Caída de voltaje a través de un diodo [cerrado]

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Para simplificar, se supone que la caída de voltaje en un diodo, \ $ V_d \ $ hecho de silicio, es \ $ 0.7 \ mathrm {V} \ $ después de que el voltaje de entrada exceda este voltaje; y se supone que \ $ V_d \ $ permanece constante independientemente del tamaño del voltaje de entrada, \ $ V_i \ $ después de que el voltaje de entrada exceda el umbral. En la práctica, habrá un aumento en \ $ V_d \ $, aunque sea muy pequeño, en comparación con el gran aumento en \ $ V_i \ $. Hay una ecuación de diodo ideal: $$ I = I_s \ left (e ^ \ frac {qV_i} {kT} -1 \ right) $$ que relaciona la corriente que fluye a través del diodo \ $ I \ $ con el voltaje de entrada \ $ V_i \ $. Por lo tanto, un pequeño aumento en \ $ V_i \ $ resultará en un gran aumento en \ $ I \ $, ya que \ $ I \ $ es una función exponencial de \ $ V_i \ $.

No expresé mi pregunta claramente en mi intento anterior. Aquí está mi pregunta:

Consideramos que un circuito consiste de un diodo conectado a una fuente de alimentación de CC. Si tuviéramos que conectar un voltímetro paralelo al diodo, y trazar la lectura del voltímetro (caída de voltaje a través del diodo) contra el valor de la entrada de CC, ¿cómo se verá el gráfico? ¿Hay alguna ecuación para describir el gráfico (como la ecuación de diodo ideal que relaciona \ $ I \ $ con \ $ V_i \ $)?

¿Debería la ecuación verse así? $$ V = IR_1 + V_t \ ln {\ left (1+ \ frac {I} {I_s} \ right)} $$ basado en un artículo en Wikipedia bajo el título de la ecuación del diodo de Shockley.

    
pregunta Dave Clifford

2 respuestas

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Permítanme explicar un origen matemático del número mágico 700 mV. Esto puede ayudarlo a comprender lo que está mal con su pregunta.

Deje \ $ V_T = \ frac {kT} {q} \ approx 26 \, \ text {mV} \ $ a temperatura ambiente. Para \ $ V_d > V_T \ $ podemos reescribir la ecuación de diodo de esta manera: $$ I = I_s \ left [\ exp \ left (\ frac {V_d} {V_T} \ right) - 1 \ right] \ approx I_s \ exp \ left (\ frac {V_d} {V_T} \ right) = 1 \, \ text {A} \ cdot \ exp \ left (\ frac {V_d + V_T \ log (I_s)} {V_T} \ right) $$

Un valor típico de \ $ I_s \ $ para un diodo pn de silicio es alrededor de \ $ 1 \ cdot10 ^ {- 12} \, \ text {A} \ $, entonces \ $ \ log (I_s) \ approx -28 \ $.

El numerador se vuelve positivo si \ $ V_d > -V_T \ log (I_s) \ approx 28 \ cdot26 \, \ text {mV} = 728 \, \ text {mV} \ $. Nada abrupto sucede en este punto; solo un borde entre los valores negativos y positivos de \ $ x \ $ in \ $ \ exp (x) \ $, donde \ $ x = \ frac {V_d + V_T \ log (I_s)} {V_T} \ $.

Defina \ $ V_d = 728 \, \ text {mV} \ $ como "el voltaje de umbral", y el número mágico está listo.

    
respondido por el dmitryvm
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El diodo es un dispositivo "accionado por corriente". Y nunca debe conectar un diodo directamente a través de la fuente de voltaje sin un dispositivo limitador de corriente en serie con el diodo. De lo contrario el diodo se quemará. Porque el diodo ideal actúa como un "cortocircuito" cuando el diodo está polarizado en forma directa o como una fuente de voltaje con voltaje constante (0.7V).

En cuanto al voltaje en el diodo en comparación con la corriente, tenemos esto $$ Vd = \ frac {kT} {q} * ln (\ frac {Id} {Is}) $$

Y observe que la tensión directa del diodo debe incrementarse en solo 60 mV para aumentar la corriente directa del diodo en un factor de 10. Y es por esto que en la mayoría de las aplicaciones asumimos que Vd = 0.7V enlace enlace

    
respondido por el G36

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