¿Por qué es constante el voltaje directo del diodo?

El voltaje a través del diodo no permanece a aproximadamente 0.7 V. Cuando aumenta la corriente, el voltaje directo también aumenta (aquí: 1N400x):

Y cuando aumenta la corriente aún más, la disipación de potencia se vuelve demasiado grande, y el diodo eventualmente se convierte en un LED (diodo emisor de luz) y poco después un SED (diodo emisor de humo). Por lo tanto, en la práctica no puede ocurrir una tensión directa mayor.

El voltaje es lo que podemos observar y medir, pero lo que también está cambiando es la resistencia.

Un diodo comienza como una gran resistencia, ya que le aplicas un voltaje, la resistencia permanece bastante constante hasta que te aproximas al voltaje de ruptura directa. En ese punto la resistencia comienza a caer.

Másalládelarodillalaresistenciaesmuybaja.Cualquieraumentoposteriordespuésdelarodillacausaunpequeñocambioenlaresistencia.

DadoqueRhabajado,paramanteneresevoltajetienesqueaumentarlacorriente...mucho.Eldiodosehaconvertidoenunpequeño"interruptor" de resistencia y, por lo tanto, puede denominarse ENCENDIDO.

La relación de corriente de voltaje completo de un diodo se ve así.

La pendiente antes de la rodilla es la conductancia de avance hacia adelante (1 / R), la pendiente más allá de la rodilla es la conductancia de ON hacia adelante.

La matemática real es, por supuesto, mucho más complicada que eso, pero me parece que esta descripción ayuda a la gente a entender.

  

¿Por qué el voltaje en el diodo permanece a 0.7 V?

No lo hace. La mayoría de las veces, un valor constante de 0.7 V es lo suficientemente bueno, al igual que la tierra plana es lo suficientemente bueno para conducir por la ciudad.

Los diodos tienen una relación logarítmica entre la corriente a través del diodo y la tensión a través del diodo. Un aumento de diez: 1 en las causas actuales incrementa 0.058 voltios en el diodo. (La 0.058 V depende de varios parámetros, pero puede ver ese número en muchas referencias de voltaje de intervalo de banda de silicio en el chip).

¿Qué pasa si la corriente cambia 1,000: 1, ya sea aumentando o disminuyendo? Debería esperar ver (al menos) 3 * 0.058 voltios de cambio en el diodo V .

¿Qué pasa si la corriente cambia 10,000: 1? Espere al menos 4 * 0.058 voltios.

A altas corrientes (1 mA o más), la resistencia global del silicio comienza a afectar el comportamiento logarítmico, y se obtiene una relación de línea más recta entre el diodo I y V _diodo .

La ecuación estándar para este comportamiento implica "e", 2.718, por lo tanto

$$ Idiode = Is * [e ^ - (q * Vdiode / K * T * n) - 1] $$ ya temperatura ambiente y perfiles de dopaje ideales (n = 1) $$ Idiode = Is * [e ^ -Vdiode / 0.026 -1] $$

Por cierto, este mismo comportamiento existe para los diodos base emisores de transistores bipolares. Suponiendo que 0.60000000 voltios a 1 mA, a 1 µA, espere 3 * 0.058 V = 0.174 V menos. A 1 nanoamperios, espere 6 * 0.058 V = 0.348 V menos. En 1 picoamperios, espere 9 * 0.058 voltios = 0.522 voltios menos (terminando con solo 78 milivoltios a través del diodo); quizás este comportamiento de registro puro deje de ser una herramienta precisa, cerca de cero voltios V _diode .

Aquí está la trama Vbe más de 3 décadas de Ic; esperamos al menos 3 * 0.058 voltios o 0.174 voltios; La realidad para este transistor bipolar es de 0.23 voltios.

El punto es que no puedes "aplicar un voltaje más alto que este potencial de barrera", el diodo no te deja.

Es decir, la impedancia marginal del diodo en el modo de conducción es menor que la impedancia de la fuente de su suministro de voltaje: su fuente de voltaje no puede conducir más de "0.7V" a través de un diodo de 0.7V, por lo que "el voltaje a través de el diodo permanece [s] a 0.7V ".

Por supuesto, la impedancia marginal de un diodo en modo de conducción no es exactamente cero, por lo que habrá un aumento en el voltaje si su suministro de voltaje intenta suministrar más de cero corriente. Y la impedancia marginal de su suministro de voltaje puede ser muy baja, comparable a un diodo, por lo que puede aumentar el voltaje del diodo bastante alto antes de que falle el diodo. Esos son los efectos de segundo orden. El modelo simple de un diodo, que conduce a más de 0.7V, es un dispositivo que limita el voltaje al aceptar una corriente infinita.

Como han explicado las otras respuestas, el voltaje no es constante a 0.7 V, pero en base a la referencia al potencial de barrera en su pregunta, supongo que se da cuenta de esto y pregunta más sobre la física de los semiconductores detrás de por qué sucede esto. / p>

La razón es que la región de agotamiento de un diodo (con tensión cero aplicada) crea el potencial de barrera, como ya se mencionó, de aproximadamente 0.7V (suponiendo un diodo de silicio típico). A medida que aplica tensión directa, la región de agotamiento se vuelve más pequeña. Con un voltaje bajo, la región de agotamiento más grande restringe la mayor parte de la corriente y, a medida que aumenta el voltaje, la región de agotamiento reducida produce una reducción de la resistencia (y, por lo tanto, una corriente incrementada). Esto continúa hasta aproximarse a ~ 0.7V, donde la región de agotamiento es muy pequeña, así como la resistencia. Esto provoca la relación exponencial V-I.

Este artículo tiene algunos buenos diagramas y explicaciones, al igual que el Wiki page .

Una vez que se enciende el diodo con una polarización suficiente, actúa como una fuente de voltaje de 0.7 o 0.6 (depende del material) con una resistencia de serie pequeña.

Entonces, si aumentamos el voltaje de entrada, la corriente en la resistencia pequeña también aumentará. Por lo tanto, a medida que aumenta el voltaje de entrada, existe una variación en la salida tomada a través del diodo.

Por lo general, el diodo se considera ideal, por lo que no hay resistencia en serie. Por lo tanto, la tensión o / p en el diodo permanece constante.