I-V特性曲线

电流-电压（I-V）特性曲线定义了电子器件的工作特性。

I-V特性曲线，全称为电流-电压特性曲线，简称I-V曲线，是用于定义电气设备或元件在电路中工作特性的一组图形曲线。顾名思义，I-V特性曲线展示了通过电子器件的电流与其两端施加电压之间的关系。

I-V特性曲线通常用作确定和理解元件或器件基本参数的工具，并且还可以用于数学建模其在电子电路中的行为。但与大多数电子设备一样，存在无限数量的I-V特性曲线，代表各种输入或参数，因此我们可以在同一图表上显示一组或多组曲线以表示各种值。

例如，双极型晶体管的“电流-电压特性”可以显示不同基极驱动量下的情况，或者二极管在其正向和反向区域工作的I-V特性曲线。

但是，元件或器件的静态电流-电压特性不必是直线。以固定值电阻的特性为例，我们期望它在一定的电流、电压和功率范围内是相当直且恒定的，因为它是一个线性或欧姆器件。

然而，还有其他电阻元件，如光敏电阻（LDR）、热敏电阻、压敏电阻，甚至灯泡，它们的I-V特性曲线不是直线或线性线，而是曲线或形状，因此被称为非线性器件，因为它们的电阻是非线性电阻。

如果施加到上述电阻元件R端子的电源电压V变化，并测量得到的电流I，则该电流可以表征为：I = V/R，这是欧姆定律方程之一。

我们从欧姆定律知道，随着电阻两端的电压增加，通过它的电流也会增加，可以构建一个图表来显示电压和电流之间的关系，如图表所示，代表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

电阻属性

上述I-V特性曲线定义了电阻元件，在这个意义上，如果我们对电阻元件施加任何电压值，可以从I-V特性直接得到相应的电流。因此，电阻元件消耗（或产生）的功率也可以从I-V曲线中确定。

如果电压和电流本质上是正的，那么I-V特性曲线将在第一象限为正；如果电压和电流本质上是负的，那么曲线将显示在第三象限，如图所示。

在纯电阻中，电压和电流之间的关系在恒定温度下是线性且恒定的，因此电流（i）与电位差V乘以比例常数1/R成正比，即i = (1/R) x V。然后通过电阻的电流是施加电压的函数，我们可以使用I-V特性曲线直观地展示这一点。

在这个简单的例子中，电流i与电位差V的关系是一条斜率为1/R的直线，因为关系是线性和欧姆的。然而，实际电阻在某些条件下可能表现出非线性行为，例如在高温下。

有许多电子元件和器件具有非线性特性，即它们的V/I比不是恒定的。半导体二极管的特性是非线性电流-电压特性，因为通过正向偏置的普通硅二极管的电流受到PN结欧姆电阻的限制。

半导体器件的I-V特性曲线

半导体器件，如二极管、晶体管和晶闸管，都是使用半导体PN结连接在一起构建的，因此它们的I-V特性曲线将反映这些PN结的工作特性。因此，这些器件将具有非线性I-V特性，与电阻的电流和电压之间的线性关系相反。

例如，半导体二极管的主要功能是将交流电整流为直流电。当二极管正向偏置（较高电位连接到其阳极）时，它将通过电流。当二极管反向偏置（较高电位连接到其阴极）时，电流被阻断。然后，PN结需要一定极性和幅度的偏置电压才能通过电流。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。

二极管属性

二极管属性

当二极管正向偏置时，阳极相对于阴极为正，正向或正电流通过二极管，并在其I-V特性曲线的右上象限工作，如图所示。从零交点开始，曲线逐渐增加到正向象限，但正向电流和电压非常小。

当正向电压超过二极管P-N结的内部势垒电压（对于硅约为0.7伏）时，发生雪崩，正向电流随着电压的极小增加而迅速增加，产生非线性曲线。正向曲线上的“膝点”。

同样，当二极管反向偏置时，阴极相对于阳极为正，二极管阻断电流，除了极小的漏电流，并在其I-V特性曲线的左下象限工作。二极管继续阻断通过它的电流，直到二极管两端的反向电压大于其击穿电压点，导致反向电流突然增加，随着电压失去控制，产生一条相当直的向下曲线。这个反向击穿电压点在齐纳二极管中得到有效利用。

然后我们可以看到，硅二极管的I-V特性曲线是非线性的，与之前电阻的线性I-V曲线非常不同，因为它们的电气特性不同。电流-电压特性曲线可用于绘制任何电气或电子元件的工作特性，从电阻到放大器，再到半导体和太阳能电池。

电子元件的电流-电压特性曲线告诉我们很多关于其工作的信息，并且可以作为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器件或元件的工作特性，并且作为图形辅助工具，可以帮助直观地更好地理解电路中发生的情况。