Tại sao điện áp chuyển tiếp diode không đổi?

21

Khi bạn có một diode có điện áp rào cản nhất định (ví dụ: 0,7 V đối với Si) và bạn áp dụng điện áp cao hơn điện thế rào cản này, tại sao điện áp trên diode vẫn ở mức 0,7V?

Tôi hiểu rằng điện áp đầu ra trên diode sẽ tăng khi đầu vào hình sin được áp dụng cho đến khi nó đạt đến 0,7, tôi dường như không hiểu tại sao nó vẫn không đổi sau thời điểm đó.

Điều này có ý nghĩa với tôi rằng bất kỳ tiềm năng nào lớn hơn tiềm năng rào cản này sẽ cho phép dòng điện đi qua, và tương ứng, tiềm năng trên diode phải là điện áp ứng dụng trừ 0,7 V.

voltage diodes

— sdpatel
nguồn

12

Ai bảo bạn là không đổi?

— Dmitry Grigoryev

3

"Tại sao điện áp chuyển tiếp diode không đổi?" Không phải vậy, nên phần còn lại của câu hỏi là khá vô nghĩa.

— Olin Lathrop

@DmitryGrigoryev trong phần giới thiệu các khóa học điện tử tại trường đại học của tôi ít nhất, tất cả các điốt trong các bài tập về nhà và bài kiểm tra là điốt điện áp chuyển tiếp không đổi.

— taylor swift

1

@taylorswift Chúng tôi đã sử dụng điốt lý tưởng cho mục đích đó. Ưu điểm của một diode lý tưởng là bạn biết nó lý tưởng, vì vậy không có chỗ cho những câu hỏi như thế này.

— Dmitry Grigoryev

2

Nâng cao chỉ vì đó là một câu hỏi tôi đã hỏi tôi nhiều năm trước khi có các khóa học điện tử: đó là một câu hỏi hợp pháp và câu trả lời rất hướng dẫn cho người mới bắt đầu. Bạn nên chấp nhận một trong những câu trả lời ồ ạt.

— Ngày

138

Điện áp trên diode không duy trì ở khoảng 0,7 V. Khi bạn tăng dòng điện, điện áp chuyển tiếp cũng tăng (ở đây: 1N400x):

Điện áp chuyển tiếp 1N4001 so với dòng điện phía trước

Và khi bạn tăng dòng điện hơn nữa, công suất tiêu tán trở nên quá lớn và cuối cùng diode sẽ trở thành một đèn LED (đi-ốt phát sáng) và ngay sau đó là SED (đi-ốt phát khói). Vì vậy, một điện áp chuyển tiếp lớn hơn không thể xảy ra trong thực tế.

— CL.
nguồn

93

upvote lớn cho khói emitting diode

— peufeu

3

NED = Diode phát ra tiếng ồn. ;-)

— Mike Waters

8

Đã tham gia chỉ để nâng cấp điều này cho SED.

— TheValyreangroup

8

haha cần lưu ý rằng âm mưu trên là dòng điện log so với điện áp tuyến tính. vì vậy một đường thẳng (ở bên trái) thực sự là một đường cong hàm mũ. điều đó có nghĩa là dòng điện đang tăng nhanh hơn nhiều so với điện áp. vì vậy điện áp di chuyển một chút từ 0,7 v, nhưng không nhiều trước khi bạn getta SED.

— robert bristow-johnson

5

Quay trở lại thời đại học của tôi (thập niên 70), tôi có một người bạn cùng phòng đã mua các bảng máy tính dư thừa có hàng tấn điốt thủy tinh trên đó. Anh ta lần lượt cắt các đầu của một dây nguồn AC trên mỗi diode, đặt một tấm kính bắn vào diode và sau đó cắm dây vào ổ cắm. Có âm thanh và ánh sáng nhưng về cơ bản không có khói khi diode bốc hơi. Các mảnh vỡ thủy tinh nóng sẽ lắng đọng bên trong kính bắn. Sau 100 giây điốt, có một lớp đáng kể được tích hợp trong kính bắn của anh ta. (Xin vui lòng tránh làm điều này ở nhà, đó là một hoạt động ngớ ngẩn và có khả năng nguy hiểm).

— Michael Karas

29

Điện áp là những gì chúng ta có thể quan sát và đo lường, nhưng điều cũng thay đổi là điện trở.

Một diode bắt đầu như một điện trở lớn, khi bạn đặt điện áp vào nó, điện trở đó vẫn không đổi cho đến khi bạn tiếp cận điện áp đánh thủng phía trước. Lúc đó điện trở bắt đầu giảm.

Qua đầu gối sức đề kháng rất thấp. Bất kỳ sự gia tăng nào nữa sau đầu gối gây ra ít thay đổi trong sức đề kháng.

