Warum halten sich LEDs nicht an das Ohmsche Gesetz?

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In einer früheren Frage wurde mir mitgeteilt , dass LEDs nicht dem Ohmschen Gesetz entsprechen . (Siehe Berechnen der erwarteten Spannung um einen Widerstand )

Einfach ausgedrückt: Wie ist das?

Warum verhalten sie sich so unterschiedlich? Wie sollen wir sie in einer Schaltung und Berechnungen behandeln?

Gibt es andere Komponenten mit ähnlichem Verhalten?

led ohms-law

— Antoine_935
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Das nicht ideale Diodenmodell hat einen exponentiellen Term. Noch wichtiger ist, dass Kirchoffs Gesetze erfüllt sind und diese immer gelten.

— Matt Young

@ MattYoung nur aus Gründen der Klarheit hat die ideale Diode einen exponentiellen Term, und das Schwellenwertmodell ist nur eine sehr grobe Vereinfachung

— Clabacchio

Versuchen Sie, eine bestimmte variable Spannung an Wasser anzulegen. Sie werden feststellen, dass sich der Widerstand mit der Spannung ändert. Luft gehorcht auch nicht dem Ohmschen Gesetz - Sie haben gigantische Spannungen in der Luft. Aber es gibt fast keinen Strom, bis die Spannung ein bestimmtes Niveau erreicht. Was Sie dann beobachten, ist ein Funke in Form einer Beleuchtung. Das Ohmsche Gesetz gilt per Definition nur für Widerstandsmaterialien. Was dem Ohmschen Gesetz nicht gehorcht, ist kein Widerstand.

— Jonny B Good

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Sie haben gerade das Prinzip von linearen und nichtlinearen Geräten entdeckt. Erwarten Sie von allen Halbleitern nichtlineares Verhalten.

— Gbarry

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Für den Widerstand gilt das Ohmsche Gesetz. Alle Widerstandsaspekte eines Geräts verhalten sich gemäß dem OHm-Gesetz.

Wenn Sie Ihre Frage umkehren, sehen Sie, dass alles, was sich nach dem Ohmschen Gesetz verhält, ein Widerstand sein muss. Mit reinem Widerstand kann man nur so viel anfangen. Logischerweise ist alles, was sich nicht nach dem Ohmschen Gesetz verhält, kein Widerstand. Oder alles, was kein Widerstand ist, verhält sich nicht nach dem Ohmschen Gesetz.

Ich glaube, das nennt man Tautologie.

Im Schaltungsdesign haben wir viele verschiedene Geräte, die alle einzigartige Eigenschaften haben, um verschiedene Dinge / Funktionen implementieren zu können.

— Platzhalter
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Ich denke, Ihre Antwort muss mehr hervorgehoben werden, da es die einzig richtige ist (im Moment schreibe ich dies). Das Ohmsche Gesetz ist empirisch und wurde ursprünglich aus der Beobachtung des Verhaltens von Drähten unterschiedlicher Länge abgeleitet. Wasser gehorcht nicht dem Ohmschen Gesetz, Luft nicht - nur leitfähige Materialien und selbst dann nicht immer.

— Jonny B Good

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Wenn ich eine Blackbox hätte und einen Strom durch sie laufen lassen würde - und dann die Spannung darüber messen würde - könnte ich den Widerstand zu diesem Zeitpunkt berechnen. Es ist egal, was sich in der Black Box befindet.

— Brad

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Genau - wie gesagt: Eine Diode hat keinen "festen Widerstand". Ich könnte jedoch argumentieren, dass es einen bekannten Widerstand für einen bestimmten Strom hat. Die Frage war, ob es dem Ohmschen Gesetz gehorcht, und das tut es auch. Es hat einfach keinen konstanten Widerstand.

— Brad

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@Brad, es gehorcht nicht Ohms Gesetz - Punkt. Für das Ohmsche Gesetz sind V und I proportional , dh das Verhältnis ist konstant .

— Alfred Centauri

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Sie beschreiben die Tatsache, dass die Antwort nichtlinear ist - und ich stimme zu, dass dies nicht der Fall ist. Das war jedoch nicht die Frage. Durch diese Logik würde ein "variabler Widerstand" auch das Ohmsche Gesetz missachten. Das Ohmsche Gesetz definiert die Beziehung zwischen Widerstand, Strom und Spannung als Gleichung - Proportionen zueinander. Es heißt lediglich, dass eine Änderung in einem mindestens eine Änderung in einem anderen erfordert, um gültig zu bleiben. Sie bestehen darauf, dass R konstant bleiben muss, während nur V und ich für ein Gerät wechseln. Dies würde ein Gerät beschreiben, das linear und rein resistiv ist - aber nicht das einzige, das zutreffen würde.

