A diódák főleg egyirányú eszközök. Alacsony ellenállást kínál előre vagy pozitív irányban feszültség alkalmazzák és magas ellenállás amikor a dióda fordított torzítású. Az ideális dióda nulla ellenállással és nulla feszültségeséssel rendelkezik. A dióda nagy visszirányú ellenállást kínál, ami nulla fordított áramot eredményez. Bár ideális diódák nem léteznek, néhány alkalmazásban ideális diódákat használnak. A tápfeszültségek általában sokkal nagyobbak, mint egy dióda és így V előremenő feszültségeFfeltételezzük, hogy állandó. Matematikai modelleket használnak a szilícium és a germánium dióda jellemzőinek közelítésére, amikor a terhelési ellenállás általában magas vagy nagyon alacsony. Ezek a módszerek segítenek a valós problémák megoldásában. Ez a cikk azt tárgyalja, mi a dióda-közelítés, a közelítések típusai, a problémák és a hozzávetőleges diódamodellek.
Mi az a dióda?
NAK NEK dióda egy egyszerű félvezető két terminállal, amelyeket anódnak és katódnak neveznek. Ez lehetővé teszi az áram áramlását egy irányban (előre irányban), és korlátozza az áram áramlását az ellenkező irányba (a fordított irányba). Alacsony vagy nulla ellenállással rendelkezik, ha előrehaladott, és magas vagy végtelen ellenállással, ha fordított előfeszített. A terminálanód pozitív ólomra, a katód pedig negatív ólomra utal. A diódák többsége az anódot pozitív feszültséggel összekötve vezeti vagy engedi áramlani. A diódákat egyenirányítóként használják a tápegység.
félvezető-dióda
Mi a dióda-közelítés?
A dióda-közelítés egy matematikai módszer, amelyet a valós diódák nemlineáris viselkedésének közelítésére használnak a számítások és áramkör elemzés. A dióda áramkörök elemzésére három különböző közelítést használnak.
Első dióda közelítés
Az első közelítési módszerben a diódát előrefeszített diódának és zárt kapcsolónak tekintik, nulla feszültségeséssel. Nem alkalmas valós körülmények között történő használatra, hanem csak általános közelítésekre alkalmazható, ahol nincs szükség pontosságra.
első közelítés
Második dióda közelítés
A második közelítésben a diódát előre irányított diódának tekintjük, sorozatosan a-val akkumulátor hogy bekapcsolja a készüléket. A szilíciumdióda bekapcsolásához 0,7 V-ra van szüksége. Az előre feszített dióda bekapcsolásához 0,7 V vagy nagyobb feszültséget táplálnak. A dióda kikapcsol, ha a feszültség kisebb, mint 0,7 V.
második közelítés
Harmadik dióda közelítés
A dióda harmadik közelítése magában foglalja a dióda és az R térfogatellenállás közötti feszültségetB. A térfogatellenállás alacsony, például kevesebb mint 1 ohm és mindig kevesebb, mint 10 ohm. A tömeges ellenállás, RBmegfelel a p és n anyagok ellenállásának. Ez az ellenállás az előremenő feszültség nagysága és a diódán keresztül adott időben áramló áram alapján változik.
A dióda feszültségesését a képlet segítségével számoljuk ki
Vd= 0,7 V + Id* RB
És ha RB<1/100 RThvagy RB<0.001 RTh, ezt elhanyagoljuk
harmadik közelítés
Dióda-közelítési problémák a megoldásokkal
Most nézzünk meg két 2 példát a dióda-közelítési problémákra a megoldásokkal
1). Nézze meg az alábbi áramkört, és használja a dióda második közelítését, és keresse meg a diódán átfolyó áramot.
áramkör-dióda-közelítés
énD= (Vs- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Nézze meg mindkét áramkört, és számolja ki a dióda harmadik közelítési módszerével
áramköröket használó harmadik módszerrel
Az a) ábra esetében
1 kΩ-os ellenállás hozzáadása 0,2Ω-os ömlesztett ellenállással nem okoz különbséget az áramló áramban
énD= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Ha nem számolunk 0,2Ω-ot, akkor
énD= 9,3 / 1000 = 0,0093 A
A b) ábra esetében
5Ω terhelési ellenállás esetén a 0,2Ω tömeges ellenállás figyelmen kívül hagyása különbséget eredményez az áramáramban.
Ezért figyelembe kell venni az ömlesztett ellenállást, és az áram helyes értéke 1,7885 A.
énD= 9,3 / 5,2 = 1,75885 A
Ha nem számolunk 0,2Ω-ot, akkor
énD= 9,3 / 5 = 1,86 A
Összefoglalva: ha a terhelési ellenállás kicsi, akkor a tömeges ellenállást kell alkalmazni. Ha azonban a terhelési ellenállás nagyon magas (több kiló ohmig terjed), akkor a tömeges ellenállás nincs hatással az áramra.
Hozzávetőleges diódamodellek
A diódamodellek matematikai modellek, amelyeket a dióda tényleges viselkedésének közelítésére használnak. Megbeszéljük az előre irányú összeköttetésben lévő p-n elágazás modellezését, különféle technikák alkalmazásával.
Shockley diódamodell
Ban,-ben Shockley dióda modell egyenlet, a p-n csatlakozási dióda I diódaárama összefügg a VD diódafeszültséggel. Feltételezve, hogy a VS> 0,5 V és az ID jóval magasabb, mint az IS, a dióda VI jellemzőjét az ábrázoljuk
énD= iS(vanVD / ηVT- 1) - (i)
Val vel Kirchhoffé hurokegyenlet, a következő egyenletet kapjuk
énD= (VS- VD/ R) ———- (ii)
Feltéve, hogy a dióda paraméterek és η ismertek, míg az ID és az IS ismeretlen mennyiségek. Ezek kétféle technikával - grafikus elemzés és iteratív elemzés - találhatók
Iteratív elemzés
Iteratív elemzési módszert használnak a VD diódafeszültségnek a VS vonatkozásában történő megadására bármely adott értéksorozatra számítógép vagy számológép segítségével. Az (i) egyenlet átrendezhető úgy, hogy elosztjuk IS-vel és hozzáadjuk 1-et.
vanVD / ηVT= I / IS+1
A természetes napló alkalmazásával az egyenlet mindkét oldalán az exponenciális eltávolítható. Az egyenlet -re redukálódik
VD/ ηVT= ln (I / IS+1)
Az (i) helyettesítése az (ii) pontból, mivel kielégíti Kirchhoff törvényét, és az egyenletre csökken
VD/ ηVT= (ln (VS–VD) / RIS) +1
Vagy
VD= ηVTln ((VS- VD) / RIS+1)
Mivel a Vs értéke ismert, a VD kitalálható, és az értéket az egyenlet jobb oldalán helyezzük el, és folyamatos műveleteket hajtunk végre, új értéket találhatunk a VD számára. Miután megtalálta a VD-t, Kirchhoff törvényét használják az I. megtalálásához.
Grafikus megoldás
Az (i) és (ii) egyenletek ábrázolásával az I-V görbére két grafikon metszéspontjánál hozzávetőleges grafikus megoldást kapunk. A grafikon ezen metsző pontja kielégíti az (i) és (ii) egyenleteket. A grafikon egyenes vonala a terhelési vonalat, a görbe pedig a dióda karakterisztikus egyenletét ábrázolja.
grafikus-megoldás-a működési pont meghatározásához
Darabosan lineáris modell
Mivel a grafikus megoldási módszer összetett áramkörök esetében nagyon bonyolult, a dióda modellezés alternatív megközelítését alkalmazzák, amelyet darabos lineáris modellezésnek nevezünk. Ebben a módszerben egy függvényt több lineáris szegmensre bontunk, és dióda-közelítési jelleggörbeként használunk.
A grafikon egy valós dióda VI görbéjét mutatja, amelyet két szegmenses, darabos lineáris modell segítségével közelítenek. A valódi diódát három sorba sorolják: ideális diódára, a feszültségforrásra és a ellenállás . A Q-ponton húzott érintő a diódagörbéhez és ennek a vonalnak a meredeksége megegyezik a dióda Q-ponton mért ellenállásának reciprokjával.
darabonkénti-lineáris-közelítés
Matematikailag idealizált dióda
A matematikailag idealizált dióda ideális diódára utal. Az ideális dióda ilyen típusában a jelenlegi áramló egyenlő nulla, ha a dióda fordított előfeszített. Az ideális dióda jellemzője, hogy 0 V-on vezet, amikor pozitív feszültséget adnak, és az áramáram végtelen lenne, és a dióda rövidzárlatként viselkedne. Az ideális dióda jelleggörbéje látható.
I-V-jelleggörbe
GYIK
1). Melyik diódamodell képviseli a legpontosabb közelítést?
A harmadik közelítés a legpontosabb közelítés, mivel magában foglalja a 0,7 V-os diódafeszültséget, a dióda belső ömlesztett ellenállása közötti feszültséget és a dióda által biztosított fordított ellenállást.
2). Mekkora a dióda megszakítási feszültsége?
A dióda megszakítási feszültsége a minimális fordított feszültség, amely a dióda megszakadásához és visszirányú vezetéséhez vezet.
3). Hogyan tesztelje a diódát?
A dióda teszteléséhez használjon digitális multimétert
- Állítsa a multiméter választókapcsolót diódaellenőrzési módra
- Csatlakoztassa az anódot a multiméter pozitív vezetékéhez, a katódot pedig a negatív vezetékhez
- A multiméter 0,6 V és 0,7 V közötti feszültséget mutat, és tudja, hogy a dióda működik
- Most fordítsa meg a multiméter csatlakozásait
- Ha a multiméter végtelen ellenállást mutat (tartományon túl), és tudja, hogy a dióda működik
4). A dióda áram?
A dióda nem áram- és feszültségvezérelt eszköz. Akkor vezet, ha a pozitív és negatív feszültségeket helyesen adják meg.
Ez a cikk a három típusról tárgyalt dióda közelítési módszer. Megbeszéltük, hogyan lehet egy diódát közelíteni, amikor a dióda kevés numerikus kapcsolóként működik. Végül különböző típusú közelítő diódamodelleket vitattunk meg. Itt egy kérdés az Ön számára, mi a dióda funkciója?
