Điốt chủ yếu là thiết bị một chiều. Nó cung cấp sức đề kháng thấp khi chuyển tiếp hoặc tích cực Vôn được áp dụng và có Sức cản khi diode bị phân cực ngược. Một diode lý tưởng có điện trở thuận bằng không và sụt áp bằng không. Diode cung cấp điện trở ngược cao, dẫn đến dòng ngược bằng không. Mặc dù điốt lý tưởng không tồn tại, nhưng điốt gần lý tưởng được sử dụng trong một số ứng dụng. Các điện áp nguồn thường lớn hơn nhiều so với điện áp chuyển tiếp của một diode và do đó VFđược giả định là không đổi. Các mô hình toán học được sử dụng để xác định các đặc tính gần đúng của diode silicon và germani khi điện trở tải thường cao hoặc rất thấp. Những phương pháp này giúp giải quyết các vấn đề trong thế giới thực. Bài viết này thảo luận về xấp xỉ diode là gì, các loại xấp xỉ, các vấn đề và mô hình diode gần đúng.
Diode là gì?
ĐẾN diode là một chất bán dẫn đơn giản với hai thiết bị đầu cuối được gọi là cực dương và cực âm. Nó cho phép dòng điện chạy theo một hướng (chiều thuận) và hạn chế dòng điện chạy theo hướng ngược lại (chiều ngược lại). Nó có điện trở thấp hoặc bằng không khi phân cực thuận và điện trở cao hoặc vô hạn khi phân cực ngược. Cực dương của thiết bị đầu cuối đề cập đến dây dẫn dương và cực âm đề cập đến dây dẫn âm. Hầu hết các điốt dẫn hoặc cho phép dòng điện chạy qua khi cực dương được kết nối với điện áp dương. Điốt được sử dụng làm bộ chỉnh lưu trong Nguồn cấp.
bán dẫn-diode
Xấp xỉ Diode là gì?
Xấp xỉ điốt là một phương pháp toán học được sử dụng để ước tính hành vi phi tuyến tính của điốt thực để cho phép tính toán và mạch điện phân tích. Có ba phép gần đúng khác nhau được sử dụng để phân tích các mạch điốt.
Ước tính Diode đầu tiên
Trong phương pháp xấp xỉ đầu tiên, diode được coi là diode phân cực thuận và như một công tắc đóng với điện áp rơi bằng không. Nó không thích hợp để sử dụng trong các trường hợp thực tế mà chỉ được sử dụng cho các phép tính gần đúng chung khi không yêu cầu độ chính xác.
ước lượng đầu tiên
Khoảng gần diode thứ hai
Trong phép gần đúng thứ hai, diode được coi là diode phân cực thuận mắc nối tiếp với ắc quy để bật thiết bị. Để bật một diode silicon, nó cần 0,7V. Điện áp từ 0,7V trở lên được cấp để bật điốt phân cực thuận. Diode tắt nếu điện áp nhỏ hơn 0,7V.
xấp xỉ thứ hai
Khoảng gần diode thứ ba
Giá trị xấp xỉ thứ ba của một diode bao gồm điện áp trên diode và điện áp trên điện trở số lượng lớn, RB. Điện trở số lượng lớn thấp, chẳng hạn như nhỏ hơn 1 ohm và luôn nhỏ hơn 10 ohms. Điện trở số lượng lớn, RBtương ứng với điện trở của vật liệu p và n. Điện trở này thay đổi dựa trên lượng điện áp chuyển tiếp và dòng điện chạy qua diode tại bất kỳ thời điểm nào.
Điện áp rơi trên diode được tính bằng công thức
Vd= 0,7V + Id* RB
Và nếu RB<1/100 RThứ tựhoặc RB<0.001 RThứ tự, chúng tôi bỏ qua điều đó
xấp xỉ thứ ba
Các vấn đề về xấp xỉ diode với các giải pháp
Bây giờ chúng ta hãy xem xét hai ví dụ về hai bài toán xấp xỉ diode có giải pháp
1). Nhìn vào mạch bên dưới và sử dụng xấp xỉ thứ hai của diode và tìm dòng điện chạy qua diode.
xấp xỉ mạch cho-diode
TôiD= (VS- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Nhìn vào cả hai mạch và tính toán bằng phương pháp xấp xỉ thứ ba của diode
mạch-sử dụng-phương pháp thứ ba
Đối với hình (a)
Thêm điện trở 1kΩ với điện trở lớn 0,2Ω không tạo ra bất kỳ sự khác biệt nào về dòng điện chạy qua
TôiD= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Nếu chúng tôi không tính 0,2Ω, thì
TôiD= 9,3 / 1000 = 0,0093 A
Đối với hình (b)
Đối với điện trở tải là 5Ω, bỏ qua điện trở khối 0,2Ω sẽ mang lại sự khác biệt về dòng điện.
Do đó, điện trở khối phải được xem xét và giá trị chính xác của dòng điện là 1,7885 A.
TôiD= 9,3 / 5,2 = 1,75885 A
Nếu chúng tôi không tính 0,2Ω, thì
TôiD= 9,3 / 5 = 1,86 A
Tóm lại, nếu sức kháng tải nhỏ thì sức kháng khối lớn sẽ có hiệu lực. Tuy nhiên, nếu điện trở tải rất cao (dao động đến vài kilo-ohms), thì điện trở số lượng lớn không ảnh hưởng đến dòng điện.
Mô hình Diode gần đúng
Các mô hình diode là các mô hình toán học được sử dụng để ước tính hành vi thực tế của diode. Chúng ta sẽ thảo luận về mô hình của điểm nối p-n được kết nối theo hướng phân cực thuận bằng cách sử dụng các kỹ thuật khác nhau.
