¿Un diodo realmente sigue la Ley de Ohm?

¿Un diodo realmente sigue la Ley de Ohm?

La ley de Ohm establece que la corriente a través de un conductor entre dos puntos es directamente proporcional al voltaje en los dos puntos.

Al introducir la constante de proporcionalidad, la resistencia, se llega a la ecuación matemática habitual que describe esta relación: I = V / R, donde I es la corriente a través del conductor en unidades de amperios, V es el voltaje medido a través del conductor en unidades de voltios, y R es la resistencia del conductor en unidades de ohmios. Más específicamente, la ley de Ohm establece que la R en esta relación es constante, independiente de la corriente ".

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

Sin embargo, tuve un ingeniero eléctrico compañeros me dicen que un diodo hace seguir la ley de Ohm, V = IRexcepto que tiene una resistencia variable que varía de forma automática con el fin de mantener una caída de tensión relativamente constante para cualquier actual.

¿Es esto cierto?

¿Sigue o no sigue la Ley de Ohm?

Además, si coloca un diodo al final de una fuente de alimentación, con el ánodo en + y el cátodo no conectado, aún verá una caída de voltaje sin flujo de corriente. Explica esto.

Aquí hay un diagrama para mostrar la caída de voltaje con respecto a la corriente en un diodo HER508:

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

Esto realmente no es una pregunta en blanco y negro y mucha gente argumentará que no sigue la "Ley de Ohm", y dependiendo de cómo lo discutas, pueden estar en lo cierto.

Sin embargo, la verdad es que la resistencia de un diodo cambia dependiendo de la corriente o voltaje aplicados. Como tal, no puede simplemente buscar la resistencia de un diodo y usar la "Ley de Ohm" para determinar la relación entre el voltaje y la corriente mediante la buena fórmula V = IR como lo haría con una resistencia. A partir de ese argumento, ningún diodo, o más exactamente, semiconductor, no parece seguir la Ley de Ohm.

Sin embargo, si tiene un circuito con un diodo en él, polarizado en el voltaje V o con una corriente de polarización de I, la resistencia del diodo en esas condiciones sigue siendo constante. Es decir, la fórmula de Ohm todavía se aplica cuando el diodo está en estado estacionario. Si está tratando de calcular la impedancia de salida de su circuito en ese estado, es importante saberlo, mientras reconoce que la impedancia será diferente cuando el circuito esté en un estado diferente.

De hecho, iría tan lejos como para argumentar que un diodo siempre sigue la fórmula de Ohm. Sí V = IR. Sin embargo, en el caso del diodo, R sigue una ecuación bastante compleja que incluye V o I como variables.

Eso es para un diodo

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

Entonces sí, matemáticamente, sigue la fórmula de Ohm, pero no en una forma que sea de mucha utilidad, excepto en condiciones estáticas muy específicas.

Para aquellos que argumentan que "la Ley de Ohm no se aplica si la resistencia no es constante", me temo que es una cita errónea de Maxwell. La intención de Ohm con eso era que la resistencia debería ser constante con el tiempo en condiciones de excitación estables. Es decir, la resistencia no puede cambiar espontáneamente sin ningún cambio en el voltaje y la corriente aplicados. La verdad es que nada tiene una resistencia fija. Incluso su humilde resistencia de cuarto de vatio cambiará la resistencia cuando se caliente y a medida que envejezca.

Si crees que esta es solo la opinión de un hombre, estarías en lo cierto, su nombre es
Georg Simon Ohm

Lo más probable es que nunca hayas leído su trabajo , o si lees alemán, la versión original . Si alguna vez lo hace, y, en 281 páginas o en inglés y terminología eléctrica anticuada, le advierto, es algo muy difícil de leer, descubrirá que realmente cubrió dispositivos no lineales y, como tal, deberían incluirse en la ley de Ohm. De hecho, hay un Apéndice completo, unas 35 páginas, dedicado por completo al tema. Incluso reconoce que todavía había cosas por descubrir allí y lo deja abierto para una mayor investigación.

