다이오드 순방향 전압이 왜 일정한가요?

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특정 배리어 전압 (예 : Si의 경우 0.7V)의 다이오드가 있고이 배리어 전위보다 높은 전압을 적용 할 때 다이오드 양단의 전압이 왜 0.7V로 유지됩니까?

0.7 사인에 도달 할 때까지 정현파 입력이 적용되면 다이오드 전체의 출력 전압이 증가한다는 것을 이해하지만, 그 시점 이후 왜 계속 유지되는지 이해하지 못하는 것 같습니다.

이 장벽 전위보다 큰 전위는 전류가 통과 할 수 있으며, 따라서 다이오드 양단의 전위는인가 전압에서 0.7V를 뺀 값이어야합니다.

voltage diodes

— sdpatel
소스

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그것이 일정하다고 누가 말했습니까?

— Dmitry Grigoryev

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"다이오드 순방향 전압은 왜 일정한가?" 그렇지 않으므로 나머지 질문은 무의미합니다.

— Olin Lathrop

@DmitryGrigoryev는 적어도 대학에서 전자 과정을 소개하면서 숙제 문제와 시험에 사용되는 모든 다이오드는 지속적인 순방향 전압 다이오드입니다.

— 테일러 스위프트

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@taylorswift 우리는 그 목적을 위해 이상적인 다이오드를 사용했습니다. 이상적인 다이오드의 장점은 그것이 이상적이라는 것을 알기 때문에 이와 같은 의문의 여지가 없습니다.

— Dmitry Grigoryev

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전자 코스를 수강 할 때 몇 년 전에 나에게 묻는 질문 이었기 때문에 정당한 질문이며 초보자에게는 답이 매우 유익합니다. 엄청나게 찬성 한 답변 중 하나를 받아 들여야합니다.

— Benj

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다이오드 양단의 전압 은 약 0.7V로 유지 되지 않습니다 . 전류를 증가 시키면 순방향 전압도 증가합니다 (여기서는 1N400x).

1N4001 순방향 전압 및 순방향 전류

전류를 더 증가 시키면 전력 소비가 너무 커지고 결국 다이오드는 LED (발광 다이오드)가되고 곧 SED (연기 방출 다이오드)가됩니다. 따라서 실제로는 더 큰 순방향 전압이 발생할 수 없습니다.

— CL.
소스

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연기 방출 다이오드에 대한 대규모 공감

— peufeu

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NED = 노이즈 방출 다이오드. ;-)

— Mike Waters

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SED를 위해 이것을 찬성하기 위해 합류했습니다.

— TheValyreanGroup 2016 년

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lol. 위의 도표는 로그 전류 대 선형 전압입니다. 따라서 직선 (왼쪽)은 실제로 지수 곡선입니다. 이는 전류가 전압보다 훨씬 빠르게 증가한다는 것을 의미합니다. 따라서 휘발은 0.7 v에서 약간 이동하지만 SED를 받기 전에는 그리 많지 않습니다.

— robert bristow-johnson 2012

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대학 시절 (70 년대)에는 유리 다이오드가 많은 여분의 컴퓨터 보드를 구입 한 룸메이트가있었습니다. 그는 각 다이오드에 AC 전원 코드의 끝을 차례로 꽂고 다이오드 위에 유리 잔을 놓은 다음 코드를 콘센트에 꽂습니다. 소리와 빛이 있었지만 다이오드가 증발함에 따라 기본적으로 연기는 없습니다. 뜨거운 유리 스패 터는 샷 유리 내부에 쌓입니다. 수백 개의 다이오드 후에 그의 유리 잔에 상당한 층이 형성되었습니다. (이것은 어리 석고 잠재적으로 위험한 활동 이었으므로 집에서하지 마십시오).

— Michael Karas

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전압은 우리가 관찰하고 측정 할 수 있지만 변화하는 것은 저항입니다.

순방향 항복 전압에 접근 할 때까지 저항이 상당히 일정하게 유지되도록 전압을 적용 할 때 다이오드는 큰 저항으로 시작합니다. 이 시점에서 저항이 떨어지기 시작합니다.

무릎을 지난 후 저항이 매우 낮습니다. 무릎 후의 추가 증가는 저항의 변화를 거의 일으키지 않습니다.

R이 다운되었으므로 전압을 유지하려면 전류를 많이 증가시켜야합니다. 다이오드는 작은 저항 "스위치"가되었으며 ON이라고 할 수 있습니다.

