ВАХ - Current–voltage characteristic

Вольт-амперные характеристики четырех устройств: резистор с большим сопротивление, резистор с малым сопротивлением, P – N переход диод, а аккумулятор с ненулевым внутренним сопротивлением. Горизонтальная ось представляет падение напряжения, по вертикальной оси Текущий. Все четыре графика используют соглашение о пассивных знаках.

А вольт-амперная характеристика или же ВАХ (вольт-амперная кривая) - это взаимосвязь, обычно представляемая как Диаграмма или график, между электрический ток через цепь, устройство или материал, и соответствующие Напряжение, или же разность потенциалов через это.

В электронике

Зависимость тока стока MOSFET от напряжения сток-исток для нескольких значений напряжение перегрузки, ${\displaystyle V_{GS}-V_{th}}$; граница между линейный (омический) и насыщенность (активный) режима обозначается параболой, изогнутой вверх.

В электроника, связь между прямыми Текущий (ОКРУГ КОЛУМБИЯ ) через гаджет и DC Напряжение на его выводах называется вольт-амперной характеристикой устройства. Электронные инженеры используйте эти диаграммы для определения основных параметров устройства и моделирования его поведения в электрическая цепь. Эти характеристики также известны как ВАХ, относящиеся к стандартным символам для тока и напряжения.

В электронные компоненты с более чем двумя терминалами, такими как вакуумные трубки 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 вольт-амперной характеристики с несколькими кривыми, каждая из которых представляет отношение ток-напряжение при различных значениях тока или напряжения на третьем выводе.^[1]

Например, на диаграмме справа показано семейство ВАХ для МОП-транзистор как функция напряжения стока при перенапряжении (V_GS - V_th) в качестве параметра.

Простейшая ВАХ - это кривая резистор, что согласно Закон Ома демонстрирует линейный соотношение между приложенным напряжением и результирующим электрический ток; ток пропорционален напряжению, поэтому ВАХ представляет собой прямую линию, проходящую через источник с положительным склон. В взаимный наклона равна сопротивление.

Кривую ВАХ электрического компонента можно измерить с помощью прибора, называемого измеритель кривой. В крутизна и Раннее напряжение из транзистор являются примерами параметров, традиционно измеряемых по ВАХ устройства.

Типы ВАХ

Форма характеристической кривой электрического компонента многое говорит о его рабочих свойствах. ВАХ различных устройств можно сгруппировать по категориям:

Квадранты I – V самолет. Источники питания имеют кривые, проходящие через красные области.

• Активный против пассивного: Устройства, у которых есть кривые ВАХ, ограниченные первым и третьим квадранты плоскости ВА, проходящей через источник, находятся пассивные компоненты (нагрузки), которые потребляют электроэнергия из схемы. Примеры резисторы и электродвигатели. Обычный ток всегда проходит через эти устройства в направлении электрическое поле, от положительной клеммы напряжения к отрицательной, поэтому заряды теряют потенциальная энергия в устройстве, которое преобразуется в тепло или другую форму энергии.

Напротив, устройства с ВАХ, которые проходят через второй или четвертый квадрант, являются активные компоненты, источники питания, который может 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, противодействуя силе противоположного электрического поля, поэтому электрические заряды набирают потенциальная энергия. Таким образом, устройство преобразует другую форму энергии в электрическую.

• Линейный против нелинейного: Прямая линия через начало координат представляет собой линейная цепь элемент, а изогнутая линия представляет нелинейный элемент. Например, резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности линейны, а диоды и транзисторы нелинейны. Кривая ВАХ, которая представляет собой прямую линию через начало координат с положительным склон представляет собой линейный или омический резистор, наиболее часто встречающийся в схемах тип сопротивления. Подчиняется Закон Ома; ток пропорционален приложенному напряжению в широком диапазоне. Его сопротивление, равный взаимный наклона линии постоянна. Изогнутая линия ВАХ представляет нелинейное сопротивление, например диод. В этом типе сопротивление зависит от приложенного напряжения или тока.
• Отрицательное сопротивление против положительного сопротивления: ВАХ, которая немонотонный (с пиками и впадинами) представляет собой устройство, имеющее отрицательное сопротивление. Области кривой с отрицательным наклоном (спускающийся вправо) представляют рабочие области, в которых устройство имеет отрицательный дифференциальное сопротивление, а области положительного наклона представляют собой положительное дифференциальное сопротивление. Устройства с отрицательным сопротивлением могут использоваться для создания усилители и генераторы. Туннельные диоды и Диоды Ганна являются примерами компонентов с отрицательным сопротивлением.
• Гистерезис против однозначного: Устройства с гистерезис; 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 железный сердечник. индукторы и трансформаторы, тиристоры Такие как SCR и DIAC, и газоразрядные трубки Такие как неоновые лампы.

• 

  I – V кривая похожа на туннельный диод характеристическая кривая. Он имеет отрицательное сопротивление в заштрихованной области напряжения между v₁ и v₂

• 

  DIAC ВАХ. V_BO это напряжение отключения.

• 

  Мемристор ВАХ, показывающая сжатый гистерезис

• 

  Диод Ганна ВАХ, показывающая отрицательное дифференциальное сопротивление с гистерезисом (обратите внимание на стрелки)

В электрофизиологии

Аппроксимация ионных компонентов калия и натрия так называемой "цельноклеточной" ВАХ нейрона.

Хотя ВАХ применимы к любой электрической системе, они находят широкое применение в области биологического электричества, особенно в подобласти электрофизиология. В этом случае под напряжением понимается напряжение на биологической мембране, т.е. мембранный потенциал, 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 «наружный 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 (например, нейронных аксон Синяя линия показывает зависимость ВАХ для иона калия. Обратите внимание, что он линейный, что указывает на отсутствие зависящего от напряжения стробирования ионного канала калия. Желтая линия показывает зависимость I – V для иона натрия. Обратите внимание, что это не линейно, 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.

Смотрите также

• Отслеживание точки максимальной мощности

Рекомендации

1. Х. Й. ван дер Бейл (1919). «Теория и рабочие характеристики темионного усилителя». Труды IRE. Институт Радиоинженеров. 7 (2): 97–126. Дои:10.1109 / JRPROC.1919.217425.