Apakah dioda benar-benar mengikuti Hukum Ohm?

Apakah dioda benar-benar mengikuti Hukum Ohm?

Hukum Ohm menyatakan bahwa arus yang melalui konduktor antara dua titik berbanding lurus dengan tegangan yang melintasi dua titik.

Memperkenalkan konstanta proporsionalitas, resistansi, kita sampai pada persamaan matematika biasa yang menggambarkan hubungan ini: I = V / R, di mana saya adalah arus melalui konduktor dalam satuan ampere, V adalah tegangan yang diukur melintasi konduktor dalam satuan volt, dan R adalah resistansi konduktor dalam satuan ohm. Lebih khusus lagi, hukum Ohm menyatakan bahwa R dalam hubungan ini konstan, tidak tergantung pada arus. "

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

Namun, saya memiliki seorang rekan insinyur listrik memberi tahu saya bahwa dioda memang mengikuti Hukum Ohm V = IR, kecuali ia memiliki tahanan yang bervariasi yang secara otomatis bervariasi untuk menjaga penurunan tegangan yang relatif konstan untuk setiap arus.

Apakah ini benar?

Apakah itu atau tidak mengikuti Hukum Ohm?

Selain itu, jika Anda meletakkan dioda di ujung catu daya, dengan anoda + dan katoda tidak terhubung, Anda masih melihat penurunan tegangan tanpa aliran arus. Jelaskan ini.

Berikut adalah diagram untuk menunjukkan penurunan tegangan sehubungan dengan arus pada dioda HER508:

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

Ini benar-benar bukan pertanyaan hitam dan putih dan banyak orang akan berpendapat itu tidak mengikuti "Hukum Ohm", dan tergantung bagaimana Anda membantahnya, mereka bisa benar.

Namun, kebenarannya adalah resistensi dari perubahan dioda tergantung pada arus atau tegangan yang diberikan. Dengan demikian, Anda tidak bisa hanya melihat resistensi dioda dan menggunakan "Hukum Ohm" untuk menentukan hubungan antara tegangan dan arus dengan rumus V = IR tua yang baik seperti yang Anda dapat dengan resistor. Dari argumen itu, tidak ada dioda, atau lebih tepatnya, semikonduktor, tampaknya tidak mengikuti Hukum Ohm.

Namun, jika Anda memiliki sirkuit dengan dioda di dalamnya, bias pada tegangan V atau dengan arus bias I, resistansi dioda dalam kondisi tersebut masih konstan. Yaitu, formula Ohm masih berlaku ketika dioda dalam kondisi mapan. Jika Anda mencoba untuk menghitung impedansi keluaran dari rangkaian Anda dalam keadaan itu, itu penting untuk diketahui, sementara mengakui impedansi akan berbeda ketika sirkuit berada dalam keadaan yang berbeda.

Bahkan, saya akan lebih jauh berargumen bahwa dioda selalu mengikuti formula Ohm. Ya V = IR. Namun, dalam kasus dioda R mengikuti persamaan yang agak rumit yang mencakup V atau I sebagai variabel ..

Itu untuk dioda

Dimana R D = F ( I , V ) V = I . F ( I , V $V = I.R_D$
$R_D = F(I,V)$
$V = I.F(I,V)$

Jadi ya, secara matematis, memang mengikuti rumus Ohm, hanya saja tidak dalam bentuk yang banyak digunakan untuk Anda kecuali dalam kondisi statis yang sangat spesifik.

Bagi mereka yang berpendapat "Hukum Ohm tidak berlaku jika perlawanannya tidak konstan" Saya khawatir itu salah kutip oleh Maxwell. Maksud Ohm dengan itu adalah bahwa perlawanan harus konstan dengan waktu dalam kondisi eksitasi yang stabil. Artinya, resistansi tidak dapat berubah secara spontan tanpa perubahan tegangan dan arus yang diberikan. Yang benar adalah, tidak ada yang memiliki resistensi tetap. Bahkan resistor seperempat watt Anda yang sederhana akan mengubah resistensi saat memanas dan seiring bertambahnya usia.

