دیود

آموزش تجزیه و تحلیل مدارهای دیود

آموزش تجزیه و تحلیل مدارهای دیود

آموزش تکنیک های ساده تحلیل مدارها برای دیودهایی با هدایت کننده مستقیم:

در این مقاله، از دو روش برای ارزیابی جریان ها و ولتاژهای موجود در مدارهایی که شامل یک یا چند دیود هستند، استفاده و آموزش داده می شود.

پیش از این، به رابطه ی نمایی جریان و ولتاژ در دیودهایی با هدایت کنندگی مستقیم پرداختیم. در این آموزش، ما یاد خواهیم گرفت که چگونه از رابطه جریان و ولتاژ برای تسهیل در تحلیل مدار دیودهای ساده استفاده کنیم.

آموزش تجزیه و تحلیل مدارهای دیود:

جالب است بدانید که دیودها موجب دشوار شدن تجزیه و تحلیل مدارها می شوند زیرا دارای ویژگی غیر خطی ولتاژ و جریان هستند. به عبارت دیگر، دیود دارای مقدار عددی واحد نیست در نتیجه نمی توان بین جریان و ولتاژ رابطه ای ریاضی نوشت.

با یک مقاومت، این مقدار عددی واحد، پایدار و ثابت می شود و به دنبال آن وقتی چنین رابطه ای بین جریان و ولتاژ ترسیم می کنیم، به یک خط مستقیم می رسیم. از طرف دیگر، با نوعی دیود سیلیکونی، نموداری از رابطه ی غیر خطی I-V در زیر نشان داده شده است.

دیود

( طرحی از نمودار I-V را می بینید)

آموزش روش ها به شرح زیر می باشد.

  1. دیود به عنوان یک سوئیچ:

بی دردسرترین روش برای تحلیل مدارهای دیود این است که، دیود یک سوئیچ کنترل شده از ولتاژ است که به عنوان یک دریچه کاملا یک طرفه، برای جریان الکتریکی عمل می کند. اگر ولتاژ موجود در این سوئیچ از صفر ولت بیشتر باشد، جریان به صورت آزادانه، بدون مقاومت و افت ولتاژ گردش می کند. در صورتی که ولتاژ موجود در این سوئیچ کمتر یا مساوی با صفر ولت باشد، هیچ جریانی گردش نمی کند.

گام اول در این نوع آنالیز، فرض بر این است که دیود رسانا ( هادی) یا غیر رسانا است. هر دو فرض منجر به نتایج صحیحی خواهند شد، بنابراین بهترین حدس را بزنید و به آموزش های گفته شده دقت کنید.

اگر فرض کنید که دیود رسانا یا هادی است، دیود را به صورت شماتیک نگه دارید اما مانند یک قطعه سیم با آن رفتار کنید. اگر فرض بر این باشد که غیر رسانا است، آن را با مدار باز جایگزین کنید.

اکنون آنالیز کنید. اگر ولتاژ موجود در یک مداری که باز فرض شده است بیشتر از صفر باشد، فرض اشتباه بوده و در حقیقت، دیود رسانا است. اگر جریان از طریق یک دیود رسانا، از کاتد به سمت آند هدایت شود، فرض اشتباه است و ما آنالیز خود را به دیودهای هدایت کننده مستقیم محدود می کنیم، پس گردش جریان از کاتد به سمت آند نشان دهنده ی دیود غیر رسانا است.

 

دیود

( آموزش تشخیص دیود های رسانا و غیررسانا)

آموزش شکل: شماتیک بالا نشان دهنده ی مدار اصلی است. پایین سمت چپ، فرض می شود که دیود غیر رسانا است و با یک مدار باز جایگزین شده است. در سمت راست پایین، فرض شده است که دیود رسانا است و با اتصال به مقاومت صفر، جایگزین شده است.

