kế toán cho điện trở LED

18

Tôi đang làm một phòng thí nghiệm đơn giản (tôi là một EE sở thích) để củng cố toán học luật ohm của tôi và tìm hiểu một chút về cách thực hiện các phép đo thích hợp với đồng hồ vạn năng.

Tôi có mạch đơn giản với điện trở ohm 2,2k được kết nối nối tiếp với đèn LED. Tất cả mọi thứ hoạt động tốt cho đến khi tôi đi để tính toán sụt áp trên điện trở và đèn LED.

Tính toán ban đầu của tôi chỉ chiếm điện trở ohk 2,2k. Như vậy tôi có điện áp đầy đủ rơi trên điện trở. Tuy nhiên, khi tôi đo mạch thật, tôi thấy kết quả là gần một nửa điện áp đầu vào, nó sẽ chỉ ra cho tôi

Toán của tôi sai
Có sự kháng cự không được tính cho

Thứ duy nhất còn lại để tính đến là đèn LED. Phương pháp tốt nhất để xác định điện trở của đèn LED đơn giản là gì? Tôi đã thử làm những gì tôi làm với điện trở (giữ nó bằng đầu dò bằng ngón tay) nhưng tôi không đọc được. Có một kỹ thuật tôi đang thiếu ở đây?

led resistors ohms-law

— Freeman
nguồn

4

Đèn LED không tuân theo định luật Ohm, điện áp rơi của chúng gần với hằng số hơn là mối quan hệ tuyến tính với dòng điện. Đồng hồ vạn năng của bạn có thể có một chế độ để đo điện áp diode.

— microtherion

32

LED không được mô hình hóa tốt nhất như một điện trở thuần. Như đã lưu ý trong một số câu trả lời khác, đèn LED thực sự có điện trở, nhưng thường không phải là mối quan tâm chính khi mô hình hóa một diode. Biểu đồ mối quan hệ hiện tại / điện áp của đèn LED:

diode

Bây giờ hành vi này khá khó để tính toán bằng tay (đặc biệt đối với các mạch phức tạp), nhưng có một "phép tính gần đúng" tốt để tách diode thành 3 chế độ hoạt động riêng biệt:

Nếu điện áp trên diode lớn hơn Vd, diode hoạt động giống như sụt áp không đổi (nghĩa là nó sẽ cho phép bất cứ dòng điện nào đi qua để duy trì V = Vd).
Nếu điện áp nhỏ hơn Vdnhưng lớn hơn điện áp đánh thủng Vbr, thì diode không dẫn điện.
Nếu điện áp phân cực ngược cao hơn điện áp đánh thủng Vbr, diode sẽ trở lại dẫn điện và sẽ cho phép bất cứ dòng điện nào đi qua để duy trì V = Vbr.

Vì vậy, giả sử chúng ta có một số mạch:

sơ đồ

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Đầu tiên, chúng ta sẽ giả định rằng VS > Vd. Điều đó có nghĩa là điện áp trên Rlà VR = VS - Vd.

Sử dụng định luật Ohm, chúng ta có thể biết rằng dòng điện chạy qua R (và do đó D) là:

I = \frac{V_{R}}{R}

$\begin{equation} I = \frac{V_R}{R} \end{equation}$

Chúng ta hãy cắm một số số. Nói VS = 5V, R = 2.2k, Vd=2V(một đèn LED màu đỏ điển hình).

V_{R} = = 5 V - 2 V = = 3 V Tôi = = \frac{3 V}{2.2 k Ω} = = 1,36 m Một

$\begin{equation} V_R = 5V - 2V = 3V\\ I = \frac{3V}{2.2k\Omega} = 1.36 mA \end{equation}$

Ok, nếu VS = 1V, R = 2.2k, và Vd = 2V?

Lần này VS < Vd, và diode không tiến hành. Không có dòng điện chạy qua R, vì vậy VR = 0V. Điều đó có nghĩa là VD = VS = 1V(ở đây, VDlà điện áp thực tế trên D, trong đó - như Vdlà sự sụt giảm điện áp bão hòa của diode).

— hellowworld922
nguồn

+1 công cụ cơ bản nhưng giải thích rất tốt cho người mới bắt đầu.

— Rev1.0

1

Bạn có ý nghĩa gì bởi "V of d" và "V of s"? Tôi không thể tìm thấy một điểm trong bài viết của bạn, nơi bạn chỉ ra rõ ràng ý nghĩa của các tập lệnh phụ. Cảm ơn bạn.

— Iam Pyre

Vd= điện áp trên diode D. Vslà điện áp của nguồn (được dán nhãn trong sơ đồ mạch).

— hellowworld922

20

Trái với một số các câu trả lời khác, đèn LED làm có sức đề kháng. Nó nhỏ, nhưng không đáng kể. Chỉ riêng điện trở không đủ để mô tả hành vi của họ, nhưng để nói rằng đèn LED không có điện trở đôi khi chỉ là sự đơn giản hóa hợp lệ .

