Un diodo segue davvero la legge di Ohm?

Un diodo segue davvero la legge di Ohm?

La legge di Ohm afferma che la corrente attraverso un conduttore tra due punti è direttamente proporzionale alla tensione tra i due punti.

Introducendo la costante di proporzionalità, la resistenza, si arriva alla solita equazione matematica che descrive questa relazione: I = V / R, dove I è la corrente attraverso il conduttore in unità di ampere, V è la tensione misurata attraverso il conduttore in unità di volt e R è la resistenza del conduttore in unità di ohm. Più specificamente, la legge di Ohm afferma che la R in questa relazione è costante, indipendente dalla corrente. "

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

Tuttavia, ho avuto un ingegnere elettrico collega mi dicono che un diodo fa seguire la legge di Ohm, V = IR, eccetto che ha una resistenza che varia variare automaticamente per mantenere una caduta di tensione relativamente costante per ogni attuale.

È vero?

Fa o non segue la legge di Ohm?

Inoltre, se si mette un diodo alla fine di un alimentatore, con l'anodo su + e il catodo non collegato, si vede ancora una caduta di tensione senza flusso di corrente. Spiegalo

Ecco un diagramma per mostrare la caduta di tensione rispetto alla corrente su un diodo HER508:

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

Questa non è davvero una domanda in bianco e nero e molte persone sostengono che non segue la "Legge di Ohm" e, a seconda di come la sostenga, possono avere ragione.

Tuttavia, la verità è che la resistenza di un diodo cambia a seconda della corrente o della tensione applicata. Come tale, non puoi semplicemente cercare la resistenza di un diodo e usare la "Legge di Ohm" per determinare la relazione tra tensione e corrente dalla buona vecchia formula V = IR come puoi fare con un resistore. Da tale argomento, nessun diodo, o più precisamente, semiconduttore, non sembra seguire la Legge di Ohm.

Tuttavia, se si dispone di un circuito con un diodo al suo interno, polarizzato alla tensione V o con una corrente di polarizzazione di I, la resistenza del diodo in quelle condizioni è ancora costante. Cioè, la formula di Ohm si applica ancora quando il diodo è in uno stato stabile. Se stai cercando di calcolare l'impedenza di uscita del tuo circuito in quello stato, è importante saperlo, mentre riconoscere l'impedenza sarà diverso quando il circuito si trova in uno stato diverso.

In effetti, arriverei al punto di sostenere che un diodo segue sempre la formula di Ohm. Sì V = IR. Tuttavia, nel caso del diodo R segue un'equazione piuttosto complessa che include V o I come variabili.

Questo è per un diodo

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

Quindi sì, matematicamente, segue la formula di Ohm, ma non in una forma che ti è molto utile se non in condizioni statiche molto specifiche.

Per coloro che sostengono che "la legge di Ohm non si applica se la resistenza non è costante" temo che sia una citazione errata di Maxwell. L'intenzione di Ohm era che la resistenza doveva essere costante nel tempo in condizioni di eccitazione stabili. Cioè, la resistenza non può cambiare spontaneamente senza alcun cambiamento nella tensione e corrente applicate. La verità è che nulla ha una resistenza fissa. Anche il tuo umile resistore da un quarto di watt cambierà resistenza quando si riscalda e mentre invecchia.

Se pensi che sia solo l'opinione di un uomo, avresti ragione, si chiama
Georg Simon Ohm

È probabile che tu non abbia mai letto il suo lavoro o, se leggi il tedesco, la versione originale . Se mai lo fai, e, a 281 pagine o in inglese antiquato e terminologia elettrica, ti avverto, è una cosa molto difficile da leggere, scoprirai che in effetti ha coperto dispositivi non lineari e, come tali, dovrebbero essere inclusi nella legge di Ohm. In effetti c'è un'intera appendice, circa 35 pagine, interamente dedicata all'argomento. Riconosce persino che c'erano ancora cose da scoprire lì e lo lascia aperto per ulteriori indagini.

