Действительно ли диод следует закону Ома?

Действительно ли диод следует закону Ома?

Закон Ома гласит, что ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален напряжению между двумя точками.

Вводя коэффициент пропорциональности, сопротивление, приходит к обычному математическому уравнению, описывающему это соотношение: I = V / R, где I - ток через проводник в единицах ампер, V - напряжение, измеренное через проводник в единицах вольт, а R - сопротивление проводника в единицах Ом. В частности, закон Ома гласит, что R в этом отношении постоянна, не зависит от тока ".

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

Тем не менее, я попросил коллегу-инженера-электрика сказать, что диод действительно следует закону Ома, V = IRза исключением того, что он имеет переменное сопротивление, которое автоматически изменяется для поддержания относительно постоянного падения напряжения для любого тока.

Это правда?

Это соответствует закону Ома или нет?

Кроме того, если вы поместите диод в конец источника питания, когда анод находится в положении +, а катод не подключен, вы по-прежнему видите падение напряжения без протекания тока. Объясни это.

Вот диаграмма, показывающая падение напряжения относительно тока на диоде HER508:

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

Это действительно не черно-белый вопрос, и многие люди будут утверждать, что он не следует «закону Ома», и в зависимости от того, как вы его аргументируете, они могут быть правы.

Однако правда заключается в том, что сопротивление диода изменяется в зависимости от приложенного тока или напряжения. Таким образом, вы не можете просто посмотреть сопротивление диода и использовать «закон Ома», чтобы определить соотношение между напряжением и током по старой доброй формуле V = IR, как вы можете это сделать с резистором. Исходя из этого аргумента, ни один диод, или, точнее, полупроводник, похоже, не следует закону Ома.

Однако, если у вас есть цепь с диодом в ней, смещенная при напряжении V или с током смещения I, сопротивление диода в этих условиях остается постоянным. То есть формула Ома все еще применяется, когда диод находится в устойчивом состоянии. Если вы пытаетесь рассчитать выходной импеданс вашей схемы в этом состоянии, это важно знать, хотя подтверждение того, что импеданс будет другим, когда цепь находится в другом состоянии.

На самом деле, я бы сказал, что диод всегда следует формуле Ома. Да, V = IR. Тем не менее, в случае диода R следует довольно сложное уравнение, которое включает V или I в качестве переменных.

Это для диода

, где 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 что да, математически, это действительно следует формуле Ома, но не в форме, которая будет вам полезна, за исключением очень специфических статических условий.

Для тех, кто утверждает, что «закон Ома неприменим, если сопротивление не является постоянным», я боюсь, что это недоразумение Максвелла. Намерение Ом заключалось в том, что сопротивление должно быть постоянным во времени при стабильных условиях возбуждения. Таким образом, сопротивление не может изменяться самопроизвольно без изменения приложенного напряжения и тока. Правда в том, что ничто не имеет постоянного сопротивления. Даже ваш скромный четверть ваттный резистор изменит сопротивление при нагревании и старении.

Если вы думаете, что это просто мнение одного человека, вы были бы правы, его зовут
Георг Саймон Ом

Скорее всего, вы никогда не читали его работы , или, если вы читаете по-немецки, оригинальную версию . Если вы когда-нибудь это сделаете, и, на 281 странице или устаревшей английской терминологии и терминологии, я предупреждаю вас, это очень трудно читать, вы обнаружите, что он действительно охватывал нелинейные устройства и, как таковые, они должны быть включены в законе Ома. На самом деле есть целое Приложение, около 35 страниц, полностью посвященное этой теме. Он даже признает, что там еще могут быть обнаружены вещи, и оставляет это открытым для дальнейшего расследования.

Закон Омса гласит .. согласно Максвеллу ..

«Электродвижущая сила, действующая между конечностями любой части цепи, является произведением силы тока и сопротивления этой части цепи».

Это, однако, является лишь частью тезиса Ома, и в словах Ома он описывается утверждением «гальваническая цепь ... которая приобрела свое постоянное состояние», которое определено в статье, и я перефразирую, как любой элемент, сопротивление которого зависит на приложенное напряжение или ток или что-либо еще должно быть позволено прийти в сбалансированное состояние. Кроме того, после любого изменения в возбуждении цепи в целом, перебалансировка должна произойти до того, как формула вступит в силу. Максвелл, с другой стороны, квалифицировал это как, R не должен меняться с V или I.

Возможно, это не то, чему вас учили в школе, или даже то, что вы слышали, цитировали или читали из многих авторитетных источников, но это от самого Ома. Реальная проблема заключается в том, что многие люди воспринимают или понимают только очень упрощенную интерпретацию тезиса Ома, написанного Максвеллом, который, возможно, ошибочно распространялся в течение десятилетий, так как великий человек фактически выполнял свою работу как «Закон Ома».

Что, конечно, оставляет вас с парадоксом.

На самом деле это просто говорит о том, что после установления стабильного состояния напряжение на цепи становится суммой тока, умноженного на сопротивления частей.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

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

Где R3 - это любое сопротивление, в которое попадает диод. Таким образом, не имеет значения, является ли R3 диодом или нет. Что, конечно, правильно. Максвелл, с другой стороны, подразумевает, что, поскольку схема содержит нелинейный элемент, формула не применяется, что, конечно, неверно.

Итак, верим ли мы, что написанное Максвеллом было ошибкой в ​​упрощении, и идем вразрез с тем, что на самом деле сказал Ом, или же мы отбрасываем то, что на самом деле сказал Ом, и идем с упрощением Максвелла, которое оставляет в холоде нелинейные части?

Если вы считаете, что диод не соответствует вашей ментальной модели закона Ома, то ваша модель закона Ома на самом деле является законом Максвелла. Что-то, что должно быть квалифицировано как подмножество тезисов Ома. Если вы считаете, что диод соответствует модели, то вы действительно цитируете тезис Ома.

Как я уже сказал, это не черно-белое. В конце концов, это не имеет значения, поскольку ничего не меняет.

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

Ваш друг просто описывает поведение стандартного (кремниевого, не Шоттки) диода, у которого кривая vi является экспонентой, которая по существу равна нулю (для графика, в котором в качестве оси тока используется мА), и который начинает заметно расти примерно при 0,6 вольт и который, как правило, ударит очень высокие токи примерно на 0,7 вольт. То есть динамическое сопротивление очень велико при малых токах и после (примерно) 0,6 вольт быстро падает. Это означает, что если у вас диод с прямым смещением, управляемый переменным напряжением и постоянным резистором, то в довольно широком диапазоне напряжений прямое напряжение диода будет довольно близко к 0,6 или 0,7 вольт.

Диоды не следуют закону Ома. Как вы можете видеть в цитируемом вами отрывке, закон Ома конкретно гласит, что R остается постоянным. Если вы попытаетесь рассчитать R из V / I, глядя на кривую IV диодов, вы увидите, что при увеличении напряжения «R» изменится.

Ваш друг инженер-электрик неверен. Сказать, что «сопротивление меняется, чтобы поддерживать постоянный Vdrop», совершенно бессмысленно. В этом случае «сопротивление» буквально просто V / I, который меняется. Если вы позволите R иметь какое-либо значение в V = IR, уравнение станет бесполезным, потому что вы ничего не можете предсказать.

В вашей ситуации вы не увидите падения напряжения. Обе стороны устройства будут иметь одинаковое положительное напряжение (относительно - клеммы источника питания)

Закон Ома гласит, что ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален напряжению между двумя точками.

1. Диод не является проводником.

2. «... прямо пропорционально ...» означает линейную зависимость между напряжением и током в значительном рабочем диапазоне, что, разумеется, не так.

Так что нет; диод не следует закону Ома.

Диод - это диод, и он не следит и не заботится о том, что мы думаем, пишем или воображаем.

Таким образом, вопрос можно перевернуть с ног на голову:
«Можно ли смоделировать характеристику диодного в / в с помощью закона Ома?»

В этом случае ответом может быть:
«Да, в определенных ограничениях можно использовать закон Ома, хотя он определенно не лучший и не первый вариант»

$v=R\,i$$R=f(i)$ действительно большая головная боль, когда цифры действительно должны быть сокращены.

На самом деле многие модели могут быть приспособлены к поведению диодов, указывая на то, что именно эта работа подходит именно вам.

Диод также может быть смоделирован как конденсатор:

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$ с$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$ подниматься и опускаться с нуля с помощью соответствующих дельт Дирака для достижения характеристик I / V диода.

Это, очевидно, совершенно сумасшедшая идея, и никто в здравом уме даже не подумает об ее использовании.

Я просто хочу сделать четкие модели просто моделями. Они не имеют ничего общего с «реальностью» - что бы это ни значило - и они правы, если дают «правильные» ответы. Тогда некоторые из них лучше подходят для этой цели.

Таким образом, пересматривая, в зависимости от того, что мы ищем, будет найдена более подходящая модель:
постоянное падение / порог, постоянное падение и фиксированное сопротивление, экспоненциальные модели и различные дифференциальные модели, безусловно, гораздо лучше, чем пытаться протолкнуть закон Ома, не желая.

... У меня был один инженер-электрик, который сказал мне, что диод действительно следует закону Ома, V = IR, за исключением того, что он имеет переменное сопротивление, которое автоматически изменяется, чтобы поддерживать относительно постоянное падение напряжения для любого тока. Это правда?

