כפי שציינת, ישנם 3 פרמטרים המכתיבים את תגובת ה- DC של דיודה. אלה זרם הרוויה ( IS ), מקדם הפליטה ( N ) והתנגדות האומית ( RS ). הצלחתי להתאים את העקומה בדיוק די גבוה, אז אתעד את הליך המודל שלי.

מודל ה- SPICE של הדיודה תואם מקרוב את משוואת דיודות Schokley:

  אם = IS (e ^ (Vf / (N * Vt)) - 1)  

כאשר Vt = kT / q = 26mV בטמפרטורת החדר.

1. קבל ערכים בפועל מהגרפים המופיעים בגיליון הנתונים לשימוש להשוואה. ככל שיותר נקודות כך טוב יותר, וכמה שיותר מדויק. להלן טבלה שהערכתי מהאיור שסיפקת:

     Vf If (mA) 1.3 0.0011.4 0.0101.5 0.0801.6 0.7001.7 5.0001.8 20.0001.9 40.0002.0 65.0002.1 80.000  

2. חבר את הערכים ל- Excel ושנה את ציר ה- y לסולם יומן. אתה אמור לקבל גרף שנראה זהה לגרף המקורי מגליון הנתונים. הוסף עמודה נוספת עבור הגרף שלך, כאשר אם מחושב מהמתח קדימה והקבועים IS ו- N . אנו יכולים להשתמש בתצורה זו כדי למצוא באופן איטרטיבי את IS ו N .

3. פתר עבור IS ו N . אנו מנסים להתאים את החלק הליניארי של הגרף (1.3 < = Vf < = 1.7). התאמת IS תעביר את העקומה בציר ה- y. קבל את הגרף המחושב לאותו סדר גודל. השלב הבא הוא למצוא את מקדם הפליטה ( N ). N משפיע הן על המשרעת והן על המדרון, ולכן ייתכן שיהיה צורך בכוונון כלשהו של IS כדי לשמור על העקומה באותו אזור כדור. לאחר שהמדרונות תואמים (הקווים מקבילים), חתוך את IS כך שהנתונים המחושבים יתאימו לערכי גליון הנתונים. יש לי IS = 1e-18 , ו- N = 1.8 עבור הדיודה שרשמת.

4. זהה RS . זה קצת מסובך. RS אחראי על קימור הזרם מ- 1.7 וולט ומעלה. שקול לדגם את ההתנגדות האומטית כנגד בסדרה עם הדיודה. ככל שהזרם דרך הדיודה עולה, ירידת המתח על פני ההתנגדות האוחמית גורמת למתח הדיודה הקדמי Vf לעלות לאט יותר. בזרמים קטנים, השפעה זו זניחה.

הדבר הראשון שצריך לעשות הוא לקבל הערכת שטח של ה- RS לשימוש בפתרונות המדויקים יותר. באפשרותך לחשב את הערך האפקטיבי של RS מתוך ערכי גליון הנתונים על ידי חישוב אחורי עבור Vf באמצעות ה אם מדוד. ניתן להשתמש בהפרש המתח בין ערך הקלט לבין ה- Vf המחושב עם הזרם הקדמי ליצירת התנגדות. בזרמים הגבוהים יותר זה יהיה ערך התחלתי טוב.

כדי לשרטט את זרם הדיודה באמצעות RS עליך תחילה לחשב את הדיודה Vf בהתחשב בשילוב שילוב סדרת הנגד-דיודה. ויקיפדיה מפרטת פונקציה איטרטיבית - היא מתכנסת בקלות אם ירידת מתח הנגד משמעותית. פונקציה זו הייתה קלה מספיק להגדרה ב- Excel. עבור ערכי Vf מתחת ל 1.8, קידדתי את ערך הקלט קשה מכיוון שהפונקציה האיטרטיבית לא התכנסה. ואז קח את הערך ה Vf כדי לחשב את ה- If של הדיודה האידיאלית. תכננתי זאת עם הגרף המקורי של גליון הנתונים.

באמצעות ניסוי וטעייה, אתה אמור להיות מסוגל לקבל ערך RS שמקבל חפיפה טובה למדי לערכי גליון הנתונים. כל שנותר הוא לזרוק את המודל ל- SPICE כדי לאמת את עבודתך.

להלן מודל הדיודות שלי שאימתתי באמצעות HSPICE. נתוני הסימולציה הם כמעט כיסוי מושלם עבור גרף גליון הנתונים.

  .model Dled_test D (IS = 1a RS = 3.3 N = 1.8)  

I השתמש ב מאמר זה, שעזר מאוד בפרמטרים של תבליני דיודות.

ניקיתי את הגיליון האלקטרוני שלי, ו- tyblu הפכה אותו לזמין להורדה כאן. השתמש על אחריותך בלבד, תוצאות לא מובטחות וכו '... וכו' ...

ראשית, אציין כי אתה יכול לקרוא פרמטרים נוספים של דיודות BV , Ibv ו- Cjo ישירות מגליון הנתונים LED כ"הפוך " הנוכחי " איר ב ו וכ" קיבוליות " C .

הוספת התשובה הנהדרת של W5VO, אני קצת ייעל לעצמי את התהליך בדרך הבאה:

1. השתמשתי בסוג התרשים של עלילת פיזור XY כ קווים בלבד ב OpenOffice (YMMV עם Excel וכו ') והגדר את המינימום והמקסימום של הצירים באופן ידני, למשל (X, Y) = (1.4-4.0, 0.01-50.0), בכדי למנוע זאת ממסדר אוטומטי אל מחוץ לתחום הנתונים שנדגמו.

2. אחרי שלוש העמודות הראשונות של נקודות שנדגמו Vf_sampled , If_sampled כמו גם את If_estimate באמצעות משוואת דיודות Schokley, הוספתי רביעית אחת עבור Vf_estimate מחושב. זכור, ש Rs הוא התנגדות של סדרה (ראה תמונה בתחתית) ו אם_הערכה למעשה נותן לנו את הזרם לשימוש כאן, אז אחד יכול פשוט לחשב את תאי העמודות כך:
   Vf_estimate = Vf_sampled + (If_estimate * Rs) .

3. עכשיו הייתי יכול להוסיף עקומה שלישית, בה השתמשתי בעמודה הרביעית החדשה ( Vf_estimate ) כקואורדינטת X ובעמודה השלישית ( If_estimate ) כקואורדינטה Y, ואשר כעת יכולתי להתאים בקלות לעקומה הראשונה (הנתונים שנדגמו מהגרף בגליון הנתונים). שים לב שלא רציתי להחליף פשוט את העקומה השנייה מכיוון שהקו הישר די הועיל בהערכותיי.

4. אני בטוח שאני חוזר במקצת על W5VO כאן, אך הוא מזכיר את תפקידם של הקבועים האם , R ו N מבחינת צורת העקומה (ב log- שלנו סולם לין ):

   • האם משפיע רק על מיקום העקומות (למעלה / שמאלה או למטה / ימינה).
   • N משפיע על מדרונות העקומות כמו גם המיקומים (מכיוון שזה מקדם לינארי והעקומות עוברות תמיד דרך המקור, שתמיד נמצא מחוץ לסולם).
   • Rs מגדיר את העקמומיות (הטאטא המתקדם ימינה) של העקומה השלישית החדשה (מכיוון שזה מונח ליניארי בכיוון השני).

5. דברים שמצאתי שעשויים להיות שימושיים:

   • אתה עשוי לגלות שהעקומה השנייה (הקו הישר) צריכה להיות תלולה מעט יותר ולמעלה / שמאלה ממה שנראה מהנתונים שנדגמו, מכיוון שהעקמומיות עקב Rs מתחיל במקור.
   • ניתן לקבל דגימה מדויקת למדי על ידי התקרבות לגליון הנתונים (בהנחה של PDF), צילום מסך ופתח אותו בתוכנית הציור המועדפת עליכם. לאחר מכן תוכלו להשתמש למשל. הכלי לבחירה או לקו ישר למדידת המרחק בפיקסלים בין קווי המרווח למרחק הנקודה לקו המרווח בעל ערך נמוך יותר. עבור צירים ליניאריים, השבר הזה מתורגם לערכי נתונים קלים.
   • XY פיזור העלילה מאפשר לך להשתמש בנקודות נתונים שרירותיות. אתה יכול לברוח עם פחות דוגמאות מאשר עם דגימה שווה. אתה יכול לבחור לדגום את הנתונים רק בנקודות בהן זה הכי קל ובמקום הדרוש ביותר. לדוגמא, בסולם חצי גלילי תוכלו לדגום בקווי המרווחים של הסולם הלוגריתמי. אם תצטרך, עדיין תוכל לקבל יותר נקודות (שורות) לעקומות המשוערות. (לפחות נראה שתרשימי OpenOffice מתעלמים מהנקודות שעבורן אין קואורדינטות Y תואמות.)
     שימו לב שערכי ה- X ( Vf_sampled ) עדיין צריכים להיות בסדר עולה (או יורד) . אחרת השורות הופכות לבלגן.
   • שים לב לסולם היחידות שאתה מעריך / מתווה / מנסה למצוא (למשל מיליאמפר) וזכור כי SPICE בדרך כלל משתמשת ביחידות החשופות (אמפר).
   • שים לב ש Vt של W5VO נמצא ב מילי וולט. אם אתה משתמש בוולטים, השתמש בערך 0.026►.
   • בדוק אילו קידומות מדדים (m, p, u וכו ') מקבל סימולטור ה- SPICE שלך. השימוש בסימון האקספוננט (למשל 12E-34) עשוי להיות פשוט יותר.
   • נראה שעריכת טווח התאים עבור התרשים תמיד אפסה את העקומה השלישית (החדשה) כך שהיה עלי להוסיף מחדש את טווח הנתונים ל מתאם X ומשנה מחדש את העמודה השלישית כטווח Y שלה. קח זאת בחשבון בעת ​​הוספת נקודות נוספות או דוגמנות נוריות נוריות באותה תרשים - בצע שינויים כאלה בבת אחת. (שינוי הנתונים בתאים לא הביא ללא ספק לאיפוס.)
   • אינטרפולציה מעוקלת בתרשים עשויה להוליך אותך שולל על ידי חריגה או ירי על יריעה ולא מראה לך מדוע כלומר איפה נקודות הנתונים בפועל.
   • קטעי קו ישר עלולים גם להטעות, מכיוון שהנקודות המתאימות מסתיימות במיקומים שונים והאינטרפולציה הלינארית אינה עוקבת אחר האופי הלוגריתמי של העקומה. (כל נקודות הנתונים של העקומה שנדגמה והעקומה השלישית החדשה צריכות להיות מחוץ (למעלה / שמאלה) מקטעי הקו הישר של האחר.)

AFAIK, המודל שלנו עבור ה- LED הוא בעצם נגן Rs ו Is / N דיודה מוערכת בסדרה: (-R -> - D-)

^{לדמות את המעגל הזה - סכמטי שנוצר באמצעות CircuitLab sup>}

הקמתי תוכנית פייתון שתדגם את מאפייני ההטיה קדימה של דיודה על סמך מאפייני גיליון נתונים IV.

http://leicesterraspberrypi.wordpress.com/projects/modelling- סימולציות א-דיודה לשימוש בתבלינים /

אל תהסס לנסות ולהגיב.

הנה אלה שאשתמש בהם

  # שם יחידות פרמטר ברירת מחדל דוגמה אזור 2 RS התנגדות אומית Ω 0 10 * 6 VJ פוטנציאל צומת V 1 0.613 BV מתח פירוק הפוך V ∞ 40.014 זרם IBV במתח התמוטטות 1.0e-3  

עבור VJ = 1.8 טיפ, BV = 5. זה יביא אותך רוב הדרך לשם.

אם מישהו תוהה מדוע לגליון הנתונים בדף יחיד שלו אין עקומת If / Vf, זה כנראה בגלל שאין לו / את גליון הנתונים המלא.אני יודע ש-Optosupply מפרסמת רק את סיכומי העמודים הראשונים באתר שלהם, אך הם ישלחו אליכם את המפרט המלא (עם כל ה- If / Vf, עקומות האינטנסיביות והספקטרום היחסיים וכו ') על פי בקשה.

אתה יכולכנראה גם לקבל נתונים שמישים עבור כל הערכים באמצעות גליון נתונים מנורת LED אחרת באותו צבע עם אותה כימיה (של אותו יצרן).רק בדוק שהמאפיינים הבסיסיים (כמו זרמים, מתח ואורכי גל) תואמים.

