In dit artikel bespreken we de diodespanningsval, waarom deze wordt veroorzaakt en hoe we deze kunnen berekenen. Een diode is een halfgeleiderapparaat dat de ene gerichte stroom doorlaat en de stroom aan de andere kant beperkt.
Diodespanningsval verwijst in feite naar de voorwaartse voorspanningsval. Het komt voor in een diode die aanwezig is in een elektrisch circuit wanneer er stroom doorheen gaat. Deze spanningsval in voorwaartse richting is het resultaat van de werking van het uitputtingsgebied gevormd door de PN-overgang onder invloed van een aangelegde spanning.
Wat is een diodespanningsval?
Diodespanningsval is het resultaat van de stroom van anode naar kathode. Wanneer de diode in voorwaartse voorspanning geleidt, staat de potentiaalval erover bekend als de diodespanningsval of voorwaartse spanningsval.
Idealiter zou er geen spanningsval over de diode moeten zijn wanneer deze stroom voert en werkt om DC-uitgangsspanning te genereren. In het echte leven treedt een kleine spanningsval op als gevolg van de voorwaartse weerstand en doorslagspanning. Voor silicium is de diodespanningsval ongeveer 0.7 Volt.
Hoeveel spanning valt er op een diode?
Elke diode laat een bepaalde hoeveelheid spanning over zijn klemmen vallen. Een diodespanningsval van 0.7 V betekent dat de spanning door de weerstand of belasting in het circuit (voedingsspanning - 0.7) volt is.
De spanningsval over verschillende diodes is verschillend. Typisch varieert het van 0.6 tot 0.7 volt voor een kleine siliciumdiode. Voor schottky-diodes is de waarde van de spanningsval 0.2 volt. Voor lichtemitterende diodes of LED's varieert de spanningsval van 1.4-4 Volt. Germaniumdiodes hebben een spanningsval van 0.25-0.3 volt.
Lees meer over….Spanningsval voor kabel: berekenen en gedetailleerde feiten
Waarom heeft een diode een spanningsval?
De diode, in voorwaartse voorspanning, selecteert een geschikt spanningsniveau zodat deze de elektronische ladingen naar de PN-overgang kan duwen. Het kan analoog worden gezegd aan het "optillen" van elke bal vanaf de vloer naar de bovenkant van de tafel.
Het verschil in energieniveau dat nodig is om de elektronische ladingen over de PN-junctie te verplaatsen, veroorzaakt de spanningsdaling. Ook is er enige weerstand in de diode die verantwoordelijk is voor een bepaalde hoeveelheid spanningsval. De spanningsval als gevolg van weerstand hangt af van de toegestane stroomsnelheid op de PN-overgang.
Hoe de diodespanningsval te berekenen?
De spanningsdalingen van verschillende diodes zijn verschillend. Voor een siliciumdiode is dit ongeveer 0.7 Volt, voor een germaniumdiode is dit 0.3 volt en voor schottky-diode het is ongeveer 0.2 Volt. LED's hebben verschillende spanningsvalwaarden.
Als we nu de spanningsval over een ander element in het circuit willen berekenen, moeten we de spanningsval van de aanwezige diodes tussen dat element en de bron aftrekken van de bronspanning. Dus de spanningsval van dat element is (bronspanning - som van diodespanningsdalingen).
Hoe de spanning te laten vallen met een diode?
Zenerdiodes zijn goed voor het laten vallen van spanning. Een triviale methode om de spanning te verlagen met behulp van diodes is echter om meerdere diodes in serie te schakelen met de voeding. Elke diode veroorzaakt een spanningsval van bijna 0.7 Volt.
Diodes laten slechts één gerichte stroom van elektriciteit toe, maar de diode zal alleen elektriciteit geleiden, wanneer de voeding de drempel raakt. De standaard siliciumdiodedrempel is 0.6 volt. … Nadat elke diode in serie is geschakeld, daalt de spanning met 0.6 volt. Met behulp van deze techniek kunnen we de spanning in een circuit laten vallen met behulp van diodes.
Lees ook verder…Hoe spanningsval in een serieschakeling te berekenen: gedetailleerde feiten
Veelgestelde vragen
Hoe de spanning te verminderen met zenerdiode?
Zenerdiode is een speciaal geval van diodes waardoor stroom achteruit kan stromen in een bepaalde spanning, bekend als zenerspanning. Het kan ook het omgekeerde verminderen spanning en werken als een efficiënte spanningsregelaar.
Om een zenerdiode te gebruiken om de spanning te verlagen, moeten we deze parallel aansluiten met de belasting in het circuit. De voedingsspanning moet hoger zijn dan de zenerspanning en de diode moet in sperrichting staan. Deze verbinding helpt om de sperspanning tot een bepaalde waarde te verlagen en werkt als een spanningsregelaar.
Diode spanningsval formule:
Eenvoudigheidshalve wordt aangenomen dat de voorwaartse spanningsval over een diode 0.7 V is. Als er nu slechts één diode in een circuit is samen met een belasting, is de spanningsval over de belasting (voedingsspanning - 0.7) Volt.
In het geval van meerdere diodes in serie in een circuit, is de spanningsval over de belasting (voedingsspanning - het aantal diodes * 0.7). In afbeelding 1 bijvoorbeeld is de spanningsval over de diode D1= (5-0.7) = 4.3 V. De spanningsval over de diode D2= (5-2 * 0.7) = 3.6 V. De spanningsval over de diode D3 = (5- 3 * 0.7) = 2.9 V.
Lees meer over….Spanningsval voor eenfase: hoe te berekenen en gedetailleerde feiten
Diode spanningsdaling grafiek:
Onderstaande tabel toont de spanningsvallimieten van verschillende soorten diodes.
| Type van de diode | Spanningsval |
| Siliciumdiode | 0.6-0.7 Volt |
| Germaniumdiode | 0.25-0.3 Volt |
| Schottky-diode | 0.15-0.45 Volt |
| Rode LED | 1.7-2.2 Volt |
| blauwe LED | 3.5-4 Volt |
| Gele LED | 2.1-2.3 Volt |
| Groene LED | 2.1-4 Volt |
| White LED | 3.3-4 Volt |
| Oranje LED | 2.03-2.20 Volt |
| Violette LED | 2.76-4 Volt |
Diode spanningsval vs temperatuur
De diodespanningsval is het potentiaalverschil over de klemmen van de bedrijfsdiode. De spanningsval hangt af van de temperatuurcoëfficiënt van de diode en het gedrag van andere elementen in het circuit.
De positieve of negatieve temperatuurcoëfficiënt zal respectievelijk de diodespanningsval verhogen of verlagen. De meeste siliciumdiodes hebben een negatieve temperatuurcoëfficiënt, wat betekent dat de spanningsval afneemt met een stijging van de temperatuur. Zenerdiode heeft een positieve temperatuurcoëfficiënt die de spanningsval verhoogt.
Diode spanningsval versus stroom
De spanningsval over een diode neemt op een niet-lineaire manier toe met de stroom. Maar omdat de differentiële weerstand kleiner is, is de toename erg traag. We kunnen de voorwaartse spanning versus stroomkarakteristieken beschouwen.
Uit de IV-curve kunnen we zien dat een grote toename van de stroom aanvankelijk een verwaarloosbaar kleine toename van de spanning oplevert. Dan gaat de spanning sneller omhoog en escaleert uiteindelijk heel snel. De IV-curve toont een exponentiële groei van spanning met stroom. Tegen de tijd dat Vd 0.6/0.7 V overschrijdt, gaat deze snel omhoog.
Wanneer spanningsdaling over een PN-junctiediode?
Wanneer stroom door een component in een circuit gaat, treedt een spanningsdaling op. Evenzo, wanneer stroom door de diode gaat in voorwaartse voorspanning, dan is er a spanningsval, bekend als voorwaartse spanningsval.
De pn-junctiediode kan de stroom van de junctie niet in de omgekeerde voorspanning sturen voor een zeer hoge weerstand. De pn-junctie werkt als een open circuit, dus de spanningsval over die ideale pn-junctiediode blijft hetzelfde. Het is gelijk aan de batterijspanning.
Klik ook om meer te weten over: Organische lichtgevende diodes.
