Вах

Вольтамперные характеристики полупроводников

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — зависимость тока, протекающего через сопротивление, от напряжения на этом сопротивлении, выраженная графически. ВАХ могут быть линейными и нелинейными, и в зависимости от этого сопротивления и цепи, содержащие данные сопротивления, разделяются на линейные и нелинейные.

Итак, вольтамперная характеристика — зависимость электрического напряжения от силы тока в электрической цепи или её отдельных элементах (реостате, конденсаторе и др.). У линейных элементов электрической цепи вольтамперная характеристика — прямая линия.

При повышении напряжения, приложенного к полупроводнику, величина тока в нем возрастает значительно быстрее напряжения (рис. 1), т. е. наблюдается нелинейная зависимость между током и напряжением. Если при перемене напряжения U на обратное (—U) изменение тока в полупроводнике имеет такой же характер, но в обратном направлении, то такой полупроводник обладает симметричной вольтамперной характеристикой .

В полупроводниковых выпрямительных диодах подбором полупроводников с разного типа электропроводностью (n-типа и р-типа) добиваются несимметричной вольтамперной характеристики (рис. 2).

В результате этого при одной полуволне переменного напряжения полупроводниковый выпрямитель будет пропускать ток. Это ток, протекающий в прямом направлении Iпр, который быстро возрастает с повышением первой полуволны переменного напряжения.

При воздействии же второй полуволны напряжения система двух полупроводников (в плоскостном выпрямителе) не пропускает тока в обратном направлении Iобр. Очень незначительная величина тока Iобр протекает через р-n-переход вследствие наличия в полупроводниках неосновных носителей тока (электронов в полупроводнике р-типа и дырок в полупроводнике n-типа). Причиной этого является большое сопротивление переходного слоя (р-n-переход), возникающего между полупроводником р-типа и полупроводником n-типа.

С дальнейшим повышением второй полуволны переменного напряжения обратный ток Iобр начнет медленно возрастать и может достигнуть значений, при которых наступит пробой запорного слоя (р-n-перехода).

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика полупроводника

Рис. 2. Несимметричная вольтамперная характеристика полупроводникового выпрямителя (плоскостной диод)

Чем больше отношение величины прямого тока к величине обратного тока (измеренных при одинаковых значениях напряжения), тем лучше свойства выпрямителя. Это оценивается величиной коэффициента выпрямления, представляющего собой отношение прямого тока I’пр к обратному I’обр при одной и той же величине напряжения:

Словарь русского арго. — ГРАМОТА.РУ . В. С. Елистратов . 2002 .

Смотреть что такое “вах” в других словарях:

Вах — Вах: Персоны Вах, Мариуш польский боксёр профессионал. Географические объекты Вах река в центральной части Западно Сибирской равнины, правый приток Оби. Вах город в Пакистане. Прочее Вах междометие в грузинском языке.… … Википедия

ВАХ — вольт амперная характеристика Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. ВАХ Всероссийская академия художеств с 1932 по 1947 ранее: АХ после: АХ СССР образование и наука, РФ ВАХ … Словарь сокращений и аббревиатур

Вах — река, пп Оби; Ханты Мансийский ао. Гидроним соотносят с обско угор. термином ах / ях / ахт река , который в процессе русск. адаптации получил приставное в и превратился в Вах . Географические названия мира: Топонимический словарь. М: АСТ.… … Географическая энциклопедия

Вах — река в России, в Западной Сибири, правый приток Оби. 964 км, площадь бассейна 76,7 тыс. км2. Средний расход воды 665 м3/с. Сплавная. Судоходна на 453 км от села Ларьяк. * * * ВАХ ВАХ, река в Зап. Сибири, правый приток Оби. 964 км, площадь… … Энциклопедический словарь

ВАХ — Bах (Wach) Иоахим (1898 1955) немецкий социолог, занимавшийся проблемами религии. В 1935 г. эмигрировал в США. С 1945 г. был профессором истории религии в университете г. Чикаго. Следуя за немецким теологом и релитиоведом Р. Отто, Вах утверждал,… … Энциклопедия социологии

ВАХ — река в Зап. Сибири, правый приток Оби. 964 км, площадь бассейна 76,7 тыс. км&sup2. Средний расход воды 665 м&sup3/с. Сплавная. Судоходна на 453 км от с. Ларьяк … Большой Энциклопедический словарь

ВАХ — ВАХ, река в Западной Сибири, правый приток Оби. 964 км, пл. бассейна 76,7 тыс. км2. Средний расход воды 665 м3/с. Сплавная. Судоход на на 453 км от с. Ларьяк. Источник: Энциклопедия Отечество … Русская история

вах — сущ., кол во синонимов: 2 • междометие (4) • река (2073) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Вах — Вах, река, правый приток Оби, в Ханты Мансийском автономном округе. Длина 964 км, площадь бассейна 76,7 тыс. км2. Протекает по восточной части Западно Сибирской равнины. Средний расход воды в нижнем течении 525 м3/с. В бассейне В. свыше… … Словарь “География России”

ВАХ — Пример ВАХ для диода. Вольт амперная характеристика (ВАХ) график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Вольт амперная характеристика описывает поведение двухполюсника на постоянном токе. Чаще всего рассматривают … Википедия

Читать еще: Рыбалка осенью: ловля щуки осенью, ловля карпа осенью и ловля карася

Что такое ВАХ диода, типы диодов

Сегодня диоды можно встретить практически в любом бытовом приборе. Многие даже собирают некоторые устройства в своей домашней лаборатории. Но, чтобы правильно использовать эти элементы электросхемы, нужно знать, что собой представляет ВАХ диода. Именно этой характеристики и будет посвящена данная статья.

Что это такое

ВАХ расшифровывается как вольт-амперная характеристика диодного полупроводника. Она отражает зависимость тока, который проходит через p-n переход диода. ВАХ определяет зависимость тока от величины, а также полярности приложенного напряжения. Вольт-амперная характеристика имеет вид графика (схема). Данный график имеет следующий вид:

Для каждого вида диода график ВАХ будет иметь свой конкретный вид. Как видим, график содержит кривую. По вертикали вверху здесь отмечены значения прямого тока (прямом включении), а внизу – в обратном. Но горизонтали схема и график отображают напряжение, аналогично в прямом и обратном направлении. Таким образом схема вольт-амперной характеристики будет состоять из двух частей:

верхняя и правая часть – элемент функционирует в прямом направлении. Она отражает пропускной ток. Линия в этой части идет резко вверх. Она характеризует значительный рост прямого напряжения;
нижняя левая часть – элемент действует в обратном направлении. Она соответствует закрытому (обратному) току через переход. Здесь линия идет практически параллельно горизонтальной оси. Она отражает медленное нарастание обратного тока.

Обратите внимание! Чем круче будет вертикальная верхняя часть графика, и ближе к горизонтальной оси нижняя линия, тем более лучше будут выпрямительные свойства полупроводника.

Стоит отметить, что ВАХ сильно зависит от температуры окружающей среды. К примеру, повышение температуры воздуха может привести резкому повышению обратного тока.
Построить своими руками ВАХ можно следующим образом:

берем блок питания;
подключаем его к любому диоду (минус на катод, а плюс на анод);
с помощью мультиметром делаем замеры.

Из полученных данных и строится вольт-амперная характеристика для конкретного элемента. Ее схема или график могут иметь следующий вид.

На графике видна ВАХ, которая в таком исполнении называется нелинейной.
Рассмотрим на примерах различных типов полупроводников. Для каждого отдельного случая данная характеристика буде иметь свой график, хотя они все будут носить единый характер лишь с небольшими изменениями.

ВАХ для шотки

Одним из наиболее распространенных диодов на сегодняшний день является шоттки. Этот полупроводник был назван в честь физика из Германии Вальтера Шоттки. Для шоттки вольт-амперная характеристика будет иметь следующий вид.

Как видим, для шоттки характерно малое падение напряжения в ситуации прямого подключения. Сам график носит явный ассиметричный характер. В зоне прямых смещений наблюдается экспоненциальное увеличение тока и напряжения. При обратном и прямом смещении для данного элемента ток в барьере обусловлен электронами. В результате этого такие элементы характеризуется быстрым действием, поскольку у нет диффузных и рекомбинационных процессов. При этом несимметричность ВАХ будет типичной для структур барьерного типа. Здесь зависимость тока от напряжения определена изменением количества носителей, которые берут участие в зарядопереносных процессах.

Кремниевый диод и его ВАХ

Кроме шоттки, большой популярностью на данный момент пользуются кремниевые полупроводники. Для кремниевого типа диода вольт-амперная характеристика выгляди следующим образом.

ВАХ кремниевого и германиевого диода

Для таких полупроводников данная характеристика начинается примерно со значения 0,5-0,7 Вольт. Очень часто кремниевые полупроводники сравнивают с германиевыми. Если температуры окружающей среды равны, то оба устройства будут демонстрировать ширину запрещённой зоны. При этом кремниевый элемент будут иметь меньший прямой ток, чем из германия. Это же правило касается и обратного тока. Поэтому у германиевых полупроводников обычно сразу наступает тепловой пробой, если имеются обратное большое напряжение.
В итоге, при наличии одинаковой температуры и прямого напряжения, потенциальный барьер у кремниевых полупроводников будет выше, а ток инжекции ниже.

ВАХ и выпрямительный диод

В завершении хотелось бы рассмотреть данную характеристику для выпрямительного диода. Выпрямительный диод – одна из разновидностей полупроводника, который применятся для преобразования переменного в постоянный ток.

ВАХ для выпрямительного диода

На схеме показана экспериментальная ВАХ и теоретическая (пунктирная линия). Как видим, они не совпадают. Причина этого кроется в том, для теоретических расчетов не учитывались некоторые факторы:

наличие омического сопротивления базовой и эмиттерной областей у кристалла;
его выводов и контактов;
наличие возможности токов утечки по кристальной поверхности;
протекание процессов рекомбинации и генерации в переходе для носителей;
различные типы пробоев и т. д.

