Вопрос №8. Рабочий режим диода

В практических схемах в цепь диода включается какая-либо нагрузка, например резистор (рис.14а). В условном графическом обозначении полупроводникового диода треугольник (∆) является анодом, черточка – катодом. Прямой ток проходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно катода. Следовательно, ∆ нужно рассматривать как острие стрелки, показывающей условное направление прямого тока. Именно в этом направлении при прямом токе движутся дырки, электроны же движутся в противоположном направлении.

Рабочий режим –это режим работы диода с нагрузкой. Если бы диод обладал линейным сопротивлением, то расчет тока в подобной схеме не представлял бы затруднений, т.к. общее сопротивлении цепи равно сумме сопротивления диода постоянному току R0 и сопротивления нагрузочного резистора Rн. Но VD обладает нелинейным сопротивлением, и значении R0 у него изменяется при изменении тока. Поэтому расчет тока делают графически.

Дано: E, Rн и ВАХ диода

Найти: I и UVD

i = UR / Rн = (E – U) / Rн (*)

Уравнение для Rн – это уравнение первой степени относительно i и U. Его графиком является прямая линия, называемая линией нагрузки. Она строится по двум точкам на осях координат.

При i = 0, из (*) E=U, получим т.А (рис.14б).

Если U =0, то i = E / Rн, получим т.Б

Через т.А и т.Б проводим прямую, которая является линией нагрузки. Координаты точки Т дают решение поставленной задачи. Все остальные точки прямой АБ не соответствуют каким-либо рабочим режимам VD.

При построении линии нагрузки для сравнительно малых Rн, т. Б окажется за пределами чертежа. В этом случае следует отложить от т. А влево произвольное напряжение U (рис. 14в) и от полученной т. В отложить ток, равный U / Rн(отрезок ВГ). Прямая, проведенная через т. А и т. Г, будет линией нагрузки.

Рис. Схема включения диода с нагрузкой и построение линии нагрузки.

Вариант 2: РАБОЧИЙ РЕЖИМ ДИОДА

В практических схемах в цепь диода включается нагрузка и электродвижущая сила:

Прямой ток Iпр в такой схеме может протекать когда на анод подан положительный потенциал. Направление прямого тока указывает остриё стрелки ►.

Режим диода с нагрузкой называется рабочим. Анализ уравнения Шокли показывает, что зависимость Iпрот Uпр является нелинейной, а значит закон Ома даже для такой цепи не может быть применён.

Действительно, расчёт цепи по закону Ома может сводиться к определению Iпр по формуле:

, но Uд зависит от Iпр [Uд = f(Iпр)]

Поэтому для такой цепи применяется графоаналитический метод.

Как правило задача состоит в следующем:

Известно: Е, Rн, и ВАХ диода.

Необходимо найти: Iпр, Uд