Mehrere Dioden in Reihe in Sperrrichtung vorgespannt

Ich dachte an eine Frage, die gerade hier oben war, an ein Interview, glaube ich. Wie auch immer, ich hätte nie wirklich darüber nachgedacht, was passiert, wenn Sie zwei Dioden in Reihe haben, aber umgekehrt vorgespannt sind.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Warum wird der Spannungsabfall geteilt oder 10 V über jeden von ihnen? Ich meine, ich verstehe, wenn es Widerstände gäbe, würde es einen Stromfluss geben, ich nehme an, hier ist es der sehr kleine Sperrstromfluss? Ich verstehe einfach nicht, was auf niedrigem Niveau passiert :)

Dann scheint Vdrop / VCC / 3 eine Lehrbuchantwort zu sein. Die eigentliche Antwort sollte sein, dass die Eigenschaften jeder Diode ein wenig unterschiedlich sind. Je nachdem, wie viel Strom jede einzelne Diode verarbeitet, führt jedoch ein kleiner Abfall zu einem Spannungsabfall.

Wie funktioniert das im wirklichen Leben?

Sie müssten die IV-Kurve für jede Diode betrachten und einen Betriebspunkt finden, an dem die Gesamtspannung für die drei die Quellenspannung ausmacht (in Ihrem Beispiel 30 V) und der Strom durch jede Diode gleich ist.

Wenn die Dioden identisch sind, führt dies natürlich zu VCC / 3 über jede Diode.

Aber wenn eine Diode etwas wärmer oder kälter als die anderen ist oder mehr Licht auf sie scheint oder nur mit etwas mehr oder weniger Dotierstoff in der Verbindungsstelle aus der Fabrik herausgekommen ist, sind sie nicht wirklich identisch, und Die Spannungen können erheblich variieren.

Wenn Sie hochwertige Widerstände parallel zu jeder Diode schalten (wie in der vorherigen Frage), wird die Auswirkung der Diodenschwankungen auf die resultierenden Spannungsabfälle verringert und Sie nähern sich dem Erreichen gleicher Spannungen über die Dioden (wenn Sie dies wünschen).

Sie scheinen die richtige Idee zu haben. Bei auf diese Weise angeordneten Dioden kommt es darauf an, die Vorspannungsleckage umzukehren. Hier ist ein Screenshot aus einem 1N4148-Datenblatt von Fairchild:

Wenn sich die Spannungsquelle in Ihrem Schaltplan einschaltet und von 0 V auf 30 V ansteigt, steigt die Sperrspannung an den Dioden gleich an. Der Rückstrom beginnt also bei Null und steigt die Kurve in der obigen Abbildung an. Sobald der Sperrstrom durch jede Diode ungefähr 15 nA erreicht, beträgt der Sperrspannungsabfall an jeder Diode nur ungefähr 10 V. An diesem Punkt wird es sich stabilisieren und dort auf unbestimmte Zeit halten.

Offensichtlich sind die Dioden nicht exakt gleich, so dass sie sich mit unterschiedlichen Spannungen stabilisieren, unabhängig von dem Stromwert, der bewirkt, dass sich die drei Spannungen zu 30 V addieren. Es gibt auch andere Ursachen für Leckströme in der Schaltung, die vollständig von der Topologie der Schaltung abhängen, die jedoch den Rahmen Ihrer Frage sprengen.

Sie sagen in Ihrer Frage: "Ich würde verstehen, wenn die Dioden Widerstände wären." Nun - das sind sie ! Sie sind variable Widerstände . Lassen Sie mich anhand des IV-Kurvendiagramms (dank Dan Laks) erklären, dass bei 10 V ein Rückstrom von 15 nA vorliegt. Dies entspricht einem Widerstand von (10 V / 15 nA =) 667 Megaohm. Unter der Annahme, dass die Dioden "identisch" sind, haben Sie 3 gleiche Widerstände über eine 30-V-Versorgung. Daher beträgt die Spannung an jeder Diode VCC / 3. Die Summe der drei Widerstände beträgt 2.000 Megaohm, sodass der Strom über die drei Dioden (30 V / 2.000 Mohm =) 15 nA beträgt.
Für den Fall, dass die Dioden nicht identisch sind, ist die Spannung an jeder Diode höher oder niedriger als 10 V, aber ihre Summe beträgt 30 V.