ダイオードの電圧降下:何を、なぜ、どのように、そして詳細な事実

この記事では、ダイオードの電圧降下、それが発生する理由、およびその計算方法について説明します。 ダイオードは、一方向の電流の流れを可能にし、別の側の電流の流れを制限する半導体デバイスです。

ダイオードの電圧降下は、基本的に順方向バイアスの電圧降下を指します。 これは、電流が電気回路を通過するときに電気回路に存在するダイオードで発生します。 この順方向バイアス電圧降下は、印加電圧の影響下でPN接合によって形成される空乏領域の作用の結果です。

ダイオードの電圧降下とは何ですか?

ダイオードの電圧降下は、アノードからカソードに流れる電流の結果です。 ダイオードが順方向バイアスで導通している場合、ダイオードの両端の電位降下は、ダイオード電圧降下または順方向電圧降下として知られています。 

理想的には、ダイオードが電流を流し、DC出力電圧を生成するように動作しているときに、ダイオードの両端に電圧降下がないようにする必要があります。 実際には、順方向抵抗と順方向降伏電圧により、小さな電圧降下が発生します。 シリコンの場合、ダイオードの電圧降下は約0.7ボルトです。 

ダイオードはどのくらいの電圧を落としますか?

どのダイオードも、その端子間で特定の量の電圧を降下させます。 0.7 Vのダイオード電圧降下は、回路に存在する抵抗または負荷を通る電圧が(供給電圧– 0.7)ボルトであることを意味します。

異なるダイオード間の電圧降下は異なります。 通常、小さなシリコンダイオードの場合は0.6〜0.7ボルトの範囲です。 ショットキーダイオードの場合、電圧降下の値は0.2ボルトです。 発光ダイオードまたはLEDの場合、電圧降下は1.4〜4ボルトの範囲です。 ゲルマニウムダイオードの電圧降下は0.25〜0.3ボルトです。

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ダイオードに電圧降下があるのはなぜですか?

ダイオードは、順方向バイアスで、適切な電圧レベルを選択して、電荷をPN接合に向かって押し出すことができるようにします。 これは、各ボールを床からテーブルの一番上まで「持ち上げる」ことに似ていると言えます。

PN接合を横切って電荷を移動させるために必要なエネルギーレベルの違いにより、 電圧降下。 また、一定量の電圧降下の原因となるダイオードにはある程度の抵抗があります。 抵抗による電圧降下は、PN接合での許容電流流量に依存します。

ダイオードの電圧降下を計算する方法は?

異なるダイオードの電圧降下は異なります。 シリコンダイオードの場合は約0.7ボルト、ゲルマニウムダイオードの場合は0.3ボルト、 ショットキーダイオード それは約0.2ボルトです。 LEDにはさまざまな電圧降下値があります。 

ここで、回路内の他の要素の電圧降下を計算する場合は、その要素とソースの間に存在するダイオードの電圧降下をソース電圧から差し引く必要があります。 したがって、その要素の電圧降下は(ソース電圧-ダイオード電圧降下の合計)です。

ダイオードを使用して電圧を下げる方法は?

ツェナーダイオードは電圧降下に適しています。 ただし、ダイオードを使用して電圧を降下させる簡単な方法は、複数のダイオードを電源と直列に接続することです。 各ダイオードは、ほぼ0.7ボルトの電圧降下を引き起こします。

ダイオードは一方向の電気の流れのみを許可しますが、電源がしきい値に達した場合、ダイオードは電気のみを伝導します。 標準のシリコンダイオードのしきい値は0.6ボルトです。 …各ダイオードが直列に接続された後、電圧は0.6ボルト低下します。 この手法を利用して、ダイオードを使用した回路の電圧を下げることができます。

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よくある質問

ツェナーダイオードで電圧を下げる方法は?

ツェナーダイオードは、ツェナー電圧と呼ばれる特定の電圧で電流が逆方向に流れることを可能にするダイオードの特殊なケースです。 それはまた逆を減らすことができます 電圧と効率的な電圧レギュレータとして機能します.

ツェナーダイオードを使用して電圧を下げるには、回路の負荷と並列に接続する必要があります。 供給電圧はツェナー電圧より高くなければならず、ダイオードは逆バイアスでなければなりません。 この接続は、逆電圧を特定の値に下げ、電圧レギュレータとして機能するのに役立ちます。

ダイオードの電圧降下式

簡単にするために、ダイオードの両端の順方向電圧降下は0.7 Vと想定されます。ここで、負荷とともに回路にダイオードが0.7つしかない場合、負荷の両端の電圧降下は(供給電圧– XNUMX)ボルトです。 

回路に直列に接続された複数のダイオードの場合、負荷の両端の電圧降下は(供給電圧–ダイオードの数* 0.7)です。 たとえば、画像1では、ダイオードD1の両端の電圧降下=(5-0.7)= 4.3Vです。ダイオードD2の両端の電圧降下=(5-2 * 0.7)= 3.6Vです。ダイオードD3の両端の電圧降下=(5- 3 * 0.7)= 2.9V。 

ダイオードの電圧降下
画像1

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ダイオード電圧降下チャート

以下の表は、さまざまな種類のダイオードの電圧降下限界を示しています。

ダイオードの種類電圧降下
シリコンダイオード0.6-0.7ボルト
ゲルマニウムダイオード0.25-0.3ボルト
ショットキーダイオード0.15-0.45ボルト
赤色LED1.7-2.2ボルト
青色LED3.5-4ボルト
黄色のLED2.1-2.3ボルト
緑色のLED2.1-4ボルト
白色LED3.3-4ボルト
オレンジ色のLED2.03-2.20ボルト
バイオレットLED2.76-4ボルト
LEDの
「LED発光ダイオード」 by ツデデュード 下でライセンスされています 2.0てCC

ダイオードの電圧降下と温度

ダイオードの電圧降下は、動作中のダイオードの端子間の電位差です。 電圧降下は、ダイオードの温度係数、および回路内の他の要素の動作に依存します。

正または負の温度係数は、それぞれダイオードの電圧降下を増加または減少させます。 ほとんどのシリコンダイオードは負の温度係数を持っています。これは、温度の上昇とともに電圧降下が減少することを意味します。 ツェナーダイオードの温度係数は正であり、電圧降下が大きくなります。

ダイオードの電圧降下と電流

世界 電圧降下 ダイオードの両端は、電流とともに非線形に増加します。 しかし、微分抵抗が小さいため、増加は非常に遅いです。 順方向電圧対電流特性を考慮することができます。 

IV曲線から、電流が大幅に増加すると、最初は電圧の増加が無視できるほど小さいことがわかります。 その後、より急速に電圧が上昇し、最終的には非常に急速に上昇します。 IV曲線は、電流に伴う電圧の指数関数的成長を示しています。 Vdが0.6 / 0.7 Vを超えるまでに、Vdは急速に上昇します。

PN接合ダイオードの両端の電圧降下はいつですか?

回路内に存在するコンポーネントに電流が流れると、電圧降下が発生します。 同様に、電流が順方向バイアスでダイオードを通過すると、 電圧降下、順方向電圧降下として知られています。

pn接合ダイオードは、非常に高い抵抗の場合、逆バイアスで接合から電流を送ることができません。 pn接合は開回路のように機能するため、その理想的なpn接合ダイオードの両端の電圧降下は同じままです。 バッテリー電圧と同じです。

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