Jika Anda pikir ini hanya pendapatnya tentang satu orang, Anda akan benar, namanya adalah
Georg Simon Ohm

Kemungkinan Anda belum pernah benar-benar membaca karyanya , atau jika Anda membaca bahasa Jerman, versi aslinya . Jika Anda pernah melakukannya, dan, pada 281 halaman atau terminologi bahasa Inggris dan listrik kuno, saya peringatkan Anda, itu adalah hal yang sangat sulit untuk dibaca, Anda akan menemukan bahwa ia memang mencakup perangkat non-linear dan, dengan demikian, mereka harus dimasukkan dalam Hukum Ohm. Bahkan ada Apendiks keseluruhan, sekitar 35 halaman, yang sepenuhnya ditujukan untuk subjek. Dia bahkan mengakui ada hal-hal yang masih ditemukan di sana dan membiarkannya terbuka untuk penyelidikan lebih lanjut.

Ohms Law menyatakan .. menurut Maxwell ..

"Gaya gerak listrik yang bertindak antara ekstremitas bagian mana pun dari sirkuit adalah produk dari kekuatan arus, dan hambatan dari bagian sirkuit itu."

Namun itu hanya bagian dari tesis Ohm dan memenuhi syarat dalam kata-kata Ohm oleh pernyataan, "sirkuit volta ... yang telah memperoleh itu kondisi permanen" yang didefinisikan dalam makalah, dan saya parafrase, karena setiap elemen yang perlawanannya bergantung pada tegangan atau arus yang diberikan atau apa pun harus dibiarkan menetap pada kondisi seimbang itu. Selanjutnya, setelah setiap perubahan dalam eksitasi sirkuit secara keseluruhan, penyeimbangan kembali harus terjadi sebelum formula efektif. Maxwell, sebaliknya memenuhi syarat sebagai, R tidak boleh berubah dengan V atau I.

Itu mungkin bukan apa yang diajarkan pada Anda di sekolah, atau bahkan apa yang Anda dengar dikutip atau dibaca dari banyak sumber terkemuka, tetapi itu dari Ohm sendiri. Masalah sebenarnya adalah banyak orang memandang atau memahami hanya interpretasi yang sangat disederhanakan dari tesis Ohm, ditulis oleh Maxwell, yang telah, mungkin keliru, diperbanyak selama beberapa dekade sejak pria hebat itu benar-benar melakukan pekerjaannya sebagai "Hukum Ohm".

Yang tentu saja membuat Anda paradoks.

Faktanya adalah Ohm secara sederhana menyatakan, begitu ia mengendap dalam keadaan stabil, tegangan yang melintasi rangkaian adalah jumlah dari arus saat ini yang merupakan hambatan dari bagian-bagian tersebut.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

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

Di mana R3 adalah resistansi apa pun yang didiamkan oleh dioda. Dengan demikian, tidak masalah apakah R3 adalah dioda atau tidak. Yang mana tentu saja benar. Maxwell, di sisi lain, menyiratkan bahwa karena rangkaian mengandung elemen non-linear, rumus tidak berlaku, yang tentu saja salah.

Jadi, apakah kita percaya apa yang ditulis Maxwell adalah kesalahan dalam penyederhanaan yang berlebihan dan sesuai dengan apa yang benar-benar dikatakan Ohm, atau apakah kita membuang apa yang benar-benar dikatakan Ohm dan mengikuti penyederhanaan Maxwell yang membuat bagian-bagian non-linear menjadi dingin?

Jika Anda yakin dioda tidak cocok dengan model mental Anda dari Hukum Ohm, maka model Hukum Ohm Anda sebenarnya adalah Hukum Maxwell. Sesuatu yang perlu dikualifikasikan sebagai bagian dari tesis Ohm. Jika Anda percaya dioda tidak sesuai dengan model maka Anda benar-benar mengutip tesis Ohm.

Seperti yang saya katakan, itu bukan hitam dan putih. Pada akhirnya, itu tidak terlalu penting karena tidak mengubah apa pun.

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

Teman Anda hanya menggambarkan perilaku dioda standar (silikon, non-Schottky), yang kurva vi adalah eksponensial yang pada dasarnya nol (untuk grafik yang menggunakan mA sebagai sumbu saat ini) dan yang mulai tampak naik sekitar 0,6 volt dan yang biasanya akan mengenai arus yang sangat tinggi sekitar 0,7 volt. Artinya, resistensi dinamis sangat tinggi pada arus rendah dan setelah (sekitar) 0,6 volt turun dengan cepat. Ini berarti bahwa, jika Anda memiliki dioda bias maju yang digerakkan oleh tegangan variabel dan resistor tetap, pada rentang tegangan yang cukup, tegangan maju dioda akan mendekati 0,6 atau 0,7 volt.

