为什么LED不遵守欧姆定律?


11

在上一个问题中,我想到LED不遵守欧姆定律。(请参阅计算电阻器周围的预期电压

简而言之:那是什么?

是什么使他们的行为如此不同?我们应该如何在电路和计算中对待它们?

是否还有其他具有类似行为的组件?


5
非理想二极管模型中包含指数项。更重要的是,基尔霍夫定律得到满足,并且始终适用。
马特·杨

@MattYoung为清楚起见,理想二极管具有指数项,阈值模型只是一个非常粗略的简化
clabacchio

尝试对水施加一定的可变电压。您会发现电阻随电压而变化。空气也不遵守欧姆定律-空气中漂浮着巨大的电压。但是直到电压达到一定水平才几乎没有电流。然后,您观察到的是灯光形式的火花。根据定义,欧姆定律仅适用于电阻材料。不遵守欧姆定律的不是电阻器。
Jonny B 2013年

5
您刚刚发现了线性与非线性设备的原理。期望所有半导体的非线性行为。
gbarry

Answers:


15

欧姆定律适用于抵抗。器件的所有电阻方面都将根据OHm定律运行。

如果您将问题反过来,您会发现按照欧姆定律行事的所有事物都必须是电阻。纯粹的抵抗力只能做很多事情。因此,从逻辑上讲,任何不符合欧姆定律的行为都不是电阻。否则,任何不是电阻的东西都不会按照欧姆定律运行。

我相信这被称为重言式。

在电路设计中,我们有许多不同的设备,每个设备都有独特的属性,能够实现不同的功能。


3
我认为您的答案需要更多地突出显示,因为它是唯一正确的答案(目前,我正在写这篇文章)。欧姆定律是经验定律,最初是通过观察不同长度的导线的行为得出的。水不服从欧姆定律,空气不服从-仅导电材料,甚至不总是如此。
Jonny B 2013年

2
如果我有一个黑匣子,并让电流流过它-然后测量其两端的电压-我可以计算出该时间点的电阻。黑匣子中的内容并不重要。
Brad 2013年

1
确实-就像我说的那样:二极管没有“固定电阻”。但是我可以说它在给定电流下确实具有已知的电阻。问题是它是否遵守欧姆定律,而且确实如此。它只是没有恒定的阻力。
Brad 2013年

3
@布拉德,它遵守欧姆定律-时期。对于欧姆定律,V和I是成比例的,即比率是恒定的
Alfred Centauri

1
您正在描述一个事实,即响应是非线性的,但我同意并非如此。但是,这不是问题。通过这种逻辑,“可变电阻器”也将违反欧姆定律。欧姆定律将电阻,电流和电压之间的关系定义为等式-彼此成比例。它只是声明一个变更将至少要求另一个变更才能保持有效。您坚持认为R必须保持恒定,而只有V和I改变器件。这将描述一种线性且纯电阻的设备-但并非唯一适用的设备。
布拉德

16

他们 -他们只是没有“固定的”抵抗。如果从固定正向压降的角度看待它(根据工作区域的不同,它们会这样做),则应将它们更多地看作是在它们之间具有固定电压。因此,当有不同的电流流过时,它们的电压将保持(相对)恒定,但电阻会改变。

这是一个简单的答案-但我认为您在这个级别上发言。


5
好吧,它是一个二极管,它是一种半导体,从本质上讲意味着它不像普通导体那样具有固定的电导率。这种(和其他)半导体的特性很复杂。他们在不同的运营区域执行不同的操作。它的阻力更多地是它在任何特定点上的操作的伪影 -与固定数量相反。请参阅此处的“电压-电流特性”:en.wikipedia.org/wiki/Diode
Brad

3
这不是一个好答案。如果电路元件遵守欧姆定律,则电压与电流成正比,即,两端的电压是流过的电流的线性函数-完全停止。此外,该答案使电阻V / I和动态电阻 dv / di 的概念变得模糊。参见例如 youtube.com/watch?v=QF6V74D2hbY
Alfred Centauri

3
我不同意 欧姆定律没有断言抵抗不可能是一个函数。否认这意味着,例如,电位计或变阻器不遵守欧姆定律,因为有人可以旋转旋钮。
卡兹(Kaz)2013年

3
哈兹,线性度和时间不变性明显不同。您正在将两者混为一谈。它们是相同的,我们不需要单独指定,例如线性时不变系统。可变电阻器在任何时候都是电阻,其电阻值相对于其两端的电压或流经其的电流是恒定的。
Alfred Centauri

2
@AlfredCentauri但是在任何时候,二极管也是如此。就像变阻器一样,除了二极管内部的旋转旋钮的守护程序查看的是正向电压,而不是时间。
卡兹(Kaz)2013年

4

简而言之,因为不是电阻而是pn结,因此它们的VI比是指数级的。

这并不意味着您无法计算它们的电流,只是它不如电阻器那么简单。例如,您可以使用具有固定电压降的阈值模型来处理它们。然后,电流将由外部电阻器或有源组件设置。

LED是二极管,因此很明显的相似之处。同样,双极晶体管的基极-发射极结也是二极管,其行为类似。二极管的唯一区别在于,由于材料和掺杂的不同,其阈值电压会更高。


3

初次检查时,灯泡可能似乎未遵循欧姆定律。用万用表测量其电阻,可能为5欧姆。将其连接到能够照亮它并测量电流和电压的电源,其电阻将大大增加(可能为20或30欧姆)。它仍然是电阻,但其电阻会随着所传递的功率而变化。

光敏电阻器是另一个示例-它的电阻会随入射光而变化-它仍然是电阻器,并遵守欧姆定律-但要弄清楚该问题,所需的费用要比线性伏特-电流图稍大一些。

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.