prise en compte de la résistance des LED

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Je fais un laboratoire simple (je suis un hobby EE) pour renforcer les mathématiques de la loi de mon ohm et apprendre un peu comment faire des mesures appropriées avec un multimètre.

J'ai un circuit simple avec une résistance de 2,2k ohms connectée en série avec une LED. Tout fonctionne bien jusqu'au point où je vais calculer la chute de tension à travers la résistance et la LED.

Mes calculs initiaux ne tenaient compte que de la résistance de 2,2 k ohms. En tant que tel, j'ai fait chuter la pleine tension à travers la résistance. Cependant, lorsque j'ai mesuré le circuit pour de vrai, j'ai trouvé que le résultat était près de la moitié de la tension d'entrée, ce qui m'indiquerait

Mon calcul est faux
Il reste de la résistance

La seule chose qui reste à prendre en compte est la LED. Quelle est la meilleure méthode pour déterminer la résistance d'une simple LED? J'ai essayé de faire ce que je fais avec des résistances (le tenir jusqu'aux sondes avec mes doigts) mais je n'obtiens pas une lecture correcte. Y a-t-il une technique qui me manque ici?

led resistors ohms-law

— Homme libre
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Les LED ne suivent pas la loi d'Ohm, leur chute de tension est plus proche de la constante que d'une relation linéaire avec le courant. Votre multimètre peut avoir un mode de mesure de la chute de tension des diodes.

— microtherion

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Les LED ne sont pas mieux modélisées comme une pure résistance. Comme indiqué dans certaines autres réponses, les vraies LED ont une résistance, mais souvent ce n'est pas la principale préoccupation lors de la modélisation d'une diode. Graphique de relation courant / tension d'une LED:

diode

Maintenant, ce comportement est assez difficile à calculer à la main (surtout pour les circuits compliqués), mais il existe une bonne "approximation" qui divise la diode en 3 modes de fonctionnement discrets:

Si la tension aux bornes de la diode est supérieure à Vd, la diode se comporte comme une chute de tension constante (c'est-à-dire qu'elle permettra au courant traversant de se maintenir V = Vd).
Si la tension est inférieure Vdmais supérieure à la tension de claquage Vbr, la diode ne conduit pas.
Si la tension de polarisation inverse est supérieure à la tension de claquage Vbr, la diode redevient conductrice et permettra au courant traversant de se maintenir V = Vbr.

Supposons donc que nous ayons un circuit:

schématique

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

Tout d'abord, nous allons supposer cela VS > Vd. Cela signifie que la tension aux bornes Rest VR = VS - Vd.

En utilisant la loi d'Ohm, nous pouvons dire que le courant traversant R (et donc D) est:

je = \frac{V_{R}}{R}

$\begin{equation} I = \frac{V_R}{R} \end{equation}$

Insérons quelques chiffres. Dites VS = 5V, R = 2.2k, Vd=2V(une LED rouge typique).

V_{R} = 5 V - 2 V = 3 V je = \frac{3 V}{2.2 k Ω} = 1,36 m UNE

$\begin{equation} V_R = 5V - 2V = 3V\\ I = \frac{3V}{2.2k\Omega} = 1.36 mA \end{equation}$

Ok, et si VS = 1V, R = 2.2k, et Vd = 2V?

Cette fois, VS < Vdet la diode ne conduit pas. Il n'y a pas de courant qui coule R, donc VR = 0V. Cela signifie VD = VS = 1V(ici, VDest la tension réelle aux bornes D, où-comme Vdla chute de tension de saturation de la diode).

— helloworld922
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+1 Trucs de base mais très bonne explication pour les débutants.

— Rev1.0

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Que voulez-vous dire par "V de d" et "V de s"? Je n'ai pas trouvé de point dans votre article où vous indiquiez clairement la signification des sous-scripts. Je vous remercie.

— Iam Pyre

Vd= tension aux bornes de la diode D. Vsest la tension de la source (indiquée sur le schéma électrique).

— helloworld922

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Contrairement à quelques - unes des autres réponses, les LED n'ont une résistance. C'est petit, mais pas insignifiant. La résistance à elle seule ne suffit pas à caractériser leur comportement, mais dire que les LED n'ont pas de résistance n'est parfois qu'une simplification valable .

