Os diodos são principalmente dispositivos unidirecionais. Oferece baixa resistência quando um avanço ou positivo Tensão é aplicado e tem alto resistência quando o diodo é polarizado reversamente. Um diodo ideal tem resistência direta zero e queda de tensão zero. O diodo oferece alta resistência reversa, resultando em corrente reversa zero. Embora não existam diodos ideais, diodos quase ideais são usados em algumas aplicações. As tensões de alimentação são geralmente muito maiores do que a tensão direta de um diodo e, portanto, VFé considerado constante. Modelos matemáticos são usados para aproximar as características do diodo de silício e germânio quando a resistência de carga é tipicamente alta ou muito baixa. Esses métodos ajudam a resolver problemas do mundo real. Este artigo discute o que é aproximação de diodo, tipos de aproximações, problemas e modelos aproximados de diodo.
O que é um diodo?
PARA diodo é um semicondutor simples com dois terminais chamados de ânodo e cátodo. Ele permite o fluxo de corrente em uma direção (direção direta) e restringe o fluxo de corrente na direção oposta (direção reversa). Ele tem resistência baixa ou zero quando polarizado direto e resistência alta ou infinita quando polarizado reverso. Os terminais anodo referem-se ao condutor positivo e o cátodo refere-se ao terminal negativo. A maioria dos diodos conduz ou permite que a corrente flua quando o ânodo é conectado com uma tensão positiva. Diodos são usados como retificadores em fonte de energia.
diodo semicondutor
O que é aproximação de diodo?
Aproximação de diodo é um método matemático usado para aproximar o comportamento não linear de diodos reais para permitir cálculos e o circuito análise. Existem três aproximações diferentes usadas para analisar os circuitos de diodo.
Primeira Aproximação de Diodo
No método de primeira aproximação, o diodo é considerado um diodo polarizado direto e uma chave fechada com queda de tensão zero. Não é adequado para uso em circunstâncias da vida real, mas usado apenas para aproximações gerais onde precisão não é necessária.
primeira aproximação
Aproximação do segundo diodo
Na segunda aproximação, o diodo é considerado um diodo polarizado direto em série com um bateria para ligar o dispositivo. Para um diodo de silício ligar, ele precisa de 0,7V. Uma tensão de 0,7 V ou maior é alimentada para ligar o diodo polarizado direto. O diodo desliga se a tensão for inferior a 0,7V.
segunda aproximação
Terceiro Diodo Aproximação
A terceira aproximação de um diodo inclui voltagem através do diodo e voltagem através da resistência em massa, RB. A resistência em massa é baixa, como inferior a 1 ohm e sempre inferior a 10 ohms. A resistência em massa, RBcorresponde à resistência de p e n materiais. Essa resistência muda com base na quantidade de tensão de encaminhamento e na corrente que flui através do diodo a qualquer momento.
A queda de tensão no diodo é calculada usando a fórmula
Vd= 0,7V + Id* RB
E se RB<1/100 Rºou RB<0.001 Rº, nós negligenciamos isso
terceira aproximação
Problemas de aproximação de diodo com soluções
Vejamos agora dois 2 exemplos de problemas de aproximação de diodo com soluções
1). Olhe para o circuito abaixo e use a segunda aproximação do diodo e encontre a corrente que flui através do diodo.
aproximação de circuito para diodo
euD= (Vs- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A
2). Olhe para ambos os circuitos e calcule usando o terceiro método de aproximação do diodo
circuitos-usando-terceiro-método
Para fig (a)
Adicionar resistor de 1kΩ com resistor em massa de 0,2Ω não faz nenhuma diferença no fluxo de corrente
euD= 9,3 / 1000,2 = 0,0093 A
Se não contarmos 0,2Ω, então
euD= 9,3 / 1000 = 0,0093 A
Para fig (b)
Para resistência de carga de 5Ω, ignorar a resistência em massa de 0,2Ω traz uma diferença no fluxo de corrente.
Portanto, a resistência em massa deve ser considerada e o valor correto da corrente é 1,7885 A.
euD= 9,3 / 5,2 = 1,75885 A
Se não contarmos 0,2Ω, então
euD= 9,3 / 5 = 1,86 A
Resumindo, se a resistência de carga for pequena, a resistência em massa é aplicada. Entretanto, se a resistência de carga for muito alta (variando de vários quilo-ohms), a resistência em massa não tem efeito sobre a corrente.
Modelos de Diodo Aproximados
Os modelos de diodo são modelos matemáticos usados para a aproximação do comportamento real do diodo. Discutiremos a modelagem da junção p-n conectada em uma direção polarizada para frente usando várias técnicas.
Modelo de Diodo Shockley
No Modelo de diodo Shockley equação, a corrente de diodo I de um diodo de junção p-n está relacionada com a tensão de diodo VD. Assumindo que VS> 0,5 V e ID é muito maior do que IS, representamos a característica VI de um diodo por
euD= iS(éVD / ηVT- 1) —— (i)
Com Kirchhoff's equação de loop, obtemos a seguinte equação
euD= (VS- VD/ R) ———- (ii)
Assumindo que os parâmetros do diodo são e η são conhecidos, enquanto ID e IS são quantidades desconhecidas. Estes podem ser encontrados usando duas técnicas - análise gráfica e análise iterativa
Análise Iterativa
Um método de análise iterativa é usado para encontrar a tensão de diodo VD em relação a VS para qualquer série de valores dada usando um computador ou calculadora. A equação (i) pode ser reorganizada dividindo-a por IS e adicionando 1.
éVD / ηVT= I / IS+1
Ao aplicar o log natural em ambos os lados de uma equação, o exponencial pode ser removido. A equação se reduz a
VD/ ηVT= ln (I / IS+1)
Substituindo (i) de (ii), uma vez que satisfaz a lei de Kirchhoff e a equação se reduz a
VD/ ηVT= (ln (VS–VD) / RIS) +1
Ou
VD= ηVTln ((VS- VD) / RIS+1)
Como se sabe que Vs valoriza, VD pode ser adivinhado e o valor é colocado no lado direito da equação e, executando operações contínuas, um novo valor para VD pode ser encontrado. Uma vez que VD é encontrado, a lei de Kirchhoff é usada para encontrar I.
Solução Gráfica
Traçando as equações (i) e (ii) na curva I-V, uma solução gráfica aproximada é obtida na interseção de dois gráficos. Este ponto de intersecção no gráfico satisfaz as equações (i) e (ii). A linha reta no gráfico representa a linha de carga e a curva no gráfico representa a equação característica do diodo.
solução gráfica para determinar o ponto operacional
Modelo Linear por Partes
Como o método de solução gráfica é altamente complicado para circuitos compostos, uma abordagem alternativa de modelagem de diodo é usada, conhecida como modelagem linear por partes. Neste método, uma função é dividida em vários segmentos lineares e usada como uma curva característica de aproximação de diodo.
O gráfico mostra a curva VI de um diodo real que é aproximado usando um modelo linear por partes de dois segmentos. Um diodo real é classificado em três elementos em série: um diodo ideal, a fonte de tensão e um resistor . A tangente desenhada no ponto Q para a curva do diodo e a inclinação desta linha é igual ao recíproco da resistência do diodo no ponto Q.
aproximação linear por partes
Diodo Matematicamente Idealizado
Um diodo matematicamente idealizado se refere a um diodo ideal. Neste tipo de diodo ideal, o atual o fluxo é igual a zero quando o diodo é polarizado reversamente. A característica de um diodo ideal é conduzir a 0 V quando uma tensão positiva é aplicada e o fluxo de corrente seria infinito e o diodo se comporta como um curto-circuito. A curva característica de um diodo ideal é mostrada.
Curva característica I-V
FAQs
1). Qual modelo de diodo representa a aproximação mais precisa?
A terceira aproximação é a aproximação mais precisa, pois inclui uma tensão de diodo de 0,7 V, tensão através da resistência interna de um diodo e resistência reversa oferecida por um diodo.
2). Qual é a tensão de ruptura do diodo?
A tensão de ruptura de um diodo é a tensão reversa mínima aplicada para fazer a ruptura do diodo e conduzir na direção reversa.
3). Como você testa um diodo?
Para testar um diodo, use um multímetro digital
- Mude a chave seletora do multímetro para o modo de verificação de diodo
- Conecte o ânodo ao terminal positivo do multímetro e o cátodo ao terminal negativo
- O multímetro mostra uma leitura de tensão entre 0,6 V a 0,7 V e sabe que o diodo está funcionando
- Agora inverta as conexões do multímetro
- Se o multímetro exibe uma resistência infinita (acima da faixa) e sabe que o diodo está funcionando
4). O diodo é uma corrente?
Um diodo não é um dispositivo controlado por corrente nem por voltagem. Ele conduz se as tensões positiva e negativa forem fornecidas corretamente.
Este artigo discutiu os três tipos de diodo método de aproximação. Discutimos como um diodo pode ser aproximado quando o diodo atua como uma chave com poucos números. Finalmente, discutimos vários tipos de modelos aproximados de diodo. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função de um diodo?
