Вопрос 89

Симметричные и несимметричные нелинейные сопротивления.

Когда говорят о нелинейно изменяющемся напряжении (1) то часто понимают напряжение, приложенное к сопротивлению, а под откликом – ток, проходящий через него.

Таким образом, статическая характеристика сопротивления служит зависимость тока от напряжения.

Статическим параметром элемента является статическая проводимость g=I/U=1/R=g(U) где R это статическое напряжение.

Дифференциальный параметр или крутизна нелинейного сопротивления определяется зависимостью S=dI/dU=1/R_Д=S(U) крутизна может быть также названа дифференциальной проводимостью. Измеряется она в [мА/В]

Как статическая, так и динамическая проводимости являются функциями приложенного напряжения или тока.

В тех случаях, когда сопротивление питается определённым токам, оказывается более удобным полагать воздействием ток, а откликом – падение напряжения, создаваемое им.

Нелинейные активные сопротивления можно классифицировать по различным признакам:

По виду характеристик сопротивления делятся на симметричные и несимметричные. Симметричными называют сопротивления, для которых выполняется равенство i(U)=-i(-U) Ветви их ВАХ при положительных и отрицательных напряжениях отличаются только знаком. Характеристика симметричного сопротивления выражается нечётной функцией. Параметры его зависят только от величины приложенного напряжения и не зависят от его знака.

Примером симметричного нелинейного сопротивления может служить варистор, имеющий характеристику, как на рисунке 2(а)

2(а)

Варисторы изготавливаются на основе керамических полупроводников из карбида кремния.

В несимметричных сопротивлениях i(U)≠-i(-U)

Примером несимметричных сопротивлений могут служить электронные и полупроводниковые диоды, с характеристикой на рисунке 2(б)

2(б)

Ветви их характеристик резко различны при разной полярности напряжения. При одном знаке напряжения проводимость гораздо больше, чем при другом. Характеристика диодов в прямом направлении при малых напряжениях имеет нарастающую крутизну, а при больших – убывающую.

Электрически управляемыми называют такие нелинейные сопротивления, ток через которые является функцией нескольких напряжений, называемых управляющими. i=f(U2; Ux; ix; Uy…) где U2 – напряжение, приложенное к входным зажимам сопротивления, а Ux Uy и ix iy – это управляющие токи и напряжения.

Электронные лампы и транзисторы могут рассматриваться как управляемые нелинейные сопротивления. Анодный ток триода зависит не только от анодного напряжения, но и от напряжения на сетке ia=f(Ua; Ug).

Управляемые сопротивления должны описываться семейством характеристик. В связи с этим приходится пользоваться семейством параметров , при определении которых в качестве независимой переменной принимают то или иное управляющее напряжение.

4а 4б

Электровакуумный триод (4а) характеризуется следующими параметрами, определяющими поведение анодного тока:

1. Крутизна S=dia/dUg Ua=const

2. Внутреннее сопротивление R=dUa/dia Ug=const

Для транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером (4б) и характеризуемого системой g – параметров пользуются дифференциальными проводимостями

g11=diб/dUб Uк=const

g12=diб/dUк Uб=const

g21=diк/dUб Uк=const

g22=diк/dUк Uб=const

Они представляют собой выражение крутизны тока базы и коллекторного тока либо по напряжению базы, либо по коллекторному напряжению.