Диодите са главно еднопосочни устройства. Предлага ниско съпротивление при напред или положително волтаж се прилага и има висок съпротива когато диодът е обратен пристрастен. Идеалният диод има нулево съпротивление напред и нулев спад на напрежението. Диодът предлага високо обратно съпротивление, което води до нулеви обратни токове. Въпреки че не съществуват идеални диоди, в някои приложения се използват почти идеални диоди. Захранващите напрежения обикновено са много по-големи от напрежението на диода и следователно VFсе приема за постоянна. Математически модели се използват за приблизителни характеристики на силициевия и германиев диод, когато съпротивлението на натоварване обикновено е високо или много ниско. Тези методи помагат за решаване на реални проблеми. Тази статия разглежда какво е диодно сближаване, типове сближения, проблеми и приблизителни диодни модели.
Какво е диод?
ДА СЕ диод е прост полупроводник с два извода, наречени анод и катод. Той позволява потока на тока в една посока (посока напред) и ограничава потока на тока в обратна посока (обратната посока). Той има ниско или нулево съпротивление, когато е предубедено напред и високо или безкрайно съпротивление, когато е обърнато назад. Анодът на клемите се отнася до положителен олово, а катодът се отнася до отрицателния отвод. Повечето диоди провеждат или позволяват на тока да тече, когато анодът е свързан с положително напрежение. Диодите се използват като токоизправители в захранване.
полупроводник-диод
Какво е диодно приближение?
Диодното сближаване е математически метод, използван за сближаване на нелинейното поведение на реалните диоди, за да се даде възможност за изчисления и верига анализ. Има три различни приближения, използвани за анализ на диодните вериги.
Приближаване на първия диод
В метода на първото сближаване диодът се разглежда като диод с преден наклон и като затворен превключвател с нулев спад на напрежението. Не е подходящо да се използва в реални обстоятелства, а се използва само за общи сближения, където не се изисква прецизност.
първо приближение
Приближаване на втори диод
Във второто сближаване диодът се разглежда като диод с пристрастие напред, последователно с a батерия за да включите устройството. За да се включи силициев диод, той се нуждае от 0.7V. Напрежение от 0,7 V или по-голямо се подава, за да се включи диодът с пристрастие напред. Диодът се изключва, ако напрежението е по-малко от 0.7V.
второ приближение
Приближаване на трети диод
Третото сближаване на диод включва напрежение на диода и напрежение на общото съпротивление, RБ.. Насипното съпротивление е ниско, като по-малко от 1 ом и винаги по-малко от 10 ома. Насипното съпротивление, RБ.съответства на съпротивлението на p и n материали. Това съпротивление се променя в зависимост от количеството на пренасочващото напрежение и тока, преминаващ през диода по всяко време.
Спадът на напрежението на диода се изчислява по формулата
Vд= 0.7V + Iд* RБ.
И ако RБ.<1/100 RThили RБ.<0.001 RTh, ние пренебрегваме това
трето приближение
Проблеми за приближаване на диоди с решения
Нека сега разгледаме два 2 примера за проблеми с приближаването на диоди с решения
1). Погледнете веригата по-долу и използвайте второто приближение на диода и намерете тока, преминаващ през диода.
схема-за-диод-приближение
Азд= (Vс- Vд) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41А
2). Погледнете и двете вериги и изчислете, като използвате метода на третото сближаване на диода
схеми, използващи трети метод
За фигура (а)
Добавянето на 1kΩ резистор с насипно съпротивление 0.2Ω не прави никаква разлика в протичащия ток
Азд= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Ако не броим 0.2Ω, тогава
Азд= 9,3 / 1000 = 0,0093 A
За фигура (б)
За съпротивление на натоварване от 5Ω, игнорирането на общото съпротивление от 0,2Ω води до разлика в текущия поток.
Следователно трябва да се има предвид обемното съпротивление и правилната стойност на тока е 1,7885 А.
Азд= 9,3 / 5,2 = 1,75855 А
Ако не броим 0.2Ω, тогава
Азд= 9,3 / 5 = 1,86 А
Обобщавайки, ако съпротивлението на натоварването е малко, общото съпротивление се взема в сила. Ако обаче съпротивлението на натоварването е много високо (вариращо до няколко килоома), тогава обемното съпротивление няма ефект върху тока.
Приблизителни диодни модели
Диодните модели са математически модели, използвани за сближаване на действителното поведение на диода. Ще обсъдим моделирането на p-n кръстовище, свързано в пристрастие напред, използвайки различни техники.
