akuntansi untuk resistensi LED

18

Saya melakukan laboratorium sederhana (saya hobi EE) untuk memperkuat matematika hukum ohm saya dan belajar sedikit tentang bagaimana melakukan pengukuran yang tepat dengan multimeter.

Saya memiliki rangkaian sederhana dengan resistor 2.2k ohm yang terhubung secara seri dengan LED. Semuanya berfungsi dengan baik sampai pada titik saya pergi untuk menghitung penurunan tegangan pada resistor dan LED.

Perhitungan awal saya hanya memperhitungkan resistor 2.2k ohm. Karena itu saya mendapat tegangan penuh jatuh di resistor. Namun, ketika saya mengukur rangkaian sebenarnya saya menemukan hasilnya hampir setengah dari tegangan input, yang akan menunjukkan kepada saya

Matematika saya salah
Masih ada resistensi yang belum dihitung

Satu-satunya yang tersisa untuk diperhitungkan adalah LED. Apa metode terbaik untuk menentukan ketahanan LED sederhana? Saya mencoba melakukan apa yang saya lakukan dengan resistor (tahan dengan probe dengan jari saya) tetapi saya tidak mendapatkan bacaan yang tepat. Apakah ada teknik yang saya lewatkan di sini?

led resistors ohms-law Warga kehormatan
sumber

4

LED tidak mengikuti hukum Ohm, penurunan voltase mereka lebih dekat ke konstan daripada hubungan linear dengan arus. Multimeter Anda mungkin memiliki mode untuk mengukur penurunan tegangan dioda.

microtherion

32

LED tidak dimodelkan sebagai resistor murni. Seperti disebutkan dalam beberapa jawaban lain, LED nyata memang memiliki hambatan, tetapi seringkali itu bukan perhatian utama saat memodelkan sebuah dioda. Grafik hubungan arus / tegangan LED:

dioda

Sekarang perilaku ini cukup sulit untuk dihitung dengan tangan (terutama untuk sirkuit yang rumit), tetapi ada "perkiraan" yang bagus yang membagi dioda menjadi 3 mode operasi terpisah:

Jika tegangan melintasi dioda lebih besar dari Vd, dioda berperilaku seperti penurunan tegangan konstan (yaitu akan membiarkan apa pun yang mengalir melalui arus V = Vd).
Jika tegangan kurang dari Vdtetapi lebih besar dari tegangan tembus Vbr, dioda tidak melakukan.
Jika tegangan bias balik berada di atas tegangan tembus Vbr, dioda kembali menjadi konduktor, dan akan membiarkan apa pun arus yang lewat dipertahankan V = Vbr.

Jadi anggaplah kita memiliki beberapa sirkuit:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Pertama, kita akan menganggap itu VS > Vd. Itu berarti tegangannya Radalah VR = VS - Vd.

Dengan menggunakan hukum Ohm, kita dapat mengatakan bahwa arus yang mengalir melalui R (dan dengan demikian D) adalah:

saya = \frac{V_{R}}{R}

$\begin{equation} I = \frac{V_R}{R} \end{equation}$

Mari kita pasang beberapa angka. Katakan VS = 5V, R = 2.2k, Vd=2V(LED merah khas).

V_{R} = 5 V - 2 V = 3 V saya = \frac{3 V}{2.2 k Ω} = 1.36 m SEBUAH

$\begin{equation} V_R = 5V - 2V = 3V\\ I = \frac{3V}{2.2k\Omega} = 1.36 mA \end{equation}$

Oke, bagaimana jika VS = 1V, R = 2.2k, danVd = 2V ?

Kali ini VS < Vd,, dan dioda tidak melakukan. Tidak ada arus yang mengalir R, jadi VR = 0V. Itu berarti VD = VS = 1V(di sini, VDadalah tegangan aktual melintasi D, di mana-seperti Vdadalah penurunan tegangan saturasi dioda).

helloworld922
sumber

+1 Hal-hal dasar tetapi penjelasan yang sangat bagus untuk pemula.

Rev1.0

1

Apa yang Anda maksud dengan "V d" dan "V d"? Saya tidak dapat menemukan titik di pos Anda di mana Anda dengan jelas menunjukkan arti dari sub-skrip. Terima kasih.

Iam Pyre

Vd= tegangan melintasi dioda D. Vsadalah tegangan sumber (label pada diagram rangkaian).

helloworld922

20

Berlawanan dengan beberapa jawaban lain, LED memang memiliki hambatan. Ini kecil, tetapi tidak signifikan. Perlawanan saja tidak cukup untuk menggambarkan perilaku mereka, tetapi untuk mengatakan bahwa LED tidak memiliki resistensi adalah penyederhanaan yang valid saja kadang-kadang .

Lihat, misalnya, grafik ini dari datasheet untuk LTL-307EE , yang saya pilih tanpa alasan selain itu adalah dioda default di CircuitLab, dan LED indikator yang cukup khas:

arus maju vs tegangan

Lihat bagaimana garis dasarnya lurus, dan tidak vertikal di atas 5mA? Itu karena resistansi internal LED. Ini adalah jumlah dari tahanan kabel, kabel ikatan, dan silikon.

$I$ $V_D$

saya = {saya}_{S} (e^{V_{D} / (n V_{T})} - 1)

$I=I_S\left(e^{V_D/(nV_T)}-1\right)$

$I$ $V_D$ $V_T=25.85\cdot10^{-3}$ $n=1$ $i_s = 10^{-33}$ .

Pertimbangkan hubungan arus-tegangan untuk sebuah resistor, yang diberikan oleh hukum Ohm :

saya = \frac{V}{R}

$I = \frac{V}{R}$

$0V, 0A$ $R$ .

Berikut adalah grafik dengan resistor, dioda "ideal" sesuai dengan persamaan dioda Schockley dan tidak ada resistansi, dan model LED yang lebih realistis yang mencakup beberapa resistansi:

grafik tegangan arus

$> 5mA$ $(1.8V, 5mA)$ $(2.4V, 50mA)$

\frac{2.4 V - 1.8 V}{50 m A - 5 m A} = \frac{0.6 V}{45 m A} = 13 Ω

$\frac{2.4V - 1.8V}{50mA-5mA} = \frac{0.6V}{45mA} = 13\Omega$

$13\Omega$

Tentu saja, Anda juga harus memasukkan penurunan tegangan maju LED dalam perhitungan Anda, yang bertanggung jawab untuk pergeseran ke kanan antara resistor dan garis LED nyata . Tetapi, yang lain sudah melakukan pekerjaan dengan baik untuk menjelaskan hal itu.

$13\Omega$ $1000\Omega$

Phil Frost
sumber

Anda tahu barang-barang Anda! Terima kasih. Grafik yang bagus mewakili resistor (merah) + drop tegangan = (ideal) dioda (hijau)

e-motiv

8

Dioda, secara umum, tidak memiliki resistansi (selain jumlah kecil dari konduktor di dalam paket), mereka memiliki penurunan voltase di atasnya, yang jumlahnya tergantung pada bahan semikonduktor yang digunakan dalam konstruksinya. Untuk tipikal LED, penurunan tegangan ini ~ 1.5V. Penurunan voltase terkait dengan celah pita pada semikonduktor (perbedaan energi antara keadaan elektron terikat tertinggi dan "pita konduksi"). Penurunan tegangan ini memang sedikit tergantung pada suhu dan arus, tetapi tidak signifikan untuk aplikasi LED sederhana.

Untuk menggambarkan, di sini adalah kurva IV untuk dioda tipikal, perhatikan bahwa arus asimtotik meningkat setelah tegangan ambang tertentu tercapai. Perhatikan bahwa tidak seperti resistor, kurva IV sangat non-linear.

tanpa malu-malu dicuri dari wikipedia

Jika Anda menghubungkan dioda langsung ke baterai Anda tanpa resistor, arus di dioda hanya ditentukan oleh resistansi (sangat kecil) di kabel dan resistansi internal baterai, sehingga arus di dioda akan sangat besar dan akan (kemungkinan besar) terbakar, karena dioda dengan sendirinya tidak menawarkan perlawanan tetapi melakukan arus.

Untuk menjawab pertanyaan Anda, untuk menghitung arus yang mengalir melalui dioda, Anda perlu menentukan tegangan suplai, kurangi drop tegangan dioda, dan gunakan tegangan rendah baru ini untuk menghitung arus menggunakan resistor pembatas Anda.

kasar
sumber

Begitu ya, itu menarik. Saya akan mencobanya. Terima kasih. Jadi karena drop tegangan lebih atau kurang konstan saya hanya mengurangi itu langsung dari tegangan? Hanya mencoba mendapatkan alasan langsung di kepalaku.

Freeman

@ Freeman: Ya. Lihatlah lembar data untuk menentukan tegangan maju nominal dioda Anda.

Rev1.0

1

Saya seorang pemula dan tidak ada jack tentang dioda. Untuk sekarang untuk menghitung arus yang mengalir melalui dioda Anda perlu menentukan tegangan suplai, kurangi drop tegangan dioda, dan gunakan tegangan rendah baru ini untuk menghitung arus melakukan trik untuk saya.

Kohányi Róbert

0

LED memiliki penurunan tegangan bawaan (Karena sifat LED). Anda dapat melihat lembar spesifikasi LED yang Anda beli untuk menentukan drop. Warna LED biasanya memengaruhi penurunan tegangan.

Untuk penjelasan lebih rinci:

https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit

Savio
sumber

akuntansi untuk resistensi LED

Jawaban: