Modellierung des realen Diodenverhaltens

Bei hohen Frequenzen werden die Eingangsspannung und der Strom in einer einfachen Schaltung mit einem Widerstand und einer Diode aufgetragen.

Mathematica-Grafiken

Das Verhalten, das ich sehe, ist, dass die Diode länger in Vorwärtsrichtung vorgespannt bleibt als eine ideale Diode, aber sobald dies der Fall ist, kehrt sie in sehr kurzer Zeit ohne Phasenverschiebungen zum Üblichen zurück, vielleicht exponentiell.

Ich habe versucht, dieses bestimmte Verhalten der realen Diode unter Verwendung einer idealen Diode und anderer Komponenten (Kondensator, Widerstand, Induktivität) (makro) zu modellieren, aber bisher ist es kläglich gescheitert

Die kurze Frage ist, was könnte ich der Black Box einer idealen Diode hinzufügen, damit sie sich so verhält?

Ich würde mich freuen, wenn Sie sich etwas einfallen lassen, um zu wissen, wie Sie darüber nachgedacht haben, da Lernen der einzige Zweck dieser Frage ist.

Vielen Dank

diodes

— Rojo
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Schauen Sie sich die Shockley-Gleichung für die ideale Diode und die verschiedenen Ergänzungen an. Die Wiki- Dioden-Seite ist ein guter Anfang, und anschließend die Seite über Diodenmodellierung

— Oli Glaser

Ich verstehe nicht Die Spur, die Sie uns zeigen, stammt von einem Simulator, oder? Per Definition haben Sie also bereits ein Modell für das Verhalten der Diode. Ich denke, Sie würden viel mehr lernen, wenn Sie dieses Modell studieren, als wenn Sie Ihr eigenes Ad-hoc-Modell erstellen.

— Dave Tweed

@ DaveTweed Einerseits interessiert mich die echte Diodenmodellierung. Andererseits, und dies war die Hand, auf die ich mich konzentrieren wollte, als ich fragte, nahm ich dies als Übung: Was wäre, wenn ich eine ideale Diode hätte (vielleicht sogar das Modell 0-Ordnung) und eine solche Antwort generieren wollte wie im Bild für einen bestimmten Satz von Werten und Frequenzen durch Hinzufügen von Kondensatoren und Grundkomponenten? Ich konnte es nicht selbst tun, nachdem ich es versucht hatte. Ich versuche, mich mit Schaltkreisen mit Dioden UND Komponenten mit Speicher (Induktivitäten, Kondensatoren) vertraut zu machen, also fragte ich, wie die Leute über diese Dinge denken

— Rojo

Das Phänomen, das Sie sehen, wird als umgekehrte Wiederherstellungszeit bezeichnet . Schauen Sie nach und Sie werden sehen, dass es daran liegt, dass Träger in der Verbindungsstelle immer noch vorhanden sind, wenn sich die Spannung umkehrt. Bis diese Träger "aufgebraucht" sind, leitet die Diode weiter.

Beim Modellieren geht es darum zu wissen, welche Eigenschaften tatsächlich wichtig sind, und den Rest zu ignorieren. Wenn Sie das nicht tun würden, wäre es Realität statt eines Modells, aber dann wäre es auch zu komplex, um es zu implementieren.

Nehmen Sie in erster Näherung einfach an, dass die Diode für einen festgelegten Zeitraum in umgekehrter Richtung leitet. Dioden für Anwendungen, bei denen dies von Bedeutung ist, haben die im Datenblatt angegebene maximale Rückgewinnungszeit. Wenn der Zweck des Modells darin besteht, sicherzustellen, dass Ihre Schaltung weiterhin funktioniert, ist dies ein gutes Modell, da es die ungünstigsten Bedingungen darstellt.

Genauere Modelle berücksichtigen den Strom unmittelbar vor der Spannungsumkehr und betrachten die rückwärts ausgetretene Gesamtladung. Es gibt ausgefallene Gleichungen für alles, was Sie in Texten der Halbleiterphysik nachschlagen müssen, wenn Sie diesen Detaillierungsgrad wünschen.

— Olin Lathrop
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Danke +1. Ich werde die Reverse-Recovery-Zeit googeln. Abgesehen von dem eigentlichen Problem der Diodenmodellierung, sehen Sie einen einfachen Weg, wenn ich eine ideale Diode "habe" und mit ein paar Kondensatoren und Induktivitäten eine Antwort wie die in der Abbildung erhalten möchte?

— Rojo

@Rojo: Sie fragen sich anscheinend, wie man eine echte Diode aus einer idealen Diode und zusätzlichen Teilen simuliert? Dies macht keinen Sinn, da Sie nur echte Dioden haben können. Ich kann mir keine einfache Schaltung vorstellen, die um eine Diode herum hinzugefügt werden kann, um ihre Rückwärtswiederherstellungszeit zu verlängern. Verwenden Sie eine langsame Diode wie die 1N4004. Diese sind langsam genug, um grundsätzlich nur in 50- oder 60-Hz-Stromkreisen nützlich zu sein. Vergleichen Sie dies mit einer 1N4148-Signaldiode, die eine viel schnellere Rückwärtswiederherstellung aufweist. Außerdem weisen Schottky-Dioden eine inhärente schnelle Wiederherstellung auf, da sie ein anderer Übergang mit geringerer Speicherkapazität sind.

— Olin Lathrop

@Olin Lathrop: Es macht Sinn für mich, denke ich. Er verwendet eine Simulationssoftware, die eine ideale Diode implementiert. Er möchte dieser Diode die nicht idealen Eigenschaften einer realen Diode hinzufügen, wie Kapazität, Erholungszeit usw. Seine Frage ist, ist dies möglich? Gibt es eine Kombination und Konfiguration von passiven idealen Komponenten, die zu einer realistischen nicht idealen Diode führen? Meine Vermutung ist nein.

— BeB00