Dioda tidak mengikuti hukum ohm. Seperti yang dapat Anda lihat dalam kutipan ayat Anda, hukum Ohm secara khusus menyatakan bahwa R tetap konstan. Jika Anda mencoba menghitung R dari V / I sambil melihat kurva dioda IV, Anda akan melihat bahwa ketika Anda meningkatkan tegangan, "R" akan berubah.

Teman insinyur listrik Anda salah. Mengatakan bahwa "perlawanan bervariasi untuk menjaga Vdrop konstan" sama sekali tidak berarti. Dalam hal ini, "perlawanan" secara harfiah hanya V / I, yang berubah. Jika Anda membiarkan R memiliki nilai dalam V = IR, persamaan menjadi tidak berguna karena Anda tidak dapat memprediksi apa pun.

Dalam situasi Anda, Anda tidak akan melihat penurunan tegangan. Kedua sisi perangkat akan berada pada tegangan positif yang sama (relatif terhadap - terminal catu daya)

Hukum Ohm menyatakan bahwa arus yang melalui konduktor antara dua titik berbanding lurus dengan tegangan yang melintasi dua titik.

1. Dioda bukan konduktor.

2. '... berbanding lurus dengan ...' berarti hubungan linier antara tegangan dan arus pada rentang operasi yang besar, yang jelas bukan masalahnya.

Jadi tidak; sebuah dioda tidak mengikuti hukum Ohm.

Dioda adalah dioda dan tidak mengikuti atau peduli apa pun yang kita pikirkan, tulis, atau bayangkan.

Jadi pertanyaannya bisa terbalik menjadi sesuatu seperti
"Apakah karakteristik dioda I / V dapat dimodelkan menggunakan hukum Ohm?"

Dalam hal ini jawabannya bisa:
"Ya, dalam batasan tertentu hukum Ohm dapat digunakan meskipun itu jelas bukan yang terbaik atau opsi pertama"

$v=R\,i$$R=f(i)$

Sebenarnya banyak banyak model dapat didorong agar sesuai dengan perilaku dioda, menunjukkan yang tepat untuk aplikasi Anda adalah pekerjaan.

Dioda juga dapat dimodelkan karena merupakan kapasitor:

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$

Ini jelas merupakan ide yang benar-benar gila dan tidak ada orang waras yang berpikir untuk menggunakannya.

Saya hanya ingin membuat model yang jelas hanya model. Mereka tidak ada hubungannya dengan "kenyataan" - apa pun artinya - dan mereka benar selama mereka memberikan jawaban "benar". Kemudian, beberapa dari mereka lebih cocok dengan tujuan.

Jadi pengurutan ulang, tergantung pada apa yang kita kejar, model yang lebih tepat akan ditemukan:
tetesan / ambang batas konstan, tetapan konstan dan resistansi tetap, model eksponensial dan berbagai macam diferensial pasti jauh lebih baik daripada mencoba mendorong hukum Ohm yang tidak mau.

... Saya mempunyai sesama insinyur listrik yang memberi tahu saya bahwa dioda memang mengikuti Hukum Ohm, V = IR, kecuali ia memiliki hambatan yang bervariasi yang secara otomatis bervariasi untuk menjaga penurunan tegangan yang relatif konstan untuk setiap arus. Apakah ini benar?

Iya

• tetapi hanya untuk tegangan inkremental ketika jenuh dan nilai resistansi tetap memiliki toleransi yang luas, tetapi Anda dapat mempertimbangkan kurva nominal VI.

Apa yang jenuh? Ketika resistensi logaritmik dinamis menjadi kurang dari resistensi massal tetap sehingga ESR hampir konstan dan Hukum Ohm berlaku.

• Perhatikan def'n berikut ini salah !!
  Suatu dioda yang melewatkan arus maksimum yang mungkin, jadi kenaikan tegangan yang diberikan selanjutnya tidak berpengaruh pada arus. Kamus Istilah Ilmiah & Teknis McGraw-Hill, 6E, Hak Cipta © 2003 oleh The McGraw-Hill Companies, Inc.

$ESR=\frac{\Delta V}{ \Delta I}$

Jadi arus apa yang dibutuhkan untuk mengukur ESR?

