二極體與整流
二極體模型
真實的二極體曲線是指數函數,用手算很麻煩。於是工程師使用模型——刻意簡化、「不對但好用」的替身。選模型就是在「需要多少精度」與「想多快得到答案」之間取捨,就像用道路地圖還是衛星照片。
三種模型,由最粗到最細。(1) 理想二極體:完美的單向開關——導通時零電壓,截止時斷開。適合掌握電流往哪流的大概念。(2) 定壓降模型:導通時固定 0.7 V(矽),截止時斷開。這是手算時最常用的主力。(3) 分段線性模型:一個 0.7 V 的電池串上一個小電阻 rs(曲線的斜率),使壓降隨電流略增——Vf = 0.7 V + I times rs。再往上,SPICE 模型則用帶有真實參數的完整蕭克利方程式。
訣竅在於讓模型配合問題。只是草畫一個整流器?理想或定壓降模型就綽綽有餘。要計算 10 A 電源的效率或發熱?你需要分段電阻與溫度漂移。要設計精準或高速的東西?降到 SPICE。錯誤的答案通常不是來自壞掉的二極體,而是來自對任務而言太粗糙的模型——或太繁瑣以致算不完。
一顆二極體加 100 歐跨在 5 V 上。理想模型:I = 5 / 100 = 50 mA。定壓降:I = (5 - 0.7) / 100 = 43 mA。分段線性、rs = 10 歐:I = (5 - 0.7) / (100 + 10) = 39 mA。同一個電路,三個愈來愈誠實的答案。
選出仍能回答你問題的最簡單二極體模型。
沒有模型是「真理」——連 SPICE 也只和它的參數一樣好。初學者常犯的錯,是把精度(一路帶著 0.7000 V)跟一個只準到零點一伏特的模型混在一起用。
又称
另见