דיודות הן בעיקר מכשירים חד כיווניים. הוא מציע התנגדות נמוכה כאשר הוא קדימה או חיובי מתח מוחל ויש לו גבוה הִתנַגְדוּת כאשר הדיודה מוטה הפוכה. לדיודה אידיאלית יש אפס התנגדות קדימה ואפס ירידה במתח. הדיודה מציעה התנגדות הפוכה גבוהה, וכתוצאה מכך אפס זרמים לאחור. למרות שדיודות אידיאליות אינן קיימות, דיודות כמעט אידיאליות משמשות ביישומים מסוימים. מתח האספקה בדרך כלל גדול בהרבה מהמתח הקדמי של דיודה ובכך V.Fמניחים שהם קבועים. מודלים מתמטיים משמשים לקירוב המאפיינים של דיודת סיליקון וגרמניום כאשר עמידות העומס בדרך כלל גבוהה או נמוכה מאוד. שיטות אלה עוזרות לפתור בעיות בעולם האמיתי. מאמר זה דן במה זה קירוב דיודות, סוגי קירובים, בעיות ומודלים דיודים מקורבים.
מהי דיודה?
ל דיודה הוא מוליך למחצה פשוט עם שני מסופים הנקראים אנודה וקתודה. הוא מאפשר זרימת זרם לכיוון אחד (כיוון קדימה) ומגביל את זרימת הזרם בכיוון ההפוך (בכיוון ההפוך). יש לו התנגדות נמוכה או אפס כאשר מוטה קדימה והתנגדות גבוהה או אינסופית כאשר מוטה לאחור. אנודת המסופים מתייחסת להוביל חיובי וקתודה מתייחסת להוביל השלילי. רוב הדיודות מוליכות או מאפשרות זרימת זרם כאשר האנודה מחוברת במתח חיובי. דיודות משמשות כמיישרים ב ספק כוח.
מוליכים למחצה-דיודה
מהי קירוב דיודות?
קירוב דיודות היא שיטה מתמטית המשמשת לקירוב ההתנהגות הלא לינארית של דיודות אמיתיות כדי לאפשר חישובים ו מעגל חשמלי אָנָלִיזָה. ישנם שלושה קירובים שונים המשמשים לניתוח מעגלי הדיודות.
קירוב דיודות ראשון
בשיטת הקירוב הראשונה, הדיודה נחשבת לדיודה מוטה קדימה וכמתג סגור עם ירידת מתח אפסית. זה לא מתאים לשימוש בנסיבות אמיתיות אלא משמש רק לקירוב כללי שבו לא נדרשת דיוק.
קירוב ראשון
קירוב דיודות שני
בקירוב השני, הדיודה נחשבת לדיודה מוטה קדימה בסדרה עם a סוֹלְלָה להפעלת המכשיר. כדי שדיודת סיליקון תידלק, היא זקוקה ל -0.7 וולט. מתח של 0.7 וולט ומעלה מוזרם להפעלת הדיודה מוטה קדימה. הדיודה מכבה אם המתח נמוך מ- 0.7 וולט.
קירוב שני
קירוב דיודות שלישי
הקירוב השלישי של דיודה כולל מתח על פני הדיודה ומתח על פני התנגדות בתפזורת, Rב. ההתנגדות בתפזורת נמוכה, כגון פחות מאום אחד ותמיד פחות מ -10 אוהם. ההתנגדות בתפזורת, Rבתואם את ההתנגדות של חומרי p ו- n. התנגדות זו משתנה על סמך כמות מתח ההעברה והזרם הזורם דרך הדיודה בכל זמן נתון.
ירידת המתח על פני הדיודה מחושבת באמצעות הנוסחה
וד= 0.7V + אניד* רב
ואם רב<1/100 Rתאו Rב<0.001 Rת, אנחנו מזניחים את זה
קירוב שלישי
בעיות קירוב דיודות עם פתרונות
בואו נסתכל על שתי שתי דוגמאות לבעיות קירוב דיודות עם פתרונות
1). הסתכל במעגל שלמטה והשתמש בקירוב השני של דיודה ומצא את הזרם הזורם דרך הדיודה.
מעגל לדיודה-קירוב
אניד= (V.ס- ויד) / R = (4-0.7) / 8 = 0.41A
2). התבונן בשני המעגלים וחשב בשיטת הקירוב השלישית של דיודה
מעגלים באמצעות שיטה שלישית
לתא (א)
הוספת נגד 1kΩ עם הנגד בתפזורת 0.2Ω לא משנה את הזרם הנוכחי
אניד= 9.3 / 1000.2 = 0.0093 א
אם אנחנו לא סופרים 0.2Ω, אז
אניד= 9.3 / 1000 = 0.0093 א
לתאנה (ב)
בהתנגדות עומס של 5Ω, התעלמות מהתנגדות בתפזורת של 0.2Ω מביאה להבדל בזרימה הנוכחית.
לכן יש לקחת בחשבון התנגדות בתפזורת והערך הנכון של הזרם הוא 1.7885 א '.
אניד= 9.3 / 5.2 = 1.75885 א
אם אנחנו לא סופרים 0.2Ω, אז
אניד= 9.3 / 5 = 1.86 א
לסיכום, אם עמידות העומס קטנה, ההתנגדות בתפזורת נלקחת לתוקף. עם זאת, אם עמידות העומס גבוהה מאוד (נע עד כמה קילו-אוהם), אז לעמידות בתפזורת אין השפעה על הזרם.
דגמי דיודות משוערים
מודלי הדיודות הם מודלים מתמטיים המשמשים לקירוב ההתנהגות בפועל של הדיודה. נדון בדוגמנות של צומת p-n המחוברות בכיוון מוטה קדימה תוך שימוש בטכניקות שונות.
