równania (i) i (ii) na krzywej I-V, uzyskuje się przybliżone rozwiązanie graficzne na przecięciu dwóch wykresów. Ten punkt przecięcia na wykresie spełnia równania (i) i (ii). Linia prosta na wykresie przedstawia linię obciążenia, a krzywa na wykresie przedstawia równanie charakterystyki diody.
rozwiązanie-graficzne-do-ustalenia-punktu-pracy
Model liniowy odcinkowo
Ponieważ metoda rozwiązania graficznego jest bardzo skomplikowana w przypadku obwodów kompozytowych, zastosowano alternatywne podejście do modelowania diod, znane jako odcinkowe modelowanie liniowe. W tej metodzie funkcja jest rozkładana na wiele liniowych segmentów i wykorzystywana jako krzywa charakterystyczna aproksymacji diody.
Wykres przedstawia krzywą VI rzeczywistej diody, która jest aproksymowana za pomocą dwusegmentowego odcinkowego modelu liniowego. Prawdziwa dioda jest podzielona na trzy elementy połączone szeregowo: idealną diodę, źródło napięcia i rezystor . Styczna narysowana w punkcie Q do krzywej diody i nachylenie tej linii jest równe odwrotności rezystancji diody w punkcie Q.
aproksymacja odcinkowo-liniowa
Dioda idealizowana matematycznie
Dioda idealizowana matematycznie oznacza diodę idealną. W tego typu idealnej diodzie, obecny przepływ jest równy zeru, gdy dioda jest spolaryzowana odwrotnie. Cechą charakterystyczną idealnej diody jest przewodzenie przy 0 V, gdy przyłożone jest napięcie dodatnie, a przepływ prądu byłby nieskończony, a dioda zachowuje się jak zwarcie. Przedstawiono charakterystykę idealnej diody.
Charakterystyka I-V
FAQs
1). Który model diody reprezentuje najdokładniejsze przybliżenie?
Trzecie przybliżenie jest najdokładniejszym przybliżeniem, ponieważ obejmuje napięcie diody 0,7 V, napięcie na wewnętrznej rezystancji masowej diody i rezystancję zwrotną oferowaną przez diodę.
2). Jakie jest napięcie przebicia diody?
Napięcie przebicia diody jest minimalnym napięciem wstecznym przyłożonym do przebicia diody i przewodzenia w odwrotnym kierunku.
3). Jak testujesz diodę?
Aby przetestować diodę, użyj multimetru cyfrowego
- Zmień przełącznik multimetru na tryb sprawdzania diod
- Podłączyć anodę do dodatniego przewodu multimetru i katodę do ujemnego przewodu
- Multimetr pokazuje odczyt napięcia w zakresie od 0,6 V do 0,7 V i wie, że dioda działa
- Teraz odwróć połączenia multimetru
- Jeśli multimetr wyświetla nieskończoną rezystancję (przekroczenie zakresu) i wie, że dioda działa
4). Czy dioda jest prądem?
Dioda nie jest urządzeniem sterowanym prądem ani napięciem. Przewodzi, jeśli napięcie dodatnie i ujemne są podane prawidłowo.
W tym artykule omówiono trzy typy dioda metoda aproksymacji. Omówiliśmy, jak można przybliżyć diodę, gdy dioda działa jako przełącznik z kilkoma liczbami. Na koniec omówiliśmy różne typy przybliżonych modeli diod. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest funkcja diody?
