Выбор полупроводникового диода.

Рис. 2.7. Графическое решение нелинейного уравнения (2.11)

Рис. 2.6. Схема цепи постоянного тока с полупроводниковым диодом

Требуется выбрать марку диода и рассчитать его рабочую точку, то есть ток в цепи и напряжение на диоде . Обычно также требуется найти напряжение на нагрузке.

Так как общим элементом цепи является ток, то должно выполняться условие равенства токов, протекающих через диод и через нагрузку:

Данная задача является нелинейной, выражается через трансцендентную функцию и может быть решена только численными методами.

Для обеспечения высокой точности получаемого результата необходимо задать абсолютную погрешность нахождения тока в рабочей точке или разности напряжений .

По первому закону Кирхгофа составим уравнение электрической цепи

где − падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника эдс, – напряжение на диоде, – напряжение на нагрузке.

Разделим знаком равенства линейную и нелинейную части уравнения:

Левая часть этого выражения

является линейной зависимостью между током и напряжением и носит название нагрузочной прямой.

Для построения графической зависимости запишем уравнение нагрузочной прямой в более удобном виде:

Здесь .

Правая часть выражения (2.11) представляет собой вольтамперную характеристику диода в виде нелинейной зависимости

где , а второе слагаемое есть напряжение .

Графики уравнений (2.13) и (2.14) позволяют наглядно представить решение нелинейного уравнения (2.11) и увидеть рабочую точку (рис. 2.7). Графическое решение не обеспечивает нужную точность, но даёт возможность предложить варианты расчёта рабочей точки.

 

 

На первом этапе любого из возможных алгоритмов численного решения задачи нахождения рабочей точки осуществляют вручную выбор подходящего полупроводникового диода и его исходных данных для расчёта его параметров в дальнейшем с помощью ЭВМ.

По заданной и максимальной величине тока выбирают тип диода из условий и . Здесь − максимально допустимое обратное напряжение диода, − максимально допустимое среднее значение прямого тока через диод.

Если , то тип диода должен быть задан, так как выбрать диод в этом случае нельзя.

2. Выбор исходных данных для расчёта параметров диода

Вначале в справочнике для выбранного диода находят обратный ток и температуру, при которой он был измерен.

После этого по графической зависимости в справочнике выбирают произвольно величину достаточно близкую к максимальной и для неё также по графикам находят два значения обратного тока: для температуры и для температуры .

Затем по графической зависимости выбирают величину достаточно близкую к и для неё находят два напряжения: при и при .

На этом ручной этап подготовки исходных данных заканчивается.