Apa itu Pendekatan Diod: Jenis dan Model Diod

Diod terutamanya adalah peranti sehala. Ia menawarkan rintangan rendah ketika ke hadapan atau positif voltan diaplikasikan dan mempunyai tinggi rintangan apabila diod terbalik terbalik. Diod yang ideal mempunyai ketahanan sifar ke hadapan dan penurunan voltan sifar. Diod menawarkan rintangan terbalik yang tinggi, menghasilkan arus terbalik sifar. Walaupun diod ideal tidak ada, diod hampir ideal digunakan dalam beberapa aplikasi. Voltan bekalan pada amnya jauh lebih besar daripada voltan hadapan diod dan dengan itu V_Fdianggap berterusan. Model matematik digunakan untuk menghampiri ciri-ciri dioda silikon dan germanium apabila rintangan beban biasanya tinggi atau sangat rendah. Kaedah ini membantu menyelesaikan masalah di dunia nyata. Artikel ini membincangkan apa itu penghampiran diod, jenis penghampiran, masalah dan model dioda anggaran.

Apa itu Diod?

KE diod adalah semikonduktor sederhana dengan dua terminal yang dipanggil sebagai anod dan katod. Ia membenarkan aliran arus dalam satu arah (arah maju) dan menyekat aliran arus ke arah yang bertentangan (arah terbalik). Ia mempunyai rintangan rendah atau sifar ketika hala maju dan rintangan tinggi atau tak terhingga ketika terbalik. Anod terminal merujuk kepada plumbum positif dan katod merujuk kepada plumbum negatif. Sebilangan besar diod mengalirkan atau membiarkan arus mengalir ketika anod dihubungkan dengan voltan positif. Diod digunakan sebagai penyearah di bekalan kuasa.

semikonduktor-diod

Apakah Pendekatan Diod?

Penghampiran diod adalah kaedah matematik yang digunakan untuk menghampiri tingkah laku tidak linear dioda nyata untuk membolehkan pengiraan dan litar analisis. Terdapat tiga pendekatan yang berbeza yang digunakan untuk menganalisis litar diod.

Pendekatan Diod Pertama

Dalam kaedah penghampiran pertama, diod dianggap sebagai diod bias ke hadapan dan sebagai suis tertutup dengan penurunan voltan sifar. Tidak sesuai digunakan dalam keadaan kehidupan nyata tetapi hanya digunakan untuk perkiraan umum di mana ketepatan tidak diperlukan.

penghampiran pertama

Pendekatan Diod Kedua

Dalam penghampiran kedua, diod dianggap sebagai diod bias ke hadapan secara bersiri dengan a bateri untuk menghidupkan peranti. Untuk menghidupkan diod silikon, ia memerlukan 0.7V. Voltan 0.7V atau lebih tinggi diumpankan untuk menghidupkan diod bias ke hadapan. Diod mati jika voltan kurang dari 0.7V.

penghampiran kedua

Penghampiran Diod Ketiga

Penghampiran ketiga dioda merangkumi voltan merentasi diod dan voltan merintangi pukal pukal, R_B. Rintangan pukal rendah, seperti kurang dari 1 ohm dan selalu kurang dari 10 ohm. Rintangan pukal, R_Bsepadan dengan rintangan bahan p dan n. Rintangan ini berubah berdasarkan jumlah voltan maju dan arus yang mengalir melalui diod pada waktu tertentu.

Penurunan voltan merentasi diod dikira menggunakan formula

V_d= 0.7V + I_d* R_B

Dan sekiranya R_B<1/100 R_Thatau R_B<0.001 R_Th, kita mengabaikannya

penghampiran ketiga

Masalah Pendekatan Diod dengan Penyelesaian

Sekarang mari kita lihat dua contoh masalah penghampiran diod dengan penyelesaian

1). Lihat litar di bawah dan gunakan penghampiran dioda kedua dan cari arus yang mengalir melalui diod.

litar-untuk-diod-penghampiran

Saya_D= (V_s- V_D) / R = (4-0.7) / 8 = 0.41A

2). Lihat kedua-dua litar dan hitung menggunakan kaedah penghampiran ketiga dioda

kaedah litar-menggunakan-ketiga

Untuk rajah (a)

Menambah perintang 1kΩ dengan perintang pukal 0.2Ω tidak memberi perbezaan dalam arus yang mengalir

Saya_D= 9.3 / 1000.2 = 0.0093 A

Sekiranya kita tidak mengira 0.2Ω, maka

Saya_D= 9.3 / 1000 = 0.0093 A

Untuk rajah (b)

Untuk rintangan beban 5Ω, mengabaikan rintangan pukal 0.2Ω membawa perbezaan aliran semasa.

Oleh itu, rintangan pukal harus dipertimbangkan dan nilai arus yang betul ialah 1.7885 A.

Saya_D= 9.3 / 5.2 = 1.75885 A

Sekiranya kita tidak mengira 0.2Ω, maka

Saya_D= 9.3 / 5 = 1.86 A

Meringkaskan, jika rintangan beban kecil, rintangan pukal dilaksanakan. Walau bagaimanapun, jika rintangan beban sangat tinggi (antara beberapa kilo-ohm), maka rintangan pukal tidak mempengaruhi arus.

