Diodai daugiausia yra vienakrypčiai įtaisai. Tai suteikia mažą pasipriešinimą, kai priekis arba teigiamas Įtampa yra taikoma ir turi aukštą pasipriešinimas kai diodas yra atvirkštinis. Idealus diodas turi nulinį pasipriešinimą į priekį ir nulinį įtampos kritimą. Diodas pasižymi dideliu atvirkštiniu pasipriešinimu, todėl nulinės atvirkštinės srovės. Nors idealių diodų nėra, kai kuriose programose naudojami beveik idealūs diodai. Maitinimo įtampos paprastai yra daug didesnės nei priekinė diodo įtampa, taigi ir VFlaikoma pastovia. Matematiniai modeliai naudojami apytiksliai silicio ir germanio diodo charakteristikoms įvertinti, kai atsparumas apkrovai paprastai yra didelis arba labai mažas. Šie metodai padeda išspręsti realaus pasaulio problemas. Šiame straipsnyje aptariama, kas yra diodų aproksimacija, aproksimacijų tipai, problemos ir apytiksliai diodų modeliai.
Kas yra diodas?
Į diodas yra paprastas puslaidininkis su dviem gnybtais, vadinamais anodu ir katodu. Tai leidžia srovės srautą viena kryptimi (į priekį) ir riboja srovės srautą priešinga kryptimi (atvirkštine kryptimi). Jis turi mažą arba nulinį pasipriešinimą, kai nukreiptas į priekį, ir aukštą arba begalinį pasipriešinimą, kai nukreiptas priešingai. Gnybtų anodas reiškia teigiamą šviną, o katodas - neigiamą. Dauguma diodų praleidžia arba leidžia srovei tekėti, kai anodas yra sujungtas su teigiama įtampa. Diodai naudojami kaip lygintuvai maitinimo šaltinis.
puslaidininkis-diodas
Kas yra diodų priartinimas?
Diodų aproksimavimas yra matematinis metodas, naudojamas apytiksliai įvertinti netiesinį realių diodų elgesį, kad būtų galima atlikti skaičiavimus ir grandinė analizė. Diodų grandinėms analizuoti naudojami trys skirtingi deriniai.
Pirmojo diodo priartinimas
Pirmuoju aproksimavimo metodu diodas laikomas į priekį nukreiptu diodu ir kaip uždaru jungikliu, kurio įtampos kritimas nulis. Tai nėra tinkama naudoti realiomis aplinkybėmis, bet naudojama tik bendro pobūdžio apytikslėms situacijoms, kai tikslumo nereikia.
pirmasis derinimas
Antrojo diodo priartinimas
Antruoju derinimu diodas laikomas į priekį nukreiptu diodu nuosekliai su a baterija norėdami įjungti įrenginį. Kad įsijungtų silicio diodas, jam reikia 0,7 V įtampos. Kad įjungtų į priekį nukreiptą diodą, maitinama 0,7 V ar didesnė įtampa. Diodas išsijungia, jei įtampa yra mažesnė nei 0,7 V.
antrasis derinimas
Trečiojo diodo priartinimas
Trečiasis diodo aproksimavimas apima įtampą visame diode ir įtampą visoje tūrinėje varžoje RB. Tūrinis atsparumas yra mažas, pavyzdžiui, mažesnis nei 1 omas ir visada mažesnis nei 10 omų. Tūrio varža, RBatitinka p ir n medžiagų atsparumą. Šis pasipriešinimas keičiasi atsižvelgiant į persiuntimo įtampos kiekį ir srovę, tekančią per diodą bet kuriuo metu.
Įtampos kritimas diode apskaičiuojamas pagal formulę
Vd= 0,7 V + Id* RB
O jei RB<1/100 RTharba RB<0.001 RTh, mes to nepaisome
trečiasis apytikslis
Diodų artinimo problemos su sprendimais
Dabar pažvelkime į du 2 diodų aproksimavimo problemų pavyzdžius su sprendimais
1). Pažvelkite į žemiau esančią grandinę ir naudokite antrąjį diodo aproksimavimą ir suraskite srovę, tekančią per diodą.
grandinės diodui aproksimacija
AšD= (Vs- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Pažvelkite į abi grandines ir apskaičiuokite naudodami trečiąjį diodo aproksimavimo metodą
grandinės, naudojančios trečiąjį metodą
A pav.
Pridėjus 1kΩ rezistorių su 0,2Ω tūriniu rezistoriumi, srovės srautas nesiskiria
AšD= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Jei neskaičiuosime 0,2Ω, tada
AšD= 9,3 / 1000 = 0,0093 A
B pav.
Jei apkrovos varža yra 5Ω, neatsižvelgiant į 0,2Ω tūrinę varžą, atsiranda srovės srauto skirtumas.
Todėl reikia atsižvelgti į tūrinį atsparumą ir teisinga srovės vertė yra 1,7885 A.
AšD= 9,3 / 5,2 = 1,75885 A
Jei neskaičiuosime 0,2Ω, tada
AšD= 9,3 / 5 = 1,86 A
Apibendrinant galima pasakyti, kad jei atsparumas apkrovai yra mažas, imamas atsparumas tūriui. Tačiau, jei atsparumas apkrovai yra labai didelis (svyruoja iki kelių kilogramų omų), tai tūrinis pasipriešinimas neturi įtakos srovei.
