Seminar 2. Dioda semiconductoare

1.1 Recapitularea elementelor de baza

Simbolul diodei semiconductoare este :

Ecuatia diodei este

unde:

curentul de saturatie (are valori de ordinul nA la diodele cu siliciu de mica putere )

h= 2 la Si respectiv h = 1 la Ge

este tensiunea termica

Prin logaritmarea ecuatiei diodei obtinem expresia tensiuni pe dioda

La curenti mari se tine cont si de caderile de tensiune pe zonele neutre ale jonctiunii diodei astfel ca expresia tensiunii pe dioda devine

unde, este rezistenta zonelor neutre.

1.2 Modelele echivalente liniare pentru dioda semiconductoare

1.2.1 Modelul de semnal mare

Regimul de semnal mare - este regimul în care dioda trece în timpul functionarii circuitului de la blocare la conductie si invers (bineînteles ca este necesara o amplitudine corespunzatoare a semnalului de intrare care sa permita acest lucru).

zolvarea circuitelor cu diode. Metoda exacta.

Metoda exacta foloseste ecuatii din electrotehnica si ecuatia diodei. Este o metoda dificila caci implica rezolvarea unui sistem de ecuatii neliniare.

Problema 2.1

Sa se calculeze curentul presupunând pentru dioda D parametrii:

,

Solutie

Se realizeaza schema echivalenta folosind teorema lui Thévenin:

 

 

 

Rezolvare grafica:

Rezolvare analitica

Scriind ecuatia a doua a lui Kirchhoff , respectiv ecuatia diodei se obtine sistemul de ecuatii:

Rezolvarea iterativa corespunzator unui sistem neliniar de ecuatii:

se realizeaza conform urmatoarelor etape pâna când diferenta rezultatelor între doua iteratii este suficient de mica:

Pasul1: Se calculeaza

Pasul 2: Se calculeaza

Pasul 3: Se calculeaza

Se constata ca sunt necesare 3 iteratii. În concluzie .

Verificam rezultatul prin calcul aproximativ.

Se aproximeaza si rezulta , deci apare o diferenta mica fata de valoarea calculata anterior.

Problema 2 .2

Sa se calculeze curentii prin cele doua diode cu Si daca parametrii sunt:

 

 

 

 

 

 

 

  , ,

 

Solutie

, rezulta . Cele doua diode au aceeasi tensiune la borne astfel încât putem scrie

, rezulta sistemul de ecuatii

Prin rezolvarea sistemului de ecuatii se obtin solutiile:

Concluzie: Nu se conecteaza în paralel diode pentru a mari disponibilitatea de curent, ci se va alege o dioda cu capabilitate corespunzatoare de curent . Se pot selecta totusi diode cu acelasi , dar aceasta nu este o solutie pentru ca parametrii celor doua diode nu variaza în acelasi raport cu temperatura.

Problema 2.3

Sa se calculeze tensiunile ce apar la bornele diodelor , daca parametrii sunt:

, ,

Solutie

Diodele sunt polarizate invers si sunt conectate în serie, rezulta ca prin ele trece acelasi curent care este determinat de cea mai mica dintre valorile curentilor de saturatie ale celor doua diode.

Concluzie: Practic toata tensiunea cade pe si pentru egalizarea tensiunilor se pun rezistente în paralele cu diodele (valori de zeci de la diodele cu Ge si sute de la diodele cu Si).