題:
為什麼二極管正向電壓恆定？
sdpatel
2017-03-27 02:04:36 UTC
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當您的二極管具有一定的勢壘電壓（例如，Si的電壓為0.7 V）並且您施加的電壓高於該勢壘電壓時，為什麼二極管兩端的電壓保持在0.7V？

我知道二極管上的輸出電壓會隨著施加正弦輸入而增加，直到達到0.7標記為止，但我似乎不明白為什麼在此點之後它仍保持恆定。

對我來說，任何大於此勢壘電位的電位都將允許電流通過，因此，二極管兩端的電位應為施加的電壓減去0.7 V。

誰告訴你這是恆定的？
*“為什麼二極管正向電壓恆定？” *不是，因此其餘問題毫無意義。
@DmitryGrigoryev至少在我大學的電子課程入門中，作業和考試中的所有二極管都是恆流正向二極管。
它本身不是恆定的，只是在使用二極管的工作條件下，其正向電壓應變化很小。因此，即使流過二極管的電流增加了一倍，壓降最多也只能達到幾十毫微伏。如果您不相信我，只需看看將電流與電壓降相關聯的二極管方程式。
@taylorswift我們為此目的使用了理想的二極管。理想二極管的優點是您知道它是理想的，因此不會有像這樣的問題。
僅僅因為這是我幾年前在學習電子課程時問過的一個問題：這是一個合法的問題，答案對於初學者來說非常有啟發性。您應該接受被廣泛認可的答案之一。
沒有一個答案說明*為什麼*隨著施加電壓的增加電壓降相對恆定。大多數答案只是重申電壓在0.7 v之後變化慢得多。
電壓和電流成正比-因此電流的增加將導致電壓的增加。
七 答案:
CL.
2017-03-27 02:16:37 UTC
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二極管兩端的電壓不會保持在約0.7V。增加電流時，正向電壓也會增加（此處為：1N400x）：

1N4001 forward voltage vs. forward current

當進一步增加電流時，功耗變得太大，二極管最終變為LED（發光二極管），不久之後變為SED（煙熏二極管）。因此在實踐中不會出現更大的正向電壓。

煙霧發射二極管的大規模支持
N.E.D.=噪聲發射二極管。;-)
那條曲線看起來比它本來應該平滑...直到我意識到y軸是對數的！
加入只是為了為SED投票。
那裡有一個發光二極管，那裡有一個發光二極管。
大聲笑。應該注意的是，上面的曲線是對數電流與線性電壓的關係。因此，一條直線（在左側）實際上是一條指數曲線。這意味著電流的增長速度遠快於電壓的增長速度。因此，電壓會從0.7 v稍微升高一點，但在獲得SED之前不會升高。
上大學時代（70年代），我有一個室友，他購買了多餘的計算機板，上面裝有大量的玻璃二極管。他會依次將交流電源線的兩端夾在每個二極管上，在二極管上放一個小玻璃杯，然後將電源線插入插座。有聲音和光，但是隨著二極管的蒸發，基本上沒有煙。熱玻璃飛濺物會沉積在小玻璃杯的內部。經過數百個二極管之後，他的玻璃杯中積聚了相當多的一層。（請避免在家裡這樣做，這是一種愚蠢且有潛在危險的活動）。
@Michael典型的1n400x是塑料封裝的二極管。比玻璃杯更容易吸煙。
@Passerby-哦，我同意。
有趣的是，該二極管通常不會變成LED。由於矽中禁止的過渡（缺乏動量），它將在成為發光器件之前就成為SED。
@CL。假設地，是否有可能在二極管兩端保持1v的電壓，但不通過任何電流？或者，換句話說，為了使二極管兩端的電壓維持在0.7V以上，是否需要Eber摩爾電流？從費米能帶圖中可以看出，二極管只需要電壓就可以正向偏置，並且可以提供足夠的電荷載流子以使很大的電流流過。
-1
Trevor_G
2017-03-27 02:52:54 UTC
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電壓是我們可以觀察和測量的，但變化的是電阻。

二極管從大電阻開始，當您對其施加電壓時，電阻會保持相當恆定，直到接近正向擊穿電壓為止。那時電阻開始下降。

enter image description here

過去膝蓋的阻力很低。膝蓋後的任何進一步增加都不會引起阻力的變化。

由於R下降，為了維持該電壓，您必須增加電流...很多。二極管已成為一個小的電阻器“開關”，因此可稱為導通。

二極管的全電壓電流關係如下所示。

enter image description here

膝蓋前的斜率是前導電導（1 / R），膝蓋前的斜率是前導電導。

實際的數學當然比這複雜得多，但是我發現此描述有助於人們理解。

該答案的第一張圖在正電壓範圍內有兩個拐點。但是，CL答案中顯示的圖形不能反映相同的特性。儘管一個顯示的是電阻與電壓的關係，另一個顯示的是電流與電壓的關係（兩個不同的關係），但它們之間卻密切相關。我認為這兩個或兩個都不會有兩個拐點。
@donjuedo,是的，首先可以肯定是一個簡化。提出要點。
“過去膝蓋的電阻非常低。在膝蓋之後電阻的任何進一步增加都不會引起電阻的變化。”-的確，但是大多數二極管在膝蓋附近的操作並不多，因為這會導致過多的電壓降（和功耗）。
關於，“實際上正在發生的變化是抵抗”，要當心說“實際上”。詢問物理學家“實際上”正在發生什麼，您就會對量子場論充滿興趣。“電阻”一詞來自格奧爾格·歐姆（Georg Ohm）關於導體中電如何流動的模型。PN二極管並不真正適合該模型，但如果它有助於您將二極管視為具有可變電阻，那麼它就是您的模型的一部分。如果它適合您，那麼嘿！它為您工作。只要我們都同意同一條I / V曲線，那麼一切都很棒。
@jameslarge :)是的，很好。但是請嘗試解釋為什麼天空對五歲的孩子來說是藍色的。。。
瑞利散射ez，@jameslarge,您介意從固態物理學的角度解釋PN結模型嗎？更具體地講，內部電阻是從哪裡產生的，如果這是限制通過二極管的電流的根本原因，如果是的話，那麼我相信我能理解我最初的問題的答案（電流是有上限的，因此是歐姆定律（在理想範圍內））。
@sdpatel,電流沒有上限..電壓也沒有....請勿混淆理想二極管和真實二極管。他們只是低電阻打開。電阻低時，您必須通過很多電流才能看到電壓的任何顯著變化。
@sdpatel,對不起，我不了解固態物理學。我只是一個軟件極客，有時會修改簡單的電子電路。我對半導體二極管的理解僅限於這樣的想法：只要您不讓魔力冒出來，那麼工作點就會在該固定曲線上的某個位置。實際上，在大多數情況下，我會採用一個更簡單的模型：“正向電壓將接近_N_伏特”（其中_N_取決於它是否是某種特定顏色的LED，肖特基二極管，或1N400_x_。）
您可以嘗試搜索@sdpatel,物理堆棧交換：http://physics.stackexchange.com/search?q=diode
第二張圖在我看來也不是真的。據我了解結的量子行為，在小電壓下，對於某些常數\ a \ $，它的行為應為\ $ I \ sim（e ^ {aV} -1）\ $-但您的圖形顯示小正數\ $ V \ $的區域，其中\ $ d ^ 2I / dV ^ 2 \ $是_negative_。那是哪裡來的
V-I圖完全是錯誤的。將比例從正（mA）更改為負（uA）電流的樣子是“藝術家的印象”。而藝術家卻弄錯了。原點附近沒有拐點。曲線基本上是經過原點傳遞的指數轉換。如果正確縮放比例，它會“出現”在原點附近不連續。這位畫家想畫一條漂亮的曲線，將看起來似乎最漂亮的擺動線連接到兩側。結果：錯誤的圖形傳播到整個銀河系，使學生困惑。
@SredniVashtar,您說得對，是的，我的確選擇了該圖像作為“漂亮”因素。我真的只對突出閾值特徵感興趣。我不好，我把它換了。
@Trevor，哇，太快了！:-)最好與網站的作者聯繫以指出它是錯誤的。我似乎認出了這種風格，但我不記得它是哪個教程網站...
@SredniVashtar,是的，如果我可以再次找到它的話。
找到了它：http://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_3.html，我還嘗試通過http://www.electronics-tutorials.ws/contact與作者聯繫，但我得到的只是“失敗於發送您的消息。請稍後再試，或通過其他方法與管理員聯繫。”我討厭這樣浪費我的時間。
@SredniVashtar,是的，很遺憾，網絡上充滿了誤導性信息。如果您能在他們第一次發佈時抓住他們，那麼您就有機會進行更正，否則，年齡越大，您獲得的機會就越少。
dannyf
2017-03-27 05:16:15 UTC
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為什麼二極管兩端的電壓保持在0.7V？

