Múltiples diodos en serie con polarización inversa

Question

Estaba pensando en una pregunta que estaba aquí arriba, la entrevista de alguien, creo. De todos modos nunca había pensado en lo que pasa cuando tienes dos diodos en serie pero con sesgo inverso.

simular este circuito - Esquema creado utilizando CircuitLab

¿Por qué la caída de voltaje es compartida, o 10V en cada uno de ellos? Quiero decir que entiendo que si se tratara de resistencias habría un flujo de corriente, supongo que aquí es el muy pequeño flujo de corriente de polarización inversa. Simplemente no entiendo lo que está sucediendo a un nivel bajo :)

Entonces tener Vdrop be VCC/3 parece una respuesta de libro de texto, como la verdadera respuesta debería ser que las características de cada diodo son un poco diferentes, así que dependiendo de la cantidad de corriente que cada uno esté manejando, por pequeña que sea de alguna manera lleva a la caída de voltaje a través de él.

Entonces, ¿cómo funciona eso en la vida real?

Answer 1

Tendrías que mirar la curva I-V de cada diodo y encontrar un punto de funcionamiento en el que la tensión total de los tres constituya la tensión de la fuente (30 V en tu ejemplo), y la corriente sea igual a través de cada uno.

Si los diodos son idénticos, entonces, por supuesto, eso lleva a VCC/3 a través de cada diodo.

Pero si un diodo es ligeramente más caliente o más frío que los otros, o tiene más luz, o acaba de salir de la fábrica con un poco más o menos de dopante en su unión, entonces no serán realmente idénticos, y podrías tener una variación sustancial en los voltajes.

Poner resistencias de alto valor en paralelo con cada diodo (como en la pregunta anterior) reducirá el efecto de las variaciones de los diodos en las caídas de tensión resultantes y te acercará a conseguir tensiones iguales a través de los diodos (si eso es lo que quieres).

Answer 2

Parece que tienes la idea correcta. Para los diodos dispuestos de esta manera, se reduce a la fuga de polarización inversa. Aquí está una captura de pantalla de una hoja de datos 1N4148 hecha por Fairchild:

A medida que la fuente de tensión se enciende y aumenta de 0V a 30V en tu esquema, la tensión inversa a través de los diodos aumentará lo mismo. Así que la corriente inversa comenzará en cero y empezará a subir por la curva de la figura anterior. Justo cuando la corriente inversa alcanza unos 15nA a través de cada diodo, la caída de tensión inversa en cada diodo será de unos 10V. En ese punto se estabilizará y se mantendrá ahí indefinidamente.

Obviamente, los diodos no serán exactamente iguales, por lo que se estabilizarán con tensiones diferentes, a cualquier valor de corriente que haga que las tres tensiones sumen 30V. Además, hay otras causas de corriente de fuga en el circuito que depende totalmente de la topología del circuito, pero eso está fuera del alcance de tu pregunta.

Answer 3

Usted afirma en su pregunta: "Lo entendería si los diodos fueran resistencias". Bueno son ¡! Son resistencias variables . Me explico, mirando el diagrama de la curva I-V (gracias a Dan Laks), verás que a 10v, hay una corriente inversa de 15nA. Esto corresponde a una resistencia de (10v/15nA =) 667 megaohmios. Asumiendo que los diodos son "idénticos", entonces tienes 3 igual resistencias a través de una alimentación de 30v. Por lo tanto, la tensión a través de cada diodo es VCC/3. La suma de las tres resistencias es de 2.000 megaohmios, por lo que la corriente a través de los tres diodos es (30v/2.000mohmios =) 15nA.
Para el caso de que los diodos no sean idénticos, entonces la tensión a través de cada diodo será mayor o menor que 10v, pero su suma será de 30v.