전기 회로의 선형 및 비선형 요소
선형 요소
전압 I (U)에 대한 전류의 의존성 또는 전류 U (I)에 대한 전압 및 저항 R이 일정한 전기 회로의 요소를 전기 회로의 선형 요소라고합니다. . 따라서 이러한 요소로 구성된 회로를 선형 전기 회로라고 합니다.
선형 요소는 좌표축에 대해 특정 각도에서 원점을 통과하는 직선과 유사한 선형 대칭 전류-전압 특성(CVC)을 특징으로 합니다. 이것은 선형 요소 및 선형 전기 회로에 대해 옴의 법칙 엄격히 준수합니다.
또한 순전히 활성 저항 R이있는 요소뿐만 아니라 선형 인덕턴스 L 및 커패시턴스 C에 대해서도 이야기 할 수 있습니다. 여기서 전류에 대한 자속의 의존성 — Ф (I) 및 커패시터 전하의 의존성은 판 사이의 전압 — q (U).
선형 요소의 대표적인 예는 다음과 같습니다. 코일 와이어 저항... 특정 작동 전압 범위에서 이러한 저항을 통과하는 전류는 저항 값과 저항에 적용되는 전압에 선형적으로 의존합니다.
도체 특성(전류-전압 특성) - 전선에 적용된 전압과 전선의 전류 사이의 관계(일반적으로 그래프로 표현됨).
예를 들어 금속 도체의 경우 전류는인가 전압에 비례하므로 특성은 직선입니다. 선이 가파를수록 전선의 저항이 낮아집니다. 그러나 전류가 인가된 전압에 비례하지 않는 일부 도체(예: 가스 방전 램프)는 더 복잡한 비선형 전류-전압 특성을 갖습니다.
비선형 요소
전기 회로의 요소에 대해 전압에 대한 전류의 의존성 또는 전류에 대한 전압 및 저항 R이 일정하지 않은 경우, 즉 전류 또는인가 전압에 따라 변경되는 경우 이러한 요소 비선형이라고 불리며 따라서 적어도 하나의 비선형 요소를 포함하는 전기 회로 비선형 전기 회로.
비선형 요소의 전류-전압 특성은 더 이상 그래프에서 직선이 아니며 반도체 다이오드와 같이 비선형이며 종종 비대칭입니다. 옴의 법칙은 전기 회로의 비선형 요소에 대해 충족되지 않습니다.
이러한 맥락에서 우리는 백열등이나 반도체 장치뿐만 아니라 자속 Φ와 전하 q가 코일 전류 또는 커패시터의 판. 따라서 Weber-ampere 특성과 Coulomb-volt 특성은 비선형이 되며 표, 그래프 또는 분석 함수로 설정됩니다.
비선형 요소의 예는 백열 램프입니다. 램프의 필라멘트를 통과하는 전류가 증가함에 따라 온도가 증가하고 저항이 증가합니다. 즉, 일정하지 않으므로 전기 회로의 이 요소는 비선형입니다.
정적 저항
비선형 요소의 경우, 특정 정적 저항은 I — V 특성의 각 지점에서 특징적입니다. 즉, 그래프의 각 지점에서 각 전압 대 전류 비율에는 특정 저항 값이 할당됩니다. 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 이 점이 선 그래프에 있는 것처럼 수평 I축에 대한 그래프 기울기의 각도 알파의 탄젠트.
미분 저항
비선형 요소에는 소위 차동 저항이 있는데, 이는 해당 전류 변화에 대한 전압의 극히 작은 증가 비율로 표현됩니다. 이 저항은 주어진 지점에서 I-V 특성에 대한 접선과 수평축 사이의 각도 접선으로 계산할 수 있습니다.
이 접근 방식은 간단한 비선형 회로의 분석 및 계산을 가능한 한 간단하게 만듭니다.
위의 그림은 일반적인 I-V 특성을 보여줍니다. 다이오드… 이것은 좌표평면의 1사분면과 3사분면에 위치하며 다이오드의 pn접합에 양 또는 음의 전압이 가해지면(한 방향 또는 다른 방향으로) 순방향 또는 역방향 바이어스가 발생함을 알려줍니다. 다이오드의 pn 접합에서. 다이오드 양단의 전압이 어느 방향으로든 증가함에 따라 전류는 처음에는 약간 증가하다가 급격하게 증가합니다. 이러한 이유로 다이오드는 제어되지 않는 비선형 바이폴라 네트워크에 속합니다.
이 그림은 전형적인 I-V 특성을 가진 제품군을 보여줍니다. 포토다이오드 다른 조명 조건에서. 광다이오드의 주요 작동 모드는 역방향 바이어스 모드로, 일정한 광속 Ф에서 전류는 상당히 넓은 작동 전압 범위에서 실질적으로 변하지 않습니다. 이러한 조건에서 포토다이오드를 비추는 광속의 변조는 포토다이오드를 통과하는 전류의 동시 변조를 초래합니다. 따라서 포토다이오드는 제어된 비선형 바이폴라 장치입니다.
이것은 VAC입니다 사이리스터, 여기에서 제어 전극 전류의 크기에 대한 명확한 의존성을 볼 수 있습니다. 첫 번째 사분면 - 사이리스터의 작동 섹션. 3사분면에서 I-V 특성의 시작은 작은 전류와 큰 인가 전압입니다(폐쇄 상태에서 사이리스터의 저항은 매우 높습니다). 첫 번째 사분면에서 전류는 높고 전압 강하는 작습니다. 사이리스터는 현재 열려 있습니다.
닫힌 상태에서 열린 상태로 전환되는 순간은 특정 전류가 제어 전극에 적용될 때 발생합니다. 열린 상태에서 닫힌 상태로의 전환은 사이리스터를 통과하는 전류가 감소할 때 발생합니다.따라서 사이리스터는 제어된 비선형 3극(컬렉터 전류가 베이스 전류에 따라 달라지는 트랜지스터와 같음)입니다.