Dlaczego diody LED nie są zgodne z prawem Ohma?

11

W poprzednim pytaniu przyszło mi do głowy, że diody LED nie są zgodne z prawem Ohma . (Zobacz Obliczanie oczekiwanego napięcia wokół rezystora )

Mówiąc wprost: jak to jest?

Co sprawia, że ​​zachowują się tak inaczej? Jak powinniśmy traktować je w obwodzie i obliczeniach?

Czy istnieją inne komponenty o podobnym zachowaniu?

led ohms-law Antoine_935
źródło
5
Nieidealny model diodowy ma w sobie wykładniczy termin. Co ważniejsze, prawa Kirchoffa są spełnione i zawsze obowiązują.
Matt Young
@MattYoung, dla jasności, idealna dioda ma wykładniczy termin, a model progowy jest po prostu bardzo uproszczonym uproszczeniem
clabacchio
Spróbuj przyłożyć określone zmienne napięcie do wody. Przekonasz się, że rezystancja zmienia się wraz z napięciem. Powietrze również nie przestrzega prawa Ohma - masz gigantyczne napięcia unoszące się w powietrzu. Ale prawie nie ma prądu, dopóki napięcie nie osiągnie określonego poziomu. To, co wtedy obserwujesz, to iskra w postaci oświetlenia. Prawo Ohma stosuje się tylko do materiałów rezystancyjnych - z definicji. To, czego nie przestrzega prawo Ohma, nie jest rezystorem.
Jonny B Good
5
Właśnie odkryłeś zasadę urządzeń liniowych vs nieliniowych. Oczekuj nieliniowego zachowania od wszystkich półprzewodników.
gbarry 16.04.13

Odpowiedzi:

15

Prawo Ohma dotyczy oporu. Wszystkie rezystancyjne aspekty urządzenia będą się zachowywać zgodnie z prawem OHm.

Jeśli odwrócisz swoje pytanie, zobaczysz, że każda rzecz, która zachowuje się zgodnie z prawem Ohma, musi być opornikiem. Jest tylko tyle, że można zrobić z czystym oporem. Logicznie więc wszystko, co nie zachowuje się zgodnie z prawem omowym, nie jest rezystorem. Lub nic, co nie jest rezystorem, nie będzie zachowywać się zgodnie z prawem omowym.

Wierzę, że nazywa się to tautologią.

W projektowaniu obwodów mamy wiele różnych urządzeń o unikalnych właściwościach umożliwiających implementację różnych rzeczy / funkcji.

symbol zastępczy
źródło
3
Myślę, że twoja odpowiedź powinna być bardziej podkreślona, ​​ponieważ jest to jedyna poprawna (w tej chwili piszę). Prawo Ohma jest empiryczne i pierwotnie wywodzi się z obserwacji zachowania drutów o różnej długości. Woda nie przestrzega prawa Ohma, powietrze nie - robią to tylko materiały przewodzące, a nawet nie zawsze.
Jonny B Good
2
Gdybym miał czarną skrzynkę i przepuściłem przez nią prąd - a następnie zmierzyłem napięcie na niej - mógłbym obliczyć jej rezystancję w tym momencie. Nie ma znaczenia, co jest w czarnej skrzynce.
Brad
1
Dokładnie - jak powiedziałem: dioda nie ma „stałej rezystancji”. Mógłbym jednak argumentować, że ma znaną rezystancję dla danego prądu. Pytanie dotyczyło tego, czy przestrzega prawa omowego i tak jest. Po prostu nie ma stałego oporu.
Brad
3
@Brad, nie przestrzega prawa Ohma - kropka. Dla prawa Ohma V i I są proporcjonalne , tzn. Stosunek jest stały .
Alfred Centauri
1
Opisujesz fakt, że odpowiedź jest nieliniowa - i zgadzam się, że nie jest. Jednak to nie było pytanie. Zgodnie z tą logiką „rezystor zmienny” również byłby niezgodny z prawem omowym. Prawo Ohma definiuje związek między rezystancją, prądem i napięciem jako równanie - proporcje względem siebie. Stwierdza jedynie, że zmiana jednego będzie wymagać co najmniej zmiany jednego, aby zachować ważność. Twierdzisz, że R musi utrzymywać stałą wartość, podczas gdy tylko V i I zmieniają się dla urządzenia. Opisałoby to urządzenie liniowe i czysto rezystancyjne - ale nie jedyne, które miałoby zastosowanie.
Brad
16

Oni zrobić - oni po prostu nie mają „stałe” opór. Jeśli spojrzysz na to z punktu widzenia stałego stałego spadku napięcia (co w pewnym sensie robią - w zależności od regionu roboczego) - spójrz na nie bardziej, jak na stałe napięcie na nich. Dlatego, gdy przepłyną przez nie różne prądy, ich napięcie pozostanie (względnie) stałe, ale rezystancja się zmieni.

To uproszczona odpowiedź - ale myślę, że mówisz na tym poziomie.

Ćwiek
źródło
5
Cóż, jest to dioda , która jest półprzewodnikiem, co z natury oznacza, że ​​nie ma stałego przewodnictwa , jak normalny przewodnik. Właściwości tego (i innych) półprzewodników są złożone. Robią różne rzeczy w różnych regionach działania . Jego opór jest raczej artefaktem jego działania w dowolnym określonym punkcie - w przeciwieństwie do stałej ilości. Zobacz „Charakterystykę napięcia-prądu” tutaj: en.wikipedia.org/wiki/Diode
Brad
3
To nie jest dobra odpowiedź. Jeśli element obwodu jest zgodny z prawem Ohma, napięcie jest proporcjonalne do prądu, tzn. Napięcie w poprzek jest funkcją liniową prądu przechodzącego przez pełny stop. Ponadto odpowiedź ta łączy pojęcie rezystancji, V / I i rezystancji dynamicznej , dv / di. Zobacz na przykład youtube.com/watch?v=QF6V74D2hbY
Alfred Centauri
3
Nie zgadzam się Prawo Ohma nie twierdzi, że opór nie może być funkcją. Odmowa oznacza, że ​​na przykład potencjometr lub reostat nie przestrzegają prawa Ohma, ponieważ ktoś może obrócić pokrętło.
Kaz
3
@Kaz, liniowość i niezmienność czasowa są wyraźnie różne. Łączymy te dwa. Gdyby były takie same, nie musielibyśmy osobno określać na przykład liniowego systemu niezmiennego w czasie . Rezystor zmienny jest w dowolnym momencie rezystorem o rezystancji stałej w odniesieniu do napięcia na nim lub prądu przez niego przepływającego.
Alfred Centauri
2
@AlfredCentauri Ale tak jak dioda, w dowolnym momencie. To jest jak reostat, tyle że demon wewnątrz diody, który obraca pokrętło, patrzy raczej na napięcie przewodzące, a nie na czas.
Kaz
4

Mówiąc najprościej, ponieważ nie są to rezystory, ale złącza pn, i dlatego ich stosunek VI jest wykładniczy.

Nie oznacza to, że nie można obliczyć ich prądu, tylko że nie jest to tak proste jak w przypadku rezystorów. Na przykład można je traktować za pomocą modelu progowego ze stałym spadkiem napięcia. Następnie prąd zostanie ustawiony przez zewnętrzne rezystory lub aktywne komponenty.

Diody LED to diody, więc to oczywiste podobieństwo. Również złącze emiter bazy tranzystora bipolarnego jest diodą i zachowuje się podobnie. Jedyną różnicą w przypadku diod jest to, że ich napięcie progowe jest wyższe z powodu różnych materiałów i domieszkowania.

clabacchio
źródło
3

Żarówka, przy pierwszym badaniu, może nie wydawać się być zgodna z prawem omowym. Zmierz jego rezystancję za pomocą multimetru, a może wynosić 5 omów. Podłącz go do zasilacza, który może go oświetlić i mierzyć prąd i napięcie, a jego rezystancja znacznie wzrośnie (może 20 lub 30 omów). Nadal jest opornikiem, ale jego rezystancja zmienia się wraz z dostarczaną mocą.

Kolejnym przykładem jest rezystor zależny od światła - jego rezystancja zmienia się wraz ze światłem padającym - nadal jest to rezystor i przestrzega prawa omowego - ale potrzeba czegoś więcej niż liniowego wykresu wolt-prąd, aby to zrozumieć.

Andy aka
źródło