¿Un diodo realmente sigue la Ley de Ohm?

Esta no es realmente una pregunta en blanco y negro y muchas personas argumentarán que no sigue la "Ley de Ohm", y dependiendo de cómo lo argumentes, pueden tener razón.

Sin embargo, la verdad es que la resistencia de un diodo cambia según la corriente o el voltaje aplicado. Como tal, no puede simplemente buscar la resistencia de un diodo y usar la "Ley de Ohm" para determinar la relación entre el voltaje y la corriente mediante la buena fórmula V = IR como puede hacerlo con una resistencia. A partir de ese argumento, ningún diodo, o más exactamente, un semiconductor, no parece seguir la Ley de Ohm.

Sin embargo, si tiene un circuito con un diodo, polarizado a un voltaje V o con una corriente de polarización de I, la resistencia del diodo en esas condiciones sigue siendo una constante. Es decir, la fórmula de Ohm aún se aplica cuando el diodo está en estado estable. Si está tratando de calcular la impedancia de salida de su circuito en ese estado, es importante saberlo, mientras reconoce que la impedancia será diferente cuando el circuito esté en un estado diferente.

De hecho, iría tan lejos como para argumentar que un diodo siempre sigue la fórmula de Ohm. Sí V=IR. Sin embargo, en el caso del diodo R sigue una ecuación bastante compleja que incluye a V o I como variables.

eso es para un diodo

$V = I.R_D$Dónde
$R_D = F(I,V)$
$V = I.F(I,V)$

Entonces sí, matemáticamente, sigue la fórmula de Ohm, solo que no en una forma que sea de mucha utilidad para usted, excepto en condiciones estáticas muy específicas.

Para aquellos que argumentan que "la Ley de Ohm no se aplica si la resistencia no es constante", me temo que es una cita errónea de Maxwell. La intención de Ohm con eso era que la resistencia debería ser constante con el tiempo en condiciones de excitación estables. Es decir, la resistencia no puede cambiar espontáneamente sin cambios en el voltaje y la corriente aplicados. La verdad es que nada tiene una resistencia fija. Incluso su humilde resistencia de un cuarto de vatio cambiará la resistencia cuando se caliente y envejezca.

Si crees que esta es solo la opinión de un hombre, tienes razón, su nombre es
Georg Simon Ohm .

Lo más probable es que nunca hayas leído su trabajo , o si lees en alemán, la versión original . Si alguna vez lo hace, y, con 281 páginas o terminología inglesa y eléctrica anticuada, le advierto que es algo muy difícil de leer, descubrirá que, de hecho, cubrió dispositivos no lineales y, como tal, deberían incluirse. en la Ley de Ohm. De hecho hay todo un Apéndice, unas 35 páginas, dedicado íntegramente al tema. Incluso reconoce que aún había cosas por descubrir allí y lo deja abierto para una mayor investigación.

La Ley de Ohm establece... según Maxwell...

"La fuerza electromotriz que actúa entre los extremos de cualquier parte de un circuito es el producto de la intensidad de la corriente y la resistencia de esa parte del circuito".

Sin embargo, eso es solo una parte de la tesis de Ohm y está calificado en las palabras de Ohm por la declaración, "un circuito voltaico ... que ha adquirido su estado permanente" que se define en el documento, y parafraseo, como cualquier elemento cuya resistencia depende en el voltaje aplicado o la corriente o cualquier otra cosa se debe permitir que se asiente en su condición equilibrada. Además, después de cualquier cambio en la excitación del circuito como un todo, debe ocurrir un reequilibrio antes de que la fórmula sea efectiva. Maxwell, por otro lado, lo calificó como, R no debe cambiar con V o I.

Puede que eso no sea lo que le enseñaron en la escuela, o incluso lo que escuchó citar o leer de muchas fuentes acreditadas, pero es del propio Ohm. El problema real es que muchas personas perciben o entienden solo una interpretación muy simplificada de la tesis de Ohm, escrita por Maxwell, que se ha propagado, posiblemente por error, durante décadas desde que el gran hombre realizó su trabajo como "Ley de Ohm".

Lo que por supuesto te deja con una paradoja.

El hecho es simplemente Ohm, una vez que se establece en un estado estable, el voltaje en el circuito es la suma de la corriente por las resistencias de las partes.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

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

Donde R3 es la resistencia en la que se asienta el diodo. Como tal, no importa si R3 es un diodo o no. Lo cual por supuesto es correcto. Maxwell, por otro lado, da a entender que dado que el circuito contiene un elemento no lineal, la fórmula no se aplica, lo cual, por supuesto, es incorrecto.

Entonces, ¿creemos que lo que Maxwell escribió fue un error en la simplificación excesiva y seguimos con lo que Ohm realmente dijo, o descartamos lo que Ohm realmente dijo y seguimos con la simplificación de Maxwell que deja las partes no lineales en el frío?

Si cree que un diodo no se ajusta a su modelo mental de la Ley de Ohm, entonces su modelo de la Ley de Ohm es en realidad la Ley de Maxwell. Algo que debe calificarse como un subconjunto de la tesis de Ohm. Si cree que un diodo se ajusta al modelo, en realidad está citando la tesis de Ohm.

Como dije, no es blanco y negro. Al final, realmente no importa ya que no cambia nada.

Los diodos no siguen la Ley de Ohm. Pero. En cualquier nivel de corriente dado, puede medir el cambio en el voltaje ($\Delta V$) para pequeños cambios en la corriente ($\Delta i$), y obtener una resistencia local equivalente llamada resistencia dinámica. Gráficamente, esto es simplemente la pendiente de la curva de voltaje/corriente para el diodo, o$Rd=\frac{\Delta V}{\Delta i}$. Esto suele ser útil para describir cómo se comportará un diodo en un circuito en un nivel de corriente dado.

Su amigo simplemente está describiendo el comportamiento de un diodo estándar (silicio, no Schottky), cuya curva vi es una exponencial que es esencialmente cero (para un gráfico que usa mA como eje de corriente) y que comienza a aumentar visiblemente en aproximadamente 0.6 voltios y que normalmente alcanzará corrientes muy altas en aproximadamente 0,7 voltios. Es decir, la resistencia dinámica es muy alta a corrientes bajas y después de (alrededor de) 0,6 voltios cae rápidamente. Esto significa que, si tiene un diodo con polarización directa impulsado por un voltaje variable y una resistencia fija, en un amplio rango de voltajes, el voltaje directo del diodo será bastante cercano a 0.6 o 0.7 voltios.

Un diodo es un diodo y no sigue ni le importa nada de lo que pensemos, escribamos o imaginemos sobre él.

Entonces, la pregunta podría invertirse en algo como
"¿Se puede modelar una característica I / V de diodo usando la ley de Ohm?"

En este caso, la respuesta podría ser:
"Sí, dentro de ciertas restricciones, se puede usar la ley de Ohm, aunque definitivamente no es la mejor ni la primera opción".

Teniendo$v=R\,i$pero con variaciones$R=f(i)$es de hecho un gran dolor de cabeza cuando los números realmente tienen que ser procesados.

De hecho, se pueden empujar muchos modelos para que se adapten al comportamiento del diodo, y el trabajo es señalar cuál es el adecuado para sus aplicaciones.

El diodo también podría modelarse como si fuera un condensador:

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$con$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$subiendo y bajando desde cero con los deltas de Dirac apropiados para lograr la característica I/V del diodo.

Obviamente, esta es una idea totalmente loca y nadie en su sano juicio pensaría siquiera en usarla.

Solo deseo dejar en claro que los modelos son solo modelos. No tienen nada que ver con la "realidad" -sea lo que sea- y tienen razón siempre que den las respuestas "correctas". Entonces, algunos de ellos se adaptan mejor al propósito.

Entonces, recapitulando, dependiendo de lo que busquemos, se encontrará el modelo más apropiado:
caída/umbral constante, caída constante y resistencia fija, modelos exponenciales y varios diferenciales son mucho mejores que tratar de impulsar la ley de Ohm.

Los diodos no siguen la ley de ohmios. Como puede ver en el pasaje citado, la ley de Ohm establece específicamente que R permanece constante. Si intenta calcular R a partir de V/I mientras observa la curva IV de un diodo, verá que a medida que aumenta el voltaje, "R" cambiará.

Su amigo ingeniero eléctrico es incorrecto. Decir que "la resistencia varía para mantener un Vdrop constante" no tiene ningún sentido. En este caso, la "resistencia" es literalmente solo V/I, que está cambiando. Si permite que R tenga cualquier valor en V=IR, la ecuación se vuelve inútil porque no puede predecir nada.

En su situación, no vería una caída de voltaje. Ambos lados del dispositivo tendrían el mismo voltaje positivo (en relación con el terminal - de la fuente de alimentación)

La ley de Ohm establece que la corriente a través de un conductor entre dos puntos es directamente proporcional al voltaje a través de los dos puntos.

1. Un diodo no es un conductor.

2. '... directamente proporcional a...' significa una relación lineal entre la tensión y la corriente en un rango de funcionamiento sustancial, lo que claramente no es el caso.

Entonces, no; un diodo no sigue la ley de Ohm.

... Un compañero ingeniero eléctrico me dijo que un diodo sigue la Ley de Ohm, V = IR, excepto que tiene una resistencia variable que varía automáticamente para mantener una caída de voltaje relativamente constante para cualquier corriente. ¿Es esto cierto?

Sí

• pero solo para voltaje incremental cuando está saturado y el valor fijo de resistencia tiene una amplia tolerancia, pero puede considerar la curva VI nominal.

¿Qué está saturado? Cuando la resistencia logarítmica dinámica se vuelve menor que la resistencia a granel fija, la ESR es casi constante y se aplica la Ley de Ohm.

• ¡Observe que la siguiente definición es falsa!
  Un diodo que pasa la máxima corriente posible, por lo que los aumentos adicionales en el voltaje aplicado no tienen efecto en la corriente. Diccionario McGraw-Hill de términos científicos y técnicos, 6E, Copyright © 2003 de The McGraw-Hill Companies, Inc.

¿Qué es la ESR? Resistencia en serie efectiva generalmente medida por la tangente de la curva VI o$ESR=\frac{\Delta V}{ \Delta I}$esto se puede usar para medir Cap ESR con pulso de paso o transistores Vce (sat) o cualquier cosa con pérdidas en un rango limitado.

Entonces, ¿qué corriente se necesita para medir la ESR?

• Se vuelve más lineal y fijo cerca de la corriente nominal Vf @ If y se puede predecir en general para la mayoría de los diodos que usan este
• Dado que If (max) depende de la potencia nominal Pd (max) y el tamaño del chip, ESR siempre está inversamente relacionado con Pd y ya no es logarítmico sino casi constante. - La tolerancia de ESR puede ser de +/-50 % en toda la producción, pero < 5 % en un lote.
• Para diodos Zener ESR se llama$Z_{zt}$@ algunos If (mA) y es lo mismo y se aplica la Ley de Ohm

Ejemplo:

$V_f= V_{th} + I_f*ESR ~~~~~$
- Vth es la rodilla de la curva como el umbral Zener (LED, Ge, Si, etc.)

Verificar mis afirmaciones

Toshiba LED TL1-L3-xxx especificaciones

• 2,85 V (típico) a 350 mA, 1 A máx. (pulso) para medir ESR > 0,1 A
• Pd (típico) = 2,85 * 350mA = 1W
• (mi regla) ESR = k/Pd para k= 0.5 (bueno) a 1 (regular)

De la hoja de cálculo anterior (generada a partir de la hoja de datos ), vea cómo ESR (verde oscuro) se aplana por encima de Vf = 2.85V

• VSG @ Si
  • (eje Y izquierdo frente a eje Y derecho)

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

Dado que lo anterior significa que el factor k de ESR = 0.5, este es un LED eficiente excelente (más que bueno). Los LED de baja potencia como 5 mm tienden a tener k = 1, por ejemplo, 65 mW, ESR = 16 Ω. En general, cuanto mejor es la calidad del producto y más grande es el tamaño, menor k es mejor, una Figura de Mérito (FoM) útil. y recuerde que la tolerancia en las especificaciones es amplia, pero sus resultados dependen del proveedor.

Información miscelánea (ticky tacky)

Los diodos son inherentemente logarítmicos durante 4 décadas cuando son ideales. Este es un diodo de gran potencia, por lo que la resistencia aparente lineal es bastante pequeña en comparación con la respuesta natural logarítmica.

A menudo he hablado sobre cómo la resistencia lineal incremental de los diodos sigue la clasificación de Pd inversa +/-25% para k=0.5 a 1 para ESR=k/Pd. Este es mi propio descubrimiento, no enseñado pero consistente con la mayoría de los diodos y transistores. aunque esta parte no tiene clasificación de Pd, es 5A@1.1~1.7 @60'C implica un promedio. de 7W o un ESR de 0,07 a 0,14 ohmios o un promedio. de aumento de 0,1 V por amperio. Esto da una estimación aproximada de la curva en el rango de 1 a 10 A por encima del cual se vuelve lineal, como lo muestra la curva en el gráfico log-lin de la figura 4 en http://www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdf

Pero esta curva que muestra es solo para un pulso estrecho donde la temperatura de la unión se regula a una temperatura constante de 25'C.

Pero para ESR, sigue una curva algo lineal entre el 10 % y el 100 % de la corriente nominal máxima. Debajo de esto, la R incremental es logarítmica.

Así que sí y no son sus respuestas. Depende de la VSG.

La ley de Ohm funciona para muchas cosas además de la corriente y el voltaje a través de resistencias. Pero donde sea que intentes aplicarlo, eventualmente fallará. Para una resistencia, la ruptura ocurre cuando la corriente y el voltaje son lo suficientemente altos como para hacer que la resistencia se convierta en humo. Para circuitos magnéticos, la ley de ohm falla cuando parte del circuito está saturado. También se puede aplicar al flujo de fluidos a través de tuberías, modelos de inmigración ilegal y mucho más.

Para diodos ordinarios, existe la ECUACIÓN DE DIODO, desarrollada por IIRC por Shockley. Es I = Io (e^(Vd/nVt)-1). Un diodo no sigue la ley de ohm. Consulte https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling para obtener más detalles. Por supuesto, este modelo, como todos los demás, tiene límites más allá de los cuales falla.

En el modelado de circuitos ordinarios, utilizo un interruptor controlado por voltaje en serie con una fuente de voltaje de aproximadamente 0,6 voltios. Menos de 0,6 voltios, el interruptor está abierto y no fluye corriente. Por encima de 0,6 voltios, el interruptor se cierra y la fuente de voltaje limita la caída de voltaje a 0,6, sin importar la corriente. Esto funciona bastante bien en la mayoría de los circuitos.

Tenga en cuenta que la calculadora WP-34s incluye la función Lambert W que puede usar para resolver la ecuación del diodo inmediatamente sin ninguna iteración, pero eso está más allá del alcance de su pregunta.

A altas frecuencias, los diodos tienen inductancia y capacitancia que deberán modelarse, así que tenga cuidado si se encuentra con una situación así.

No siguen la ley de Ohm, pero eso no hace que la comparación sea inútil.

En primer lugar, considere que si tengo dos valores, como voltaje y corriente, puedo definir alguna función R que es una "resistencia" que iguala los dos. En este caso, la R de un diodo (la "resistencia" de un diodo) es altamente no lineal. Dado que puedo crear una relación de este tipo para básicamente cualquier dispositivo que desee, afirmar que los diodos siguen la Ley de Ohm es como decir "cualquier cosa se puede lanzar desde el aire al menos una vez". ( Regla 11 )

Sin embargo, esta relación puede ser muy útil para modelos de pequeña señal. Tomemos la región exponencial básica del comportamiento de un diodo:$I=I_0e^{kV}$, donde $k es una constante para ese diodo en particular. Si tomo la derivada, obtengo$\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$. Puedo usar esto para construir un modelo de señal pequeña para un diodo polarizado con un cierto voltaje. Siempre que el voltaje de la señal pequeña sea lo suficientemente pequeño, no creará demasiados efectos no lineales, y puedo hacer un diseño de circuito como si el diodo fuera una resistencia.

Su amigo está confundiendo la "ley de Ohm", que establece una relación lineal entre el voltaje y la corriente con la capacidad de especificar la resistencia diferencial, la relación local entre el voltaje y la corriente en un punto de operación dado. La primera es una ley real que hace una declaración prescriptiva, la segunda es básicamente más o menos descriptiva y solo asume la existencia de una relación entre voltaje y corriente.

Tenga en cuenta que el punto de operación ni siquiera puede ser descrito únicamente por la corriente: un diodo de túnel, por ejemplo, tiene una fase de resistencia diferencial negativa ya que el efecto de túnel se reemplaza por el comportamiento normal del diodo, donde la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje. Esto lo hace viable para conducir osciladores.

Los diodos son no lineales (ya sea que emitan luz o no).

"No lineal" significa que no siguen la Ley de Ohm de la manera habitual como lo hacen las resistencias, los calentadores, los cables largos, etc.

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

En cualquier instante hay un valor para E e I, por lo que se puede calcular una R efectiva.

Pero la Ley de Ohm da la sensación de que R permanece constante si E o I cambian: si E se duplica, yo también debo duplicarme. Eso no es cierto para cosas no lineales como diodos.

La ley de Ohm es una ecuación lineal y todo lo demás que se mantiene constante da como resultado una gráfica de línea recta. Un diodo se clasifica como un dispositivo no lineal y afirmar lo contrario es lo mismo que decir que la definición de lineal es incorrecta. ¿Usarías seriamente la misma analogía con parcelas cuadradas o cúbicas? Decir que un diodo sigue la ley de ohmios suena como una cita de un político, y es tan creíble.

La idea general real de la resistencia es$R = \frac{dI}{dV}$.

Con los circuitos pasivos todo es lineal y la resistencia también lo es.$R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$— la derivada es una constante, lineal.

Es esta resistencia lineal (una constante), lo que la gente piensa primero cuando habla de resistencia. Son "resistencias". Es conveniente también que los demás componentes activos no tengan que expresarse en términos de pura resistencia. Incluso con resistencias parásitas (resistencia directa de diodo parásito, FET$R_{OUT}$, etc), los tratamos como resistencias. Entonces esto solidifica la idea de que la resistencia es solo para resistencias.

Pero realmente si tomamos$R = \frac{dI}{dV}$, casi cualquier componente que tenga una caída de voltaje a través de ellos y permita que la corriente fluya hacia o desde al menos un terminal puede expresarse como que tiene "resistencia".

Probablemente me arrepienta de decir "fluir hacia o desde al menos un terminal", ya que no existe un componente tan práctico (probablemente una antena, pero no estoy seguro)

TAMBIÉN, no compre en Lees's Electronics, podrían equivocarse al proporcionarle piezas reservadas para mí y podría terminar con componentes defectuosos.