Wie wird die Spannung zwischen zwei in Sperrrichtung vorgespannten idealen Dioden aufgeteilt?

Angenommen, wir haben zwei identische ideale Dioden (ohne Widerstand oder Spannungsabfall). Wir schalten diese beiden Dioden in Reihe, in die gleiche Richtung, und spannen sie mit der Spannung V in Sperrrichtung vor. Jetzt haben wir zwei in Reihe geschaltete, in Sperrrichtung vorgespannte ideale Dioden. Es gibt kein anderes Element in der Schaltung.

Wie groß ist der Spannungswert am Knoten zwischen den Dioden? Vielleicht würde man wegen der Symmetrie V/2 sagen, aber jede Antwort zwischen 0 und V kann nicht widerlegt werden. Eine in Sperrichtung vorgespannte Diode kann (idealerweise) eine beliebige Spannung haben.

Hallo! Willkommen bei EE.SE! Ich denke, Ihre Frage könnte ein Duplikat von dieser sein . Bitte überprüfen Sie es und klären Sie, ob Sie etwas anderes fragen.
Die Spannung hängt mehr von der Kapazität der Diode bei einer gewissen Vorspannung ab und wird dann zu einem Kapazitätsteiler, bis die Leckage zu einem Widerstandsteiler wird. Aber dann hat die Diode mit der höheren Kapazität tendenziell den niedrigeren Leckwiderstand, sodass sie sich möglicherweise nicht in die entgegengesetzte Richtung verschiebt. Wie groß ist nun die Zeitkonstante der Drift im Zentrum?
Stellen Sie sich zwei 1N4148 mit 20 nA bei Vr = 20 V, jedoch 5 uA bei -75 V und C = 4 pF bei 0 V, jedoch C = 0,1 pF bei -20 V vor, die im logarithmischen Maßstab variieren. Was ist die Mittendrift T = RC mit 2 Gleichen in Reihe, die bei 40 V umgekehrt sind?
Tatsächlich jedoch derjenige mit den niedrigeren Rs in Vorwärtsrichtung wie der 1N4448, der den 10-fachen Strom bei 1 V gegenüber dem 1N4148 hat, aber nur die Hälfte der Kapazität bei 0 V. Wenn Sie also einen 1N4148 mit einem 1N4448 mit 40 V Rückwärtsspannung in Reihe schalten, wie hoch ist die Knotenspannung und wie lange dauert es für T? Aber sie haben identische Rückstromleckage.
@ Sparky256 das ist kein Duplikat dieser Frage. Das ist eine technische Frage der realen Welt, und Dioden sind dort nicht ideal. Dies ist eine abstrakte mathematische Situationslösung, die für mich interessant war. Ich wollte eine Antwort wie die von Dennis Ernst.

Antworten (2)

Bei idealen Dioden können Sie sie als offene Schalter sehen, wenn sie in Sperrrichtung vorgespannt sind, da kein Leckstrom usw. vorhanden ist. An dieser Stelle liegt also keine Spannung an. Es schwimmt.

Ich habe Ihre Antwort bearbeitet, weil wir sie im Bereich der Wissenschaft halten müssen. Das Hinzufügen von emotionalen Inhalten sollte vermieden werden. Strenge, aber erklärte Warnungen an diejenigen, die mit tödlichen Spannungen (Überspannungsgeneratoren, große Hochspannungskondensatoren usw.) arbeiten, sind in Ordnung.
Wie stellen Sie also KVL zufrieden?
Da die in Sperrrichtung vorgespannte ideale Diode ein offener Schalter ist, gibt es keinen vollständigen Stromkreis und KVL gilt nicht.
@TemeV KVL gilt. Der Übergang der Dioden schwebt, sagen wir, v Volt. Deshalb gibt KVL v = ( v v ) + ( v 0 )
@Chu KVL sagt wörtlich "Die gerichtete Summe der Potentialunterschiede (Spannungen) um jeden geschlossenen Regelkreis ist Null." (Aus Wikipedia) Wenn es einen offenen Schalter gibt, gibt es keinen geschlossenen Regelkreis. Wenn Sie diese Spannung zwischen zwei offenen Schaltern messen würden, welches Ergebnis erhalten Sie? Was ist, wenn Sie zuerst von V bis v und dann von v bis 0 messen, erhalten Sie das gleiche Ergebnis?

Ideale Dioden sind zwei offene Stromkreise, daher schwebt der Übergang der Dioden beispielsweise zufällig v Volt. Daher gibt KVL an: v = ( v v ) + ( v 0 ) , Wo v ist die Spannung über der Reihenkombination.

