I-V半導(dǎo)體特性曲線及二極管

電流 - 電壓，（IV）特性曲線定義了電子設(shè)備的工作特性

IV特性曲線，它是的縮寫電氣設(shè)備或部件的電流 - 電壓特性曲線或簡(jiǎn)稱IV曲線是一組圖形曲線，用于定義其在電路中的操作。顧名思義，IV特性曲線顯示流過電子器件的電流與其端子上施加的電壓之間的關(guān)系。

IV特性曲線通常用作工具確定和理解組件或設(shè)備的基本參數(shù)，并且還可以用于在電子電路中對(duì)其行為進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。但與大多數(shù)電子設(shè)備一樣，有無數(shù)個(gè)IV特征曲線代表各種輸入或參數(shù)，因此我們可以在同一圖表上顯示一系列曲線或一組曲線來表示各種值。

例如，雙極晶體管的“電流 - 電壓特性”可以用不同量的基極驅(qū)動(dòng)或在其正向和反向區(qū)域工作的二極管的IV特性曲線來顯示。

但是元件或器件的靜態(tài)電流 - 電壓特性不必是直線。以固定值電阻器的特性為例，我們可以預(yù)期它們?cè)陔娏?，電壓和功率的某些范圍?nèi)是合理的直線和恒定的，因?yàn)樗蔷€性或歐姆器件。

然而，其他電阻元件，如LDR，熱敏電阻，壓敏電阻，甚至是燈泡，其IV特性曲線不是直線或直線，而是彎曲或成形，因此稱為非線性器件，因?yàn)樗鼈兊碾娮枋欠蔷€性電阻。

如果施加在電阻元件 R 端子上的電源電壓 V 發(fā)生變化，產(chǎn)生的電流 I 測(cè)量，這個(gè)電流的特征是： I = V / R ，是歐姆定律方程之一。

我們從歐姆定律知道，作為電壓電阻增加，流過它的電流也增加，有可能構(gòu)建一個(gè)圖表來顯示相關(guān)性電壓和電流之間的關(guān)系如圖中所示，表示電阻元件的伏安特性（其i-v特性曲線）?？紤]下面的電路。

理想電阻的IV特性曲線

以上iv特性曲線定義電阻元件，在某種意義上，如果我們將任何電壓值施加到電阻元件，則所得電流可直接從IV特性獲得。結(jié)果，電阻元件消耗（或產(chǎn)生）的功率也可以從IV曲線確定。

如果電壓和電流本質(zhì)上是正的，那么IV特性曲線將是正的。象限 1 ，如果電壓和因此電流本質(zhì)上是負(fù)的，那么曲線將以象限 II / l>顯示，如圖所示。

在純電阻中，電壓和電流之間的關(guān)系是線性的并且在恒定溫度下是恒定的，這樣電流（ i ）與電勢(shì)差 V 成正比乘以比例常數(shù) 1 / R 給出 i =（1 / R）x V 。然后，通過電阻的電流是所施加電壓的函數(shù)，我們可以使用IV特性曲線在視覺上證明這一點(diǎn)。

在這個(gè)簡(jiǎn)單的例子中，電流 i 對(duì)抗電勢(shì)差 V 是一條具有恒定斜率 1 / R 的直線，因?yàn)樵撽P(guān)系是線性和歐姆的。然而，實(shí)際電阻器在某些條件下可能會(huì)表現(xiàn)出非線性特性，例如暴露在高溫下。

有許多電子元件和器件具有非線性特性，即它們的 V / I 比率不是恒定的。半導(dǎo)體二極管的特點(diǎn)是非線性電流 - 電壓特性，因?yàn)榱鬟^正向偏置的公共硅二極管的電流受到PN結(jié)的歐姆電阻的限制。

IV半導(dǎo)體特性曲線

二極管，晶體管和晶閘管等半導(dǎo)體器件都是使用連接在一起的半導(dǎo)體PN結(jié)構(gòu)成的，因此它們的IV特性曲線將反映這些PN結(jié)的工作原理。然后這些器件將具有非線性IV特性，而不是電流和電壓之間具有線性關(guān)系的電阻器。

因此，例如，半導(dǎo)體二極管的主要功能是AC到DC的整流。當(dāng)二極管正向偏置時(shí)（較高的電位連接到其陽極），它將通過電流。當(dāng)二極管反向偏置時(shí)（較高的電位連接到其陰極），電流被阻斷。然后PN結(jié)需要具有特定極性和幅度的偏置電壓以使電流流動(dòng)。該偏置電壓還控制結(jié)的電阻，從而控制通過它的電流?？紤]下面的二極管電路。

二極管的IV特性曲線

當(dāng)二極管正向偏置，陽極相對(duì)于陰極正向，正向或正向電流通過二極管，并在其IV特性曲線的右上象限中工作，如圖所示。從零交點(diǎn)開始，曲線逐漸增加到正向象限，但正向電流和電壓極小。

當(dāng)正向電壓超過二極管PN結(jié)內(nèi)部勢(shì)壘電壓時(shí)，硅的約為0.7發(fā)生電壓，雪崩，正向電流迅速增加，電壓非常小，產(chǎn)生非線性曲線。正向曲線上的“拐點(diǎn)”。

同樣，當(dāng)二極管反向偏置，陰極相對(duì)于陽極時(shí)，二極管阻斷電流，除了極小的漏電流，并在其IV特征曲線的左下象限。二極管繼續(xù)阻止電流流過它，直到二極管兩端的反向電壓變得大于其擊穿電壓點(diǎn)，導(dǎo)致反向電流突然增加，產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)直線的向下曲線，如電壓損失控制。這個(gè)反向擊穿電壓點(diǎn)用于齊納二極管的良好效果。

然后我們可以看到硅二極管的IV特性曲線是非線性的，與那個(gè)非常不同以前的電阻線性IV曲線的電氣特性是不同的。電流 - 電壓特性曲線可用于繪制從電阻器到放大器，半導(dǎo)體和太陽能電池的任何電氣或電子元件的操作。

電子元件的電流 - 電壓特性告訴我們很多信息。它的操作可以是一個(gè)非常有用的工具，通過顯示其可能的電流和電壓組合來確定特定設(shè)備或組件的操作特性，并且圖形輔助可以幫助在視覺上更好地理解電路中發(fā)生的情況。