Đặc Tuyến Volt–Ampere – Wikipedia Tiếng Việt

 

Trong điện tử học, mối quan hệ giữa dòng điện một chiều (DC) qua một thiết bị điện tử và hiệu điện thế DC giữa các cực của nó được gọi là đặc tuyến Volt–Ampere của thiết bị. Các kỹ sư điện tử sử dụng những biểu đồ này để xác định các tính chất cơ bản của thiết bị và mô phỏng hành vi của nó trong mạch điện.

Trong những linh kiện điện tử với nhiều hơn hai cực, ví dụ như ống chân không và bán dẫn, quan hệ Volt–Ampere của một cặp cực đôi khi phụ thuộc vào dòng điện hoặc điện áp ở một cực khác. Điều này thường dẫn đến biểu đồ V–A phức tạp với nhiều đường cong, mỗi đường biểu diễn quan hệ V–A với một giá trị dòng điện hoặc điện áp ở cực thứ ba khác nhau.[1]

Ví dụ hình bên là đồ thị các đặc tuyến V–A cho một MOSFET biểu diễn một hàm số của điện áp máng–nguồn với các giá trị khác nhau của quá điện áp (VGS − Vth) làm tham số.

Đặc tuyến V–A của một linh kiện điện tử có thể được đo bằng curve tracer. Những tham số thường được đo đạc từ đặc tuyến V–A của thiết bị bao gồm độ hỗ dẫn và điện áp Early của một bán dẫn.

Các loại đặc tuyến V–A

sửa

 

Hình dạng đặc tuyến của một linh kiện điện tử cho biết nhiều điều về tính chất hoạt động của nó. Đặc tuyến V–A của các thiết bị khác nhau có thể được chia thành các loại:

• Chủ động và thụ động: Các thiết bị với đặc tuyến V–A nằm trong góc phần tư thứ nhất và thứ ba của mặt phẳng V–A, đi qua gốc tọa độ, là những linh kiện thụ động (tải), tiêu thụ điện năng từ mạch. Các ví dụ bao gồm điện trở và động cơ điện. Dòng điện quy ước luôn chạy qua những thiết bị này theo chiều của điện trường, từ cực dương đến cực âm, do đó một phần thế năng của các điện tích trong mạch mất đi và chuyển thành nhiệt hoặc các dạng năng lượng khác.

Ngược lại, các linh kiện với đặc tuyến V–A đi qua góc phần tư thứ hai và thứ tư là những linh kiện chủ động, nguồn điện, có khả năng tạo ra điện năng. Các ví dụ bao gồm pin và máy phát điện. Khi hoạt động trong góc phần tư thứ hai hay thứ tư, dòng điện chạy trong thiết bị từ cực âm sang cực dương, ngược lại lực điện trường, do đó các điện tích tích lũy thế năng. Do đó thiết bị đang biến một dạng năng lượng khác thành điện năng.

• Tuyến tính và phi tuyến: Một đường thẳng đi qua gốc tọa độ biểu diễn một thành phần tuyến tính, còn một đường cong biểu diễn một linh kiện phi tuyến tính. Ví dụ, điện trở, tụ điện và cuộn cảm là tuyến tính, còn diode và bán dẫn là phi tuyến tính. Một đặc tuyến V–A thẳng đi qua gốc tọa độ với độ dốc dương biểu diễn một điện trở tuyến tính hay ohmic, loại điện trở phổ biến nhất trong mạch điện. Nó tuân theo định luật Ohm; dòng điện tỷ lệ thuận với điện áp trên một khoảng lớn. Điện trở khi ấy bằng nghịch đảo của độ dốc đặc tuyến và là hằng số. Một đặc tuyến V–A cong biểu diễn một điện trở biến thiên, như là một diode. Trong trường hợp này điện trở thay đổi tùy theo điện áp hay dòng điện.
• Điện trở âm và điện trở dương: Một đặc tuyến V–A không đơn điệu (có chỗ lồi chỗ lõm) biểu diễn một thiết bị với điện trở âm. Những vùng đặc tuyến giảm (độ dốc âm) thể hiện những vùng hoạt động với điện trở vi sai âm, trong khi những vùng tăng (độ dốc dương) thể hiện điện trở vi sai dương. Thiết bị với điện trở âm có thể dùng để làm bộ khuếch đại và mạch dao động. Các linh kiện có điện trở âm bao gồm diode tunnel và diode Gunn.
• Tính trễ và tính duy nhất: Thiết bị có tính trễ, tức quan hệ V–A không chỉ phụ thuộc vào đầu vào hiện tại mà còn phụ thuộc vào lịch sử những đầu vào trước đó, có đặc tuyến V–A gồm những vòng lặp kín. Mỗi nhánh của vòng lặp được đánh dấu bằng một mũi tên. Những thiết bị có tính trễ bao gồm tụ điện và biến áp lõi sắt, thyristor như SCR hay DIAC, và ống phóng điện khí như đèn neon.

•   Đặc tuyến V–A của một diode tunnel. Nó có điện trở âm trong vùng điện áp tô màu, giữa v1 và v2.
•   Đặc tuyến V–A của DIAC. VBO là điện áp thông dòng hay điện áp breakover.
•   Đặc tuyến V–A của memristor, cho thấy hiện tượng trễ bị bó.
•   Đặc tuyến V–A của diode Gunn, cho thấy điện trở vi sai âm với độ trễ (để ý mũi tên).