• Ini menjadi lebih linier dan tetap dekat dengan nilai Vf @ current If dan dapat diprediksi secara umum untuk sebagian besar dioda yang menggunakan ini
• Karena If (max) tergantung pada peringkat daya Pd (max) dan ukuran chip ESR selalu berbanding terbalik dengan Pd dan tidak lagi logaritmik tetapi hampir konstan. - Toleransi ESR mungkin +/- 50% dari seluruh produksi tetapi <5% dalam satu batch.
• $Z_{zt}$

Contoh:

$V_f= V_{th} + I_f*ESR ~~~~~$

Verifikasi pernyataan saya

Spesifikasi Toshiba LED TL1-L3-xxx

• 2.85V (ketik) @ 350mA, 1A maks (pulsa) jadi ukur ESR> 0.1A
• Pd (ketik) = 2.85 * 350mA = 1W
• (aturan saya) ESR = k / Pd untuk k = 0,5 (baik) hingga 1 (adil)

Dari spreadsheet di atas (dihasilkan dari lembar data ), lihat bagaimana ESR (hijau tua) mendatar di atas Vf = 2.85V

• ESR @ If
  • (Sumbu Y kiri vs Sumbu Y kanan)

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

Karena di atas berarti ESR faktor k = 0,5 ini adalah LED efisien yang sangat baik (lebih dari sekadar baik) LED daya rendah seperti 5mm cenderung memiliki k = 1 misalnya 65mW, ESR = 16 Ω. Secara umum semakin baik kualitas produk dan semakin besar ukurannya, semakin rendah k semakin baik, suatu Gambar Merit (FoM) yang bermanfaat. dan ingat toleransi pada spesifikasi sangat luas, tetapi hasil Anda bergantung pada pemasok.

Info Misc (ticky tacky)

Dioda secara inheren logaritmik lebih dari 4 dekade ketika ideal. Ini adalah dioda daya yang besar sehingga resistansi curah linear cukup kecil dibandingkan dengan respons alami logaritmik.

Saya sering berbicara tentang bagaimana resistansi linear tambahan dari dioda mengikuti nilai Pd terbalik +/- 25% untuk k = 0,5 hingga 1 untuk ESR = k / Pd. Ini adalah penemuan saya sendiri, belum diajarkan namun konsisten dengan sebagian besar dioda dan transistor. meskipun bagian ini tidak memiliki peringkat Pd, itu 5A@1.1 ~ 1.7.7 @ 60'C menyiratkan rata-rata. 7W atau ESR 0,07 hingga 0,14 ohm atau rata-rata. kenaikan 0,1V per Amp. Ini memberikan perkiraan rata-rata kurva dalam kisaran 1 hingga 10A di atas yang menjadi linier seperti yang ditunjukkan oleh kurva pada grafik log-lin dari gambar 4 di http://www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdf

Tetapi kurva yang Anda tunjukkan ini hanya untuk pulsa sempit di mana suhu persimpangan diatur pada 25'C konstan.

Tetapi untuk ESR, ia mengikuti kurva agak linier antara 10% dan 100% dari arus pengenal maks. Di bawahnya ini, tambahan R adalah logaritmik.

Jadi ya dan tidak adalah jawaban Anda. Itu tergantung pada ESR.

Mereka tidak mengikuti hukum Ohm, tetapi itu tidak membuat perbandingan tidak berguna.

Pertama, pertimbangkan bahwa jika saya memiliki dua nilai, seperti tegangan dan arus, saya dapat mendefinisikan beberapa fungsi R yang merupakan "resistansi" menyamakan keduanya. Dalam hal ini, R dioda ("resistansi" dioda) sangat nonlinier. Mengingat bahwa saya dapat membuat hubungan seperti itu pada dasarnya perangkat apa pun yang saya suka, mengklaim dioda mengikuti Hukum Ohm sama dengan mengatakan "apa pun yang bisa dijatuhkan udara setidaknya sekali." ( Aturan 11 )

$I=I_0e^{kV}$$\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$

Hukum Ohm bekerja untuk banyak hal selain arus dan tegangan melalui resistor. Tetapi di mana pun Anda mencoba menerapkannya, pada akhirnya akan gagal. Untuk resistor, kerusakan terjadi ketika arus dan tegangan cukup tinggi untuk membuat resistor terbakar. Untuk sirkuit magnetik, hukum ohm gagal ketika bagian dari sirkuit jenuh. Ini juga dapat berlaku untuk aliran fluida melalui pipa, model imigrasi ilegal, dan banyak lagi.

