Почему светодиоды не подчиняются закону Ома?

11

В предыдущем вопросе мне сообщили, что светодиоды не подчиняются закону Ома . (См. Расчет ожидаемого напряжения вокруг резистора )

Проще говоря: как это?

Что заставляет их вести себя так по-другому? Как мы должны относиться к ним в схеме и расчетах?

Есть ли другие компоненты с похожим поведением?

led ohms-law Antoine_935
источник
5
Модель неидеального диода имеет экспоненциальный член. Что еще более важно законы Кирхгофа выполнены, и они всегда применяются.
Мэтт Янг
@MattYoung просто для ясности, идеальный диод имеет экспоненциальный член, а пороговая модель - это просто очень грубое упрощение
clabacchio
Попробуйте подать определенное переменное напряжение на воду. Что вы обнаружите, так это то, что сопротивление меняется с напряжением. Воздух также не подчиняется закону Ома - в воздухе витают гигантские напряжения. Но почти нет тока, пока напряжение не достигнет определенного уровня. То, что вы наблюдаете, - это искра в форме освещения. Закон Ома распространяется только на резистивные материалы - по определению. То, что не подчиняется закону Ома, не является резистором.
Джонни Б Хорошо
5
Вы только что обнаружили принцип линейных и нелинейных устройств. Ожидайте нелинейного поведения от всех полупроводников.
gbarry

Ответы:

15

Закон Ома относится к сопротивлению. Все резистивные аспекты устройства будут вести себя в соответствии с законом Ома.

Если вы перевернете свой вопрос, вы увидите, что каждая вещь, которая ведет себя согласно закону Ома, должна быть резистором. Существует только так много, что можно сделать с чистым сопротивлением. Таким образом, логически все, что не ведет себя в соответствии с законом Ома, не является резистором. Или любая вещь, которая не является резистором, не будет вести себя в соответствии с законом Ома.

Я считаю, что это называется тавтология.

В схемотехнике у нас много разных устройств, каждый из которых обладает уникальными свойствами, чтобы иметь возможность реализовывать разные вещи / функции.

заполнитель
источник
3
Я думаю, что ваш ответ должен быть выделен больше, поскольку он является единственным правильным (на данный момент я пишу это). Закон Ома является эмпирическим и первоначально был получен из наблюдения за поведением проводов различной длины. Вода не подчиняется закону Ома, воздух - не только проводящим материалам, и даже тогда не всегда.
Джонни Б Хорошо
2
Если бы у меня был черный ящик, и я пропустил через него ток, а затем измерил напряжение на нем, я мог бы рассчитать его сопротивление в тот момент времени. Неважно, что находится в черном ящике.
Брэд
1
Точно - как я уже сказал: диод не имеет «фиксированного сопротивления». Однако я могу утверждать, что оно имеет известное сопротивление для данного тока. Вопрос был о том, подчиняется ли он закону Ома, и делает ли это. У него просто нет постоянного сопротивления.
Брэд
3
@Brad, это не подчиняется закону Ома - точка. По закону Ома V и I пропорциональны , т. Е. Соотношение является постоянным .
Альфред Центавра
1
Вы описываете тот факт, что ответ является нелинейным - и я согласен, что это не так. Однако это был не вопрос. По этой логике «переменный резистор» также не подчиняется закону Ома. Закон Ома определяет соотношение между сопротивлением, током и напряжением как уравнение - пропорции друг к другу. Это просто заявляет, что изменение одного из них потребует, по крайней мере, изменения одного другого, чтобы оставаться в силе. Вы настаиваете, что R должен поддерживать постоянным, в то время как только V и я меняем для устройства. Это описало бы устройство, которое является линейным и чисто резистивным, но не единственным, которое применимо.
Брэд
16

Они делают - у них просто нет «фиксированного» сопротивления. Если вы посмотрите на это с точки зрения наличия фиксированного прямого падения напряжения (что они в некотором роде делают - в зависимости от рабочей области) - посмотрите на них как на фиксированное напряжение на них. Следовательно, при прохождении через них различных токов их напряжение будет оставаться (относительно) постоянным, но сопротивление будет меняться.

Это упрощенный ответ - но я думаю, что вы говорите на этом уровне.

штифтик
источник
5
Ну, это диод , который является полупроводником, что по своей сути означает, что он не имеет фиксированной проводимости , как обычный проводник. Свойства этого (и других) полупроводников являются сложными. Они делают разные вещи в разных регионах . Его сопротивление - это скорее артефакт его работы в любой конкретной точке, а не фиксированное количество. См. «Характеристика напряжения-тока» здесь: en.wikipedia.org/wiki/Diode
Брэд,
3
Это не хороший ответ. Если элемент схемы подчиняется закону Ома, напряжение пропорционально току, т. Е. Поперечное напряжение является линейной функцией тока через - полный останов. Более того, этот ответ объединяет понятия сопротивления, V / I и динамического сопротивления , dv / di. См., Например, youtube.com/watch?v=QF6V74D2hbY
Альфред Центавра
3
Я не согласна Закон Ома не утверждает, что сопротивление не может быть функцией. Отрицать это означает, что, например, потенциометр или реостат не подчиняются закону Ома, потому что кто-то может повернуть ручку.
Каз
3
@Kaz, линейность и временная инвариантность заметно различаются. Вы смешиваете два. Если бы они были одинаковыми, нам не нужно было бы отдельно указывать, например, линейную инвариантную по времени систему. Переменный резистор в любой момент времени является резистором с постоянным сопротивлением относительно напряжения на нем или тока через него.
Альфред Центавра
2
@AlfredCentauri Но диод тоже, в любой момент времени. Это похоже на реостат, за исключением того, что демон внутри диода, который вращает ручку, смотрит на прямое напряжение, а не на время.
Каз
4

Проще говоря, потому что вы не резисторы, а pn переходы, и из-за этого их коэффициент VI является экспоненциальным.

Это не значит, что вы не можете рассчитать их ток, просто это не так просто, как для резисторов. Например, вы можете рассматривать их с пороговой моделью, с фиксированным падением напряжения. Тогда ток будет установлен внешними резисторами или активными компонентами.

Светодиоды диоды, так что это очевидное сходство. Кроме того, переход база-эмиттер биполярного транзистора является диодом и ведет себя аналогично. Единственная разница с диодами заключается в том, что их пороговое напряжение выше из-за различных материалов и легирования.

клабаккио
источник
3

Лампочка при первом осмотре может не соответствовать закону Ома. Измерьте его сопротивление мультиметром, и оно может составлять 5 Ом. Подключите его к источнику питания, способному его освещать, и измерьте ток и напряжение, и его сопротивление значительно возрастет (возможно, на 20 или 30 Ом). Это все еще резистор, но его сопротивление меняется в зависимости от мощности, подаваемой на него.

Зависимый от света резистор является еще одним примером - его сопротивление изменяется в зависимости от падающего света - это все еще резистор и подчиняется закону Ома - но для его выяснения требуется чуть больше, чем линейный график вольт-амперного тока.

Энди ака
источник