二極管電壓降:是什麼、為什麼、如何以及詳細的事實

在這篇文章中,我們將討論二極管電壓降,它為什麼會引起以及我們如何計算它。 二極管是一種半導體器件,它允許一個方向的電流流動並限制另一側的電流流動。

二極管壓降基本上是指正向偏置壓降。 當電流通過它時,它發生在電路中存在的二極管中。 這種正向偏置電壓降是PN結在外加電壓作用下形成的耗盡區作用的結果。

什麼是二極管壓降?

二極管電壓降是電流從陽極流向陰極的結果。 當二極管以正向偏壓導通時,其兩端的電位降稱為二極管電壓降或正向電壓降。 

理想情況下,當二極管承載電流並運行以產生直流輸出電壓時,二極管兩端不應有任何壓降。 在現實生活中,由於正向電阻和正向擊穿電壓,會出現很小的電壓降。 對於矽,二極管壓降約為 0.7 伏。 

二極管壓降多少?

任何二極管都會在其端子上降低特定量的電壓。 0.7 V 的二極管壓降意味著通過電路中存在的電阻器或負載的電壓為(電源電壓 - 0.7)伏。

不同二極管兩端的電壓降是不同的。 通常,對於小型矽二極管,它的電壓範圍為 0.6 至 0.7 伏。 對於肖特基二極管,電壓降的值為 0.2 伏。 對於發光二極管或 LED,電壓降範圍為 1.4-4 伏。 鍺二極管的電壓降為 0.25-0.3 伏。

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為什麼二極管有壓降?

二極管處於正向偏置時,會選擇合適的電壓電平,以便將電荷推向 PN 結。 可以說類似於將每個球從地板上“舉起”到桌子的頂部。

將電荷移動穿過 PN 結所需的能級差異導致 電壓下降。 此外,二極管中有一些電阻會導致一定量的電壓降。 電阻引起的電壓降取決於 PN 結處允許的電流流量。

如何計算二極管壓降?

不同二極管的壓降是不同的。 對於矽二極管,約為 0.7 伏,對於鍺二極管,約為 0.3 伏,對於 肖特基二極管 它大約是 0.2 伏。 LED 具有不同的電壓降值。 

現在,如果我們想計算電路中任何其他元件的電壓降,我們需要從源電壓中減去該元件和源之間存在的二極管的電壓降。 因此該元件的電壓降為(源電壓-二極管電壓降之和)。

如何使用二極管降壓?

齊納二極管有利於降壓。 然而,使用二極管降低電壓的一種簡單方法是將多個二極管與電源串聯。 每個二極管會導致近 0.7 伏的電壓降。

二極管只允許一個方向的電流流動,但二極管只會在電源達到閾值時導電。 標準矽二極管閾值為 0.6 伏。 … 每個二極管串聯後,電壓下降 0.6 伏。 利用這種技術,我們可以使用二極管降低電路中的電壓。

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常見問題

如何用齊納二極管降低電壓?

齊納二極管是二極管的一種特殊情況,它允許電流以一定的電壓反向流動,稱為齊納電壓。 它還可以減少反向 電壓和工作作為一個高效的電壓調節器.

為了使用齊納二極管降低電壓,我們必須將其與電路中的負載並聯。 電源電壓必須高於齊納電壓,二極管應處於反向偏置。 這種連接有助於將反向電壓降低到特定值並充當電壓調節器。

二極管壓降公式

為簡單起見,假設二極管上的正向電壓降為 0.7 V。現在,如果電路中只有一個二極管和負載,則負載上的電壓降為(電源電壓 - 0.7)伏特。 

在電路中串聯多個二極管的情況下,負載兩端的電壓降為(電源電壓 - 二極管數量 * 0.7)。 例如,在圖 1 中,二極管 D1 兩端的電壓降 = (5-0.7) = 4.3 V。二極管 D2 兩端的電壓降 = (5-2 * 0.7) = 3.6 V。二極管 D3 兩端的電壓降= (5- 3 * 0.7) = 2.9 V。 

二極管壓降
圖片1

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二極管壓降圖

下表描述了不同種類二極管的電壓降限值。

二極管類型電壓下降
矽二極管0.6-0.7伏
鍺二極管0.25-0.3伏
肖特基二極管0.15-0.45伏
紅色LED1.7-2.2伏
藍色LED3.5-4伏
黃色LED2.1-2.3伏
綠色LED2.1-4伏
白光LED3.3-4伏
橙色LED2.03-2.20伏
紫色 LED2.76-4伏

二極管壓降與溫度

二極管電壓降是工作二極管兩端的電位差。 電壓降取決於二極管的溫度係數,以及電路中其他元件的行為。

正或負溫度係數將分別增加或減少二極管壓降。 大多數矽二極管具有負溫度係數,這意味著電壓降隨著溫度的升高而減小。 齊納二極管具有增加電壓降的正溫度係數。

二極管壓降與電流

電壓下降 二極管兩端的電流以非線性方式增加。 但由於微分阻力較小,增加非常緩慢。 我們可以考慮正向電壓與電流特性。 

從 IV 曲線中,我們可以看到電流的大量增加最初產生的電壓增加可忽略不計。 然後電壓上升得更快,並最終很快上升。 IV 曲線顯示電壓隨電流呈指數增長。 當 Vd 超過 0.6/0.7 V 時,它會迅速上升。

當PN結二極管上的電壓下降時?

當電流通過電路中存在的任何組件時,會發生電壓降。 同樣,當電流通過正向偏置的二極管時,有一個 電壓下降,稱為正向壓降。

對於非常高的電阻,pn 結二極管不能從反向偏壓的結髮送電流。 pn 結就像一個開路,所以理想的 pn 結二極管上的電壓降保持不變。 它等於電池電壓。

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