4. Расчет статических и динамических сопротивлений, построение эквивалентных схем замещения

4.1 Используя ВАХ исследуемых нами диодов найдем величины их статических и динамических сопротивлений

4.2 При помощи полученных данных мы получили следующие показания зависимости статического сопротивления диодов от силы тока при их прямом включении (рис. 4.1 и рис 4.2) по формуле (1):

Rст = U/I (1)

где I - значение силы тока, А; U - напряжение соответствующее значению силы тока, В.

Рисунок 4.1 – Зависимость статического сопротивление диода 2Д213Б от силы тока при прямом включении

Рисунок 4.2 – Зависимость статического сопротивление диода Д9 от силы тока при прямом включении

4.3 Рассчитаем зависимость статического сопротивления диодов от силы тока при их обратном включении (рис. 4.3 и рис 4.4) по формуле (1).

Рисунок 4.3 - Зависимость статического сопротивление диода 2Д213Б от силы тока при обратном включении

Рисунок 4.4 - Зависимость статического сопротивление диода Д9 от силы тока при обратном включении

4.4 Найдем зависимость динамического сопротивления диодов от силы тока при их прямом включении (рис 4.5 и рис 4.6) по формуле (2):

Rд = ∆U/ ∆I (2)

где - ∆I – разность между соседними значениями силы тока, А; ∆U – разность между соседними значениями напряжения соответствующих силе тока, В.

Рисунок 4.5 - Зависимость динамического сопротивление диода 2Д213Б от силы тока при прямом включении

Рисунок 4.6 - Зависимость динамического сопротивление диода Д9 от силы тока при прямом включении

4.5 Выведем зависимость динамического сопротивления диодов от силы тока при их обратном включении (рис 4.7 и рис 4.8) по формуле (2).

Рисунок 4.7 - Зависимость динамического сопротивление диода 2Д213Б от силы тока при обратном включении

Рисунок 4.8 - Зависимость динамического сопротивление диода Д9 от силы тока при обратном включении

4.6 Полная схема замещения диода

Для оценки частотных свойств диода следуeт учитывать общую емкость диода С_Д, являющуюся суммой барьерной и диффузионной емкостей, а также сопротивления контактов. На рис. 4.9 приведена такая модель.

Рисунок 4.9 - Полная схема замещения диода

Здесь R_Д – нелинейное сопротивление перехода, С_бар – и С_диф - нелинейные барьерная и диффузионная емкости перехода, R – сопротивления контактов. Наличие сопротивлений контактов сказывается на виде ВАХ в области прямых напряжений: характеристика располагается ниже прямой ветви ВАХ идеального p-n-перехода.

5. Определение кпд заданной цепи

5.1 Для цепи (рис 5.1), состоящей из последовательно соединенных источника напряжения с величиной электродвижущей силы (ЭДС) равной Е_о, нагрузочного резистора R_н = 1 кОм и диода, рассчитать изменение коэффициента  полезного действия (КПД) такой цепи при изменении Е в диапазоне ±50% от величины Е₀. Ток диода при Е = Е₀ принять равным 2 мА. Сравнить полученные зависимости для германиевого и кремниевого диодов и объяснить их.

Рисунок 5.1 – Цепь для измерения КПД заданной цепи

Рассчитаем зависимость КПД цепи с диодами при изменении величины Е (рис. 5.2 и рис 5.3) по формуле (3):

КПД = Е_н / Е₀ (3)

где Ен= RI - напряжение на резисторе (произведение сопротивления нагрузки и силы тока), В; Е₀= Uд+Uн - ЭДС источника (сумма напряжений на резисторе и диоде), В.

Рисунок 5.2 – Зависимость КПД цепи с диодом Д9 от изменения ЭДС (Е)

Рисунок 5.3 – Зависимость КПД цепи с диодом 2Д213Б от изменения ЭДС (Е)

5.2 Для цепи (см. рис. 5.1) при Е = Е_о рассчитать и построить графики зависимостей величины  цепи от изменения сопротивления резистора R в диапазоне от 500 Ом до 1,5 кОм.

Рассчитаем зависимость КПД цепи с диодами при изменении величины R (рис. 5.4 и рис 5.5) по формуле (3).

Рисунок 5.4 – Зависимость КПД цепи с диодом Д9 от изменения сопротивления нагрузки (R)

Рисунок 5.5 – Зависимость КПД цепи с диодом 2Д213Б от изменения сопротивления нагрузки (R)