Падение напряжения ниже 0,7-0,6В на кремниевых диодах

введите описание изображения здесь

Я пытаюсь понять, как происходит падение напряжения. Насколько я знаю, на кремниевом диоде должно быть падение около 0,7-0,6 В. Именно это происходит, когда я удаляю светодиод из этой схемы. Однако при подключении светодиода падение напряжения на каждом диоде составляет около 0,2 В. А ток через диоды 10,7 нА. Я сделал это, чтобы увидеть, какое напряжение будет на узле между R1 и светодиодом. Назовем это NODE-1.

Я рассмотрел 2 возможности: сначала было 1,6 В на NODE-1 (что и произошло) и отсутствие падения напряжения на каждом диоде, что означает отсутствие тока на них, поскольку 1,6 В недостаточно для прямого смещения каждого отдельного диода. Вторая возможность заключалась в том, чтобы иметь около 6,3–5,4 В на NODE-1, достаточное напряжение для обеспечения падения напряжения 0,7–0,6 для каждого отдельного диода. В этом случае, поскольку падение на резисторе R1 меньше, а это означает меньший ток, светодиод будет тусклее.

Итак, мой вопрос: почему источник питания «учитывает» только падение напряжения 1,6 В на светодиоде и соответственно посылает ток, вместо того, чтобы «учитывать» падение напряжения 6,3–5,4 В на диодах? (это то, что происходит, когда вы вынимаете светодиод из цепи)

Падение прямого напряжения на диодах зависит от прямого тока. Чем меньше ток, тем меньше падение напряжения.
Даже если диод неправильно смещен в прямом направлении, через него будет протекать небольшой ток (вы измерили 10,7 нА). Вот почему вы видите небольшое падение напряжения на каждом диоде.
Я почистил твой язык здесь. Это электротехника и как таковой есть определенный уровень профессионализма, который включает правописание, использование заглавных букв... т.е. уместность выражения. Судя по тому, как вы написали остальные предложения, вы более чем способны сделать это правильно.
Кроме того, мы бы не подумали, что вы хвастаетесь, если используете абзацы, чтобы разбить текст на логически связанные разделы. В вашем вопросе нет знака вопроса. Все это способствует удобочитаемости.
Я прошу прощения за то, что сделал паршивую работу, публикуя этот вопрос. В следующий раз буду осторожнее.
Никогда не подключайте диоды параллельно без токоограничивающего резистора или его эквивалента последовательно с каждой диодной ветвью. Несоответствие диодов доставит вам много хлопот при отладке больших схем.

Ответы (4)

почему блок питания «учитывает» только падение напряжения 1,6 В на светодиоде и соответственно отправляет ток

Обратите внимание, что блоки питания не «отправляют ток», а посылают напряжение. Затем нагрузочный резистор «отбирает ток» на основе закона Ома (или для диодов на основе кривой VI).

Я думаю, ваше замешательство вызвано понятием «нелинейное сопротивление». Диоды на самом деле не включаются и не выключаются, вместо этого они имеют нелинейное поведение напряжения/тока. Диоды не ведут себя как резисторы, вместо этого их ток определяется приложенным напряжением и описывается (о нет!) экспоненциальной функцией. Из-за нелинейного сопротивления светодиода даже простой светодиод с последовательным резистором не совсем прост для понимания.

Ваша схема будет вдвойне запутанной, потому что вы сражаетесь друг с другом с двумя «нелинейными резисторами»: нелинейная кривая светодиода против нелинейной кривой всей диодной цепи. Противный!

:)

Вот один из способов взглянуть на это. Предположим, мы замедляем процесс, добавляя большой конденсатор от NODE1 к GND, например, 3300 мкФ. Далее, когда мы резко подключаем аккумулятор, начинает расти напряжение на конденсаторе. Напряжение конденсатора также находится на светодиоде и диодах. В конце концов напряжение достигнет «быстро нарастающей» части одной из диодных диаграмм. В этом случае светодиод приходит первым (это около 1,0 В для светодиодов красного цвета, выше для других цветов). намного больше, чем светодиодные вольты. По мере увеличения напряжения на конденсаторе светодиод «выигрывает». Возрастающее напряжение выровняется, как только поведение резистора по закону Ома даст тот же ток, что и уравнение VI для светодиода.

Другими словами, диодная цепочка не может потреблять значительный ток, пока напряжение вашего светодиода не превысит 3,6 В! Этого не произойдет с красным светодиодом и резистором 2,7 кОм.

Однако, если бы вы использовали белый светодиод и резистор на 100 Ом, цепочка диодов БУДЕТ потреблять значительный ток. Если белый светодиод потребляет 30, 40, 50 мА, напряжение может значительно превысить обычные 3 В для белых светодиодов.

Итак, ответ на ваш вопрос различен для разных цветов светодиодов!

Видеть? Противный.

В подобных случаях единственный способ сделать абсолютно точные прогнозы — это, к сожалению, отказаться от упрощенных ментальных моделей. Вместо этого напишите и решите уравнения. (У этого есть два экспоненциальных уравнения, одно для светодиода, а другое для диодной цепи.) Или используйте симулятор схемы или программу Spice, которая незаметно решает уравнения для вас в фоновом режиме. Добавление конденсатора и представление о медленно меняющихся условиях может значительно помочь вам в понимании нелинейной электроники. Но иногда не очевидно, где должен быть размещен этот конденсатор или какая нелинейная составляющая будет преобладать.