Ohms Law afferma .. secondo Maxwell ..

"La forza elettromotrice che agisce tra le estremità di qualsiasi parte di un circuito è il prodotto della forza della corrente e della resistenza di quella parte del circuito."

Questo però è solo una parte della tesi di Ohm ed è qualificato nelle parole di Ohm dall'affermazione, "un circuito voltaico ... che ha acquisito il suo stato permanente" che è definito nel documento, e io parafrasi, come qualsiasi elemento la cui resistenza dipende sulla tensione applicata o corrente o qualsiasi altra cosa deve essere permesso di stabilizzarsi nella sua condizione bilanciata. Inoltre, dopo qualsiasi cambiamento nell'eccitazione del circuito nel suo insieme, deve verificarsi un riequilibrio prima che la formula sia efficace. Maxwell, d'altra parte, lo ha qualificato come, R non deve cambiare con V o I.

Potrebbe non essere quello che ti è stato insegnato a scuola, o anche quello che hai sentito citato o letto da molte fonti affidabili, ma proviene dallo stesso Ohm. Il vero problema è che molte persone percepiscono o comprendono solo un'interpretazione molto semplificata della tesi di Ohm, scritta da Maxwell, che è stata, forse erroneamente, propagata nel corso dei decenni da quando il grande uomo ha effettivamente eseguito il suo lavoro come "Legge di Ohm".

Il che ovviamente ti lascia con un paradosso.

Il fatto è semplicemente Ohm, una volta che si stabilizza in uno stato stabile, la tensione attraverso il circuito è la somma dei tempi attuali delle resistenze delle parti.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

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

Dove R3 è la resistenza in cui si trova il diodo. Pertanto, non importa se R3 è un diodo o meno. Che ovviamente è corretto. Maxwell, d'altra parte, implica che poiché il circuito contiene un elemento non lineare, la formula non si applica, il che ovviamente è errato.

Quindi crediamo che ciò che ha scritto Maxwell sia stato un errore nella semplificazione eccessiva e andiamo con ciò che Ohm ha veramente detto, o buttiamo via ciò che Ohm ha davvero detto e andiamo con la semplificazione di Maxwell che lascia parti non lineari al freddo?

Se ritieni che un diodo non si adatti al tuo modello mentale della Legge di Ohm, allora il tuo modello della Legge di Ohm è in realtà la Legge di Maxwell. Qualcosa che deve essere qualificato come un sottoinsieme della tesi di Ohm. Se ritieni che un diodo si adatti al modello, stai davvero citando la tesi di Ohm.

Come ho detto, non è in bianco e nero. Alla fine, non importa davvero poiché non cambia nulla.

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

Il tuo amico sta semplicemente descrivendo il comportamento di un diodo standard (silicio, non Schottky), la cui curva vi è un esponenziale che è essenzialmente essenzialmente zero (per un grafico che utilizza mA come asse corrente) e che inizia visibilmente a salire a circa 0,6 volt e che normalmente colpiranno correnti molto elevate di circa 0,7 volt. Cioè, la resistenza dinamica è molto alta a basse correnti e dopo (circa) 0,6 volt scende rapidamente. Ciò significa che, se si dispone di un diodo polarizzato in avanti guidato da una tensione variabile e un resistore fisso, su un intervallo di tensioni la tensione diretta del diodo sarà piuttosto vicina a 0,6 o 0,7 volt.

I diodi non seguono la legge degli ohm. Come puoi vedere nel tuo passaggio citato, la legge di Ohm afferma specificamente che R rimane costante. Se provi a calcolare R da V / I mentre osservi una curva IV dei diodi, vedrai che aumentando la tensione, "R" cambierà.

Il tuo amico ingegnere elettrico non è corretto. Dire che "la resistenza varia per mantenere un Vdrop costante" è completamente insignificante. In questo caso, la "resistenza" è letteralmente solo V / I, che sta cambiando. Se si consente a R di avere un valore in V = IR, l'equazione diventa inutile perché non è possibile prevedere nulla.

