Pourquoi la tension directe de la diode est-elle constante?

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Lorsque vous avez une diode avec une certaine tension de barrière (par exemple, 0,7 V pour Si) et que vous appliquez une tension supérieure à ce potentiel de barrière, pourquoi la tension aux bornes de la diode reste-t-elle à 0,7 V?

Je comprends que la tension de sortie à travers la diode augmentera à mesure qu'une entrée sinusoïdale sera appliquée jusqu'à ce qu'elle atteigne la marque 0,7, je ne semble pas comprendre pourquoi elle reste constante après ce point.

Il est logique pour moi que tout potentiel supérieur à ce potentiel de barrière laisse passer le courant et, en conséquence, le potentiel à travers la diode doit être la tension appliquée moins 0,7 V.

voltage diodes

— sdpatel
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Qui vous a dit que c'était constant?

— Dmitry Grigoryev

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"Pourquoi la tension directe de la diode est-elle constante?" Ce n'est pas le cas, donc le reste de la question est plutôt inutile.

— Olin Lathrop

@DmitryGrigoryev dans l'introduction aux cours d'électronique de mon université au moins, toutes les diodes dans les problèmes de devoirs et les examens sont des diodes à tension constante.

— taylor swift

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@taylorswift Nous avons utilisé des diodes idéales à cet effet. L'avantage d'une diode idéale est que vous savez qu'elle est idéale, donc il n'y a pas de place pour des questions comme celle-ci.

— Dmitry Grigoryev

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J'ai voté juste parce que c'était une question que je me posais il y a des années lors des cours d'électronique: c'est une question légitime et les réponses sont très instructives pour les débutants. Vous devriez accepter l'une des réponses massivement votées.

— Benj

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La tension aux bornes de la diode ne reste pas à environ 0,7 V. Lorsque vous augmentez le courant, la tension directe augmente également (ici: 1N400x):

Tension directe 1N4001 contre courant direct

Et lorsque vous augmentez encore le courant, la dissipation de puissance devient trop importante et la diode devient finalement une LED (diode électroluminescente) et peu après un SED (diode électroluminescente). Une tension directe plus importante ne peut donc pas se produire dans la pratique.

— CL.
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vote positif massif pour la diode émettrice de fumée

— peufeu

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NED = diode émettrice de bruit. ;-)

— Mike Waters

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Inscrit juste pour voter pour SED.

— TheValyreanGroup

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lol. il convient de noter que le graphique ci-dessus est le courant logarithmique en fonction de la tension linéaire. donc une ligne droite (à gauche) est en fait une courbe exponentielle. cela signifie que le courant augmente beaucoup plus rapidement que la tension. de sorte que la tension se déplace un peu de 0,7 v, mais pas beaucoup avant de getta SED.

— robert bristow-johnson

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À l'époque de mes études collégiales (années 70), j'avais un colocataire qui avait acheté des cartes d'ordinateur en surplus avec des tonnes de diodes en verre. Il coupait les extrémités d'un cordon d'alimentation CA sur chaque diode à son tour, plaçait un verre à liqueur sur la diode, puis branchait le cordon dans la prise. Il y avait du son et de la lumière mais fondamentalement pas de fumée lorsque la diode s'est vaporisée. Les éclaboussures de verre chaudes se déposeraient à l'intérieur du verre à liqueur. Après des centaines de diodes, il y avait une couche considérable accumulée dans son verre à liqueur. (Veuillez éviter de faire cela à la maison, c'était une activité stupide et potentiellement dangereuse).

— Michael Karas

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La tension est ce que nous pouvons observer et mesurer, mais ce qui change également, c'est la résistance.

Une diode commence comme une grande résistance, car vous lui appliquez une tension qui reste assez constante jusqu'à ce que vous vous approchiez de la tension de claquage directe. À ce stade, la résistance commence à baisser.

Après le genou, la résistance est très faible. Toute augmentation supplémentaire après le genou provoque peu de changement dans la résistance.

Depuis que R a baissé, pour maintenir cette tension, vous devez augmenter le courant ... beaucoup. La diode est devenue un petit "interrupteur" de résistance et peut donc être appelée ON.

La relation de courant à pleine tension d'une diode ressemble à ceci.

La pente avant le genou est la conductance de marche avant (1 / R), la pente après le genou est la conductance de marche avant.

Le calcul réel est bien sûr beaucoup plus compliqué que cela, mais je trouve que cette description aide les gens à comprendre.

— Trevor_G
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"Au-delà du genou, la résistance est très faible. Toute augmentation supplémentaire après le genou provoque peu de changement dans la résistance" - vrai, mais la plupart des diodes ne fonctionnent pas bien au-delà du genou car cela provoque une chute de tension excessive (et une dissipation de puissance).

— Bruce Abbott

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Re, "ce qui est en train de changer, c'est la résistance" Méfiez-vous de dire "en fait". Demandez à un physicien ce qui se passe "réellement" et vous aurez une oreille pleine de théorie quantique des champs. Le mot «résistance» vient du modèle de Georg Ohm sur la façon dont l'électicité circule dans les conducteurs. Une diode PN ne correspond pas vraiment à ce modèle, mais si cela vous aide à penser que les diodes ont une résistance variable, alors elle fait partie de votre modèle. Si cela fonctionne pour vous, alors Hé! Cela fonctionne pour vous. Tant que nous sommes tous d'accord sur la même courbe I / V, alors tout est cool.

— Solomon Slow

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@sdpatel, Désolé, je ne connais pas la physique du solide. Je ne suis qu'un geek logiciel qui bricole parfois de simples circuits électroniques. Ma compréhension des diodes semi-conductrices se limite à l'idée que, tant que vous ne laissez pas la magie s'échapper, le point de fonctionnement sera quelque part sur cette courbe fixe . Et vraiment, la plupart du temps, je prends un modèle encore plus simple: celui qui dit, "la tension directe sera quelque part proche de N volts" (où N dépend si c'est une couleur particulière de LED, une diode Schottkey, ou un 1N400_x_.)

— Solomon Slow

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Le graphique du VI est tout simplement faux. C'est une «impression d'artiste» de ce à quoi ressemblerait un changement d'échelle du courant positif (mA) au courant négatif (uA). Et l'artiste s'est trompé. Il n'y a pas de points d'inflexion près de l'origine. La courbe est essentiellement une exponentielle traduite pour passer par l'origine. Si vous le redimensionnez correctement, il semblerait qu'il y ait une discontinuité près de l'origine. L'artiste a voulu faire une jolie courbe et a joint les deux côtés avec ce qui devait sembler la plus jolie ligne ondulée. Résultat: un mauvais graphique qui se propage pour dérouter les élèves de toute la galaxie.

— Sredni Vashtar

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@Trevor, wow, c'était rapide! :-) Il serait bon de contacter l'auteur du site d'où il a été pris pour signaler qu'il est erroné. Je semble reconnaître le style mais je ne me souviens pas de quel site de tutoriels il s'agit ...

— Sredni Vashtar

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pourquoi la tension aux bornes de la diode reste-t-elle à 0,7 V?

Ce n'est pas le cas. La plupart du temps, une constante de 0,7 V est suffisante, tout comme la terre plate est suffisante pour conduire en ville.

— dannyf
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Les diodes ont une relation logarithmique entre le courant traversant la diode et la tension aux bornes de la diode. Une augmentation de dix: 1 du courant provoque une augmentation de 0,058 volt à travers la diode. (le 0,058 V dépend de plusieurs paramètres, mais vous pouvez voir ce nombre dans de nombreuses références de tension de bande interdite sur silicium sur puce].

Que se passe-t-il si le courant change de 1 000: 1, en augmentant ou en diminuant? Vous devez vous attendre à voir (au moins) 3 * 0,058 volts changement en V _diode .

Et si le courant change 10 000: 1? Attendez-vous à au moins 4 * 0,058 volts.

