डायोड की आगे की बूंद बनाम एलईडी की आगे की बूंद

यह हमेशा कहा जाता है कि डायोड में आगे वोल्टेज ड्रॉप 0.7 वोल्ट के आसपास है। एलईडी भी एक डायोड है, क्यों यह लगभग 3 वोल्ट का एक बड़ा आगे वोल्टेज ड्रॉप है?

एलईडी का मॉडल क्या है जो इस उच्च वोल्टेज ड्रॉप की व्याख्या करता है?

diodes photodiode

— VKJ
स्रोत

यह उन सवालों में से एक है जहां जवाब एक ठोस राज्य भौतिकी पुस्तक को पढ़ना है।

— मैट यंग

तुम्हें पता है, मुझे नहीं लगता कि मैंने इस सवाल को पहले यहाँ पर देखा है, लेकिन यह शुरुआती लोगों के लिए एक काफी आसान गलतफहमी जैसा लगता है, जिसका अर्थ है कि यह यहाँ पर एक उपयोगी है। अच्छा प्रश्न!

— अंगीठी

कुछ अच्छे पढ़ने: ledsmagazine.com/articles/2004/01/what-is-an-led.html

— पीटर स्मिथ

आप ध्यान दें कि कमरे के तापमान पर एक एलईडी के आगे वोल्टेज 1.2V या एक IR एलईडी, 1.8V या तो एक लाल एलईडी या 3V या तो एक सफेद (वास्तव में नीले) एलईडी के लिए हो सकता है। मेरे पास 245nm (UV) LED के लिए यहाँ एक डेटशीट है जिसमें 10V का एक विशिष्ट Vf है।

— स्परोहो पेफेनी

ज्ञात हो कि सामान्य सिलिकॉन डायोड वर्तमान वोल्टेज को वर्तमान में प्रत्येक 10: 1 परिवर्तन के लिए लगभग 0.058 वोल्ट द्वारा बदल देगा । यदि Vforward 1mA पर 0.6 वोल्ट है, तो 100uA पर 0.542 वोल्ट की उम्मीद करें, और आगे।

— एनालॉगसिस्टम एस एफ

जवाबों:

विभिन्न अर्धचालक जंक्शनों में अलग-अलग फ़ॉरवर्ड वोल्टेज होते हैं (और रिवर्स लीकेज करंट, और रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज, आदि) एक सामान्य स्मॉल-सिग्नल सिलिकॉन डायोड का फ़ॉरवर्ड ड्रॉप लगभग 0.7 वोल्ट होता है। 0.3 वी के आसपास केवल जर्मेनियम की ही बात। 1N4004 की तरह एक पिन (पी-प्रकार, आंतरिक, एन-प्रकार) पावर डायोड की फॉरवर्ड ड्रॉप एक वोल्ट या अधिक की तरह है। एक विशिष्ट 1 ए पावर स्कोटी की आगे की बूंद कम धाराओं पर 0.3V की तरह कुछ है, जो उनके डिजाइन वर्किंग धाराओं के लिए अधिक है।

बैंड गैप का इसके साथ बहुत कुछ है - जर्मेनियम में सिलिकॉन की तुलना में कम बैंड गैप है, जिसमें गैस या अन्य एलईडी सामग्रियों की तुलना में कम बैंड गैप है। सिलिकॉन कार्बाइड में अभी तक एक उच्च बैंड गैप है, और सिलिकॉन कार्बाइड स्कोटी डायोड में 2 वी की तरह कुछ बूंदें हैं (उस पर मेरा नंबर जांचें)।

बैंड गैप के अलावा, जंक्शन के डोपिंग प्रोफाइल के साथ बहुत कुछ करना है, भी - एक स्कूटी डायोड एक चरम उदाहरण है, लेकिन एक पिन डायोड में आमतौर पर एक पीएन की तुलना में एक उच्च फॉरवर्ड ड्रॉप (और रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज) होता है। संगम। एलईडी फॉरवर्ड ड्राप्स लाल एल ई डी के लिए लगभग 1.5 वी से लेकर नीले रंग के 3 से 3 तक है - यह समझ में आता है क्योंकि एलईडी तंत्र मूल रूप से प्रति इलेक्ट्रॉन एक फोटॉन उत्पन्न करने के लिए है, इसलिए वोल्ट में फॉरवर्ड ड्रॉप ऊर्जा की तुलना में बराबर या उससे अधिक होना चाहिए इलेक्ट्रॉन-वोल्ट में उत्सर्जित फोटॉन।

