Radivoje Đurić, Zbirka zadataka iz osnova elektronike DIODA. Elektrotehnički fakultet, Odsek za elektroniku

Dioda 1.3
V
+
−
Slika 1.1
+
V 2
−
+
V 1
−
D 2
D 1
1.1. U kolu sa slike 1.1 diode imaju različite inverzne struje zasićenja,
IS2 = 2IS1
, dok je Vt
= kT0 / q= 25,2mV , T 0 = 293K . Ukoliko se
drugačije ne naglasi smatrati da je temperatura ambijenta T = T0
.
a) Ako je V = 5V , odrediti napone na diodama VD1 = V1
i VD2 = V2.
b) ponoviti prethodnu tačku ako je V = − 5V .
c) Za koliko će se promeniti naponi na diodama iz tačke a), ∆ V1
i ∆ V2
,
ako se temperatura ambijenta promeni za ∆ T = + 80 C .
Rešenje:
a) Kada je V = 5V dioda D 2 je direktno polarisana, a dioda D 1 inverzno. Pretpostavimo da je
struja kroz granu sa diodama jednaka inverznoj struji zasićenja diode D 1 , I ≈ I S 1. Tada je
⎛ I 2 1
1
2 2 ln
D
⎞ ⎛ I
1 ln
S
⎞ ⎛ ⎞
VD = V = Vt ⎜ + ⎟= Vt ⎜ + 1⎟= Vtln ⎜ + 1⎟=
10,2 mV ⇒
⎝ IS2 ⎠ ⎝ IS2
⎠ ⎝2
⎠
VD1 = V1 = −( V − V2)
= V2 − V = − 4,989 V .
Proverom se dobija da je struja diode D 1
V
( ) ( )
1 / V t
−
1 198 1
I = I e − = I e − ≈ I ,
D1 S1 S1 S1
što znači da je početna pretpostavka opravdana, a struje i naponi su vrlo približni izračunatim
vrednostima.
b) Kada je V =− 5V dioda D 1 je direktno polarisana, a dioda D 2 inverzno. Sada je struja iz
generatora I ≈ I S 2 , odakle se dobija napon na diodi D 1
⎛ I 1 2
1 1 ln
D
⎞ ⎛ I
1 ln
S
⎞
VD = V = Vt ⎜ + ⎟= Vt ⎜ + 1⎟= Vtln ( 2 + 1)
= 27,7 mV ⇒
⎝ IS1 ⎠ ⎝ IS1
⎠
VD2 = V2 = V + V1 = − 4,972 V .
c) Temperaturno su zavisni i napon V t i inverzna struja zasićenja
T−T0
0 2 10
k
Vt
( T)
= T i IS
( T) ≈ IS
( T ) ⋅ .
q
Iako se inverzna struja zasićenja udvostručava približno na svakih 10 C , ovde naponi na
diodama zavise od odnosa inverznih struja zasićenja. Ove struje se podjednako menjaju ako su
diode u istim radnim uslovima, zbog čega je
⎛
( ) ( ) 3 ⎞ ⎛
2 2 2 2 0 ( ( 2) ( 0)
) 3 ⎞⎛k
⎞
∆ V = V T − V T = ln ⎜ ⎟ Vt
T − Vt
T = ln ⎜ ( T2 −T0)
2 2
⎟⎜
q
⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠ , T2 = T0
+∆ T ⇒
⎛3
⎞⎛
⎛T2
⎞⎞
∆ V2 = ln ⎜ ⎜Vt
( T0) ⎜ − 1⎟
= 2,8mV ⇒ ∆ V
⎝2
⎟⎜ ⎠ T ⎟
1 =∆ V2 = 2,8mV .
⎝ ⎝ 0 ⎠⎠
V
+
−
I 0
I1
I2
D
D1
2
1.2. U kolu sa slike 1.2 paralelno su povezane silicijumska dioda
čija je inverzna struja zasićenja I S1 = 10fA i Šotki dioda sa
I S2 = 10nA . Ako je: V = 1, 5 V , V t = 25mV i I 0 = 1mA ,
odrediti struje dioda I 1 i I 2 , Koliko iznosi napon na diodama
V = V = V ?
D D1 D2
Slika 1.2
Rešenje: