Чи дійсно діод відповідає Закону Ома?

Чи дійсно діод відповідає Закону Ома?

Закон Ома зазначає, що струм через провідник між двома точками прямо пропорційний напрузі поперек двох точок.

Вводячи постійну пропорційність, опір, доходить до звичайного математичного рівняння, яке описує цей взаємозв'язок: I = V / R, де I - струм через провідник в одиницях ампер, V - напруга, виміряне по провіднику в одиницях вольт, а R - опір провідника в одиницях ом. Більш конкретно, закон Ома говорить, що R у цьому відношенні є постійним, незалежним від струму ".

https://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law

Тим НЕ менше, у мене був товариш інженер - електрик сказав мені , що діод робить діяти за законом Ома, V = IR, за винятком того , має опір варіювання , яке автоматично змінюється для того , щоб підтримувати відносно постійне падіння напруги для будь-якого струму.

Це правда?

Це чи не відповідає Закону Ома?

Крім того, якщо ви поставите діод в кінці джерела живлення, анод до + і катод не підключені, ви все одно побачите падіння напруги без потоку струму. Поясніть це.

Ось схема, що показує падіння напруги відносно струму на діоді HER508:

Джерело: http://www.rectron.com/data_sheets/her501-508.pdf

Це насправді не чорно-біле питання, і багато людей будуть стверджувати, що це не відповідає "Закону Ома", і залежно від того, як ви це аргументуєте, вони можуть мати рацію.

Однак правда - опір змін діода залежно від прикладеного струму чи напруги. Таким чином, ви не можете просто шукати опір діода і використовувати "Закон Ома", щоб визначити залежність між напругою і струмом за старою хорошою формулою V = IR, як ви можете, з резистором. З цього аргументу жоден діод, а точніше напівпровідник, схоже, не відповідає Закону Ома.

Однак якщо у вас є ланцюг з діодом, зміщеним під напругою V або зі струмом зміщення I, опір діода в цих умовах все ще є постійним. Тобто формула Ома досі діє, коли діод перебуває в стаціонарному стані. Якщо ви намагаєтеся обчислити вихідний опір вашої схеми в такому стані, це важливо знати, хоча визнання імпедансу буде різним, коли схема знаходиться в іншому стані.

Насправді я б пішов так далеко, щоб стверджувати, що діод завжди відповідає формулі Ома. Так V = ІЧ. Однак у випадку діода R слід досить складне рівняння, яке включає V або I як змінні ..

Тобто для діода

, де R D = F ( I , V ) V = I . F ( I , V $V = I.R_D$
$R_D = F(I,V)$
$V = I.F(I,V)$

Так що так, математично, це відповідає формулі Ома, тільки не у формі, яка вам дуже корисна, за винятком дуже специфічних статичних умов.

Для тих, хто стверджує, що «Закон Ома не застосовується, якщо опір не є постійним», я боюся, що це неправильна цитата Максвелла. Завдання Ома полягало в тому, що опір повинен бути постійним у часі при стабільних умовах збудження. Тобто опір не може змінюватися спонтанно, не змінюючи прикладеної напруги та струму. Правда, ніщо не має фіксованого опору. Навіть ваш скромний резистор чверть ват змінить опір, коли він прогріється і в міру старіння.

Якщо ви думаєте, що це лише думка однієї людини, ви б мали рацію, його звуть
Георг Саймон Ом

Швидше за все, ви ніколи насправді не читали його твір , або якщо ви читали німецьку, оригінальну версію . Якщо ви коли-небудь зробите це, і на 281 сторінках або за старовинною англійською та електричною термінологією я попереджаю вас, це дуже важко прочитати, ви виявите, що він дійсно охоплював нелінійні пристрої, і як такі вони повинні бути включені в Законі Ома. Насправді є цілий додаток, близько 35 сторінок, повністю присвячений цій темі. Він навіть визнає, що там все ще слід розкрити, і залишає його відкритим для подальшого розслідування.

Закон Омаса стверджує .. згідно Максвеллу

"Електрорушійна сила, що діє між кінцівками будь-якої частини ланцюга, є результатом сили струму та опору цієї частини ланцюга."

Це, однак, є лише частиною тези Ома і кваліфікується словами Ома за твердженням, "вольтаїчний ланцюг ... який набув свого постійного стану", який визначений у статті, і я перефразую, як будь-який елемент, чий опір залежить на напругу чи струм чи що-небудь інше повинно бути дозволено залишитись у його збалансованому стані. Далі, після будь-якої зміни збудження ланцюга в цілому, повинен відбутися повторний баланс, перш ніж формула буде ефективною. Максвелл, з іншого боку, кваліфікував це як: R не повинен змінюватися на V або I.

Це може бути не те, чого вас вчили в школі, або навіть те, що ви чули, цитуючи чи читаючи з багатьох авторитетних джерел, але це від самого Ома. Справжнє питання багато хто сприймає або розуміє лише дуже спрощене тлумачення тези Ома, написане Максвеллом, яке, можливо, помилково, поширювалось протягом десятиліть, коли велика людина насправді виконувала свою роботу як "Закон Ома".

Що, звичайно, залишає у вас парадокс.

Справа в тому, що Ом просто констатується, як тільки він перебуває в стабільному стані, напруга по ланцюгу є сумою поточних разів опорів деталей.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

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

Де R3 - будь-який опір, в який осідає діод. Як таке, не має значення, чи є R3 діодом чи ні. Що, звичайно, правильно. Максвелл, з іншого боку, має на увазі, що оскільки схема містить нелінійний елемент, формула не застосовується, що, звичайно, є неправильним.

Тож чи вважаємо ми, що написав Максвелл, помилку в надмірній спрощенні і піти з тим, що насправді сказав Ом, чи ми відкинемо те, що Ом насправді сказав, і підемо з спрощення Максвелла, що залишає нелінійні частини на холоді?

Якщо ви вважаєте, що діод не відповідає вашій ментальній моделі Закону Ома, то ваша модель Закону Ома насправді є законом Максвелла. Щось, що потрібно кваліфікувати як підмножину тези Ома. Якщо ви вважаєте, що діод відповідає моді, то ви справді цитуєте тезу Ома.

Як я вже сказав, це не чорно-біле. Зрештою, це насправді не має значення, оскільки він нічого не змінює.

$\Delta V$$\Delta i$$Rd=\frac{\Delta V}{\Delta i}$

Ваш друг просто описує поведінку стандартного (кремнієвого, не-Шоткі) діода, крива vi якого - це експоненція, яка по суті є нульовою (для графіка, який використовує mA як поточну вісь) і який починає помітно зростати приблизно на 0,6 вольт і які зазвичай б'ють дуже високі струми приблизно на 0,7 вольт. Тобто динамічний опір дуже високий при малих струмах і після (приблизно) 0,6 вольт швидко падає. Це означає, що якщо у вас діод з упередженим зміщенням, керований змінною напругою та фіксованим резистором, при досить великому діапазоні напруг напруга переднього діода буде досить близьким до 0,6 або 0,7 вольт.

Діоди не відповідають закону ом. Як ви бачите у цитованому уривку, закон Ома конкретно говорить, що R залишається постійним. Якщо ви спробуєте обчислити R від V / I, дивлячись на криву діодів IV, ви побачите, що при збільшенні напруги "R" зміниться.

Ваш друг-інженер-електрик невірно. Сказати, що "опір змінюється, щоб підтримувати постійний Vdrop" абсолютно безглуздо. У цьому випадку "опір" - це буквально просто V / I, який змінюється. Якщо ви дозволяєте R мати будь-яке значення у V = IR, рівняння стає марним, оскільки ви нічого не можете передбачити.

У вашій ситуації ви не побачили б падіння напруги. Обидві сторони пристрою будуть мати однакову позитивну напругу (відносно - клеми джерела живлення)

Закон Ома зазначає, що струм через провідник між двома точками прямо пропорційний напрузі поперек двох точок.

1. Діод - це не провідник.

2. "... прямо пропорційна ..." означає лінійну залежність між напругою та струмом у значному робочому діапазоні, що, очевидно, не так.

Отже, ні; діод не відповідає закону Ома.

Діод - це діод і не слідкує за ним і не піклується про те, що ми думаємо, пишемо чи уявляємо про це.

Тож питання можна перевернути догори ногами на щось подібне
"Чи можна моделювати діодний ввід / V характеристику, використовуючи закон Ома?"

У цьому випадку відповідь може бути:
"Так, в межах певних обмежень закон Ома може бути використаний, хоча він, безумовно, не найкращий і не перший варіант".

$v=R\,i$$R=f(i)$ - це справді великий головний біль, коли цифри дійсно повинні бути скороченими.

Насправді багато багатьох моделей можна підштовхнути, щоб вони відповідали поведінці діодів, вказуючи на те, що саме для ваших застосувань є правильним.

Діод також можна моделювати як би конденсатор:

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$ вискакуючи вгору і вниз від нуля з відповідними дельтами Дірака, щоб досягти I / V характеристики діода.

Це, очевидно, абсолютно божевільна ідея, і ніхто розумний навіть не думає використовувати її.

Я просто хочу, щоб чіткі моделі були просто моделями. Вони не мають нічого спільного з "реальністю" - що б це не означало - і вони праві, якщо дають "правильні" відповіді. Тоді деякі з них краще підходять за призначенням.

Отже, переосмислення, залежно від того, за чим ми підемо, слід знайти більш відповідну модель:
постійне падіння / поріг, постійне падіння та фіксований опір, експоненціальні моделі та різні диференціальні, безумовно, набагато кращі, ніж намагаються просунути не бажаючий закон Ома.

... У мене був інший інженер-електрик, який сказав мені, що діод дотримується закону Ома, V = IR, за винятком того, що він має різний опір, який автоматично змінюється, щоб утримати відносно постійний спад напруги для будь-якого струму. Це правда?

Так

• але тільки для додаткової напруги, коли насичене і фіксоване значення опору має широкий допуск, але ви можете врахувати номінальну VI криву.

Що насичене?Коли динамічний логарифмічний опір стає меншим за фіксований об'ємний опір, так що ШОЕ майже постійний і застосовується Закон Ома.

• Зауважте, що таке def'n неправдиво !!
  Діод, який пропускає максимально можливий струм, тому подальше збільшення прикладеної напруги не впливає на струм. McGraw-Hill Словник наукових та технічних термінів, 6E, Copyright © 2003 від McGraw-Hill Companies, Inc.

Що таке ШОЕ? Ефективний опір ряду зазвичай вимірюється дотичною кривою VI або$ESR=\frac{\Delta V}{ \Delta I}$ це може бути використано для вимірювання кришки ШОЕ з кроковим імпульсом або транзисторами Vce (sat) або чим-небудь із втратами за деякий обмежений діапазон.

Отже, який струм необхідний для вимірювання ШОЕ?

• Він стає більш лінійним і фіксованим поблизу номінального струму Vf @ Якщо і, як правило, можна передбачити більшість діодів, що використовують це
• Оскільки If (max) залежить від номінальної потужності Pd (max) та розміру мікросхеми, ESR завжди обернено пов'язаний з Pd і більше не є логарифмічним, а є майже постійним. - Толерантність ШОЕ може становити +/- 50% протягом усього виробництва, але <5% у партії.
• Для діодів Зенера називається ШОЕ $Z_{zt}$@ деякий If (mA) - це те саме, що застосовується Закон Ома

Приклад:

$V_f= V_{th} + I_f*ESR ~~~~~$
- Vth - це колін кривої, як поріг Зенера (світлодіод, Ge, Si тощо)

Перевірте мої твердження

Технічні характеристики Toshiba LED TL1-L3-xxx

• 2,85 В (тип) при 350 мА, 1А макс (імпульс), тому вимірюйте ШОЕ> 0,1 А
• Pd (type) = 2,85 * 350mA = 1W
• (моє правило) ESR = k / Pd для k = 0,5 (добре) до 1 (справедливо)

З наведеної вище таблиці (згенерованої на аркуші даних ) дивіться, як ШОЕ (темно-зелений) вирівнюється вище Vf = 2,85 В

• ШОЕ @ Якщо
  • (ліва вісь Y проти правої осі Y)

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

Оскільки вище означає коефіцієнт ESR k = 0,5, це чудовий ефективний світлодіод (більше ніж просто хороший) Світлодіоди низької потужності, такі як 5 мм, мають k = 1, наприклад 65mW, ESR = 16 Ω. Як правило, чим краща якість товару та більший розмір, тим нижчий k - кращий, корисний показник заслуги (FoM). і пам’ятайте, що толерантність до специфікацій є широкою, але результати залежать від постачальника.

Інформація про різне (галочка)

Діоди за своєю суттю є логарифмічними протягом 4 десятиліть, коли ідеально. Це діод великої потужності, тому лінійний об'ємний опір досить малий порівняно з логарифмічним природним відгуком.

Я часто говорив про те, як інкрементний лінійний опір діодів слід за зворотним значенням Pd +/- 25% для k = 0,5 до 1 для ESR = k / Pd. Це моє власне відкриття, яке ще не вивчено, що відповідає більшості діодів і транзисторів. хоча ця частина не має рейтингу Pd, це 5A@1.1~1.7 @ 60'C означає, що середня. 7 Вт або коефіцієнт ШОЕ від 0,07 до 0,14 Ом або середня норма. підйом 0,1 В на Ампер. Це дає бальну оцінку кривої в діапазоні від 1 до 10А, яка стає лінійною, як показано кривою на графіку логарифма на фіг.4 http://www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdf

Але ця крива, яку ви показуєте, стосується лише вузького імпульсу, де температура стику регулюється постійною 25 ° C.

Але для ШОЕ вона дотримується дещо лінійної кривої між 10% і 100% максимального номінального струму. Нижче цього додаткового R є логарифмічним.

Так що так і ні - це ваші відповіді. Це залежить від ШОЕ.

Вони не дотримуються закону Ома, але це не робить порівняння марним.

Спочатку врахуйте, що якщо у мене є якісь два значення, наприклад, напруга та струм, я можу визначити деяку функцію R, яка є "опором", що дорівнює двом. У цьому випадку R діода ("опір" діода) є вкрай нелінійним. Зважаючи на те, що я можу створити такі відносини для будь-якого пристрою, який мені подобається, стверджуючи, що діоди дотримуються Закону Ома, схоже на те, що "що-небудь можна піддавати повітрю принаймні один раз". ( Правило 11 )

However, this relationship can be very useful for small signal models. Let's take the basic exponential region of a diode's behavior: $I=I_0e^{kV}$, where $k is some constant for that particular diode. If I take the derivative, I get $\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$. I can use this to construct a small signal model for a diode biased with a certain voltage. As long as the small signal voltage is small enough, it wont create too many non-linear effects, and I can do some circuit design as though the diode was a resistor.

Ohms law works for lots of things besides current and voltage through resistors. But wherever you try to apply it, it will eventually fail. For a resistor, breakdown happens when the current and voltage are high enough to make the resistor go up in smoke. For magnetic circuits, ohm's law fails when part of the circuit is saturated. It can also apply to fluid flow through pipes, models of illegal immigration, and much more.

For ordinary diodes, there is the DIODE EQUATION, developed IIRC by Shockley. It is I = Io (e^(Vd/nVt)-1). A diode does not follow ohm's law. See https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling for more details. Of course this model, like all others, has limits beyond which it fails.

In ordinary circuit modeling, I use a voltage controlled switch in series with a voltage source of about 0.6 volts. Less than 0.6 volts, the switch is open and no current flows. Above 0.6 volts, the switch closes and the voltage drop is limited by the voltage source to 0.6, no matter the current. This works well enough in most circuits.

Note that the WP-34s calculator includes the Lambert W function that you can use to solve the diode equation immediately without any iteration, but that is beyond the scope of your question.

At high frequencies, diodes have inductance and capacitance that will have to be modeled, so take care if you encounter such a situation.

Your friend is confusing "Ohm's law" which states a linear relation between voltage and current with the ability to specify differential resistance, the local relation between voltage and current at a given operating point. The former is an actual law making a prescriptive statement, the latter is basically more or less descriptive and only assumes the existing of a relation between voltage and current.

Note that the operating point cannot even uniquely be described by current: a tunnel diode, for example, has a phase of negative differential resistance as the tunneling effect is replaced by normal diode behavior, where current decreases as voltage increases. This makes it viable for driving oscillators.

Diodes are non-linear (whether they emit light or not).

"Non-linear" means they do not follow Ohm's Law in the usual fashion as do resistors, heaters, long wires, etc.

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

At any instant there's a value for E and I, so an effective R can be computed.

But Ohm's Law gives a sense that R stays constant if E or I changes: if E doubles I must double too. That is not true for non-linear things like diodes.

Ohms law is a linear equation and all other thing being held constant results in a straight line plot. A diode is classified as a non-linear device and to claim otherwise is the same as saying the definition of linear is wrong. Would you seriously use the same analogy with a square or cubic plots. Saying a diode follows ohms law sounds like a quote from a politician - and as believable.

The actual general idea of resistance is $R = \frac{dI}{dV}$.

With passive circuits everything is linear and resistance is also $R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$ — the derivative is a constant, linear.

It's this linear resistance (a constant), that people think first when talking about resistance. They're "resistors". It's convenient also that the other active components do not have to be expressed in terms of pure resistance. Even with parasitic resistances (forward parasitic diode resistance, FET $R_{OUT}$, etc), we deal with them as resistors. So this solidifies the idea that resistance are only for resistors.

But really if we take $R = \frac{dI}{dV}$, nearly any component that has a voltage drop across them and allows current to flow to or from at least one terminal can be expressed as having "resistance".

I'll probably regret saying "to flow to or from at least one terminal", as there is no such practical component (probably an antenna, but I'm not sure)

ALSO, don't buy from Lees's Electronics, they might mistake to give you parts set aside for me and you might end up with faulty components.