облік світлодіодного опору

18

Я роблю просту лабораторію (я хобі EE), щоб підкріпити математичну закономірність мого ома та трохи навчитися робити правильні вимірювання мультиметром.

У мене проста схема з резистором 2,2 к Ом, підключений послідовно зі світлодіодом. Все працює добре до моменту, коли я підраховую падіння напруги на резисторі та світлодіоді.

Мої початкові розрахунки складали лише резистор 2,2 к Ом. Як такий я отримав повну напругу, що впала через резистор. Однак, коли я вимірював схему реально, я виявив, що результат становить майже половину вхідної напруги, що вказувало б на мене

Моя математика неправильна
Опір залишається без уваги

Єдине, що залишилося враховувати - це світлодіод. Який найкращий метод визначення опору простого світлодіода? Я намагався робити те, що роблю з резисторами (тримайте його до зондів пальцями), але я не отримую належного читання. Чи є тут техніка, якої мені не вистачає?

led resistors ohms-law

— Фрімен
джерело

4

Світлодіоди не відповідають закону Ома, їх падіння напруги ближче до постійного, ніж до лінійної залежності від струму. Ваш мультиметр може мати режим вимірювання падіння напруги діода.

— мікротерйон

32

Світлодіоди не найкраще моделюються як чистий резистор. Як зазначається в деяких інших відповідях, реальні світлодіоди мають опір, але часто це не головна проблема при моделюванні діода. Графік співвідношення струму / напруги світлодіода:

diode

Зараз цю поведінку досить складно обчислити вручну (особливо для складних схем), але є хороше "наближення", яке розбиває діод на 3 дискретні режими роботи:

Якщо напруга на діоді більше, ніж Vdдіод поводиться як постійний спад напруги (тобто він дозволить підтримувати будь-який струм через V = Vd).
Якщо напруга менше, ніж Vdбільша, ніж напруга пробою Vbr, діод не веде.
Якщо напруга зворотного зміщення вище напруги пробою Vbr, діод знову стає провідним і дозволить підтримувати будь-який струм через V = Vbr.

Отже, припустимо, у нас є схема:

schematic

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

По-перше, ми будемо вважати це VS > Vd. Це означає, що напруга поперек Rє VR = VS - Vd.

Використовуючи закон Ома, ми можемо сказати, що струм, що протікає через R (і, таким чином, D), є:

I = \frac{V_{R}}{R}

$\begin{equation} I = \frac{V_R}{R} \end{equation}$

Підключимо кілька цифр. Скажімо VS = 5V, R = 2.2k, Vd=2V(типовий червоний світлодіод).

V_{R} = 5 V - 2 V = 3 V I = \frac{3 V}{2.2 k Ω} = 1.36 m A

$\begin{equation} V_R = 5V - 2V = 3V\\ I = \frac{3V}{2.2k\Omega} = 1.36 mA \end{equation}$

Гаразд, що якщо VS = 1V, R = 2.2k, і Vd = 2V?

Цього разу, VS < Vdі діод не веде. Через нього не протікає струм R, тож VR = 0V. Це означає VD = VS = 1V(тут VDфактична напруга поперек D, де-як Vdпадіння напруги насичення діода).

— helloworld922
джерело

+1 Основні речі, але дуже хороші пояснення для початківців.

— Rev1.0

1

Що ви маєте на увазі під "V of d" та "V of s"? Я не міг знайти крапку у вашому дописі, де ви чітко вказуєте значення підкриптів. Дякую.

— Iam Pyre

Vd= напруга на діоді D. Vs- напруга джерела (позначене на схемі).

— helloworld922

20

В відміну від деяких інших відповідей, світлодіоди дійсно мають опір. Він невеликий, але не незначний. Одного лише опору недостатньо, щоб охарактеризувати їх поведінку, але сказати, що світлодіоди не мають опору, є дійсним спрощенням лише іноді .