Все эти факторы могут оказывать различное влияние, приводя к отливающейся от теоретической реальной вольт-амперной характеристики. Причем значительное влияние на внешний вид графика в данной ситуации оказывает температура окружающей среды.
ВАХ для выпрямительного диода демонстрирует высокую проводимость устройства в момент приложения к нему напряжения в прямом направлении. В обратном же направлении наблюдается низкая проводимость. В такой ситуации ток через элемент практически не течет в обратном направлении. Но это происходит только при определенных параметрах обратного напряжения. Если его превысить, то на графике видно лавинообразное повышение тока в обратном направлении.

Читать еще: Коса (Пермский край)

Заключение

Вольт-амперная характеристика для диодных элементов считается важным параметром, отражающем специфику проведения тока в обратном и прямом направлениях. Она определяется в зависимости от напряжения и температуры окружающей среды.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

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.

Вольт-амперная характеристика двухполюсника

Аббревиатурой ВАХ (англ. I-V) принято обозначать вольт-амперную характеристику (current–voltage characteristic) двухполюсника.

Двухполюсник — это абстрактное представление о реальном элементе электрической цепи, которое изображается в виде прямоугольника имеющего два вывода, являющихся входом и выходом. Через такой объект проходит электрический ток (electrical current) — это один показатель, а между входом и выходом существует разность потенциалов в виде ЭДС или падения напряжения – это другой показатель. Отношение между двумя этими величинами, током и напряжением, и есть вольт-амперная характеристика.

Читать еще: Карповая ловля

ВАХ — это математическая функция зависимости тока от напряжения. Изображается в виде графика. Как и любая алгебраическая функция может быть линейной и нелинейной (кривой). Если имеется ещё и третий параметр, от которого зависит функция тока, тогда следует говорить о семействе вольт-амперных характеристик (ВАХ). Таким параметром может быть температура, влажность, время, освещённость, давление.

Например, трёхполюсник, которым является простой биполярный транзистор, можно рассматривать как три варианта двухполюсников, где третий вывод и будет дополнительным параметром. Для серии значений третьего параметра у двухполюсника образуется целое семейство ВАХ.

Самым простым примером двухполюсника является резистор, у которого ВАХ представляет собой прямую линию (линейная характеристика) в полном соответствии с Законом Ома. Но даже такое простое устройство имеет зависимость от внешних факторов таких как температура. Это проявляется в том, что его ВАХ максимально приближена к линейной, но в реальности есть много факторов оказывающих влияние математическую функцию тока для этого элемента.

Вольт-амперная характеристика резистора представляет собой функцию тока по Закону Ома и показывает свойства проводимости и сопротивления двухполюсника.

Двухполюсником с нелинейной характеристикой может быть полупроводниковый фотоэлемент, у которого проводимость зависит от освещённости. Естественным образом полупроводниковый диод (вентиль) также имеет нелинейную ВАХ.

Многие производители устройств и компонентов в предоставляемой документации (datasheet) приводят снятые вольт-амперные характеристики (current–voltage characteristic) своей продукции для разных режимов работы. ВАХ позволяют оперативно выбрать оптимальный режим работы устройств, а также подобрать им функциональную и параметрическую замену.

Визуально в режиме реального времени ВАХ можно наблюдать с помощью осциллографа.

Кроме применения в электронике и электротехнике, вольт-амперные характеристики (ВАХ) используются, например, в электрофизиологии для исследования биоэлектричества. Биологическая мембрана рассматривается как двухполюсник и с неё снимается ВАХ. Везде, где есть электрический ток, в любой среде, где возможно возникновение и изменение разности потенциалов, возможно построение вольт-амперной характеристики.

Возможно Вам будут интересны следующие статьи из этого раздела:

Если Вы не нашли ничего интересного в этом разделе, тогда Вам следует воспользоваться левым вертикальным меню, чтобы попасть в интересующий Вас раздел сайта.

Это сайт рассказывает и объясняет теоретические и практические таких предметов как: электротехника, механика, автоматизация, теория управления и регулирования, электроника, проектирование радиоэлектронной аппаратуры, энергетика и безопасность и т.д.

Вольтамперные характеристики полупроводников

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика полупроводника

Рис. 2. Несимметричная вольтамперная характеристика полупроводникового выпрямителя (плоскостной диод)

Источники:

http://electricalschool.info/electronica/1006-voltampernye-kharakteristiki.html
http://russian_argo.academic.ru/1407/%D0%B2%D0%B0%D1%85
http://1posvetu.ru/montazh-i-nastrojka/vah-dioda.html
http://www.ruselectronic.com/vakh/
http://electricity-automation.com/page/volt-ampernaya-kharakteristika-dvukhpolyusnika-vah
http://electricalschool.info/electronica/1006-voltampernye-kharakteristiki.html

голоса

Рейтинг статьи