A des courants élevés (1 mA ou plus), la résistance apparente du silicium commence à affecter le comportement logarithmique, et vous obtenez plus d'une relation de ligne droite entre I _diode et V _diode .

L'équation standard pour ce comportement implique "e", 2,718, donc

je ré je o ré e = je s * [e^{-} (q * V ré je o ré e / K * T * n) - 1]

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

je ré je o ré e = je s * [e^{-} V ré je o ré e / 0,026 - 1]

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

Soit dit en passant, ce même comportement existe pour les diodes à base d'émetteur à transistor bipolaire. En supposant 0,60000000 volts à 1 mA, à 1 µA, attendez-vous à 3 * 0,058 V = 0,174 V de moins. À 1 nanoampère, attendez-vous à 6 * 0,058 V = 0,348 V de moins. À 1 picoampère, attendez-vous à 9 * 0,058 volts = 0,522 volts de moins (avec seulement 78 millivolts à travers la diode); peut-être que ce comportement pur-log cesse d'être un outil précis, près de la _diode V à zéro volt .

Voici le tracé de Vbe sur 3 décennies d'Ic; nous attendons au moins 3 * 0,058 volts ou 0,174 volts; la réalité pour ce transistor bipolaire est de 0,23 volts.

— analogsystemsrf
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Comme les autres réponses l'ont expliqué, la tension n'est pas constante à 0,7 V, mais en fonction de la référence au potentiel de barrière dans votre question, je suppose que vous vous en rendez compte et que vous en demandez plus sur la physique des semi-conducteurs pour expliquer pourquoi cela se produit.

La raison en est que la région d'appauvrissement d'une diode (avec une tension nulle s'applique) crée un potentiel de barrière, comme vous l'avez déjà noté, d'environ 0,7 V (en supposant une diode au silicium typique). Lorsque vous appliquez une tension directe, la région d'appauvrissement devient plus petite. Avec une basse tension, la plus grande région d'appauvrissement restreint la plupart des courants, et à mesure que la tension augmente, la région d'appauvrissement réduite entraîne une réduction de la résistance (et donc une augmentation du courant). Cela continue jusqu'à approcher ~ 0,7 V où la région d'appauvrissement est très petite ainsi que la résistance. Cela provoque la relation exponentielle du VI.

Cet article contient de bons diagrammes et explications, tout comme la page Wiki .

— AngeloQ
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Le fait est que vous ne pouvez pas "appliquer une tension supérieure à ce potentiel de barrière", la diode ne vous le permet pas.

Autrement dit, l'impédance marginale de la diode en mode de conduction est inférieure à l'impédance de source de votre alimentation en tension: votre source de tension ne peut pas conduire plus de "0,7 V" sur une diode de 0,7 V, donc "la tension à travers la diode reste [s] à 0,7 V ".

Bien sûr, l'impédance marginale d'une diode en mode de conduction n'est pas exactement nulle, il y aura donc une certaine augmentation de tension si votre alimentation en tension tente de fournir un courant supérieur à zéro. Et l'impédance marginale de votre alimentation en tension peut être très faible, comparable à une diode, elle peut donc être capable d'augmenter la tension de la diode assez haut avant que la diode ne tombe en panne. Ce sont les effets de second ordre. Le modèle simple d'une diode, passant au-dessus de 0,7 V, est un dispositif qui limite la tension en acceptant un courant infini.

— David
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Une fois la diode allumée avec une polarisation suffisante, elle agit sur une source de tension de 0,7 ou 0,6 (selon le matériau) avec une petite résistance série.

Donc, si nous augmentons la tension d'entrée, le courant à travers la petite résistance augmentera également. Ainsi, à mesure que la tension d'entrée augmente, il y a une variation à travers la sortie prise à travers la diode.

La diode est généralement considérée comme idéale, il n'y a donc pas de résistance en série. La tension o / p aux bornes de la diode reste donc constante.

— Gowthaman
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