Графично решение за диод

Сега искам да разгледаме диод в електрическа верига и ще видим как решаваме вериги, които включват нелинейни елементи като диодите. Имам верига с батерия и резистор, и диод ето тук, като това ще е специален вид диод – това ще е LED диод, (светодиод), който излъчва светлина. Това е вид диод, който е произведен да генерира фотони светлина, когато през него тече ток в посока напред. Те са доста готини и ги виждаш постоянно в електронни компоненти. Ще видим как да използваме светодиод в реална проста малка верига. В нашата верига тук ще имаме резистор от 330 ома. Ще направим тази батерия 3 волта, това е като две батерии АА. Ще измерим колко ток ще тече през веригата. Ще отбелязвам това тук, ще отбележа напреженията между краищата на компонентите ни. Имаме Vd, което е това напрежение тук, а после имаме Vr, което е напрежението на резистора и това е това напрежение ето тук. Ще ти покажа кривата на тока и напрежението за нашия диод. Можеш да видиш, че тук, около 0,7 волта, токът се покачва внезапно, когато има 0,7 волта между краищата на диода. Нека започнем, като анализираме това, да започнем със същите инструменти, които винаги имаме, които са... да опитаме да запишем законите за тока за тези два елемента. За диода записваме закон за тока, който изглежда ето така. Токът е равен на Is по 'е' на степен (qV върху kT), минус 1. Това е волт-амперната характеристика на диода, където това е V на диода тук. Съответното уравнение за резистора е I равно на V на резистора, върху 330 ома. Това е просто законът на Ом за резистора и в двата случая I е това I ето тук. (показва най-горе вляво на ел. схема) Лесно можем да приравним тези два израза и да намерим Vd и Vr. Вместо това ще ги намеря чрез графичен метод. Ето графика за диода и това е Vd скалата, това е V на диода и това тук горе е I. Искам да построя тук също и кривата на резистора. Искам да построя тук и IV кривата на резистора на същата диаграма. В този израз имам Vr, вместо Vd, да видим дали мога да поработя върху Vr тук. Нека опитам да изразя Vr чрез Vd. Мога да изведа Vr като 3 волта минус Vd. Сега ще заместя с този израз в израза за I тук. Изразът за закона на Ом сега става I е равно на... Vr заместваме с 3 минус Vd, всичко върху 330 ома. И нека поработим още малко върху това. I е равно на 3 върху 330 минус Vd върху 330. Това започва да изглежда като уравнение на права. Нека запиша това, за да го разпознаем като уравнение на права. Минус Vd върху 330 плюс 3 върху 330 е 9 милиампера. Това е уравнението на права и наклонът е ето тук, минус 1 върху 330, а пресечната точка с оста I е 9 милиампера. Да видим дали можем да поставим тази права. Това се нарича права на натоварване. Това е просто прякор за този вид израз, който получаваш, когато имаш резистор, който е свързан към фиксирано захранване отгоре, и резисторът виси от него. Получаваш това характерно уравнение на права, която има отрицателен наклон, което е много отличително. Да видим дали мога да построя тази права на графика. Това е права, така че просто трябва да намерим две точки, които определят правата, а после ще успеем да начертаем правата. Ако поставя Vd да е равно на 0, тогава I е равно на 9 милиампера. Това е Vd равно на 0 и ще премине през 9 милиампера. Това е една точка от правата. Какво друго мога да взема да е равно на нула? Мога да поставя I да е равно на нула, което означава, че съм на правата на напрежението. И това, което ще направя, е че ще погледна веригата и ще определя това наум. Поставям I да е равно на нула и I = 0 означава, че няма ток в този резистор, следователно няма пад на напрежението между краищата на този резистор. Това означава, че това напрежение тук е същото като това напрежение тук. Знам напрежението тук, напрежението тук е 3 волта, следователно напрежението тук е 3 волта, което следва от това, че токът е нула. Да преминем тук и да поставим тази точка на права. Когато I е нула, V е 3 волта. Това е друга точка от правата. Сега имаме две точки и можем да начертаем права между тях, ето така. Начертах правата на натоварване за този 330-омов резистор. Спомни си, че казахме, че можем да решим тези две уравнения, като ги поставим двете да са равни едно на друго и това по същество е пресечната точка на тези две прави. Те се пресичат ето тук. Това е решението на задачата ни. Тази точка на пресичане е решението. Тук токът на резистора и токът на диода са еднакви и това е тази точка тук. Сега мога просто да запиша отговора си. Това напрежение е около 0,7 волта. Токът тук, за да намерим големината на тока, спускаме перпендикуляр и виждаме, че токът е 6,8 милиампера. Сега решихме веригата си с помощта на графичен метод. Това ни казва... нека изтрия малко, за да поразчистя. Нека взема тези две неща тук. Това беше просто правата на натоварване за резистора, за който говорихме. Получаваме, че I е равно на 6,8 милиампера и напрежението V... V на диода е равно на около 0,7 волта. Така решаваш графично верига с диод.