Une diode suit-elle vraiment la loi d'Ohm?

Une diode suit-elle vraiment la loi d'Ohm?

La loi d'Ohm stipule que le courant traversant un conducteur entre deux points est directement proportionnel à la tension aux deux points.

En introduisant la constante de proportionnalité, la résistance, on arrive à l'équation mathématique habituelle qui décrit cette relation: I = V / R, où I est le courant traversant le conducteur en unités d'ampères, V est la tension mesurée à travers le conducteur en unités de volts, et R est la résistance du conducteur en unités d'ohms. Plus précisément, la loi d'Ohm stipule que le R dans cette relation est constant, indépendant du courant. "

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

Cependant, j'avais un ingénieur électrique camarade me dire qu'une diode ne suivre la loi d'Ohm, V = IRsauf qu'il a une résistance variable qui varie automatiquement afin de maintenir une chute de tension relativement constante pour tout courant.

Est-ce vrai?

Est-ce que cela suit ou non la loi d'Ohm?

De plus, si vous mettez une diode à la fin d'une alimentation, avec l'anode à + et la cathode non connectée, vous voyez toujours une chute de tension sans flux de courant.

Voici un diagramme pour montrer la chute de tension par rapport au courant sur une diode HER508:

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

Ce n'est vraiment pas une question en noir et blanc et beaucoup de gens diront que cela ne suit pas la "loi d'Ohm", et selon la façon dont vous le discutez, ils peuvent avoir raison.

Cependant, la vérité est que la résistance d'une diode change en fonction du courant ou de la tension appliquée. En tant que tel, vous ne pouvez pas simplement rechercher la résistance d'une diode et utiliser la "loi d'Ohm" pour déterminer la relation entre la tension et le courant par la bonne vieille formule V = IR comme vous le pouvez avec une résistance. D'après cet argument, aucune diode, ou plus précisément, semi-conducteur, ne semble pas suivre la loi d'Ohm.

Cependant, si vous avez un circuit avec une diode, polarisé à la tension V ou avec un courant de polarisation de I, la résistance de la diode dans ces conditions est toujours constante. Autrement dit, la formule d'Ohm s'applique toujours lorsque la diode est dans un état stable. Si vous essayez de calculer l'impédance de sortie de votre circuit dans cet état, il est important de le savoir, tout en reconnaissant que l'impédance sera différente lorsque le circuit est dans un état différent.

En fait, j'irais jusqu'à dire qu'une diode suit toujours la formule d'Ohm. Oui V = IR. Cependant, dans le cas de la diode R suit une équation assez complexe qui inclut V ou I comme variables.

C'est pour une diode

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

Donc oui, mathématiquement, il suit la formule d'Ohm, mais pas sous une forme qui vous est très utile, sauf dans des conditions statiques très spécifiques.

Pour ceux qui soutiennent que "la loi d'Ohm ne s'applique pas si la résistance n'est pas constante", je crains que ce soit une citation erronée de Maxwell. Ohm voulait que la résistance soit constante dans le temps dans des conditions d'excitation stables. Autrement dit, la résistance ne peut pas changer spontanément sans changement de la tension et du courant appliqués. La vérité est que rien n'a une résistance fixe. Même votre humble résistance quart de watt changera de résistance lorsqu'elle se réchauffe et qu'elle vieillit.

Si vous pensez que c'est juste l'opinion d'un homme, vous auriez raison, son nom est
Georg Simon Ohm

Il y a de fortes chances que vous n'ayez jamais lu son œuvre ou, si vous lisez l'allemand, la version originale . Si jamais vous le faites, et, à 281 pages ou une terminologie anglaise et électrique archaïque, je vous préviens, c'est une chose très difficile à lire, vous découvrirez qu'il couvrait en effet des appareils non linéaires et, à ce titre, ils devraient être inclus dans la loi d'Ohm. En fait, il y a tout un appendice, quelque 35 pages, entièrement consacré au sujet. Il reconnaît même qu'il y avait encore des choses à découvrir là-bas et le laisse ouvert pour une enquête plus approfondie.

Ohms Law stipule .. selon Maxwell ..

"La force électromotrice agissant entre les extrémités de n'importe quelle partie d'un circuit est le produit de la force du courant et de la résistance de cette partie du circuit."

Cela n'est cependant qu'une partie de la thèse d'Ohm et est qualifié dans les mots d'Ohm par la déclaration, "un circuit voltaïque ... qui a acquis son état permanent" qui est défini dans l'article, et je paraphrase, comme tout élément dont la résistance est dépendante sur la tension ou le courant appliqué ou quoi que ce soit d'autre doit être autorisé à s'installer dans son état équilibré. De plus, après toute modification de l'excitation du circuit dans son ensemble, un rééquilibrage doit se produire avant que la formule ne soit effective. Maxwell, d'autre part l'a qualifié de, R ne doit pas changer avec V ou I.

Ce n'est peut-être pas ce qu'on vous a enseigné à l'école, ni même ce que vous avez entendu cité ou lu par de nombreuses sources réputées, mais c'est par Ohm lui-même. Le vrai problème est que beaucoup de gens ne perçoivent ou ne comprennent qu'une interprétation très simplifiée de la thèse d'Ohm, rédigée par Maxwell, qui a été, peut-être à tort, propagée au fil des décennies depuis que le grand homme a effectivement exécuté son travail en tant que "Loi d'Ohm".

Ce qui bien sûr vous laisse avec un paradoxe.

Le fait est simplement Ohm énoncé, une fois qu'il se stabilise, la tension aux bornes du circuit est la somme des temps actuels des résistances des pièces.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

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

Où R3 est la résistance dans laquelle la diode s'installe. En tant que tel, peu importe si R3 est une diode ou non. Ce qui est bien sûr correct. Maxwell, d'autre part, implique que puisque le circuit contient un élément non linéaire, la formule ne s'applique pas, ce qui bien sûr est faux.

Donc, croyons-nous que ce que Maxwell a écrit était une erreur de simplification excessive et allons avec ce que Ohm a vraiment dit, ou jetons-nous ce que Ohm a vraiment dit et allons-nous avec la simplification de Maxwell qui laisse les parties non linéaires dans le froid?

Si vous pensez qu'une diode ne correspond pas à votre modèle mental de la loi d'Ohm, alors votre modèle de la loi d'Ohm est en fait la loi de Maxwell. Quelque chose qui doit être qualifié de sous-ensemble de la thèse d'Ohm. Si vous pensez qu'une diode correspond au modèle, vous citez vraiment la thèse d'Ohm.

Comme je l'ai dit, ce n'est pas en noir et blanc. Au final, ça n'a pas vraiment d'importance car ça ne change rien.

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

Votre ami décrit simplement le comportement d'une diode standard (silicium, non Schottky), dont la courbe vi est une exponentielle qui est essentiellement essentiellement nulle (pour un graphique qui utilise mA comme axe actuel) et qui commence visiblement à augmenter à environ 0,6 volts et qui atteindra normalement des courants très élevés d'environ 0,7 volt. C'est-à-dire que la résistance dynamique est très élevée à de faibles courants et après (environ) 0,6 volt chute rapidement. Cela signifie que, si vous avez une diode polarisée en direct pilotée par une tension variable et une résistance fixe, sur une plage de tensions assez élevée, la tension directe de la diode sera assez proche de 0,6 ou 0,7 volt.

Les diodes ne suivent pas la loi des ohms. Comme vous pouvez le voir dans votre passage cité, la loi d'Ohm déclare spécifiquement que R reste constant. Si vous essayez de calculer R à partir de V / I tout en regardant une courbe de diodes IV, vous verrez que lorsque vous augmentez la tension, "R" changera.

Votre ami ingénieur électricien est incorrect. Dire que "la résistance varie pour garder un Vdrop constant" n'a aucun sens. Dans ce cas, la "résistance" est littéralement juste V / I, ce qui change. Si vous autorisez R à avoir une valeur dans V = IR, l'équation devient inutile car vous ne pouvez rien prédire.

