Mis on dioodide lähendamine: tüübid ja dioodimudelid

Mis on dioodide lähendamine: tüübid ja dioodimudelid

Dioodid on peamiselt ühesuunalised seadmed. See pakub madalat vastupanu siis, kui see on positiivne või parem Pinge rakendatakse ja on kõrge vastupanu kui diood on vastupidiselt kallutatud. Ideaalsel dioodil on null takistust ettepoole ja pinge langus null. Diood pakub suurt vastupidist takistust, mille tulemuseks on null vastupidist voolu. Ehkki ideaalseid dioode pole, kasutatakse mõnes rakenduses ideaalilähedasi dioode. Toitepinged on üldiselt palju suuremad kui dioodi ettepoole suunatud pinge ja seega VFeeldatakse, et see on konstantne. Matemaatilisi mudeleid kasutatakse räni- ja germaaniumdioodi omaduste lähendamiseks, kui koormustakistus on tavaliselt kõrge või väga madal. Need meetodid aitavad lahendada tegelikke probleeme. Selles artiklis käsitletakse dioodide lähendamist, lähenduste tüüpe, probleeme ja ligikaudseid dioodimudeleid.



Mis on diood?

TO diood on lihtne pooljuht, millel on kaks klemmi, mida nimetatakse anoodiks ja katoodiks. See võimaldab voolu voolata ühes suunas (edasi) ja piirab voolu vastupidises suunas (vastupidises suunas). Sellel on ettepoole kallutatud takistus madal või null ja vastupidisel kallutatult kõrge või lõpmatu. Klemmianood viitab positiivsele ja katood negatiivsele pliile. Enamik dioodidest juhib või laseb voolul voolata, kui anood on ühendatud positiivse pingega. Dioodi kasutatakse alaldina aastal toiteallikas.


Pooljuht-diood

pooljuht-diood



Mis on dioodide lähendamine?

Dioodide lähendamine on matemaatiline meetod, mida kasutatakse reaalsete dioodide mittelineaarse käitumise lähendamiseks arvutuste võimaldamiseks ja ahel analüüs. Dioodahelate analüüsimiseks kasutatakse kolme erinevat lähendust.

Esimese dioodi lähendamine

Esimeses lähendusmeetodis peetakse dioodi ettepoole kallutatud dioodiks ja suletud lülitiks, mille pingelang on null. Seda ei sobi kasutada reaalsetes oludes, vaid kasutatakse ainult üldiste lähenduste jaoks, kus täpsust ei nõuta.



Esimene lähendamine

esimene lähendamine

Teise dioodi lähendamine

Teises lähenduses peetakse dioodi ettepoole kallutatud dioodiks järjestikku a-ga aku seadme sisselülitamiseks. Ränidioodi sisselülitamiseks on vaja 0,7 V. Ettepoole kallutatud dioodi sisselülitamiseks toidetakse pinget 0,7 V või rohkem. Diood lülitub välja, kui pinge on väiksem kui 0,7 V.

Teine lähendamine

teine ​​lähendamine

Kolmanda dioodi lähendamine

Dioodi kolmas lähendus hõlmab pinget dioodil ja pinget kogu takistuse R korralB. Mahutakistus on madal, näiteks alla 1 oomi ja alati alla 10 oomi. Puistekindlus, RBvastab p ja n materjali vastupidavusele. See takistus muutub sõltuvalt edastuspinge suurusest ja dioodist igal ajahetkel voolavast voolust.


Pinge langus dioodil arvutatakse valemi abil

Vd= 0,7 V + Id* RB

Ja kui RB<1/100 RThvõi RB<0.001 RTh, jätame selle tähelepanuta

Kolmas lähendamine

kolmas lähendamine

Dioodide lähendamise probleemid lahendustega

Vaatame nüüd kahte lahenduste dioodide lähendamisprobleemide kahte näidet

1). Vaadake allpool olevat vooluringi ja kasutage dioodi teist lähendust ning leidke dioodi kaudu voolav vool.

Voolu dioodile lähendamine

vooluringi jaoks dioodi jaoks

MinaD= (Vs- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A

2). Vaadake mõlemat ahelat ja arvutage dioodi kolmanda lähendusmeetodi abil

Vooluringid, kasutades kolmandat meetodit

vooluringid, kasutades kolmandat meetodit

Joonise (a) jaoks

1kΩ takisti lisamine mahutakistiga 0,2Ω ei muuda voolutugevuses mingit erinevust

MinaD= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A

Kui me ei loe 0,2Ω, siis

MinaD= 9,3 / 1000 = 0,0093 A

Joonise b jaoks

5Ω koormustakistuse korral toob 0,2Ω mahutakistuse eiramine kaasa vooluvoolu erinevuse.

Seetõttu tuleb arvestada puistetakistusega ja voolu õige väärtus on 1,7885 A.

MinaD= 9,3 / 5,2 = 1,75885 A

Kui me ei loe 0,2Ω, siis

MinaD= 9,3 / 5 = 1,86 A

Kokkuvõtteks võib öelda, et kui koormustakistus on väike, võetakse arvesse puistetakistus. Kui aga koormustakistus on väga kõrge (ulatudes mitme kilo-oomini), siis puistetakistus ei mõjuta voolu.

Ligikaudsed dioodimudelid

Dioodimudelid on matemaatilised mudelid, mida kasutatakse dioodi tegeliku käitumise lähendamiseks. Arutame edasi-kallutatud suunas ühendatud p-n ristmiku modelleerimist, kasutades erinevaid tehnikaid.

