Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Warto przeczytać

Charakterystyka prądowo‑napięciowa, to zależność natężenia prądu płynącego przez badany element od napięcia przyłożonego do jego końców. Służy ona poznaniu własności elektrycznych tego elementu, w celu wykorzystania ich do budowy obwodów. Możemy ją badać dla chociażby takich elementów, jak oporniki (dla których zależność natężenia od napięcia ma charakter liniowy) lub różnego rodzaju diody (które, jak widać na poniższych wykresach, nie są już elementami liniowymi).

Charakterystykę taką sporządza się, zmieniając wartość oraz kierunek przyłożonego napięcia i rejestrując wartość oraz kierunek otrzymanych za każdym razem natężeń prądu. Więcej o doświadczalnych metodach badania elementów można przeczytać w e‑materiale „Jak doświadczalnie wyznaczyć charakterystykę prądowo‑napięciową elementu obwodu?”.

Charakterystyka prądowo‑napięciowa elementu jest więc zbiorem danych, najczęściej umieszczonych w tabeli. Przykładem może być Tab. 1.

U [V]

-9,41

-9,39

-9,37

-9,35

-9,33

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

I [A]

-4,4

-3,4

-2,4

-1,4

-0,4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

U [V]

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,57

I [mA]

0

0

0

0

0

0

0

0,1

0,6

2,7

12

53,9

95,2

Tab. 1. Wyniki pomiaru charakterystyki prądowo‑napięciowej diody ZeneraDioda Zeneradiody Zenera.

Aby można było łatwiej korzystać z wyników badań danego elementu, zebrane dane prezentuje się w formie graficznej. Przykładem jest wykres na Rys. 1., sporządzony na podstawie danych z Tab. 1. Lewy wykres obrazuje dane dotyczące kierunku zaporowegoKierunek zaporowykierunku zaporowego, a prawy - kierunku przewodzeniaKierunek przewodzeniakierunku przewodzenia.

Rh8qvJ7s36Uyw
Rys. 1. Charakterystyka prądowo‑napięciowa diody Zenera. UF oznacza napięcie przewodzenia a UZ – napięcie Zenera.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

Celem graficznej prezentacji danych doświadczalnych jest przejrzyste przedstawienie jak największej ilości informacji o badanym elemencie obwodu. W tym celu stosuje się pewne zabiegi podczas sporządzania wykresów. Są to:

  • skale ujemnej i dodatniej części obu osi są różne, by nie zajmować przestrzeni nieistotnymi danymi,

  • najważniejsze z użytkowego punktu widzenia dane pomiarowe opisano wartościami na osi poziomej,

  • zamieszczono istotne wyjaśnienia na wykresie.

Taka prezentacja charakterystyki umożliwia szybkie odczytanie istotnych danych i jest poglądowa.

W przypadku, gdy trzeba porównać właściwości elementów tego samego rodzaju o różnych parametrach, ich charakterystyki umieszcza się na tym samym wykresie. Przykład pokazano na Rys. 2.

R1XyPVVvo0IOq
Rys. 2. Charakterystyki diod Schottky’ego i diody pn w kierunku przewodzenia.
Źródło: Jakub Dawidziuk.

Jeśli badany element obwodu elektrycznego jest liniowyLiniowy element obwoduliniowy, jego charakterystyka prądowo‑napięciowa jest linią prostą i wykres nie wymaga żadnych modyfikacji.

Słowniczek

Dioda Zenera
Dioda Zenera

(ang.: Zener diode) szczególny rodzaj diody, dla której powyżej pewnego napięcia przyłożonego w kierunku zaporowym (zwanego napięciem Zenera) opór elektryczny diody staje się niemal równy zero omów. Używana jest do stabilizacji napięcia.

Kierunek przewodzenia
Kierunek przewodzenia

(ang.: forward direction) kierunek przepływu prądu w diodzie, dla którego od pewnego napięcia (zwanego napięciem przewodzenia) dioda ma bardzo mały opór elektryczny.

Kierunek zaporowy
Kierunek zaporowy

(ang.: reverse direction) kierunek przepływu prądu w diodzie, dla którego dioda ma tak duży opór elektryczny, że praktycznie w ogólne nie przewodzi prądu elektrycznego.

Liniowy element obwodu
Liniowy element obwodu

(ang.: linear element) element, który spełnia prawo Ohma, więc jego charakterystyka prądowo‑napięciowa jest linią prostą.