I-V半导体特性曲线及二极管

电流 - 电压，（IV）特性曲线定义了电子设备的工作特性

IV特性曲线，它是的缩写电气设备或部件的电流 - 电压特性曲线或简称IV曲线是一组图形曲线，用于定义其在电路中的操作。顾名思义，IV特性曲线显示流过电子器件的电流与其端子上施加的电压之间的关系。

IV特性曲线通常用作工具确定和理解组件或设备的基本参数，并且还可以用于在电子电路中对其行为进行数学建模。但与大多数电子设备一样，有无数个IV特征曲线代表各种输入或参数，因此我们可以在同一图表上显示一系列曲线或一组曲线来表示各种值。

例如，双极晶体管的“电流 - 电压特性”可以用不同量的基极驱动或在其正向和反向区域工作的二极管的IV特性曲线来显示。

但是元件或器件的静态电流 - 电压特性不必是直线。以固定值电阻器的特性为例，我们可以预期它们在电流，电压和功率的某些范围内是合理的直线和恒定的，因为它是线性或欧姆器件。

然而，其他电阻元件，如LDR，热敏电阻，压敏电阻，甚至是灯泡，其IV特性曲线不是直线或直线，而是弯曲或成形，因此称为非线性器件，因为它们的电阻是非线性电阻。

如果施加在电阻元件 R 端子上的电源电压 V 发生变化，产生的电流 I 测量，这个电流的特征是： I = V / R ，是欧姆定律方程之一。

我们从欧姆定律知道，作为电压电阻增加，流过它的电流也增加，有可能构建一个图表来显示相关性电压和电流之间的关系如图中所示，表示电阻元件的伏安特性（其i-v特性曲线）。考虑下面的电路。

理想电阻的IV特性曲线

以上iv特性曲线定义电阻元件，在某种意义上，如果我们将任何电压值施加到电阻元件，则所得电流可直接从IV特性获得。结果，电阻元件消耗（或产生）的功率也可以从IV曲线确定。

如果电压和电流本质上是正的，那么IV特性曲线将是正的。象限 1 ，如果电压和因此电流本质上是负的，那么曲线将以象限 II / l>显示，如图所示。

在纯电阻中，电压和电流之间的关系是线性的并且在恒定温度下是恒定的，这样电流（ i ）与电势差 V 成正比乘以比例常数 1 / R 给出 i =（1 / R）x V 。然后，通过电阻的电流是所施加电压的函数，我们可以使用IV特性曲线在视觉上证明这一点。

在这个简单的例子中，电流 i 对抗电势差 V 是一条具有恒定斜率 1 / R 的直线，因为该关系是线性和欧姆的。然而，实际电阻器在某些条件下可能会表现出非线性特性，例如暴露在高温下。

有许多电子元件和器件具有非线性特性，即它们的 V / I 比率不是恒定的。半导体二极管的特点是非线性电流 - 电压特性，因为流过正向偏置的公共硅二极管的电流受到PN结的欧姆电阻的限制。

IV半导体特性曲线

二极管，晶体管和晶闸管等半导体器件都是使用连接在一起的半导体PN结构成的，因此它们的IV特性曲线将反映这些PN结的工作原理。然后这些器件将具有非线性IV特性，而不是电流和电压之间具有线性关系的电阻器。

因此，例如，半导体二极管的主要功能是AC到DC的整流。当二极管正向偏置时（较高的电位连接到其阳极），它将通过电流。当二极管反向偏置时（较高的电位连接到其阴极），电流被阻断。然后PN结需要具有特定极性和幅度的偏置电压以使电流流动。该偏置电压还控制结的电阻，从而控制通过它的电流。考虑下面的二极管电路。

二极管的IV特性曲线

当二极管正向偏置，阳极相对于阴极正向，正向或正向电流通过二极管，并在其IV特性曲线的右上象限中工作，如图所示。从零交点开始，曲线逐渐增加到正向象限，但正向电流和电压极小。

当正向电压超过二极管PN结内部势垒电压时，硅的约为0.7发生电压，雪崩，正向电流迅速增加，电压非常小，产生非线性曲线。正向曲线上的“拐点”。

同样，当二极管反向偏置，阴极相对于阳极时，二极管阻断电流，除了极小的漏电流，并在其IV特征曲线的左下象限。二极管继续阻止电流流过它，直到二极管两端的反向电压变得大于其击穿电压点，导致反向电流突然增加，产生一个相当直线的向下曲线，如电压损失控制。这个反向击穿电压点用于齐纳二极管的良好效果。

然后我们可以看到硅二极管的IV特性曲线是非线性的，与那个非常不同以前的电阻线性IV曲线的电气特性是不同的。电流 - 电压特性曲线可用于绘制从电阻器到放大器，半导体和太阳能电池的任何电气或电子元件的操作。

电子元件的电流 - 电压特性告诉我们很多信息。它的操作可以是一个非常有用的工具，通过显示其可能的电流和电压组合来确定特定设备或组件的操作特性，并且图形辅助可以帮助在视觉上更好地理解电路中发生的情况。