 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( август 2008 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Вольтамперная характеристика или I-V кривой (кривой вольты-амперный) представляет собой отношения, как правило , представлена в виде диаграммы или графика, между электрическим током через цепь, устройство или материал, а соответствующее напряжение или разность потенциалов поперек Это.
В электронике [ править ]
В электронике соотношение между постоянным током ( DC ) через электронное устройство и напряжением постоянного тока на его выводах называется вольт-амперной характеристикой устройства. Инженеры-электронщики используют эти диаграммы для определения основных параметров устройства и моделирования его поведения в электрической цепи . Эти характеристики также известны как ВАХ, обозначающие стандартные символы для тока и напряжения.
В электронных компонентах с более чем двумя выводами, таких как электронные лампы и транзисторы , соотношение тока и напряжения на одной паре выводов может зависеть от тока или напряжения на третьем выводе. Обычно это отображается на более сложном графике "ток – напряжение" с несколькими кривыми, каждая из которых представляет собой соотношение "ток-напряжение" при различных значениях тока или напряжения на третьем выводе. [1]
Например, на диаграмме справа показано семейство ВАХ для полевого МОП-транзистора в зависимости от напряжения стока с перенапряжением ( V GS - V th ) в качестве параметра.
Простейшая ВАХ - это кривая резистора , который согласно закону Ома показывает линейную зависимость между приложенным напряжением и результирующим электрическим током ; ток пропорционален напряжению, поэтому ВАХ представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат с положительным наклоном . Обратный наклон равно сопротивлению .
Кривая ВАХ электрического компонента может быть измерена с помощью прибора, называемого измерителем кривой . Крутизна и раннее напряжение из транзистора приведены примеры параметров , традиционно измеряются от I-V кривого устройства.
Типы ВАХ [ править ]
Форма характеристической кривой электрического компонента многое говорит о его рабочих свойствах. ВАХ различных устройств можно сгруппировать по категориям:
- Активный и пассивный : устройства, у которых есть ВАХ, ограниченные первым и третьим квадрантами ВАХ, проходящей через начало координат , являются пассивными компонентами (нагрузками), потребляющими электроэнергию из цепи. Примеры - резисторы и электродвигатели . Обычный ток всегда течет через эти устройства в направлении электрического поля , от положительного вывода напряжения к отрицательному, поэтому заряды теряют потенциальную энергию в устройстве, которая преобразуется в тепло или другую форму энергии.
- Напротив, устройства с ВАХ, которые проходят через второй или четвертый квадрант, являются активными компонентами , источниками питания , которые могут производить электроэнергию. Примеры - батареи и генераторы . Когда он работает во втором или четвертом квадранте, ток вынужден течь через устройство от отрицательного к положительному выводу напряжения против силы противоположного электрического поля, поэтому электрические заряды приобретают потенциальную энергию . Таким образом, устройство преобразует другую форму энергии в электрическую.
- Линейный или нелинейный : прямая линия, проходящая через начало координат, представляет собой линейный элемент схемы , а изогнутая линия представляет собой нелинейный элемент. Например, резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности являются линейными, а диоды и транзисторы - нелинейными. Кривая ВАХ, которая представляет собой прямую линию через начало координат с положительным наклоном, представляет собой линейный или омический резистор, наиболее распространенный тип сопротивления, встречающийся в схемах. Он подчиняется закону Ома ; ток пропорционален приложенному напряжению в широком диапазоне. Его сопротивление , равное обратномунаклона линии постоянна. Изогнутая линия ВАХ представляет нелинейное сопротивление, например диод. В этом типе сопротивление зависит от приложенного напряжения или тока.
- Отрицательное сопротивление по сравнению с положительным сопротивлением : кривая ВАХ, которая не является монотонной (имеет пики и впадины), представляет устройство с отрицательным сопротивлением . Области кривой с отрицательным наклоном (спускающийся вправо) представляют рабочие области, в которых устройство имеет отрицательное дифференциальное сопротивление , а области положительного наклона представляют собой положительное дифференциальное сопротивление. Устройства с отрицательным сопротивлением могут использоваться для изготовления усилителей и генераторов . Туннельные диоды и диоды Ганна являются примерами компонентов с отрицательным сопротивлением.
- Гистерезис против однозначного : устройства с гистерезисом ; то есть, в котором отношение тока к напряжению зависит не только от текущего приложенного входа, но и от прошлой истории входов, имеют ВАХ, состоящие из семейств замкнутых контуров. Каждая ветвь петли отмечена стрелкой. Примеры устройств с гистерезисом включают индукторы и трансформаторы с железным сердечником , тиристоры, такие как SCR и DIAC , и газоразрядные трубки, такие как неоновые лампы .
ВАХ аналогична характеристической кривой туннельного диода . Он имеет отрицательное сопротивление в заштрихованной области напряжения между v 1 и v 2.
ВАХ DIAC . V BO - напряжение переключения .
I – V-кривая мемристора , демонстрирующая сжатый гистерезис
ВАХ диода Ганна , показывающая отрицательное дифференциальное сопротивление с гистерезисом (обратите внимание на стрелки)
В электрофизиологии [ править ]
Хотя ВАХ применимы к любой электрической системе, они находят широкое применение в области биологического электричества, особенно в подобласти электрофизиологии . В этом случае напряжение относится к напряжению на биологической мембране, мембранному потенциалу , а ток - это поток заряженных ионов через каналы в этой мембране. Ток определяется проводимостью этих каналов.
В случае ионного тока через биологические мембраны токи измеряются изнутри наружу. То есть положительные токи, известные как «внешний ток», соответствуют положительно заряженным ионам, пересекающим клеточную мембрану изнутри наружу, или отрицательно заряженным ионам, пересекающим снаружи внутрь. Точно так же токи с отрицательным значением называются «внутренним током», что соответствует положительно заряженным ионам, пересекающим клеточную мембрану снаружи внутрь, или отрицательно заряженным ионам, пересекающим изнутри наружу.
На рисунке справа показана ВАХ, которая больше соответствует токам в возбудимых биологических мембранах (таких как аксон нейрона ). Синяя линия показывает зависимость I – V для иона калия. Обратите внимание, что он линейный, что означает отсутствие зависящего от напряжения стробирования ионного канала калия. Желтая линия показывает зависимость ВАХ для иона натрия. Обратите внимание, что он не является линейным, что указывает на то, что канал ионов натрия зависит от напряжения. Зеленая линия показывает зависимость ВАХ, полученную путем суммирования натриевого и калиевого токов. Это приближает реальный мембранный потенциал и текущее соотношение клетки, содержащей оба типа каналов.
См. Также [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с вольт-амперными характеристиками устройств . |
- Отслеживание точки максимальной мощности
- Вольтамперометрия
Ссылки [ править ]
- ^ HJ ван дер Бейл (1919). «Теория и рабочие характеристики темионного усилителя» . Труды ИРЭ . Институт Радиоинженеров. 7 (2): 97–126. DOI : 10.1109 / JRPROC.1919.217425 .