— TimWescott
स्रोत

छोटा संकेत 0.6V <1mA I से अधिक है। अभी तक आपने उल्लेख नहीं किया कि वीएफ में 2 प्रमुख योगदान रु + बैंडगैप ईवी हैं। यही कारण है कि ग्रीन ब्लू की तुलना में उच्च Vf हो सकता है अभी तक कम eV

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

यह देखने के लिए कि मुझे क्या SiC schottky डायोड पर मिल सकता है, और सबसे कम Vf मैं पा सकता है यह देखने के लिए जाँच की गई है कि यह 1.3V के Vf के साथ एक अप्रचलित ( काफी फैंसी पैकेज में) है। मुझे यकीन नहीं है कि यह एक एकल जंक्शन या कई है, हालांकि, चूंकि बिजली के डायोड श्रृंखला में कई जंक्शनों का उपयोग करते हैं।

— अंगीठी

इसके अलावा, क्या आपके पास 1N4004 पर एक पिन डायोड होने का स्रोत है और एक साधारण पीएन डायोड नहीं है? मैंने हमेशा सोचा था कि यह सिर्फ पी.एन.

— अंगीठी

@ हियर कई Cree SiC पावर डायोड हैं। चूँकि eV अधिक है, Vt = 1V अभी तक PIV = 2kV Vf = 2V @ 10A या Rs = 0.1 rated के साथ 50W के लिए दिए गए पैकेज में k = 0.2 जो उत्कृष्ट है

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguide EE75

@ SunnyskyguyEE75 मुझे क्षमा करें, आप जो कह रहे हैं, मैं उसका पालन नहीं कर सकता। यह यह वास्तव में मैं क्या कहा के लिए एक प्रतिक्रिया है जैसे प्रतीत नहीं होता है, लेकिन मैं तो बस आज इसे से बाहर हो सकता है ...

— अंगीठी

बुनियादी बातों

रासायनिक तालिका की सभी सामग्रियों और विभिन्न संयोजनों के अणुओं में अद्वितीय विद्युत गुण होते हैं। लेकिन केवल 3 बुनियादी विद्युत श्रेणियां हैं; कंडक्टर , इन्सुलेटर (= ढांकता हुआ) और अर्धचालक । इलेक्ट्रॉन की कक्षीय त्रिज्या इसकी ऊर्जा का एक माप है, लेकिन बैंड में बनने वाले कई इलेक्ट्रॉन कक्षाओं में से प्रत्येक हो सकता है:

दूर तक फैलाना = विसंवाहक
ओवरलैप या नो गैप = कंडक्टर
छोटा अंतर = अर्धचालक ।

इसे इलेक्ट्रॉन वोल्ट या ईवी में बैंड गैप ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया गया है ।

भौतिकी के नियम

विभिन्न सामग्रियों के संयोजन का ईवी स्तर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और आगे के वोल्टेज ड्रॉप को सीधे प्रभावित करता है। तो प्रकाश की तरंग दैर्ध्य सीधे इस अंतर से संबंधित है और प्लैंक के नियम द्वारा परिभाषित काले शरीर की ऊर्जा

इतना कम ईवी जैसे कंडक्टर में कम तरंग दैर्ध्य (जैसे गर्मी = इन्फ्रारेड) और कम आगे वोल्टेज "थ्रेसहोल्ड" या घुटने के वोल्टेज के साथ कम ऊर्जा प्रकाश होता है, जैसे कि वीटी; * 1

Germanium           Ge  = 0.67eV,   Vt= 0.15V  @1mA  λp=tbd
Silicon             Si  = 1.14eV,   Vt= 0.63V  @1mA  λp=1200nm (SIR) 
Gallium Phosphide   GaP = 2.26 eV,  Vt= 1.8V   @1mA  λp=555nm (Grn)

डोपेंट से अलग मिश्रधातु अलग-अलग बैंड अंतराल और तरंग दैर्ध्य और Vf बनाते हैं।

पुरानी एलईडी तकनीक

SiC         2.64 eV Blue
GaP         2.19 eV Green
GaP.85As.15 2.11 eV Yellow
GaP.65As.35 2.03 eV Orange
GaP.4As.6   1.91 eV Red

यहां जीई से लेकर एसआई तक की सी-मेड-कम वर्तमान डायोड में उनके VI वक्र के साथ एक सीमा होती है, जहां रैखिक ढलान रुपये = =Vf / fIf के कारण होता है।