La ley de Ohms dice ... según Maxwell ...

"La fuerza electromotriz que actúa entre las extremidades de cualquier parte de un circuito es el producto de la fuerza de la corriente y la resistencia de esa parte del circuito".

Sin embargo, eso es solo una parte de la tesis de Ohm y está calificado en palabras de Ohm por la declaración, "un circuito voltaico ... que ha adquirido su estado permanente", que se define en el documento, y parafraseo, como cualquier elemento cuya resistencia depende en el voltaje o corriente aplicados o cualquier otra cosa debe permitirse que se asiente en su condición equilibrada. Además, después de cualquier cambio en la excitación del circuito en su conjunto, debe producirse un reequilibrio antes de que la fórmula sea efectiva. Maxwell, por otro lado, lo calificó como, R no debe cambiar con V o I.

Puede que eso no sea lo que le enseñaron en la escuela, o incluso lo que ha escuchado citado o leído de muchas fuentes acreditadas, pero es del propio Ohm. El problema real es que muchas personas perciben o entienden solo una interpretación muy simplificada de la tesis de Ohm, escrita por Maxwell, que posiblemente, por error, se ha propagado durante décadas desde que el gran hombre realmente realizó su trabajo como "Ley de Ohm".

Lo que, por supuesto, te deja con una paradoja.

El hecho es simplemente Ohm, una vez que se establece en un estado estable, el voltaje a través del circuito es la suma de la corriente por las resistencias de las partes.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

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

Donde R3 es cualquier resistencia en la que se asiente el diodo. Como tal, no importa si R3 es un diodo o no. Lo cual por supuesto es correcto. Maxwell, por otro lado, implica que dado que el circuito contiene un elemento no lineal, la fórmula no se aplica, lo cual, por supuesto, es incorrecto.

Entonces, ¿creemos que lo que escribió Maxwell fue un error en la simplificación excesiva y vamos con lo que realmente dijo Ohm, o desechamos lo que Ohm realmente dijo y seguimos con la simplificación de Maxwell que deja las partes no lineales en el frío?

Si cree que un diodo no se ajusta a su modelo mental de la Ley de Ohm, entonces su modelo de la Ley de Ohm es en realidad la Ley de Maxwell. Algo que debe calificarse como un subconjunto de la tesis de Ohm. Si cree que un diodo se ajusta al modelo, entonces realmente está citando la tesis de Ohm.

Como dije, no es blanco y negro. Al final, realmente no importa, ya que no cambia nada.

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

Su amigo simplemente está describiendo el comportamiento de un diodo estándar (silicio, no Schottky), cuya curva vi es exponencial que es esencialmente cero (para un gráfico que usa mA como eje actual) y que comienza a aumentar visiblemente a aproximadamente 0.6 voltios y que normalmente alcanzará corrientes muy altas en aproximadamente 0.7 voltios. Es decir, la resistencia dinámica es muy alta a bajas corrientes y después (aproximadamente) 0.6 voltios cae rápidamente. Esto significa que, si tiene un diodo polarizado hacia adelante impulsado por un voltaje variable y una resistencia fija, en un rango bastante amplio de voltajes, el voltaje directo del diodo estará muy cerca de 0.6 o 0.7 voltios.

Los diodos no siguen la ley de ohmios. Como puede ver en su pasaje citado, la ley de Ohm establece específicamente que R permanece constante. Si intenta calcular R a partir de V / I mientras observa una curva de diodos IV, verá que a medida que aumenta el voltaje, "R" cambiará.

Su amigo ingeniero eléctrico es incorrecto. Decir que "la resistencia varía para mantener un Vdrop constante" no tiene sentido. En este caso, la "resistencia" es literalmente solo V / I, que está cambiando. Si permite que R tenga algún valor en V = IR, la ecuación se vuelve inútil porque no puede predecir nada.

En su situación, no vería una caída de voltaje. Ambos lados del dispositivo estarían al mismo voltaje positivo (en relación con el terminal - de la fuente de alimentación)

La ley de Ohm establece que la corriente a través de un conductor entre dos puntos es directamente proporcional al voltaje en los dos puntos.

