Как работает «падение напряжения»?

Это происходит из-за того, что вы могли бы назвать «дифференциальным импедансом»: изменение тока на единицу изменения напряжения. Дифференциальное сопротивление резистора является линейным: на каждый дополнительный вольт через него проходит фиксированное количество дополнительных ампер, определяемое значением сопротивления этого резистора.

Полупроводники не обладают линейным дифференциальным импедансом; единичное изменение напряжения не всегда приводит к одинаковому изменению тока. Если вы построите график зависимости напряжения от тока для диода, вы увидите что-то вроде этого:

Это то, что создает характерное падение напряжения на диоде. Кривая достаточно острая, чтобы ее можно было аппроксимировать, сказав, что она имеет постоянное падение напряжения, но вы можете видеть, что это не так - падение напряжения будет постепенно увеличиваться с увеличением тока. Это легче увидеть на графике в логарифмическом масштабе:

Результатом всего этого является то, что в цепи, скажем, с последовательно соединенными резистором и диодом, они найдут равновесие, при котором ток и напряжение через каждую часть образуют точку на соответствующих ВАХ. Поскольку ВАХ диода очень крутая, напряжение на нем очень мало меняется в зависимости от тока, и вместо этого большая часть напряжения будет падать на резисторе.

В базе транзистора явно больше простого сопротивления. Так называемое падение напряжения на 0,7 В связано с действием диода в соединении база-эмиттер.

В частичном приближении соединение базы с эмиттером можно рассматривать как небольшую батарею 0,7 В и резистор, соединенные последовательно. Эта маленькая батарея противостоит напряжению, которое пытается включить транзистор. Приблизительно направление батареи (ориентация + и -) зависит от типа транзистора (NPN или PNP).

Значение 0,7 В связано с потенциалом запрещенной зоны силиконовых материалов внутри транзистора (старые германиевые транзисторы имеют ширину запрещенной зоны около 0,3 В). Как и при физическом пересечении «промежутка», существует определенное усилие (или напряжение), необходимое для «перепрыгивания» через запрещенную зону. Когда приложенное напряжение на базе транзистора достигает или превышает эту ширину запрещенной зоны, начинает течь потенциальный ток.

Таким образом, с приближением последовательно соединенных батареи и резистора вы можете начать вычислять некоторые другие характеристики транзисторной схемы.

Другие компоненты могут быть аппроксимированы таким же образом, например, стабилитрон можно рассматривать как содержащий источник обратного напряжения, равный Vz. Затвор симисторного компонента (симулированного двумя или более транзисторами) может иметь напряжение поворота затвора 1,5 В. Прямое напряжение (Vf) простого светодиода имеет аналогичное требование к напряжению включения (ширина запрещенной зоны), которое может различаться в зависимости от цвета светодиода.

Я думаю, чтобы ответить на ваш вопрос, в качестве первого шага важно знать разницу между линейными и нелинейными сопротивлениями.

Например, сопротивление база-эмиттер биполярного транзистора сильно нелинейно. В таком случае мы всегда должны различать (а) СТАТИЧЕСКОЕ сопротивление Rbe (только как отношение значений постоянного тока) и (b) ДИНАМИЧЕСКОЕ (дифференциальное) сопротивление r,be в соответствующей рабочей точке (определяемой значениями постоянного тока). ).

Это динамический или диф. сопротивление r,be определяется НАКЛОНОМ нелинейной характеристики VI. Наклон дает проводимость слабого сигнала dIb/dVbe в этой точке, а разн. сопротивление r,be=dVbe/dIb равно 1/проводимость.

Возвращаясь к вашему первоначальному вопросу: правило делителя напряжения все еще применяется (также, если задействована нелинейная часть):

• для значений постоянного тока - если вы принимаете во внимание только сопротивление постоянному току R для всех частей;

• для сигналов переменного тока - до тех пор, пока дифф. учитываются только сопротивления r.

(Важно знать, что нельзя смешивать динамические и статические сопротивления, для классического омического резистора R=r).