در این مقاله، افت ولتاژ دیود، علت ایجاد آن و نحوه محاسبه آن را مورد بحث قرار خواهیم داد. دیود یک دستگاه نیمه هادی است که جریان یک جهتی را امکان پذیر می کند و جریان جریان را در سمت دیگر محدود می کند.
افت ولتاژ دیود اساساً به افت ولتاژ بایاس رو به جلو اشاره دارد. هنگامی که جریان از آن عبور می کند، در یک دیود موجود در یک مدار الکتریکی رخ می دهد. این افت ولتاژ بایاس رو به جلو نتیجه عمل ناحیه تخلیه است که توسط اتصال PN تحت تأثیر یک ولتاژ اعمال شده تشکیل شده است.
افت ولتاژ دیود چیست؟
افت ولتاژ دیود نتیجه جریان جریان از آند به کاتد است. هنگامی که دیود در بایاس رو به جلو هدایت می شود، افت پتانسیل در سراسر آن به عنوان افت ولتاژ دیود یا افت ولتاژ رو به جلو شناخته می شود.
در حالت ایده آل، زمانی که دیود جریان دارد و برای تولید ولتاژ خروجی DC کار می کند، نباید هیچ افت ولتاژی در سراسر دیود وجود داشته باشد. در زندگی واقعی، یک افت ولتاژ کوچک به دلیل مقاومت رو به جلو و ولتاژ شکست رو به جلو رخ می دهد. برای سیلیکون، افت ولتاژ دیود حدود 0.7 ولت است.
یک دیود چقدر ولتاژ افت می کند؟
هر دیود مقدار خاصی از ولتاژ را در پایانه های خود کاهش می دهد. افت ولتاژ دیود 0.7 ولت به این معنی است که ولتاژ از طریق مقاومت یا بار موجود در مدار (ولتاژ تغذیه - 0.7) ولت است.
افت ولتاژ در دیودهای مختلف متفاوت است. معمولاً برای یک دیود سیلیکونی کوچک از 0.6 تا 0.7 ولت متغیر است. برای دیودهای شاتکی، مقدار افت ولتاژ 0.2 ولت است. برای دیودهای ساطع کننده نور یا LED ها، افت ولتاژ بین 1.4-4 ولت است. دیودهای ژرمانیوم دارای افت ولتاژ 0.25-0.3 ولت هستند.
ادامه مطلب در….افت ولتاژ برای کابل: نحوه محاسبه و حقایق دقیق
چرا دیود افت ولتاژ دارد؟
دیود، در بایاس رو به جلو، سطح ولتاژ مناسبی را انتخاب می کند تا بتواند بارهای الکترونیکی را به سمت اتصال PN فشار دهد. می توان آن را مشابه "بالا بردن" هر توپ از روی زمین به بالای میز گفت.
تفاوت در سطح انرژی مورد نیاز برای حرکت بارهای الکترونیکی در سراسر اتصال PN باعث می شود افت ولتاژ. همچنین، مقداری مقاومت در دیود وجود دارد که مسئول مقدار مشخصی افت ولتاژ است. افت ولتاژ ناشی از مقاومت به نرخ جریان مجاز در اتصال PN بستگی دارد.
چگونه افت ولتاژ دیود را محاسبه کنیم؟
افت ولتاژ دیودهای مختلف متفاوت است. برای دیود سیلیکونی تقریباً 0.7 ولت، برای دیود ژرمانیوم 0.3 ولت و برای دیود شاتکی حدود 0.2 ولت است. LED ها دارای مقادیر مختلف افت ولتاژ هستند.
حال اگر بخواهیم افت ولتاژ هر عنصر دیگری را در مدار محاسبه کنیم، باید افت ولتاژ دیودهای موجود بین آن عنصر و منبع را از ولتاژ منبع کم کنیم. بنابراین افت ولتاژ آن عنصر (ولتاژ منبع- مجموع افت ولتاژ دیود) است.
چگونه با استفاده از دیود ولتاژ را کاهش دهیم؟
دیودهای زنر برای کاهش ولتاژ مناسب هستند. با این حال، یک روش بی اهمیت برای کاهش ولتاژ با استفاده از دیودها، اتصال چندین دیود به صورت سری به منبع تغذیه است. هر دیود باعث افت ولتاژ تقریباً 0.7 ولت می شود.
دیودها فقط یک جریان جهت دار الکتریسیته را اجازه می دهند، اما دیود فقط زمانی که منبع تغذیه آستانه را لمس کند، جریان الکتریسیته را هدایت می کند. آستانه استاندارد دیود سیلیکونی 0.6 ولت است. … پس از اتصال هر دیود به صورت سری، ولتاژ 0.6 ولت کاهش می یابد. با استفاده از این تکنیک، می توانیم ولتاژ را در مدار با استفاده از دیودها کاهش دهیم.
همچنین بخوانید…نحوه محاسبه افت ولتاژ در یک مدار سری: حقایق دقیق
پرسش و پاسخ
چگونه با دیود زنر ولتاژ را کاهش دهیم؟
دیود زنر مورد خاصی از دیودها است که اجازه می دهد جریان معکوس در یک ولتاژ خاص جریان یابد که به ولتاژ زنر معروف است. همچنین می تواند معکوس را کاهش دهد ولتاژ و کار به عنوان یک تنظیم کننده ولتاژ کارآمد.
برای استفاده از دیود زنر برای کاهش ولتاژ، باید آن را موازی با بار در مدار وصل کنیم. ولتاژ تغذیه باید بیشتر از ولتاژ زنر باشد و دیود باید در بایاس معکوس باشد. این اتصال به کاهش ولتاژ معکوس به یک مقدار خاص کمک می کند و به عنوان یک تنظیم کننده ولتاژ عمل می کند.
فرمول افت ولتاژ دیود
برای سادگی، افت ولتاژ رو به جلو در یک دیود 0.7 V در نظر گرفته می شود. حال، اگر تنها یک دیود در مدار همراه با یک بار وجود داشته باشد، افت ولتاژ در سراسر بار (ولتاژ تغذیه - 0.7) ولت است.
در صورت وجود چندین دیود به صورت سری در یک مدار، افت ولتاژ در سراسر بار است (ولتاژ تغذیه - تعداد دیودها * 0.7). به عنوان مثال، در تصویر 1، افت ولتاژ در سراسر دیود D1 = (5-0.7) = 4.3 V. افت ولتاژ در سراسر دیود D2 = (5-2 * 0.7) = 3.6 V. افت ولتاژ در دیود D3 = (5- 3 * 0.7) = 2.9 V.
ادامه مطلب در….افت ولتاژ برای تک فاز: نحوه محاسبه و حقایق دقیق
نمودار افت ولتاژ دیود
جدول زیر حدود افت ولتاژ انواع دیودها را نشان می دهد.
| نوع دیود | افت ولتاژ |
| دیود سیلیکون | 0.6-0.7 ولت |
| دیود ژرمانیوم | 0.25-0.3 ولت |
| دیود شاتکی | 0.15-0.45 ولت |
| LED قرمز | 1.7-2.2 ولت |
| آبی LED | 3.5-4 ولت |
| LED زرد | 2.1-2.3 ولت |
| سبز LED | 2.1-4 ولت |
| LED سفید | 3.3-4 ولت |
| LED نارنجی | 2.03-2.20 ولت |
| ال ای دی بنفش | 2.76-4 ولت |
افت ولتاژ دیود در مقابل دما
افت ولتاژ دیود اختلاف پتانسیل بین پایانه های دیود عامل است. افت ولتاژ به ضریب دمای دیود و رفتار سایر عناصر در مدار بستگی دارد.
ضریب دمایی مثبت یا منفی به ترتیب باعث افزایش یا کاهش افت ولتاژ دیود می شود. اکثر دیودهای سیلیکونی دارای ضریب دمایی منفی هستند که به این معنی است که افت ولتاژ با افزایش دما کاهش می یابد. دیود زنر دارای ضریب دمایی مثبت است که باعث افزایش افت ولتاژ می شود.
افت ولتاژ دیود در مقابل جریان
La افت ولتاژ در سراسر دیود با جریان به صورت غیر خطی افزایش می یابد. اما از آنجایی که مقاومت دیفرانسیل کمتر است، افزایش بسیار کند است. ما می توانیم ویژگی های ولتاژ رو به جلو در مقابل جریان را در نظر بگیریم.
از منحنی IV، می‌توانیم ببینیم که مقدار زیادی افزایش جریان در ابتدا افزایش ناچیزی در ولتاژ ایجاد می‌کند. سپس با سرعت بیشتری ولتاژ بالا می رود و در نهایت بسیار سریع افزایش می یابد. منحنی IV رشد تصاعدی ولتاژ با جریان را نشان می دهد. زمانی که Vd از 0.6/0.7 V عبور می کند، به سرعت به سمت بالا حرکت می کند.
چه زمانی ولتاژ در یک دیود اتصال PN کاهش می یابد؟
هنگامی که جریان از هر جزء موجود در مدار عبور می کند، افت ولتاژ رخ می دهد. به طور مشابه، هنگامی که جریان از دیود در بایاس رو به جلو عبور می کند، یک وجود دارد افت ولتاژ، به عنوان افت ولتاژ رو به جلو شناخته می شود.
دیود اتصال pn نمی تواند جریان را از محل اتصال در بایاس معکوس برای مقاومت بسیار بالا ارسال کند. اتصال pn مانند یک مدار باز عمل می کند، بنابراین افت ولتاژ در آن دیود اتصال pn ایده آل ثابت می ماند. برابر با ولتاژ باتری است.
همچنین برای اطلاع از این موضوع لطفا کلیک کنید دیودهای ساطع کننده نور آلی.
