ダイオードは本当にオームの法則に従っていますか？

ダイオードは本当にオームの法則に従っていますか？

オームの法則によれば、2点間の導体を流れる電流は2点間の電圧に正比例します。

比例定数である抵抗を導入すると、この関係を説明する通常の数学方程式が得られます。ボルト、およびRはオーム単位の導体の抵抗です。より具体的には、オームの法則は、この関係のRは電流に関係なく一定であると述べています。」

https://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law

しかし、ダイオードはオームの法則に従うと電気技師に教えてもらいました。ただし、V = IR電流に対して比較的一定の電圧降下を保つために自動的に変化する可変抵抗を持っています。

これは本当ですか？

それはオームの法則に従っていますか？

さらに、陽極を+に接続し、陰極を接続せずに、電源の端にダイオードを配置すると、電流が流れずに電圧降下が見られます。これを説明してください。

HER508ダイオードの電流に対する電圧降下を示す図を次に示します。

出典：http : //www.rectron.com/data_sheets/her501-508.pdf

これは本当に白黒の問題ではなく、多くの人は「オームの法則」に従わないと主張するでしょう。

ただし、実際には、ダイオードの抵抗は、印加された電流または電圧に応じて変化します。そのため、単にダイオードの抵抗を調べて、「オームの法則」を使用して、抵抗と同様に古き良きV = IR式で電圧と電流の関係を決定することはできません。その議論から、ダイオード、より正確には半導体はオームの法則に従っていないようです。

ただし、電圧Vまたはバイアス電流Iでバイアスされたダイオードを含む回路がある場合、これらの条件下でのダイオードの抵抗は一定です。つまり、ダイオードが定常状態にあるとき、オームの式はまだ適用されます。その状態で回路の出力インピーダンスを計算しようとしている場合、それは知っておくことが重要です。一方、回路が異なる状態にある場合、インピーダンスを認識することは異なります。

事実、ダイオードは常にオームの式に従うと主張するまでに行きます。はいV = IR。ただし、ダイオードの場合、R はVまたはIを変数として含むかなり複雑な方程式に従います。

それはダイオード用です

ここで、 R D = F （I 、V ）V = I です。F （I 、V $V = I.R_D$
$R_D = F(I,V)$
$V = I.F(I,V)$

そう、数学的には、オームの式に従いますが、非常に特定の静的な条件下を除いて、あなたにとって非常に有用な形式ではありません。

「抵抗が一定でない場合、オームの法則は適用されない」と主張する人たちにとって、それはマックスウェルによる誤った引用であると恐れています。オームの意図は、安定した励起条件下で抵抗が時間とともに一定であるべきだということでした。つまり、抵抗は、印加される電圧と電流に変化がなければ自然に変化することはできません。真実は、固定抵抗を持つものは何もないということです。控えめな1/4ワットの抵抗器でも、ウォームアップ時や経年変化に応じて抵抗が変化します。

これがただ一人の男の彼の意見だと思うなら、あなたは正しいでしょう、彼の名前は
ジョージ・サイモン・オームです

彼の作品を実際に読んだことがないか、ドイツ語のオリジナル版を読んだことがあるかもしれません。281ページまたは時代遅れの英語と電気の用語でこれを行う場合、読むのは非常に難しいことであると警告します。オームの法則で。実際、35ページに及ぶ付録全体が主題に完全に当てられています。彼はそこにまだ発見されるべきものがあることを認め、さらに調査するためにそれを開いたままにします。

オームスの法則はマックスウェルによると..

「回路の任意の部分の端部間に作用する起電力は、電流の強さと回路のその部分の抵抗の積です。」

しかし、それはオームの論文の一部にすぎず、オームの言葉では「永続的な状態を獲得したボルタ回路」という文で修飾されています。これは抵抗に依存する要素として言い換えます。印加された電圧または電流、またはその他のものは、その平衡状態に落ち着く必要があります。さらに、回路全体の励起が変化した後、式が有効になる前にリバランスが発生する必要があります。一方、マックスウェルは、RをVまたはIで変更してはならない、と認定しました。

それはあなたが学校で教えられたものではなく、多くの評判の良い情報源から引用されたり読んだりしたものでさえないかもしれませんが、それはオーム自身のものです。本当の問題は、多くの人々がマックスウェルによって書かれたオームの論文の非常に簡略化された解釈のみを知覚または理解していることです。

もちろん、あなたにはパラドックスが残ります。

オームは簡単に言えば、安定状態に落ち着くと、回路両端の電圧は電流と部品の抵抗の和になります。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

$E = I.R1 + I.R2 + I.R3$

ここで、R3はダイオードが安定する抵抗値です。そのため、R3がダイオードであるかどうかは関係ありません。どちらが正しいのか。一方、マックスウェルは、回路に非線形要素が含まれているため、式が適用されないことを意味しますが、もちろん間違っています。

それで、マックスウェルが書いたものは単純化の誤りであると信じて、オームが本当に言ったことを捨てますか、それともオームが実際に言ったものを捨てて、非直線部分を冷たくするマックスウェルの単純化を進めますか？

ダイオードがオームの法則のメンタルモデルに適合しないと思われる場合、オームの法則のモデルは実際にはマクスウェルの法則です。オームの論文のサブセットであると認定される必要があるもの。ダイオードがモデルに適合すると思われる場合、オームの論文を引用しています。

私が言ったように、それは白黒ではありません。最後に、何も変わらないので、それは本当に重要ではありません。

$\Delta V$$\Delta i$$Rd=\frac{\Delta V}{\Delta i}$

あなたの友人は、標準（シリコン、非ショットキー）ダイオードの動作を単純に説明しています。そのダイオードのvi曲線は、本質的にゼロの指数関数で（電流軸としてmAを使用するグラフの場合）、約0.6ボルトであり、通常、約0.7ボルトだけ非常に高い電流に当たります。つまり、動的抵抗は低電流で非常に高く、0.6ボルトが急速に低下した後です。つまり、可変電圧と固定抵抗で駆動される順方向バイアスダイオードがある場合、かなりの範囲の電圧で、ダイオードの順方向電圧は0.6または0.7ボルトにかなり近くなります。

ダイオードはオームの法則に従っていません。引用された箇所でわかるように、オームの法則は、Rが一定のままであると明確に述べています。ダイオードのIV曲線を見ながらV / IからRを計算しようとすると、電圧を上げると「R」が変化することがわかります。

あなたの電気技師の友人が間違っています。「Vdropを一定に保つために抵抗が変化する」と言うのはまったく意味がありません。この場合、「抵抗」は文字通りV / Iであり、変化しています。RにV = IRの値を持たせると、何も予測できないため、方程式は役に立たなくなります。

あなたの状況では、電圧降下は見られません。デバイスの両側は同じ正電圧になります（電源の-端子に対して）

オームの法則によれば、2点間の導体を流れる電流は2点間の電圧に正比例します。

1. ダイオードは導体ではありません。

2. 「...に直接比例する」とは、実質的な動作範囲における電圧と電流の線形関係を意味しますが、明らかにそうではありません。

だから、いいえ。ダイオードはオームの法則に従っていません。

ダイオードはダイオードであり、私たちがそれについて考えたり、書いたり、想像したりすることは一切ありません。

したがって、質問は
「オームの法則を使用してダイオードのI / V特性をモデル化できますか？」

この場合の答えは
、「はい、特定の制約内では、オームの法則を使用できますが、それは明確に最良でも最初のオプションでもありません」

を持つ$v=R\,i$$R=f(i)$

実際、多くの多くのモデルをダイオードの動作に合わせてプッシュすることができ、まさにあなたのアプリケーションに適したものを見つけることが仕事です。

ダイオードは、コンデンサーとしてモデル化することもできます。

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$

これは明らかに完全にクレイジーなアイデアであり、正気な人はそれを使用することすら考えません。

明確なモデルが単なるモデルであることを望みます。彼らは「現実」とは何の関係もありません-それが意味するものは何でも-そして彼らは「正しい」答えを与える限り正しいです。次に、それらのいくつかは目的により適しています。

ですから、私たちが何を求めているかに応じて、より適切なモデルを見つける必要があります：
一定のドロップ/しきい値、一定のドロップおよび固定抵抗、指数モデル、およびさまざまな微分モデルは、不本意なオームの法則をプッシュするよりもはるかに優れています。