Dans votre situation, vous ne verriez pas de chute de tension. Les deux côtés de l'appareil seraient à la même tension positive (par rapport à la borne - de l'alimentation)

La loi d'Ohm stipule que le courant traversant un conducteur entre deux points est directement proportionnel à la tension aux deux points.

1. Une diode n'est pas un conducteur.

2. «... directement proportionnel à ...» signifie une relation linéaire entre la tension et le courant sur une plage de fonctionnement importante, ce qui n'est manifestement pas le cas.

Donc non; une diode ne suit pas la loi d'Ohm.

Une diode est une diode et ne suit ni ne se soucie de tout ce que nous pensons, écrivons ou imaginons à ce sujet.

Donc, la question pourrait être renversée en quelque chose comme
"Est-ce qu'une caractéristique I / V de diode peut être modélisée en utilisant la loi d'Ohm?"

Dans ce cas, la réponse pourrait être:
"Oui, sous certaines contraintes, la loi d'Ohm peut être utilisée bien qu'elle ne soit définitivement pas la meilleure ni la première option"

$v=R\,i$$R=f(i)$ est en effet un gros casse-tête lorsque les chiffres doivent vraiment être croqués.

En fait, de nombreux modèles peuvent être poussés pour s'adapter au comportement des diodes, soulignant que le bon pour vos applications est le travail.

La diode pourrait également être modélisée comme un condensateur:

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$ remontant et descendant de zéro avec les deltas de Dirac appropriés pour accomplir la caractéristique I / V de la diode.

C'est évidemment une idée totalement folle et personne sain d'esprit ne penserait même à l'utiliser.

Je veux juste préciser que les modèles ne sont que des modèles. Ils n'ont rien à voir avec la «réalité» - quoi que cela signifie - et ils ont raison tant qu'ils donnent les «bonnes» réponses. Ensuite, certains d'entre eux sont mieux adaptés à l'objectif.

Donc, en récapitulant, en fonction de ce que nous recherchons, le modèle le plus approprié doit être trouvé:
chute / seuil constant, chute constante et résistance fixe, les modèles exponentiels et divers différentiels sont certainement bien meilleurs que d'essayer de pousser la loi d'Ohm contre son gré.

... Un collègue ingénieur électricien m'a dit qu'une diode suit la loi d'Ohm, V = IR, sauf qu'elle a une résistance variable qui varie automatiquement afin de maintenir une chute de tension relativement constante pour tout courant. Est-ce vrai?

Oui

• mais uniquement pour la tension incrémentielle lorsqu'elle est saturée et la valeur fixe de la résistance a une large tolérance, mais vous pouvez considérer la courbe VI nominale.

Qu'est-ce qui est saturé? Lorsque la résistance logarithmique dynamique devient inférieure à la résistance de masse fixe, de sorte que l'ESR est presque constant et que la loi d'Ohm s'applique.

• Notez que le def'n suivant est faux !!
  Une diode qui fait passer le courant maximum possible, donc de nouvelles augmentations de la tension appliquée n'ont aucun effet sur le courant. Dictionnaire McGraw-Hill des termes scientifiques et techniques, 6E, Copyright © 2003 par The McGraw-Hill Companies, Inc.

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

Alors, quel courant est nécessaire pour mesurer l'ESR?

• Il devient plus linéaire et fixe près du courant nominal Vf @ Si et peut être prédit en général pour la plupart des diodes utilisant ce
• Puisque If (max) dépend de la puissance nominale Pd (max) et de la taille de la puce, ESR est toujours inversement lié à Pd et n'est plus logarithmique mais plutôt presque constant. - La tolérance ESR peut être de +/- 50% sur toute la production mais <5% dans un lot.
• $Z_{zt}$

Exemple:

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

Vérifier mes assertions

Toshiba LED TL1-L3-xxx spécifications

• 2,85 V (type) à 350 mA, 1 A max (impulsion), mesurez donc ESR> 0,1 A
• Pd (type) = 2,85 * 350mA = 1W
• (ma règle) ESR = k / Pd pour k = 0,5 (bon) à 1 (passable)

À partir de la feuille de calcul ci-dessus (générée à partir de la fiche technique ), voyez comment l'ESR (vert foncé) s'aplatit au-dessus de Vf = 2,85 V

• ESR @ If
  • (axe Y gauche vs axe Y droit)

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

Comme ci-dessus signifie ESR facteur k = 0,5, c'est une excellente LED efficace (plus que juste) Les LED de faible puissance comme 5 mm ont tendance à avoir k = 1, par exemple 65 mW, ESR = 16 Ω. En règle générale, meilleure est la qualité du produit et plus grande est la taille, plus le k est faible, meilleure valeur de mérite (FoM). et n'oubliez pas que la tolérance sur les spécifications est large, mais vos résultats dépendent du fournisseur.

Divers (ticky tacky) Info

Les diodes sont intrinsèquement logarithmiques sur 4 décennies lorsqu'elles sont idéales. Il s'agit d'une diode de puissance élevée, de sorte que la résistance en vrac linéaire est assez petite par rapport à la réponse naturelle logarithmique.

J'ai souvent parlé de la façon dont la résistance linéaire incrémentielle des diodes suit la valeur inverse de Pd +/- 25% pour k = 0,5 à 1 pour ESR = k / Pd. Ceci est ma propre découverte, pas encore enseignée compatible avec la plupart des diodes et transistors. bien que cette partie n'ait pas de cote Pd, c'est 5A@1.1~1.7 @ 60'C implique une moyenne. de 7W ou un ESR de 0,07 à 0,14 ohms ou un moy. d'augmentation de 0,1 V par ampère. Cela donne une estimation approximative de la courbe dans la plage de 1 à 10A ci-dessus qui devient linéaire comme le montre la courbe dans le graphique log-lin de la figure 4 sur http://www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdf

Mais cette courbe que vous montrez ne concerne que les impulsions étroites où la température de jonction est régulée à 25 ° C constants.

Mais pour l'ESR, il suit une courbe quelque peu linéaire entre 10% et 100% du courant nominal max. En dessous, le R incrémental est logarithmique.

Alors oui et non sont vos réponses. Cela dépend de l'ESR.

Ils ne suivent pas la loi d'Ohm, mais cela ne rend pas la comparaison inutile.

Tout d'abord, considérez que si j'ai deux valeurs, telles que la tension et le courant, je peux définir une fonction R qui est une "résistance" égalant les deux. Dans ce cas, le R d'une diode (la "résistance" d'une diode) est fortement non linéaire. Étant donné que je peux créer une telle relation pour pratiquement n'importe quel appareil qui me plaît, affirmer que les diodes suivent la loi d'Ohm revient à dire "tout est largable dans l'air au moins une fois". ( Règle 11 )

Cependant, cette relation peut être très utile pour les petits modèles de signaux. Prenons la région exponentielle de base du comportement d'une diode:$I=I_0e^{kV}$, où $ k est une constante pour cette diode particulière. Si je prends le dérivé, je reçois$\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$. Je peux l'utiliser pour construire un petit modèle de signal pour une diode polarisée avec une certaine tension. Tant que la petite tension du signal est suffisamment petite, cela ne créera pas trop d'effets non linéaires, et je peux faire une conception de circuit comme si la diode était une résistance.

La loi d'Ohm fonctionne pour beaucoup de choses en plus du courant et de la tension à travers les résistances. Mais partout où vous essayez de l'appliquer, il finira par échouer. Pour une résistance, la panne se produit lorsque le courant et la tension sont suffisamment élevés pour faire monter la résistance en fumée. Pour les circuits magnétiques, la loi d'Ohm échoue lorsqu'une partie du circuit est saturée. Il peut également s'appliquer à l'écoulement de fluide à travers des tuyaux, à des modèles d'immigration illégale et bien plus encore.

