¿Cómo se modela la resistencia dinámica de un diodo para grandes variaciones de tensión?

Question

La resistencia de un diodo cambia con la tensión que lo atraviesa, lo que se denomina resistencia dinámica. Si la tensión a través del diodo es constante, podemos encontrar la resistencia dinámica a partir de la pendiente de la curva I-V. Así que para pequeñas variaciones podemos utilizar ese valor de resistencia dinámica en el modelo del diodo.

Pero si el voltaje a través del diodo varía mucho como en un diodo rectificador de CA a CC, supongo que no podemos simplemente modelar la resistencia dinámica de un diodo con una resistencia en serie constante. Si queremos formular la corriente del diodo en tal caso, ¿cómo se modela la resistencia dinámica del diodo? ¿No estamos ante una resistencia no lineal?

Answer 1

El concepto de resistencia dinámica es un derivado:

\$ r = \frac{dv}{di} \$

Como tal, sólo se aplica a las variaciones de corriente y tensión que son lo suficientemente pequeñas como para permitirnos despreciar la no linealidad y utilizar un modelo lineal para el diodo.

Pero si la tensión a través del diodo varía mucho como en un diodo rectificador de CA a CC,

En este caso, no se puede utilizar un modelo lineal para modelar el comportamiento del diodo a lo largo de toda la forma de onda, y el concepto de "resistencia dinámica" que forma parte de este modelo lineal no existe, por lo que tendrás que utilizar la ecuación del diodo.

Si sólo miras un punto específico en el tiempo en la forma de onda, entonces puedes calcular la resistencia dinámica en este punto, dependiendo del valor de la corriente en este punto.

Answer 2

Puede modelar las características I-V de CC con el Ecuación del diodo Shockley en un rango bastante amplio de corrientes, especialmente si se incluye un factor de idealidad preciso y alguna resistencia en serie. Es no lineal pero sigue siendo muy simple y fácil de resolver numéricamente.

El modelo de diodo utilizado en SPICE tiene más de una docena de parámetros.

Answer 3

Sí, para cambios de polarización suficientemente lentos, un diodo puede modelarse como una resistencia no lineal. Para cambios más rápidos hay que tener en cuenta también la capacitancia del diodo, que también depende de la polarización.

Simplificando mucho, el simulador tiene que ir actualizando el valor de la resistencia dinámica a medida que evoluciona la simulación.

Answer 4

Para las variaciones de tensión "grandes", se podría modelar el diodo como una distorsión. Los coeficientes de los polinomios de la serie de términos funcionarán en ese modelo.

Busca la expansión en serie de Taylor de e^x, como comienzo.