다이오드의 전체 전압 전류 관계는 다음과 같습니다.

무릎 앞의 기울기는 전방 오프 컨덕턴스 (1 / R)이고, 무릎 뒤의 기울기는 전방 ON 컨덕턴스입니다.

실제 수학은 물론 그보다 훨씬 복잡하지만이 설명은 사람들이 이해하는 데 도움이됩니다.

— Trevor_G
소스

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"무릎을 펴면 저항이 매우 낮습니다. 무릎을 푼 후 더 증가하면 저항이 거의 변하지 않습니다. "- 그러나 대부분의 다이오드는 과도한 전압 강하 (및 전력 손실)를 유발하기 때문에 무릎을 지나서 많이 작동하지 않습니다.

— 브루스 애보트

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다시, "실제로 변화하고있는 것은 저항이다" "실제로"말하십시오. 물리학 자에게 "실제로"무슨 일이 일어나고 있는지 물어 보면 양자 장 이론으로 가득 찬 귀를 얻게됩니다. "저항"이라는 단어 는 전도체에 전기가 흐르는 방식에 대한 Georg Ohm의 모델 에서 유래 한 것입니다. 용 PN 다이오드는 정말 모델에 적합하지 않지만, 도움이된다면 당신은 가변 저항의 다음 부품이있는 것으로 다이오드 생각하는 당신의 모델을. 그것이 당신을 위해 작동한다면, 이봐! 그것은 당신을 위해 작동합니다. 우리가 모두 같은 I / V 곡선에 동의하는 한, 모두 시원합니다.

— Solomon Slow

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@ sdpatel, 죄송합니다. 고체 물리학을 모르겠습니다. 나는 때때로 간단한 전자 회로를 다루는 소프트웨어 전문가입니다. 반도체 다이오드에 대한 나의 이해는 당신이 마술을 피우지 않는 한, 작동 점이 고정 곡선의 어딘가에있을 것이라는 생각으로 제한됩니다 . 실제로 대부분의 경우 더 간단한 모델을 사용합니다. "순방향 전압은 N 볼트에 가까운 위치에 있습니다 "( N 은 특정 LED 색상, 쇼트 키 다이오드인지 여부에 따라 달라짐) 또는 1N400_x_.)

— Solomon Slow

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VI 그래프는 단순히 잘못되었습니다. 양 (mA)에서 음 (uA) 전류로 스케일을 변경하는 것은 "아티스트의 인상"입니다. 그리고 작가는 매우 잘못했습니다. 원점 근처에 변곡점이 없습니다. 곡선은 기본적으로 원점을 통과하도록 변환 된 지수입니다. 크기를 올바르게 조정 하면 원점 근처에서 불연속적인 것으로 보입니다 . 예술가는 예쁜 곡선을 만들고 싶었고, 가장 예쁜 흔들기 선처럼 보였을 것입니다. 결과 : 은하계의 모든 학생들을 혼동시키기 위해 전파 된 잘못된 그래프입니다.

— Sredni Vashtar

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@Trevor, 와우, 그것은 빠르다! :-) 웹 사이트의 저자에게 연락하여 그것이 잘못되었다는 것을 알리는 것이 좋습니다. 스타일을 인식하는 것 같지만 어떤 튜토리얼 사이트인지 기억이 나지 않습니다.

— Sredni Vashtar

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왜 다이오드 양단의 전압이 0.7V로 유지됩니까?

그렇지 않습니다. 평평한 지구가 도시를 돌아 다니기에 충분하기 때문에 대부분 0.7V의 상수는 충분합니다.

— 대니 프
소스

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다이오드는 다이오드를 통과하는 전류와 다이오드 양단 전압 사이에 로그 관계가 있습니다. 전류가 10 : 1 증가하면 다이오드에서 0.058 볼트가 증가합니다. (0.058V는 여러 파라미터에 따라 다르지만 많은 온칩 실리콘 밴드 갭 전압 레퍼런스에서이 숫자를 볼 수있다].

전류가 1,000 : 1로 증가하거나 감소하면 어떻게됩니까? V _다이오드 에서 (적어도) 3 * 0.058 볼트 변화가 나타날 것으로 예상됩니다 .

전류가 10,000 : 1로 바뀌면 어떻게됩니까? 최소 4 * 0.058 볼트를 예상하십시오.

높은 전류 (1mA 이상)에서 실리콘의 벌크 저항은 로그 동작에 영향을 미치기 시작하며 I _다이오드 와 V _다이오드 사이에 더 많은 직선 관계를 _갖습니다 .