1. Un diodo no es un conductor.

2. '... directamente proporcional a ...' significa una relación lineal entre el voltaje y la corriente en un rango operativo considerable, lo cual, claramente, no es el caso.

Entonces no; un diodo no sigue la ley de Ohm.

Un diodo es un diodo y no sigue ni le importa nada de lo que pensamos, escribimos o imaginamos al respecto.

Entonces la pregunta podría convertirse al revés en algo como
"¿Se puede modelar una característica de diodo I / V usando la ley de Ohm?"

En este caso, la respuesta podría ser:
"Sí, dentro de ciertas limitaciones, la ley de Ohm se puede usar, aunque definitivamente no es la mejor ni la primera opción".

$v=R\,i$$R=f(i)$ es, de hecho, un gran dolor de cabeza cuando los números realmente tienen que ser reducidos.

De hecho, muchos modelos pueden ser empujados para adaptarse al comportamiento del diodo, señalando que el correcto para sus aplicaciones es el trabajo.

El diodo también podría modelarse como si fuera un condensador:

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$ apareciendo hacia arriba y hacia abajo desde cero con los deltas de Dirac apropiados para lograr la característica I / V del diodo.

Obviamente, esta es una idea totalmente loca y nadie cuerdo ni siquiera pensaría en usarla.

Solo deseo dejar en claro que los modelos son solo modelos. No tienen nada que ver con la "realidad", sea lo que sea lo que signifique, y tienen razón siempre que den las respuestas "correctas". Entonces, algunos de ellos se adaptan mejor al propósito.

Recapitulando, dependiendo de lo que estemos buscando, se encontrará el modelo más apropiado:
caída / umbral constante, caída constante y resistencia fija, modelos exponenciales y varios diferenciales son mucho mejores que intentar forzar la ley de Ohm.

... Un compañero ingeniero eléctrico me dijo que un diodo sigue la Ley de Ohm, V = IR, excepto que tiene una resistencia variable que varía automáticamente para mantener una caída de voltaje relativamente constante para cualquier corriente. ¿Es esto cierto?

si

• pero solo para voltaje incremental cuando está saturado y el valor fijo de resistencia tiene una tolerancia amplia, pero puede considerar la curva VI nominal.

¿Qué es saturado?Cuando la resistencia logarítmica dinámica se vuelve menor que la resistencia a granel fija, de modo que la ESR es casi constante y se aplica la Ley de Ohm.

• Tenga en cuenta que la siguiente definición es falsa !!
  Un diodo que está pasando la máxima corriente posible, por lo que los aumentos adicionales en el voltaje aplicado no tienen efecto sobre la corriente. Diccionario McGraw-Hill de términos científicos y técnicos, 6E, Copyright © 2003 por The McGraw-Hill Companies, Inc.

¿Qué es la ESR? La resistencia en serie efectiva generalmente se mide por la tangente de la curva VI o$ESR=\frac{\Delta V}{ \Delta I}$ esto se puede usar para medir Cap ESR con pulso de paso o transistores Vce (sat) o cualquier cosa con pérdidas en un rango limitado.

Entonces, ¿qué corriente se necesita para medir la VSG?

• Se vuelve más lineal y fijo cerca de la corriente nominal Vf @ actual y puede predecirse en general para la mayoría de los diodos que usan esto
• Dado que If (max) depende de la potencia nominal Pd (max) y el tamaño del chip, la ESR siempre está inversamente relacionada con Pd y ya no es logarítmica, sino casi constante. - La tolerancia a ESR puede ser +/- 50% en toda la producción pero <5% en un lote.
• Para los diodos Zener, se llama ESR $Z_{zt}$@ algunos If (mA) y es lo mismo y se aplica la Ley de Ohm

Ejemplo:

$V_f= V_{th} + I_f*ESR ~~~~~$
- Vth es la rodilla de la curva como el umbral de Zener (LED, Ge, Si, etc.)

