Les diodes sont principalement des dispositifs unidirectionnels. Il offre une faible résistance quand un avant ou un positif Tension est appliqué et a un la résistance lorsque la diode est polarisée en inverse. Une diode idéale a une résistance directe nulle et une chute de tension nulle. La diode offre une résistance inverse élevée, ce qui entraîne des courants inverses nuls. Bien que les diodes idéales n'existent pas, des diodes presque idéales sont utilisées dans certaines applications. Les tensions d'alimentation sont généralement bien supérieures à la tension directe d'une diode et donc VFest supposée constante. Des modèles mathématiques sont utilisés pour approximer les caractéristiques de la diode en silicium et en germanium lorsque la résistance de charge est généralement élevée ou très faible. Ces méthodes aident à résoudre des problèmes du monde réel. Cet article décrit ce qu'est l'approximation de diode, les types d'approximations, les problèmes et les modèles de diode approximatifs.
Qu'est-ce qu'une diode?
À diode est un semi-conducteur simple avec deux bornes appelées anode et cathode. Il permet la circulation du courant dans un sens (sens direct) et limite le flux de courant dans le sens opposé (sens inverse). Il a une résistance faible ou nulle lorsqu'il est polarisé en direct et une résistance élevée ou infinie lorsqu'il est polarisé en inverse. L'anode des bornes se réfère au fil positif et la cathode se réfère au fil négatif. La plupart des diodes conduisent ou permettent au courant de circuler lorsque l'anode est connectée à une tension positive. Les diodes sont utilisées comme redresseurs dans source de courant.
diode semi-conductrice
Qu'est-ce que l'approximation des diodes?
L'approximation de diode est une méthode mathématique utilisée pour approximer le comportement non linéaire de diodes réelles pour permettre des calculs et circuit Analyse. Il existe trois approximations différentes utilisées pour analyser les circuits de diodes.
Première approximation de diode
Dans la méthode de première approximation, la diode est considérée comme une diode polarisée en direct et comme un interrupteur fermé avec une chute de tension nulle. Il n'est pas apte à être utilisé dans des circonstances réelles mais utilisé uniquement pour des approximations générales où la précision n'est pas requise.
première approximation
Approximation de la deuxième diode
Dans la seconde approximation, la diode est considérée comme une diode polarisée en direct en série avec un batterie pour allumer l'appareil. Pour qu'une diode au silicium s'allume, elle a besoin de 0,7 V. Une tension de 0,7 V ou plus est appliquée pour activer la diode polarisée en direct. La diode s'éteint si la tension est inférieure à 0,7 V.
seconde approximation
Approximation de la troisième diode
La troisième approximation d'une diode comprend la tension aux bornes de la diode et la tension aux bornes de la résistance en vrac, RB. La résistance apparente est faible, par exemple inférieure à 1 ohm et toujours inférieure à 10 ohms. La résistance en vrac, RBcorrespond à la résistance des matériaux p et n. Cette résistance change en fonction de la quantité de tension de transmission et du courant traversant la diode à un moment donné.
La chute de tension aux bornes de la diode est calculée à l'aide de la formule
Vré= 0,7 V + Iré* RB
Et si RB<1/100 REou RB<0.001 RE, nous négligeons que
troisième approximation
Problèmes d'approximation de diode avec solutions
Voyons maintenant deux exemples de problèmes d’approximation de diodes avec des solutions
1). Regardez le circuit ci-dessous et utilisez la deuxième approximation de la diode et trouvez le courant qui traverse la diode.
approximation circuit-pour-diode
jeré= (Vs- Vré) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Regardez les deux circuits et calculez en utilisant la troisième méthode d'approximation de la diode
circuits utilisant la troisième méthode
Pour la figue (a)
L'ajout d'une résistance de 1 kΩ avec une résistance de masse de 0,2 Ω ne fait aucune différence dans la circulation du courant
jeré= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Si nous ne comptons pas 0,2Ω, alors
jeré= 9,3 / 1000 = 0,0093 A
Pour la fig (b)
Pour une résistance de charge de 5Ω, ignorer la résistance en vrac de 0,2Ω entraîne une différence de flux de courant.
Par conséquent, la résistance de masse doit être prise en compte et la valeur correcte du courant est de 1,7885 A.
jeré= 9,3 / 5,2 = 1,75885 Un
Si nous ne comptons pas 0,2Ω, alors
jeré= 9,3 / 5 = 1,86 A
En résumé, si la résistance de charge est faible, la résistance en vrac est prise en compte. Cependant, si la résistance de charge est très élevée (allant jusqu'à plusieurs kilo-ohms), la résistance de masse n'a aucun effet sur le courant.
Modèles de diodes approximatifs
Les modèles de diode sont des modèles mathématiques utilisés pour l’approximation du comportement réel de la diode. Nous discuterons de la modélisation de la jonction p-n connectée dans une direction polarisée en direct en utilisant diverses techniques.
Modèle de diode Shockley
Dans le Modèle de diode Shockley équation, le courant de diode I d'une diode à jonction p-n est lié à la tension de diode VD. En supposant que VS> 0,5V et ID est beaucoup plus élevé que IS, nous représentons la caractéristique VI d'une diode par
jeré= iS(estVD / ηVT- 1) —— (i)
Avec Kirchhoff équation de boucle, nous obtenons l'équation suivante
jeré= (VS- Vré/ R) ———- (ii)
En supposant que les paramètres de la diode sont et η sont connus, tandis que ID et IS sont des quantités inconnues. Ceux-ci peuvent être trouvés à l'aide de deux techniques - Analyse graphique et analyse itérative
Analyse itérative
Une méthode d'analyse itérative est utilisée pour trouver la tension de diode VD par rapport à VS pour une série donnée de valeurs à l'aide d'un ordinateur ou d'une calculatrice. L'équation (i) peut être réorganisée en la divisant par IS et en ajoutant 1.
estVD / ηVT= I / IS+1
En appliquant le logarithme naturel des deux côtés d'une équation, l'exponentielle peut être supprimée. L'équation se réduit à
Vré/ ηVT= ln (I / IS+1)
En substituant (i) à (ii) car il satisfait la loi de Kirchhoff et l'équation se réduit à
Vré/ ηVT= (ln (VS–Vré) / RIS) +1
Ou
Vré= ηVTln ((VS- Vré) / RIS+1)
La valeur de Vs étant connue, VD peut être devinée et la valeur est placée dans la partie droite de l'équation et en effectuant des opérations continues, une nouvelle valeur pour VD peut être trouvée. Une fois que VD est trouvé, la loi de Kirchhoff est utilisée pour trouver I.
Solution graphique
En traçant les équations (i) et (ii) sur la courbe I-V, une solution graphique approximative est obtenue à l'intersection de deux graphiques. Ce point d'intersection sur le graphique satisfait les équations (i) et (ii). La ligne droite sur le graphique représente la ligne de charge et la courbe sur le graphique représente l'équation caractéristique de la diode.
solution-graphique-pour-déterminer-le-point-de-fonctionnement
Modèle linéaire par morceaux
Comme la méthode de résolution graphique est très compliquée pour les circuits composites, une approche alternative de modélisation de diode est utilisée, connue sous le nom de modélisation linéaire par morceaux. Dans cette méthode, une fonction est décomposée en plusieurs segments linéaires et utilisée comme courbe caractéristique d'approximation de diode.
Le graphique montre la courbe VI d'une diode réelle qui est approximée à l'aide d'un modèle linéaire par morceaux à deux segments. Une vraie diode est classée en trois éléments en série: une diode idéale, la source de tension et un résistance . La tangente tracée au point Q à la courbe de diode et la pente de cette ligne est égale à l'inverse de la résistance de la diode au point Q.
approximation-linéaire par morceaux
Diode mathématiquement idéalisée
Une diode mathématiquement idéalisée fait référence à une diode idéale. Dans ce type de diode idéale, le actuel l'écoulement est égal à zéro lorsque la diode est polarisée en inverse. La caractéristique d'une diode idéale est de conduire à 0V lorsqu'une tension positive est appliquée et que le flux de courant serait infini et que la diode se comporte comme un court-circuit. La courbe caractéristique d'une diode idéale est représentée.
Courbe caractéristique I-V
FAQ
1). Quel modèle de diode représente l'approximation la plus précise?
La troisième approximation est l'approximation la plus précise car elle comprend une tension de diode de 0,7 V, une tension aux bornes de la résistance de masse interne d'une diode et une résistance inverse offerte par une diode.
2). Quelle est la tension de claquage de la diode?
La tension de claquage d'une diode est la tension inverse minimale appliquée pour faire claquer la diode et conduire dans le sens inverse.
3). Comment testez-vous une diode?
Pour tester une diode, utilisez un multimètre numérique
- Changer le sélecteur du multimètre en mode de vérification de diode
- Connectez l'anode au fil positif du multimètre et la cathode au fil négatif
- Le multimètre affiche une lecture de tension entre 0,6 V et 0,7 V et sait que la diode fonctionne
- Maintenant, inversez les connexions du multimètre
- Si le multimètre affiche une résistance infinie (sur la plage) et sait que la diode fonctionne
4). La diode est-elle un courant?
Une diode n'est ni un appareil commandé en courant ni en tension. Il conduit si les tensions positives et négatives sont données correctement.
Cet article aborde les trois types de diode méthode d'approximation. Nous avons discuté de la façon dont une diode peut être approchée lorsque la diode agit comme un commutateur avec peu de chiffres. Enfin, nous avons discuté de divers types de modèles de diodes approximatives. Voici une question pour vous, quelle est la fonction d'une diode?