да

• но только для инкрементного напряжения, когда насыщение и фиксированное значение сопротивления имеет широкий допуск, но вы можете рассмотреть номинальную кривую VI.

Что насыщено? Когда динамическое логарифмическое сопротивление становится меньше, чем фиксированное объемное сопротивление, так что ESR почти постоянна и применяется закон Ома.

• Обратите внимание, что следующий def'n является ложным !!
  Диод, который пропускает максимально возможный ток, поэтому дальнейшее увеличение приложенного напряжения не влияет на ток. Словарь научно-технических терминов McGraw-Hill, 6E, Copyright © 2003, The McGraw-Hill Companies, Inc.

Что такое СОЭ? Эффективное сопротивление серии обычно измеряется касательной кривой VI или$ESR=\frac{\Delta V}{ \Delta I}$ это может быть использовано для измерения ESR Cap с импульсным шагом или транзисторами Vce (sat) или чем-то еще с потерями в некотором ограниченном диапазоне.

Так какой ток нужен для измерения СОЭ?

• Он становится более линейным и фиксируется вблизи номинального значения Vf @ current If и может быть предсказан в целом для большинства диодов, использующих это
• Поскольку If (max) зависит от номинальной мощности Pd (max) и размера микросхемы, ESR всегда обратно пропорционально Pd и больше не является логарифмическим, а скорее почти постоянным. - Допуск СОЭ может составлять +/- 50% по всей продукции, но <5% в партии.
• Для стабилитронов ESR называется $Z_{zt}$@ some If (мА) и то же самое, и применяется закон Ома

Пример:

$V_f= V_{th} + I_f*ESR ~~~~~$
- Vth - колено кривой, как порог Зенера (LED, Ge, Si и т. Д.)

Подтвердите мои утверждения

Toshiba LED TL1-L3-xxx технические характеристики

• 2,85 В (тип.) При 350 мА, 1 А макс. (Импульс), поэтому измерьте ESR> 0,1 А
• Pd (тип) = 2,85 * 350 мА = 1 Вт
• (мое правило) ESR = k / Pd для k = 0,5 (хорошо) до 1 (удовлетворительно)

Из приведенной выше таблицы (сгенерированной из таблицы данных ) видно, как ESR (темно-зеленый) выравнивается выше Vf = 2,85 В.

• ESR @ If
  • (левая ось Y против правой оси Y)

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

Поскольку приведенное выше означает коэффициент ESR k = 0,5, это отличный эффективный светодиод (больше, чем просто хороший). Светодиоды малой мощности, такие как 5 мм, имеют тенденцию иметь k = 1, например, 65 мВт, ESR = 16 Ом. Как правило, чем лучше качество продукта и чем больше его размер, тем ниже k, тем лучше - показатель качества (FoM). и помните, что толерантность к спецификациям велика, но ваши результаты зависят от поставщика.

Разное (Ticky Tacky) Информация

Диоды по своей природе являются логарифмическими в течение 4 десятилетий, когда они идеальны. Это диод большой мощности, поэтому линейное объемное сопротивление довольно мало по сравнению с логарифмическим естественным откликом.

Я часто говорил о том, как линейное линейное сопротивление диодов соответствует обратному значению Pd +/- 25% для k = от 0,5 до 1 для ESR = k / Pd. Это мое собственное открытие, которое пока не преподается в соответствии с большинством диодов и транзисторов. хотя эта часть не имеет рейтинга Pd, она 5A@1.1~1.7 @ 60'C подразумевает среднее значение. 7 Вт или ESR от 0,07 до 0,14 Ом или средн. 0,1 В рост на ампер. Это дает приблизительную оценку кривой в диапазоне от 1 до 10 А выше, которая становится линейной, как показано кривой на графике логарифмической кривой на рис. 4 в http://www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdf.

Но эта кривая, которую вы показываете, предназначена только для узкого импульса, где температура перехода регулируется на постоянном уровне 25 ° C.

Но для ESR он следует несколько линейной кривой между 10% и 100% от максимального номинального тока. Ниже этого инкремент R является логарифмическим.

Так что да и нет ваши ответы. Это зависит от СОЭ.

Они не следуют закону Ома, но это не делает сравнение бесполезным.

Прежде всего, учтите, что если у меня есть какие-либо два значения, такие как напряжение и ток, я могу определить некоторую функцию R, которая представляет собой «сопротивление», приравнивающее эти два значения. В этом случае R диода («сопротивление» диода) сильно нелинейно. Учитывая, что я могу создать такие отношения практически для любого устройства, которое мне нравится, заявлять, что диоды следуют закону Ома, все равно, что сказать: «все может быть сброшено воздухом хотя бы один раз». ( Правило 11 )

Однако это соотношение может быть очень полезным для моделей с малым сигналом. Давайте возьмем основную экспоненциальную область поведения диода:$I=I_0e^{kV}$где $ k - некоторая постоянная для этого конкретного диода. Если я беру производную, я получаю$\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$, Я могу использовать это для построения модели слабого сигнала для диода, смещенного с определенным напряжением. Пока маленькое напряжение сигнала достаточно мало, оно не будет создавать слишком много нелинейных эффектов, и я могу сделать некоторые схемы, как если бы диод был резистором.

