Câu hỏi cơ bản về điện áp rơi diode và vị trí điện trở

Tôi mới ở đây và cũng mới với kỹ thuật điện nên chưa có thứ gì lạ mắt, vẫn mày mò với các thành phần cơ bản như điện trở, đèn led, mũ và pin. Tôi nghĩ rằng tôi đã bắt kịp mặt xấu của thông thường + và - vì vậy tôi muốn áp đặt một vài câu hỏi.

Tôi đã đọc cuốn sách "Hướng dẫn tự học điện tử hoàn toàn mới, Ed lần thứ 3" của Kybett và Boysen để ghi nhớ những gì tôi đã học được cho đến nay. Trên Ch 2 về diode, tôi vấp phải ý tưởng về sự sụt giảm điện áp trong diode. Trong một loạt các điện trở, nó khá đơn giản, đó là tỷ lệ giá trị của điện trở, giá trị cao hơn làm giảm điện áp, v.v.

Nhưng khi một diode được đưa vào sau các điện trở, bạn phải giảm điện áp nguồn với mức giảm điện áp của diode trước khi bạn có thể đo mức giảm điện áp mới của mỗi điện trở. Tại sao chuyện này đang xảy ra? Có phải nó khá kỳ quái khi đếm ngược trước tiên khi chuyển từ + sang -.

Ngoài ra, tôi đã thấy một số ví dụ trong đó một điện trở được đưa vào trước cực dương, mà tôi nghĩ là hợp lý và được giới thiệu sau cực âm, điều này thật kỳ lạ vì điện trở được sử dụng để hạn chế dòng điện đi vào đèn led nhưng thực tế, cả hai đều hoạt động tốt ( Tôi đã thử cả hai cách). Đây có phải là do điện tích dương và điện tích âm? Vì ngã ba PN, lỗ và p thứ?

Cập nhật (yêu cầu của Anindo): Đây là trang của cuốn sách trong googlebook

Các trang trước giải thích trong loạt đơn giản đã biến mất. Đối với sách đầy đủ, bạn có thể xem nó ở trang 47 (hoặc 71/450, ch 2 bắt đầu từ 59/450) tại đây (Vui lòng chỉnh sửa nội dung này, nếu vi phạm pháp luật)

Điốt ngã ba được xây dựng từ một tinh thể duy nhất của vật liệu bán dẫn đã được thay đổi để tạo thành một ngã ba PN.

Chất bán dẫn rơi ở đâu đó giữa các chất dẫn (nguyên tố kim loại) và chất không dẫn (nguyên tố phi kim). Nói chung, chất bán dẫn tinh khiết (nội tại) là một nguyên tố có 4 electron ở lớp vỏ ngoài và khá vô dụng về mặt điện. Nó không phải là một chất dẫn điện tốt hay một chất cách điện tốt. Các chất bán dẫn đầu tiên sử dụng Germanium. Các thiết bị ngày nay sử dụng Silicon.

Lý do vật liệu bán dẫn rất hữu ích là chúng ta có thể dễ dàng thay đổi tính chất điện của chúng (đặc biệt là độ dẫn điện) bằng cách thêm hoặc DOPING chúng với (rất) một lượng nhỏ các yếu tố khác. Những nguyên tử pha tạp này phù hợp với mạng tinh thể nhưng cấu trúc electron khác nhau của chúng làm thay đổi cách dòng điện có thể chạy qua vật liệu.

Làm chất bán dẫn loại P và N.

Loại N có rất nhiều electron 'phụ' vì dopant có 5 electron ở lớp vỏ ngoài - nhiều hơn 1 so với chất bán dẫn (nội tại).

Tương tự Loại P có các khoảng trống hoặc HOLES trong lớp vỏ điện tử bên ngoài vì dopant chỉ có 3 electron so với 4 chất bán dẫn (nội tại).

Khi đường giao nhau PN được chế tạo, vật liệu ở 'giữa' không phải là loại P hoặc N vì tất cả các sóng mang điện miễn phí đều bị quét sang một bên hoặc bên kia. Điều này được gọi là lớp DEPLETION . (hơi giống vùng đất không có người giữa hai đội quân đối địch)

Lớp suy giảm này là nguồn giảm điện áp trên diode.

Để có được dòng điện (dòng điện tích) qua diode, điện tích phải 'nhảy qua' rào cản này (kỹ thuật của nó nhiều hơn thế nhưng hãy giữ cho nó đơn giản). Nó cần thêm một chút năng lượng để làm điều này.

Bây giờ năng lượng là điện tích x điện áp. Giá trị của điện tích là cố định - đơn giản là điện tích - 1.602 X 10 ^ -19, do đó, các điện tích duy nhất có thể vượt qua rào chắn phải có năng lượng lớn hơn rào cản. Khi điện tích cố định và không thể thay đổi, chúng tôi chỉ đơn giản nói về điện áp rào cản. Đối với Silicon, đây là khoảng 0,6 volt. Đối với Germanium, đây là khoảng 0,2 volt.

