Voltage drop over diode is 0,7V, waarom ook over een parallele weerstand

1. Als je de diode weglaat, en dan de spanning over R2 berekent, en deze >0,7V uitkomt, weet je dat de diode zal gaan geleiden.
2. Daar je weet dat de spanning over deze diode dan 0,7V is, kan je gaan berekenen wat de stroom door R2 is, daar deze parallel staan en een gelijke spanning een eigenschap is v/d parallel schakeling.
3. De spanning over R1 = 5V-0,7V. Dan weet je de stroom door R1.
4. De stroom door de diode is Ir1 - Ir2 (de stroom splitst zich door diode & R2).
5. Nu weet je alles

EDIT:

De spanning over de diode is dus NIET altijd 0,7V. Als je R2 zal gaan verkleinen, kom je niet meer aan die 0,7V. De diode spert en doet dus niets.
En It = (Ubron - UR2) / R1. In het geval dat de diode geleidt is UR2=0,7V.

Oftewel een heel kort eenvoudig antwoord:

Op 3 april 2013 12:31:18 schreef JosBo:
Is die spanning over R2 dan, ONGEACHT de grootte van R2, ALTIJD die 0,7V (bij deze diode)?

Nee, alleen als de spanning over R2 zonder diode parallel hoger is dan de doorlaatspanning van de diode.

Strict genomen is de spanning over een diode afhankelijk van stroom, type en temperatuur van de diode. De diodekarakteristiek heeft een kniepunt waarbij de stroom enorm moet toenemen in verhouding tot de spanning. Dit punt ligt bij benadering bij 0.7V.

Omdat de stroom enorm moet toenemen om de spanning ook maar iets te varieren wordt de diodespanning constant verondersteld t.o.v de diodestroom. (Let wel op dat dit niet altijd op gaat!)

Zie ook: http://users.khbo.be/peuteman/elektr2dekan1sem/deeldoc1a.pdf
Hier staat de werking van de diode inclusief de formule helemaal in beschreven.

Alles speelt zich af in het zeer nauwe grensgebied tussen P en N halfgeleider materiaal. De N gedoteerde halfgeleider heeft een overschot aan vrije elektronen terwijl de P zone er tekort heeft.
Er treedt een vereffening op.
Nadat het evenwicht hersteld is, is eigenlijk de covalente moelcuulbinding optimaal, en er zijn geen vrije ladingsdragers meer in de grenszone/ Elektrische geleiding is nu niet meer mogelijk.
De elektronen zijn nu wel gelijk verdeeld, maar het N materiaal heeft nu meer positieve lading overschot doordat de atoomkern van het N doperingsmateriaal meer lading bevat dan het aantal elektronen in de covalentebinding. Aan de andere zijde van de grens is het net omgekeerd. Er ontstaat dus en elektrisch veld, dat niet kan vereffend worden omdat er geen vrije ladingsdragers zijn en dus geen geleiding mogelijk is. Dit elektrisch veld is materiaalafhakelijk en is bij Si 0.7V . Legt men nu aan de diode een spanning aan, zullen de elektronen enkel de barièrre kunnen passeren als ze meer energie hebben dan het spanningsveld. ze kunne dus enkel over de grens springen met een energie geijk aan 0.7eV Als de stroom toeneemt, zal de spanning niet stijgen zoals in een weerstand, want elk elektron heeft op zich genoeg aan 0.7V om de overzijde te bereiken. Daarom maakt het ook niet uit of er een weerstand parallel over de diode staat. de elektronen kiezen de weg van de minste weerstand en dat is door de diode die immers maar 0.7V potentiaalverschil nodig heeft. Door de weerstand zal dan een stroom 0.7V/R vloeien.

Teken eens in een assenstelsel de stroom door de diode als functie van de spanning. Teken in hetzelfde assenstelstel de stroom door de onderste weerstand als functie van de spanning. Tel deze lijnen bij elkaar op en teken die in een tweede assenstelsel. Dat is het het verband tussen de spanning over de parallelgeschakelde weerstand en diode en de totale stroom die daar doorheen loopt. In dat assenstelsel kun je ook de spanning op de bovenste weerstand tekenen als functie van stroom (bij verschillende voedingsspanningen). Het punt waar de lijnen snijden kun je gebruiken om de stroom te berekenen.
Zoek eens op load line diode.

WAAROM is de stroom door R2 te berekenen door de voltage drop over de diode te pakken

Ze staan parallel, zodat de spanning over R2 gelijk moet zijn aan die over D.

Inderdaad valt nog te controleren of er eigenlijk wel voldoende stroom is om D in geleiding te houden. @Scheef_schaap geeft een gemakkelijke methode.

Ik neem wel aan dat D ideaal is.

Op 3 april 2013 14:08:57 schreef grotedikken:
Alles speelt zich af in het zeer nauwe grensgebied tussen P en N halfgeleider materiaal. De N gedoteerde halfgeleider heeft een overschot aan vrije elektronen terwijl de P zone er tekort heeft.

Het is gedoPeerde

Mod-edit: Even netter leren quoten

[Bericht gewijzigd door Henry S. op woensdag 3 april 2013 14:47:05 (69%)

Nee; de correcte Nederlandse vertaling van 'to dope' is doteren.
'Doperen' komt in het Groene Boekje zelfs niet voor.

Op 3 april 2013 15:21:02 schreef Frederick E. Terman:
Nee; de correcte Nederlandse vertaling van 'to dope' is doteren.
'Doperen' komt in het Groene Boekje zelfs niet voor.

Man man man 't is dan nog waar ook, sorry, grotendikken

Dag JosBo,

Een alternatieve benaderingswijze is de weerstand (Rd) van een "ideale" diode te berekenen: http://www.exploreroots.com/a13.html

Hier geldt:

1) < drempelspanning Vb (0,7V) ligt de I/U curve horizontaal. Dus:
- Rd = U/I = 0,5/0 = ∞Ω.
- Schema reduceert zich tot spanningsdeler R1/R1+R2

2) > drempelspanning Vb (0,7V) ligt de I/U curve vertikaal. Dus:
- Rd = 0,7/∞ = OΩ
- De diode is dus equivalent aan een spanningsbron van 0,7v met een inwendige weerstand van 0Ω
- Spanning over R2 ligt dus vast omdat Rd 0Ω is.

Groetjes

Op 3 april 2013 15:29:40 schreef Scheef_schaap:
[...]
Man man man 't is dan nog waar ook, sorry, grotendikken

/OT
Komt uit het Latijn: dotare, voorzien

doteren niet te verwarren met to dope, doping ect.

/OT

Iedereen bedankt voor alle, soms voor mij nog iets te diepgaande, maar zeker interessant voor de toekomst, reacties.

Bij mijn zeer beperkte kennis van de eerste 52 bladzijden sluit op dit moment deze reactie het best aan:

Op 3 april 2013 12:40:58 schreef Scheef_schaap:
1. Als je de diode weglaat, en dan de spanning over R2 berekent, en deze >0,7V uitkomt, weet je dat de diode zal gaan geleiden.
2. Daar je weet dat

[.....]

5. Nu weet je alles

EDIT:

De spanning over de diode is dus NIET altijd 0,7V. Als je R2 zal gaan verkleinen, kom je niet meer aan die 0,7V. De diode spert en doet dus niets.
En It = (Ubron - UR2) / R1. In het geval dat de diode geleidt is UR2=0,7V.

Met name het stuk onder "EDIT": er van uitgaande dat R2 zodanig is gekozen dat de diode geleidt, betekent dat dan dat als R2 toeneemt toch de spanningsval die 0,7V blijft? Want dat voelt vreemd aan: waarde van R2 verandert, maar spanningsval is een constante (tenzij R2 te klein wordt waardoor de diode niet meer geleid) en wordt bepaald door de diode (?)...

V.w.b.:

En It = (Ubron - UR2) / R1. In het geval dat de diode geleidt is UR2=0,7V.

Dat is me nog niet helemaal duidelijk. Als ik It wil berekenen, dan moet ik toch eigenlijk de totale weerstand weten, en dat is enerzijds R1, maar in serie met de parallelschakeling van R2 en D. Of moet ik de weerstand van D in dit geval verwaarlozen en R1 en R2 gewoon als serieweerstand "Rt" zien? Maar dat blijkt niet uit bovenstaande.

Maar, ik zie net de reactie van YokoTsuno, voor de diode een R van 0 Ω aanhouden 'does the trick'. Jammer dat dat allemaal niet in het verder erg leuke boek staat...

Op 3 april 2013 16:21:26 schreef Scheef_schaap:
1) < drempelspanning Vb (0,7V) ligt de I/U curve horizontaal. Dus:
- Rd = U/I = 0,5/0 = ∞Ω.
- Schema reduceert zich tot spanningsdeler R1/R1+R2

2) > drempelspanning Vb (0,7V) ligt de I/U curve vertikaal. Dus:
- Rd = 0,7/∞ = 0Ω
- De diode is dus equivalent aan een spanningsbron van 0,7v met een inwendige weerstand van 0Ω
- Spanning over R2 ligt dus vast omdat Rd 0Ω is.

Als ik de antwoorden dan even tot wat ik kan begrijpen plat sla, sorry zal even duren voor ik zonder opleiding wat dieper kan gaan, dan kom ik op het volgende:

1. Spanningsval over deze ideale / perfecte diode is bij een hoog genoege R2 (het uitgangspunt) 0,7V
2. Vbron (5V) en Vdiode (0,7V) is bekend
3. Vanwege parallelschakeling is de spanningsval over R2 ook 0,7V
4. Diode is een ideale diode en daarom (o.a.) 0Ω
5. It is de stroom door R1 uitgedrukt in Vbron - Vdiode. Waarom is dit niet R1 + R2, immers als je de weerstand op de diode op 0 Ω houdt, dan is het eigenlijk een serieschakeling van R1 en R2... Ik zou hier verwachten It = Vr / (R1 + R2) en niet It = Vr / R1. Het is nu toch een serieschakeling tussen R1 en R2 geworden?
6. Als je It weet, kan je I door R2 berekenen en t.g.v. KCL Idiode herleiden

Op 3 april 2013 19:03:58 schreef JosBo:
[*]Diode is een ideale diode en daarom (o.a.) 0Ω

Foei, dan heb je ook geen 0.7V... Een diode kan je niet als weerstand beschouwen.

Vroeguh op school moetsn wij dit soort schakelingen eerst vereenvoudigen...

De spanningsbron en de 2 weerstanden kun je vervangen voor een lagere spanningsbron en een andere weerstand in serie.

De nieuwe spanningsbron bepaal je als volgt: wat is de open klemspanning over R2 als er geen diode aanwezig is?

De nieuwe weerstand in serie bepaal je als volgt: welke weerstand "ziet" de belasting (diode), als je de spanningsbron op 0 ohm stelt? (ideale spanningsbron = 0 ohm)

Nu heb je een nieuwe spanningsbron en 1 andere weerstand in serie over, die zich exact zo gedraagt als jouw circuit met 2 weerstanden.

Op 3 april 2013 15:29:40 schreef Scheef_schaap:
[...]
Man man man 't is dan nog waar ook, sorry, grotendikken

Geeft niet hoor. Doteren komt van het latijn dotare en betekent het inbrengen van onzuiverheden om materiaaleigenschappen te veranderen.
En ik was bijna gedupeerd.
Ik vraag me soms af wie FET eigenlijk mag wezen dat hij altijd zo ad rem is?

Op 3 april 2013 19:07:40 schreef Henry S.:
[...]
Foei, dan heb je ook geen 0.7V... Een diode kan je niet als weerstand beschouwen.

Nog foeier;-) De Ohmse weerstand is doorgaans zeer klein. Maar ook als die nul zou zijn heb je 0,7V spanningsval. Die is zoals uitgelegd afkomstig van een intrinsiek spanningsveld rond de grenslaag in het kristal als gevolg van de recombinatie van gaten en elektronen.
Die spanningssprong die de elktronen maken veroorzaakt de afgifte van een foton waar'van de golflengte omgekeerd evenredig is met de spanning. Bij Si ligt die op 920nm, het nabije IR. Dit foton wordt in het omliggende materiaal opgenomen en verhoogt de temperatuur. P is hier ook IxU. Maarhet mechanisme is iets anders dan in een weerstand.
Bij LEDS kiest men voor een materiaaldat een spanningssprong veroozaakt die de gewenste lichtkleur oplevert. Een gepolijst oppervlak zorgt dat het licht kan ontsnappen.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op donderdag 4 april 2013 14:50:18 (54%)

Hoi,

soms helpt een plaatje.

Te zien is een spanningsbron die twee keer twee weerstanden in serie voedt. De meest rechtse weerstand heeft een (niet ideale) diode parallel.

Als je nu kijkt naar de linkse weerstanden, kun je zien wat de spanning op het knooppunt is. Hetzelfde op het knooppunt rechts. Hier kun je zien dat de spanning tot ongeveer 0.7V oploopt en dan ongeveer gelijk blijft. Over die weerstand kan dus nooit meer dan 0.7V staan.

Misschien helpt je dit om te begrijpen wat er gebeurt in jouw opgave.

ps: simulatie gemaakt met Yenka.

@GroteDikken. Ja dat is Fet altijd en heb hem eigenlijk nog nooit op een fout betrapt. Meestal kan ik iets van hem leren. En ik ken hem errug lang.

Nog even OT:

Dit is een karakteristiek van een diode (wiki) Op de horizontale as staat de spanning in volts. Op de verticale as staat de spanning in ik denk (mA). Om een of andere reden staat dat niet in de grafiek. De temperaturen heb ik het even niet over.

In de grafiek zie je dat er tot pakweg 0,6 volt gewoon geen stroom loopt. Zou je dus een regelbare spanningsbron direct aansluiten over de diode en de spanning opdraaien beginnend bij 0 volt dan heb je dus ook nul (m)ampere totdat je bij ongeveer die 0,6 volt komt. Volgens de wet van ohm volgt daar volgens de formule:

R(Ω ) = U(volt) : I(Ampere) een weerstand van oneindig uit.

Immers: R= U:I = 0,3 : 0 = oneindig. Hetzelfde geld bij een u is 0,4 en 0,5 volt. Kort gezegt is de diode eigenlijk helemaal niet aanwezig in de schakeling. Onder die 0,6 volt kun je hem dus gewoon weglaten.

Draai je spanning op naar 0,7 volt dan verandert er iets. Ineens loopt er liefst een halve mA. Ga je dan naar 0,9 volt dan loopt er zelfs 3 mA.

Je ziet dus dat er eerst niets is. Kom je voorbij de knie dan neemt de stroom enorm toe.

