Dioder er hovedsageligt ensrettet udstyr. Det giver lav modstand, når en fremad eller positiv spænding anvendes og har høj modstand når dioden er omvendt forspændt. En ideel diode har nul fremad modstand og nul spændingsfald. Dioden tilbyder høj modstand mod omvendt, hvilket resulterer i nul omvendte strømme. Selvom ideelle dioder ikke findes, anvendes næsten ideelle dioder i nogle applikationer. Forsyningsspændingerne er generelt meget større end en diodes fremadspænding og dermed V.Fantages at være konstant. Matematiske modeller bruges til at tilnærme karakteristika for silicium og germaniumdiode, når belastningsmodstanden typisk er høj eller meget lav. Disse metoder hjælper med at løse virkelige problemer. Denne artikel diskuterer, hvad der er diodetilnærmelse, typer tilnærmelser, problemer og tilnærmede diodemodeller.
Hvad er en diode?
TIL diode er en simpel halvleder med to terminaler kaldet anode og katode. Det tillader strømmen af strøm i en retning (fremadgående retning) og begrænser strømmen i den modsatte retning (omvendt retning). Den har lav eller nul modstand, når den er forudindtaget og høj eller uendelig modstand, når den er forudindtaget. Terminalens anode henviser til positiv bly og katode henviser til den negative ledning. De fleste af dioderne leder eller tillader strøm at strømme, når anoden er forbundet med en positiv spænding. Dioder bruges som ensrettere i Strømforsyning.
halvleder-diode
Hvad er tilnærmelse af dioder?
Diodetilnærmelse er en matematisk metode, der bruges til at tilnærme den ikke-lineære opførsel af ægte dioder for at muliggøre beregninger og kredsløb analyse. Der er tre forskellige tilnærmelser, der bruges til at analysere diodekredsløbene.
Første tilnærmelse af dioder
I den første tilnærmelsesmetode betragtes dioden som en fremadspændt diode og som en lukket kontakt med nul spændingsfald. Det er ikke tilbøjeligt til at blive brugt under virkelige forhold, men kun brugt til generelle tilnærmelser, hvor præcision ikke er påkrævet.
første tilnærmelse
Anden diodetilnærmelse
I den anden tilnærmelse betragtes dioden som en fremadspændt diode i serie med en batteri for at tænde enheden. For at en siliciumdiode skal tænde, skal den have 0,7 V. En spænding på 0,7 V eller derover tilføres for at tænde den fremadspændte diode. Dioden slukker, hvis spændingen er mindre end 0,7 V.
anden tilnærmelse
Tredje diodetilnærmelse
Den tredje tilnærmelse af en diode inkluderer spænding over dioden og spænding over bulkmodstand, RB. Bulkmodstanden er lav, såsom mindre end 1 ohm og altid mindre end 10 ohm. Bulkmodstanden, RBsvarer til modstanden af p og n materialer. Denne modstand ændres baseret på mængden af fremadspænding og strømmen, der strømmer gennem dioden til enhver tid.
Spændingsfaldet over dioden beregnes ved hjælp af formlen
Vd= 0,7V + Id* RB
Og hvis RB<1/100 RTheller RB<0.001 RTh, vi forsømmer det
tredje tilnærmelse
Problemer med tilnærmelse af dioder med løsninger
Lad os nu se på to 2 eksempler på problemer med tilnærmelse af dioder med løsninger
1). Se på kredsløbet nedenfor, og brug den anden tilnærmelse af dioden, og find den strøm, der strømmer gennem dioden.
kredsløb-til-diode-tilnærmelse
jegD= (Vs- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Se på begge kredsløb og beregne ved hjælp af den tredje tilnærmelsesmetode for diode
kredsløb ved hjælp af tredje metode
Til fig (a)
Tilføjelse af 1 kΩ modstand med bulk modstand 0,2Ω betyder ikke nogen forskel i strømmen
jegD= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Hvis vi ikke tæller 0,2Ω, så
jegD= 9,3 / 1000 = 0,0093 A.
Til fig (b)
For belastningsmodstand på 5 Ω medfører ignorering af bulkmodstand på 0,2 a en forskel i strømflowet.
Derfor skal bulkmodstand overvejes, og den korrekte strømværdi er 1.7885 A.
jegD= 9,3 / 5,2 = 1,75885 A.
Hvis vi ikke tæller 0,2Ω, så
jegD= 9,3 / 5 = 1,86 A.
Sammenfattende, hvis belastningsmodstanden er lille, tages bulkmodstanden i kraft. Men hvis belastningsmodstanden er meget høj (varierer til flere kilo-ohm), har bulkbestandighed ingen effekt på strømmen.
Omtrentlige diodemodeller
Diodemodellerne er matematiske modeller, der anvendes til tilnærmelse af diodens faktiske opførsel. Vi vil diskutere modelleringen af p-n-krydset forbundet i en fremadrettet retning ved hjælp af forskellige teknikker.
