Модель диода для большого сигнала

Кремниевый диод представлен моделью для сигнала большой амплитуды рисунок 11. а) и имеет ВАХ, изображенную на рисунке 11. б). Определить ток в цепи, представленной на рисунке 11. в) при R = 1 кОм, U ₁ = 5В.

Сравнить результат с ответом, полученным в задаче 2.9.

Решение.

По второму закону Кирхгофа для контура на рисунке 11. в) должно падать напряжение 4,3 В.

–5 + 1000∙ I _Д + 0,7 + U _Д = 0.

Из этого выражения следует, что на идеальном диоде и на резисторе

Для указанной полярности напряжения диод включен в прямом направлении и напряжение на нем отсутствует (U _Д = 0). Следовательно, напряжение 4,3 В падает только на резисторе. По закону Ома ток диода I _Д = 4,3/10³ А = 4,3 мА. Напряжение U ₂ = 0,7 В.

Диоды используются не только в качестве преобразователей переменного напряжения, но и в качестве ограничителей и фиксаторов уровня напряжения.

Ограничители это устройства (схемы), предназначенные для ограничения амплитуды напряжения на определенном, заданном уровне.

Фиксаторы предназначены для фиксации амплитуды напряжения на определенно, заданном уровне.

В основе их работы лежит резкое изменение сопротивления диода (а значит и коэффициента передачи схемы) в открытом и закрытом состояниях.

Схема рисунка 10 является ограничителем с нулевым уровнем ограничения (для большого сигнала).

Для схемы 10. а) для положительной полуволны

	(7)

U ₂ = U _m R /(R + R _ПР) ≈ U _m

где U _m – максимальное амплитудное значение входного напряжения U ₁,

R _ПР – сопротивление диода при прямом включении.

Принимая во внимание, что, как правило, R _ПР << R, то U ₂ ≈ U ₁.

Для отрицательной полуволны диод закрывается, его сопротивление становится очень большим рисунок 10. б) и напряжение на выходе составит

U ₂ = U _m R/ (R + R _ОБР) ≈ 0

где R _ОБР – сопротивление закрытого диода.

Для схемы рисунка 10 при положительной полуволне входного напряжения U ₁ диод открыт, его сопротивление мало и напряжение на выходе

(8)

U ₂ = U ₁ R _ПР /(R _ПР + R)

Как правило, R >> R _ПР и U ₂ ≈ 0. (Если быть точным, то U ₂ примерно равно падению напряжения на открытом диоде, задача 2.9).

При отрицательной полуволне U ₁ диод закрыт и напряжение на выходе

	(9)

U ₂ = U ₁ R _обр /(R _обр + R)

где R _ОБР – сопротивление диода в закрытом состоянии.

Обычно R _обр >> R и U ₂ ≈ U ₁.

В качестве ограничителей и фиксаторов часто используются стабилитроны. Их вольт-амперные характеристики близки к идеальным. Участок характеристики от напряжения U _СТ до напряжения U _ПР рисунок 4 имеет сопротивление, близкое к бесконечности. Сопротивления стабилитрона в режиме стабилизации и прямой ветви составляют единицы Ом.

Дата добавления: 2017-01-14