Question:
Question de base sur la chute de tension de la diode et la position de la résistance
Try
2013-06-14 08:23:48 UTC
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Je suis nouveau ici et aussi nouveau dans l'ingénierie électrique, donc pas encore de trucs fantaisistes, je continue à bricoler des composants de base tels que la résistance, la LED, les bouchons et les batteries. Je pense avoir rattrapé le mauvais côté du + conventionnel et - donc j'aimerais poser quelques questions.

Je lisais ce livre "All New Electronics Self-Teaching Guide, 3rd Ed" par Kybett et Boysen se souviennent de ce que j'ai appris jusqu'à présent. Sur Ch 2 à propos de la diode, je suis tombé sur l'idée de la chute de tension dans la diode. Dans une série de résistances, c'est assez simple, c'est un rapport de valeur des résistances, une valeur plus élevée fait chuter plus de tension, etc.

Mais quand une diode est introduite après les résistances, il faut diminuer la source tension avec la chute de tension de la diode avant de pouvoir mesurer la nouvelle chute de tension de chaque résistance. Pourquoi cela arrive-t-il? Est-ce assez bizarre de compter en arrière en premier comme le passage actuel de + à -.

J'ai également vu plusieurs exemples où une résistance est introduite avant l'anode, ce qui, à mon avis, est logique et introduit après la cathode qui est beaucoup bizarre car la résistance est utilisée pour limiter le courant entrant dans la led, mais en réalité, les deux fonctionnent très bien (j'ai essayé les deux façons). Est-ce à cause d'une charge positive et d'une charge négative? Parce que PN jonction, trous et p trucs?

Mise à jour (demande d'Anindo): Voici la page du livre dans googlebook

Pages précédentes expliquant dans les séries simples ont disparu. Pour le livre complet, vous pouvez le voir à la page 47 (ou 71/450, le canal 2 commence à 59/450) ici (veuillez modifier ceci, si c'est contre la loi)

Tout le monde n'a pas accès au livre que vous mentionnez. Par conséquent, des citations directes d'extraits pertinents et spécifiques, plutôt que votre paraphrase, seraient utiles.
@IgnacioVasquez-Abrams, pourquoi supprimer votre réponse? --- Je pensais que cela faisait un point très important que beaucoup de débutants manquent.
Trois réponses:
#1
+16
JIm Dearden
2013-06-14 17:42:07 UTC
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Les diodes de jonction sont construites à partir d'un monocristal de matériau semi-conducteur qui a été modifié pour former une jonction PN.

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Les semi-conducteurs se situent quelque part entre les conducteurs (éléments métalliques) et les non conducteurs (éléments non métalliques). De manière générale, le semi-conducteur pur (intrinsèque) est un élément avec 4 électrons dans sa coquille externe et est assez inutile électriquement. Ce n'est ni un bon conducteur ni un bon isolant. Les premiers semi-conducteurs utilisaient du germanium. Les appareils utilisent aujourd'hui du silicium.

La raison pour laquelle les matériaux semi-conducteurs sont utiles est que nous pouvons facilement modifier leurs propriétés électriques (en particulier la conductivité) en les ajoutant ou en les dopant avec de (très) petites quantités de d'autres éléments. Ces atomes dopants s'insèrent dans le réseau cristallin mais leur structure électronique différente modifie la façon dont le courant électrique peut circuler à travers le matériau.

Fabrication de semi-conducteurs de type P et de type N.

Le type N a beaucoup d'électrons «supplémentaires» car le dopant avait 5 électrons dans sa couche externe - 1 plus qu'un semi-conducteur (intrinsèque).

De même, le type P a des espaces ou des TROUS dans les couches d'électrons externes, car le dopant n'est que 3 électrons par rapport à 4 du semi-conducteur (intrinsèque).

Lorsque la jonction PN est réalisée, le matériau au «milieu» n'est ni de type P ni de type N car tous les porteurs de charge libres sont balayés d'un côté ou de l'autre. C'est ce qu'on appelle le calque DEPLETION . (un peu comme le no man's land entre deux armées opposées)

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Cette couche d'épuisement est la source de la chute de tension à travers la diode.

Pour obtenir du courant (flux de charge) à travers la diode, la charge doit «sauter» cette barrière (c'est plus technique que cela, mais restons simple). Il faut un peu plus d'énergie pour y parvenir.

Maintenant, l'énergie correspond à la charge x tension. La valeur de la charge est fixe - c'est simplement la charge électronique - 1,602 X 10 ^ -19 donc les seules charges qui peuvent traverser la barrière doivent avoir des énergies supérieures à la barrière. Comme la charge est fixe et immuable, nous parlons simplement de la tension de barrière. Pour le silicium, il s'agit d'environ 0,6 volts. Pour le germanium, c'est environ 0,2 volts.

La barrière agit comme une petite batterie de 0,6 V connectée dans la direction OPPOSITION au flux de courant. (Courant conventionnel - positif à négatif). Vous ne pouvez le mesurer que lorsque le courant circule dans la diode.

Les photodiodes peuvent générer une tension réelle, mais c'est une autre affaire.

enter image description here Cela signifie que pour chaque diode du circuit, nous perdrons 0,6 V lorsqu'elles sont conductrices (polarisées en direct). (Cela augmente légèrement avec la valeur du courant)

Dans un circuit en série avec des résistances peu importe si la résistance vient avant ou après la diode . Le courant traversant la résistance et la diode est le même. La chute de tension totale à travers la résistance et la diode sera la même.

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La DIODE ÉMISSION DE LUMIÈRE a une chute de tension beaucoup plus importante (environ 1,5 V - 3,0 V) qu'une diode `` normale ''. Il utilise cette énergie supplémentaire pour produire de la lumière.

