Действительно ли диод следует закону Ома?

Это действительно не черно-белый вопрос, и многие люди будут утверждать, что он не следует «закону Ома», и в зависимости от того, как вы это аргументируете, они могут быть правы.

Однако правда в том, что сопротивление диода изменяется в зависимости от приложенного тока или напряжения. Таким образом, вы не можете просто посмотреть сопротивление диода и использовать «закон Ома», чтобы определить соотношение между напряжением и током по старой доброй формуле V = IR, как вы можете это сделать с резистором. Из этого аргумента ни один диод, а точнее, полупроводник, похоже, не подчиняется закону Ома.

Однако, если у вас есть цепь с диодом, смещенным при напряжении V или с током смещения I, сопротивление диода в этих условиях остается постоянным. То есть формула Ома по-прежнему применяется, когда диод находится в устойчивом состоянии. Если вы пытаетесь рассчитать выходной импеданс вашей схемы в этом состоянии, это важно знать, при этом признавая, что импеданс будет другим, когда схема находится в другом состоянии.

На самом деле, я бы даже сказал, что диод всегда подчиняется формуле Ома. Да V=ИК. Однако в случае диода R следует довольно сложное уравнение , которое включает V или I в качестве переменных.

это для диода

$V = I.R_D$Где
$R_D = F(I,V)$
$V = I.F(I,V)$

Так что да, математически она следует формуле Ома, просто не в той форме, которая вам очень полезна, за исключением очень специфических статических условий.

Для тех, кто утверждает, что «Закон Ома не применяется, если сопротивление непостоянно», я боюсь, что это неверная цитата Максвелла. Намерение Ома заключалось в том, что сопротивление должно быть постоянным во времени при стабильных условиях возбуждения. То есть сопротивление не может измениться самопроизвольно без изменения приложенного напряжения и тока. Правда в том, что ничто не имеет фиксированного сопротивления. Даже ваш скромный резистор на четверть ватта изменит сопротивление при нагревании и старении.

Если вы думаете, что это всего лишь мнение одного человека, то вы правы, его зовут
Георг Саймон Ом.

Скорее всего, вы никогда не читали его работы , а если читали по-немецки, то оригинальную версию . Если вы когда-нибудь это сделаете, и я предупреждаю вас, что на 281 странице устаревшей английской и электрической терминологии это очень трудно читать, вы обнаружите, что он действительно касался нелинейных устройств, и поэтому они должны быть включены. в законе Ома. На самом деле есть целое Приложение, около 35 страниц, полностью посвященное этой теме. Он даже признает, что там еще есть что обнаружить, и оставляет это открытым для дальнейшего расследования.

Закон Ома гласит... согласно Максвеллу...

«Электродвижущая сила, действующая между концами любой части цепи, является произведением силы тока и сопротивления этой части цепи».

Это, однако, является лишь частью тезиса Ома и определяется, по словам Ома, утверждением «гальваническая цепь... которая приобрела свое постоянное состояние» , которое определено в статье, и я перефразирую, как любой элемент, сопротивление которого зависит от на приложенном напряжении или токе или чем-то еще, должно быть позволено прийти в сбалансированное состояние. Далее, после любого изменения возбуждения цепи в целом, прежде чем формула начнет действовать, должна произойти перебалансировка. Максвелл, с другой стороны, квалифицировал это так: R не должно меняться с V или I.

Это может быть не то, чему вас учили в школе, или даже то, что вы слышали, цитировали или читали из многих авторитетных источников, но это от самого Ома. Настоящая проблема заключается в том, что многие люди воспринимают или понимают лишь очень упрощенную интерпретацию тезиса Ома, написанную Максвеллом, которая, возможно, ошибочно распространялась десятилетиями с тех пор, как великий человек фактически выполнил свою работу под названием «Закон Ома».

Что, конечно, оставляет вас с парадоксом.

Дело в том, что Ом просто заявляет, что, как только он переходит в стабильное состояние, напряжение в цепи представляет собой сумму тока, умноженного на сопротивления частей.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

$E = I.R1 + I.R2 + I.R3$

Где R3 - любое сопротивление, на которое устанавливается диод. Таким образом, не имеет значения, является ли R3 диодом или нет. Что конечно правильно. Максвелл, с другой стороны, подразумевает, что, поскольку схема содержит нелинейный элемент, формула неприменима, что, конечно же, неверно.

Итак, полагаем ли мы, что то, что написал Максвелл, было ошибкой чрезмерного упрощения, и придерживаемся того, что на самом деле сказал Ом, или мы отбрасываем то, что на самом деле сказал Ом, и придерживаемся упрощения Максвелла, которое оставляет нелинейные части в стороне?