Дивіться, наприклад, цей графік із таблиці даних для LTL-307EE , який я вибрав не з будь-якої причини, крім діода за замовчуванням у CircuitLab, і досить типового світлодіодного індикатора:

струм вперед проти напруги

Подивіться, як лінія по суті пряма, а не вертикальна вище 5mA? Це пов'язано з внутрішнім опором світлодіода. Це сума опору проводів, провідних зв'язків і кремнію.

$I$ $V_D$

I = I_{S} (e^{V_{D} / (n V_{T})} - 1)

$I=I_S\left(e^{V_D/(nV_T)}-1\right)$

$I$ $V_D$ $V_T=25.85\cdot10^{-3}$ $n=1$ $i_s = 10^{-33}$

Розглянемо співвідношення струму-напруги для резистора, яке задається законом Ома :

Я = \frac{V}{R}

$I = \frac{V}{R}$

$0V, 0A$ $R$

Ось такий графік з резистором, "ідеальним" діодом згідно рівняння діода Шоклі і без опору, і більш реалістична модель світлодіода, що включає деякий опір:

графік струму напруги

$> 5mA$ $(1.8V, 5mA)$ $(2.4V, 50mA)$

\frac{2.4 V - 1.8 V}{50 м А - 5 м А} = \frac{0,6 V}{45 м А} = 13 Ω

$\frac{2.4V - 1.8V}{50mA-5mA} = \frac{0.6V}{45mA} = 13\Omega$

$13\Omega$

Звичайно, ви також повинні включити у свої розрахунки прямий спад напруги світлодіода, який відповідає за зсув праворуч між резистором та реальними лініями світлодіодів . Але інші вже добре зробили це, пояснивши це.

$13\Omega$ $1000\Omega$

— Філ Мороз
джерело

Ви знаєте свої речі! Грати. Хороший графік, що представляє резистор (червоний) + падіння напруги = (ідеальний) діод (зелений)

— e-motiv

8

Діоди, як правило, не мають опору (окрім невеликої кількості провідників всередині упаковки), проте вони мають перепад напруги поперек, кількість якого залежить від напівпровідникового матеріалу, який використовується при його побудові. Для типових світлодіодів цей перепад напруги становить ~ 1,5 В. Падіння напруги пов'язане з зазором в смузі напівпровідника (різниця енергії між найвищим обмеженим станом електрона та "смугою провідності"). Цей перепад напруги дещо залежить від температури та струму, але не суттєво для простого використання світлодіодів.

Для ілюстрації, ось крива IV для типового діода, зауважимо, що струм асимптотично збільшується після досягнення певного порогового напруги. Зауважимо, що на відміну від резистора, крива IV дуже нелінійна.

безсоромно викрадено з вікіпедії

Якщо ви підключите діод безпосередньо до своєї батареї без резистора, струм в діоді визначається лише (дуже малим) опором в проводці і внутрішнім опором акумулятора, таким чином струм в діоді буде величезним, і це (швидше за все) згорить, тому що діод сам по собі не чинить опору, а проводить струм.

Щоб відповісти на ваше запитання, для того, щоб обчислити струм, що проходить через діод, потрібно визначити напругу живлення, відняти падіння напруги діода і використовувати цю нову нижню напругу для розрахунку струму за допомогою обмежувального резистора.

— катастрофічний
джерело

Я бачу, це цікаво. Я піду. Дякую. Отже, оскільки падіння напруги є більш-менш постійним, я просто віднімаю його відразу від напруги? Просто намагаюся розсудити прямо в моїй голові.

— Фріман

@Freeman: Так. Погляньте на опис, щоб визначити номінальну напругу вперед вашого діода.

— Rev1.0

1

Я початківець і ніякого джека про діоди. Поки що для обчислення струму, що протікає через діод, вам потрібно визначити напругу живлення, відняти падіння напруги діода і використовувати цю нову нижню напругу для обчислення струму зробив для мене хитрість.

— Коханій Руберт

0

Світлодіод має вбудований перепад напруги (Через характер світлодіода). Ви можете подивитися на специфічному листі світлодіода, який ви купили, щоб визначити падіння. Колір світлодіода зазвичай впливає на падіння напруги на ньому.

Для більш детального пояснення:

https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit

— Савіо
джерело