オームの法則は、電位差と電流の関係を示しています。導体に電流が流れる場合、電流は導体に印加された電圧に比例します。オームは電気抵抗の SI 単位です。有名なドイツの物理学者、ゲオルク・サイモン・オームは、1826 年に抵抗に取り組み、1827 年に「Die galvanische Kette, mathematician bearbeitet」という本を出版しました。オームの法則は、物理学者ゲオルグ・サイモン・オームにちなんで名付けられました。そこで、オームの法則とは何か、オームの法則の適用、オームの法則の限界、オームの法則の魔法の三角形、オームの法則の検証、オームの法則の水道管のアナロジーについて説明します。
オームの法則とは?
オームの法則は、1789 年にジョージ オームによって提唱されました。この法則によれば、回路を流れる電流は、セルの端子間の電圧差に比例して変化します。
V ∝ I
V =IR
ここで、R は抵抗として知られる定数です。電流の流れによって生じる障害物です。抵抗の単位はオームです。ワイヤの長さとともに温度とともに増加し、ワイヤの面積の増加とともに減少します。
電圧と電流をグラフにプロットすると、次のようなグラフが得られます。正の直線的な勾配が得られるため、電圧に応じて電流が一定の増分であることを示します。
オームの法則は、電気における最も重要な法則の 1 つです。電気回路の動作を研究するために、オームの法則は最も広く使用されている規則の 1 つです。
ただし、すべての導体がオームの法則に厳密に従っているわけではありません。さまざまな導体が変化を示し、V-I グラフの傾きが直線ではありません。
電気抵抗
材料の抵抗率は、導体の電気抵抗を決定する際の基本要素であり、さまざまな材料の特性を説明する抵抗方程式の一部です。
電気抵抗を説明するために、簡単な例を使用できます。ワイヤーを横切る電子 (現在の電気キャリア) の流れがランプを流れ落ちるビー玉で表されていると仮定します。ランプの途中に障害物を置くと、抵抗が発生します。ビー玉が障壁に衝突すると、エネルギーの一部が失われ、ランプを下るビー玉の全体の流れが遅くなります。
水流の速度に対する外輪を通過する効果は、抵抗が電流の流れにどのように影響するかを理解するのに役立つ別の比較です.再び、エネルギーがパドル ホイールに伝達され、水の動きが遅くなります。
導体を流れる電流の現実は、大理石の例により近くなります。電子は物質を通って移動しますが、原子核の格子状構造によって減速されるからです。
導線の電気抵抗は次のように定義されます:
R =LA
ここで、 は材料の抵抗率 (組成によって異なります)、L は導線の長さ、A は導線の断面積 (平方メートル) です。この式によると、導体が長いほど電気抵抗が高くなり、断面積が大きいほど電気抵抗が低くなります。
耐性に影響する要因:
<オール>抵抗率に応じて、材料は絶縁体、導体、半導体などに分類されます。
絶縁体の抵抗は高いのに対し、導体の抵抗は非常に低いです。
- 気温:
材料の温度が上昇すると、抵抗も増加します。
- 断面積:
ワイヤの抵抗 R は、次のように断面積 A に反比例します。
Rα1/A…. (1)
太いワイヤーは細いワイヤーよりも抵抗が少ないことを意味します。式 R α L….. と (1) を組み合わせると、次のようになります
RαL/A
R=ρL/A
この式は、導線の抵抗、導線の長さ、導線の断面積、および導線の抵抗率の関係を表しています。
結論
オームの法則とワイヤの抵抗について説明したように。オームの法則によると、回路を流れる電流は、セルの端子間の電圧差に比例して変化します。抵抗は、導体内の電流の流れの反対です。ワイヤの抵抗は、物質の性質、ワイヤの長さ、断面積、および温度に依存します
ツェナー ダイオードは、ここで説明するいくつかの異なる段階またはゾーンを通過します。
(a). ツェナー ダイオードは、特性曲線の右半分で、アノード端子とカソード端子間に正の電圧である順方向電圧を受けます。この領域では、ダイオードは順方向にバイアスされます。この間、電圧がしきい値電圧と呼ばれる特定のポイントに到達するまで、しばらくの間、電流はごくわずかです。このポイントで指数関数的に上昇します。
