Хагас дамжуулагч диодыг ерөнхийд нь дараах байдлаар загварчилна.
- 1. Идеал диод
- 2. Диодны экспоненциаль загвар
- 3. Диодны налуу шугаман загвар
- 4. Диодны босоо шугаман загвар
- 5. Диодны бага сигналын загвар
1. Идеал диод
Зөвхөн нэг чиглэлдээ гүйдэл дамжуулдаг элементийг идеал диод гэнэ.
Өөрөөр хэлбэл диодны схемийн тэмдэглэгээний сумаар тэмдэглэгдсэн чиглэлд гүйдлийг дамжуулна. Үүний тулд сумны чиглэлд гүйдлийг гүйлгэхээр тооцож диодны 2 хөлд хүчдлийг өгөх шаардлагатай.
Харин диодны схемийн тэмдэглэгээний эсрэг чиглэлд гүйдлийг дамжуулахгүй буюу эсрэг чиглэлд гүйдэл гүйлгэхээр диодны 2 туйлд хүчдэл өгвөл диодоор гүйдэл гүйхгүй.
Ямар нэгэн элементийн характеристикийг дээрх байдлаар тоочиж үзүүлэхээс илүү хялбараар тухайн элементээр гүйх гүйдэл, уг элемент дээр унах хүчдэл 2-ын хамаарлыг харуулсан вольт-амперийн характистик гэж нэрлэгддэг графикаар үзүүлэх нь тохиромжтой байдаг.
Идеал диодны вольт-амперийн характеристик нь:
2. Диодны экспоненциаль загвар
Үнэндээ бодит диод нь хагас дамжуулагч бодисыг ашиглан хийгддэг. n болон p хагас дамжуулагчийн хоорондох np шилжилтийг товчоор диод гэнэ. Өөрөөр хэлбэл хагас дамжуулагч диод гэдэг маань np шилжилт юм.
np-шилжилтээр гүйх гүйдэл, түүн дээр унах хамаарлыг харуулсан хагас дамжуулагч диодны вольт-амперийн характистикийн диод нээлттэй буюу диодоор гүйдэл гүйх үеийн муруй нь экспоненциаль муруй хэлбэртэй байдаг.
Цаашид диод нээлттэй буюу диодоор гүйдэл гүйхийг диодны шууд холболт, диод хаалттай буюу диодоор гүйдэл гүйхгүй байхыг диодны урвуу холболт гэж нэрлэнэ.
Хагас дамжуулагч диодны шууд холболтын үед диодоор гүйх гүйдэл ба диод дээр унах хүчдэл нь дараах хамааралтай байна.
Энд Is нь диодны ханалтын гүйдэл ба тодорхой температурт тогтмол утгатай, 10-15А эрэмбийн гүйдэл байна. Ханалтын гүйдэл нь 50С тутамд 2 дахин нэмэгдэнэ.
n-ийг материалын тогтмол гэх бөгөөд үйлдвэрлэх процесстой холбоотой тогтмол хэмжигдэхүүн. Энгийн диодны хувьд энэ нь 1 гэсэн утгатай байна.
VT нь дулаааны хүчдэл бөгөөд тасалгааны температурт энэ нь ойролцоогоор 25mV утгатай байна.
3. Диодны налуу шугаман загвар
Диодоор гүйх гүйдэл ба түүн дээр унах хүчдэл 2-ын хамаарлын экспоненциаль гэж үзвэл тооцоо хийх асуудал нь нилээд хүндэрдэг. Тиймээс тооцоог хялбарчлах зорилгоор диодыг загварчлах илүү хялбар загвар шаардлагатай болсон бөгөөд энэ загварын нилээд өргөн хэрэглэгддэг загварын нэг нь диодоор гүйх гүйдэл ихэсэхэд диод дээр унах хүчдэл ихэсдэг ба энэ хамаарлыг ойролцоогоор шугаман хамааралтай байдаг гэж үздэг загварчлал юм. Өөрөөр хэлбэл цаашид ихэнх тооцоонд диодыг шууд холболтын муждаа тодорхой эсэргүүцэлтэй резистораар төлөөлүүлэн үздэг диодны налуу шугаман загварыг ашиглана.
