Diode so v glavnem enosmerne naprave. Ponuja nizko odpornost, če je naprej ali pozitiven Napetost se uporablja in ima visoko odpornost ko je dioda vzvratno pristranska. Idealna dioda ima ničelni upor naprej in ničelni padec napetosti. Dioda ponuja visoko povratno upornost, kar povzroči nič povratnih tokov. Čeprav idealne diode ne obstajajo, se v nekaterih aplikacijah uporabljajo skoraj idealne diode. Napajalne napetosti so praviloma veliko večje od napetosti diode naprej in s tem V.Fse šteje za konstantno. Matematični modeli se uporabljajo za približevanje značilnosti silicija in germanijeve diode, kadar je odpornost na obremenitev običajno visoka ali zelo nizka. Te metode pomagajo reševati resnične probleme. Ta članek obravnava, kaj je približek diode, vrste približkov, težave in približni modeli diod.
Kaj je dioda?
TO dioda je preprost polprevodnik z dvema priključkoma, imenovanima anoda in katoda. Omogoča tok toka v eno smer (naprej) in omejuje tok v nasprotni smeri (obratno). Ima nizko ali nič odpornost, če je pristransko naprej in visoko ali neskončno odpornost, če je vzvratno pristransko. Anoda terminalov se nanaša na pozitivni vodnik, katoda pa na negativni vodnik. Večina diod vodi ali dovoli tok toku, ko je anoda povezana s pozitivno napetostjo. Diode se uporabljajo kot usmerniki v napajanje.
polprevodniška dioda
Kaj je približevanje diode?
Približevanje diod je matematična metoda, ki se uporablja za približevanje nelinearnega vedenja realnih diod, da omogoči izračune in vezje analiza. Za analizo diodnih vezij se uporabljajo trije različni približki.
Približevanje prve diode
V prvi približni metodi se dioda šteje za naprej usmerjeno diodo in kot zaprto stikalo z ničelnim padcem napetosti. Ni primeren za uporabo v resničnih okoliščinah, ampak se uporablja le za splošne približke, kjer natančnost ni potrebna.
prvi približek
Približevanje druge diode
V drugem približku se dioda šteje za naprej usmerjeno diodo v seriji z a baterija , da vklopite napravo. Da se silicijeva dioda vklopi, potrebuje 0,7 V. Za vklop naprej usmerjene diode se napaja napetost 0,7 V ali več. Dioda se izklopi, če je napetost manjša od 0,7V.
drugi približek
Približevanje tretje diode
Tretji približek diode vključuje napetost na diodi in napetost na razsutem stanju, RB. Upornost v razsutem stanju je majhna, na primer manj kot 1 ohm in vedno manj kot 10 ohmov. Odpornost proti razsutem stanju, RBustreza odpornosti materialov p in n. Ta upor se spremeni glede na količino napetosti za posredovanje in tok, ki teče skozi diodo v danem trenutku.
Padec napetosti na diodi se izračuna po formuli
Vd= 0,7 V + Id* RB
In če RB<1/100 RThali RB<0.001 RTh, tega zanemarjamo
tretji približek
Težave pri približevanju diod z rešitvami
Poglejmo si zdaj dva primera problemov približevanja diode z rešitvami
1). Oglejte si spodnje vezje in uporabite drugi približek diode in poiščite tok, ki teče skozi diodo.
vezje-za-diode-približek
jazD= (Vs- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Oglejte si oba vezja in izračunajte z uporabo tretje približne metode diode
vezja z uporabo tretje metode
Za sliko (a)
Če dodate upor 1kΩ z uporom 0,2Ω, ne bo nobene razlike v toku, ki teče
jazD= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Če ne štejemo 0,2Ω, potem
jazD= 9,3 / 1000 = 0,0093 A
Za sliko (b)
Za odpornost proti obremenitvi 5Ω neupoštevanje skupnega upora 0,2Ω povzroči razliko v pretoku toka.
Zato je treba upoštevati upornost v razsutem stanju in pravilna vrednost toka je 1,7885 A.
jazD= 9,3 / 5,2 = 1,75855 A
Če ne štejemo 0,2Ω, potem
jazD= 9,3 / 5 = 1,86 A
Če povzamemo, če je odpornost proti obremenitvi majhna, se uveljavi upor v razsutem stanju. Če pa je odpornost proti obremenitvi zelo visoka (v razponu do nekaj kilo-ohmov), potem upornost v razsutem stanju ne vpliva na tok.
Približni diodni modeli
Modeli diod so matematični modeli, ki se uporabljajo za približevanje dejanskega vedenja diode. Razpravljali bomo o modeliranju p-n križišča, povezanega v naprej pristransko smer, z uporabo različnih tehnik.
