Lezionediodo1

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come analizzare in continua un diodo usando il modello ideale

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Lezionediodo1

  1. 1. Lezione Sul diodo Silvano Natalizi
  2. 2. Lezione 1 Polarizzazione del Diodo
  3. 3. il diodo ideale id =0, vd <0 vd =0 id >0
  4. 4. Un circuito come questo può essere risolto usando: 1. L’approssimazione ideale. 2. La seconda approssimazione. 3. La terza approssimazione. 4. Un simulatore. 5. La curva caratteristica del diodo.
  5. 5. 1. Approssimazione ideale Quale delle due ? Il diodo si comporta come interruttore chiuso o aperto ?
  6. 6. Soluzione esercizio: Ipotizziamo che il diodo sia nello stato di interruttore aperto. Per l’ipotesi si ha vd<0 e id=0. Ma andiamo incontro ad un assurdo. Infatti se la id è nulla , la tensione del catodo del diodo è zero, mentre quella all’anodo +1.5V. Pertanto vd>0 contraddicendo l’ipotesi vd<0
  7. 7. Soluzione esercizio Pertanto, se il diodo non può essere nello stato di interruttore aperto, deve essere in quello di interruttore chiuso. Ne consegue che IR=Vs/RL=1.5/1k=1.5mA Vu Id=IR perché il diodo è in serie con la resistenza di carico Vu=Vs pertanto l’ipotesi di partenza è soddisfatta vd=Vs-Vu=0 e id>0
  8. 8. Risolvere questo ulteriore esercizio. In quali dei suoi due possibili stati si troverà il diodo ?
  9. 9. La soluzione al precedente quesito dipende dai valori che si attribuiscono alle resistenze ed ai generatori di tensione presenti nel circuito proposto. Facciamo un esempio: Supponiamo che il diodo sia nello stato di interruttore aperto. Quindi id=0 e vd<0 Calcoliamo la tensione v1=(10/(10+5))*12=8V v2=11V perché id=0 Vd=v1-v2=8-11=-3<0 Coerente con l’ipotesi !!!
  10. 10. Supponiamo invece che il diodo sia nello stato di interruttore chiuso. Ossia vd=0 e id>0. Calcoliamo vd con il metodo della sovrapposizione degli effetti. <ul><li>Cortocircuitiamo VB. In tal caso le due resistenze da 10 sono in parallelo e vale 5. Questo parallelo è in serie all’altra resistenza da 5. Quindi ho un partitore di tensione che fornisce in v1 la metà del generatore Vs, ossia 6V </li></ul>2) Cortocircuitiamo Vs. In tal caso le due resistenze da 5 e 10 sono in parallelo e vale 3.33. Questo parallelo è in serie all’altra resistenza da 10. Quindi ho un partitore di tensione che fornisce in v2 una tensione pari a v2=(3.33/(3.33+10))*11=2.75 La tensione complessiva è 6+2.75=8.75. Pertanto la corrente fluisce dal generatore Vb verso il punto v2 e da v2 verso v1, ossia id<0 contrariamente all’ipotesi fatta
  11. 11. Risolviamo quest’altro problema Ogni diodo può avere due stati possibili, di conseguenza ci sono quattro possibilità da esaminare. Di cui una sola è vera Stato di D1 Stato di D2 Off Off Off On On Off On On
  12. 12. I diodi possono essere entrambi Off ? Se lo fossero, la resistenza centrale sarebbe scollegata dai generatori e quindi avrebbe corrente nulla e tensione nulla. Ma allora, in particolare sarebbe vd2>0 ed anche vd1>0 contrariamente all’ipotesi. I diodi possono essere entrambi On ? Se lo fossero, si dovrebbe avere Id1>0 e Id2 >0, ed entrambe le correnti entrerebbero nel nodo della resistenza da 6k. La corrente I6 dovrebbe quindi essere uguale alla somma di Id2 e Id1 e quindi maggiore di una sua parte, ad esempio Id1. Ma I6=3/6k=0.5mA, mentre Id1=(10-3)/4k=1.75mA. Di conseguenza risulta Id1>I6, una parte maggiore del tutto! contraddicendo l’ipotesi.
  13. 13. Ipotizziamo che D1 sia Off e D2 On Anche questa ipotesi non è corretta perché vd1 deve essere nulla, invece risulta vd1=10-3=7>0!
  14. 14. Ipotizziamo che sia vero l’ultimo caso in esame: D1 On e D2 Off. Ci aspettiamo senz’altro di trovare una soluzione coerente con l’ipotesi, visto che già abbiamo scartato gli altri tre casi ! Ma analizziamo. La maglia di sinistra è un partitore di tensione con V6=(6k/(6k+4k))*10=6V Ne consegue che vd2=3-6=-3<0 in accordo con l’ipotesi che D2 è off. Pertanto la soluzione del problema è D1=On, D2=0ff
  15. 15. Calcola il punto di lavoro del diodo Per calcolare Rth cortocircuitiamo Vin e troviamo Rth=(R4||R3+R0)||R1=(1k||1k+2k)||2.5k=1.25k Isc=la corrente di uscita quando questa è cortocircuitata a massa. Si ricava Isc=IR0=0.6mA Vth=Rth*Isc=1.25k*0.6m=0.75V Id=Vth/(Rth+R2)=0.75/(1.25k+5k)=120uA diode R4 1K Vin 3 R0 2K R1 2.5K R3 1K R2 5K diode V THEV R Thev R2 5K R1 2.5K R3 1K R0 2K R4 1K 3 diode V THEV 0.75 R Thev 1.25K R2 5K
  16. 16. Risolvere i seguenti esercizi Stabilire lo stato dei diodi nei seguenti circuiti e calcolare la id e vd per ciascuno di essi.
  17. 17. Continua…

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