二极管不表现为短路


13

我最近开始玩在线电路模拟器,在一个非常简单的电路中,我无法理解其行为

我有一个电压源,它通过一个限流电阻器并联连接到一个二极管和一个电感器。据我所知,当二极管的阳极连接到电压源的正极时,其行为应类似于短路。在此模拟器中,发生了非常奇怪的事情:当我闭合开关时,大量电流流过二极管(少量电流流过电感器),几秒钟后,流过二极管的电流没有明显下降,直到停止为止完全。这是为什么?

在此处输入图片说明

模拟器中我电路的链接链接(单击swtich将其关闭并观看仿真)


9
在没有看过模拟的情况下,我将大胆猜测一下,说它可以准确地模拟从所述二极管释放出的魔幻烟雾。
梅尔斯,

3
哦,不是这样。仿真器中的电路包含一个限流电阻,该电阻未在问题中提及。
梅尔斯,

1
编辑以反映该+原理图和波形的屏幕截图。
恩里克·布兰科

Answers:


2

正如其他人指出的那样,二极管不是“完美”的短路(或开路)电路。但是,如果您了解其“局限性”,则可以使用理想化的行为,但局限性区域除外。
对于您的特定电路,您必须知道电感器最初显示为开路,然后在达到稳态后显示为短路。这意味着在开始时,电路的行为就好像只有电阻器和二极管(串联)连接到电源一样。因此,二极管被正向偏置,并且起着短路的作用。
随着电感器达到稳态,其两端的电压将变为零,因此二极管两端的电压将变为零。由于二极管需要至少0.6V的正向偏置电压,因此当电感器上的电压低于0.6V时,二极管将停止导通。此时,电路的行为就好像只有电阻器和电感器(串联)连接到电源一样。
我希望你现在可以看到你的模拟器显示了正确的电路行为。


30

最初,电感器抵抗电流的变化,从而使二极管成为电阻最小的路径,并使其承载大部分电流。当电感器中的磁场累积时,跨它的电压会降低,因为它允许更多的电流通过。二极管具有正向压降(通常为0.6V)来解决,因此在电感器两端的电压降至二极管的正向电压以下之后,它不会传导任何电流。


14
同样,当您关闭该电路时,很可能会用反电动势来炸二极管。
西蒙·里希特

@Meis,但是如果二极管上的电压大于正向电压时,二极管的行为像短路一样,为什么电流仍然试图流经电感器呢?
yanivps

@yanivps,因为二极管并没有表现得像一个短路。二极管在一个方向上就像是短路,而在另一个方向上像是开路,这种想法大大简化了它的实际行为。
所罗门慢

@SimonRichter考虑到它们的电容非零,难道有很多功率二极管(包括1N400x系列)不能处理短电压尖峰吗?
卡雷布·赖斯特

考虑到电路中没有任何东西可以消散(相当大)电感器的反电动势,因此电压尖峰不会那么短。我还没有做完数学运算,但是我冒险猜测一个人必须带一个强壮的二极管来避免反向击穿。
梅尔斯(Mels)

7

是的,以前的海报是正确的。为了进一步阐明,二极管不是短路而是阈值设备,只要二极管两端的电压(正确定向以导通)大于某个值(通常为0.6V)(但对于特殊类型可能有所不同),它就会开始导通
因此,只要电压低于0.6 V,就不会有电流流过,而当电压超过此阈值电流时,它就会流过。

电感以不同的方式响应电流的突然变化,它表现出一种称为阻抗的方式,这就是说,尽管它具有电阻R,但它也具有电感L,该分量直接取决于频率。

因此,当电感器突然与电源断开或连接时,会在短时间内增加电压而产生反应,电流最初几乎为零,但稍后会在较小的电流下稳定下来,电压接近零。

电路中的二极管会看到电压的升高(线圈中的电流仍几乎为零)并闭合,从而使尖峰电流流过它,从而还减少了线圈上的过大电压,从而降低了二极管中的大电流流动很短的时间。

在某些开关继电器甚至固态设备中会发现一种通常称为SNUBBER的非常常见的布置。其功能是通过暂时传导大电压尖峰来阻止过多的电压尖峰破坏线圈绝缘,然后在线圈上的电压恢复至接近零时将其关闭。我只是以通俗易懂的方式翻译了上述等式和观察结果,希望对您有所帮助。


1
将来,您应该将答案分成几段,以便于阅读。开关不是水龙头:打开开关时,电流停止流动。//(这次,我已经为您编辑了该文件。)
Oskar Skog

+1表示二极管不是实际的短路。
奥斯卡·斯科格

1
也许值得添加一些有关典型二极管的IV特性以及Shockley方程的信息。
卡雷布·雷斯特


3

对于电感器

V=Ldidt

在任何稳态条件下,电流都不会随时间变化,因此,电感两端的电压必须为零。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.