...私は仲間の電気技師に、ダイオードがオームの法則V = IRに従うことを教えてくれました。ただし、電流に対して比較的一定の電圧降下を維持するために自動的に変化する可変抵抗を持っています。 これは本当ですか？

はい

• ただし、飽和時の増分電圧と固定抵抗値の許容値が広い場合のみですが、公称VI曲線を考慮することができます。

飽和しているものは何ですか？動的対数抵抗が固定バルク抵抗より小さくなると、ESRはほぼ一定になり、オームの法則が適用されます。

• 次のdef'nはfalseであることに注意してください!!
  最大可能電流を流しているため、印加電圧をさらに上げても電流には影響しません。 McGraw-Hill Dictionary of Scientific＆Technical Terms、6E、Copyright©2003 by The McGraw-Hill Companies、Inc.

$ESR=\frac{\Delta V}{ \Delta I}$

それでは、ESRを測定するにはどの電流が必要ですか？

• これはより線形になり、定格Vf @電流近くで固定され、これを使用するほとんどのダイオードで一般的に予測される可能性があります
• If（max）は電力定格Pd（max）とチップサイズに依存するため、ESRは常にPdに反比例し、対数ではなく、ほぼ一定です。-ESR許容値は、生産全体で+/- 50％ですが、バッチでは5％未満です。
• $Z_{zt}$

例：

$V_f= V_{th} + I_f*ESR ~~~~~$

アサーションを検証する

Toshiba LED TL1-L3-xxxの仕様

• 2.85V（標準）@ 350mA、最大1A（パルス）そのため、ESR> 0.1Aを測定
• Pd（標準）= 2.85 * 350mA = 1W
• （私のルール）ESR = k / Pd for k = 0.5（good）to 1（fair）

上記のスプレッドシート（データシートから生成）から、ESR（暗緑色）がVf = 2.85Vを超えてどのように平坦になるかを確認してください。

• ESR @ If
  • （左のY軸と右のY軸）

 1.5 Ω @ 100mA
 1.0 Ω @ 175mA
 0.5 Ω @ 350 mA ( 2.85V )
 0.25Ω @ 1000 mA  ( absolute max)

上記はESR kファクター= 0.5を意味するため、これは優れた効率的なLEDです（ちょうど良い以上です）。一般に、製品の品質が向上し、サイズが大きくなると、kが低くなり、有用な性能指数（FoM）になります。また、仕様の許容範囲は広いことを忘れないでください。ただし、結果はサプライヤーによって異なります。

その他（粘着性）情報

ダイオードは、理想的には40年にわたって本質的に対数です。これは大きなパワーダイオードであるため、線形バルク抵抗は対数自然応答に比べて非常に小さくなります。

ESR = k / Pdの場合、ダイオードの増分線形抵抗が、k = 0.5から1の逆Pd定格+/- 25％にどのように従うかについてよく話しました。これは私自身の発見であり、ほとんどのダイオードやトランジスタとは一貫して教えられていません。この部分にはPdレーティングはありませんが、5A @ 1.1〜1.7 @ 60'Cは平均を意味します。7WのESRまたは0.07〜0.14オームのESRまたは平均 アンプあたり0.1Vの上昇 これにより、上記の1〜10Aの範囲の曲線の概算値が得られます。これは、http： //www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdfの図4のlog-linグラフの曲線が示すように線形になります。

ただし、この曲線は、接合部温度が一定の25°Cに調整されている狭いパルスの場合のみです。

しかし、ESRの場合、最大定格電流の10％から100％の間のやや線形の曲線をたどります。これより下では、増分Rは対数です。

答えは「はい」と「いいえ」です。ESRに依存します。

彼らはオームの法則に従わないが、それは比較を役に立たないものにしない。

まず、電圧と電流などの2つの値がある場合、その2つを等しくする「抵抗」である関数Rを定義できることを考慮してください。この場合、ダイオードのR（ダイオードの「抵抗」）は非常に非線形です。基本的にどんなデバイスでもこのような関係を作成できることを考えると、ダイオードがオームの法則に従うと主張することは、「少なくとも一度は空中に落とすことができる」と言うことに似ています。（ルール11）

