Падение напряжения на диоде: что, почему, как и подробные факты

В этой статье мы обсудим падение напряжения на диоде, почему оно возникает и как его рассчитать. Диод — это полупроводниковый прибор, который позволяет протекать току в одном направлении и ограничивает протекание тока с другой стороны.

Падение напряжения на диоде в основном относится к падению напряжения прямого смещения. Это происходит в диоде, присутствующем в электрической цепи, когда через него проходит ток. Это прямое падение напряжения смещения является результатом действия обедненной области, образованной PN-переходом под действием приложенного напряжения.

Что такое падение напряжения на диоде?

Падение напряжения на диоде является результатом протекания тока от анода к катоду. Когда диод находится в прямом смещении, падение потенциала на нем известно как падение напряжения на диоде или прямое падение напряжения. 

В идеале не должно быть никакого падения напряжения на диоде, когда он пропускает ток и работает, чтобы генерировать выходное напряжение постоянного тока. В реальной жизни небольшое падение напряжения происходит из-за прямого сопротивления и прямого напряжения пробоя. Для кремния падение напряжения на диоде составляет около 0.7 Вольт. 

Сколько падает напряжение на диоде?

Любой диод падает определенное количество напряжения на своих клеммах. Падение напряжения на диоде 0.7 В означает, что напряжение через резистор или нагрузку, присутствующую в цепи, составляет (напряжение питания — 0.7) вольт.

Падение напряжения на разных диодах разное. Обычно оно колеблется от 0.6 до 0.7 вольт для небольшого кремниевого диода. Для диодов Шоттки значение падения напряжения составляет 0.2 Вольта. Для светоизлучающих диодов или светодиодов падение напряжения колеблется в пределах 1.4-4 Вольта. Германиевые диоды имеют падение напряжения 0.25-0.3 вольта.

Подробнее….Падение напряжения на кабеле: как рассчитать и подробные факты

Почему на диоде падает напряжение?

Диод в прямом смещении выбирает подходящий уровень напряжения, чтобы он мог подтолкнуть электронные заряды к PN-переходу. Это можно сказать аналогично «поднятию» каждого шара с пола на верхнюю часть стола.

Разница в уровне энергии, необходимой для перемещения электронных зарядов через PN-переход, вызывает падение напряжения. Кроме того, в диоде есть некоторое сопротивление, ответственное за определенное падение напряжения. Падение напряжения из-за сопротивления зависит от допустимой скорости тока на PN-переходе.

Как рассчитать падение напряжения на диоде?

Падение напряжения на разных диодах разное. Для кремниевого диода оно составляет примерно 0.7 Вольта, для германиевого диода — 0.3 Вольта, а для диод шоттки это около 0.2 вольта. Светодиоды имеют различные значения падения напряжения. 

Теперь, если мы хотим рассчитать падение напряжения на любом другом элементе в цепи, нам нужно вычесть падение напряжения на диодах между этим элементом и источником из напряжения источника. Таким образом, падение напряжения на этом элементе равно (напряжение источника - сумма падений напряжения на диоде).

Как понизить напряжение с помощью диода?

Стабилитроны хороши для снижения напряжения. Тем не менее, тривиальный метод снижения напряжения с помощью диодов заключается в последовательном подключении нескольких диодов к источнику питания. Каждый диод вызывает падение напряжения почти на 0.7 Вольта.

Диоды допускают только однонаправленный поток электричества, но диод будет проводить электричество только тогда, когда питание достигает порога. Стандартный порог кремниевого диода составляет 0.6 вольта. … После последовательного включения каждого диода напряжение падает на 0.6 вольта. Используя эту технику, мы можем понизить напряжение в цепи с помощью диодов.

Также Читать дальше…Как рассчитать падение напряжения в последовательной цепи: подробные факты

Часто задаваемые вопросы

Как понизить напряжение стабилитроном?

Диод Зенера — это особый случай диодов, который позволяет току течь в обратном направлении при определенном напряжении, известном как напряжение Зенера. Это также может уменьшить обратное напряжения и работать как эффективный регулятор напряжения.

Чтобы использовать стабилитрон для снижения напряжения, мы должны подключить его параллельно нагрузке в цепи. Напряжение питания должно быть выше напряжения стабилитрона, а диод должен иметь обратное смещение. Это соединение помогает снизить обратное напряжение до определенного значения и действует как регулятор напряжения.

Формула падения напряжения на диоде

Для простоты прямое падение напряжения на диоде принято равным 0.7 В. Теперь, если в цепи имеется только один диод вместе с нагрузкой, падение напряжения на нагрузке равно (напряжение питания — 0.7) Вольт. 

В случае последовательного включения в цепь нескольких диодов падение напряжения на нагрузке равно (напряжение питания — количество диодов * 0.7). Например, на рисунке 1 падение напряжения на диоде D1= (5-0.7) = 4.3 В. Падение напряжения на диоде D2= (5-2 * 0.7) = 3.6 В. Падение напряжения на диоде D3 = (5-3 * 0.7) = 2.9 В. 

падение напряжения на диоде
изображение 1

Подробнее….Падение напряжения для одной фазы: как рассчитать и подробные факты

График падения напряжения на диоде

В таблице ниже показаны пределы падения напряжения для различных типов диодов.

Тип диодаПадение напряжения
Кремниевый диод0.6-0.7 Вольт
Германиевый диод0.25-0.3 Вольт
Диод шоттки0.15-0.45 Вольт
Красный светодиод1.7-2.2 Вольт
Синий светодиод3.5-4 Вольт
Желтый светодиод2.1-2.3 Вольт
Зеленый светодиод2.1-4 Вольт
Белый светодиод3.3-4 Вольт
Оранжевый светодиод2.03-2.20 Вольт
Фиолетовый светодиод2.76-4 Вольт

Падение напряжения на диоде в зависимости от температуры

Падение напряжения на диоде – это разность потенциалов на выводах рабочего диода. Падение напряжения зависит от температурного коэффициента диода и поведения других элементов в цепи.

Положительный или отрицательный температурный коэффициент соответственно увеличивает или уменьшает падение напряжения на диоде. Большинство кремниевых диодов имеют отрицательный температурный коэффициент, что означает, что падение напряжения уменьшается с повышением температуры. Стабилитрон имеет положительный температурный коэффициент, что увеличивает падение напряжения.

Падение напряжения на диоде в зависимости от тока

Компания падение напряжения через диод увеличивается с током нелинейным образом. Но поскольку дифференциальное сопротивление меньше, увеличение происходит очень медленно. Мы можем рассмотреть характеристики прямого напряжения и тока. 

Из кривой ВАХ видно, что большое увеличение тока первоначально приводит к пренебрежимо малому увеличению напряжения. Затем напряжение повышается быстрее и, в конце концов, очень быстро возрастает. Кривая IV показывает экспоненциальный рост напряжения с током. К тому времени, когда Vd пересекает 0.6/0.7 В, оно быстро увеличивается.

При падении напряжения на диоде с PN-переходом?

Когда ток проходит через любой компонент, присутствующий в цепи, происходит падение напряжения. Точно так же, когда ток проходит через диод при прямом смещении, возникает падение напряжения, известное как прямое падение напряжения.

Диод с p-n переходом не может послать ток от перехода в обратное смещение из-за очень высокого сопротивления. P-n-переход действует как разомкнутая цепь, поэтому падение напряжения на этом идеальном диоде с p-n-переходом остается прежним. Оно равно напряжению аккумулятора.

Кроме того, пожалуйста, нажмите, чтобы узнать о Органические светодиоды.

Наверх