Shockley dioodi mudel

Aastal Shockley dioodi mudel võrrand, p-n-siirdedioodi dioodivool I on seotud dioodi pingega VD. Eeldades, et VS> 0,5 V ja ID on palju suurem kui IS, esindame dioodi VI omadust

iD= iS(onVD / ηVT- 1) - (i)

Koos Kirchhoffi silmuse võrrand, saame järgmise võrrandi

iD= (VS- VD/ R) ———- (ii)

Eeldades, et dioodi parameetrid on ja η on teada, samas kui ID ja IS on tundmatud suurused. Nende leidmiseks kasutatakse kahte tehnikat - graafilist analüüsi ja iteratiivset analüüsi

Iteratiivne analüüs

Dioodi pinge VD leidmiseks VS suhtes arvutuste või kalkulaatori abil mis tahes antud väärtuste seeria jaoks kasutatakse iteratiivset analüüsimeetodit. Võrrandi (i) saab ümber korraldada, jagades selle IS-ga ja lisades 1.

onVD / ηVT= I / IS+1

Rakendades võrrandi mõlemale küljele loodusliku logi, saab eksponentsi eemaldada. Võrrand taandub väärtusele

VD/ ηVT= ln (I / IS+1)

(I) asendamine punktist ii, kuna see vastab Kirchhoffi seadusele ja võrrand taandub väärtusele

VD/ ηVT= (ln (VS–VD) / RIS) +1

Või

VD= ηVTln ((VS- VD) / RIS+1)

Kuna Vs on teadaolevalt väärtus, saab VD arvata ja väärtus panna võrrandi paremasse serva ning teha pidevaid toiminguid, võib leida uue VD väärtuse. Kui VD on leitud, kasutatakse I leidmiseks Kirchhoffi seadust.

Graafiline lahendus

Joonistades võrrandid (i) ja (ii) I-V kõverale, saadakse ligikaudne graafiline lahendus kahe graafiku ristumiskohas. See graafi ristuv punkt rahuldab võrrandeid (i) ja (ii). Graafiku sirgjoon tähistab koormusjoont ja graafiku kõver dioodi karakteristlikku võrrandit.

Graafiline-lahendus-tööpunkti määramiseks

graafiline lahendus-toimepunkti määramiseks

Tükkhaaval lineaarne mudel

Kuna graafilise lahenduse meetod on komposiitahelate jaoks väga keeruline, kasutatakse dioodide modelleerimise alternatiivset lähenemist, mida nimetatakse tükkhaaval lineaarseks modelleerimiseks. Selles meetodis on funktsioon jaotatud mitmeks lineaarseks segmendiks ja seda kasutatakse dioodide lähendamise karakteristiku kõverana.

Graafik näitab reaalse dioodi VI kõverat, mis on ligikaudne, kasutades kahesegmendilist tükkhaaval lineaarset mudelit. Pärisdiood liigitatakse järjestikku kolmeks elemendiks: ideaalne diood, pingeallikas ja a takisti . Q-punktis joonistatud puutuja dioodikõverale ja selle joone kalle on võrdne dioodi vastupanu Q-punkti vastastikusega.

Tükkhaaval lineaarne lähendamine

tükkhaaval-lineaarne-lähendamine

Matemaatiliselt ideaalne diood

Matemaatiliselt idealiseeritud diood viitab ideaalsele dioodile. Seda tüüpi ideaalse dioodi korral on praegune voolav on võrdne nulliga, kui diood on vastupidiselt kallutatud. Ideaalse dioodi omadus on juhtida 0 V juures, kui rakendatakse positiivset pinget ja voolu vool oleks lõpmatu ning diood käitub lühisena. Näidatakse ideaalse dioodi iseloomulikku kõverat.

I-V-iseloomulik kõver

I-V-iseloomulik kõver

KKK

1). Milline dioodimudel kujutab kõige täpsemat lähendust?

Kolmas lähendus on kõige täpsem lähendus, kuna see sisaldab dioodi pinget 0,7 V, dioodi sisemise mahutakistuse pinget ja dioodi pakutavat vastupidist takistust.

2). Milline on dioodi purunemispinge?

Dioodi purunemispinge on minimaalne vastupidine pinge, mida rakendatakse dioodi purunemiseks ja juhtimiseks vastupidises suunas.

3). Kuidas testite dioodi?

Dioodi testimiseks kasutage digitaalset multimeetrit

  • Muutke multimeetri valikulüliti dioodikontrolli režiimile
  • Ühendage anood multimeetri positiivse juhtmega ja katood negatiivse juhtmega
  • Multimeeter näitab pingenäitu vahemikus 0,6 V kuni 0,7 V ja teab, et diood töötab
  • Nüüd pöörake multimeetri ühendused ümber
  • Kui multimeeter kuvab lõputut takistust (üle vahemiku) ja teab, et diood töötab

4). Kas diood on vool?

Diood pole ei voolu- ega pinge abil juhitav seade. See juhib, kui positiivsed ja negatiivsed pinged on õigesti antud.

Selles artiklis käsitleti kolme tüüpi diood lähendamismeetod. Arutasime, kuidas dioodi saab lähendada, kui diood toimib lülitina, kus on vähe arvulisi. Lõpuks arutasime erinevat tüüpi ligikaudseid dioodimudeleid. Siin on teile küsimus, mis on dioodi funktsioon?