$R_s = \dfrac{k}{P_{max}}$

इस प्रकार एक 0.2mm and चिप के साथ एक 65mW 5mm एलईडी और k = 1 का रु = 1 / 65mW = 16 5 है एक सहिष्णुता के साथ ~ 5:% / - 10% है, लेकिन पुराने वाले या अस्वीकार + 50% और थोड़े बड़े चिप्स के साथ बेहतर थे। ~ 10 ~ अभी भी गर्मी बढ़ने के लिए 5 मिमी epoxy मामले के थर्मल इन्सुलेशन द्वारा सीमित है।
फिर एक 1W एसएमडी एलईडी एके = 0.25 1 करने के लिए साथ हो सकता है रुपये = 0.25 1 Ω को सरणियों सीरीज से प्रतिरोध स्केलिंग के साथ / एस / पी द्वारा कारक समानांतर x Ω और सीरीज में संख्या से वोल्टेज।

k मेरे वेंडर की गुणवत्ता से संबंधित है जो तापीय चालकता और प्रभावकारिता की थर्मल चालकता के साथ-साथ डिजाइनर के बोर्ड थर्मल प्रतिरोध से संबंधित है।

फिर भी k टाइप। केवल सभी डायोड के लिए 1.5 (खराब) से 0.22 (सबसे अच्छा) तक भिन्न होता है। कम बेहतर नए SMD LED में पाया जाता है जो बोर्ड और पुराने Si केस माउंटेड पावर डायोड में गर्मी को नष्ट कर सकता है और नए SiC पावर डायोड में भी सुधार कर सकता है। तो SiC में उच्चतर eV होता है, इस प्रकार Vt कम धारा पर, लेकिन उच्च वोल्टेज वोल्टेज के उलट Si की तुलना में अधिक होता है, जो उच्च वोल्टेज बिजली के स्विच के लिए उपयोगी होता है।

निष्कर्ष

$V_f=V_t+I_f*R_s$ एक अच्छा सन्निकटन है Tjcn = 25'C पर रैखिक वक्र की।

$V_f=V_t+\dfrac{kI_f}{P_{max}}$

संदर्भ

https://en.wikipedia.org/wiki/Band_gap#List_of_band_gaps
ग्राफ http://www.oldradioworld.de/gollum/fig04.jpg
पुरानी एल ई डी http://matse1.matse.illipedia.edu/sc/f.html
बुनियादी सिद्धांत http://matse1.matse.illipedia.edu/sc/prin.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Planck का s_law
निष्कर्ष: एलईडी अनुसंधान के 45 साल से मेरा अपना

* 1

मैंने Vf को Vt में बदल दिया क्योंकि Vf में डेटाशीट की सिफारिश की गई वर्तमान रेटिंग है, जिसमें बैंडगैप और कंडक्शन लॉस शामिल हैं लेकिन Vt में रेटेड कंडिशन लॉस Rs @ शामिल नहीं है।

जैसे MOSFETs Vgs (th) = Vt = थ्रेशोल्ड वोल्टेज जब Id = x00uA जो कि अभी भी बहुत अधिक Rds का संचालन करना शुरू कर रहा है और आपको आमतौर पर RdsOn प्राप्त करने के लिए Vgs = 2 से 2.5 x Vt की आवश्यकता होती है।

अपवाद

पावर डायोड MFG: क्री सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) 1700V PIV, @ 10A 2V @ 25'C 3.4 @ 175'C @ 0.5A 1V @ 25'C Pd अधिकतम = 50W @ Tc = 110C और Tj = 175'C

तो Vt = 1V, रु ¼ t, Vr = 1700V, k = ¼Ω * 50W = 12.5 1.7kV PIV रेटिंग के कारण अधिक है।

@ Tj = 175'C = (3.4-1.0) V / (10-0.5) A = '', k = Rs *max

यहाँ Vf के पास एक सकारात्मक टेम्पो, PTC है, जो अधिकांश डायोड के विपरीत बैंडगैप सेन्स्टिव Vt पर हावी है, जो अभी भी NTC है। यह थर्मल रनवे के बिना समानांतर में स्टैक करना आसान बनाता है।

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75
स्रोत

स्रोत सामग्रियों का लिंक सहायक होगा।

— जैक क्रीज

आप इसे जैक। पूछने के लिए TY

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

आगे के पक्षपाती जंक्शन पर वोल्टेज ड्रॉप सामग्री की पसंद पर निर्भर करता है। एक सामान्य पीएन सिलिकॉन डायोड में लगभग 0.7 वी का एक आगे का वोल्टेज होता है, लेकिन एलईडी विभिन्न सामग्रियों से बने होते हैं और इसलिए अलग-अलग आगे वोल्टेज की बूंदें होती हैं।

— इलियट एल्डरसन
स्रोत

सामग्री की पसंद, और डोपिंग एकाग्रता। सामग्री एक अधिक महत्वपूर्ण प्रभाव है, हालांकि।

— अंगीठी