Analizar un circuito con dos diodos y dos rieles de voltaje

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Quiero encontrar \ $ I \ $, \ $ I_ {D2} \ $ y \ $ V \ $ en este circuito. Los diodos están hechos de silicium. Soy un principiante y normalmente asumo el sesgo de diodo y luego aplico KVL para ver si es cierto. Sin embargo, solo he encontrado circuitos donde el cable forma un bucle.

  1. ¿Cómo se supone que aplique KVL en este caso?

  2. Si el voltaje es la diferencia de potencial entre dos puntos, ¿cómo puedo encontrar el voltaje de V si un punto está fuera del circuito, por lo tanto, fuera de la aplicación KVL?

pregunta João Pedro

2 respuestas

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Veamos. Supongo que está hablando de diodos SI estándar, por lo que usaré el 1N4148 como la idea básica del modelo aquí.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Está bien. A primera vista, sabe que \ $ V_y \ approx -700mV \ $ y que, por lo tanto, \ $ V_x \ approx 0V \ $. Eso no es demasiado difícil de conseguir. Simplemente vaya desde el suelo a su izquierda, vaya de \ $ D_1 \ $ a \ $ V_y \ $, luego vuelva a subir a través de \ $ D_2 \ $ a \ $ V_x \ $. Bastante, eso es todo.

Pero ... En el segundo rubor, puede haber diferentes densidades de corriente en los dos diodos. Sin embargo, los resistores parecen diseñados sospechosamente de modo que tal vez las densidades actuales sean las mismas.

Supongamos que las caídas de diodos son diferentes porque las densidades de corriente son diferentes. Entonces:

$$ \ begin {align *} V_y & = 0V - V_ {D1} \\ V_x & = V_y + V_ {D2} \\ por lo tanto, V_x & = 0V - V_ {D1} + V_ {D2} = V_ {D2} - V_ {D1} \ end {align *} $$

A partir de esto, queda muy claro que if las densidades actuales son diferentes then habrá una pequeña voltaje en \ $ V_x \ $ que representa esta diferencia.

¿Pero son diferentes? Veamos:

$$ \ begin {align *} I_2 & = \ frac {10V - V_x} {10k \ Omega} \ approx 1mA \\ \ end {align *} $$

Bueno, será alrededor de \ $ 1mA \ $ con solo un ligero ajuste por la diferencia de voltaje entre los dos diodos. Mantengamos ese pensamiento.

Ahora, esta corriente, \ $ I_2 \ $, debe fluir a través de \ $ R_1 \ $. Al hacerlo, producirá aproximadamente $ 5V \ $ de caída de voltaje. Ahora, sabemos que \ $ V_y \ approx -700mV \ $, más o menos un poco, por lo que debe darse el caso de que tengamos que dejar otro \ $ 4.3V \ $ o menos. Mantén ese pensamiento.

La magnitud actual en \ $ R_1 \ $ es:

$$ \ begin {align *} \ vert I + I_2 \ vert & = \ vert \ frac {-10V - V_y} {5k \ Omega} \ vert \ approx 1.86mA \\ \ por lo tanto, yo & \ aproximadamente 860 \ mu A \ end {align *} $$

Por lo tanto, debe darse el caso de que las densidades de corriente estén muy cerca unas de otras. Así que las caídas de tensión estarán muy cerca. Pero veamos.

Un 1N4148 presenta aproximadamente \ $ 100mV \ $ por década de diferencia de densidad actual (basado en su coeficiente de emisión de aproximadamente 1,75). Esto significa que:

$$ \ begin {align *} V_x & = V_ {D2} - V_ {D1} = 100mV \ cdot log_ {10} \ left (\ frac {I_2} {I} \ right) \ approx 6.6mV \ end {align *} $$

Podríamos usar esta pequeña diferencia para hacer pequeños ajustes en nuestro estimado anterior de que \ $ I_2 \ approx 1mA \ $. Pero la diferencia es probablemente demasiado pequeña para preocuparse, a menos que seas un programa simulador. No soy. Así que eso es todo. (Pero si te importa, sería aproximadamente \ $ - 6mV \ $ sobre \ \ 10k \ Omega \ $ diferente, por lo que el resultado es \ $ I_2 \ approx 999.4 \ mu A \ $.)

Así que redondearía eso a alrededor de \ $ 6mV \ $, si fuera exigente. Y lo redondearía a \ $ 0V \ $ si no lo fuera.

    
respondido por el jonk
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Dado que un circuito como este está diseñado para aprender, el primer paso debe ser determinar si ambos diodos son de conducción. Aunque con un poco de experiencia, se puede ver que este es el caso que necesitamos para demostrarlo en este ejercicio.

Consideremos solo I2. Esa corriente fluye a través de R1, D2 y R2. Ignorando la caída de voltaje sobre D2, la caída de voltaje sobre R2 se convertiría en 6,66 V y el cátodo de D1 sería - 3,33 V. Como esto no puede ser, ambos diodos deben ser conductores.

Aún ignorando las caídas de voltaje sobre los diodos, esto resulta en que Vx + es 0V. Si esto se entiende, podemos ir al siguiente paso.

Aún ignorando las caídas de voltaje sobre los diodos I2 se convierte en 1 mA = 10V / 10kOhm e I + I2 se convierte en 2 mA (10V sobre 5kOhm), lo que da como resultado 1 IA.

Si se deben tener en cuenta las propiedades del diodo, deben especificarse.

    
respondido por el Decapod

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