Verificar mis afirmaciones

Toshiba LED TL1-L3-xxx especificaciones

• 2,85 V (típico) a 350 mA, 1 A máx. (Pulso), así que mide ESR> 0,1 A
• Pd (típico) = 2.85 * 350mA = 1W
• (mi regla) ESR = k / Pd para k = 0.5 (bueno) a 1 (regular)

En la hoja de cálculo anterior (generada a partir de la hoja de datos ), vea cómo la ESR (verde oscuro) se aplana por encima de Vf = 2.85V

• ESR @ If
  • (eje Y izquierdo versus eje Y derecho)

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

Dado que lo anterior significa factor de ESR k = 0.5, este es un excelente LED eficiente (más que bueno) Los LED de baja potencia como 5 mm tienden a tener k = 1, por ejemplo, 65 mW, ESR = 16 Ω. Generalmente, cuanto mejor es la calidad del producto y mayor es el tamaño, menor k es mejor, una figura útil de mérito (FoM). y recuerde que la tolerancia en las especificaciones es amplia, pero sus resultados dependen del proveedor.

Información variada (ticky hortera)

Los diodos son inherentemente logarítmicos durante 4 décadas cuando son ideales. Este es un diodo de gran potencia, por lo que la resistencia lineal lineal es bastante pequeña en comparación con la respuesta natural logarítmica.

A menudo he hablado sobre cómo la resistencia lineal incremental de los diodos sigue la clasificación inversa de Pd +/- 25% para k = 0.5 a 1 para ESR = k / Pd. Este es mi propio descubrimiento, no enseñado pero consistente con la mayoría de los diodos y transistores. aunque esta parte no tiene clasificación Pd, es [email protected]~1.7 @ 60'C implica un promedio. de 7 W o un ESR de 0.07 a 0.14 ohmios o un promedio. de 0.1V de aumento por Amp. Esto proporciona una estimación aproximada de la curva en el rango de 1 a 10A anterior que se vuelve lineal como se muestra en la curva en el gráfico log-lin de la figura 4 en http://www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdf

Pero esta curva que muestra es solo para pulso estrecho donde la temperatura de la unión está regulada a una constante de 25 ° C.

Pero para ESR, sigue una curva algo lineal entre 10% y 100% de la corriente nominal máxima. Debajo de esto, el R incremental es logarítmico.

Entonces sí y no son sus respuestas. Depende de la ESR.

No siguen la ley de Ohm, pero eso no hace que la comparación sea inútil.

En primer lugar, considere que si tengo dos valores, como el voltaje y la corriente, puedo definir alguna función R que es una "resistencia" que iguala a los dos. En este caso, la R de un diodo (la "resistencia" de un diodo) es altamente no lineal. Dado que puedo crear tal relación para básicamente cualquier dispositivo que me plazca, afirmar que los diodos siguen la Ley de Ohm es similar a decir "cualquier cosa se puede lanzar al aire al menos una vez". ( Regla 11 )

Sin embargo, esta relación puede ser muy útil para modelos de señal pequeños. Tomemos la región exponencial básica del comportamiento de un diodo:yo= Yo0 0mik V$\mathrm{yo}={\mathrm{yo}}_{\mathrm{0\; 0}}{\mathrm{mi}}^{kV}$$I=I_0e^{kV}$, donde $ k es una constante para ese diodo en particular. Si tomo la derivada, obtengo$\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$. Puedo usar esto para construir un pequeño modelo de señal para un diodo polarizado con un cierto voltaje. Mientras el pequeño voltaje de señal sea lo suficientemente pequeño, no creará demasiados efectos no lineales, y puedo hacer un diseño de circuito como si el diodo fuera una resistencia.

La ley de Ohm funciona para muchas cosas además de la corriente y el voltaje a través de resistencias. Pero donde sea que trates de aplicarlo, eventualmente fallará. Para una resistencia, la falla ocurre cuando la corriente y el voltaje son lo suficientemente altos como para hacer que la resistencia se convierta en humo. Para los circuitos magnéticos, la ley de ohm falla cuando parte del circuito está saturado. También se puede aplicar al flujo de fluidos a través de tuberías, modelos de inmigración ilegal y mucho más.