Xem, ví dụ, biểu đồ này từ biểu dữ liệu cho LTL-307EE , mà tôi đã chọn mà không có lý do nào khác ngoài đó là diode mặc định trong CircuitLab và đèn LED chỉ báo khá điển hình:

chuyển tiếp hiện tại so với điện áp

Xem cách đường cơ bản là thẳng, và không thẳng đứng trên 5mA? Đó là do điện trở bên trong của đèn LED. Đây là tổng điện trở của dây dẫn, dây liên kết và silicon.

$I$ $V_D$

I = I_{S} (e^{V_{D} / (n V_{T})} - 1)

$I=I_S\left(e^{V_D/(nV_T)}-1\right)$

$I$ $V_D$ $V_T=25.85\cdot10^{-3}$ $n=1$ $i_s = 10^{-33}$

Hãy xem xét mối quan hệ điện áp hiện tại cho một điện trở, được đưa ra bởi định luật Ohm :

I = \frac{V}{R}

$I = \frac{V}{R}$

$0V, 0A$ $R$

Đây là một biểu đồ như vậy với một điện trở, một diode "lý tưởng" theo phương trình diode Schockley và không có điện trở, và một mô hình thực tế hơn của một đèn LED bao gồm một số điện trở:

đồ thị điện áp hiện tại

$> 5mA$ $(1.8V, 5mA)$ $(2.4V, 50mA)$

\frac{2.4 V - 1.8 V}{50 m A - 5 m A} = \frac{0.6 V}{45 m A} = 13 Ω

$\frac{2.4V - 1.8V}{50mA-5mA} = \frac{0.6V}{45mA} = 13\Omega$

$13\Omega$

Tất nhiên, bạn cũng phải bao gồm sự sụt giảm điện áp chuyển tiếp của đèn LED trong tính toán của bạn, chịu trách nhiệm cho sự dịch chuyển sang phải giữa điện trở và các đường LED thực . Nhưng, những người khác đã làm một công việc tốt để giải thích điều đó.

$13\Omega$ $1000\Omega$

— Phil Frost
nguồn

Bạn biết công cụ của bạn! Grats. Đồ thị đẹp đại diện cho điện trở (màu đỏ) + điện áp rơi = (lý tưởng) diode (màu xanh lá cây)

— điện tử

8

Nói chung, các điốt không có điện trở (ngoài một lượng nhỏ từ các dây dẫn bên trong gói hàng), tuy nhiên, chúng có sự sụt giảm điện áp trên chúng, lượng phụ thuộc vào vật liệu bán dẫn được sử dụng trong cấu trúc của nó. Đối với đèn LED thông thường, mức giảm điện áp này là ~ 1,5V. Sự sụt giảm điện áp có liên quan đến khoảng cách dải trong chất bán dẫn (chênh lệch năng lượng giữa trạng thái electron liên kết cao nhất và "dải dẫn"). Sự sụt giảm điện áp này không phụ thuộc một chút vào nhiệt độ và dòng điện, nhưng không đáng kể đối với một ứng dụng LED đơn giản.

Để minh họa, đây là đường cong IV cho một diode điển hình, lưu ý rằng dòng điện tăng bất thường sau khi đạt được điện áp ngưỡng nhất định. Lưu ý rằng không giống như một điện trở, đường cong IV rất phi tuyến tính.

không biết xấu hổ bị đánh cắp từ wikipedia

Nếu bạn kết nối diode trực tiếp với pin mà không có điện trở, dòng điện trong diode chỉ được xác định bởi điện trở (rất nhỏ) trong hệ thống dây điện và điện trở trong của pin, do đó dòng điện trong diode sẽ rất lớn và nó sẽ (rất có thể) cháy lên, bởi vì bản thân diode không cung cấp điện trở mà chỉ dẫn dòng điện.

Để trả lời câu hỏi của bạn, để tính toán dòng điện chạy qua diode, bạn cần xác định điện áp cung cấp, trừ đi điện áp diode và sử dụng điện áp thấp mới này để tính toán dòng điện sử dụng điện trở giới hạn của bạn.

— đau đớn
nguồn

Tôi thấy, điều đó thật thú vị. Tôi sẽ cho nó đi. Cảm ơn bạn. Vì vậy, khi điện áp rơi ít nhiều không đổi, tôi chỉ trừ nó ngay khỏi điện áp? Chỉ cố gắng để có được lý do thẳng trong đầu tôi.

— Freeman

@Freeman: Vâng. Hãy nhìn vào bảng dữ liệu để xác định điện áp chuyển tiếp danh định của diode của bạn.

— Rev1.0

1

Tôi là người mới bắt đầu và không có thông tin gì về điốt. Bây giờ để tính toán dòng điện chạy qua diode, bạn cần xác định điện áp cung cấp, trừ đi sự sụt giảm điện áp diode và sử dụng điện áp thấp mới này để tính toán dòng điện đã giúp tôi.

— Kohányi Róbert

0

Đèn LED có chế độ giảm điện áp tích hợp (Do tính chất của đèn LED). Bạn có thể nhìn vào bảng thông số kỹ thuật của đèn LED bạn đã mua để xác định mức giảm. Màu sắc của đèn LED thường ảnh hưởng đến điện áp rơi trên nó.

Để được giải thích chi tiết hơn:

https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit

— Savio
nguồn