O que é aproximação de diodo: Tipos e modelos de diodo

O que é aproximação de diodo: Tipos e modelos de diodo

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

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

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

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

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

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 um terceiro método

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= iSVD / 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

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

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

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?