Вольт-амперная характеристика (Fkl,m-gbhyjugx ]gjgtmyjnvmntg)

Вольт-ампе́рная характери́стика (ВАХ) — зависимость тока $I$, протекающего через двухполюсник, от напряжения $U$ на этом двухполюснике. Записывается при медленном изменении $U$ или $I$ и описывает поведение двухполюсника на постоянном токе. Также ВАХ называют функцию $I(U)$, соответствующую данной зависимости, и график этой функции. Название «ВАХ» связано с единицами измерения напряжения (вольт) и тока (ампер) в системе СИ. Измерение ВАХ — одна из самых распространённых методик изучения электрофизических свойств элементов и структур.

ВАХ разных элементов

Четыре различные вольт-амперные характеристики

ВАХ полупроводникового диода c p-n переходом. Зелёная область — прямая ветвь ВАХ. Голубая область — область допустимых напряжений на обратной ветви ВАХ. Оранжевая область — обратный лавинный пробой p-n перехода. Масштабы по осям тока и напряжения для прямой и обратной ветви разные

Для линейных элементов ВАХ представляет собой прямую линию (закон Ома).

Обычно рассматривают ВАХ нелинейных элементов (мерой нелинейности служит коэффициент $\beta =(U/I)\cdot (dI/dU)$). Пример элемента цепи с существенно нелинейной ВАХ — электровакуумный диод.

Очень большая доля исследований ВАХ выполняется для полупроводниковых приборов. Для них типичны характеристики нетривиального вида, разного в зависимости от полярности напряжения (см. рис.). Встречаются и совсем сложные формы (S- или N- образные кривые), как, скажем, для динисторов или диодов Ганна. При этом форма ВАХ прибора, в числе прочего, зависит от температуры p-n-перехода. Для полупроводниковых диодов с p-n-переходом при росте температуры угол наклона прямой и обратной ветвей ВАХ увеличивается.

Сток-затворная ВАХ (слева) и семейство стоковых ВАХ (справа) полевого транзистора с затвором в виде p-n перехода и каналом n-типа

Для трёхполюсных элементов с управляющим электродом (таких как транзистор, тиристор или электровакуумный триод) часто строят семейства кривых, являющихся ВАХ для двухполюсника при заданном токе или напряжении на третьем управляющем электроде элемента.

Измерения ВАХ

При измерениях ВАХ достаточно медленно варьируют напряжение $U(t)$ со временем $t$ и регистрируют ток $I(t)$. Возможна и иная ситуация: задаётся ток, измеряется напряжение.

Если условие медленности изменения задаваемой величины не обеспечено, результат измерения может отличаться от истинной ВАХ. Обычно такое отклонение обусловливается инерционными свойствами прибора, ёмкостью/индуктивностью присоединённой к прибору цепи или паразитными явлениями. Также в подобных случаях возникает гистерезис — различие токов, фиксируемых при нарастании и снижении напряжения.

В реальной системе, работающей на относительно высоких частотах (близких к границе рабочего частотного диапазона конкретного устройства), значения токов нередко отклоняются от тех, которые соответствовали бы ВАХ, записанной в квазистатическом режиме.

Преобразования ВАХ

При последовательном или параллельном включении двух или нескольких двухполюсников вид ВАХ результирующего двухполюсника изменяется.

При параллельном соединении двух двухполюсников, напряжения на обоих приборах равны и при этом общий ток равен сумме токов, при последовательном — токи через каждый прибор равны, а общее напряжение на такой цепи равно сумме напряжений на элементах.

См. также

• Нагрузочная характеристика (электроника)