responsável pela resistência do LED

Estou fazendo um laboratório simples (eu sou um EE de hobby) para reforçar a matemática da lei do meu ohm e aprender um pouco sobre como fazer medições apropriadas com um multímetro.

Eu tenho um circuito simples com um resistor de 2,2k ohm conectado em série com um LED. Tudo funciona bem até o ponto em que vou calcular a queda de tensão no resistor e no LED.

Meus cálculos iniciais foram responsáveis ​​apenas pelo resistor de 2,2k ohm. Como tal, a tensão total caiu através do resistor. No entanto, quando medi o circuito de verdade, descobri que o resultado era quase metade da tensão de entrada, o que me indicaria

1. Minha matemática está errada
2. Ainda há resistência inexplicável

A única coisa que resta levar em consideração é o LED. Qual é o melhor método para determinar a resistência de um simples LED? Tentei fazer o que faço com resistores (segure nas pontas de prova com os dedos), mas não recebo uma leitura adequada. Existe uma técnica que estou perdendo aqui?

Os LEDs não são mais modelados como resistores puros. Como observado em algumas outras respostas, os LEDs reais têm resistência, mas muitas vezes essa não é a principal preocupação ao modelar um diodo. Um gráfico de relação de corrente / tensão do LED:

Agora, esse comportamento é bastante difícil de calcular manualmente (especialmente para circuitos complicados), mas há uma boa "aproximação" que divide o diodo em três modos distintos de operação:

• Se a tensão no diodo for maior que Vd, o diodo se comportará como uma queda constante de tensão (ou seja, permitirá que toda a corrente seja mantida V = Vd).

• Se a tensão for menor que, Vdmas maior que a tensão de ruptura Vbr, o diodo não conduz.

• Se a tensão de polarização reversa estiver acima da tensão de ruptura Vbr, o diodo novamente se tornará condutor e permitirá a manutenção de qualquer corrente que passe V = Vbr.

Então, vamos supor que temos algum circuito:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Primeiro, vamos assumir isso VS > Vd. Isso significa que a voltagem Ré VR = VS - Vd.

Usando a lei de Ohm, podemos dizer que a corrente que flui através de R (e, portanto, D) é:

Vamos inserir alguns números. Digamos VS = 5V, R = 2.2k, Vd=2V(um LED vermelho típico).

Ok, e se VS = 1VR = 2.2ke Vd = 2V?

Desta vez VS < Vd,, e o diodo não conduz. Não há corrente fluindo R, então VR = 0V. Isso significa VD = VS = 1V(aqui, VDé a tensão real do outro lado D, onde Vdé a queda de tensão de saturação do diodo).

Ao contrário do que algumas das outras respostas, os LEDs não têm resistência. É pequeno, mas não insignificante. A resistência por si só não é suficiente para caracterizar seu comportamento, mas dizer que os LEDs não têm resistência é uma simplificação válida apenas algumas vezes .

Veja, por exemplo, este gráfico da folha de dados do LTL-307EE , que eu escolhi por nenhuma outra razão que não seja o diodo padrão no CircuitLab e um LED indicador bastante típico:

Veja como a linha é essencialmente reta e não vertical acima de 5mA? Isso se deve à resistência interna do LED. Esta é a soma da resistência dos fios, dos fios de ligação e do silício.

$I$$V_D$

$I$$V_D$$V_T=25.85\cdot10^{-3}$$n=1$$i_s = 10^{-33}$

Considere a relação tensão-corrente de um resistor, que é dada pela lei de Ohm :

$0V, 0A$$R$

Aqui está um gráfico com um resistor, um diodo "ideal" de acordo com a equação do diodo de Schockley e sem resistência, e um modelo mais realista de um LED que inclui alguma resistência:

$> 5mA$$(1.8V, 5mA)$$(2.4V, 50mA)$

$13\Omega$

Obviamente, você também deve incluir a queda de tensão direta do LED em seus cálculos, responsável pela mudança para a direita entre o resistor e as linhas reais do LED . Mas outros já fizeram um bom trabalho ao explicar isso.

$13\Omega$$1000\Omega$

Os diodos, em geral, não possuem resistência (além da pequena quantidade dos condutores no interior da embalagem); no entanto, apresentam uma queda de tensão através deles, cuja quantidade depende do material semicondutor usado em sua construção. Para LEDs típicos, essa queda de tensão é de ~ 1.5V. A queda de tensão está relacionada ao gap de banda no semicondutor (a diferença de energia entre o estado mais alto do elétron ligado e a "banda de condução"). Essa queda de tensão depende um pouco da temperatura e da corrente, mas não significativamente para uma simples aplicação de LED.

Para ilustrar, aqui está a curva IV de um diodo típico, observe que a corrente aumenta assintoticamente após um certo limite de tensão ser atingido. Observe que, diferentemente de um resistor, a curva IV é muito não linear.

Se você conectar o diodo diretamente à sua bateria sem um resistor, a corrente no diodo será determinada apenas pela (muito pequena) resistência na fiação e pela resistência interna da bateria; assim, a corrente no diodo será enorme e (provavelmente) queimará, porque o diodo por si só não oferece resistência, mas conduz corrente.

Para responder sua pergunta, para calcular a corrente que flui através do diodo, você precisa determinar a tensão de alimentação, subtrair a queda de tensão do diodo e usar essa nova tensão mais baixa para calcular a corrente usando seu resistor limitador.

O LED possui uma queda de tensão incorporada (devido à natureza de um LED). Você pode olhar a folha de especificações do LED que você comprou para determinar a queda. A cor do LED geralmente afeta a queda de tensão nele.

Para uma explicação mais detalhada:

https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit