Confundido con diodos y flujo de corriente real versus convencional

Mira, solo tendrás que aprender a lidiar con el error de Ben Franklin (ver la caricatura xkcd de hackastical). La mayoría de nosotros hemos estado allí en nuestros primeros días. El comentario de Pipe es acertado. Si está haciendo física del estado sólido y hablando de semiconductores de tipo n, entonces debe pensar en el flujo de electrones. Si está construyendo un circuito LED, olvídese del flujo de electrones y vaya con la corriente. La corriente es producida (en conductores) por electrones, es cierto, pero los electrones fluyen en la dirección opuesta a la corriente . En algún momento comprenderá que es solo una convención y que no tiene un significado más profundo, y que puede continuar con su vida.

Ahora. Su problema con el LED surge de su olvido de las leyes de voltaje y corriente de Kirchoff: la suma de los voltajes alrededor de un bucle es cero, y cada punto de conexión tiene una corriente neta cero. Entonces, con 0,6 voltios entre los dos LED, cada LED debe tener como máximo 0,6 voltios entre ellos (KVL) y, en la práctica, tendrá menos, y los dos suman 0,6. Entonces, el LED de 0,7 voltios tiene corriente cero a través de él, lo que significa que el 0,4 también lo hará (KCL), y sin corriente a través de ninguno de los LED, ninguno se encenderá.

Y sí, esto significa que la distribución real de voltajes entre los dos LED no está definida. Cuando haga un modelo más razonable (realista) de los LED, los efectos de fuga permitirán una distribución de voltaje más razonable. Pero el voltaje a través del LED de 0,7 voltios no alcanzará los 0,7 voltios y el LED no tendrá mucha salida de luz. Dependiendo de los materiales exactos utilizados, es posible que el LED de 0,4 voltios se encienda ligeramente.

1. Es culpa de Ben Franklin. Tratar con él.

Desde aquí: https://xkcd.com/567/

2. Su diagrama muestra un voltaje de batería de 0.6V. No es lo suficientemente alto para que sus electrones viajen en el paseo mecánico cuántico Vf y enciendan esos LED, que tienen Vf (voltaje directo) que van desde 1.1 para un tipo infrarrojo hasta más de 3V para ultravioleta.

[Un] diodo debe recibir la corriente y el voltaje de los electrones en su lado negativo...

La deriva de electrones entrará en el cátodo (si desea que se encienda el LED). Pero tenga en cuenta que el símbolo del diodo contiene una flecha que denota el flujo directo de corriente convencional.

Y por eso conectamos el lado positivo de la batería al ánodo y el lado negativo de la batería al cátodo del diodo, porque en realidad un diodo recibe voltaje y electrones del lado negativo de la batería, porque en verdad , la corriente y el voltaje fluyen de negativo a positivo.

O, "Conectamos el ánodo a positivo porque, en verdad, la corriente convencional fluye de positivo a negativo". Es lo mismo desde el punto de vista del análisis de circuitos.

¿Qué pasa si, por ejemplo... Tenemos dos diodos en un circuito (luz, diodos emisores de luz). Un diodo A está ubicado sobre el circuito y necesita una polarización directa de 0,7 V para encenderse; si no recibe esa cantidad, no dejará pasar ningún electrón a través de él.

Tampoco deja pasar la corriente convencional.

El otro diodo, llamado B, está en el lado derecho del circuito y necesita una polarización directa de 0,4 V para encenderse (dejar que fluya la corriente). Y así, con la batería en el lado izquierdo del circuito, la batería es de 0,6 V. Entonces esta batería nos permitiría encender el diodo B pero no el diodo A.

Incorrecto. El voltaje se distribuirá a través de ellos y ninguno se encenderá.

La batería tiene el símbolo + arriba y - abajo, como todas las demás. Entonces, en este caso, ¿no se encendería el diodo led B sin la necesidad de que el diodo A pase corriente?

Figura 1. Curvas IV típicas para una gama de LED. Fuente: LEDnique.com .

No. La corriente fluye en un bucle. Si algún dispositivo en un circuito en serie bloquea la corriente, entonces no fluirá corriente. Por cierto, el voltaje directo de LED más bajo, V _f , es para LED infrarrojos y está en el rango de 1,2 a 1,4 V.

Porque de acuerdo con el modelo de corriente convencional: el voltaje y la corriente saldrían del lado + de la batería, pasarían por el Led A, y el Led A no recibiría suficiente polarización directa, por lo que los electrones quedarían atrapados y el el voltaje llegaría al Led B, pero la corriente no, por lo que el Led B no se encendería.

Pensamiento bastante turbio aquí.

Aunque según el modelo de dirección de corriente real: el voltaje y la corriente de la batería saldrían del lado - de la batería, ...

Está confundiendo el flujo de corriente y el flujo de carga móvil. Todos nos apegamos a los flujos de corriente convencionales de positivo a negativo mientras entendemos que, al menos en los conductores metálicos en particular, la carga es transportada por electrones móviles.

... pasaría por el cátodo del led B, con suficiente polarización directa (+0.4 necesario para el led B) y la corriente y el voltaje saldrían del ánodo del led B, esta corriente y voltaje llegarían al cátodo del led A, y debido a que no tiene el sesgo hacia adelante necesario, no se encendería...

Como ya se explicó, la corriente no puede fluir a través de uno de sus LED y no a través del otro.

Figura 2. La analogía de la válvula de control de diodo de ¿ Qué es un LED?

Los LED son diodos (que emiten luz). Los diodos son válvulas eléctricas de retención.

Si observa la válvula de retención en la figura anterior, debe quedar claro que el resorte normalmente mantiene la bola en su posición y evita el reflujo. Cuando está "forzado hacia adelante", el cierre de bola se puede mover contra el resorte, pero se necesitará cierta presión inicial para mover la bola. Esto da como resultado una caída de presión en la válvula: la presión aguas abajo será menor que la presión de entrada.

De manera similar, la unión PN provoca una caída de tensión. Para el silicio es de aproximadamente 0,7 V. Para los LED será mayor y dependerá de los dopantes utilizados para generar la longitud de onda o el color de la luz emitida.

Llevando la analogía un poco más lejos, también podemos ver que se producirá una mayor caída de presión debido a la constricción de la válvula. Cuanta más agua empujemos a través de la válvula, más bajará la presión. Esto se agregará a la caída de presión inicial requerida para abrir la válvula en primer lugar. El gráfico de caída de presión resultante se parecerá notablemente a una de las curvas I vs V de la Figura 1.

También debe quedar claro que conectar dos de estos en serie requerirá que la presión (voltaje) aumente al doble del valor de una válvula antes de que fluya la corriente.

Entonces, según la dirección de la corriente real, ¿no se encendería el diodo B, aunque no pase corriente a través del diodo A?

No.