Характеристики идеального диода кремния
В этой статье мы обсудим некоторые характеристики идеального диода, а также научимся анализировать схемы, содержащие более одного идеального диода в сочетании с резисторами и источниками питания постоянного тока.
Идеальный диодный ток и характеристики напряжения
Идеальный диод может быть одним из самых фундаментальных нелинейных схемных компонентов. Сам диод имеет два терминала. Символ элемента показан на рисунке 1.1 (A).
Рисунок 1.1 (A)
Свойства тока-напряжения (iv) показаны на рисунке 1.1 (B).
Рисунок 1.1 (B)
Существуют две важные характеристики идеального диода: предвзятое и обратное смещение. «Обратное смещение» означает, что если на диод подается отрицательное напряжение (то есть относительно только направления потока напряжения), ток отсутствует, и диод действует как разомкнутый контур, как показано на рисунке 1.1 (С). Идеальный диод, который имеет обратную направленность или работает в обратном направлении, называется «отключенным» или просто «выключенным».
Рисунок 1.1 (C)
Однако, если на идеальный диод имеется положительный ток (который также относится к направлению потока напряжения), на диоде наблюдается падение напряжения. Проще говоря, диод действует как короткое замыкание при работе в прямом направлении и проиллюстрирован на рисунке 1.1 (D). При работе таким образом диод передает любой ток, который имеет нулевое падение напряжения. Известно, что эта предвзятая операция «включена» или «включена».
Рисунок 1.1 (D)
Идеальный диод также относится к диоду, который имеет фиксированное постоянное падение напряжения. Эта модель является очень упрощенной и наиболее широко используемой моделью в области техники. Он основан на том факте, что диод, который, как говорят, является «прямым проводником», имеет падение напряжения, которое колеблется в небольшом количестве между 0, 6-0, 8 В. Эта модель постоянного падения напряжения предполагает, что значение напряжения составляет постоянное 0, 7 В. Следующая статья войдет в эту конкретную модель в глубину.
С этими описаниями характеристик идеального диода можно отметить, что любая внешняя схема должна ограничивать прямой ток, который протекает через диод, а также обратное напряжение на обрезающем диоде, для установки значений. На рисунке 1.2 представлены два диода, которые представляют эти понятия. Посмотрев на диод на рисунке 1.2 (A), мы видим, что диод проводит. Если диод проводит, произойдет нулевое падение напряжения, а ток, протекающий через него, будет установлен на напряжение +20 В, а также $$ 2 k \ Omega $$ как 10 мА.
Рисунок 1.2 (A)
На рисунке 1.2 (B) показан отрезанный диод, где есть нулевой ток: Следовательно, при переходе через диод полные 20 В будут обратным смещением.
Рисунок 1.2 (B)
На диоде есть два контакта: положительный и отрицательный. Положительная клемма называется анодом, а отрицательная клемма - катодом. Эти термины исходят из того, что использовались диоды с вакуумной трубкой. Направление диодных символов на рис. 1.2 (A) и рис. 1.2 (B) исходит из iv характеристики идеального диода, т. Е. Если проводимость присутствует в одном направлении, а не в другом.
Из этой характеристики идеального диода видно, что она сильно нелинейна. Однако диод ведет себя так, потому что прямые линии находятся под углом 90 ° друг к другу. Известно, что эта нелинейная кривая напряжения-тока, которая состоит из прямых сегментов, является «кусочно-линейной». Рассмотрим устройство, имеющее кусочно-линейные характеристики: если оно реализуется в приложении, так что сигнал напряжения, передаваемый через терминалы, качается по одному на линейные сегменты, то это устройство считается линейным элементом схемы. Однако, если сигнал напряжения не проходит мимо одной или нескольких точек останова, мы больше не можем анализировать эту схему линейно.
Цепь выпрямителя: приложение диода
В одном из самых популярных применений диода выпрямитель использует свою нелинейную кривую i - v, которая проиллюстрирована на рисунке 1.3 (A).
Рисунок 1.3 (A)
Это устройство преобразует переменный ток (который иногда меняет направление) на постоянный ток (который протекает только в одном направлении). Этот процесс известен как исправление, отсюда и название устройства. Выпрямители могут иметь форму полупроводниковых диодов, ламповых ламповых диодов и даже ртутно-дуговых клапанов.
Сама схема состоит из последовательного соединения диода и резистора (соответственно D и R). Во-первых, мы должны ввести входное напряжение, v l, синусоидальную форму волны на рис. 1.3 (B) и предположить, что диод имеет идеальные характеристики.
Рисунок 1.3 (B)
Во время этой части входных синусоидных циклов (от 0 до v p) положительная часть v l приведет к протеканию тока в прямом направлении через диод. Следовательно, напряжение диода v D чрезвычайно мало (в идеале ноль). При напряжении диода при значении нуля схема упрощается, как показано на рисунке 1.3 (C), и, следовательно, выходное напряжение, v 0, будет эквивалентно выходному напряжению.
Рисунок 1.3 (C)
Однако для части входного синусоидального сигнала, когда он ниже нуля, диод не будет иметь проводимости. Опять же, схема будет упрощена, что показано на рисунке 1.3 (D).
Рисунок 1.3 (D)
В этом случае выходное напряжение, v 0, будет иметь нулевое значение из-за отсутствия проводимости через диод. С учетом этой схемы выходное напряжение будет генерировать сигнал, который показан на рисунке 1.3 (E).
Рисунок 1.3 (E)
Кроме того, есть еще одна точка этого графика, которая требует отметить: Когда v l переключает полярность, v 0 работает в одном направлении (или однонаправленном) и, следовательно, имеет конечное среднее значение напряжения. Это конечное среднее напряжение также известно как компонент постоянного тока, который является постоянным напряжением, которое добавляется к чистому сигналу переменного тока. Следовательно, диодная схема выпрямляет сигнал напряжения и, следовательно, называется выпрямителем. Эта схема в основном используется для генерации сигнала постоянного тока от входного переменного сигнала.
Вывод
В этой статье мы обсудили и проанализировали идеальный элемент схемы диода. Я надеюсь, что вы узнали о его характеристиках тока и напряжения, а также о цепи выпрямителя, которая является применением диода. Вы должны уметь идентифицировать две важные характеристики: диод с прямым смещением и диод с обратным смещением и понять разницу между ними.
В следующей статье мы поговорим больше о характеристиках диода с точки зрения терминальных характеристик переходных диодов. Из этих характеристик мы узнаем, как анализировать диодные схемы, которые работают в прямом, обратном и пробоем. Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, оставьте их ниже!