Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

04.12.2012 13:19

Встpечаются два гpузина:
- Гиви, я слышал ты купил самолет?
- Да, купил. Это очень удобно.
- И сколько Это стоит?
- Пять миллионов!
- Вах вах вах! Какие деньги! Это же целый месяц pаботать нужно!

 

 

Вах вах вах... Это выражение встречается не только у народов Кавказа, но в радиоэлектронике. ВАХ - это вольтамперная характеристика, а если точнее, зависимость тока от напряжения в каком либо простецком  радиоэлементе. Это может быть  резистор, диод, транзистор и другие радиоэлементы.

 

 

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 все помните из школы,   в классе пятом-шестом мы строили графики, зависимость игрек (У) от икс (Х). Та переменная, которая зависит от другой переменной, мы откладывали по вертикали, а та, которая независима - по горизонтали. И получается у нас вот такая система отображения зависимости "У" от "Х":

 

 

Не утомил еще я Вас математикой ? :-) 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 будет выглядеть вот так:

 

 

        

Вот теперь мы можем в этой системе строить графики зависимости тока от напряжения для радиоэлементов. Давайте попробуем начертить график зависимости тока от напряжения для резистора? Для того, чтобы начертить этот график, нам потребуется пропускать через резистор напряжение, и смотреть одновременно значение 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:

Опа на! 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  вольтамперной характеристикой.

 

      

Как Вы знаете, диод пропускает электрический ток в одном направлении, и не пропускает в другом 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 вольтамперная характеристика называется НЕлинейной.  Для каждого диода своя ВАХ, где то она круче, где то ближе к оси силы тока I. Для кремниевых диодов она начинается со значения 0,5-0,7 Вольт, для диодов, сделанных из вещества германия ВАХ начинается со значения 0,3-0,4 Вольта.

 

       

Давайте же рассмотрим подробнее ВАХ диода.

Общая ВАХ диода выглядит вот так:

 

На графике,  на котором мы с Вами сами строили ВАХ диода, мы начертили только правую часть графика. Почему? Давайте рассмотрим характеристику диода, который мы с Вами пытали. Он называется КД411АМ. Ищем его характеристики в инете.

       

Обратное максимальное напряжение Uобр - это  такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток Iобр - сила тока  при обратном подключении диода. При превышении обратного напряжения в диоде возникает так называемый лавинный пробой, в результате этого резко возрастает ток, что может привести  к полному тепловому разрушению диода.  В нашем исследуемом диоде это напряжение 700 Вольт. Поэтому я бы никак не смог показать вам лавинный пробой с помощью своего блока питания, который выдает максимум 15 Вольт. Максимальный прямой ток Iпр - это  максимальный ток, который может течь через диод.  В нашем случае это 2 Ампера. Так как у нас зависимость тока от напряжения, следовательно ток зависит от напряжения :-). Если продолжить ветку ВАХ на нашем графике, то можно сказать, что прямое  напряжение не должно превышать на таком диоде приблизительно 1,4 Вольта. Так же есть такой параметр, как максимальная частота F, которую нельзя превышать. Если скажем у нас в сети частота 50 Гц, то в некоторых безделушках и приборах с помощью разных схем увеличивают частоту до Гигагерц. В таких схемах такой диод использовать нельзя, потому как его максимальная частота, при котором он может эксплуатироваться, это 30 000Гц.

 

 

Стабилитроны же работают в режиме лавинного пробоя. Выглядят они  также, как и диоды, поэтому надо обязательно читать маркировку и смотреть в справочниках, чтобы точно знать, что за радиоэлемент перед вами.

 

То есть мы подключаем его как диод в обратном направлении: на анод минус, а на катод - плюс. В результате этого напряжение на стабилитроне остается  почти таким же, а сила тока может меняться в зависимости от  подключаемой нагрузки на стабе. Как говорят электронщики, мы используем  в стабилитроне обратную ветвь ВАХ

 

Подробнее про работу стабилитрона можно почитать в этой статье.

 

ВАХ   - очень удобная вещь. Взглянув на нее, можно с легкостью сказать, как поведет себя тот или иной радиоэлемент в схеме. ВАХ строится также для транзисторов, грубо говоря, для каждого вывода, а также для других разновидностей диодов: динисторов, тиристоров, симисторов. Все эти элементы с нелинейной ВАХ, поэтому они называются нелинейными. Прежде, чем использовать в схемах какой-либо диод, гляньте его характеристики, и конечно же ветку ВАХ.  ВАХ - это как для гостей Москвы карта метро :-).

 

Читайте также:

Принцип работы стабилитрона

 

Блок питания

 

Полупроводниковый диод, его виды и обозначения на схемах