Circuito de diodo con fuente de voltaje paralelo

Un diodo ideal solo puede conducir en una dirección, no tiene una caída de voltaje hacia adelante y una resistencia cero. Dado que este es un circuito puramente teórico al definir los diodos como 'ideales' (por lo que los voltajes son solo voltajes), espero que esto suceda:

El voltaje más bajo (+ 1V) en el extremo del cátodo de D3 haría bajar el nodo del diodo / resistencia a 1V. Esto revertiría el sesgo D1 y D2 para que no tuvieran efecto. La caída de voltaje en R1 sería de 4 V, lo que da una corriente de 4 mA.

Se ha dado la respuesta correcta, así que solo agregaré el método general para resolver los problemas de diodos ideales.

Con tres diodos ideales, hay \ $ 2 ^ 3 = 8 \ $ posibles combinaciones de encendido y apagado con solo una combinación consistente.

Esencialmente, uno elige una combinación y luego verifica la consistencia hasta que encuentra la combinación consistente.

Si uno elige que un diodo esté apagado, uno reemplaza el diodo con un circuito abierto y luego, después de resolver el circuito, comprueba que \ $ V_D \ le 0 \ $ para ese diodo. Si el voltaje es positivo, el resultado es inconsistente con la suposición de que el diodo está apagado.

Si uno elige que un diodo esté encendido, uno reemplaza el diodo con un cortocircuito y, después de resolver el circuito, comprueba que \ $ I_D \ ge 0 \ $ para ese diodo. Si la corriente es negativa, el resultado es inconsistente con la suposición de que el diodo está encendido.

Entonces, por ejemplo, elija la combinación donde los tres diodos están apagados. Reemplace los diodos con circuitos abiertos y encuentre que \ $ V = 5V \ $. Pero esto implica que los tres diodos tienen voltajes positivos que son inconsistentes con la suposición de que están apagados. Entonces, elimina esa combinación.

Como responde Jim, la única combinación consistente es D1 desactivado, D2 desactivado, D3 activado. (De hecho, sabemos por inspección que \ $ V \ $ no puede ser mayor que 1V y hemos eliminado la posibilidad de que todos los diodos estén apagados).

Para verificar, reemplace D1 y D2 con circuitos abiertos y reemplace D3 con un cortocircuito.

La solución es entonces

$$ V = 1V $$

$$ V_ {D1} = -2V $$

$$ V_ {D2} = -1V $$

$$ I_ {D1} = 4 \ mathrm {mA} $$

que es consistente con los estados asumidos de los diodos.

Teniendo en cuenta que solo los diodos son ideales ..

Si las fuentes + 1, + 2, +3 V son suministradas por los reguladores lineales típicos (que no pueden acumular una corriente significativa), el voltaje V será ~ 5V.

¿Podría V ser mayor que 1V?

Si lo fuera, entonces al menos D3 estaría sesgado hacia adelante y el voltaje a través de él sería mayor que cero, por lo que estaría hundiendo una corriente infinita. Pero esto no puede ser cierto porque esa corriente tendría que provenir de la resistencia R , reduciendo el voltaje infinito y, por lo tanto, haciendo V infinitamente negativo, contradiciendo el supuesto.

¿Podría V ser más bajo que 1V?

Si lo fuera, todos los diodos tendrían polarización inversa y no hundirían ninguna corriente. Pero para que V sea menor que uno, debe haberse caído en R , lo que significa que la corriente debe fluir a través de él. Pero esto no puede ser cierto porque no tiene a dónde ir (ya que los diodos tienen polarización inversa), lo que contradice la suposición original.

Así que nos quedamos con V siendo exactamente 1V. ¿Es posible?

D3 estaría en conducción, el voltaje a través de él sería el ideal de cero voltios y hundiría la corriente suficiente para que R disminuya el voltaje de 5V a 1V. Entonces V debe ser 1V.

Permite resolver esto de otra manera, considera + 5V como fuente no ideal, por lo que significa que el voltaje es aumentando en 0.1V (por ejemplo).
Como sabemos, para que el diodo sea polarizado hacia adelante (para encender), el potencial en el ánodo debe ser mayor que el potencial en el cátodo. Ahora, en algún momento, el potencial en V será 1.1V, que es mayor que el potencial en el cátodo de D3, pero menor que el de D1 y D2. Así que D3 comienza a conducir, es decir, D3 actúa como un cortocircuito (ya que los diodos son ideales), por lo tanto, V es ahora + 1V, que no es más que potencial en el cátodo de D3.