תשובות נהדרות, אך קל לפתור את משוואת דיודות שוקלי באופן אלגברי. רק שים לב שה- "מינוס 1" בנוסחה מאוד לא רלוונטי לזרמים קדימה בסדר גודל גדול יותר מ- Is, שהוא קטן מאוד, נניח, 1E-12 A. מצא רק שתי נקודות בגרף עם קל לקריאה ערכי I ו- V, וחבר אותם לנוסחה. חלוקת שתי הנוסחאות מבטלת את Is, כך שקל לחשב את N. לאחר מכן מלא את N בנוסחה כדי למצוא את Is.

הנה המאקרו של LibreOffice Calc בבסיס:

  Const Q ככפול = 1.6E-19
קונסט K כפול = 1.38E-22
קונסט T כפול = 300

rem משוואת דיודות שוקלי, לבניית הגרף Id (Vd) לערכים המקודדים של Is ו- N
תפקד שוקלי (Vd כפול) ככפול
    Const Is1 כפול = 5.94463E-18
    rem שים לב ש- 'Is' היא מילה שמורה ולא יכולה להיות שם של משתנה
    קונסט N כפול = 0.191367
    shockley = Is1 * (exp (Vd * Q / (N * K * T)) - 1)
פונקציית סיום

rem שלב 1 בפתרון משוואת הדיודה עבור N תוך שימוש בערכים מגרף
פונקציה ComputeN (V1 כפול, V2 כפול, I1 כפול, I2 כפול) ככפול
    ComputeN = (Q / (K * T)) * (V1 - V2) / (log (I1) - log (I2))
פונקציית סיום

rem שלב 2 בפתרון משוואת הדיודה ל- Is
פונקציה ComputeIS (V כפול, אני כפול, N כפול) ככפול
    ComputeIS = I / (exp (Q * V / (N * K * T)))
פונקציית סיום

rem לצורך איתור באגים
מבחן משנה
    עמום N ככפול
    N = ComputeN (1.85, 1.3, 0.1, 1.5E-6)
    עמום Is1 כפול
    Is1 = ComputeIs (1.85, 0.1, N)
סוף משנה
 

אם אתה מסתכל על הנוסחאות, אתה יכול לזהות בפשטות את התיאור של קו ישר עם שיפוע של q / NkT אבל גם של דלתא יומן (Id) / דלתא Vd.

אני מקבל ערך דומה במקצת עבור Is: 5.94E-18 = 5.94 atto-ampere (W5VO נמצא 1 aA), אך שונה בהרבה N = 0.19 (W5VO נמצא 1.8, שגיאת הקלדה?), עדיין הנתונים מחושבים גם אותו גרף:

העמודה Vd הם המתחים, Id הוא זרם הדיודה על פי הנוסחה האמיתית, Id0 הוא הזרם עם הנוסחה הפשוטה שבה "מינוס 1" משתנה ל"מינוס אפס ". מכיוון ש- Id0 הוא עקומה אקספוננציאלית, אתה יכול לקחת את לוגריתם בעמודה Id0_log. (אינך יכול לקחת את יומן העקומה שהופך לאפס ושלילי כמו Id) העלילה היא מ- Id0_Log לעומת Vd. בעלילה זו הכנתי את החלק הנמוך ביותר מנוקד, מכיוון ששם זה כבר אינו זרם הדיודה בפועל, אך מראה את הערך של Is בצומת עם ציר Y.

מעקב אחר העקומה האקספוננציאלית שמאלה מביא אותך ללא סימפטום לאפס. אבל "מינוס 1" מחסר כמות של Is, כך שעקומת הדיודה האמיתית עוברת דרך המקור, ועם מתחים שליליים, היא מציגה זרם דליפה הפוך של כמות Is.

אם עקומת היצרנים המקורית הייתה נמצאת בעלילת יומן גדולה באמת, היינו יכולים פשוט להשתמש בסרגל כדי להאריך את הקו הישיר כלפי מטה כדי למצוא בקלות את Is at Vd = 0 ואז לחשב N, במקום לחשב קודם N ואז נמצא עם המאקרו שלעיל. שיטת הסרגל תוארה ב"ספר התבלינים "מאת אנדריי ולדימירסקו (1994).