डायोड आगे वोल्टेज स्थिर क्यों है?

Question

जब आपके पास एक निश्चित बैरियर वोल्टेज के साथ एक डायोड होता है (जैसे, Si के लिए 0.7 V) और आप इस बैरियर की क्षमता से अधिक वोल्टेज लागू करते हैं, तो डायोड में वोल्टेज 0.7V पर क्यों रहता है?

मैं समझता हूं कि डायोड में आउटपुट वोल्टेज में वृद्धि होगी क्योंकि एक साइनसॉइडल इनपुट लागू होता है जब तक कि यह 0.7 अंक तक नहीं पहुंचता है, मुझे समझ में नहीं आता है कि यह उस बिंदु के बाद भी स्थिर क्यों है।

यह मेरे लिए समझ में आता है कि इस अवरोध क्षमता से अधिक किसी भी क्षमता को चालू करने की अनुमति होगी, और इसी के साथ, डायोड के पार की क्षमता को लागू वोल्टेज शून्य से 0.7 V होना चाहिए।

Comments

आपको किसने कहा था कि यह निरंतर था?

— दिमित्री ग्रिगोरीव

"डायोड आगे वोल्टेज स्थिर क्यों है?" यह नहीं है, इसलिए बाकी प्रश्न व्यर्थ है।

— ओलिन लेथ्रोप

मेरे विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रॉनिक्स पाठ्यक्रम में @DmitryGrigoryev कम से कम, होमवर्क समस्याओं और परीक्षा में सभी डायोड निरंतर आगे-वोल्टेज डायोड हैं।

— टेलर स्विफ्ट

@taylorswift हम उस उद्देश्य के लिए आदर्श डायोड का इस्तेमाल। एक आदर्श डायोड का लाभ यह है कि आप जानते हैं कि यह आदर्श है, इसलिए इस तरह के प्रश्नों के लिए कोई जगह नहीं है।

— दिमित्री ग्रिगोरीव

सिर्फ इसलिए अपवोट किया गया क्योंकि यह एक सवाल था जो मैंने बरसों पहले पूछा था जब इलेक्ट्रॉनिक्स कोर्स होते थे: यह एक कानूनी सवाल है और उत्तर शुरुआती लोगों के लिए बहुत शिक्षाप्रद हैं। आप बड़े पैमाने पर upvoted जवाब में से एक को स्वीकार करना चाहिए।

— बेंज

Answer 1

डायोड के पार वोल्टेज करता है लगभग 0.7 V पर नहीं रहता है। जब आप करंट बढ़ाते हैं, तो आगे का वोल्टेज भी बढ़ जाता है (यहाँ: 1N400V):

और जब आप करंट को और भी अधिक बढ़ाते हैं, तो बिजली अपव्यय बहुत बड़ी हो जाती है, और डायोड अंततः एक एलईडी (लाइट-एमिटिंग डायोड) बन जाता है और इसके तुरंत बाद एक SED (स्मोक-एमिटिंग डायोड)। तो आगे बड़ा वोल्टेज व्यवहार में नहीं हो सकता है।

Comments

धूम्रपान उत्सर्जक डायोड के लिए बड़े पैमाने पर वोट दें

— peufeu

NED = शोर उत्सर्जन डायोड। ;-)

— माइक वाटर

SED के लिए इसे बढ़ाने के लिए शामिल हुए।

— TheValyreanGroup

जबरदस्त हंसी। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ऊपर का प्लॉट लॉग करंट बनाम लीनियर वोल्टेज है। इतनी सीधी रेखा (बाईं ओर) वास्तव में एक घातीय वक्र है। इसका मतलब है कि वोल्टेज की तुलना में वर्तमान बहुत तेजी से बढ़ रहा है। इसलिए वोल्ट 0.7 v से थोड़ा आगे बढ़ता है, लेकिन इससे पहले कि आप Sta मिलें, ज्यादा नहीं।