Vì R đã giảm, để duy trì điện áp đó, bạn phải tăng ... rất nhiều. Các diode đã trở thành một "công tắc" điện trở nhỏ và có thể được gọi là ON.

Mối quan hệ hiện tại đầy đủ điện áp của một diode trông như thế này.

Độ dốc trước đầu gối là độ dẫn tắt phía trước (1 / R), độ dốc qua đầu gối là độ dẫn ON về phía trước.

Toán học thực tế tất nhiên phức tạp hơn thế nhiều, nhưng tôi thấy mô tả này giúp mọi người hiểu.

— Trevor_G
nguồn

1

"Qua đầu gối, điện trở rất thấp. Bất kỳ sự gia tăng nào nữa sau đầu gối đều gây ra một chút thay đổi về điện trở" - đúng, nhưng hầu hết các điốt không được vận hành quá nhiều qua đầu gối vì nó làm giảm điện áp quá mức (và tiêu hao điện năng).

— Bruce Abbott

6

Re, "những gì thực sự thay đổi là sự kháng cự" Hãy coi chừng "thực sự." Hỏi một nhà vật lý những gì "thực sự" đang xảy ra, và bạn sẽ nhận được một tai đầy lý thuyết trường lượng tử. Từ "kháng chiến" xuất phát từ mô hình của Georg Ohm về cách điện tự chảy trong dây dẫn. Một diode PN không thực sự phù hợp với mô hình đó, nhưng nếu nó giúp bạn nghĩ về điốt là có điện trở thay đổi, thì đó là một phần của mô hình của bạn . Nếu nó làm việc cho bạn, thì Hey! Nó làm việc cho bạn. Miễn là tất cả chúng ta đồng ý trên cùng một đường cong I / V, thì tất cả đều tuyệt vời.

— Solomon chậm

1

@sdpatel, Xin lỗi, tôi không biết vật lý chất rắn. Tôi chỉ là một người đam mê phần mềm đôi khi tinker với các mạch điện tử đơn giản. Sự hiểu biết của tôi về điốt bán dẫn bị giới hạn ở ý tưởng rằng, miễn là bạn không để phép thuật hút thuốc, thì điểm vận hành sẽ ở đâu đó trên đường cong cố định đó . Và thực sự, hầu hết thời gian, tôi đi theo một mô hình thậm chí còn đơn giản hơn: Người ta nói, "điện áp chuyển tiếp sẽ ở đâu đó gần với N volt" (trong đó N phụ thuộc vào việc nó có màu đặc biệt nào đó của LED, một diode Schottkey không, hoặc 1N400_x_.)

— Solomon Chậm

2

Đồ thị VI đơn giản là sai. Đó là một "ấn tượng của nghệ sĩ" về việc thay đổi thang đo từ dòng điện dương (mA) sang âm tính (uA) sẽ như thế nào. Và các nghệ sĩ đã nhận nó rất sai. Không có điểm uốn gần nguồn gốc. Đường cong về cơ bản là một hàm mũ được dịch để đi qua gốc. Nếu bạn mở rộng đúng, nó sẽ xuất hiện một điểm gián đoạn gần điểm gốc. Các nghệ sĩ muốn tạo ra một đường cong đẹp và tham gia hai bên với những gì có vẻ như là đường uốn lượn đẹp nhất. Kết quả: một biểu đồ sai được truyền bá để gây nhầm lẫn cho học sinh trên toàn thiên hà.

— Sredni Vashtar

1

@Trevor, wow, thật nhanh! :-) Sẽ rất tốt nếu liên hệ với tác giả của trang web từ nơi nó được đưa ra để chỉ ra rằng nó sai. Tôi dường như nhận ra phong cách nhưng tôi không thể nhớ đó là trang hướng dẫn nào ...

— Sredni Vashtar

15

Tại sao điện áp trên diode vẫn ở mức 0,7V?

Nó không. Hầu hết thời gian, 0,7 V không đổi là đủ tốt, giống như trái đất phẳng là đủ tốt để lái xe quanh thị trấn.

— dannyf
nguồn

10

Điốt có mối quan hệ logarit giữa dòng điện qua diode và điện áp trên diode. Sự gia tăng mười: 1 trong các nguyên nhân hiện tại làm tăng 0,058 volt trên diode. (0,058 V phụ thuộc vào một số tham số, nhưng bạn có thể thấy con số đó trong rất nhiều tham chiếu điện áp trên chip-chip-silicon trên chip-chip].

Điều gì xảy ra nếu hiện tại thay đổi 1.000: 1, tăng hoặc giảm? Bạn sẽ thấy (ít nhất) thay đổi 3 * 0,058 volt trong V _diode .

Nếu hiện tại thay đổi 10.000: 1 thì sao? Mong đợi ít nhất 4 * 0,058 volt.