(b).ツェナーダイオードに関して言えば、特性曲線の左半分がより重要です。ツェナー ダイオードは、この時点でカソード端子とアノード端子間に正の電圧を受け取ります。この領域では、ダイオードは逆バイアスされます。逆電圧を受けると、電流は最初はかなり小さいです。ダイオードには、漏れ電流と呼ばれるわずかな電流しか流れません。ブレークダウン電圧に達すると、電流が急上昇します。その極端なピークのために、この電流はなだれ電流として知られています。
(c).アバランシェ電流のためだけでなく、ツェナー ダイオードの電圧がこのポイントに達すると、たとえその両端の電流が劇的に増加しても、その電圧で一定のままであるため、ブレークダウン電圧ポイントは非常に重要です。これにより、ツェナー ダイオードは電圧調整アプリケーションで価値のあるものになります。
(d) ツェナーの両端の電圧がこの降伏電圧 (ツェナー ダイオードのツェナー電圧 VZ とも呼ばれます) に達すると、ツェナーがそれ自体で低下する電圧は増加しません。ツェナー ダイオードのツェナー電圧が 5.1V で、ダイオードに供給される電圧が約 5.1V の場合、ツェナーは端子間で 5.1V 降下します。電圧 (および電流) が増加し続け、たとえば 12V になったとしても、ツェナー ダイオードは 5.1V のツェナー電圧を維持します。
(e).これは、ツェナー ダイオードの最も重要な機能の 1 つであり、前述のように、回路内で電圧レギュレータとして動作することができます。回路内の電圧または電流が増加した場合でも、上の I-V 特性曲線が示すように、ツェナーの両端で低下した電圧は、そのブレークダウンまたはツェナー電圧を超えることはありません。
ツェナー内訳
故障の原因は、電圧が 5.5 ボルトを下回ると発生するツェナー降伏現象です。また、5.5 ボルトで発生するイオン化にも影響を与える可能性があります。どちらのプロセスでも同じ結果が得られるため、個別の回路は必要ありません。ただし、各プロセスの温度係数は異なります。ツェナー効果の温度係数は負ですが、衝撃効果の温度係数は正です。 2 つの温度効果はほぼ同等であるため、互いに打ち消し合います。このため、ツェナー ダイオードは広い温度範囲で最も安定しています。
雪崩の内訳
アバランシェ降伏メカニズムの原因は逆飽和電流です。 PN 接合は、P 型と N 型の材料で構成されています。 P 型材料と N 型材料が出会う点で、空乏領域が形成されます。
PN 接合の P および N 型材料は理想的ではなく、p 型材料の電子や N 型材料の正孔などの不純物を含んでいます。空乏領域の幅はさまざまです。それらの幅は、P 領域と N 領域の端子に与えられるバイアスによって決まります。
空乏ゾーンを横切る電界は、逆バイアスによって増加します。強い電場が空乏層全体に広がると、空乏領域を横切るときに少数電荷キャリアの速度が増加します。これらのキャリアは結晶の原子と衝突します。電荷キャリアは、強力な衝突により電子を原子から引き離します。
衝突の結果、電子正孔対が増加します。電子と正孔のペアは、高電界で誘導されると、結晶内の他の原子と急速に分裂して衝突します。このプロセスは進行中であり、電界が増加すると、逆電流が PN 接合に流れ始めます。雪崩ブレイクダウンは、このプロセスの名前です。ダイオードが完全に焼損したため、接合部は故障後に元の位置に戻ることができません。
結論
ツェナー ダイオードは、電流を双方向に流すことができるシリコン製の半導体デバイスです。特定の電圧に達すると、ダイオードの特別な高度にドープされた p-n 接合が反対方向に伝導するように設計されています。ツェナー ダイオードには、電流を伝導し始める明確に定義された逆ブレークダウン電圧があり、逆バイアスで動作する場合があります。損傷なしで無期限にモード。さらに、ダイオード両端の電圧降下は広範囲の電圧にわたって一定に保たれるため、ツェナー ダイオードは電圧調整に最適です。
