Чому постійне напруга діода вперед?

Якщо у вас діод з певною бар'єрною напругою (наприклад, 0,7 В для Si), і ви застосовуєте напругу, що перевищує цей бар'єрний потенціал, чому напруга на діоді залишається рівним 0,7 В?

Я розумію, що вихідна напруга на діоді буде зростати, коли застосовується синусоїдальний вхід, поки він не досягне позначки 0,7, але, здається, я не розумію, чому він залишається постійним після цієї точки.

Для мене є сенс, що будь-який потенціал, більший за цей бар'єрний потенціал, дозволить пропускати струм, і відповідно потенціал по діоду повинен бути прикладеною напругою мінус 0,7 В.

Напруга на діоді не залишається приблизно 0,7 В. При збільшенні струму напруга вперед також збільшується (тут: 1N400x):

І коли ви ще більше збільшуєте струм, розсіювання потужності стає занадто великим, і діод з часом стає світлодіодним (світлодіодним) і незабаром після цього СЕД (димовим). Тому більша напруга вперед не може відбутися на практиці.

Напруга - це те, що ми можемо спостерігати і вимірювати, але те, що також змінюється, - це опір.

Діод починається як великий опір, коли ви подаєте на нього напругу, опір залишається досить постійним, поки ви не підходите до напруги пробою вперед. У цей момент опір починає падати.

Минулого коліна опір дуже низький. Будь-яке подальше збільшення після коліна призводить до незначної зміни опору.

З тих пір, як R знизився, для підтримки цієї напруги вам потрібно збільшити струм ... сильно. Діод перетворився на невеликий "перемикач" резисторів, і його можна назвати ВКЛ.

Повна напруга струмового співвідношення діода виглядає приблизно так.

Нахил до коліна - це провідність відхилення вперед (1 / R), нахил повз коліна - провідність електропередачі вперед.

Фактична математика, звичайно, набагато складніша за це, але я вважаю, що цей опис допомагає людям зрозуміти.

чому напруга на діоді залишається на рівні 0,7 В?

Це не так. Більшу частину часу постійний 0,7 В є досить хорошим, так само, як плоска земля достатньо хороша для руху по місту.

Діоди мають логарифмічне відношення між струмом через діод і напругою по діоду. Збільшення струму на десять: 1 викликає збільшення діода на 0,058 вольт. (0.058 В залежить від декількох параметрів, але ви можете бачити це число у великій кількості посилань на напругу на мікросхемі-кремнію.]

Що робити, якщо струм змінюється 1000: 1, або збільшується, або зменшується? Ви повинні сподіватися побачити (принаймні) 3 * 0,058 вольт змін у V _діоді .

Що робити, якщо струм зміниться 10000: 1? Очікуйте щонайменше 4 * 0,058 вольт.

При великих струмах (1 мА або вище) об'ємний опір кремнію починає впливати на логарифмічну поведінку, і ви отримуєте більше прямолінійного відношення між _{діодом І} і V _діодом .

Стандартне рівняння для такої поведінки передбачає, таким чином, "e", 2.718

До речі, така ж поведінка існує для біполярних транзисторних випромінювальних діодів. Припускаючи 0,60000000 вольт при 1 мА, при 1 мкА, очікуйте, що на 3 * 0,058 В = на 0,174 В менше. На 1 наноампер очікуйте на 6 * 0,058 В = 0,348 В менше. На 1 пікоампер очікуйте на 9 * 0,058 вольт = на 0,522 вольта менше (що закінчується всього 78 мілівольт по діоду); можливо, ця поведінка з чистого журналу перестає бути точним інструментом, біля нульового напруги V _діода .

Ось сюжет Vbe за 3 десятиліття Ic; ми очікуємо щонайменше 3 * 0,058 вольт або 0,174 вольта; реальність для цього біполярного транзистора - 0,23 вольта.

Як пояснили інші відповіді, напруга не є постійною на рівні 0,7 В, але, виходячи із посилання на бар'єрний потенціал у вашому запитанні, я думаю, ви це усвідомлюєте і запитуєте більше про фізику напівпровідника, чому це відбувається.

Причина полягає в тому, що область виснаження діода (з нульовою напругою застосовується) створює бар'єрний потенціал, як ви вже зазначали, приблизно 0,7 В (якщо вважати типовим Кремнієвий діод). При застосуванні напруги вперед область виснаження стає меншою. При низькій напрузі більша область виснаження обмежує більшу частину струму, і при збільшенні напруги зменшена область виснаження призводить до зменшення опору (і, отже, збільшення струму). Це триває до наближення до 0,7 В, де область виснаження дуже мала, а також опір. Це спричиняє експоненціальні зв'язки VI.

Ця стаття має кілька хороших діаграм і пояснень, як і сторінка Wiki .

Справа в тому, що ви не можете "застосувати напругу вище, ніж цей бар'єрний потенціал", діод не дозволяє вам.

Тобто граничний опір діода в режимі провідності менше, ніж імпеданс джерела вашого напруги: джерело напруги не може проїхати більше діода 0,7 В через діод 0,7 В, тому "напруга на діоді залишається [с] при 0,7 В ".

Звичайно, граничний опір діода в режимі провідності не точно дорівнює нулю, тому буде певне підвищення напруги, якщо ваша напруга буде намагатися подати струм більше нуля. А граничний опір живлення вашого напруги може бути дуже низьким, порівнянним з діодом, тому можливо, підсилити напругу діода досить високо, перш ніж діод вийде з ладу. Це ефекти другого порядку. Проста модель діода, що проводить вище 0,7 В, - це пристрій, що обмежує напругу, приймаючи нескінченний струм.

Як тільки діод увімкнено з достатнім зміщенням, він спрацьовує джерело напруги 0,7 або 0,6 (залежить від матеріалу) з невеликим резистором серії.

Тож якщо ми збільшимо вхідну напругу, струм через малий резистор також збільшиться. Отже, коли вхідна напруга збільшується, є різниця в потужності, що приймається через діод.

Зазвичай діод вважається ідеальним, тому резистора послідовно немає. Тож напруга о / р на діоді залишається постійним.