Nella tua situazione, non vedresti una caduta di tensione. Entrambi i lati del dispositivo avrebbero la stessa tensione positiva (rispetto al terminale - dell'alimentatore)

La legge di Ohm afferma che la corrente attraverso un conduttore tra due punti è direttamente proporzionale alla tensione tra i due punti.

1. Un diodo non è un conduttore.

2. '... direttamente proporzionale a ...' indica una relazione lineare tra tensione e corrente su un intervallo operativo sostanziale, che chiaramente non è il caso.

Quindi no; un diodo non segue la legge di Ohm.

Un diodo è un diodo e non segue né importa nulla di ciò che pensiamo, scriviamo o immaginiamo al riguardo.

Quindi la domanda potrebbe essere capovolta in qualcosa del genere
"Una caratteristica I / V di un diodo può essere modellata usando la legge di Ohm?"

In questo caso la risposta potrebbe essere:
"Sì, entro certi limiti la legge di Ohm può essere utilizzata sebbene non sia sicuramente la migliore né la prima opzione"

$v=R\,i$$R=f(i)$ è davvero un gran mal di testa quando i numeri sono davvero da sgranocchiare.

In effetti molti molti modelli possono essere spinti per adattarsi al comportamento dei diodi, indicando quello giusto per le tue applicazioni è il lavoro.

Il diodo potrebbe anche essere modellato come se fosse un condensatore:

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$

Questa è ovviamente un'idea totalmente folle e nessuno sano di mente potrebbe nemmeno pensare di usarla.

Vorrei solo chiarire che i modelli sono solo modelli. Non hanno nulla a che fare con la "realtà" - qualunque cosa significhi - e hanno ragione purché diano le risposte "giuste". Quindi, alcuni di essi sono più adatti allo scopo.

Quindi, ricapitolando, a seconda di ciò che stiamo
cercando, si dovrà trovare il modello più appropriato: caduta / soglia costanti, caduta costante e resistenza fissa, modelli esponenziali e vari differenziali sono sicuramente molto meglio quindi cercare di spingere la riluttante legge di Ohm.

... Ho avuto un collega ingegnere elettrico che mi diceva che un diodo segue la legge di Ohm, V = IR, tranne per il fatto che ha una resistenza variabile che varia automaticamente al fine di mantenere una caduta di tensione relativamente costante per qualsiasi corrente. È vero?

sì

• ma solo per la tensione incrementale se satura e il valore fisso della resistenza ha un'ampia tolleranza, ma si può considerare la curva VI nominale.

Cosa è saturo? Quando la resistenza logaritmica dinamica diventa inferiore alla resistenza alla rinfusa fissa in modo tale che ESR sia quasi costante e si applichi la Legge di Ohm.

• Nota che la seguente definizione è falsa !!
  Un diodo che passa la massima corrente possibile, quindi ulteriori aumenti della tensione applicata non hanno alcun effetto sulla corrente. Dizionario dei termini scientifici e tecnici di McGraw-Hill, 6E, Copyright © 2003 di The McGraw-Hill Companies, Inc.

$ESR=\frac{\Delta V}{ \Delta I}$

Quindi quale corrente è necessaria per misurare l'ESR?

• Diventa più lineare e fisso vicino a Vf @ current If e può essere previsto in generale per la maggior parte dei diodi che lo utilizzano
• Poiché If (max) dipende dalla potenza nominale Pd (max) e dalla dimensione del chip ESR è sempre inversamente correlato a Pd e non è più logaritmico ma piuttosto quasi costante. - La tolleranza ESR può essere +/- 50% sull'intera produzione ma <5% in un lotto.
• $Z_{zt}$

Esempio:

$V_f= V_{th} + I_f*ESR ~~~~~$

Verifica le mie affermazioni

Specifiche Toshiba LED TL1-L3-xxx

• 2,85 V (tip) a 350 mA, 1 A max (impulso), quindi misurare ESR> 0,1 A.
• Pd (typ) = 2,85 * 350mA = 1W
• (la mia regola) ESR = k / Pd per k = 0,5 (buono) a 1 (giusto)

Dal foglio di calcolo sopra (generato dal foglio dati ) vedi come l'ESR (verde scuro) si appiattisce sopra Vf = 2,85 V

• ESR @ If
  • (asse Y sinistro vs asse Y destro)

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

Dato che sopra significa fattore ESR k = 0,5 questo è un eccellente LED efficiente (più che buono) I LED a bassa potenza come 5mm tendono ad avere k = 1 ad es. 65mW, ESR = 16 Ω. Generalmente migliore è la qualità del prodotto e maggiore è la dimensione, minore è la k, migliore figura di merito (FoM). e ricorda che la tolleranza sulle specifiche è ampia, ma i risultati dipendono dal fornitore.

Varie (ticky tacky) Info

I diodi sono intrinsecamente logaritmici per 4 decenni quando ideali. Questo è un grande diodo di potenza, quindi la resistenza di massa lineare è piuttosto piccola rispetto alla risposta logaritmica naturale.

Ho spesso parlato di come la resistenza lineare incrementale dei diodi segue il rating Pd inverso +/- 25% per k = 0,5 a 1 per ESR = k / Pd. Questa è la mia scoperta, non insegnata ma coerente con la maggior parte dei diodi e dei transistor. sebbene questa parte non abbia un rating Pd è 5A@1.1~1.7 a 60'C implica una media. di 7 W o un ESR da 0,07 a 0,14 ohm o una media. di aumento di 0,1 V per Amp. Ciò fornisce una stima a sfera della curva nell'intervallo da 1 a 10 A al di sopra della quale diventa lineare come mostrato dalla curva nel grafico log-lin della figura 4 in http://www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdf

Ma questa curva che mostri è solo per impulsi stretti in cui la temperatura di giunzione è regolata a 25 ° C costanti.

Ma per ESR, segue una curva un po 'lineare tra il 10% e il 100% della corrente nominale massima. Al di sotto di essa la R incrementale è logaritmica.

Quindi sì e no sono le tue risposte. Dipende dall'ESR.

Non seguono la legge di Ohm, ma ciò non rende il confronto inutile.

Prima di tutto, considera che se ho due valori, come tensione e corrente, posso definire una funzione R che è una "resistenza" che equivale ai due. In questo caso, la R di un diodo (la "resistenza" di un diodo) è altamente non lineare. Dato che posso creare una relazione del genere praticamente per qualsiasi dispositivo che mi piace, affermare che i diodi seguono la Legge di Ohm è come dire "qualsiasi cosa può essere lasciata in aria almeno una volta". ( Regola 11 )

Tuttavia, questa relazione può essere molto utile per i piccoli modelli di segnale. Prendiamo la regione esponenziale di base del comportamento di un diodo:$I=I_0e^{kV}$, dove $ k è una costante per quel particolare diodo. Se prendo il derivato, ottengo$\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$. Posso usarlo per costruire un piccolo modello di segnale per un diodo polarizzato con una certa tensione. Finché la piccola tensione del segnale è abbastanza piccola, non creerà troppi effetti non lineari, e posso fare un po 'di progettazione del circuito come se il diodo fosse un resistore.

La legge di Ohm funziona per molte cose oltre alla corrente e alla tensione attraverso i resistori. Ma ovunque provi ad applicarlo, alla fine fallirà. Per un resistore, il guasto si verifica quando la corrente e la tensione sono sufficientemente elevate da far salire il fumo nel resistore. Per i circuiti magnetici, la legge di ohm fallisce quando una parte del circuito è satura. Può anche applicarsi al flusso di fluidi attraverso tubi, modelli di immigrazione clandestina e molto altro.

