Dioda i LED: model spadku napięcia nie zastępuje ograniczenia prądu

Potrzebne wiadomości: Biegunowość napięcia, prawo Ohma i moc elektryczna.

Najprostsze modele

Idealna dioda przewodzi w jednym kierunku bez spadku napięcia, a w przeciwnym nie przepuszcza prądu. Model stałego spadku jest mniej skrajny: przewodzącej diodzie przypisujemy zadane Uᴅ, a w stanie zaporowym zerowy prąd, o ile nie rozpatrujemy przebicia. Żaden z tych modeli nie jest pełną charakterystyką rzeczywistego złącza.

Dla źródła Uₛ, opornika R i przewodzącej diody szeregowej I=(U_s-U_D)/R. Napięcie Uᴅ trzeba podać lub przyjąć jako założenie. Nie jest ono identyczne dla każdej diody, temperatury i natężenia. Jeśli rachunek daje prąd ujemny przy założeniu przewodzenia, należy zmienić model stanu, a nie uznać diody za magiczne źródło prądu.

Przykład z LED

Dla modelowej LED o spadku 2 V, źródła 5 V i opornika 300 Ω otrzymujemy 10 mA. Opornik przejmuje różnicę 3 V i wydziela 30 mW. Zwiększenie napięcia źródła bez zmiany opornika zwiększy prąd; określenie „LED dwuwoltowa” nie oznacza wbudowanej regulacji.

W zadaniach stosujemy podane idealizacje i niskie napięcia. Dobór rzeczywistego elementu wymaga jego charakterystyki oraz dopuszczalnych prądów i napięć. Szczególnie nie wolno przenosić umownego modelu zaporowego na dowolne rzeczywiste napięcie wsteczne LED.

Zadania do tego tematu

• Prąd diody z zadanym spadkiem 0,7 wolta
• Modelowa LED z prądem dziesięciu miliamperów
• Dwie LED i źródło o zbyt małym napięciu w modelu odcinkowym
• Diodowy ogranicznik napięcia dla dwóch sygnałów wejściowych

Dalsza lektura

Materiał referencyjny