Diyot ileri voltajı neden sabittir?

Belirli bir bariyer voltajına sahip bir diyotunuz varsa (örneğin, Si için 0.7 V) ve bu bariyer potansiyelinden daha yüksek bir voltaj uyguladığınızda, diyot üzerindeki voltaj neden 0.7V'da kalıyor?

Diyot üzerindeki çıkış voltajının 0,7 işaretine ulaşana kadar sinüzoidal bir giriş uygulandığında artacağını biliyorum, ancak bu noktadan sonra neden sabit kaldığını anlayamadım.

Bu bariyer potansiyelinden daha büyük olan herhangi bir potansiyelin akımın geçmesine izin vereceği ve buna bağlı olarak diyot üzerindeki potansiyelin eksi 0,7 V olması gerektiği konusunda bana mantıklı geliyor.

Diyot üzerindeki gerilim yok değil sen akımını artırmak zaman 0.7 hakkında V'de kalması da ileri gerilim artar (burada: 1N400x):

Ve akımı daha da arttırdığınızda, güç tüketimi çok fazla artar ve diyot sonunda bir LED (ışık yayan diyot) ve kısa bir süre sonra bir SED (duman yayan diyot) olur. Bu nedenle pratikte daha büyük bir ileri voltaj gerçekleşemez.

Voltaj, gözlemleyebildiğimiz ve ölçebildiğimiz şeydir, fakat aynı zamanda değişen de dirençtir.

Bir diyot büyük bir direnç olarak başlar, siz gerilim uygularsanız, direnç ileri geri gerilim gerilimi yaklaşana kadar sabit kalır. Bu noktada direnç düşmeye başlar.

Diz geçtikten sonra direnç çok düşüktür. Diz sonrası herhangi bir artış, dirençte küçük değişikliklere neden olur.

R düşmüş olduğundan, bu gerilimi korumak için akımı arttırmanız gerekir ... çok fazla. Diyot küçük bir direnç "anahtarı" haline geldi ve bunun için AÇIK olarak adlandırılabilir.

Bir diyotun tam voltaj akımı ilişkisi buna benzer.

Dizden önceki eğim ileri-kapalı iletkenliktir (1 / R), diz üstü eğim ileri-AÇIK iletkenliktir.

Asıl matematik elbette bundan çok daha karmaşık, ama bu açıklamanın insanların anlamalarına yardımcı olduğunu düşünüyorum.

diyot üzerindeki voltaj neden 0,7V'da kalıyor?

Öyle değil. Çoğu zaman, sabit bir 0.7 V yeterlidir, tıpkı düz toprak şehir etrafında sürmek için yeterince iyidir.

Diyotlar, diyottaki akım ile diyottaki voltaj arasındaki logaritmik bir ilişkiye sahiptir. Akımdaki on: 1'lik bir artış, diyot boyunca 0.058 volt artışa neden olur. (0.058 V, birkaç parametreye bağlıdır, ancak bu sayıyı çip üstü silikon bant aralığı voltaj referanslarında görebilirsiniz].

Akım 1.000: 1 'i değiştirirse, yükselir veya azalırsa ne olur? V _diyotta (en az) 3 * 0,058 volt değişim görmeyi beklemelisiniz .

Akım 10.000: 1'i değiştirirse ne olur? En az 4 x 0,058 volt bekleyin.

Yüksek akımlarda (1 mA veya daha yüksek), silikonun kütle direnci logaritmik davranışı etkilemeye başlar ve daha fazla I _diyot ve V _diyot arasında düz bir çizgi ilişkisine sahip olursunuz .

Bu davranış için standart denklem, "e", 2.718 ve dolayısıyla

Bu arada, aynı davranış bipolar transistör emitörlü baz diyotlar için de geçerlidir. 1 mA'da, 1 uA'da 0.60000000 volt varsayarak, 3 x 0.058 V = 0.174 V daha az bekliyoruz. 1 nanoampere 6 * 0,058 V = 0,348 V daha az bekleyin. 1 pikamperde 9 x 0,058 volt = 0,522 volt daha az bekleyin (diyot boyunca sadece 78 mili volt ile bitirin); belki de bu saf kütük davranışı, sıfır volt V _diyot değerine yakın, doğru bir araç olmaktan çıkar .

İşte Vbe'nin 3 yıldan uzun süredir arsa; en az 3 x 0.058 volt veya 0.174 volt bekliyoruz; bu bipolar transistör için gerçeklik 0.23 volt.

Diğer cevapların açıkladığı gibi, voltaj 0.7V'ta sabit değildir, ancak sorunuzdaki bariyer potansiyeli referansına dayanarak, bunun farkında olduğunuzu ve bunun nedeninin arkasındaki yarı iletken fiziği hakkında daha fazla soru sorduğunu düşünüyorum.

Bunun nedeni, bir diyotun (sıfır voltaj uygulanmış) tükenme bölgesinin daha önce not ettiğiniz gibi (tipik bir Silikon diyot varsayarsak) yaklaşık 0.7V'luk bir bariyer potansiyeli yaratmasıdır. İleri gerilim uyguladığınızda, tükenme bölgesi küçülür. Düşük voltajla daha büyük tükenme bölgesi çoğu akımı sınırlandırır ve voltaj arttıkça, azalmış tükenme bölgesi dirençte bir düşüşe (ve dolayısıyla akımı arttırır) yol açar. Bu, tükenme bölgesinin direnç kadar düşük olduğu yerlerde, yaklaşık 0.7V'a yaklaşana kadar devam eder. Bu, üstel VI ilişkisine neden olur.

Bu makalede , Wiki sayfasında olduğu gibi bazı iyi diyagramlar ve açıklamalar vardır .

Mesele şu ki, "bu bariyer potansiyelinden daha yüksek bir voltaj uygulayamazsınız" diyot size izin vermiyor.

Yani, iletim modunda diyotun marjinal empedansı, gerilim kaynağınızın kaynak empedansından daha azdır: gerilim kaynağınız 0.7V diyot boyunca "0.7V" 'den fazla süremez, bu nedenle "diyot boyunca voltaj kalır [s] 0.7V "de.

Kuşkusuz, iletim modundaki bir diyotun marjinal empedansı tam olarak sıfır değildir, bu nedenle voltaj kaynağınız sıfırdan fazla akım sağlamaya çalışırsa voltajda bir miktar yükselme olur. Gerilim beslemenizin marjinal empedansı, bir diyotla karşılaştırılabilir şekilde çok düşük olabilir, bu nedenle diyot başarısızlığa uğramadan önce, diyot gerilimini yükseltebilir. Bunlar ikinci dereceden etkilerdir. 0.7V'ın üzerinde ileten bir diyotun basit modeli, sonsuz akımı kabul ederek voltajı sınırlayan bir cihazdır.

Diyot yeterli bastırmayla AÇIK duruma getirildiğinde, küçük seri dirençli 0,7 veya 0,6'lık bir voltaj kaynağına etki eder (malzemeye göre değişir).

Böylece giriş voltajını arttırırsak, küçük direnç boyunca akım da artacaktır. Bu nedenle giriş voltajı arttıkça, diyot boyunca alınan çıktı arasında değişiklik vardır.

Genellikle diyot ideal olarak kabul edilir, bu nedenle seri olarak direnç yoktur. Böylece diyot boyunca o / p voltajı sabit kalır.