IV 특성 곡선

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IV 특성 곡선

전류-전압, (IV) 특성 곡선은 전자 장치의 작동 특성을 정의합니다.

전류 -전압 특성 곡선 또는 단순히 전기 장치 또는 구성 요소의 IV 곡선 의 약자인 IV 특성 곡선은 전기 회로 내에서 작동을 정의하는 데 사용되는 그래픽 곡선 세트입니다. 이름에서 알 수 있듯이 IV 특성 곡선은 전자 장치를 통해 흐르는 전류와 해당 단자에 적용된 전압 간의 관계를 보여줍니다.

IV 특성 곡선은 일반적으로 구성요소나 장치의 기본 매개변수를 결정하고 이해하는 도구로 사용되며 전자 회로 내 동작을 수학적으로 모델링하는 데에도 사용할 수 있습니다. 그러나 대부분의 전자 장치에는 다양한 입력이나 매개변수를 나타내는 IV 특성 곡선이 무한히 있으므로 동일한 그래프에 곡선군이나 그룹을 표시하여 다양한 값을 나타낼 수 있습니다.

예를 들어, 바이폴라 트랜지스터의 "전류-전압 특성"은 순방향 및 역방향 영역 모두에서 작동하는 다이오드의 다양한 베이스 드라이브 양 또는 IV 특성 곡선으로 표시될 수 있습니다.

그러나 부품이나 장치의 정전류-전압 특성은 직선일 필요는 없습니다. 고정 값 저항기의 특성을 예로 들면, 선형 또는 옴 장치이므로 전류, 전압 및 전력의 특정 범위 내에서 합리적으로 직선적이고 일정할 것으로 예상됩니다.

 

그러나 LDR, 서미스터, 배리스터, 심지어 전구와 같은 다른 저항 요소도 있으며, 이들의 IV 특성 곡선은 직선이나 선형이 아니라 곡선 또는 모양이므로 저항이 비선형 장치라고 불립니다. -선형 저항.

위의 저항 요소 R 의 단자에 적용된 전기 공급 전압 V를 변화시키고 결과 전류를 측정 한 경우 이 전류는 옴의 법칙 방정식 중 하나인 I = V/R 로 특성화됩니다 .

우리는 옴의 법칙을 통해 저항기 양단의 전압이 증가함에 따라 이를 통해 흐르는 전류도 증가하므로 볼트-암페어를 나타내는 그래프와 같이 전압과 전류 사이의 관계를 보여주는 그래프를 구성하는 것이 가능하다는 것을 알고 있습니다. 저항 요소의 특성(iv 특성 곡선). 아래 회로를 고려하십시오.

이상적인 저항기

 

위의 iv 특성 곡선은 저항성 요소에 전압 값을 적용하면 결과적인 전류가 IV 특성에서 직접 얻을 수 있다는 의미에서 저항성 요소를 정의합니다. 결과적으로, 저항성 요소에 의해 소산(또는 생성)되는 전력도 IV 곡선으로부터 결정될 수 있습니다.

전압과 전류가 본질적으로 양수인 경우 IV 특성 곡선은 Ι 사분면에서 양수입니다 . 전압과 전류가 본질적으로 음수이면 곡선은 표시된 대로 사분면 ΙΙΙ 에 표시됩니다.

순수 저항에서 전압과 전류 사이의 관계는 선형이고 일정한 온도에서 일정합니다. 따라서 전류(  i  )는 전위차 V 에 비례 상수 1/R을 곱하여 i = (1/R) x에 비례 합니다 . V . 그런 다음 저항기를 통과하는 전류는 적용된 전압의 함수이며 IV 특성 곡선을 사용하여 이를 시각적으로 보여줄 수 있습니다.

이 간단한 예에서 전위차 V 에 대한 전류 i는 선형 및 저항 관계이므로 일정한 기울기 1/R을 갖는 직선입니다 . 그러나 실제 저항기는 고온에 노출되는 등 특정 조건에서 비선형 동작을 나타낼 수 있습니다.