Para diodos comunes, existe la ECUACIÓN DE DIODOS, desarrollada IIRC por Shockley. Es I = Io (e ^ (Vd / nVt) -1). Un diodo no sigue la ley de ohm. Ver https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling para más detalles. Por supuesto, este modelo, como todos los demás, tiene límites más allá de los cuales falla.

En el modelado de circuitos ordinarios, uso un interruptor controlado por voltaje en serie con una fuente de voltaje de aproximadamente 0.6 voltios. Menos de 0.6 voltios, el interruptor está abierto y no fluye corriente. Por encima de 0.6 voltios, el interruptor se cierra y la caída de voltaje está limitada por la fuente de voltaje a 0.6, sin importar la corriente. Esto funciona bastante bien en la mayoría de los circuitos.

Tenga en cuenta que la calculadora WP-34s incluye la función Lambert W que puede usar para resolver la ecuación del diodo inmediatamente sin ninguna iteración, pero eso está más allá del alcance de su pregunta.

A altas frecuencias, los diodos tienen inductancia y capacitancia que tendrán que modelarse, así que tenga cuidado si se encuentra con tal situación.

Su amigo está confundiendo la "Ley de Ohm" que establece una relación lineal entre el voltaje y la corriente con la capacidad de especificar resistencia diferencial, el local relación entre el voltaje y la corriente en un punto de operación dado. La primera es una ley real que hace una declaración prescriptiva, la segunda es básicamente más o menos descriptiva y solo supone la existencia de una relación entre voltaje y corriente.

Tenga en cuenta que el punto de funcionamiento no puede ser descrito únicamente por la corriente: un diodo de túnel, por ejemplo, tiene una fase de resistencia diferencial negativa a medida que el efecto de túnel se reemplaza por el comportamiento normal del diodo, donde la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje. Esto lo hace viable para conducir osciladores.

Los diodos no son lineales (ya sea que emitan luz o no).

"No lineal" significa que no siguen la Ley de Ohm de la manera habitual como lo hacen las resistencias, calentadores, cables largos, etc.

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

A cualquiera instante hay un valor para E e I, por lo que se puede calcular una R efectiva.

Pero la Ley de Ohm da la sensación de que R permanece constante si E o I cambian: si E se duplica, también debo doblar. Eso no es cierto para cosas no lineales como los diodos.

La ley de Ohm es una ecuación lineal y todo lo demás que se mantiene constante da como resultado una gráfica de línea recta. Un diodo se clasifica como un dispositivo no lineal y afirmar lo contrario es lo mismo que decir que la definición de lineal es incorrecta. ¿Usaría seriamente la misma analogía con una parcela cuadrada o cúbica? Decir que un diodo sigue la ley de ohmios suena como una cita de un político, y como creíble.

La idea general real de resistencia es $R = \frac{dI}{dV}$.

Con circuitos pasivos todo es lineal y la resistencia también $R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$ - la derivada es una constante, lineal.

Es esta resistencia lineal (una constante), lo que la gente piensa primero cuando habla de resistencia. Son "resistencias". También es conveniente que los otros componentes activos no tengan que expresarse en términos de resistencia pura. Incluso con resistencias parasitarias (resistencia de diodo parasitario directo, FET$R_{OUT}$, etc.), los tratamos como resistencias. Entonces esto solidifica la idea de que la resistencia es solo para resistencias.

Pero realmente si tomamos $R = \frac{dI}{dV}$, casi cualquier componente que tenga una caída de voltaje a través de ellos y permita que la corriente fluya hacia o desde al menos un terminal puede expresarse como que tiene "resistencia".

Probablemente me arrepentiré de decir "fluir hacia o desde al menos un terminal", ya que no existe un componente tan práctico (probablemente una antena, pero no estoy seguro)

TAMBIÉN, no compre en Lees's Electronics, podrían equivocarse al darle partes reservadas para mí y podría terminar con componentes defectuosos.