Почему постоянное напряжение диода постоянное?

Если у вас есть диод с определенным барьерным напряжением (например, 0,7 В для Si), и вы прикладываете напряжение выше этого барьерного потенциала, почему напряжение на диоде остается на уровне 0,7 В?

Я понимаю, что выходное напряжение на диоде будет увеличиваться при приложении синусоидального входа, пока оно не достигнет отметки 0,7, однако я не понимаю, почему оно остается постоянным после этой точки.

Для меня имеет смысл, что любой потенциал, превышающий этот барьерный потенциал, пропустит ток, и, соответственно, потенциал на диоде должен быть приложенным напряжением минус 0,7 В.

Напряжение на диоде не остается на уровне примерно 0,7 В. При увеличении тока прямое напряжение также увеличивается (здесь: 1N400x):

И когда вы увеличиваете ток еще больше, рассеиваемая мощность становится слишком большой, и диод в конечном итоге становится светодиодом (светодиодом), а вскоре после этого - SED (дымовым диодом). Таким образом, большее прямое напряжение не может произойти на практике.

Напряжение - это то, что мы можем наблюдать и измерять, но также изменяется сопротивление.

Диод начинается с большого сопротивления, когда вы прикладываете к нему напряжение, которое остается постоянным до тех пор, пока вы не достигнете прямого пробивного напряжения. В этот момент сопротивление начинает падать.

За коленом сопротивление очень низкое. Любое дальнейшее увеличение после колена вызывает небольшое изменение в сопротивлении.

Так как R понизился, чтобы поддерживать это напряжение, нужно увеличить ток ... много. Диод стал маленьким резисторным «переключателем» и поэтому может быть обозначен как ВКЛ.

Соотношение полного напряжения и тока диода выглядит следующим образом.

Наклон перед коленом - это проводимость при движении вперед (1 / R), наклон за коленом - это проводимость при движении вперед.

Математика, конечно, намного сложнее, но я считаю, что это описание помогает людям понять.

почему напряжение на диоде остается на уровне 0,7 В?

Это не так. В большинстве случаев достаточно 0,7 В постоянного тока, а ровная земля достаточно хороша для езды по городу.

Диоды имеют логарифмическую связь между током через диод и напряжением на диоде. Увеличение тока на десять: 1 вызывает увеличение напряжения на диоде на 0,058 Вольт. (0,058 В зависит от нескольких параметров, но вы можете увидеть это число во многих опорных напряжениях на кристалле кремниевой запрещенной зоны).

Что если ток меняется на 1000: 1, увеличиваясь или уменьшаясь? Вы должны ожидать увидеть (как минимум) 3 * 0,058 вольт изменения в V _диоде .

Что если ток изменится на 10 000: 1? Ожидайте по крайней мере 4 * 0,058 вольт.

При больших токах (1 мА или выше) объемное сопротивление кремния начинает влиять на логарифмическое поведение, и вы получаете больше прямой зависимости между I _диодом и V _диодом .

Стандартное уравнение для этого поведения включает в себя «е», 2.718, таким образом,

Кстати, такое же поведение существует для диодов на основе эмиттеров на биполярных транзисторах. Предполагая, что 0,60000000 вольт при 1 мА, при 1 мкА, ожидайте 3 * 0,058 В = 0,174 В меньше. При 1 наноампере ожидайте 6 * 0,058 В = 0,348 В меньше. При 1 пикоампере ожидаемо 9 * 0,058 вольт = на 0,522 вольт меньше (в результате всего через диод всего 78 милливольт); возможно, это поведение чистого журнала перестает быть точным инструментом, почти нулевой вольт _диод .

Вот сюжет Vbe за 3 десятилетия Ic; мы ожидаем не менее 3 * 0,058 вольт или 0,174 вольт; Реальность для этого биполярного транзистора составляет 0,23 вольт.

Как объясняли другие ответы, напряжение не является постоянным на уровне 0,7 В, но на основании ссылки на потенциал барьера в вашем вопросе, я полагаю, вы понимаете это и задаете больше вопросов о физике полупроводников, стоящей за этим.

Причина в том, что область истощения диода (с нулевым приложением напряжения) создает потенциал барьера, как вы уже отметили, около 0,7 В (при условии, что типичный кремниевый диод). При подаче прямого напряжения область истощения становится меньше. При низком напряжении большая область истощения ограничивает большую часть тока, а с увеличением напряжения уменьшенная область истощения приводит к уменьшению сопротивления (и, следовательно, к увеличению тока). Это продолжается до достижения ~ 0,7 В, где область истощения очень мала, а также сопротивление. Это вызывает экспоненциальную связь VI.

В этой статье есть несколько хороших диаграмм и объяснений, как и вики-страница .

Дело в том, что вы не можете «подать напряжение выше этого барьерного потенциала», диод не позволяет вам.

То есть предельное полное сопротивление диода в режиме проводимости меньше полного сопротивления источника вашего напряжения: ваш источник напряжения не может подавать более 0,7 В на диод 0,7 В, поэтому «напряжение на диоде остается» [с] при 0,7 В ".

Конечно, предельное полное сопротивление диода в режиме проводимости не точно равно нулю, поэтому будет некоторое повышение напряжения, если ваш источник питания попытается подать ток больше нуля. А предельное сопротивление вашего источника питания может быть очень низким, сравнимым с диодом, поэтому он может увеличить напряжение диода до того, как диод выйдет из строя. Это эффекты второго порядка. Простая модель диода, проводящего выше 0,7 В, представляет собой устройство, которое ограничивает напряжение, принимая бесконечный ток.

Как только диод включается с достаточным смещением, он подает напряжение 0,7 или 0,6 (в зависимости от материала) с помощью небольшого последовательного резистора.

Таким образом, если мы увеличим входное напряжение, ток через маленький резистор также увеличится. Таким образом, при увеличении входного напряжения происходит изменение выходной мощности на диоде.

Обычно диод считается идеальным, поэтому резистора в серии нет. Таким образом, напряжение на диоде остается постоянным.