Любой электронный прибор работает в соответствии со своими характеристиками. Используя их при проектировании различных устройств любой сложности, можно составить математическую модель того или иного прибора. На этом принципе созданы программы, которые применяют математическое моделирование и позволяют увидеть работу электронной схемы на экране монитора. Они значительно помогают в разработке приборов. Подключая к различным узлам виртуальные
осциллографы, можно убедиться в работоспособности будущего изделия и при необходимости внести коррективы. На их базе можно не только научиться проектировать электронные устройства, но и изучить некоторые особенности в работе элементов, углубить свои теоретические знания. В качестве примера можно рассмотреть один из базовых элементов в электронике на основе вольт-амперной характеристики, в дальнейшем ВАХ диода. Эти приборы хороши тем, что существует несколько их видов. Все они с успехом применяются в электронных схемах. Данные устройства хорошо зарекомендовали себя за годы эксплуатации в аппаратуре самого различного назначения.
Впервые такой элемент был собран в своем “ламповом ” варианте и достаточно долгое время использовался при конструировании разных схем. Такие приборы применяются в ламповых усилителях, которые до сих пор выпускают отдельные компании. ВАХ диода в этом случае описывается формулой Богуславского—Ленгмюра. Согласно этой формуле, ток протекающий через прибор, прямо пропорционален напряжению в степени три вторых, умноженному на коэффициент. Как видите, на начальном участке ВАХ диода имеется нелинейность. Эта кривая “выпрямляется” при достижении рабочей точки номинальных параметров.
Параметры полупроводникового прибора практически приближены к идеальным. Нелинейность на начальном участке зависит от материала, из которого изготовлен кристалл. Также большое значение имеет количество примесей, то есть качество сырья. ВАХ полупроводникового диода можно представить в виде кривой, которая изменяется приблизительно по экспоненциальному закону и имеет точку перегиба перед ее выходом на рабочую характеристику. В кремниевых образцах рабочая точка “ломается” на уровне 0,6-0,7 Вольт. Наиболее приближена к идеальному значению ВАХ диода Шоттки, здесь точка выхода на рабочую характеристику будет находиться в районе 0,2-0,4 Вольта. Но следует учитывать, что при напряжении более 50 Вольт это свойство пропадает.
Так называемый стабилитрон имеет кривую, “обратную” обычному элементу. То есть при повышении напряжения ток практически не появляется до достижения определенного порога, после чего лавинообразно нарастает.
Производители этих элементов стараются не указывать точные характеристики, так как они достаточно сильно отличаются даже в рамках одной партии. Кроме того, можно взять диод, ВАХ которого точно измерена в лаборатории и изменить его рабочую температуру. И характеристики изменятся. Обычно указываются некоторые пределы устойчивой работы электронного элемента в зависимости от условий его эксплуатации.