Es ist nicht möglich, eine Spannung zwischen den beiden geöffneten Schaltern zu definieren. Die Spannung zwischen zwei Punkten ist definiert als die Arbeit, die pro Ladungseinheit benötigt wird, um eine Testladung zwischen den beiden Punkten zu bewegen. 1 Volt = 1 Joule (Arbeit) pro 1 Coulomb (Ladung). en.wikipedia.org/wiki/Voltage Da es keinen Weg gibt, um die Ladung zu bewegen (Stromkreis ist offen), ist der Arbeitsaufwand, der zum Bewegen erforderlich ist, meiner Meinung nach unendlich. Die Spannung wäre also auch unendlich.
@TemeV Interessanter Punkt. Kann ein isolierter Leiter eine momentane Spannung relativ zu einer beliebigen Erdungsreferenz haben? Ich denke, der Dirigent kann eine Ladung erwerben, und diese Ladung würde Arbeit erfordern, um sie auf den beliebigen Boden zu bringen. Daher hat es eine Spannung.
Wenn es einen Weg für die Ladung gibt, dann ja, es gibt eine Spannung. Das ist in der Realität natürlich immer so, denn perfekte Isolatoren gibt es nicht. Es gibt immer eine gewisse parasitäre Impedanz, wohin die Ladung bei ausreichender Arbeit wandern kann. Aber in diesem Thema geht es um ideale Komponenten.
@TemeV Ja, ideale Komponenten, aber nicht unbedingt ideale Umgebung. Ein zufälliger idealer Leiter wird Rauschsignale erfassen.
Es macht keinen Sinn, von idealen Komponenten auszugehen, wenn nicht auch die Umgebung als ideal angenommen wird.
@TemeV Es hat auch keinen Sinn, nach Nicht-Idealitäten in Schaltungen zu fragen, sondern zu fordern, dass wir ideale Komponenten verwenden. (Beispiel: Was passiert, wenn ich zwei Spannungsquellen parallel schalte. Nur ideale Komponenten !!!) Natürlich hat ein schwebender Leiter eine Spannung relativ zur Erde. Sie hängt mit der Ladung auf dem Leiter und seiner Kapazität zusammen. Du denkst in deinem ersten Kommentar zu eng. Natürlich gibt es einen Weg, um die Ladung dorthin zu bringen. Sie können ein Elektron durch die Luft oder das Vakuum oder in welchem ​​​​Medium auch immer sich dieser Schaltkreis befindet, bewegen.
@Matt Ich denke, das ist Ansichtssache. Wenn man nach idealen Komponenten fragt, wird meiner Meinung nach auch die gesamte Umgebung als ideal angenommen, sofern nicht anders erwähnt. In einem idealen Isolator bewegen sich keine Elektronen, wie wäre es sonst ideal. "Es hat auch keinen Sinn, nach Nicht-Idealitäten in Schaltungen zu fragen, sondern zu fordern, dass wir ideale Komponenten verwenden." Ja, es hat keinen Sinn, und ich sehe nicht, dass das jemand getan hat. Die Antwort auf die ursprüngliche Frage lautet, dass die Spannung nicht definiert werden kann. Jeder Versuch, die Spannung zu definieren, erfordert, dass die Nicht-Idealitäten vorhanden sind, aber danach wurde nicht gefragt.
Eine gute Antwort muss nicht immer eine Zahl sein. ZB Antwort auf die idealen parallelen Spannungsquellen ist, dass "es nicht definiert werden kann". War das eine gute Frage? Vielleicht nicht. Wird die Antwort dem Fragesteller gefallen? Vielleicht nicht. Welche Nicht-Idealitäten müssen wir annehmen, um eine Zahl als Antwort zu erhalten? Nun, der Fragesteller der ursprünglichen Frage muss darauf antworten. Hatte es einen Sinn, das zu fragen? Die Antwort und die folgende Diskussion haben den Fragesteller wahrscheinlich aufgeklärt, also ja, es gab einen Punkt.
@TemeV Ich denke, die Antwort auf diese Frage wird stark von den Annahmen abhängen, die in die idealen Modelle einfließen, und davon, wie wir sie interpretieren. Ist der Wert an diesem Knoten nicht definiert? Oder kann es einen beliebigen Wert annehmen, der nicht dazu führt, dass die Dioden in Vorwärtsrichtung vorgespannt werden? Wenn Sie über ideale Schaltungselemente sprechen, müssen Sie meiner Meinung nach alle physikalischen Argumente verwerfen, da sie die Realität modellieren und ideale Schaltungselemente offensichtlich von der Realität abweichen. Aus diesem Grund denke ich, dass es besser ist, die gestellte Frage zu beantworten, aber eine Antwort hinzuzufügen, die etwas realitätsnäher ist.
@Matt Nun, mein erster Punkt war eigentlich, dass Sie KVL rauswerfen müssen, weil die Schleife nicht geschlossen ist. Dies war in den Kommentaren der anderen Antwort. Ich stimme zu, etwas Realität hinzuzufügen. Die Antwort von Sparky256 ist für die ursprüngliche Frage richtig, aber für Bildungszwecke ist es gut, die Antwort mit einer Schaltung zu erweitern, die etwas realistischer ist. Aber dann müssen Sie angeben, welche Teile der Realität Sie hinzugefügt haben. Sie müssen zB definieren, dass die Isolatoren nicht ideal sind, damit die KVL wie in Chus Antwort funktioniert.
Diese Diskussion geht übrigens vom Thema ab, vielleicht sollte dies auf Meta verschoben werden