$I=I_0e^{kV}$$\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$

オームの法則は、抵抗器を通る電流と電圧以外の多くのものに有効です。しかし、どこに適用しようとしても、最終的には失敗します。抵抗器の場合、電流と電圧が抵抗器が煙の中で上昇するのに十分高い場合にブレークダウンが発生します。磁気回路の場合、回路の一部が飽和するとオームの法則は成立しません。また、パイプ、不法移民のモデルなどを通る流体の流れにも適用できます。

通常のダイオードには、ShockleyがIIRCで開発したDIODE EQUATIONがあります。I = Io（e ^（Vd / nVt）-1）です。ダイオードはオームの法則に従っていません。詳細については、https：//en.wikipedia.org/wiki/Diode_modellingを参照してください。もちろん、このモデルは、他のすべてのモデルと同様に、限界を超えて失敗します。

通常の回路モデリングでは、約0.6ボルトの電圧源と直列の電圧制御スイッチを使用します。0.6ボルト未満では、スイッチは開いており、電流は流れません。0.6ボルトを超えると、スイッチは閉じ、電圧降下は電圧に関係なく、電流に関係なく0.6に制限されます。これはほとんどの回路で十分に機能します。

WP-34s計算機には、反復なしですぐにダイオード方程式を解くために使用できるランバートW関数が含まれていますが、これは質問の範囲外です。

高周波では、ダイオードにはインダクタンスとキャパシタンスがあり、モデル化する必要があるため、このような状況に遭遇した場合は注意してください。

あなたの友人は、特定の動作点での電圧と電流の局所的な関係である微分抵抗を指定する能力を持つ、電圧と電流の線形関係を述べる「オームの法則」を混同しています。前者は規範的な声明を出す実際の法律であり、後者は基本的に多かれ少なかれ記述的であり、電圧と電流の間の関係の存在のみを想定しています。

動作点を電流で一意に説明することさえできないことに注意してください。たとえば、トンネルダイオードは、トンネル効果が電圧が増加すると電流が減少する通常のダイオード動作に置き換わるため、負の微分抵抗の位相を持ちます。これにより、オシレーターの駆動が可能になります。

ダイオードは非線形です（発光するかどうかは関係ありません）。

「非線形」とは、抵抗、ヒーター、長いワイヤなどのように、通常の方法ではオームの法則に従わないことを意味します。

 E=IR              E (volts) = I (amps) x R (ohms).  

どんな時に瞬時に効果的なRが計算できるように、EとIの値があります。

しかし、オームの法則は、EまたはIが変化してもRは一定のままであるという感覚を与えます。Eが2倍になると、私も2倍にしなければなりません。ダイオードのような非線形のものには当てはまりません。

オームの法則は線形方程式であり、他のすべてが一定に保たれていると、直線プロットになります。ダイオードは非線形デバイスとして分類され、そうでないことを主張することは、線形の定義が間違っていると言うことと同じです。正方形または立方体のプロットで同じアナロジーを真剣に使用しますか？ダイオードがオームの法則に従うと言うことは、政治家からの引用のように聞こえます-そして、信じられます。

抵抗の実際の一般的な考え方は $R = \frac{dI}{dV}$。

受動回路では、すべてが線形であり、抵抗も $R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$ —導関数は定数の線形です。

抵抗について話すとき、人々が最初に考えるのは、この線形抵抗（定数）です。彼らは「抵抗器」です。また、他のアクティブなコンポーネントを純粋な抵抗の観点から表現する必要がないことも便利です。寄生抵抗（順方向寄生ダイオード抵抗、FET$R_{OUT}$など）、抵抗器として扱います。これにより、抵抗は抵抗器専用であるという考えが固まります。

でも本当に $R = \frac{dI}{dV}$、それらの両端に電圧降下があり、少なくとも1つの端子との間で電流が流れることを可能にするほぼすべてのコンポーネントは、「抵抗」を持つと表現できます。

そのような実用的なコンポーネント（おそらくアンテナですが、よくわかりません）がないため、「少なくとも1つの端末との間でやり取りする」と言って後悔するでしょう。

また、リーズの電子機器から購入しないでください。彼らはあなたに私のために取っておいた部品を提供するのを間違えるかもしれず、あなたは不完全な部品で終わるかもしれません。