不是。大多數情況下，恆定的0.7V就足夠了，就像平整的土地足以在城鎮中開車一樣。

analogsystemsrf
2017-03-27 02:42:43 UTC
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二極管在通過二極管的電流和二極管兩端的電壓之間具有對數關係。電流增加10：1會導致二極管兩端增加0.058伏。 （0.058V取決於幾個參數，但您可以在許多片上矽帶隙基準電壓源中看到該數字。）

如果電流以1,000：1的比例增加或減少，該怎麼辦？您應該期望看到至少 0.058伏的V 二極管 sub>變化。

如果電流變化10,000：1怎麼辦？預期至少為4 * 0.058伏。

在高電流（1 mA或更高）時，矽的體電阻開始影響對數行為，您將在I 二極管 sub>和V 之間獲得更多的直線關係二極管 sub>。

此行為的標準方程式涉及“ e”，即2.718。

$$ Idiode =是* [e ^-（q * Vdiode / K * T * n）-1] $$ 在室溫和理想的摻雜曲線下（n = 1） $$ Idiode =是* [e ^ -Vdiode / 0.026 -1] $$

順便說一句，雙極晶體管發射極基極二極管也存在相同的行為。假設在1mA處有0.60000000伏，在1μA處，則期望減少3 * 0.058V = 0.174V。在1納安時，期望降低6 * 0.058 V = 0.348 V.在1皮安時，期望減少9 * 0.058伏= 0.522伏（最終二極管兩端只有78毫伏）；也許這種純對數行為不再是一種精確的工具，接近零伏V 二極管 sub>。

這裡是Vbe歷經3年Ic的情節；我們預計至少3 * 0.058伏或0.174伏;該雙極晶體管的實際電壓為0.23伏。 enter image description here

AngeloQ
2017-03-29 18:58:55 UTC
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正如其他答案所解釋的那樣，電壓並非恆定在0.7V，而是基於您所提問題的勢壘電位，我想您已經意識到這一點，並在詢問為什麼會發生這種情況的更多有關半導體物理學的問題。/ p>

原因是，如您已經提到的，二極管的耗盡區（施加零電壓）會產生約0.7V的勢壘電勢（假設是典型的矽二極管）。當您施加正向電壓時，耗盡區會變小。在低電壓下，較大的耗盡區會限制大部分電流，並且隨著電壓的增加，減小的耗盡區會導致電阻減小（並因此導致電流增大）。這一直持續到接近〜0.7V，此時耗盡區和電阻都非常小。這導致指數V-I關係。

本文以及 Wiki頁面都有一些很好的圖表和說明。

david
2017-03-28 12:31:09 UTC
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重點是您不能“施加高於此勢壘電位的電壓”，二極管不允許您這樣做。

也就是說，處於傳導模式的二極管的邊際阻抗小於電源的源阻抗：您的電壓源在0.7V二極管上的驅動電壓不能超過“ 0.7V”，因此“二極管保持在0.7V“。

當然，處於導電模式的二極管的邊際阻抗並不完全為零，因此，如果您的電壓源試圖提供大於零的電流，則電壓會有所上升。與二極管相比，您的電源電壓的邊際阻抗可能非常低，因此它可能能夠在二極管出現故障之前將二極管電壓提高到很高的水平。這些是二階效應。二極管的簡單模型是在0.7V以上的電壓下傳導的，它是一種通過接受無限大的電流來限制電壓的裝置。

Gowthaman D
2017-03-31 16:00:00 UTC
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一旦二極管在足夠的偏壓下打開，它就會通過一個小的串聯電阻作用一個0.7或0.6（取決於材料）的電壓源。

因此，如果我們增加輸入電壓，則小電阻器上的電流也會增加。 因此，隨著輸入電壓的增加，二極管兩端的輸出會發生變化。

通常，二極管被認為是理想的，因此沒有串聯的電阻。 因此，二極管兩端的o / p電壓保持恆定。



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