Untuk dioda biasa, ada DIODE EQUATION, yang dikembangkan IIRC oleh Shockley. Ini adalah I = Io (e ^ (Vd / nVt) -1). Dioda tidak mengikuti hukum ohm. Lihat https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling untuk detail lebih lanjut. Tentu saja model ini, seperti semua model lainnya, memiliki batas di luar kegagalannya.

Dalam pemodelan rangkaian biasa, saya menggunakan sakelar yang dikontrol tegangan secara seri dengan sumber tegangan sekitar 0,6 volt. Kurang dari 0,6 volt, sakelar terbuka dan tidak ada arus mengalir. Di atas 0,6 volt, saklar menutup dan penurunan tegangan dibatasi oleh sumber tegangan menjadi 0,6, tidak peduli arus apa pun. Ini berfungsi cukup baik di sebagian besar sirkuit.

Perhatikan bahwa kalkulator WP-34 menyertakan fungsi Lambert W yang dapat Anda gunakan untuk menyelesaikan persamaan dioda segera tanpa iterasi apa pun, tetapi itu berada di luar cakupan pertanyaan Anda.

Pada frekuensi tinggi, dioda memiliki induktansi dan kapasitansi yang harus dimodelkan, jadi berhati-hatilah jika Anda menghadapi situasi seperti itu.

Teman Anda membingungkan "Hukum Ohm" yang menyatakan hubungan linear antara tegangan dan arus dengan kemampuan untuk menentukan hambatan diferensial, hubungan lokal antara tegangan dan arus pada titik operasi yang diberikan. Yang pertama adalah hukum aktual yang membuat pernyataan preskriptif, yang terakhir pada dasarnya lebih atau kurang deskriptif dan hanya mengasumsikan ada hubungan antara tegangan dan arus.

Perhatikan bahwa titik operasi bahkan tidak dapat secara unik dijelaskan oleh arus: dioda terowongan, misalnya, memiliki fase resistensi diferensial negatif karena efek tunneling digantikan oleh perilaku dioda normal, di mana arus berkurang dengan meningkatnya tegangan. Ini membuatnya layak untuk mengemudi osilator.

Dioda adalah non-linear (apakah memancarkan cahaya atau tidak).

"Non-linear" berarti mereka tidak mengikuti Hukum Ohm dengan cara yang biasa seperti resistor, pemanas, kabel panjang, dll.

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

Setiap saat ada nilai untuk E dan I, jadi R yang efektif dapat dihitung.

Tetapi Hukum Ohm memberi kesan bahwa R tetap konstan jika E atau I berubah: jika E berlipat ganda saya harus menggandakan juga. Itu tidak benar untuk hal-hal non-linear seperti dioda.

Hukum Ohm adalah persamaan linier dan semua hal lainnya dianggap konstan dalam plot garis lurus. Dioda diklasifikasikan sebagai perangkat non-linear dan mengklaim sebaliknya sama dengan mengatakan definisi linear salah. Apakah Anda serius menggunakan analogi yang sama dengan plot persegi atau kubik. Mengatakan dioda mengikuti hukum ohm terdengar seperti kutipan dari seorang politisi - dan bisa dipercaya.

Ide umum resistensi sebenarnya adalah $R = \frac{dI}{dV}$.

Dengan sirkuit pasif semuanya linier dan hambatan juga $R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$ - turunannya adalah konstan, linier.

Ini resistensi linear (konstan), yang dipikirkan orang pertama ketika berbicara tentang resistensi. Mereka adalah "resistor". Lebih mudah juga bahwa komponen aktif lainnya tidak harus dinyatakan dalam hal resistensi murni. Bahkan dengan resistensi parasit (resistensi parasit dioda maju, FET$R_{OUT}$, dll), kita berurusan dengan mereka sebagai resistor. Jadi ini menguatkan gagasan bahwa perlawanan hanya untuk resistor.

Tapi sungguh kalau kita ambil $R = \frac{dI}{dV}$, hampir semua komponen yang memiliki tegangan jatuh melaluinya dan memungkinkan arus mengalir ke atau dari setidaknya satu terminal dapat dinyatakan memiliki "resistansi".

Saya mungkin akan menyesal mengatakan "mengalir ke atau dari setidaknya satu terminal", karena tidak ada komponen praktis seperti itu (mungkin antena, tapi saya tidak yakin)

JUGA, jangan membeli dari Lees's Electronics, mereka mungkin keliru memberi Anda suku cadang yang disisihkan untuk saya dan Anda mungkin berakhir dengan komponen yang salah.