Если вы считаете, что диод не соответствует вашей ментальной модели закона Ома, то ваша модель закона Ома на самом деле является законом Максвелла. Что-то, что нужно квалифицировать как подмножество тезиса Ома. Если вы считаете, что диод соответствует модели, то вы действительно цитируете тезис Ома.

Как я уже сказал, это не черное и белое. В конце концов, это не имеет большого значения, поскольку ничего не меняет.

Диоды не подчиняются закону Ома. Но. При любом заданном уровне тока можно измерить изменение напряжения ($\Delta V$) при малых изменениях тока ($\Delta i$), и получить локальное эквивалентное сопротивление, называемое динамическим сопротивлением. Графически это просто наклон кривой напряжение/ток для диода, или$Rd=\frac{\Delta V}{\Delta i}$. Это часто полезно для описания того, как диод в цепи будет вести себя при заданном уровне тока.

Ваш друг просто описывает поведение стандартного (кремниевого, не Шоттки) диода, чья кривая vi является экспоненциальной, практически равной нулю (для графика, использующего мА в качестве оси тока) и которая начинает заметно возрастать примерно при 0,6. вольт и которые обычно поражают очень высокие токи примерно на 0,7 вольт. То есть динамическое сопротивление очень велико при малых токах и после (примерно) 0,6 вольта быстро падает. Это означает, что если у вас есть диод прямого смещения, управляемый переменным напряжением и постоянным резистором, в довольно широком диапазоне напряжений прямое напряжение диода будет довольно близко к 0,6 или 0,7 вольт.

Диод есть диод, и он не следует и не заботится ни о чем, что мы думаем, пишем или воображаем о нем.

Таким образом, вопрос может быть перевернут с ног на голову и сформулируется примерно так:
«Можно ли смоделировать вольт-амперную характеристику диода с помощью закона Ома?»

В этом случае ответ может быть таким:
«Да, при определенных ограничениях можно использовать закон Ома, хотя это определенно не лучший и не первый вариант».

Имея$v=R\,i$но с разным$R=f(i)$действительно большая головная боль, когда цифры действительно должны быть обработаны.

На самом деле многие модели могут быть приспособлены для соответствия характеристикам диодов, и задача состоит в том, чтобы указать, какая из них подходит именно вам.

Диод также можно смоделировать как конденсатор:

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$с$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$выскакивает вверх и вниз от нуля с соответствующими дельтами Дирака для получения ВАХ диода.

Очевидно, что это совершенно безумная идея, и никто в здравом уме даже не подумает использовать ее.

Я просто хочу, чтобы модели были просто моделями. Они не имеют ничего общего с «реальностью» — что бы это ни значило — и они правы до тех пор, пока дают «правильные» ответы. Тогда некоторые из них лучше подходят для этой цели.

Таким образом, резюмируя, в зависимости от того, что мы ищем, должна быть найдена более подходящая модель:
постоянный перепад/порог, постоянный перепад и фиксированное сопротивление, экспоненциальные модели и различные дифференциальные модели, безусловно, намного лучше, чем пытаться протолкнуть невольный закон Ома.

Диоды не подчиняются закону Ома. Как вы можете видеть в процитированном вами отрывке, закон Ома конкретно гласит, что R остается постоянным. Если вы попытаетесь рассчитать R из V/I, глядя на кривую IV диодов, вы увидите, что по мере увеличения напряжения «R» будет меняться.

Ваш друг инженер-электрик не прав. Говорить, что «сопротивление меняется, чтобы поддерживать постоянное значение Vdrop», совершенно бессмысленно. В этом случае «сопротивление» — это буквально просто переменная V/I. Если вы позволите R иметь любое значение в V = IR, уравнение станет бесполезным, потому что вы не сможете ничего предсказать.

В вашей ситуации вы бы не увидели падения напряжения. Обе стороны устройства будут находиться под одним и тем же положительным напряжением (относительно минусовой клеммы источника питания).

Закон Ома гласит, что сила тока в проводнике между двумя точками прямо пропорциональна напряжению в этих двух точках.

1. Диод не является проводником.

2. «... прямо пропорциональна ...» означает линейную зависимость между напряжением и током в существенном рабочем диапазоне, что, очевидно, не так.

Итак, нет; диод не подчиняется закону Ома.

... У меня был коллега-электрик, который сказал мне, что диод действительно следует закону Ома, V = IR, за исключением того, что он имеет переменное сопротивление, которое автоматически изменяется, чтобы поддерживать относительно постоянное падение напряжения для любого тока. Это правда?

Да

• но только для добавочного напряжения при насыщении, а фиксированное значение сопротивления имеет широкий допуск, но вы можете учитывать номинальную кривую VI.

Что такое насыщенный? Когда динамическое логарифмическое сопротивление становится меньше фиксированного объемного сопротивления, так что ESR становится почти постоянным и применяется закон Ома.