비선형 특성, 즉 V/I 비율이 일정하지 않은 전자 부품 및 장치가 많이 있습니다. 반도체 다이오드는 순방향 바이어스된 공통 실리콘 다이오드를 통해 흐르는 전류가 PN 접합의 옴 저항에 의해 제한되기 때문에 비선형 전류-전압 특성이 특징입니다.

IV 반도체의 특성곡선

다이오드, 트랜지스터 및 사이리스터와 같은 반도체 장치는 모두 서로 연결된 반도체 PN 접합을 사용하여 구성되므로 IV 특성 곡선은 이러한 PN 접합의 작동을 반영합니다. 그러면 이러한 장치는 전류와 전압 사이에 선형 관계가 있는 저항기와 달리 비선형 IV 특성을 갖게 됩니다.

예를 들어, 반도체 다이오드의 주요 기능은 AC를 DC로 정류하는 것입니다. 다이오드가 순방향 바이어스되면(더 높은 전위가 양극에 연결됨) 전류가 흐릅니다. 다이오드가 역방향 바이어스되면(더 높은 전위가 음극에 연결됨) 전류가 차단됩니다. 그러면 PN 접합에는 전류가 흐르기 위해 특정 극성과 진폭의 바이어스 전압이 필요합니다. 이 바이어스 전압은 또한 접합의 저항을 제어하므로 접합을 통과하는 전류의 흐름도 제어합니다. 아래의 다이오드 회로를 고려하십시오.

다이오드 속성

 

 

다이오드가 순방향 바이어스되고 음극에 대해 양극이 양극인 경우 순방향 또는 양극 전류가 다이오드를 통과하여 그림과 같이 IV 특성 곡선의 오른쪽 상단 사분면에서 작동합니다. 제로 교차점에서 시작하여 곡선은 순방향 사분면으로 점진적으로 증가하지만 순방향 전류와 전압은 매우 작습니다.

순방향 전압이 다이오드 PN 접합 내부 장벽 전압(실리콘의 경우 약 0.7V)을 초과하면 눈사태가 발생하고 순방향 전류는 비선형 곡선을 생성하는 아주 작은 전압 증가에도 불구하고 급격히 증가합니다. 전방 커브의 "무릎" 지점입니다.

마찬가지로 다이오드가 역방향 바이어스되고 양극에 대해 음극 양극인 경우 다이오드는 매우 작은 누설 전류를 제외하고 전류를 차단하고 IV 특성 곡선의 왼쪽 아래 사분면에서 작동합니다. 다이오드는 다이오드 양단의 역전압이 항복 전압 지점보다 커져 역전류가 갑자기 증가하여 전압 손실이 제어됨에 따라 매우 직선적인 하향 곡선을 생성할 때까지 전류 흐름을 계속 차단합니다. 이 역방향 항복 전압 지점은 제너 다이오드에 좋은 효과를 주기 위해 사용됩니다.

그러면 실리콘 다이오드의 IV 특성 곡선은 비선형이며 전기적 특성이 다르기 때문에 이전 저항기의 선형 IV 곡선과 매우 다르다는 것을 알 수 있습니다 . 전류-전압 특성 곡선은 저항기, 증폭기, 반도체 및 태양 전지에 이르는 모든 전기 또는 전자 부품의 작동을 플롯하는 데 사용할 수 있습니다.

전자 부품의 전류-전압 특성은 작동에 대해 많은 정보를 제공하며 전류와 전압의 가능한 조합을 보여줌으로써 특정 장치나 부품의 작동 특성을 결정하는 데 매우 유용한 도구가 될 수 있으며 그래픽 보조 기능도 도움이 될 수 있습니다. 회로 내에서 일어나는 일을 시각적으로 더 잘 이해할 수 있습니다.