Mengapa LED tidak mematuhi hukum Ohm?

11

Dalam pertanyaan sebelumnya, saya tahu bahwa LED tidak mematuhi hukum Ohm . (Lihat Menghitung tegangan yang diharapkan di sekitar resistor )

Sederhananya: bagaimana itu?

Apa yang membuat mereka berperilaku sangat berbeda? Bagaimana seharusnya kita memperlakukan mereka dalam suatu rangkaian dan perhitungan?

Apakah ada komponen lain dengan perilaku serupa?

led ohms-law Antoine_935
sumber
5
Model dioda non-ideal memiliki istilah eksponensial di dalamnya. Lebih penting lagi, hukum Kirchoff dipenuhi, dan itu selalu berlaku.
Matt Young
@MattYoung hanya untuk kejelasan, dioda ideal memiliki istilah eksponensial, dan model ambang hanya penyederhanaan yang sangat kasar
clabacchio
Coba berikan tegangan variabel tertentu ke air. Yang akan Anda temukan adalah resistansi berubah dengan voltase. Udara juga tidak mematuhi Hukum Ohm - Anda memiliki tegangan raksasa yang mengambang di udara. Tetapi hampir tidak ada arus sampai tegangan mencapai level tertentu. Apa yang Anda amati kemudian adalah percikan dalam bentuk pencahayaan. Hukum Ohm hanya berlaku untuk bahan resistif - menurut definisi. Apa yang tidak mematuhi Hukum Ohm bukanlah sebuah resistor.
Jonny B Bagus
5
Anda baru saja menemukan prinsip perangkat linear vs non-linear. Harapkan perilaku non-linear dari semua semikonduktor.
Gbarry

Jawaban:

15

Hukum Ohm berlaku untuk perlawanan. Semua aspek resistif perangkat akan berperilaku sesuai dengan hukum OHm.

Jika Anda membalikkan pertanyaan Anda, Anda melihat bahwa setiap hal yang berperilaku sesuai dengan hukum Ohm harus menjadi penghambat. Hanya ada begitu banyak yang bisa dilakukan dengan perlawanan murni. Jadi secara logis segala sesuatu yang tidak berperilaku sesuai dengan hukum ohm bukanlah penghambat. Atau hal apa pun yang bukan resistor tidak akan berperilaku sesuai dengan hukum ohm.

Saya percaya itu disebut Tautologi.

Dalam desain sirkuit, kami memiliki banyak perangkat berbeda yang semuanya memiliki sifat unik untuk dapat mengimplementasikan berbagai hal / fungsi.

placeholder
sumber
3
Saya pikir jawaban Anda perlu lebih disorot karena itu adalah satu-satunya yang benar (saat ini saya sedang menulis ini). Hukum Ohm bersifat empiris dan awalnya berasal dari mengamati perilaku kabel dengan panjang yang berbeda. Air tidak mematuhi Hukum Ohm, udara tidak - hanya bahan konduktif yang melakukannya, dan itupun tidak selalu.
Jonny B Bagus
2
Jika saya memiliki kotak hitam, dan mengalirkan arus melalui itu - kemudian mengukur tegangan di atasnya - saya bisa menghitung resistansi pada saat itu. Tidak masalah apa yang ada di kotak hitam.
Brad
1
Persis - seperti yang saya katakan: Dioda tidak memiliki "resistansi tetap". Namun saya bisa berpendapat bahwa itu memang memiliki resistensi yang diketahui untuk arus yang diberikan. Pertanyaannya adalah apakah itu mematuhi hukum ohm, dan itu benar. Itu tidak memiliki resistensi yang konstan.
Brad
3
@Rad, itu tidak mematuhi hukum Ohm - titik. Untuk hukum Ohm, V dan I adalah proporsional , yaitu rasionya konstan .
Alfred Centauri
1
Anda menggambarkan fakta bahwa responsnya nonlinier - dan saya setuju tidak. Namun itu bukan pertanyaannya. Dengan logika ini "resistor variabel" juga akan melanggar hukum ohm. Hukum Ohm mendefinisikan hubungan antara resistansi, arus dan tegangan sebagai persamaan - proporsi satu sama lain. Itu hanya menyatakan perubahan dalam satu akan memerlukan setidaknya satu perubahan pada satu sama lain untuk tetap berlaku. Anda bersikeras R harus mempertahankan konstan sementara hanya V dan saya berubah untuk perangkat. Ini akan menggambarkan perangkat yang linier dan murni resistif - tetapi bukan satu-satunya yang akan berlaku.
Brad
16