Voir, par exemple, ce graphique de la fiche technique du LTL-307EE , que j'ai choisi pour aucune autre raison que la diode par défaut dans CircuitLab, et une LED d'indicateur assez typique:

courant direct vs tension

Voyez comment la ligne est essentiellement droite et non verticale au-dessus de 5mA? Cela est dû à la résistance interne de la LED. Il s'agit de la somme de la résistance des fils, des fils de liaison et du silicium.

$I$ $V_D$

je = {je}_{S} (e^{V_{ré} / (n V_{T})} - 1)

$I=I_S\left(e^{V_D/(nV_T)}-1\right)$

$I$ $V_D$ $V_T=25.85\cdot10^{-3}$ $n=1$ $i_s = 10^{-33}$

Considérons la relation courant-tension pour une résistance, qui est donnée par la loi d'Ohm :

je = \frac{V}{R}

$I = \frac{V}{R}$

$0V, 0A$ $R$

Voici un tel graphique avec une résistance, une diode "idéale" selon l'équation de la diode Schockley et aucune résistance, et un modèle plus réaliste d'une LED qui inclut une certaine résistance:

graphique courant-tension

$> 5mA$ $(1.8V, 5mA)$ $(2.4V, 50mA)$

\frac{2.4 V - 1,8 V}{50 m UNE - 5 m UNE} = \frac{0,6 V}{45 m UNE} = 13 Ω

$\frac{2.4V - 1.8V}{50mA-5mA} = \frac{0.6V}{45mA} = 13\Omega$

$13\Omega$

Bien sûr, vous devez également inclure la chute de tension directe de la LED dans vos calculs, ce qui est responsable du décalage vers la droite entre la résistance et les lignes de LED réelles . Mais d'autres ont déjà bien expliqué cela.

$13\Omega$ $1000\Omega$

— Phil Frost
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Tu connais ton truc! Grats. Beau graphique représentant la résistance (rouge) + chute de tension = diode (idéale) (verte)

— e-motiv

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Les diodes, en général, n'ont pas de résistance (en plus de la petite quantité des conducteurs à l'intérieur du boîtier), elles ont cependant une chute de tension entre elles, dont la quantité dépend du matériau semi-conducteur utilisé dans sa construction. Pour les LED typiques, cette chute de tension est de ~ 1,5 V. La chute de tension est liée à la bande interdite dans le semi-conducteur (la différence d'énergie entre l'état d'électrons lié le plus élevé et la "bande de conduction"). Cette chute de tension dépend légèrement de la température et du courant, mais pas de manière significative pour une application LED simple.

Pour illustrer, voici la courbe IV pour une diode typique, notez que le courant augmente asymptotiquement après qu'une certaine tension de seuil soit atteinte. Notez que contrairement à une résistance, la courbe IV est très non linéaire.

sans vergogne volé sur wikipedia

Si vous connectez la diode directement à votre batterie sans résistance, le courant dans la diode est déterminé uniquement par la (très petite) résistance dans le câblage et la résistance interne de la batterie, ainsi le courant dans la diode sera énorme et il va (très probablement) brûler, car la diode en elle-même n'offre aucune résistance mais conduit le courant.

Pour répondre à votre question, afin de calculer le courant traversant la diode, vous devez déterminer la tension d'alimentation, soustraire la chute de tension de la diode et utiliser cette nouvelle tension inférieure pour calculer le courant à l'aide de votre résistance de limitation.

— crasic
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Je vois, c'est intéressant. Je vais essayer. Je vous remercie. Donc, puisque la chute de tension est plus ou moins constante, je la soustrais tout de suite de la tension? J'essaye juste de comprendre le raisonnement directement dans ma tête.

— Freeman

@Freeman: Oui. Jetez un œil à la fiche technique pour déterminer la tension directe nominale de votre diode.

— Rev1.0

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Je suis débutant et je ne connais pas les diodes. Pour l'instant, pour calculer le courant traversant la diode, vous devez déterminer la tension d'alimentation, soustraire la chute de tension de la diode et utiliser cette nouvelle tension inférieure pour calculer le courant a fait l'affaire pour moi.

— Kohányi Róbert

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La LED a une chute de tension intégrée (en raison de la nature d'une LED). Vous pouvez consulter la fiche technique de la LED que vous avez achetée pour déterminer la baisse. La couleur de la LED affecte généralement la chute de tension à travers elle.

Pour une explication plus détaillée:

https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit

— Savio
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