— Brad

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Sie haben - sie haben einfach keinen "festen" Widerstand. Wenn Sie es unter dem Gesichtspunkt eines festen Durchlassspannungsabfalls betrachten (was sie - abhängig vom Betriebsbereich) tun, dann betrachten Sie sie eher als eine feste Spannung über ihnen. Wenn verschiedene Ströme durch sie fließen, bleibt ihre Spannung (relativ) konstant, aber der Widerstand ändert sich.

Dies ist eine vereinfachte Antwort - aber ich denke, Sie sprechen auf dieser Ebene.

— Brad
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Nun, es ist eine Diode , die ein Halbleiter ist, was von Natur aus bedeutet, dass sie keine feste Leitfähigkeit hat , wie ein normaler Leiter. Die Eigenschaften dieses (und anderer) Halbleiter sind komplex. Sie haben verschiedene Dinge in verschiedenen Betriebsbereichen . Sein Widerstand ist eher ein Artefakt seines Betriebs an einem bestimmten Punkt - im Gegensatz zu einer festen Menge. Siehe "Spannungs-Strom-Charakteristik" hier: en.wikipedia.org/wiki/Diode

— Brad

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Dies ist keine gute Antwort. Wenn ein Schaltungselement dem Ohmschen Gesetz folgt, ist die Spannung proportional zum Strom, dh die Spannung über ist eine lineare Funktion des Stroms durch - Punkt. Darüber hinaus verbindet diese Antwort den Begriff des Widerstands V / I und des dynamischen Widerstands dv / di. Siehe zum Beispiel youtube.com/watch?v=QF6V74D2hbY

— Alfred Centauri

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Ich stimme nicht zu Das Ohmsche Gesetz besagt nicht, dass Widerstand keine Funktion sein kann. Dies zu leugnen bedeutet, dass beispielsweise ein Potentiometer oder ein Rheostat das Ohmsche Gesetz nicht befolgt, weil jemand den Knopf drehen kann.

— Kaz

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@Kaz, Linearität und Zeitinvarianz unterscheiden sich deutlich. Sie verschmelzen die beiden. Wenn sie gleich wären, müssten wir beispielsweise das lineare zeitinvariante System nicht separat spezifizieren . Ein variabler Widerstand ist zu jedem Zeitpunkt ein Widerstand mit einem Widerstand, der in Bezug auf die Spannung über ihm oder den Strom durch ihn konstant ist.

— Alfred Centauri

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@ AlfredCentauri Aber so ist eine Diode zu jedem Zeitpunkt. Es ist wie bei einem Rheostat, nur dass der Dämon in der Diode, der den Knopf dreht, eher auf die Durchlassspannung als auf die Zeit schaut.

— Kaz

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Einfach ausgedrückt, weil es sich nicht um Widerstände handelt, sondern um pn-Übergänge, und aus diesem Grund ist ihr VI-Verhältnis exponentiell.

Das bedeutet nicht, dass Sie ihren Strom nicht berechnen können, nur dass es nicht so einfach ist wie bei Widerständen. Sie können sie beispielsweise mit einem Schwellenwertmodell mit einem festen Spannungsabfall behandeln. Dann wird der Strom durch externe Widerstände oder aktive Komponenten eingestellt.

Die LEDs sind Dioden, das ist also die offensichtliche Ähnlichkeit. Auch der Basis-Emitter-Übergang eines Bipolartransistors ist eine Diode und verhält sich ähnlich. Der einzige Unterschied zu Dioden besteht darin, dass ihre Schwellenspannung aufgrund der unterschiedlichen Materialien und Dotierung höher ist.

— Clabacchio
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Eine Glühbirne scheint bei der ersten Untersuchung möglicherweise nicht dem Ohmschen Gesetz zu entsprechen. Messen Sie den Widerstand mit einem Multimeter und er kann 5 Ohm betragen. Schließen Sie es an ein Netzteil an, das es beleuchten und Strom und Spannung messen kann, und sein Widerstand ist erheblich gestiegen (möglicherweise 20 oder 30 Ohm). Es ist immer noch ein Widerstand, aber sein Widerstand ändert sich mit der an ihn gelieferten Leistung.

Ein lichtabhängiger Widerstand ist ein weiteres Beispiel - sein Widerstand ändert sich mit dem einfallenden Licht - er ist immer noch ein Widerstand und folgt dem Ohmschen Gesetz - aber es braucht etwas mehr als ein lineares Volt-Strom-Diagramm, um die Dinge herauszufinden.

— Andy aka
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