Model Shockley diode
V Model Shockley diode enačba je tok diode I priključne diode p-n povezan z napetostjo diode VD. Ob predpostavki, da sta VS> 0,5V in ID veliko višja od IS, predstavljamo VI značilnost diode z
jazD= iS(jeVD / ηVT- 1) —— (i)
S Kirchhoffa enačba zanke, dobimo naslednjo enačbo
jazD= (VS- VD/ R) ———- (ii)
Ob predpostavki, da sta parametra diode in η znana, ID in IS pa neznani količini. Te lahko najdemo z dvema tehnikama - grafično analizo in iterativno analizo
Iterativna analiza
S pomočjo iterativne analitske metode poiščemo napetost diode VD glede na VS za katero koli vrsto vrednosti z uporabo računalnika ali kalkulatorja. Enačbo (i) lahko reorganiziramo tako, da jo delimo z IS in dodamo 1.
jeVD / ηVT= I / IS+1
Z uporabo naravnega dnevnika na obeh straneh enačbe lahko eksponent odstranimo. Enačba se zmanjša na
VD/ ηVT= ln (I / IS+1)
Z nadomestitvijo (i) iz (ii), ker izpolnjuje Kirchhoffov zakon, enačba pa se zmanjša na
VD/ ηVT= (ln (VS–VD) / RIS) +1
Ali
VD= ηVTln ((VS- VD) / RIS+1)
Ker je znano, da Vs vrednoti, lahko VD ugibamo in vrednost postavimo na desno stran enačbe in pri izvajanju neprekinjenih operacij najdemo novo vrednost za VD. Ko je VD najden, se Kirchhoffov zakon uporablja za iskanje I.
Grafična rešitev
Z risanjem enačb (i) in (ii) na krivuljo I-V dobimo približno grafično rešitev na presečišču dveh grafov. Ta presečišča na grafu izpolnjujejo enačbi (i) in (ii). Ravna črta na grafu predstavlja tovorno črto, krivulja na grafu pa enačbo značilnosti diode.
grafična rešitev za določitev operativne točke
Kosasto linearni model
Ker je metoda grafične rešitve za kompozitna vezja zelo zapletena, se uporablja alternativni pristop modeliranja diod, znan kot delno linearno modeliranje. Pri tej metodi se funkcija razdeli na več linearnih segmentov in uporablja kot krivulja približne diode.
Graf prikazuje krivuljo VI realne diode, ki se približa z uporabo dvosegmentnega delno linearnega modela. Resnična dioda je razvrščena v tri elemente zaporedoma: idealna dioda, vir napetosti in a upor . Tangenta, potegnjena v Q-točki na krivuljo diode in naklon te črte, je enaka recipročni upornosti diode na Q-točki.
delno-linearno-aproksimacijski
Matematično idealizirana dioda
Matematično idealizirana dioda se nanaša na idealno diodo. Pri tej vrsti idealne diode je trenutno pretok je enak nič, če je dioda obrnjena. Značilnost idealne diode je voditi pri 0V, ko se uporabi pozitivna napetost in bi bil trenutni tok neskončen, dioda pa se obnaša kot kratek stik. Prikazana je značilna krivulja idealne diode.
I-V-karakteristična krivulja
Pogosta vprašanja
1). Kateri model diode predstavlja najbolj natančen približek?
Tretji približek je najbolj natančen približek, saj vključuje napetost diode 0,7 V, napetost na notranjem skupnem uporu diode in povratni upor, ki ga ponuja dioda.
2). Kolikšna je napetost okvare diode?
Napetost razpada diode je najmanjša povratna napetost, ki se uporabi za razgradnjo in vodenje diode v obratni smeri.
3). Kako preizkusite diodo?
Za preskus diode uporabite digitalni multimeter
- Preklopno stikalo multimeter spremenite v način preverjanja diode
- Anodo povežite s pozitivnim kablom multimetra in katodo z negativnim kablom
- Multimeter prikazuje odčitke napetosti med 0,6 V in 0,7 V in ve, da dioda deluje
- Zdaj obrnite povezave multimetra
- Če multimeter kaže neskončno upornost (preko obsega) in ve, da dioda deluje
4). Je dioda tok?
Dioda ni niti krmiljena niti napetostno krmiljena naprava. Izvede se, če so pozitivne in negativne napetosti pravilno podane.
Ta članek je obravnaval tri vrste dioda metoda približevanja. Razpravljali smo o tem, kako lahko diodo približamo, ko dioda deluje kot stikalo z malo števili. Na koncu smo razpravljali o različnih vrstah približnih modelov diod. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je funkcija diode?
