Voltampérová charakteristika

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Voltampérové charakteristiky různých součástek; zleva rezistor, rezistor s nižším odporem, dioda, akumulátor.

Voltampérová charakteristika (VA-charakteristika) je závislost mezi elektrickým napětím a proudem, případně její grafické znázornění. U dvoupólových elektrických prvků, jako je rezistor, fotovoltaický článek, akumulátor nebo dioda, se jedná o závislost proudu protékajícího prvkem na napětí na jeho svorkách.

U iontového kanálu voltampérová křivka popisuje závislost mezi membránovým potenciálem a proudem membránou nebo iontovým kanálem, viz metoda terčíkového zámku (patch-clamp).

Základy[editovat | editovat zdroj]

Podle Théveninovy poučky lze každý libovolně složitý lineární obvod připojený ve dvou bodech nahradit zdrojem napětí s určitým vnitřním odporem. Díky tomu lze také zjišťovat voltampérové charakteristiky složitějších zapojení.

V nejjednodušším případě, když má prvek čistě ohmický odpor, je charakteristika lineární, tvořená přímkou procházející počátkem. V případě sériového spojení ideálního zdroje a rezistoru je charakteristika tvořena také přímkou, která však neprochází počátkem.

U jiných prvků, např. u polovodičových diod (ideálních i reálných), je však žádoucí zakřivená, nelineární charakteristika. Nelineární charakteristiky vykazují také reálné zdroje napětí a další prvky, jako například žárovka.

Body, ve kterých charakteristika protíná osy, nazýváme pro I=0 napětí naprázdno, pro U=0 zkratový proud.

Příklad VA charakteristiky lavinové (nebo Zenerovy) diody. Z grafu lze vyčíst velikost proudu protékajícího diodou při daném napětí.
Idealizovaná VA charakteristika tunelové diody s oblastí záporného diferenciálního odporu mezi napětími v1 a v2.
Nelineární charakteristika fotovoltaického článku; zelená křivka neosvětleného; modrá křivka osvětleného. Záporný proud při kladném napětí znamená, že článek je zdrojem energie.
Typická VA charakteristika součástky diaku.

Prvky s více než dvěma elektrodami[editovat | editovat zdroj]

Proud elektrodou D tranzistoru MOSFET v závislosti na napětí mezi elektrodami D a S pro několik hodnot napětí ; hranice mezi lineární (ohmickou) oblastí a oblastí saturace (též aktivní oblastí) je vyznačena červenou parabolou.

U elektronických součástek s více než dvěma vývody, jako jsou vakuové elektronky a tranzistory, může vztah mezi napětím a proudem na jednom páru elektrod záviset na proudu nebo napětí na třetí elektrodě. Tato charakteristika se obvykle zobrazuje složitějším grafem s více křivkami, z nichž každá reprezentuje závislost mezi proudem a napětím pro určitou hodnotu proudu nebo napětí na třetí elektrodě.[1]

Například diagram vpravo ukazuje sadu VA charakteristik pro MOSFET jako funkcí napětí na elektrodě D s napětím (VGS − Vth) jako parametrem.

Metody měření[editovat | editovat zdroj]

Voltampérové charakteristiky elektrických prvků a obvodů lze zjišťovat dvěma způsoby:

  1. Při potenciostatickém přístupu připojíme na elektrody napětí . Přiložené napětí pak postupně zvyšujeme, až dosáhne konečného napětí .
  2. Při galvanostatickém přístupu se nastaví proud , který se pak postupně zvyšuje až do dosažení konečného proudu .

Tyto metody měření se používají mimo jiné při analogové příznakové analýze, testovací metodě používané při výrobě a opravách elektroniky.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Strom-Spannungs-Kennlinie na německé Wikipedii a Current–voltage characteristic na anglické Wikipedii.

  1. H. J. van der Bijl. Theory and Operating Characteristics of the Themionic Amplifier. Proceedings of IRE. Institute of Radio Engineers, 1919. Dostupné online. DOI 10.1109/JRPROC.1919.217425.