Вольт-амперная характеристика (ВАХ) – это зависимость тока, проте-
кающего через электронный прибор, от приложенного напряжения. Вольт-
амперной характеристикой называют также и график этой зависимости.
Приборы, принцип действия которых подчиняется закону Ома, а ВАХ
имеет вид прямой линии, проходящей через начало координат, называют ли-
нейными. Приборы, для которых ВАХ не является прямой линией, проходя-
щей через начало координат, называются нелинейными. Диод представляет
собой пассивный нелинейный электронный прибор.
Вольт-амперная характеристика диода описывается выражением
где I – тепловой ток (обратный ток, образованный за счет неосновных но-
сителей); Uд – напряжение на p-n-переходе; ϕт – тепловой потенциал, рав-
ный контактной разности потенциалов на границе p-n-перехода при отсут-
ствии внешнего напряжения (при T = 300 K, ϕт = 0,025 В).
По мере возрастания положительного напряжения на p-n-переходе пря-
мой ток резко возрастает по экспоненте. При отрицательных значениях на-
пряжения менее 0,1 В в выражении (1) пренебрегают единицей, и обратный
ток диода определяется значением теплового тока и на несколько порядков
меньше прямого тока. В этом проявляются вентильные свойства диода, ко-
торые выражены тем сильнее, чем меньше обратный ток при заданном об-
ратном напряжении и чем меньше прямое напряжение при заданном прямом
токе. Поэтому ВАХ имеет вид, приведенный на рисунке 3.
Рассмотренная характеристика являет-
ся теоретической ВАХ диода. Она не учи-
процессы, происходящие в объеме и на
поверхности p-n-перехода, считая его бес-
конечно тонким и длинным. ВАХ реаль-
ного диода имеет вид, приведенный на
рисунке 3 (сплошная линия).
Характеристика для прямого тока
вначале имеет значительную нели-
нейность, так как при увеличении
напряжения сопротивление запираю-
щего слоя уменьшается, поэтому кри-
вая идет вверх со все большей кру-
тизной. Но при некотором значении
напряжения запирающий слой прак-
тически исчезает и остается только
сопротивление n- и p-областей, кото-
рое приближенно можно считать по-
стоянным, поэтому далее характери-
стика становится почти линейной.
Небольшая нелинейность здесь объ-
ясняется тем, что при увеличении
Рисунок 3 – Теоретическая
и реальная ВАХ диода
тока n- и p-области нагреваются и от этого их сопротивление уменьшается.
Обратный ток при увеличении обратного напряжения сначала быстро
возрастает. Это вызвано тем, что уже при небольшом обратном напряжении
за счет повышения потенциального барьера в переходе резко снижается
диффузионный ток, который направлен навстречу току проводимости. Сле-
довательно, полный ток резко увеличивается. Однако при дальнейшем по-
вышении обратного напряжения ток растет незначительно. Рост тока проис-
ходит вследствие нагрева перехода за счет утечки по поверхности, а также
за счет лавинного размножения носителей заряда, то есть увеличения числа
носителей заряда в результате ударной ионизации.
При некотором значении обратного напряжения возникает пробой p-n-
перехода, при котором обратный ток резко возрастает и сопротивление за-
пирающего слоя резко уменьшается. Следует различать электрический и
тепловой пробой. Электрический пробой (участок абв) является обратимым,
то есть при этом пробое в переходе не происходит разрушение структуры
полупроводника. При электрическом пробое обратный ток увеличивается
при практически неизменном обратном напряжении и при уменьшении на-
пряжения работоспособность диода восстанавливается. При тепловом про-
бое рост обратного тока сопровождается уменьшением напряжения.
Имеется два вида электрического пробоя: лавинный и туннельный.
Лавинный пробой объясняется лавинным размножением носителей
за счет ударной ионизации и за счет вырывания электронов из атомов
сильным электрическим полем. Этот вид пробоя характерен для p-n—
перехода большой толщины. Пробивное напряжение составляет десят-
ки или сотни вольт.
Туннельный пробой объясняется явлением туннельного эффекта, кото-
рый состоит в том, что в p-n-переходе малой толщины при больших значе-
ниях напряженности электрического поля некоторые электроны проникают
через переход без изменения своей энергии. Напряжение, соответствующее
этому виду пробоя, обычно не превышает единиц вольт.
В режиме электрического пробоя работают специальные диоды – стаби-
литроны; для прочих видов диодов режим пробоя является аварийным. Если
при пробое ток в цепи не ограничить, диод выходит из строя. В таких при-
борах при увеличении (по модулю) обратного напряжения практически сра-
зу начинается тепловой пробой.
Области теплового пробоя соответствует участок вг. Тепловой пробой
необратим, так как он сопровождается разрушением структуры вещества в
месте p-n-перехода. Причиной теплового пробоя является нарушение устой-
чивости теплового режима p-n-перехода. Это означает, что количество теп-
лоты, выделяющееся в переходе от нагрева его обратным током, превышает
количество теплоты, отводимое от перехода. В результате температура пере-
хода возрастает, сопротивление его уменьшается и ток увеличивается, что
приводит к перегреву перехода и его тепловому разрушению.
вольт-амперная характеристика — Зависимость электрического напряжения на выводах элемента электрической цепи от электрического тока в нем. [ГОСТ Р 52002 2003] [ОАО РАО "ЕЭС России" СТО 17330282.27.010.001 2008] вольт амперная характеристика Зависимость тока от… … Справочник технического переводчика
вольт-амперная характеристика — зависимость напряжения от тока (или тока от напряжения) на участке электрической цепи; выражается обычно в виде графика или таблицы. * * * ВОЛЬТ АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЛЬТ АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, зависимость напряжения от тока (или тока от… … Энциклопедический словарь
ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА — зависимость напряжения от тока (или тока от напряжения) на участке электрической цепи; выражается обычно в виде графика или таблицы … Большой Энциклопедический словарь
ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА — зависимость тока от приложенного к элементу электрич. цепи напряжения или зависимость падения напряжения на элементе электрич. цепи от протекающего через него тока. Если сопротивление элемента не зависит от тока, то В. а. х. прямая линия,… … Физическая энциклопедия
Вольт-амперная характеристика — зависимость электрического напряжения на выводах элемента электрической цепи от электрического тока в нем. Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановлением Госстандарта РФ от 09.01.2003 N … Официальная терминология
вольт-амперная характеристика — 93 вольт амперная характеристика Зависимость электрического напряжения на выводах элемента электрической цепи от электрического тока в нем Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
вольт-амперная характеристика — voltamperinė charakteristika statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. current voltage characteristic; voltage current characteristic; volt ampere characteristic vok. Stromspannungscharakteristik, f; Strom Spannungs Kennlinie, f;… … Automatikos terminų žodynas
ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА — зависимость напряжения от тока (или тока от напряжения) на участке электрич. цепи; выражается обычно в виде графика или таблицы … Естествознание. Энциклопедический словарь
Вольт-амперная характеристика — 1. Зависимость электрического напряжения на выводах элемента электрической цепи от электрического тока в нем Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий … Телекоммуникационный словарь
вольт-амперная характеристика прибора М-типа — вольт амперная характеристика Зависимость тока анода прибора М типа от напряжения анода при заданных значениях магнитного поля, фазы высокочастотной нагрузки и коэффициента стоячей волны по напряжению. [ГОСТ 23769 79] Тематики приборы и… … Справочник технического переводчика
ВАХ – это вольт-амперная характеристика, а если точнее, зависимость тока от напряжения в каком-либо радиоэлементе. Это может быть резистор, диод, транзистор и другие радиоэлементы. Так как транзистор имеет более двух выводов, то он имеет множество ВАХ.
Немного теории
Думаю, не все, кто читает эту статью, хорошо учились в школе. Поэтому, давайте разберемся, что представляет из себя зависимость одной величины от другой. Как вы помните из школы, мы строили графики зависимости игрек (У) от икс (Х). Та переменная, которая зависит от другой переменной, мы откладывали по вертикали, а та, которая независима – по горизонтали. В результате у нас получалась система отображения зависимости “У” от “Х”:
Так вот, мои дорогие читатели, в электронике, чтобы описать зависимость тока от напряжения, вместо “У” у нас будет сила тока, а вместо Х – напряжение. И система отображения у нас примет вот такой вид:
Именно в такой системе координат мы будет чертить вольт-амперную характеристику. И начнем с самого распространенного радиоэлемента – резистора.
ВАХ резистора
Для того, чтобы начертить этот график, нам потребуется пропускать через резистор напряжение и смотреть соответствующее значение силы тока тока. С помощью крутилки я добавляю напряжение и записываю значения силы тока для каждого значения напряжения. Для этого берем блок питания, резистор и начинаем делать замеры:
Вот у нас появилась первая точка на графике. U=0,I=0.
Вторая точка: U=2.6, I=0.01
Третья точка: U=4.4, I=0.02
Четвертая точка: U=6.2, I=0.03
Пятая точка: U=7.9, I=0.04
Шестая точка: U=9.6, I=0.05
Седьмая точка: U=11.3, I=0.06
Восьмая точка: U=13, I=0.07
Девятая точка: U=14.7, I=0.08
Давайте построим график по этим точкам:
Да у нас получилась почти прямая линия! То, что она чуть кривая, связана с погрешностью измерений и погрешностью самого прибора. Следовательно, так как у нас получилась прямая линия, то значит такие элементы, как резисторы называются элементами с линейной ВАХ.
ВАХ диода
Как вы знаете, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Это свойство диода мы используем в диодных мостах, а также для проверки диода мультиметром. Давайте построим ВАХ для диода. Берем блок питания, цепляем его к диоду (плюс на анод, минус на катод) и начинаем точно также делать замеры.
Первая точка: U=0,I=0.
Вторая точка: U=0.4, I=0.
Третья точка: U=0.6, I=0.01
Четвертая точка: U=0.7, I=0.03
Пятая точка: U=0.8,I=0.06
Шестая точка: U=0.9, I=0.13
Седьмая точка: U=1, I=0.37
Строим график по полученным значениям:
Ничего себе загибулина :-). Вот это и есть вольт-амперная характеристика диода. На графике мы не видим прямую линию, поэтому такая вольт-амперная характеристика называется НЕлинейной. Для кремниевых диодов она начинается со значения 0,5-0,7 Вольт. Для германиевых диодов ВАХ начинается со значения 0,3-0,4 Вольт.
ВАХ стабилитрона
Стабилитроны работают в режиме лавинного пробоя. Выглядят они также, как и диоды.
Мы подключаем стабилитрон как диод в обратном направлении: на анод минус, а на катод – плюс. В результате, напряжение на стабилитроне остается почти таким же, а сила тока может меняться в зависимости от подключаемой нагрузки на стабилитроне. Как говорят электронщики, мы используем в стабилитроне обратную ветвь ВАХ.
Резюме
ВАХ – это вольт-амперная характеристика. Она показывает зависимость тока от напряжения на радиоэлементе.
Элементы, имеющие прямую ВАХ называются линейными элементами. Элементы, которые имеют ВАХ в виде какой-либо функции называются элементами с нелинейной ВАХ.