— रोबर्ट ब्रिस्टो-जॉनसन

कॉलेज के दिनों (70 के दशक) में वापस मैं एक रूममेट कि अधिशेष कंप्यूटर बोर्डों कि उन पर कांच डायोड की टन था खरीदा था। वह बदले में प्रत्येक डायोड में एक एसी पावर कॉर्ड के सिरों को क्लिप करेगा, डायोड के ऊपर एक शॉट ग्लास रखेगा और फिर कॉर्ड को आउटलेट में प्लग करेगा। ध्वनि और प्रकाश था लेकिन मूल रूप से डायोड वाष्पीकृत होने के रूप में कोई धुआं नहीं था। हॉट ग्लास स्पैटर शॉट ग्लास के अंदर जमा होगा। 100s डायोड के बाद उनके शॉट ग्लास में काफी परत बनी हुई थी। (कृपया इसे घर पर करने से बचें यह एक मूर्खतापूर्ण और संभावित खतरनाक गतिविधि थी)।

— माइकल करस

Answer 2

वोल्टेज वह है जिसे हम देख सकते हैं और माप सकते हैं, लेकिन जो बदल रहा है वह प्रतिरोध है।

एक डायोड एक बड़े प्रतिरोध के रूप में शुरू होता है, जैसा कि आप इस पर वोल्टेज लागू करते हैं कि प्रतिरोध तब तक स्थिर रहता है जब तक आप आगे के टूटने वाले वोल्टेज से संपर्क नहीं करते। उस बिंदु पर प्रतिरोध कम होने लगता है।

पिछले घुटने घुटने प्रतिरोध बहुत कम है। घुटने के बाद कोई भी वृद्धि प्रतिरोध में थोड़ा परिवर्तन का कारण बनती है।

चूंकि आर नीचे चला गया है, उस वोल्टेज को बनाए रखने के लिए आपको वर्तमान ... बहुत कुछ बढ़ाना होगा। डायोड एक छोटा अवरोधक "स्विच" बन गया है और इसके बाद इसे ऑन कहा जा सकता है।

एक डायोड का पूर्ण वोल्टेज वर्तमान संबंध इस तरह दिखता है।

घुटने से पहले ढलान आगे की चालन (1 / R) है, घुटने के पीछे ढलान आगे चालन है।

वास्तविक गणित बेशक उससे बहुत अधिक जटिल है, लेकिन मुझे लगता है कि यह विवरण लोगों को समझने में मदद करता है।

Comments

"घुटने के पिछले हिस्से में प्रतिरोध बहुत कम है। घुटने के बाद किसी भी वृद्धि से प्रतिरोध में थोड़ा परिवर्तन होता है" - सच है, लेकिन अधिकांश डायोड को घुटने के पिछले भाग में संचालित नहीं किया जाता है क्योंकि यह अत्यधिक वोल्टेज ड्रॉप (और बिजली अपव्यय) का कारण बनता है।

— ब्रूस एबॉट

रे, "वास्तव में जो बदल रहा है वह प्रतिरोध है" खबरदार कह रहा है "वास्तव में।" एक भौतिक विज्ञानी से पूछें कि "वास्तव में" क्या हो रहा है, और आपको क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत से भरा एक कान मिलेगा। शब्द "प्रतिरोध" जॉर्ज ओह्म के मॉडल से आता है कि कंडक्टरों में कैसे विद्युत प्रवाह होता है। एक पीएन डायोड वास्तव में उस मॉडल को फिट नहीं करता है, लेकिन अगर यह आपको चर प्रतिरोध के रूप में डायोड के बारे में सोचने में मदद करता है , तो यह आपके मॉडल का हिस्सा है । अगर यह आपके लिए काम करता है, तो हे! यह आपके लिए काम करता है। जब तक हम सभी एक ही I / V वक्र पर सहमत होते हैं, तब तक सब शांत है।

— सोलोमन स्लो

@sdpatel, क्षमा करें, मैं ठोस-अवस्था भौतिकी नहीं जानता। मैं केवल एक सॉफ्टवेयर geek हूं जो कभी-कभी साधारण इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के साथ टिंकर करता है। सेमीकंडक्टर डायोड के बारे में मेरी समझ इस विचार तक सीमित है कि, जब तक आप जादू के धुएं को बाहर नहीं आने देते, तब तक ऑपरेटिंग बिंदु उस निश्चित वक्र पर कहीं न कहीं होगा । और वास्तव में, ज्यादातर समय, मैं एक भी सरल मॉडल द्वारा जाता हूं: एक जो कहता है, "आगे का वोल्टेज कहीं न कहीं एन वोल्ट के करीब होगा " (जहां एन इस बात पर निर्भर करता है कि क्या यह एलईडी के कुछ विशेष रंग है, एक Schottkey डायोड, या 1N400_x_।)