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Explication claire comme du cristal, monsieur, qui a répondu à la plupart de mes questions (je pense que cela aurait pu être vague et difficile à saisir). Donc, ce phénomène de réduction de cette «chute de tension» en premier est causé par la couche d'épuisement?
Merci @Try, c'est un modèle très simplifié sans les maths. Ce qui se passe dans la couche d'appauvrissement contrôle essentiellement l'action de la jonction PN (qui comprend également les transistors, etc.)
@JImDearden Je veux juste clarifier que dans la figure ci-dessus, si nous fournissons 10V à un circuit qui a une résistance R et une diode au silicium 0,6V, obtenons-nous finalement le `10-0.6V = 9.3 V` à la fin?Qu'en est-il de la chute de tension dans la résistance si nous ne connaissons pas le courant dans la résistance?
@Yogus (10-0,6 = 9,4) La chute de tension sera de 0,6 + I * R comme indiqué.La `` résistance à l'état passant '' de la jonction est assez petite et dans certains modèles, elle est même considérée comme nulle (par exemple, modèle de diode parfaite).Si vous regardez le graphique d'une diode `` réelle '' (I / V), vous verrez que la chute de tension augmente avec le courant mais la (partie presque linéaire du) est assez raide (** grand changement de courant direct, petit changementen chute de tension **).L'inverse de cette pente est la résistance directe effective de la diode (dV / dI).Cette petite augmentation de la chute de tension avec le courant a tendance à être ignorée.
#2
+5
The Photon
2013-06-14 08:54:18 UTC
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Une façon de penser à une diode est qu'une diode est juste un type spécial de résistance. Si vous lui appliquez une basse tension (inférieure à environ 0,6 V), sa résistance est très élevée. Si vous lui appliquez une haute tension (supérieure à 0,6 V) alors sa résistance est très faible.

Donc, quand vous le mettez en série avec une résistance, vous avez un diviseur de résistance mais vous ne savez pas encore si la diode est dans son mode à haute résistance ou dans son mode à faible résistance. S'il est en mode haute résistance, le courant qui le traverse est faible ... de sorte que le courant traversant l'autre résistance est également faible. Donc, la chute à travers l'autre résistance est faible ... donc la chute à travers la diode doit être élevée (car les deux tensions doivent s'additionner à la tension de la source) ... ooops, il ne peut pas alors être dans le haut- mode de résistance.

Si la diode est en mode de faible résistance, le courant à travers elle est élevé, donc le courant à travers l'autre résistance est élevé. Ainsi, la tension aux bornes de l'autre résistance est élevée, ce qui signifie que la tension aux bornes de la diode doit être faible. Oups, la diode ne peut pas non plus être en mode basse résistance.

Puisque la diode ne peut pas être dans l'un ou l'autre mode, elle doit être juste sur le bord entre eux ... assis juste à 0,6 V avec le courant qui la traverse est autorisé par la résistance série.

Quant à savoir s'il faut connecter la résistance côté anode de la diode ou côté cathode, cela n'a pas d'importance. Tout comme avec deux résistances, le courant qui les traverse ne dépend que de la somme des deux résistances, pas de l'ordre dans lequel elles sont branchées.

Ce serait "Mettre la diode sur le genou et lui donner une fessée avec du courant"?
Je pense qu'il est assez trompeur / déroutant de décrire une diode comme une résistance, surtout lorsque vous commencez à parler d'un «diviseur de résistance».
@Skaevola, dans un circuit basse vitesse, une diode * est * une résistance non linéaire, que vous pensiez que cela prête à confusion ou non.
Merci pour votre réponse. Dans un exemple d'ampoule, l'équation est très simple comme cette vidéo http://www.youtube.com/watch?v=ggKnH-95ty0 .Mais je suis confus, sur diode c'est un tout nouveau monde. Il doit y avoir des explications pour cela, pourquoi la tension est-elle quantifiée par la manière dont j'ai mentionné le livre (j'ai essayé sur la planche à pain et la lecture dans DMM est également dans la plage)
@Try, regardez ici: https://en.wikipedia.org/wiki/Load_line_%28electronics%29
Merci maintenant, je sais qu'une diode a une caractéristique unique en raison de la façon dont sa jonction p-n. Bien que je sois encore un peu vague sur certaines parties, en particulier sur les fondamentaux. Je devrais aller chercher le livre pour le moment.
#3
+1
Skaevola
2013-06-14 09:00:55 UTC
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La chute de tension entre les résistances varie en fonction du courant qui les traverse. La chute de tension à travers une diode (dans l'état polarisé en direct) est proche de constante quel que soit le courant qui la traverse.

Voici un graphique de la relation tension-courant d'une diode. La tension est représentée graphiquement sur l'axe x et le courant est représenté graphiquement sur l'axe y. Le graphique est une courbe exponentielle. L'idée clé à retenir de ce graphique est qu'aucun courant ne circule jusqu'à ce qu'une petite tension se produise à travers la diode, auquel point pratiquement tout courant produit près de la même tension à travers la diode.

Par exemple, regardez la tension produite lorsque 3 A de courant traversent la diode. Sur ce graphique, il semble proche de 3 V.Augmenter à 4 A de courant ne fait qu'augmenter la différence de potentiel à ~ 3,05 V.En réalité, la plupart des diodes atteignent une polarisation directe à environ 0,7 V. une bonne approximation pour leur fonction consiste simplement à supposer que la chute de tension est toujours d'environ 0,7 V lorsqu'ils sont polarisés en direct.

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Si vous voulez creuser plus profondément, ceci L'effet est une conséquence de la non-linéarité des semi-conducteurs. Les diodes sont également appelées "jonction p-n", la recherche de ce terme devrait vous fournir des informations sur le mécanisme par lequel cela se produit.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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