Shockley Diode Model
I Shockley-diodemodel ligning er diodestrømmen I af en p-n-forbindelsesdiode relateret til diodespændingen VD. Antages det, at VS> 0,5V og ID er meget højere end IS, repræsenterer vi VI-karakteristikken for en diode med
jegD= iS(erVD / ηVT- 1) —— (i)
Med Kirchhoff's loop ligning, opnår vi følgende ligning
jegD= (VS- VD/ R) ———- (ii)
Antages det, at diodeparametrene er og η er kendte, mens ID og IS er ukendte størrelser. Disse kan findes ved hjælp af to teknikker - Grafisk analyse og Iterativ analyse
Iterativ analyse
En iterativ analysemetode bruges til at finde diodespænding VD i forhold til VS for en given række værdier ved hjælp af en computer eller lommeregner. Ligningen (i) kan omorganiseres ved at dividere den med IS og tilføje 1.
erVD / ηVT= Jeg / jegS+1
Ved at anvende den naturlige log på begge sider af en ligning kan den eksponentielle fjernes. Ligningen reduceres til
VD/ ηVT= ln (I / IS+1)
Udskiftning af (i) fra (ii), da det opfylder Kirchhoffs lov og ligningen reduceres til
VD/ ηVT= (ln (V.S–VD) / RIS) +1
Eller
VD= ηVTln ((VS- VD) / RIS+1)
Da Vs er kendt for at værdi, kan VD gættes, og værdien placeres i højre side af ligningen og udfører kontinuerlige operationer, en ny værdi for VD kan findes. Når VD er fundet, bruges Kirchhoffs lov til at finde I.
Grafisk løsning
Ved at tegne ligningerne (i) og (ii) på IV-kurven opnås en omtrentlig grafisk opløsning i skæringspunktet mellem to grafer. Dette skæringspunkt på grafen tilfredsstiller ligninger (i) og (ii). Den lige linje på grafen repræsenterer belastningslinjen, og kurven på grafen repræsenterer diodekarakteristiske ligning.
grafisk løsning til at bestemme driftspunktet
Stykkevis lineær model
Da den grafiske løsningsmetode er meget kompliceret for kompositkredsløb, anvendes en alternativ tilgang til diodemodellering, kendt som stykkevis lineær modellering. I denne metode opdeles en funktion i flere lineære segmenter og bruges som en diode-tilnærmelseskarakteristikkurve.
Grafen viser VI-kurven for en ægte diode, der tilnærmes ved hjælp af en to-segment stykkevis lineær model. En ægte diode er klassificeret i tre elementer i serie: en ideel diode, spændingskilden og en modstand . Tangenten trukket ved Q-punktet til diodekurven og hældningen af denne linie er lig med den gensidige af diodens modstand ved Q-punktet.
stykkevis-lineær-tilnærmelse
Matematisk idealiseret diode
En matematisk idealiseret diode refererer til en ideel diode. I denne type af en ideel diode er nuværende flow er lig med nul, når dioden er omvendt forspændt. Karakteristikken ved en ideel diode er at lede ved 0V, når en positiv spænding påføres, og strømstrømmen ville være uendelig, og dioden opfører sig som en kortslutning. Den karakteristiske kurve for en ideel diode vises.
I-V-karakteristisk kurve
Ofte stillede spørgsmål
1). Hvilken diodemodel repræsenterer den mest nøjagtige tilnærmelse?
Den tredje tilnærmelse er den mest nøjagtige tilnærmelse, da den inkluderer en diodespænding på 0,7 V, spænding på tværs af intern diodes bulkmodstand og omvendt modstand fra en diode.
2). Hvad er diodens nedbrydningsspænding?
En diodes nedbrydningsspænding er den mindste omvendte spænding, der anvendes for at få dioden til at gå ned og føre i omvendt retning.
3). Hvordan tester man en diode?
Brug et digitalt multimeter til at teste en diode
- Skift multimetervælgerkontakt til diodekontroltilstand
- Forbind anoden til den positive ledning af multimeter og katoden til den negative ledning
- Multimeter viser en spændingsaflæsning mellem 0,6V og 0,7V og ved, at dioden fungerer
- Vend nu multimeterforbindelserne om
- Hvis multimeteret viser en uendelig modstand (over rækkevidde) og ved, at dioden fungerer
4). Er diode en strøm?
En diode er hverken en strømstyret eller en spændingsstyret enhed. Det udfører, hvis positive og negative spændinger er givet korrekt.
Denne artikel diskuterede de tre typer diode tilnærmelsesmetode. Vi diskuterede, hvordan en diode kan tilnærmes, når dioden fungerer som en switch med få numeriske. Endelig diskuterede vi forskellige typer omtrentlige diodemodeller. Her er et spørgsmål til dig, hvad er funktionen af en diode?