Mereka melakukannya - mereka hanya tidak memiliki resistensi "tetap". Jika Anda melihatnya dari sudut pandang memiliki drop tegangan maju tetap (yang semacam itu - tergantung pada wilayah operasi) - lihat mereka lebih sebagai memiliki tegangan tetap di atasnya. Oleh karena itu, ketika arus yang berbeda melewatinya, tegangannya akan tetap (relatif) konstan, tetapi resistansi akan berubah.

Ini adalah jawaban yang sederhana - tetapi saya pikir Anda berbicara pada level ini.

Brad
sumber
5
Yah, itu adalah dioda , yang merupakan semikonduktor yang secara inheren berarti tidak memiliki konduktansi tetap , seperti konduktor normal. Properti semikonduktor ini (dan lainnya) sangat kompleks. Mereka melakukan berbagai hal di berbagai wilayah operasi . Perlawanannya lebih merupakan artefak dari operasinya pada titik tertentu - sebagai lawan dari kuantitas tetap. Lihat "Karakteristik Arus Tegangan" di sini: en.wikipedia.org/wiki/Diode
Brad
3
Ini bukan jawaban yang bagus. Jika elemen rangkaian mematuhi hukum Ohm, tegangan sebanding dengan arus, yaitu tegangan yang melintasi adalah fungsi linier dari arus yang melalui - berhenti penuh. Selain itu, jawaban ini mengonfigurasi gagasan resistensi, V / I, dan resistensi dinamis , dv / di. Lihat, misalnya, youtube.com/watch?v=QF6V74D2hbY
Alfred Centauri
3
Saya tidak setuju. Hukum Ohm tidak menyatakan bahwa perlawanan tidak bisa berfungsi. Menyangkal hal ini berarti bahwa, misalnya, potensiometer atau rheostat tidak mematuhi Hukum Ohm, karena seseorang dapat memutar kenop.
Kaz
3
@ Ka, linearitas dan invarian waktu jelas berbeda. Anda menyatukan keduanya. Jika mereka sama, kita tidak perlu menentukan secara terpisah, misalnya, sistem invarian waktu linier . Suatu resistor variabel adalah, pada setiap saat waktu, sebuah resistor dengan resistansi yang konstan terhadap tegangan yang melewatinya atau arus yang melaluinya.
Alfred Centauri
2
@AlfredCentauri Tapi begitu juga dioda, kapan saja. Ini seperti rheostat, kecuali bahwa daemon di dalam dioda yang memutar kenop melihat tegangan maju daripada waktu.
Kaz
4

Sederhananya, karena mereka bukan resistor tetapi persimpangan pn, dan karena itu rasio VI mereka eksponensial.

Itu tidak berarti bahwa Anda tidak dapat menghitung arus mereka, hanya saja itu tidak sesederhana untuk resistor. Misalnya, Anda dapat memperlakukan mereka dengan model ambang, dengan penurunan tegangan tetap. Maka arus akan diatur oleh resistor eksternal atau komponen aktif.

LED adalah dioda, jadi itulah kesamaan yang jelas. Persimpangan basis-emitor dari transistor bipolar adalah dioda, dan berperilaku serupa. Satu-satunya perbedaan dengan dioda adalah tegangan ambangnya lebih tinggi karena material dan doping yang berbeda.

clabacchio
sumber
3

Bola lampu, pada pemeriksaan pertama mungkin tidak mematuhi hukum ohm. Ukur resistansi dengan multimeter dan mungkin 5 ohm. Hubungkan ke catu daya yang mampu menerangi dan mengukur arus dan tegangan dan resistansi akan meningkat secara signifikan (mungkin 20 atau 30 ohm). Ini masih sebuah resistor tetapi perubahan resistansi dengan daya yang dikirim ke sana.

Sebuah resistor tergantung cahaya adalah contoh lain - resistansi berubah dengan cahaya insiden - itu masih merupakan resistor dan mematuhi hukum ohm - tetapi dibutuhkan sedikit lebih dari grafik arus volt linier untuk mencari tahu.

Andy alias
sumber