Mô hình điốt Shockley
bên trong Mô hình diode Shockley Phương trình, dòng điện diode I của một diode tiếp giáp p-n có liên quan đến điện áp diode VD. Giả sử rằng VS> 0,5V và ID cao hơn nhiều so với IS, chúng tôi biểu diễn đặc tính VI của một diode bằng
TôiD= tôiS(LàVD / ηVT- 1) —— (i)
Với Kirchhoff's phương trình lặp, chúng ta thu được phương trình sau
TôiD= (VS- VD/ R) ———- (ii)
Giả sử rằng các tham số của diode là và η đã biết, trong khi ID và IS là các đại lượng chưa biết. Chúng có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng hai kỹ thuật - Phân tích đồ họa và Phân tích lặp lại
Phân tích lặp lại
Phương pháp phân tích lặp lại được sử dụng để tìm điện áp diode VD đối với VS đối với bất kỳ chuỗi giá trị nhất định nào bằng máy tính hoặc máy tính. Phương trình (i) có thể được tổ chức lại bằng cách chia nó cho IS và thêm 1.
LàVD / ηVT= Tôi / tôiS+1
Bằng cách áp dụng log tự nhiên cho cả hai vế của một phương trình, cấp số nhân có thể được loại bỏ. Phương trình rút gọn thành
VD/ ηVT= ln (tôi / tôiS+1)
Thay (i) từ (ii) vì nó thỏa mãn định luật Kirchhoff và phương trình rút gọn thành
VD/ ηVT= (ln (VS–VD) / RIS) +1
Hoặc là
VD= ηVTln ((VS- VD) / RIS+1)
Vì Vs được biết đến với giá trị, VD có thể được đoán và giá trị được đưa vào vế phải của phương trình và thực hiện các phép toán liên tục, một giá trị mới cho VD có thể được tìm thấy. Khi VD được tìm thấy, định luật Kirchhoff được sử dụng để tìm I.
Giải pháp đồ họa
Bằng cách vẽ các phương trình (i) và (ii) trên đường cong I-V, một nghiệm đồ họa gần đúng thu được tại giao điểm của hai đồ thị. Giao điểm này trên đồ thị thỏa mãn các phương trình (i) và (ii). Đường thẳng trên đồ thị biểu diễn đường tải và đường cong trên đồ thị biểu diễn phương trình đặc tính của diode.
đồ họa-giải-pháp-để-xác-định-điểm-hoạt-động
Mô hình tuyến tính mảnh
Vì phương pháp giải đồ họa rất phức tạp đối với các mạch tổng hợp, một phương pháp thay thế của mô hình điốt được sử dụng, được gọi là mô hình tuyến tính từng mảnh. Trong phương pháp này, một hàm được chia nhỏ thành nhiều đoạn tuyến tính và được sử dụng làm đường đặc tính xấp xỉ diode.
Đồ thị cho thấy đường cong VI của một diode thực được tính gần đúng bằng mô hình tuyến tính hai đoạn. Một diode thực được phân loại thành ba phần tử mắc nối tiếp: một diode lý tưởng, nguồn điện áp và điện trở . Tiếp tuyến được vẽ tại điểm Q với đường cong diode và độ dốc của đường này bằng nghịch đảo của điện trở của diode tại điểm Q.
xấp xỉ từng đoạn tuyến tính
Diode lý tưởng về mặt toán học
Một diode lý tưởng hóa về mặt toán học đề cập đến một diode lý tưởng. Trong loại diode lý tưởng này, hiện hành dòng chảy bằng 0 khi diode được phân cực ngược. Đặc điểm của một diode lý tưởng là dẫn ở 0V khi đặt một điện áp dương và dòng điện sẽ là vô hạn và diode hoạt động giống như ngắn mạch. Đường đặc tính của một diode lý tưởng được hiển thị.
I-V-đặc tính-đường cong
Câu hỏi thường gặp
1). Mô hình diode nào đại diện cho sự gần đúng chính xác nhất?
Phép gần đúng thứ ba là phép gần đúng chính xác nhất vì nó bao gồm điện áp điốt là 0,7V, điện áp trên điện trở khối bên trong của một diode và điện trở ngược được cung cấp bởi một diode.
2). Điện áp đánh thủng của diode là gì?
Điện áp đánh thủng của một diode là điện áp ngược tối thiểu được áp dụng để làm cho diode đánh thủng và dẫn theo chiều ngược lại.
3). Làm thế nào để bạn kiểm tra một diode?
Để kiểm tra một diode, hãy sử dụng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số
- Thay đổi công tắc bộ chọn vạn năng sang chế độ kiểm tra diode
- Nối cực dương với dây dẫn dương của đồng hồ vạn năng và cực âm với dây dẫn âm
- Đồng hồ vạn năng hiển thị số đọc điện áp từ 0,6V đến 0,7V và biết rằng diode đang hoạt động
- Bây giờ đảo ngược các kết nối của đồng hồ vạn năng
- Nếu đồng hồ vạn năng hiển thị một điện trở vô hạn (trên phạm vi) và biết rằng diode đang hoạt động
4). Diode có phải là dòng điện không?
Diode không phải là thiết bị điều khiển dòng điện cũng không phải là thiết bị điều khiển điện áp. Nó hoạt động nếu điện áp dương và âm được đưa ra một cách chính xác.
Bài viết này đã thảo luận về ba loại diode phương pháp xấp xỉ. Chúng ta đã thảo luận về cách một diode có thể được tính gần đúng khi diode hoạt động như một công tắc với số ít. Cuối cùng, chúng tôi đã thảo luận về các loại mô hình diode gần đúng khác nhau. Đây là một câu hỏi cho bạn, chức năng của một diode là gì?
