¿Por qué el voltaje del diodo no puede ser mayor que 0.6-0.8?

En primer lugar, tenga en cuenta que un diodo exhibe una respuesta no lineal a KVL porque no es una resistencia. Más bien, cuando el voltaje a través del diodo excede aproximadamente 0.6 a 0.8 voltios (que depende del material semiconductor y el dopaje utilizado), la corriente comenzará a fluir. La cantidad de corriente que fluye corresponde a KVL. Esa corriente, por lo tanto, es proporcional al voltaje aplicado menos el voltaje directo del diodo e inversamente proporcional a la resistencia en serie del circuito, tanto dentro del diodo como externo al diodo. Si la fuente de voltaje es suficientemente alta y la resistencia suficientemente baja, la corriente excederá la capacidad de manejo de corriente del diodo (determinada por la capacidad del diodo para disipar el calor generado por el flujo de corriente) y el material semiconductor que forma el diodo se fundirá y, por lo tanto, ya no ser un diodo

0.6 a 0.8 es una especie de rango normal con una especie de corriente normal. Puede ir a 0 con corriente cero y puede hacer que aumente un poco más con mucha corriente … por un momento … antes de que se agote.

si lo conecta a una fuente rígida (casi ideal) de 5V sin elementos limitantes de corriente, se quemará como se mencionó porque la corriente aumentará enormemente tratando de alcanzar 5V. Le doy unos 5 milisegundos.

Si usa diodos de otros semiconductores que no sean silicio, el voltaje directo de saturación aumenta o disminuye. El germanio es de alrededor de 0.2 V y los diodos de galones utilizados para algunos LED son alrededor de 1.5 a 3 voltios.

PS de acuerdo con la matemática de la ecuación del diodo, un diodo típico querría 1e + 75 Amps para alcanzar 5V. Obviamente, en un mundo real, las fuentes no perfectas y la resistencia de cable y cable y fuente no nula * limitarían la forma actual antes de que llegara a eso, pero esencialmente has cortocircuitado el diodo. Su voltaje directo NO es una fuente que pueda regularse y responda a los V e I impuestos de acuerdo con la ecuación del diodo.

* 10 miliohms de resistencia al plomo limitarían la corriente a menos de 500 amperios.

Esto se debe al potencial incorporado de la unión de diodo dopado, que varía para germanio (~ 0.3V) o silicio (0.7V). La característica del diodo es tal que si se aplica un voltaje externo con la misma polaridad que el potencial incorporado al diodo, entonces el diodo tiene polarización inversa y actúa como un aislante. Si el voltaje aplicado se opone al potencial incorporado, se produce una combinación de agujero de electrones y crece rápidamente, estando limitada por los elementos resistivos externos en el circuito. La caída de voltaje directo a través del diodo que observa es básicamente este potencial incorporado que solo aumentará ligeramente a medida que la corriente se agrande.

Sí. La ecuación del diodo, dada por

[matemáticas] I = I_0 (e ^ \ frac {V} {nV_t} – 1) [/ matemáticas]

da la corriente [matemática] I [/ matemática] a través de un diodo en función del voltaje aplicado, [matemática] V [/ matemática]. (Los otros parámetros son esencialmente constantes para un diodo dado; vea el artículo de Wikipedia sobre el diodo para más detalles).

Las funciones exponenciales pueden comenzar lentamente, pero luego crecen muy, muy rápido. No puede aumentar el voltaje aplicado en un diodo de silicio por encima de 0.6 – 0.7 V antes de que la corriente llegue a ser tan alta que el diodo simplemente se queme.

Entonces, la mayor parte del voltaje de la fuente de alimentación aparece a través de la carga; solo esta pequeña “caída de diodo” aparece a través del diodo y el KVL está satisfecho.

La caída del diodo generalmente no es significativa a altos voltajes (p. Ej., Voltaje de red y superior) pero puede consumir una fracción significativa de la energía de suministro a voltajes más bajos. Se pueden usar diodos especiales de baja caída de voltaje (por ejemplo, Schottky), o los diodos se pueden reemplazar por completo con “rectificadores activos” construidos con interruptores MOSFET accionados por una forma de onda que les indica cuándo y cuándo no conducir.

Como dicen los demás, el voltaje del diodo es logarítmico y depende del material. El germanio tiene un Vf ~ 0.3, silicio Vf ~ 0.6-0.7. Estos están relacionados con los voltajes de banda prohibida en el semiconductor, el sesgo interno de los electrones debido a los átomos que se utilizan. Bandgap para silicio es 1.1V, a temperatura ambiente, 2.3 V para fosfuro de galio y 5.5V para diamante. Espero que pueda obtener un ~ 4V Vf para un semiconductor de diamante, si existiera. GaN tiene una brecha de banda de 3.9V. La caída de alto voltaje nos da suficiente energía para los LED azules. Todas estas características están relacionadas.

Si tiene un diodo ideal, obtendrá un flujo de corriente infinito (como si tuviera un cortocircuito).

En realidad, el diodo también tendrá cierta resistencia óhmica, y también obtendrá una caída de voltaje por encima de eso, además de Vf. Entonces obtendrá 5V a través del diodo (suponiendo que tenga una fuente de alimentación muy poderosa y 0 cables de resistencia), un flujo de corriente muy grande y el diodo explotará muy rápidamente.

La caída del diodo es en realidad una curva muy cercana a la logarítmica, desde pico amps a kilo amps. La única razón por la que generalmente usamos la regla general de 0.6 a 0.8 es que cubre los rangos de corriente de circuito más comunes, desde microamperios hasta amperios. Si va a otra parte en la corriente, puede subir o bajar muchas décadas y la caída del diodo sigue muy de cerca una curva logarítmica, una línea MUY recta en un gráfico semi-logarítmico. KVL no tiene nada que ver con eso.