Per i diodi ordinari esiste la DIODE EQUATION, sviluppata IIRC da Shockley. È I = Io (e ^ (Vd / nVt) -1). Un diodo non segue la legge di ohm. Vedi https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling per maggiori dettagli. Naturalmente questo modello, come tutti gli altri, ha limiti oltre i quali fallisce.

Nella modellazione di circuiti ordinaria, utilizzo un interruttore controllato in tensione in serie con una sorgente di tensione di circa 0,6 volt. Meno di 0,6 volt, l'interruttore è aperto e nessun flusso di corrente. Al di sopra di 0,6 volt, l'interruttore si chiude e la caduta di tensione è limitata dalla sorgente di tensione a 0,6, indipendentemente dalla corrente. Funziona abbastanza bene nella maggior parte dei circuiti.

Si noti che il calcolatore del WP-34 include la funzione Lambert W che è possibile utilizzare per risolvere immediatamente l'equazione del diodo senza alcuna iterazione, ma che esula dall'ambito della domanda.

Alle alte frequenze, i diodi hanno induttanza e capacità che dovranno essere modellate, quindi fai attenzione se incontri una situazione del genere.

Il tuo amico sta confondendo la "legge di Ohm" che afferma una relazione lineare tra tensione e corrente con la capacità di specificare la resistenza differenziale, il locale relazione tra tensione e corrente in un determinato punto operativo. Il primo è una legge vera che fa una dichiarazione prescrittiva, il secondo è sostanzialmente più o meno descrittivo e presuppone solo l'esistenza di una relazione tra tensione e corrente.

Si noti che il punto operativo non può nemmeno essere descritto in modo univoco dalla corrente: un diodo a tunnel, ad esempio, ha una fase di resistenza differenziale negativa poiché l'effetto di tunneling viene sostituito dal normale comportamento del diodo, dove la corrente diminuisce all'aumentare della tensione. Questo lo rende praticabile per guidare gli oscillatori.

I diodi sono non lineari (che emettano luce o meno).

"Non lineare" significa che non seguono la legge di Ohm nel solito modo come resistori, riscaldatori, fili lunghi, ecc.

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

In ogni momento c'è un valore per E e I, quindi una R efficace può essere calcolata.

Ma la Legge di Ohm ha la sensazione che R rimanga costante se E o I cambiano: se E raddoppia, anch'io devo raddoppiare. Questo non è vero per cose non lineari come i diodi.

La legge di Ohm è un'equazione lineare e tutte le altre cose che vengono mantenute costanti si traducono in un diagramma lineare. Un diodo è classificato come un dispositivo non lineare e affermare altrimenti è lo stesso che dire che la definizione di lineare è errata. Utilizzeresti seriamente la stessa analogia con trame quadrate o cubiche. Dire che un diodo segue la legge degli ohm suona come una citazione di un politico - e altrettanto credibile.

L'idea generale attuale di resistenza è $R = \frac{dI}{dV}$.

Con i circuiti passivi tutto è lineare e anche la resistenza $R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$ - la derivata è una costante, lineare.

È questa resistenza lineare (una costante), che la gente pensa per prima quando parla di resistenza. Sono "resistori". È anche conveniente che gli altri componenti attivi non debbano essere espressi in termini di pura resistenza. Anche con resistenze parassite (resistenza del diodo parassita anteriore, FET$R_{OUT}$, ecc.), li trattiamo come resistori. Quindi questo solidifica l'idea che la resistenza è solo per i resistori.

Ma davvero se prendiamo $R = \frac{dI}{dV}$, quasi tutti i componenti che presentano una caduta di tensione su di essi e consentono alla corrente di fluire verso o da almeno un terminale possono essere espressi come aventi "resistenza".

Probabilmente mi pentirò di aver detto "fluire da o verso almeno un terminale", in quanto non esiste un componente così pratico (probabilmente un'antenna, ma non sono sicuro)

ANCHE, non comprare da Lees's Electronics, potrebbero sbagliarsi nel darti parti riservate per me e potresti finire con componenti difettosi.