Model Diod Kira-kira

Model diod adalah model matematik yang digunakan untuk menghampiri tingkah laku sebenar diod. Kami akan membincangkan pemodelan persimpangan p-n yang disambungkan ke arah bias ke hadapan menggunakan pelbagai teknik.

Model Dock Shockley

Di dalam Model dioda Shockley persamaan, arus diod I dari dioda persimpangan p-n berkaitan dengan voltan diod VD. Dengan mengandaikan bahawa VS> 0.5V dan ID jauh lebih tinggi daripada IS, kami mewakili ciri VI dioda dengan

i_D= i_S(adalah^{VD / ηVT}- 1) —— (i)

Dengan Kirchhoff's persamaan gelung, kami memperoleh persamaan berikut

i_D= (V_S- V_D/ R) ———- (ii)

Dengan andaian bahawa parameter dioda dan η diketahui, sementara ID dan IS adalah kuantiti yang tidak diketahui. Ini boleh didapati dengan menggunakan dua teknik - Analisis grafik dan analisis Iteratif

Analisis Iteratif

Kaedah analisis berulang digunakan untuk mencari voltan diod VD sehubungan dengan VS untuk siri nilai tertentu menggunakan komputer atau kalkulator. Persamaan (i) dapat disusun semula dengan membahagikannya dengan IS dan menambahkan 1.

adalah^{VD / ηVT}= Saya / Saya_S+1

Dengan menggunakan log semula jadi pada kedua sisi persamaan, eksponensial dapat dikeluarkan. Persamaannya menjadi hingga

V_D/ ηV_T= ln (I / I_S+1)

Menggantikan (i) dari (ii) kerana memenuhi undang-undang Kirchhoff dan persamaannya menjadi

V_D/ ηV_T= (ln (V_S–V_D) / RI_S) +1

Atau

V_D= ηV_Tln ((a_S- V_D) / RI_S+1)

Oleh kerana Vs diketahui bernilai, VD dapat ditebak dan nilainya diletakkan di sebelah kanan persamaan dan melakukan operasi berterusan, nilai baru untuk VD dapat dijumpai. Setelah VD dijumpai, undang-undang Kirchhoff digunakan untuk mencari I.

Penyelesaian Grafik

Dengan memplot persamaan (i) dan (ii) pada lengkung I-V, penyelesaian grafik perkiraan diperoleh di persimpangan dua graf. Titik bersilang ini pada graf memenuhi persamaan (i) dan (ii). Garis lurus pada grafik mewakili garis beban dan lengkung pada grafik mewakili persamaan ciri diod.

titik-penyelesaian-untuk-menentukan-the-operasi-titik grafik

Model Linear Piecewise

Oleh kerana kaedah penyelesaian grafik sangat rumit untuk rangkaian komposit, pendekatan alternatif pemodelan dioda digunakan, yang dikenal sebagai pemodelan linear sepotong. Dalam kaedah ini, fungsi dipecah menjadi beberapa segmen linier dan digunakan sebagai kurva ciri penghampiran diod.

Grafik menunjukkan keluk VI dioda nyata yang dihampiri menggunakan model linear sepotong dua segmen. Diod sebenar dikelaskan kepada tiga elemen secara siri: dioda ideal, sumber voltan, dan a perintang . Tangen yang dilukis pada titik Q ke lengkung dioda dan cerun garis ini sama dengan timbal balik rintangan diod pada titik Q.

kepingan-linear-penghampiran

Diod Idealisasi Matematik

Diod ideal matematik merujuk kepada diod ideal. Dalam jenis diod yang ideal ini, semasa mengalir sama dengan sifar apabila diod terbalik terbalik. Ciri dioda yang ideal adalah melakukan pada 0V apabila voltan positif diterapkan dan aliran arus tidak terhingga dan diod berkelakuan seperti litar pintas. Keluk ciri dioda ideal ditunjukkan.

I-V-ciri-keluk

Soalan Lazim

1). Model diod yang manakah mewakili penghampiran yang paling tepat?

Penghampiran ketiga adalah penghampiran yang paling tepat kerana ia merangkumi voltan diod 0.7V, voltan merintangi rintangan pukal dalaman dioda, dan rintangan terbalik yang ditawarkan oleh dioda.

2). Berapakah voltan pemecahan diod?

Voltan pemecahan diod adalah voltan terbalik minimum yang digunakan untuk membuat kerosakan dan melakukan diod dalam arah terbalik.

3). Bagaimana anda menguji diod?

Untuk menguji diod, gunakan multimeter digital

• Tukar suis pemilih multimeter ke mod pemeriksaan dioda
• Sambungkan anod ke plumbum positif multimeter dan katod ke plumbum negatif
• Multimeter menunjukkan bacaan voltan antara 0.6V hingga 0.7V dan mengetahui bahawa diod berfungsi
• Sekarang balikkan sambungan multimeter
• Sekiranya multimeter menunjukkan rintangan yang tidak terhingga (jarak jauh) dan tahu bahawa diod berfungsi

4). Adakah diod adalah arus?

Diod bukan peranti yang dikendalikan arus atau voltan. Ia berlaku sekiranya voltan positif dan negatif diberikan dengan betul.

Artikel ini membincangkan tiga jenis diod kaedah penghampiran. Kami membincangkan bagaimana diod dapat didekati ketika diod bertindak sebagai suis dengan beberapa angka. Akhirnya, kami membincangkan pelbagai jenis model diod anggaran. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah fungsi diod?