Я не думаю, что правильно говорить, что блок питания «посылает напряжение»; напряжение — это значение, измеренное в точке цепи (относительно другой точки), и напряжение в этой точке никуда не «уходит» и «не течет». Я бы сказал, что стандартный источник питания с регулируемым напряжением подает ток на свой выход, чтобы попытаться поддерживать там целевое напряжение.
> и напряжение в этой точке никуда не "уходит" и не "течет". НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Напряжения распространяются по всей схеме. Пример: широкий конденсатор (например, 2-проводная линия передачи), заряжаемый за счет разряда соседнего конденсатора на одном конце. Напряжение распространяется по его пластинам, оставляя постоянное напряжение на всей паре пластин. (Да, я игнорирую граничные отражения.) Аналогичная аналогия существует для «зарядки» короткозамкнутой катушки с помощью источника постоянного напряжения.
> «зарядка» короткозамкнутой катушки с помощью источника постоянного напряжения. НЕПРАВИЛЬНЫЙ. :) К сожалению, редактировать нельзя. (Выше я имел в виду питание с постоянным током.) Напряжение распространяется как электронное поле и, конечно, требует пары проводников, обычно узла цепи плюс плоскость заземления или общая точка. Токи также распространяются в виде потоков зарядов и связанных с ними b-полей. С точки зрения потока энергии все является линией передачи, включая все петли и узлы. Источник постоянного напряжения распределяет напряжение питания по шинам цепи, а затем цепь реагирует в направлении, противоположном распространению, «рисуя» ток.

введите описание изображения здесь

Рис. 1. Ток в зависимости от напряжения для светодиодов разного цвета. Кривая для девяти последовательных диодов показана черным цветом.

Диаграмма на Рисунке 1 немного грубая, но она должна передать идею. С вашим резистором серии 2,7k максимальный ток будет около 3 мА. Мы не сможем увидеть это на графике, поэтому я собираюсь обсудить случай, когда светодиод горит при 20 мА.

  • При 20 мА мы видим, что красный светодиод будет иметь прямое падение напряжения около 1,8 В. Это означает, что напряжение на вершине цепочки диодов упадет до 1,8 В.
  • Если мы посмотрим на 1,8 В на кривой диодов, мы увидим, что ток через девять диодов будет очень мал. Я искал графики малой силы тока/напряжения для диодов 1N4001, но ни у одного из них не было графиков менее 10 мА.

введите описание изображения здесь

Рис. 2. Технический паспорт диода 1N4148 с малым сигналом снижается до 0,1 мА.

  • Даже таблица данных 1N4148 опускается только до 0,1 мА. Если вы экстраполируете график, вы увидите, что на каждые 0,2 В или около того ток будет уменьшаться в 10 раз.

Итак, мой вопрос: почему блок питания «учитывает» только падение напряжения 1,6 В на светодиоде и соответственно посылает ток, вместо того, чтобы «учитывать» падение напряжения 6,3–5,4 В на диодах (что и происходит, когда вы берете светодиод). вне цепи цепь)?

Это не блок питания, учитывая что-либо. Светодиод потребляет ток, и, как видно из графика, напряжение падает до 1,8 В. Это все, что девять диодов должны смещать их в прямом направлении, и, как показывает диаграмма 1N4148, вы не получите через них большого тока. при этом напряжении.

Потому что светодиод тоже диод. И ведет себя так. Когда вы подключаете его параллельно длинной цепочке диодов, току становится проще проходить через один светодиод (поскольку падение напряжения таким образом ниже), а другие диоды (почти) больше не видят тока. Следовательно, на них (почти) больше нет падения напряжения.

По конструкции напряжение на одном светодиоде равно напряжению на длинной цепочке, верно? Таким образом, поскольку напряжение на одном светодиоде не может быть больше, чем его падение напряжения (ток ограничивается резистором), напряжение на каждом кремниевом диоде в конечном итоге равно напряжению светодиода, деленному на количество кремниевых диодов.

Я понимаю! Вот почему, когда я удаляю все диоды, кроме одного, напряжение падает до 600 мВ. Могу ли я просто сказать, что меньшее падение напряжения всегда будет определяющим фактором в подобных проблемах, связанных с диодами?
В параллельной конфигурации каждая ветвь уравновешивает поток тока, чтобы в конечном итоге получить одинаковое напряжение. Если вы используете только один диод, ветвь с наименьшим сопротивлением будет диодом, и вы, скорее всего, не зажжете светодиод (в зависимости от уровней напряжения для светодиода). Чтобы понять это, посмотрите законы схемы Кирхгофа: en.wikipedia.org/wiki/Kirchhoff's_circuit_laws . Вам понадобятся кривые I/V для диода и светодиода.
@Eclipse Да, на практике это хороший способ проанализировать подобную схему. Обратите внимание, однако, что диоды не очень часто включают параллельно, потому что это делает их избыточными. Вы можете сделать это, чтобы разделить большие токи и распределить рассеиваемую мощность, но обычно это требует некоторых мер предосторожности, чтобы гарантировать хорошую балансировку тока между диодами.

Конечно, вы можете получить менее 0,7 В на кремниевом диоде. Если вы просто приложите 0,1 В к диоду, то это ваше падение. Можно даже подать отрицательное напряжение, вплоть до обратного пробоя. Если подать -0,3В, то это падение. Оба они меньше 0,7.

Конечно, очень небольшой ток будет течь, если напряжение находится между обратным пробоем и прямым смещением. Это то, что происходит при моделировании схемы; на диоды подается недостаточное прямое напряжение для создания прямого смещения.

Диоды не являются источниками напряжения. Они не волшебным образом производят постоянное напряжение 0,7 В при подключении к цепи. Они ограничиваются примерно 0,7 В; трудно заставить их иметь большее прямое падение: требуется столько тока, чтобы выдержать значительно большее прямое падение, чем 0,7 В, что это поджарит диод.

Падение напряжения ниже 0,7-0,6В на кремниевых диодах
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v