Физические основы электроники

Задание 1
Цепь состоит из последовательно соединенного диода VD, резистора R и источника напряжения питания Е. Рассчитать ток I через цепь и напряжение на элементах цепи: на диоде Uд, на резисторе UR. BAX диода взять из справочника. R = 100 Ом Е = 5 В

Задание 2
Провести аналитический расчет для цепи, рассмотренной в предыдущем задании используя кусочно-линейную аппроксимацию ВАХ Iд(Uд). Сравнить результаты со значениями, полученными графическим методом.

Задание 3
Привести эквивалентную схему стабилитрона, полученную методом кусочно-линейной аппроксимации. Выполнить аналитический расчет цепи со стабилитроном.

1. Расчет электрических цепей с полупроводниковыми диодами.
В практических схемах в цепь диода включается какая-либо нагрузка, например резистор (рис. 1.1 а). Прямой ток проходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно катода.
Режим диода с нагрузкой называют рабочим режимом. Если бы диод обладал линейным сопротивлением, то расчет тока в подобной схеме не представлял бы затруднений, так как общее сопротивление цепи равно сумме сопротивления диода постоянному току Rо и сопротивления нагрузочного резистора Rн. Но диод обладает нелинейным сопротивлением, и значение Rо у него изменяется при изменении тока. Поэтому расчет тока делают графически. Задача состоит в следующем: известны значения Е, Rн и характеристика диода, требуется определить ток в цепи I и напряжение на диоде Uд.
...................................................................................................................
2.Графо-аналитический расчет электрических цепей с полупроводниковыми диодами.
На одном графике выполняем вольтамперные характеристики диода и резистора. Постольку поскольку их соединение последовательное, то через них будет протекать один и тот же ток : I = IR = Iд, а сумма напряжений на них равна напряжению питания: E = UR + Uд. Поэтому для определения тока в цепи нам необходимо получить результирующую ВАХ всей цепи путем сложения ВАХ диода и резистора. Так как ВАХ резистора линейна, для её получения нам необходимо взять два значения напряжения и позакону Ома вычислить ток:
I0 = U0/R ; U0 = 0, R =100 Ом, следовательно I0 = 0;
I1 = U1/R ; U1= 4 В, R = 100 Ом, следовательно I1 = 40 мА
Через получившиеся точки проводим прямую.
Для упрощения расчетов аппроксимируем ВАХ диода, т.е. выполняем её в виде ломаной.
Теперь суммируя значения ВАХ диода и резистора по оси U получаем результирующую ВАХ всей цепи. Проведя перпендикуляр от оси U из точки Е = 5 В до пересечения с результирующей ВАХ, а так же из точки их пересечения линию параллельную оси U, мы можем определить все искомые величины: I = IR = Iд, UR , Uд.