— सुलैमान स्लो

VI ग्राफ़ बस गलत है। यह एक "कलाकार की छाप" है जो सकारात्मक (एमएए) से नकारात्मक (यूए) वर्तमान तक पैमाने को बदल देगा। और कलाकार को यह बहुत गलत लगा। उत्पत्ति के पास कोई विभक्ति बिंदु नहीं हैं। वक्र मूल रूप से मूल के माध्यम से पारित करने के लिए अनुवादित एक घातीय है। यदि आप इसे ठीक से मापते हैं, तो यह मूल के निकट एक असंतोष प्रतीत होगा । कलाकार एक सुंदर वक्र बनाना चाहता था और दोनों पक्षों के साथ जुड़ गया था जो कि सबसे सुंदर विगली लाइन लग रहा होगा। परिणाम: एक गलत ग्राफ जो छात्रों को पूरे आकाशगंगा में भ्रमित करने के लिए प्रचारित किया जाता है।

— श्रीदेवी वशर्ते

@ ट्रेवर, वाह, यह तेज़ था! :-) यह वेबसाइट के लेखक से संपर्क करने के लिए अच्छा होगा जहां से यह इंगित करने के लिए लिया गया था कि यह गलत है। मैं शैली को पहचानता हूं, लेकिन मुझे याद नहीं है कि यह कौन सा ट्यूटोरियल साइट है ...

— श्रीदेवी वाष्र्चर

Answer 3

डायोड में वोल्टेज 0.7V पर क्यों रहता है?

यह नहीं है अधिकांश समय, निरंतर 0.7 V पर्याप्त है, जैसे कि फ्लैट पृथ्वी शहर के चारों ओर ड्राइविंग के लिए पर्याप्त है।

Answer 4

डायोड में डायोड के माध्यम से करंट और वोल्टेज के बीच करंट का परस्पर संबंध होता है। वर्तमान कारणों में दस: 1 की वृद्धि डायोड में 0.058 वोल्ट की वृद्धि होती है। (0.058 वी कई मापदंडों पर निर्भर करता है, लेकिन आप उस संख्या को बहुत सारे ऑन-चिप-सिलिकॉन बैंडगैप वोल्टेज-संदर्भों में देख सकते हैं]।

क्या होगा यदि वर्तमान 1,000: 1 बदल जाता है, या तो बढ़ रहा है या घट रहा है? आपको V (V) में कम से कम 3 * 0.058 वोल्ट परिवर्तन देखने की उम्मीद करनी चाहिए _{डायोड} ।

क्या होगा अगर वर्तमान 10,000: 1 बदल जाए? कम से कम 4 * 0.058 वोल्ट की अपेक्षा करें।

उच्च धाराओं (1 mA या इससे अधिक) पर, सिलिकॉन का थोक प्रतिरोध लॉगरिदमिक व्यवहार को प्रभावित करना शुरू कर देता है, और आपको I _{डायोड} और V _{डायोड के} बीच एक सीधी रेखा के संबंध में अधिक मिलता है। ।

इस व्यवहार के लिए मानक समीकरण में "ई", 2.718 शामिल है, इसी तरह

$$Idiode = Is * [e^-(q*Vdiode/K*T*n) - 1]$$ और कमरे के तापमान और आदर्श डोपिंग प्रोफाइल (n = 1) पर $$Idiode= Is *[e^-Vdiode/0.026 -1]$$

वैसे, द्विध्रुवीय ट्रांजिस्टर एमिटर-बेस डायोड के लिए यह समान व्यवहार मौजूद है। 1 umA पर 0.60000000 वोल्ट मानकर, 3 * 0.058 V = 0.174 V कम की अपेक्षा करें। 1 नैनोएम्पियर पर, 6 * 0.058 V = 0.348 V कम की उम्मीद करें। 1 पिकोम्पियर पर, 9 * 0.058 वोल्ट = 0.522 वोल्ट कम (डायोड में केवल 78 मिलीवोल्ट के साथ समाप्त) की उम्मीद करें; शायद यह शुद्ध-लॉग व्यवहार शून्य वोल्ट V _{डायोड के} पास, एक सटीक उपकरण है ।