Dat effect heb je dus ook in jouw schakeling. Als je vijf volt zou zetten op die eerste weerstand in zijn eentje (dus zonder diode en R₂) dan zou er 5 volt : 43 Ohm = 116 mA aan stroom lopen. Verder is die vijf volt ook hoog genoeg om boven de drempel van de diode uit te komen. Dus weet je dat de diode in geleiding gaat. Nu is is het zo dat de diode een maximum stroom kan doorlaten. Laat je meer dan het maximum door de diode gaan dan gaat hij stuk. Als deze diode een maximum zou hebben van 500 mA dan zou je aan de grafiek kunnen zien bij welke spanning dat is als je de blauwe lijn zou extrapoleren. Laten we zeggen dat dat bij twee volt gebeurt.
Je ziet dus dat dat een beetje tricky is. Twee volt is een spanning die je snel hebt. Vooral als je een vijf volt voedingsspanning hebt. De weerstand (R₁) vangt dit gelukkig op. Maximaal dus zonder diode kan er dus die 116 mA lopen. Laten we zeggen dat dat bij de diode uit de grafiek bij 0,9 volt gebeurt. De stroom door de diode en de weerstand kun je dan uit de grafiek schatten op misschien een 100mA. De spanning over de de diode wordt dan in dit getalsmatig niet al te beste voorbeeld 0,9 volt. Over de parallel weerstand(R₂) staat dus ook die 0,9 volt en die zal dus als je de eerste weerstand(R₁) zou veranderen ook maar heel weinig veranderen. I.p.v. 0,9 volt wordt de diode spanning dan misschien 0,92 volt of 0,89 Volt.

Wat als je weerstand R₂ kleiner maakt? Er gaat dan meer stroom door lopen. De wet van ohm blijft immers gelden. Waar komt die stroom dan vandaan? Immers de stroom door R₁ blijft gelijk. Want die is die (5 volt - 0,9 volt) : 43 ohm. Nu, die stroom wordt afgesnoept van de stroom door de diode. Daar gaat dan gewoon minder stroom lopen terwijl de spanning wel 0,9 volt blijft. Dit alles volgens de wetten van Kirchof. (De som van alle stromen naar een knooppunt is gelijk aan nul.) Anders zou het knoopunt erg dik worden van alle elektronen die daar in blijven zitten. NB: Er zijn dus positieve en negatieve stromen die naar zo'n knooppunt toe gaan.

Het getallen en grafieken voorbeeld hier is niet zo heel goed. In de praktijk kan de knie heel scherp zijn en zie de je spanning maar heel weinig veranderen bij flinke stroom veranderingen. De waarde van 0,6 volt is voor een silicium PN overgang. Maak je een diode van een andere halfgeleider dan is die spanning ook anders. Germanium heeft bijvoorbeeld een spanning van 0,3 volt.

Beste mensen,

Ongelofelijk bedankt voor alle moeite die jullie nemen (grafieken, simulaties) om mijn beginnersvragen te beantwoorden. Ik moet er echt even voor gaan zitten om het allemaal door te lezen en te laten bezinken. "I get the hang of it", er rinkelt een belletje en ik kan wel verder naar pg. 54

Het sterkt me om verder door het boek te gaan, helaas niet zo heel veel tijd, want met al deze experts ga ik het vast snappen.

***Superbedankt***!

Tja, als iemand vragen heeft m.b.t. transformationeel generatieve grammatica's, psycholinguïstiek (studie) of servicemanagement (werk), dan kan ik misschien helpen (ben bang dat dat dan op een ander forum is)

Drempel spanning versus weerstand gemeten op een curvetracer.

En de spanning vs stroom.

En een curve tracer wordt meestal gebruikt voor dit soort plaatjes.

[Bericht gewijzigd door fred101 op donderdag 4 april 2013 00:58:18 (22%)

Fred, die weerstandscurve begrijp ik niet goed, hoe heb je die precies gemeten?

Gewoon aan de hand van de metingen met de curvetracer en dan de wet van Ohm toegepast.
Dan zie je vrij mooi dat ze in 100 a 200 mV van bijna oneinding naar bijna niks gaan rond 0,6 a 0,7V.

Op 3 april 2013 19:54:25 schreef grotedikken:
Nog foeier;-) De Ohmse weerstand is doorgaans zeer klein. Maar ook als die nul zou zijn heb je 0,7V spanningsval.

Waar het om gaat is, dat de TS een diode niet als een weerstand gaat beschouwen. En dat er dus ook geen lineair verband is tussen de stroom door en de spanning over de diode.

Precies en daarom liet ik dat weerstand plaatje zien. Maar als zelfs GD het niet begrijpt was dat misschien een wat ongelukkig voorbeeld.

TS leest nog gezellig mee, hoor