I-V特性曲線(xiàn)

電流-電壓（I-V）特性曲線(xiàn)定義了電子器件的工作特性。

I-V特性曲線(xiàn)，全稱(chēng)為電流-電壓特性曲線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)I-V曲線(xiàn)，是用于定義電氣設備或元件在電路中工作特性的一組圖形曲線(xiàn)。顧名思義，I-V特性曲線(xiàn)展示了通過(guò)電子器件的電流與其兩端施加電壓之間的關(guān)系。

I-V特性曲線(xiàn)通常用作確定和理解元件或器件基本參數的工具，并且還可以用于數學(xué)建模其在電子電路中的行為。但與大多數電子設備一樣，存在無(wú)限數量的I-V特性曲線(xiàn)，代表各種輸入或參數，因此我們可以在同一圖表上顯示一組或多組曲線(xiàn)以表示各種值。

例如，雙極型晶體管的“電流-電壓特性”可以顯示不同基極驅動(dòng)量下的情況，或者二極管在其正向和反向區域工作的I-V特性曲線(xiàn)。

但是，元件或器件的靜態(tài)電流-電壓特性不必是直線(xiàn)。以固定值電阻的特性為例，我們期望它在一定的電流、電壓和功率范圍內是相當直且恒定的，因為它是一個(gè)線(xiàn)性或歐姆器件。

然而，還有其他電阻元件，如光敏電阻（LDR）、熱敏電阻、壓敏電阻，甚至燈泡，它們的I-V特性曲線(xiàn)不是直線(xiàn)或線(xiàn)性線(xiàn)，而是曲線(xiàn)或形狀，因此被稱(chēng)為非線(xiàn)性器件，因為它們的電阻是非線(xiàn)性電阻。

如果施加到上述電阻元件R端子的電源電壓V變化，并測量得到的電流I，則該電流可以表征為：I = V/R，這是歐姆定律方程之一。

我們從歐姆定律知道，隨著(zhù)電阻兩端的電壓增加，通過(guò)它的電流也會(huì )增加，可以構建一個(gè)圖表來(lái)顯示電壓和電流之間的關(guān)系，如圖表所示，代表電阻元件的伏安特性（其I-V特性曲線(xiàn)）?？紤]下面的電路。

理想電阻

電阻屬性

上述I-V特性曲線(xiàn)定義了電阻元件，在這個(gè)意義上，如果我們對電阻元件施加任何電壓值，可以從I-V特性直接得到相應的電流。因此，電阻元件消耗（或產(chǎn)生）的功率也可以從I-V曲線(xiàn)中確定。

如果電壓和電流本質(zhì)上是正的，那么I-V特性曲線(xiàn)將在第一象限為正；如果電壓和電流本質(zhì)上是負的，那么曲線(xiàn)將顯示在第三象限，如圖所示。

在純電阻中，電壓和電流之間的關(guān)系在恒定溫度下是線(xiàn)性且恒定的，因此電流（i）與電位差V乘以比例常數1/R成正比，即i = (1/R) x V。然后通過(guò)電阻的電流是施加電壓的函數，我們可以使用I-V特性曲線(xiàn)直觀(guān)地展示這一點(diǎn)。

在這個(gè)簡(jiǎn)單的例子中，電流i與電位差V的關(guān)系是一條斜率為1/R的直線(xiàn)，因為關(guān)系是線(xiàn)性和歐姆的。然而，實(shí)際電阻在某些條件下可能表現出非線(xiàn)性行為，例如在高溫下。

有許多電子元件和器件具有非線(xiàn)性特性，即它們的V/I比不是恒定的。半導體二極管的特性是非線(xiàn)性電流-電壓特性，因為通過(guò)正向偏置的普通硅二極管的電流受到PN結歐姆電阻的限制。

半導體器件的I-V特性曲線(xiàn)

半導體器件，如二極管、晶體管和晶閘管，都是使用半導體PN結連接在一起構建的，因此它們的I-V特性曲線(xiàn)將反映這些PN結的工作特性。因此，這些器件將具有非線(xiàn)性I-V特性，與電阻的電流和電壓之間的線(xiàn)性關(guān)系相反。

例如，半導體二極管的主要功能是將交流電整流為直流電。當二極管正向偏置（較高電位連接到其陽(yáng)極）時(shí)，它將通過(guò)電流。當二極管反向偏置（較高電位連接到其陰極）時(shí)，電流被阻斷。然后，PN結需要一定極性和幅度的偏置電壓才能通過(guò)電流。該偏置電壓還控制結的電阻，從而控制通過(guò)它的電流?？紤]下面的二極管電路。

二極管屬性

二極管屬性

當二極管正向偏置時(shí)，陽(yáng)極相對于陰極為正，正向或正電流通過(guò)二極管，并在其I-V特性曲線(xiàn)的右上象限工作，如圖所示。從零交點(diǎn)開(kāi)始，曲線(xiàn)逐漸增加到正向象限，但正向電流和電壓非常小。

當正向電壓超過(guò)二極管P-N結的內部勢壘電壓（對于硅約為0.7伏）時(shí)，發(fā)生雪崩，正向電流隨著(zhù)電壓的極小增加而迅速增加，產(chǎn)生非線(xiàn)性曲線(xiàn)。正向曲線(xiàn)上的“膝點(diǎn)”。

同樣，當二極管反向偏置時(shí)，陰極相對于陽(yáng)極為正，二極管阻斷電流，除了極小的漏電流，并在其I-V特性曲線(xiàn)的左下象限工作。二極管繼續阻斷通過(guò)它的電流，直到二極管兩端的反向電壓大于其擊穿電壓點(diǎn)，導致反向電流突然增加，隨著(zhù)電壓失去控制，產(chǎn)生一條相當直的向下曲線(xiàn)。這個(gè)反向擊穿電壓點(diǎn)在齊納二極管中得到有效利用。

然后我們可以看到，硅二極管的I-V特性曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的，與之前電阻的線(xiàn)性I-V曲線(xiàn)非常不同，因為它們的電氣特性不同。電流-電壓特性曲線(xiàn)可用于繪制任何電氣或電子元件的工作特性，從電阻到放大器，再到半導體和太陽(yáng)能電池。

電子元件的電流-電壓特性曲線(xiàn)告訴我們很多關(guān)于其工作的信息，并且可以作為一個(gè)非常有用的工具，通過(guò)顯示其可能的電流和電壓組合來(lái)確定特定器件或元件的工作特性，并且作為圖形輔助工具，可以幫助直觀(guān)地更好地理解電路中發(fā)生的情況。