यहाँ 3 दशकों से अधिक का वैब प्लॉट है; हम कम से कम 3 * 0.058 वोल्ट या 0.174 वोल्ट की उम्मीद करते हैं; इस द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए वास्तविकता 0.23 वोल्ट है।

Answer 5

जैसा कि अन्य उत्तरों ने समझाया है, वोल्टेज 0.7V पर स्थिर नहीं है, लेकिन आपके प्रश्न में बाधा क्षमता के संदर्भ के आधार पर, मुझे लगता है कि आपको इसका एहसास है और ऐसा होने के पीछे अर्धचालक भौतिकी के बारे में अधिक पूछ रहे हैं।

कारण यह है कि एक डायोड का शून्य क्षेत्र (शून्य वोल्टेज लागू होता है) बाधा क्षमता बनाता है, जैसा कि आपने पहले ही नोट किया था, लगभग 0.7V (एक विशिष्ट सिलिकॉन डायोड के रूप में)। जैसा कि आप आगे वोल्टेज लागू करते हैं, घटता क्षेत्र छोटा हो जाता है। कम वोल्टेज के साथ बड़ा रिक्तीकरण क्षेत्र सबसे अधिक वर्तमान को प्रतिबंधित करता है, और जैसे ही वोल्टेज बढ़ता है, कम हुए रिक्लेक्शन क्षेत्र में प्रतिरोध में कमी आती है (और इसलिए वर्तमान में वृद्धि हुई है)। यह तब तक जारी रहता है जब तक कि ~ 0.7V नहीं आता है, जहां कमी क्षेत्र प्रतिरोध के साथ-साथ बहुत छोटा है। यह घातीय VI संबंध का कारण बनता है।

इस लेख में कुछ अच्छे चित्र और स्पष्टीकरण हैं, जैसा कि विकी पृष्ठ पर है ।

Answer 6

मुद्दा यह है कि आप "इस अवरोध क्षमता से अधिक वोल्टेज को लागू नहीं कर सकते हैं", डायोड आपको नहीं देता है।

यही है, चालन मोड में डायोड का सीमांत प्रतिबाधा आपके वोल्टेज की आपूर्ति के स्रोत प्रतिबाधा से कम है: आपका वोल्टेज स्रोत 0.7V डायोड के पार "0.7V" से अधिक ड्राइव नहीं कर सकता है, इसलिए "डायोड के पार वोल्टेज" रहता है: [s] 0.7V पर "।

बेशक, चालन मोड में एक डायोड का सीमांत प्रतिबाधा बिल्कुल शून्य नहीं है, इसलिए वोल्टेज में कुछ वृद्धि होगी यदि आपका वोल्टेज आपूर्ति शून्य से अधिक आपूर्ति करने का प्रयास करता है। और आपके वोल्टेज की आपूर्ति की सीमांत प्रतिबाधा बहुत कम हो सकती है, डायोड की तुलना में, इसलिए डायोड के विफल होने से पहले डायोड वोल्टेज को काफी अधिक बढ़ावा देने में सक्षम हो सकता है। वे दूसरे क्रम के प्रभाव हैं। डायोड का सरल मॉडल, 0.7V से ऊपर का संचालन, एक ऐसा उपकरण है जो अनंत धारा को स्वीकार करके वोल्टेज को सीमित करता है।

Answer 7

एक बार डायोड को पर्याप्त पूर्वाग्रह के साथ चालू कर दिया जाता है, यह एक छोटे श्रृंखला श्रृंखला के साथ 0.7 या 0.6 (सामग्री पर निर्भर करता है) के वोल्टेज स्रोत का कार्य करता है।

इसलिए अगर हम इनपुट वोल्टेज को बढ़ाते हैं, तो छोटे प्रतिरोधक में करंट भी बढ़ेगा। इसलिए जब इनपुट वोल्टेज बढ़ता है तो डायोड में लिए गए आउटपुट में भिन्नता होती है।

आमतौर पर डायोड को आदर्श माना जाता है, इसलिए श्रृंखला में कोई रोकनेवाला नहीं है। इसलिए डायोड में ओ / पी वोल्टेज स्थिर रहता है।