شاید در این آموزش فکر کنید که این روش بسیار ابتدایی است، اما روشی مفید برای رسیدن به یک آنالیز اولیه سریع است، به خصوص زمانی که مدار شامل ولتاژهایی کاملا بزرگ نسبت به نوع ولتاژهای رو به جلو دیود است، یا هنگامی که مدار شامل چندین دیود بوده و نگرانی اصلی تشخیص این است که کدام یک از آنها رسانا است.

  1. آموزش روش افت ولتاژ ثابت:

زمانی که مدارها را به روش قبل آنالیز می کنیم، دیودها گویی ایده آل (دلخواه) هستند، به این معنی که آنها به عنوان دریچه هایی کاملا یک طرفه برای جریان، کار می کنند. از طرف دیگر در این آموزش باید بدانید که می توانیم این روش را با جای دادن یک باتری ایده آل که نشان دهنده ی افت ولتاژ دیود است، بسیار واقعی تر کنیم.

دیود

( همانطور که در نمودار می بینید، باتری بخشی از اجزای دیود می باشد )

علامت دیود نشان دهنده ی یک دیود ایده آل است و باتری دو کار را در این آموزش انجام می دهد:

  • شرایط آستانه را برای رسانایی و انتقال تغییر می دهد.
  • هنگام که دیود رسانا است، افت ولتاژ ایجاد می کند.

به دلیل ثابت و پایدار بودن ولتاژ باتری ایده آل، این روش آنالیز با مدل دیود ساده متشکل از دو حالت گسسته، مطابقت دارد:

  • اگر ولتاژ آند به کاتد در سرتاسر دیود کمتر از 0.7 ولت باشد، دیود خاموش است و به عنوان یک مدار باز، کار می کند.
  • اگر ولتاژ بزرگتر یا برابر با 0.7 ولت باشد، دیود با مقاومت صفر عمل می کند، اما افت ولتاژ 0.7 ولت را ایجاد می کند. (لازم نیست از 0.7 ولت به عنوان افت ولتاژ ثابت استفاده کنید، اما این انتخاب استانداردی برای دیودهای سیلیکونی است)

درک افت ولتاژ ثابت:

اگر آموزش نحوه ی عملکرد این مدل برایتان قابل فهم نیست، به خاطر داشته باشید که قطب باتری، مخالف جهت گردش جریان رو به جلو دیود است. پس هیچ جریانی نمی تواند از آند به سمت کاتد گردش کند ( جاری شود) تا ولتاژ رو به جلو از ولتاژ باتری بیشتر شود، و به این معنی است که باتری یک حالت آستانه برای رسانایی دیود ایجاد می کند.

به چیزی که در این آموزش باید توجه داشته باشید این است که، باتری جریان الکی ایجاد نمی کند که در آنالیز مدارمان دخالت ایجاد شود، زیرا دیود ایده آل اجازه نمی دهد جریان در جهت کاتد به آند گردش یابد. پس از شروع هدایت، ولتاژ باتری به یک افت ولتاژ عادی و نرمال تبدیل می شود. دوباره قطبیت باتری را مطرح می کنیم. در محل باتری یک مقاومت را تصور کنید، با ترسیم قطب مثبت در سمت چپ و قطب منفی در سمت راست، افت ولتاژ مقاومت را نشان می دهیم و می دانیم که با حرکت در مسیر جاری، این جهت گیری نشان دهنده ی از دست دادن ولتاژ است.

باتری همان جهت قطبیت را دارد، بنابراین باعث افت ولتاژ می شود که این حالت به واسطه ی دیود به جای مقاومت است.

تکنیک های آنالیز مدار دیود های پیچیده:

اکنون رابطه ی نمایی I-V دیود و دو روش برای تحلیل مدارها آموزش داده ایم و در مقاله بعدی، در مورد تکنیک های تجزیه و تحلیل مدار های پیچیده تر آموزش و بحث خواهیم کرد.

پاسخی را بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *