ダイオードモデルは問いに合わせる

方向だけでは不十分

ダイオードは非線形2端子素子です。順方向電流は順方向電圧で大きく増え、逆電流は通常降伏前では小さい値です。理想オン・オフ、一定順方向降下、指数方程式は異なる詳細度に答えます。要件を支える最も簡単なモデルを選び、明示します。

ここではオン時の一定順方向降下0.7 Vを使います。仮定モデル値で、普遍的なシリコン電圧ではありません。実順方向電圧は電流、温度、デバイス構造に依存します。LEDとショットキーダイオードは異なり、逆方向降伏を普通の遮断と扱ってはいけません。

電流制限の例

5 V電源が1 kΩ経由で順バイアスダイオードを駆動します。オン時0.7 Vなら、抵抗降下4.3 V、電流4.3 mAです。抵抗電力$4.3^2/1000=18.49$ mW、ダイオードは約3.01 mWです。電源の供給21.5 mWは和に一致します。

同じ仮定モデルでダイオードを逆にすると、電流と抵抗降下は0、ダイオードに逆向きの電源電圧がかかります。実素子には漏れと逆電圧定格があります。任意ダイオードがその条件に耐える証明ではありません。

解いた後に仮定を検査する

0.5 V源で(0.5 − 0.7)/1 kΩを計算すると負の順電流になり、オンの仮定と矛盾します。一定降下モデルではオフです。実指数動作は滑らかなので、0.7 V未満にも小さな順電流が存在し得ます。

クランプやフライバック回路では電流経路、最大電流、消費エネルギー、逆電圧を記述します。汎用記号だけでは限界を保証できません。後のSPICEでは名前付きモデルを使い、バイアス点を手計算モデルと比較します。不一致はシミュレータ誤りでなく、仮定の違いかもしれません。この数値例は計算を明確にするため、意図的に低電圧で抵抗制限を設けています。