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Esercizio con i diodi

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteAndrea96 » 5 mar 2021, 17:18

Salve a tutti O_/ , eccomi qua con il mio primo schema realizzato con fidocad.
L'esercizio prevede di determinare la tensione Vout sapendo che D1 ha una area di giunzione 10 volte quella di D2.
Per la risoluzione immaginavo di considerare l'espressione per la corrente nel diodo :

I = Aqn_i^2(\frac{D_p}{L_pN_D}+\frac{D_n}{L_nN_A})(e^{V/V_T}-1) o I = I_s(e^{V/V_T}-1)

(Aggiorno: i diodi suppongo siano attivi perché viene imposta una corrente con la giusta direzione in entrambi, può andare come ipotesi?)

Sembra mancare l'informazione relativa Is, per cui non saprei come ricavare la caduta di tensione sui diodi.

Qualche suggerimento?



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[2] Re: Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 5 mar 2021, 17:52

Benvenuto e complimenti per lo schema Fidocadj :-) .

Il quesito sembra semplice, salvo che il testo sia mal riportato o ci siano difficoltà nascoste.

Sembra mancare l'informazione relativa Is, per cui non saprei come ricavare la caduta di tensione sui diodi.
Cosa è e dove è Is nello schema ?

Quanto sia la caduta di tensione su D1 non interessa.
Di sicuro in D2 passano 10 - 3 = 7 mA.
Quindi dalla equazione caratteristica della giunzione del diodo, dati 7 mA si dovrebbe calcolare la tensinoe ai capi. ( Mancano i parametri della giunzione), da praticone direi circa 0,6 V.
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[3] Re: Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteAndrea96 » 5 mar 2021, 18:00

Ciao Foto UtenteMarcoD, grazie per la risposta, però ancora c'è qualcosa che non mi torna.
Per Is intendevo la corrente di saturazione del diodo, se so che la corrente su D2 è 7mA potrei usare l'espressione che ho scritto per trovarmi la tensione sul diodo in corrispondenza di tale corrente, almeno io pensavo di fare così. Anche perché il testo del problema parla dell'area di giunzione perciò credo di dovere usare tale parametro
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[4] Re: Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 5 mar 2021, 18:12

potrei usare l'espressione che ho scritto per trovarmi la tensione sul diodo in corrispondenza di tale corrente, almeno io pensavo di fare così. Anche perché il testo del problema parla dell'area di giunzione perciò credo di dovere usare tale parametro

Quanto scrivi è corretto.
Mancano i valori dei parametri e della temperatura ambiente per calcolare la VD2 in funzione della ID2.

In queste domande manca la comprensione del contesto.
L'esercizio è all'interno di un corso di progettazione di microelettronica?
E' un esercizio didattico un poco teorico? ( E' un eufemismo ).

Io sono un praticone e solo un utente dei componenti elettronici.
Se i diodi fossero esattemente definiti , per esempiop un 1N4004 o un 1N4148, cercherei nel data sheet (specifica tecnica del componente) la caratteristica tensione corrente. Cerca le sigle nel web.

In ogni modo confermo, che a parte condizioni particolari e strane, la tensione ai capi del diodo si dovrebbe aggirare fra i 0,6 e 0,7 V. Con che preci sione deve venire calcolata?
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[5] Re: Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteAndrea96 » 5 mar 2021, 18:31

Ammetto che la consegna è poco dettagliata, a questo punto penso tu abbia ragione, grazie mille!

Non c’è scritto con che precisone vuole la corrente, comunque riporto l’immagine del testo da cui ho preso l’esercizio augurandomi che la qualità sia accettabile.
Allegati
43E80ED4-D6D6-404F-8B02-299C9B172C03.jpeg
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[6] Re: Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 5 mar 2021, 19:28

Con il testo originale, l'esercizio ha maggior senso.

E' come se D2 fosse costituito da 10 diodi tipo D1 in parallelo.
A parità di corrente ha una caduta di tensione minore.
L'andamento della corrente in funzione della tensione ai capi è esponenziale, l'inverso è logaritmico,
al momento non so calcolarlo immediatamente, ma se ragioni sul rapporto fra i due esponenziali riesci a risolvere l'esercizio. Forse viene facile ragionare su un grafico.
O_/
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[7] Re: Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteAndrea96 » 5 mar 2021, 19:36

Ci ragiono su allora, grazie!
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[8] Re: Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 6 mar 2021, 6:12

Bene che usi FidoCadJ, meno bene che non riporti lo schema corretto :D E gia` che ci sei, usa il simbolo corretto per il potenziale di riferimento, anche se il Sedra Smith usa quello sbagliato!

Devi usare la relazione logaritmica fra densità di corrente nella giunzione e la tensione ai suoi capi, basta invertire la relazione esponenziale I_D=I_s(\text{e}^{V_D/V_T}-1)\approx I_s \text{e}^{V_D/V_T}. In conduzione diretta V_D\gg V_T, l'esponenziale esplode e si puo` trascurare il -1.

Se inverti ottieni V_D=V_T\ln \left(\frac{I_D}{I_s}\right)

Ora, dallo schema, devi ricavare la differenza fra due tensioni sui diodi, se le scrivi con la relazione logaritmica e supponi che le due giunzioni siano alla stessa temperatura, hai che la differenza di due logaritmi e` uguale a...

Devi ancora considerare che la corrente di saturazione e` proporzionale all'aerea I_s=k A dove k e` una costante che tiene conto di tutti gli altri termini e A e` l'area.

Buon divertimento!
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[9] Re: Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteAndrea96 » 6 mar 2021, 14:31

Ciao Foto UtenteIsidoroKZ, grazie mille della dritta! Ho capito di avere in mente il circuito sbagliato e grazie a te ho capito come risolvere l’esercizio. Posto i passaggi di seguito:

\frac{I_{D2}}{I_{D1}} = \frac{e^{(V_2-V_1)/V_T}}{10} = \frac{7}{3}

Da cui

V_2-V_1 = V_Tln{\frac{10I_{D2}}{I_{D2}}} = 0.078V = V_{out}

Mi auguro di non avere fatto errori :lol:

Grazie a tutti!
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[10] Re: Esercizio con i diodi

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 6 mar 2021, 19:44

Si`, va bene è giusto. Io sarei partito dalla tensione che cerchi V=V_{D2}-V_{D1}, sostituisco al posto delle VD la loro espressione, e gia` che ci sono metto in evidenza VT

V=V_T\left( \ln \left(\frac{7\text{mA}}{I_s}\right)-\ln \left(\frac{3\text{mA}}{10I_s}\right)\right)=V_T \ln \left(\frac{7\text{mA}\times 10 I_s}{3\text{mA}\times I_s}\right)=V_T\times3.15
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