Rào chắn hoạt động giống như một pin nhỏ 0,6V được kết nối theo hướng OPPOSITE với luồng hiện tại. (Dòng điện thông thường - tích cực đến tiêu cực). Bạn chỉ có thể đo lường điều này khi dòng điện chạy qua diode.

Photodiodes có thể tạo ra điện áp thực tế nhưng đó là một vấn đề khác.

Điều này có nghĩa là với mỗi diode trong mạch, chúng ta sẽ mất 0,6V khi chúng đang tiến hành (phân cực thuận). (Điều này tăng nhẹ với giá trị hiện tại)

Trong một mạch nối tiếp với các điện trở, nó không thực sự quan trọng nếu điện trở đến trước hoặc sau diode . Dòng điện đi qua điện trở và diode là như nhau. Tổng điện áp rơi trên điện trở và diode sẽ giống nhau.

Các light emitting diode có điện áp thả lớn hơn nhiều (khoảng 1.5V - 3.0 V) so với một diode 'bình thường'. Nó sử dụng năng lượng bổ sung này để phát ra ánh sáng.

Một cách để nghĩ về một diode là một diode chỉ là một loại điện trở đặc biệt. Nếu bạn đặt một điện áp thấp cho nó (dưới khoảng 0,6 V) thì điện trở của nó rất cao. Nếu bạn đặt một điện áp cao cho nó (trên 0,6 V) thì điện trở của nó rất thấp.

Vì vậy, khi bạn đặt nó nối tiếp với một điện trở, bạn có một bộ chia điện trở nhưng bạn chưa biết liệu diode ở chế độ điện trở cao hay chế độ điện trở thấp. Nếu nó ở chế độ điện trở cao, thì dòng điện qua nó thấp ... vì vậy dòng điện qua điện trở khác cũng thấp. Vì vậy, sự sụt giảm trên các điện trở khác là thấp ... vì vậy độ sụt trên diode phải cao (vì hai điện áp phải cộng với điện áp nguồn) ... ooops, sau đó nó không thể ở mức cao chế độ kháng chiến.

Nếu diode ở chế độ điện trở thấp thì dòng điện qua nó cao, do đó dòng điện qua điện trở khác cao. Vì vậy, điện áp trên các điện trở khác là cao, có nghĩa là điện áp trên diode phải thấp. Ooops, diode cũng không thể ở chế độ điện trở thấp.

Vì diode không thể ở một trong hai chế độ, nên nó phải ở ngay cạnh giữa chúng ... ngồi đúng 0,6 V với bất kỳ dòng điện nào đi qua nó được cho phép bởi điện trở nối tiếp.

Còn về việc kết nối điện trở ở phía cực dương của diode hay phía cực âm thì không thành vấn đề. Giống như với bất kỳ hai điện trở nào, dòng điện chạy qua chúng chỉ phụ thuộc vào tổng của hai điện trở, chứ không phải thứ tự chúng được nối vào.

Sự sụt giảm điện áp trên các điện trở khác nhau tùy thuộc vào dòng điện chạy qua nó. Điện áp rơi trên một diode (ở trạng thái phân cực thuận) gần với hằng số bất kể dòng điện chạy qua nó.

Dưới đây là biểu đồ về mối quan hệ điện áp - dòng điện của một diode. Điện áp được vẽ trên đồ thị trục x và dòng điện được vẽ trên đồ thị trục y. Biểu đồ là một đường cong hàm mũ. Ý tưởng quan trọng cần loại bỏ khỏi biểu đồ này là không có dòng điện chạy cho đến khi một điện áp nhỏ xuất hiện trên diode, tại đó hầu như bất kỳ dòng điện nào tạo ra gần với cùng một điện áp trên diode.

Ví dụ, nhìn vào điện áp được tạo ra khi 3 A dòng điện đi qua diode. Từ biểu đồ này, nó trông gần bằng 3 V. Tăng lên 4 A của dòng điện chỉ làm tăng chênh lệch tiềm năng lên ~ 3.05 V. Trong thực tế, hầu hết các điốt đạt tới độ lệch về phía trước ở khoảng .7 V. Vì điện áp thay đổi rất ít với dòng điện, a xấp xỉ tốt cho chức năng của chúng chỉ là giả sử rằng điện áp rơi luôn ở khoảng 0,7 V khi chúng bị lệch về phía trước.

Nếu bạn muốn đào sâu hơn, hiệu ứng này là hệ quả của sự phi tuyến tính của chất bán dẫn. Điốt cũng được gọi là "ngã ba pn", tìm kiếm thuật ngữ đó sẽ cung cấp cho bạn thông tin về cơ chế mà điều này xảy ra.