Apytiksliai diodų modeliai
Diodų modeliai yra matematiniai modeliai, naudojami derinant diodo faktinį elgesį. Aptarsime p-n sandūros, sujungtos į priekį nukreipta kryptimi, modeliavimą, naudojant įvairias technikas.
„Shockley“ diodų modelis
Viduje konors Shockley diodo modelis lygtis, p-n jungiamojo diodo diodo srovė I yra susijusi su diodo įtampa VD. Darant prielaidą, kad VS> 0,5 V ir ID yra daug didesnis nei IS, mes atstovaujame diodo VI charakteristiką
iD= iS(yraVD / ηVT- 1) - i)
Su Kirchhoffo kilpos lygtis, gauname šią lygtį
iD= (VS- VD/ R) ———- (ii)
Darant prielaidą, kad diodo parametrai yra ir η yra žinomi, o ID ir IS yra nežinomi dydžiai. Jų galima rasti naudojant dvi metodikas - grafinę analizę ir iteracinę analizę
Kartotinė analizė
Norint rasti diodų įtampą VD bet kurios nurodytos vertės serijos atžvilgiu, naudojant kompiuterį ar skaičiuoklę, naudojamas iteracinis analizės metodas. (I) lygtį galima pertvarkyti padalijus ją iš IS ir pridedant 1.
yraVD / ηVT= Aš / ašS+1
Pritaikius natūralųjį žurnalą abiejose lygties pusėse, eksponentą galima pašalinti. Lygtis sumažėja iki
VD/ ηVT= ln (aš / ašS+1)
Pakeisti (i) iš (ii), nes jis atitinka Kirchhoffo dėsnį ir lygtis sumažėja iki
VD/ ηVT= (ln (VS–VD) / RIS) +1
Arba
VD= ηVTln ((V.S- VD) / RIS+1)
Kaip žinoma, kad Vs vertinamas, VD galima atspėti ir vertė dedama į dešinę lygties pusę ir atliekant nenutrūkstamas operacijas, galima rasti naują VD vertę. Suradus VD, man surasti naudojamas Kirchhoffo įstatymas.
Grafinis sprendimas
I-V kreivėje nubrėžus (i) ir (ii) lygtis, gaunamas apytikslis grafinis sprendimas susikertant dviem grafikams. Šis susikertantis grafiko taškas tenkina (i) ir (ii) lygtis. Grafiko tiesė rodo apkrovos liniją, o kreivė - diodo charakteristikos lygtį.
grafinis sprendimas-nustatyti veikimo tašką
Piecewise Linear modelis
Kadangi grafinio sprendimo metodas yra labai sudėtingas sudėtinėms grandinėms, naudojamas alternatyvus diodų modeliavimo metodas, žinomas kaip dalinis linijinis modeliavimas. Šiuo metodu funkcija suskaidoma į kelis tiesinius segmentus ir naudojama kaip diodų aproksimavimo charakteristikos kreivė.
Grafike parodyta tikrojo diodo VI kreivė, kuri yra apytikslė, naudojant dviejų segmentų dalinį tiesinį modelį. Tikrasis diodas nuosekliai skirstomas į tris elementus: idealus diodas, įtampos šaltinis ir a rezistorius . Q taške nubrėžtas liestinis į diodo kreivę ir šios tiesės nuolydis yra lygus abipusiam diodo pasipriešinimo Q taške.
pamažu-tiesinis-artinimas
Matematiškai idealizuotas diodas
Matematiškai idealizuotas diodas reiškia idealų diodą. Šio tipo idealus diodas srovė tekantis yra lygus nuliui, kai diodas yra atvirkštinis. Idealaus diodo charakteristika yra laidas esant 0 V, kai įjungiama teigiama įtampa, o srovės srautas būtų begalinis, o diodas elgiasi kaip trumpasis jungimas. Parodoma idealiojo diodo charakteristika.
I-V charakteristika-kreivė
DUK
1). Kuris diodų modelis atspindi tiksliausią apytikslį dydį?
Trečiasis apytikslis yra tiksliausias apytikslis, nes į jį įeina 0,7 V diodo įtampa, vidinio diodo atsparumo įtampa ir atvirkštinė diodo varža.
2). Kokia yra diodo skilimo įtampa?
Diodo skilimo įtampa yra mažiausia atvirkštinė įtampa, naudojama diodui suskaidyti ir veikti atvirkštine kryptimi.
3). Kaip tikrinate diodą?
Norėdami išbandyti diodą, naudokite skaitmeninį multimetrą
- Pakeiskite multimetro selektoriaus jungiklį į diodų tikrinimo režimą
- Prijunkite anodą prie teigiamo multimetro laido, o katodą - prie neigiamo laido
- Multimetras rodo įtampos rodmenis nuo 0,6 iki 0,7 V ir žino, kad diodas veikia
- Dabar pakeiskite multimetro jungtis
- Jei multimetras rodo begalinį pasipriešinimą (per diapazoną) ir žino, kad diodas veikia
4). Ar diodas yra srovė?
Diodas nėra nei valdomas srovės, nei įtampa. Jis veikia, jei teisinga teigiama ir neigiama įtampa.
Šiame straipsnyje aptariami trys tipai diodas aproksimacijos metodas. Aptarėme, kaip galima priartinti diodą, kai diodas veikia kaip jungiklis su keliais skaitiniais. Galiausiai aptarėme įvairių tipų apytikslius diodų modelius. Štai jums klausimas, kokia yra diodo funkcija?