Модел на диод Шокли
В Диоден модел на Шокли уравнение, диодният ток I на p-n съединителен диод е свързан с диодното напрежение VD. Ако приемем, че VS> 0.5V и ID е много по-висок от IS, ние представяме VI характеристиката на диод чрез
iд= iС(еVD / ηVT- 1) —— (i)
С Kirchhoff’s контурно уравнение, получаваме следното уравнение
iд= (VС- Vд/ R) ———- (ii)
Ако приемем, че параметрите на диодите са и η са известни, докато ID и IS са неизвестни величини. Те могат да бъдат намерени с помощта на две техники - графичен анализ и итеративен анализ
Итеративен анализ
Итеративен метод за анализ се използва за намиране на диодно напрежение VD по отношение на VS за всяка дадена поредица от стойности с помощта на компютър или калкулатор. Уравнението (i) може да бъде реорганизирано чрез разделяне на IS и добавяне на 1.
еVD / ηVT= I / IС+1
Чрез прилагане на естествения дневник от двете страни на уравнението експоненциалното може да бъде премахнато. Уравнението намалява до
Vд/ ηVт= ln (I / IС+1)
Заместването на (i) от (ii), тъй като отговаря на закона на Кирххоф и уравнението намалява до
Vд/ ηVт= (ln (VС–Vд) / RIС) +1
Или
Vд= ηVтln ((VС- Vд) / RIС+1)
Тъй като е известно, че Vs оценява, VD може да се познае и стойността се постави в дясната страна на уравнението и при извършване на непрекъснати операции може да се намери нова стойност за VD. След като се намери VD, законът на Kirchhoff се използва за намиране на I.
Графично решение
Чрез нанасяне на уравненията (i) и (ii) на кривата I-V се получава приблизително графично решение при пресичането на две графики. Тази пресичаща се точка на графиката удовлетворява уравнения (i) и (ii). Правата линия на графиката представлява линията на натоварване, а кривата на графиката представлява уравнението за характеристика на диода.
графично решение за определяне на операционната точка
Линеен модел на части
Тъй като методът на графичното решение е много сложен за композитни вериги, се използва алтернативен подход на диодно моделиране, известен като парче-линейно моделиране. При този метод функция се разделя на множество линейни сегменти и се използва като характеристична крива на диодно приближение.
Графиката показва VI кривата на реален диод, който е апроксимиран с помощта на двусегментен парче-линеен модел. Истинският диод се класифицира в три елемента последователно: идеален диод, източник на напрежение и a резистор . Тангенсът, изтеглен в Q-точката към диодната крива и наклонът на тази линия, е равен на реципрочното на съпротивлението на диода в Q-точката.
парче-линейно-приближение
Математически идеализиран диод
Математически идеализиран диод се отнася до идеален диод. При този тип идеален диод, текущ течащ е равен на нула, когато диодът е обратен пристрастен. Характеристиката на идеалния диод е да провежда при 0V, когато е приложено положително напрежение и текущият поток би бил безкраен и диодът се държи като късо съединение. Показана е характерната крива на идеален диод.
I-V-характеристика-крива
Често задавани въпроси
1). Кой диоден модел представлява най-точното приближение?
Третото сближаване е най-точното сближаване, тъй като включва диодно напрежение от 0.7V, напрежение във вътрешното обемно съпротивление на диод и обратно съпротивление, предлагано от диод.
2). Какво е напрежението на пробив на диода?
Пробивното напрежение на диод е минималното обратно напрежение, приложено, за да се направи пробивът на диода и да се проведе в обратна посока.
3). Как се тества диод?
За да тествате диод, използвайте цифров мултицет
- Променете превключвателя на мултицет в режим на проверка на диоди
- Свържете анода към положителния проводник на мултицет и катода към отрицателния проводник
- Мултиметърът показва отчитане на напрежението между 0.6V до 0.7V и знае, че диодът работи
- Сега обърнете връзките на мултицет
- Ако мултицетът показва безкрайно съпротивление (над обхвата) и знае, че диодът работи
4). Диод ли е ток?
Диодът не е нито устройство, управлявано от ток, нито устройство, управлявано от напрежение. Той провежда, ако положителните и отрицателните напрежения са дадени правилно.
Тази статия обсъди трите вида диод метод на сближаване. Обсъдихме как диодът може да бъде приближен, когато диодът действа като превключвател с малко цифрови. Накрая обсъдихме различни видове приблизителни диодни модели. Ето един въпрос към вас, каква е функцията на диод?