Закон Ома работает для многих вещей, кроме тока и напряжения через резисторы. Но где бы вы ни пытались применить это, это в конечном итоге потерпит неудачу. Для резистора пробой происходит, когда ток и напряжение достаточно высоки, чтобы резистор поднялся в дыму. Для магнитных цепей закон Ома нарушается, когда часть цепи насыщается. Это может также относиться к потоку жидкости по трубам, моделям нелегальной иммиграции и многому другому.

Для обычных диодов существует УРАВНЕНИЕ ДИОДОВ, разработанное компанией IIRC Шокли. Это I = Io (e ^ (Vd / nVt) -1). Диод не следует закону Ома. Смотрите https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling для более подробной информации. Конечно, эта модель, как и все другие, имеет пределы, за пределами которых она выходит из строя.

В обычном схемном моделировании я использую последовательно управляемый переключатель напряжения с источником напряжения около 0,6 вольт. Менее 0,6 вольт, переключатель разомкнут и ток не течет. При превышении 0,6 вольт переключатель замыкается, и падение напряжения ограничивается источником напряжения до 0,6 вне зависимости от тока. Это работает достаточно хорошо в большинстве цепей.

Обратите внимание, что калькулятор WP-34s включает функцию W Ламберта, которую вы можете использовать для немедленного решения уравнения диода без какой-либо итерации, но это выходит за рамки вашего вопроса.

На высоких частотах диоды имеют индуктивность и емкость, которые должны быть смоделированы, поэтому будьте осторожны, если вы столкнетесь с такой ситуацией.

Ваш друг путает «закон Ома», который устанавливает линейную зависимость между напряжением и током с возможностью указать дифференциальное сопротивление, локальную зависимость между напряжением и током в данной рабочей точке. Первый является действующим законом, делающим предписывающее заявление, последний в основном более или менее описательный и предполагает только наличие связи между напряжением и током.

Обратите внимание, что рабочая точка не может даже однозначно описываться током: например, туннельный диод имеет фазу отрицательного дифференциального сопротивления, поскольку эффект туннелирования заменяется нормальным поведением диода, когда ток уменьшается с ростом напряжения. Это делает его пригодным для вождения осцилляторов.

Диоды нелинейные (излучают ли они свет или нет).

«Нелинейный» означает, что они не следуют закону Ома обычным образом, как резисторы, нагреватели, длинные провода и т. Д.

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

В любом момент есть значение для E и I, поэтому эффективное R может быть вычислено.

Но закон Ома дает ощущение, что R остается постоянным, если E или I изменяется: если E удваивается, я тоже должен удваиваться. Это не относится к нелинейным вещам, таким как диоды.

Закон Ома - это линейное уравнение, а все остальное, что остается постоянным, приводит к прямому графику. Диод классифицируется как нелинейное устройство, и утверждать иначе - то же самое, что сказать, что определение линейного неверно. Вы бы серьезно использовали ту же аналогию с квадратными или кубическими участками. Говорить о том, что диод следует закону Ома, звучит как цитата из политики - и так же правдоподобно.

Фактическая общая идея сопротивления $R = \frac{dI}{dV}$,

С пассивными цепями все линейно и сопротивление тоже $R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$ - производная постоянная, линейная.

Именно это линейное сопротивление (постоянное), о котором люди думают в первую очередь, когда говорят об сопротивлении. Они "резисторы". Также удобно, что другие активные компоненты не должны быть выражены в терминах чистого сопротивления. Даже с паразитным сопротивлением (прямое сопротивление паразитного диода, FET$R_{OUT}$и т. д.), мы имеем дело с ними как с резисторами. Таким образом, это укрепляет идею, что сопротивление только для резисторов.

Но на самом деле, если мы возьмем $R = \frac{dI}{dV}$почти любой компонент, который имеет падение напряжения на них и позволяет току течь по меньшей мере к одному контакту или от него, может быть выражен как имеющий «сопротивление».

Я, вероятно, пожалею, что сказал «течь в или из хотя бы одного терминала», поскольку такого практического компонента нет (вероятно, антенна, но я не уверен)

ТАКЖЕ, не покупайте у Lees's Electronics, они могут ошибиться, предоставив вам запасные части для меня, и вы можете получить неисправные компоненты.