이 동작의 표준 방정식에는 "e", 2.718이 포함됩니다.

나는 디 나는 영형 디 이자형 = 나는 에스 ※ [{이자형}^{-} (큐 ※ V 디 나는 영형 디 이자형 / 케이 ※ 티 ※ 엔) - 1]

$Idiode = Is * [e^-(q*Vdiode/K*T*n) - 1]$

나는 디 나는 영형 디 이자형 = 나는 에스 ※ [{이자형}^{-} V 디 나는 영형 디 이자형 / 0.026 - 1]

$Idiode= Is *[e^-Vdiode/0.026 -1]$

그건 그렇고, 동일한 동작이 바이폴라 트랜지스터 이미 터베이스 다이오드에 존재합니다. 1 µA에서 1 mA에서 0.60000000 볼트를 가정하면 3 * 0.058 V = 0.174 V 더 적을 것으로 예상됩니다. 1 나노 암페어에서 6 * 0.058 V = 0.348 V 더 적을 것으로 예상합니다. 1 피코 암페어에서 9 * 0.058 볼트 = 0.522 볼트 더 적을 것으로 예상합니다 (다이오드에서 78 밀리 볼트로 끝납니다). 아마도이 순수한 로그 동작은 0 볼트 V _다이오드 근처의 정확한 도구가 될 수 없습니다 .

다음은 30 년 동안의 Ic에 대한 Vbe 플롯입니다. 최소 3 * 0.058 볼트 또는 0.174 볼트를 예상합니다. 이 바이폴라 트랜지스터의 실제 크기는 0.23V입니다.

— 아날로그 시스템
소스

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다른 답변에서 설명했듯이 전압은 0.7V에서 일정하지 않지만 질문의 장벽 전위에 대한 참조를 바탕으로 이것을 이해하고 왜 이것이 일어나는지에 대한 반도체 물리학에 대해 더 많이 묻고 있다고 가정합니다.

그 이유는 (제로 전압이 적용되는) 다이오드의 공핍 영역이 이미 언급 한 바와 같이 약 0.7V의 장벽 전위를 생성하기 때문입니다 (일반적인 실리콘 다이오드를 가정). 순방향 전압을 적용하면 공핍 영역이 작아집니다. 저전압에서는 공핍 영역이 클수록 대부분의 전류가 제한되며, 전압이 증가함에 따라 공핍 영역이 감소하면 저항이 감소하여 전류가 증가합니다. 이것은 공핍 영역이 매우 작고 저항이 ~ 0.7V에 도달 할 때까지 계속됩니다. 이것은 지수 VI 관계를 유발합니다.

이 기사 에는 Wiki 페이지 와 마찬가지로 좋은 다이어그램과 설명이 있습니다.

— AngeloQ
소스

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요점은 "이 장벽 전위보다 높은 전압을 적용 할 수"없다고 다이오드가 허용하지 않는다는 것입니다.

즉, 전도 모드에서 다이오드의 한계 임피던스는 전압 공급원의 소스 임피던스보다 작습니다. 전압 소스는 0.7V 다이오드에서 "0.7V"이상을 구동 할 수 없으므로 "다이오드의 전압은 그대로 유지됩니다. 0.7V에서 [s].

물론 전도 모드에서 다이오드의 한계 임피던스는 정확히 0이 아니므로 전압 공급 장치가 0보다 많은 전류를 공급하려고 시도하면 전압이 약간 상승합니다. 또한 전압 공급 장치의 한계 임피던스는 다이오드에 비해 매우 낮을 수 있으므로 다이오드가 고장 나기 전에 다이오드 전압을 상당히 높일 수 있습니다. 그것들은 2 차 효과입니다. 0.7V를 초과하는 단순한 다이오드 모델은 무한 전류를 받아 전압을 제한하는 장치입니다.

— 데이비드
소스

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충분한 바이어스로 다이오드를 켜면 작은 직렬 저항으로 0.7 또는 0.6 (재료에 따라 다름)의 전압 소스로 작동합니다.

따라서 입력 전압을 높이면 작은 저항의 전류도 증가합니다. 따라서 입력 전압이 증가함에 따라 다이오드 전체에서 출력에 대한 편차가 발생합니다.

일반적으로 다이오드는 이상적인 것으로 간주되므로 직렬로 저항이 없습니다. 따라서 다이오드 양단의 o / p 전압은 일정하게 유지됩니다.

— 고타 만
소스