¿Qué es la aproximación de diodos? Tipos y modelos de diodos

¿Qué es la aproximación de diodos? Tipos y modelos de diodos

Los diodos son principalmente dispositivos unidireccionales. Ofrece baja resistencia cuando un avance o positivo Voltaje se aplica y tiene alta resistencia cuando el diodo tiene polarización inversa. Un diodo ideal tiene una resistencia directa cero y una caída de voltaje cero. El diodo ofrece una alta resistencia inversa, lo que resulta en cero corrientes inversas. Aunque no existen diodos ideales, en algunas aplicaciones se utilizan diodos casi ideales. Los voltajes de suministro son generalmente mucho mayores que el voltaje directo de un diodo y, por lo tanto, VFse supone que es constante. Los modelos matemáticos se utilizan para aproximar las características del diodo de silicio y germanio cuando la resistencia de carga suele ser alta o muy baja. Estos métodos ayudan a resolver problemas del mundo real. Este artículo analiza qué es la aproximación de diodos, tipos de aproximaciones, problemas y modelos de diodos aproximados.

¿Qué es un diodo?

A diodo Es un semiconductor simple con dos terminales llamados ánodo y cátodo. Permite el flujo de corriente en una dirección (dirección de avance) y restringe el flujo de corriente en la dirección opuesta (dirección inversa). Tiene una resistencia baja o cero cuando está polarizada hacia adelante y una resistencia alta o infinita cuando está polarizada hacia atrás. El ánodo de los terminales se refiere al cable positivo y el cátodo se refiere al cable negativo. La mayoría de los diodos conducen o permiten que la corriente fluya cuando el ánodo está conectado con un voltaje positivo. Los diodos se utilizan como rectificadores en fuente de alimentación.




Diodo semiconductor

diodo semiconductor



¿Qué es la aproximación de diodos?

La aproximación de diodo es un método matemático que se utiliza para aproximar el comportamiento no lineal de diodos reales para permitir cálculos y circuito análisis. Hay tres aproximaciones diferentes que se utilizan para analizar los circuitos de diodos.

Aproximación del primer diodo

En el primer método de aproximación, el diodo se considera como un diodo polarizado hacia adelante y como un interruptor cerrado con caída de voltaje cero. No es apto para usarse en circunstancias de la vida real, pero se usa solo para aproximaciones generales donde no se requiere precisión.



Primera aproximación

primera aproximación

Aproximación del segundo diodo

En la segunda aproximación, el diodo se considera como un diodo polarizado hacia adelante en serie con un batería para encender el dispositivo. Para que se encienda un diodo de silicio, necesita 0,7 V. Se alimenta un voltaje de 0,7 V o más para encender el diodo de polarización directa. El diodo se apaga si el voltaje es inferior a 0,7 V.

Segunda aproximación

segunda aproximación



Aproximación del tercer diodo

La tercera aproximación de un diodo incluye voltaje a través del diodo y voltaje a través de la resistencia general, RB. La resistencia a granel es baja, como menos de 1 ohmio y siempre menos de 10 ohmios. La resistencia a granel, RBcorresponde a la resistencia de los materiales pyn. Esta resistencia cambia según la cantidad de voltaje de reenvío y la corriente que fluye a través del diodo en un momento dado.


La caída de voltaje a través del diodo se calcula usando la fórmula

VD= 0,7 V + ID* RB

Y si RB<1/100 RTho RB<0.001 RTh, descuidamos eso

Tercera aproximación

tercera aproximación

Problemas de aproximación de diodos con soluciones

Veamos ahora dos 2 ejemplos de problemas de aproximación de diodos con soluciones

1). Mire el circuito a continuación y use la segunda aproximación de diodo y encuentre la corriente que fluye a través del diodo.

Aproximación de circuito por diodo

aproximación-circuito-por-diodo

yoD= (Vs- VD) / R = (4-0,7) / 8 = 0,41A

2). Mire ambos circuitos y calcule usando el tercer método de aproximación de diodo

Circuitos que utilizan el tercer método

circuitos-usando-tercer-método

Para higo (a)

Agregar una resistencia de 1kΩ con una resistencia de masa de 0.2Ω no hace ninguna diferencia en el flujo de corriente

yoD= 9.3/1000.2= 0.0093 A

Si no contamos 0.2Ω, entonces

yoD= 9.3/1000=0.0093 A

Para la figura (b)

Para una resistencia de carga de 5 Ω, ignorar la resistencia general de 0,2 Ω genera una diferencia en el flujo de corriente.

Por lo tanto, se debe considerar la resistencia a granel y el valor correcto de corriente es 1.7885 A.

yoD=9.3/5.2=1.75885 A

Si no contamos 0.2Ω, entonces

yoD=9.3/5=1.86 A

Resumiendo, si la resistencia a la carga es pequeña, se aplica la resistencia a granel. Sin embargo, si la resistencia de la carga es muy alta (hasta varios kiloohmios), la resistencia general no tiene ningún efecto sobre la corriente.