Pour les diodes ordinaires, il y a la DIODE EQUATION, développée IIRC par Shockley. C'est I = Io (e ^ (Vd / nVt) -1). Une diode ne suit pas la loi d'Ohm. Voir https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling pour plus de détails. Bien sûr, ce modèle, comme tous les autres, a des limites au-delà desquelles il échoue.

Dans la modélisation de circuit ordinaire, j'utilise un interrupteur commandé en tension en série avec une source de tension d'environ 0,6 volt. Moins de 0,6 volt, l'interrupteur est ouvert et aucun courant ne circule. Au-dessus de 0,6 volt, l'interrupteur se ferme et la chute de tension est limitée par la source de tension à 0,6, quel que soit le courant. Cela fonctionne assez bien dans la plupart des circuits.

Notez que la calculatrice WP-34s comprend la fonction Lambert W que vous pouvez utiliser pour résoudre l'équation de la diode immédiatement sans aucune itération, mais cela dépasse le cadre de votre question.

Aux hautes fréquences, les diodes ont une inductance et une capacité qui devront être modélisées, alors faites attention si vous rencontrez une telle situation.

Votre ami confond la «loi d'Ohm» qui établit une relation linéaire entre la tension et le courant avec la possibilité de spécifier la résistance différentielle, la relation locale entre la tension et le courant à un point de fonctionnement donné. La première est une loi réelle qui fait une déclaration normative, la seconde est essentiellement plus ou moins descriptive et suppose seulement l'existence d'une relation entre tension et courant.

Notez que le point de fonctionnement ne peut même pas être décrit de manière unique par le courant: une diode tunnel, par exemple, a une phase de résistance différentielle négative car l'effet tunnel est remplacé par un comportement de diode normal, où le courant diminue à mesure que la tension augmente. Cela le rend viable pour piloter des oscillateurs.

Les diodes sont non linéaires (qu'elles émettent de la lumière ou non).

"Non linéaire" signifie qu'ils ne suivent pas la loi d'Ohm de la manière habituelle comme le font les résistances, les résistances chauffantes, les fils longs, etc.

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

À tout instant, il y a une valeur pour E et I, donc un R efficace peut être calculé.

Mais la loi d'Ohm donne le sentiment que R reste constant si E ou I change: si E double, je dois aussi doubler. Ce n'est pas vrai pour les choses non linéaires comme les diodes.

La loi d'Ohm est une équation linéaire et toute autre chose maintenue constante donne un tracé en ligne droite. Une diode est classée comme un appareil non linéaire et affirmer le contraire revient à dire que la définition de linéaire est erronée. Souhaitez-vous utiliser sérieusement la même analogie avec un graphique carré ou cubique? Dire qu'une diode suit la loi ohms ressemble à une citation d'un politicien - et aussi crédible.

L'idée générale réelle de la résistance est $R = \frac{dI}{dV}$.

Avec les circuits passifs, tout est linéaire et la résistance est également $R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$ - la dérivée est une constante, linéaire.

C'est cette résistance linéaire (une constante) que les gens pensent en premier lorsqu'ils parlent de résistance. Ce sont des "résistances". Il est également pratique que les autres composants actifs n'aient pas à être exprimés en termes de résistance pure. Même avec des résistances parasites (résistance de diode parasite directe, FET$R_{OUT}$, etc.), nous les traitons comme des résistances. Cela renforce donc l'idée que la résistance ne concerne que les résistances.

Mais vraiment si on prend $R = \frac{dI}{dV}$, presque tous les composants qui ont une chute de tension entre eux et permettent au courant de circuler vers ou depuis au moins une borne peuvent être exprimés comme ayant une "résistance".

Je regretterai probablement de dire "couler vers ou à partir d'au moins un terminal", car il n'y a pas un tel composant pratique (probablement une antenne, mais je ne suis pas sûr)

AUSSI, n'achetez pas chez Lees's Electronics, ils pourraient se tromper en vous donnant des pièces de rechange pour moi et vous pourriez vous retrouver avec des composants défectueux.