4. Диодны босоо шугаман загвар
Бүр зарим тооцоонд диодыг өмнөхөөс илүү хялбар загвар болох диод нээлттэй үед түүнд дээр ойролцоогоор 0,7в хүчдэл унах ба диодоор гүйх гүйдэл өөрчлөгдөхөд энэ хүчдэл өөрчлөгдөггүй тогтмол хэвээр байдаг гэж үзэх нь илүү хялбар байдаг. Ингэж үзсэн тохиолдолд диодны вольт-амперийн характеристик нь дараах хэлбэртэй байна.
5. Диодны бага сигналын загвар
Хагас дамжуулагч диодны шууд холболтын үеийн характеристик нь экспоненциаль муруй байдаг талаар өмнө үзсэн билээ.
Тэгвэл экспоненциалын муруйн хувьд гүйдэл ба хүчдэл нь хоорондоо шууд хамааралтай байх хэсэгхэн ч гэсэн муж олддог бөгөөд энэ мужийг зурагт үзүүлэв.
Диодоор гүйх гүйдэл ба диод дээр унах хүчдэл хоорондоо шууд хамааралтай байх муж юунд хэрэгтэй болохыг үзье.
Юуны өмнө үнэхээр диодоор гүйх гүйдэл ба диод дээр унах хүчдэл нь шууд хамааралтай байх муж байдаг байх шаардлагатай.
Дараа нь энэ мужийн голын цэгийг олох ба үүнийг bias point гэж нэрлэдэг. Энэ цэгийг олохыг цаашид bias-ийг олох гэх бөгөөд өсгөгчийн хувьд энэ нилээд чухал ойлголт болно. Жишээ нь bias-ийн цэг нь гүйдлийн ID ба хүчдлийн VD утгатай байг.
Энд тэмдэглэгээний талаарх нэг чухал ойлголт байгааг тайлбарлая.
Bias-ийн цэг дээр дээрх диодны тогтмол гүйдэл дээр бага зэрэг хувьсах байгуулагчийг нэмэхэд диод дээрх хүчдэл шугаман хамааралтайгаар өөрчлөгдөнө.
Шугаман мужид диод дээрх bias-ийн гүйдэл дээр хувьсах байгууламж нэмэхэд диод дээрх хүчдлийн хувьсах байгуулагч яг адилхан хэлбэрээр дагаж өөрчлөгдөнө.
Харин bias-ийн гүйдэл дээрх хувьсах байгуулагчийн хэмжээ шугаман мужаас хэтэрсэн тохиолдолд диод дээрх хүчдлийн хувьсах байгуулагчийн хэлбэр гүйдлийн хэлбэртэй адилхан байж чаддаггүй. Энэ шинж чанарыг ашиглаж транзисторт өсгөгч хийдэг бөгөөд энэ талаар сүүлд дэлгэрэнгүй тайлбарлах болно.
Энд шугаман байх мужийн голын цэг буюу bias цэгийн тухай ойлголт их чухал болно. Энэ цэгийг зөв олох нь шугаман хэв гажилтгүй сигнал гаргах боломжийг олгох ихэсгэдэг ба буруу олвол сигнал аль нэг талаасаа шугаман бишээр гажих эсвэл тайрагддаг. Эцсийн эцэст шугаман байх муж өөрөө хязгаартай тул bias-ийн гүйдэл дээрх хувьсах байгуулагчийг ихэсгээд байвал сигнал 2 талаасаа зэрэг эвдэрч эхэлдэг. Иймээс энэ загварыг диодны бага сигналын загвар гэж нэрлэнэ.
Диодны бага сигналын загварт тооцоо хийх аргачлалтай танилцая:
Эндээс гарах дүгнэлт нь bias цэг дээрх диодны дотоод эсэргүүцэл /диодны дифференциал эсэргүүцэл/ нь дулааны хүчдлийг диодоор гүйх гүйдэлд хуваасантай тэнцүү.
Энд дулааны хүчдэл нь тасалгааны температурт буюу 20 градусд 25,2mV байдгийг тооцсон болно.