Modelos aproximados de diodos

Los modelos de diodo son modelos matemáticos que se utilizan para la aproximación del comportamiento real del diodo. Discutiremos el modelado de la unión p-n conectada en una dirección polarizada hacia adelante utilizando varias técnicas.

Modelo de diodo Shockley

En el Modelo de diodo Shockley ecuación, la corriente de diodo I de un diodo de unión p-n está relacionada con la tensión de diodo VD. Suponiendo que VS> 0.5V e ID es mucho más alto que IS, representamos la característica VI de un diodo por

ID= yoS(esVD /ηVT- 1) —— (i)

Con Kirchhoff ecuación de bucle, obtenemos la siguiente ecuación

ID= (VS- VD/ R) ———- (ii)

Suponiendo que los parámetros del diodo son y η se conocen, mientras que ID e IS son cantidades desconocidas. Estos se pueden encontrar utilizando dos técnicas: análisis gráfico y análisis iterativo

Análisis iterativo

Se usa un método de análisis iterativo para encontrar el voltaje de diodo VD con respecto a VS para cualquier serie dada de valores usando una computadora o calculadora. La ecuación (i) se puede reorganizar dividiéndola por IS y sumando 1.

esVD/ηVT= Yo / yoS+1

Al aplicar el logaritmo natural en ambos lados de una ecuación, se puede eliminar el exponencial. La ecuación se reduce a

VD/ ηVT= ln (yo / yoS+1)

Sustituyendo (i) de (ii) ya que satisface la ley de Kirchhoff y la ecuación se reduce a

VD/ ηVT= (ln (VS–VD)/RHODE ISLANDS) +1

O

VD= ηVTEn ((VS- VD)/RHODE ISLANDS+1)

Como se sabe que el valor de Vs, VD se puede adivinar y el valor se coloca en el lado derecho de la ecuación y, al realizar operaciones continuas, se puede encontrar un nuevo valor para VD. Una vez que se encuentra VD, se usa la ley de Kirchhoff para encontrar I.

Solución gráfica

Al trazar las ecuaciones (i) y (ii) en la curva I-V, se obtiene una solución gráfica aproximada en la intersección de dos gráficos. Este punto de intersección en el gráfico satisface las ecuaciones (i) y (ii). La línea recta en el gráfico representa la línea de carga y la curva en el gráfico representa la ecuación característica del diodo.

Solución-gráfica-para-determinar-el-punto-operativo

solución-gráfica-para-determinar-el-punto-operativo

Modelo lineal por partes

Como el método de solución gráfica es muy complicado para los circuitos compuestos, se utiliza un enfoque alternativo de modelado de diodos, conocido como modelado lineal por partes. En este método, una función se divide en múltiples segmentos lineales y se usa como una curva característica de aproximación de diodo.

El gráfico muestra la curva VI de un diodo real que se aproxima utilizando un modelo lineal por partes de dos segmentos. Un diodo real se clasifica en tres elementos en serie: un diodo ideal, la fuente de voltaje y un resistor . La tangente trazada en el punto Q a la curva del diodo y la pendiente de esta línea es igual al recíproco de la resistencia del diodo en el punto Q.

Aproximación lineal por partes

aproximación-lineal-por partes

Diodo matemáticamente idealizado

Un diodo matemáticamente idealizado se refiere a un diodo ideal. En este tipo de diodo ideal, el Actual el flujo es igual a cero cuando el diodo tiene polarización inversa. La característica de un diodo ideal es conducir a 0 V cuando se aplica un voltaje positivo y el flujo de corriente sería infinito y el diodo se comporta como un cortocircuito. Se muestra la curva característica de un diodo ideal.

Curva característica I-V

Curva característica I-V

Preguntas frecuentes

1). ¿Qué modelo de diodo representa la aproximación más precisa?

La tercera aproximación es la aproximación más precisa, ya que incluye un voltaje de diodo de 0,7 V, voltaje a través de la resistencia de volumen interna de un diodo y la resistencia inversa ofrecida por un diodo.

2). ¿Cuál es el voltaje de ruptura del diodo?

El voltaje de ruptura de un diodo es el voltaje inverso mínimo aplicado para hacer que el diodo se descomponga y conduzca en la dirección inversa.

3). ¿Cómo se prueba un diodo?

Para probar un diodo, use un multímetro digital

  • Cambie el interruptor selector del multímetro al modo de verificación de diodos
  • Conecte el ánodo al cable positivo del multímetro y el cátodo al cable negativo
  • El multímetro muestra una lectura de voltaje entre 0,6 V y 0,7 V y sabe que el diodo está funcionando
  • Ahora invierte las conexiones del multímetro
  • Si el multímetro muestra una resistencia infinita (sobre rango) y sabe que el diodo está funcionando

4). ¿El diodo es una corriente?

Un diodo no es un dispositivo controlado por corriente ni por voltaje. Conduce si se dan correctamente los voltajes positivo y negativo.

Este artículo analiza los tres tipos de diodo método de aproximación. Discutimos cómo se puede aproximar un diodo cuando el diodo actúa como un interruptor con pocos números. Finalmente, discutimos varios tipos de modelos de diodos aproximados. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función de un diodo?