• Обратите внимание, что следующее определение является ложным !!
  Диод, который пропускает максимально возможный ток, поэтому дальнейшее увеличение приложенного напряжения не влияет на ток. Словарь научных и технических терминов McGraw-Hill, 6E, Copyright © 2003, The McGraw-Hill Companies, Inc.

Что такое СОЭ? Эффективное последовательное сопротивление обычно измеряется по касательной к кривой VI или$ESR=\frac{\Delta V}{ \Delta I}$это можно использовать для измерения Cap ESR со ступенчатым импульсом или транзисторами Vce (sat) или чем-либо с потерями в некотором ограниченном диапазоне.

Так какой ток нужен для измерения ESR?

• Он становится более линейным и фиксируется вблизи номинального значения Vf @ current If и может быть предсказан в целом для большинства диодов, использующих это.
• Поскольку If(max) зависит от номинальной мощности Pd (max) и размера микросхемы, ESR всегда обратно пропорционально Pd и больше не является логарифмическим, а почти постоянным. - Допустимое отклонение ESR может составлять +/- 50 % для всего производства, но < 5 % для партии.
• Для стабилитронов ESR называется$Z_{zt}$@ некоторые If (мА) и то же самое, и применяется закон Ома

Пример:

$V_f= V_{th} + I_f*ESR ~~~~~$
- Vth - изгиб кривой, такой как порог Зенера (LED, Ge, Si и т. д.)

Подтвердите мои утверждения

Спецификации Toshiba LED TL1-L3-xxx

• 2,85 В (тип.) при 350 мА, макс. 1 А (импульсный), поэтому измерьте ESR > 0,1 А
• Pd (тип.) = 2,85 * 350 мА = 1 Вт
• (мое правило) СОЭ = k/Pd для k = 0,5 (хорошо) до 1 (удовлетворительно)

Из приведенной выше таблицы (сгенерированной из таблицы данных ) видно, как ESR (темно-зеленый) выравнивается выше Vf = 2,85 В.

• СОЭ @ Если
  • (левая ось Y против правой оси Y)

 1.5 Ω @ 100mA
 1.0 Ω @ 175mA
 0.5 Ω @ 350 mA ( 2.85V )
 0.25Ω @ 1000 mA  ( absolute max)

Поскольку приведенное выше означает, что коэффициент ESR k = 0,5, это отличный эффективный светодиод (больше, чем просто хороший). Маломощные светодиоды, такие как 5 мм, как правило, имеют k = 1, например, 65 мВт, ESR = 16 Ом. Как правило, чем выше качество продукта и больше его размер, тем меньше k, тем лучше полезный показатель качества (FoM). и помните, что допуск на спецификации широк, но ваши результаты зависят от поставщика.

Разное (тикки липкий) Информация

Диоды по своей природе являются логарифмическими в течение 4 декад, когда они идеальны. Это диод большой мощности, поэтому линейное объемное сопротивление довольно мало по сравнению с логарифмическим естественным откликом.

Я часто говорил о том, что добавочное линейное сопротивление диодов соответствует обратному значению Pd +/-25% для k=0,5 до 1 для ESR=k/Pd. Это мое собственное открытие, еще не изученное, совместимое с большинством диодов и транзисторов. хотя эта деталь не имеет рейтинга Pd, ее 5A@1.1~1.7@60'C подразумевает среднее значение. 7 Вт или ESR от 0,07 до 0,14 Ом или сред. подъем на 0,1 В на ампер. Это дает приблизительную оценку кривой в диапазоне от 1 до 10 А выше, которая становится линейной, как показано кривой на логарифмическом графике на рис. 4 в http://www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdf .

Но эта кривая, которую вы показываете, предназначена только для узкого импульса, когда температура перехода регулируется на постоянном уровне 25°C.

Но для ESR он следует несколько линейной кривой между 10% и 100% от максимального номинального тока. Ниже этого приращение R является логарифмическим.

Так что да и нет ваши ответы. Это зависит от СОЭ.

Закон Ома работает для многих вещей, кроме тока и напряжения через резисторы. Но где бы вы ни пытались его применить, в конечном итоге он потерпит неудачу. Для резистора пробой происходит, когда ток и напряжение достаточно высоки, чтобы резистор сгорел. Для магнитных цепей закон Ома не работает, когда часть цепи насыщена. Это также может относиться к потоку жидкости по трубам, моделям нелегальной иммиграции и многому другому.

Для обычных диодов существует УРАВНЕНИЕ ДИОДА, разработанное Шокли IIRC. Это I = Io (e^(Vd/nVt)-1). Диод не подчиняется закону Ома. Подробнее см. https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling . Конечно, эта модель, как и все другие, имеет пределы, за которыми она не работает.