דגם דיודות שוקלי
בתוך ה דגם דיודות שוקלי משוואה, זרם הדיודה I של דיודת צומת p-n קשור למתח הדיודה VD. בהנחה ש- VS> 0.5V ו- ID גבוה בהרבה מ- IS, אנו מייצגים את המאפיין VI של דיודה על ידי
אניד= אניס(הואVD / ηVT- 1) —— (i)
עם קירכהוף משוואת לולאה, אנו מקבלים את המשוואה הבאה
אניד= (V.ס- ויד/ R) ———- (ii)
בהנחה שפרמטרי הדיודה הם ו- η ידועים, בעוד ש- ID ו- IS הם כמויות לא ידועות. אלה ניתן למצוא באמצעות שתי טכניקות - ניתוח גרפי וניתוח איטרטיבי
ניתוח איטרטיבי
נעשה שימוש בשיטת ניתוח איטרטיבי למציאת מתח דיודה VD ביחס ל- VS עבור כל סדרת ערכים נתונה באמצעות מחשב או מחשבון. ניתן לארגן מחדש את המשוואה (i) על ידי חלוקתה ב- IS והוספת 1.
הואVD / ηVT= אני / אניס+1
על ידי יישום היומן הטבעי משני צידי המשוואה, ניתן להסיר את האקספוננציאלי. המשוואה מצטמצמת ל
וד/ ηVט= ln (אני / אניס+1)
החלפה ל- (i) מ- (ii) כפי שהיא עומדת בחוקו של קירכהוף והמשוואה פוחתת ל
וד/ ηVט= (ln (V.ס–Vד) / RIס) +1
אוֹ
וד= ηVטln ((Vס- ויד) / RIס+1)
מכיוון שידוע ש- Vs מעריך, ניתן לנחש את VD ואת הערך להציב בצד ימין של המשוואה ולבצע פעולות רציפות, ניתן למצוא ערך חדש ל- VD. לאחר שנמצא VD, נעשה שימוש בחוק של קירכהוף למציאת אני.
פיתרון גרפי
על ידי מתווה המשוואות (i) ו- (ii) בעקומת ה- IV, מתקבל פתרון גרפי משוער בצומת של שני גרפים. נקודת חיתוך זו בגרף מספקת את המשוואות (i) ו- (ii). הקו הישר בגרף מייצג את קו העומס והעקומה בגרף מייצגת את משוואת המאפיינים של הדיודה.
פיתרון גרפי לקביעת נקודת ההפעלה
דגם ליניארי Piecewise
מכיוון ששיטת הפיתרון הגרפי מסובכת מאוד עבור מעגלים מרוכבים, משתמשים בגישה חלופית של דוגמנות דיודות, המכונה דוגמנות ליניארית באופן חלקי. בשיטה זו, פונקציה מחולקת למקטעים לינאריים מרובים ומשמשת כעקומת מאפיין קירוב דיודה.
הגרף מראה את עקומת ה- VI של דיודה אמיתית המקורבת באמצעות מודל ליניארי דו-חלקי. דיודה אמיתית מסווגת לשלושה אלמנטים בסדרה: דיודה אידיאלית, מקור המתח ו- נַגָד . המשיק הנמשך בנקודת Q לעיקול הדיודה ושיפוע קו זה שווה לדדי ההתנגדות של הדיודה בנקודת Q.
חתיכה-לינארית-קירוב
דיודה אידיאלית מבחינה מתמטית
דיודה אידיאליזציה מתמטית מתייחסת לדיודה אידיאלית. בסוג זה של דיודה אידיאלית, ה- נוֹכְחִי הזרימה שווה לאפס כאשר הדיודה מוטה לאחור. המאפיין של דיודה אידיאלית הוא התנהלות ב 0 וולט כאשר מפעילים מתח חיובי וזרימת הזרם תהיה אינסופית והדיודה מתנהגת כמו קצר חשמלי. העקומה האופיינית של דיודה אידיאלית מוצגת.
I-V-curve-curve
שאלות נפוצות
1). איזה מודל דיודה מייצג את הקירוב המדויק ביותר?
הקירוב השלישי הוא הקירוב המדויק ביותר מכיוון שהוא כולל מתח דיודה של 0.7V, מתח על פני התנגדות פנימית של דיודה והתנגדות הפוכה שמציעה דיודה.
2). מהו מתח הפירוק של הדיודה?
מתח הפירוק של דיודה הוא המתח ההפוך המינימלי המופעל על מנת לגרום לפירוק הדיודה ולהתנהל בכיוון ההפוך.
3). איך בודקים דיודה?
כדי לבדוק דיודה, השתמש במולטימטר דיגיטלי
- שנה את מתג בורר המולטימטר למצב בדיקת דיודות
- חבר את האנודה להוביל החיובי של המולטימטר ולקתודה להוביל השלילי
- המולטימטר מציג קריאת מתח בין 0.6V ל- 0.7V ויודע שהדיודה עובדת
- כעת הפוך את חיבורי המולטימטר
- אם המולטימטר מציג התנגדות אינסופית (על טווח) ויודע שהדיודה עובדת
4). האם דיודה היא זרם?
דיודה אינה מכשיר מבוקר זרם או מכשיר מתח. זה מתנהל אם מתח חיובי ושלילי ניתן נכון.
מאמר זה דן בשלושת הסוגים של דיודה שיטת קירוב. דנו כיצד ניתן לקירוב דיודה כאשר הדיודה משמשת כמתג עם מעט מספרים. לבסוף דנו בסוגים שונים של מודלים דיודים מקורבים. הנה שאלה עבורך, מה הפונקציה של דיודה?