Tại dòng cao (1 mA hoặc cao hơn), điện trở lớn các silicon bắt đầu ảnh hưởng đến hành vi logarit, và bạn sẽ có được nhiều hơn một mối quan hệ đường thẳng giữa tôi _diode và V _diode .

Phương trình chuẩn cho hành vi này liên quan đến "e", 2.718, do đó

tôi d tôi o d e = = tôi S * [e^{-} (q * V d tôi o d e / K * T * n) - 1]

$Idiode = Is * [e^-(q*Vdiode/K*T*n) - 1]$ và ở nhiệt độ phòng và cấu hình doping lý tưởng (n = 1)

tôi d tôi o d e = = tôi S * [e^{-} V d tôi o d e / 0,026 - 1]

$Idiode= Is *[e^-Vdiode/0.026 -1]$

Nhân tiện, hành vi tương tự này tồn tại đối với điốt cực phát cực lưỡng cực. Giả sử 0,60000000 vôn ở 1 mA, ở 1 PhaA, mong đợi ít hơn 3 * 0,058 V = 0,174 V. Ở 1 nanoampere, mong đợi ít hơn 6 * 0,058 V = 0,348 V. Ở 1 picoampere, mong đợi 9 * 0,058 volt = 0,522 volt ít hơn (kết thúc chỉ với 78 millivolt trên diode); có lẽ hành vi log-log thuần túy này không còn là một công cụ chính xác, gần _diode V volt không .

Đây là âm mưu của Vbe trong hơn 3 thập kỷ của Ic; chúng tôi mong đợi ít nhất 3 * 0,058 volt hoặc 0,174 volt; thực tế cho bóng bán dẫn lưỡng cực này là 0,23 volt.

— hệ thống tương tự
nguồn

4

Như các câu trả lời khác đã giải thích, điện áp không phải là 0,7V, nhưng dựa trên tham chiếu đến tiềm năng rào cản trong câu hỏi của bạn, tôi cho rằng bạn nhận ra điều này và đang hỏi thêm về vật lý bán dẫn đằng sau tại sao điều này xảy ra.

Lý do là vùng cạn kiệt của một diode (có điện áp bằng 0) tạo ra tiềm năng rào cản, như bạn đã lưu ý, khoảng 0,7V (giả sử là một diode Silicon điển hình). Khi bạn áp dụng điện áp chuyển tiếp, vùng cạn kiệt trở nên nhỏ hơn. Với điện áp thấp, vùng suy giảm lớn hơn hạn chế hầu hết dòng điện, và khi điện áp tăng, vùng suy giảm giảm dẫn đến giảm điện trở (và do đó tăng dòng điện). Điều này tiếp tục cho đến khi tiếp cận ~ 0,7V trong đó vùng cạn kiệt rất nhỏ cũng như mức kháng cự. Điều này gây ra mối quan hệ VI theo cấp số nhân.

Bài viết này có một số sơ đồ và giải thích tốt, cũng như trang Wiki .

— AngeloQ
nguồn

3

Vấn đề là bạn không thể "áp dụng điện áp cao hơn tiềm năng rào cản này", diode không cho phép bạn.

Nghĩa là, trở kháng biên của diode ở chế độ dẫn nhỏ hơn trở kháng nguồn của nguồn cung cấp điện áp của bạn: nguồn điện áp của bạn không thể truyền nhiều hơn "0,7V" trên một diode 0,7V, do đó "điện áp trên diode vẫn còn [s] ở 0,7V ".

Tất nhiên, trở kháng biên của một diode trong chế độ dẫn không chính xác bằng 0, do đó sẽ có một số tăng điện áp nếu nguồn cung cấp điện áp của bạn cố gắng cung cấp nhiều hơn dòng điện bằng không. Và trở kháng biên của nguồn cung cấp điện áp của bạn có thể rất thấp, có thể so sánh với một diode, do đó nó có thể tăng điện áp diode lên khá cao trước khi diode bị hỏng. Đó là những hiệu ứng thứ hai. Mô hình đơn giản của một diode, dẫn trên 0,7V, là một thiết bị giới hạn điện áp bằng cách chấp nhận dòng điện vô hạn.

— yêu
nguồn

0

Khi diode được BẬT với độ lệch đủ, nó hoạt động một nguồn điện áp 0,7 hoặc 0,6 (phụ thuộc vào vật liệu) với một điện trở loạt nhỏ.

Vì vậy, nếu chúng ta tăng điện áp đầu vào, dòng điện trên điện trở nhỏ cũng sẽ tăng. Vì vậy, khi điện áp đầu vào tăng, có sự thay đổi giữa đầu ra được lấy trên diode.

Thông thường diode được coi là lý tưởng, do đó không có điện trở nối tiếp. Vì vậy, điện áp o / p trên diode vẫn không đổi.

— Gowthaman
nguồn