При моделировании обычных цепей я использую переключатель, управляемый напряжением, последовательно соединенный с источником напряжения около 0,6 вольт. Менее 0,6 вольт, переключатель разомкнут и ток не течет. При напряжении выше 0,6 В ключ замыкается, и падение напряжения ограничивается источником напряжения до 0,6 В независимо от силы тока. Это работает достаточно хорошо в большинстве схем.

Обратите внимание, что калькулятор WP-34s включает функцию Lambert W, которую вы можете использовать для немедленного решения уравнения диода без какой-либо итерации, но это выходит за рамки вашего вопроса.

На высоких частотах у диодов есть индуктивность и емкость, которые придется моделировать, поэтому будьте осторожны, если столкнетесь с такой ситуацией.

Они не подчиняются закону Ома, но это не делает сравнение бесполезным.

Во-первых, учтите, что если у меня есть любые два значения, такие как напряжение и ток, я могу определить некоторую функцию R, которая является «сопротивлением», приравнивающим эти два значения. В этом случае R диода («сопротивление» диода) сильно нелинейно. Учитывая, что я могу создать такое отношение практически для любого устройства, которое мне нравится, утверждение, что диоды следуют закону Ома, сродни утверждению, что «все можно сбрасывать с воздуха хотя бы один раз». ( Правило 11 )

Однако это соотношение может быть очень полезным для моделей малых сигналов. Возьмем основную экспоненциальную область поведения диода:$I=I_0e^{kV}$, где $k — некоторая константа для этого конкретного диода. Если я возьму производную, я получу$\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$. Я могу использовать это, чтобы построить модель слабого сигнала для диода, смещенного с определенным напряжением. Пока малое напряжение сигнала достаточно мало, оно не будет создавать слишком много нелинейных эффектов, и я могу сделать некоторую схему схемы, как если бы диод был резистором.

Ваш друг путает «закон Ома», который устанавливает линейную зависимость между напряжением и током с возможностью указать дифференциальное сопротивление, локальную зависимость между напряжением и током в данной рабочей точке. Первый представляет собой фактический закон, делающий предписывающее утверждение, последний в основном более или менее описательный и только предполагает существование отношения между напряжением и током.

Обратите внимание, что рабочая точка даже не может быть однозначно описана током: например, туннельный диод имеет фазу отрицательного дифференциального сопротивления, поскольку эффект туннелирования заменяется нормальным поведением диода, когда ток уменьшается с увеличением напряжения. Это делает его пригодным для управления генераторами.

Диоды нелинейны (независимо от того, излучают они свет или нет).

«Нелинейные» означают, что они не следуют закону Ома обычным образом, как резисторы, нагреватели, длинные провода и т. д.

 E=IR              E (volts) = I (amps) x R (ohms).  

В любой момент есть значения E и I, поэтому можно вычислить эффективный R.

Но закон Ома дает ощущение, что R остается постоянным, если E или I изменяются: если E удваивается, я тоже должен удвоиться. Это неверно для нелинейных вещей, таких как диоды.

Закон Ома представляет собой линейное уравнение, и все остальные вещи, остающиеся постоянными, приводят к прямолинейному графику. Диод классифицируется как нелинейное устройство, и утверждать обратное — это то же самое, что говорить, что определение линейности неверно. Вы бы серьезно использовали ту же аналогию с квадратными или кубическими участками. Утверждение, что диод подчиняется закону Ома, звучит как цитата политика и столь же правдоподобно.

Фактическая общая идея сопротивления такова.$R = \frac{dI}{dV}$.

В пассивных схемах все линейно и сопротивление тоже.$R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$— производная постоянная, линейная.

Именно об этом линейном сопротивлении (константе) люди думают в первую очередь, когда говорят о сопротивлении. Это "резисторы". Также удобно, что другие активные компоненты не должны выражаться в терминах чистого сопротивления. Даже при наличии паразитных сопротивлений (прямое паразитное сопротивление диода, полевой транзистор$R_{OUT}$и т. д.), мы имеем дело с ними как с резисторами. Таким образом, это подтверждает идею о том, что сопротивление предназначено только для резисторов.

Но на самом деле, если мы возьмем$R = \frac{dI}{dV}$, почти любой компонент, который имеет падение напряжения на них и позволяет току течь к или от по крайней мере одной клеммы, может быть выражен как имеющий «сопротивление».

Я, наверное, пожалею, что сказал "перетекать хотя бы в один терминал или из него", так как нет такого практического компонента (наверное, антенны, но я не уверен)

ТАКЖЕ, не покупайте у Lees's Electronics, они могут по ошибке дать вам детали, отложенные для меня, и вы можете получить неисправные компоненты.