Išskyrus Ohmines ir ne ohmines medžiagas elektros inžinerijoje

Elektros inžinerijoje skiriamas elektros laidžios medžiagos ir ominės ir ne ohminių tipų.Ohminiai laidininkai atitinka OHM dėsnį, parodydami tiesinį ryšį tarp įtampos ir srovės, rodydami pastovų pasipriešinimą esant skirtingoms elektrinėms apkrovoms.Šis nuspėjamas pobūdis yra dinamiškas kuriant ir valdant elektroninius prietaisus ir grandines.

Kita vertus, ne ohminiai laidininkai rodo kintamą pasipriešinimą, apsunkindami jų naudojimą, tačiau teikia naudos pažangiose programose, tokiose kaip galios reguliavimas ir signalo apdorojimas.Jų elgesys kinta priklausomai nuo temperatūros, medžiagų savybių ir elektrinių apkrovų pokyčių, todėl reikia išsamesnės analizės, kad būtų maksimaliai padidinta jų naudingumas.Šis ominių ir ne ohminių laidininkų tyrimas pabrėžia jų išskirtines savybes, pritaikymus ir analitinius metodus, reikalingus optimizuoti elektroninį komponentų dizainą ir funkcionalumą.

Katalogas

1 pav. Ohminiai ir ne ohminiai laidininkai

Suprasti Ohminius ir ne ohminius laidininkus

Nagrinėdami, kaip įtampa ir srovė sąveikauja įvairių tipų laidininkai, mes pasikliaujame įrankiu, vadinamu V-I charakteristine kreive.Ši kreivė brėžia įtampą ant y ašies ir srovės x ašyje.Norint sukurti šią kreivę, laidininko įtampa palaipsniui sureguliuojama, kol gauta srovė matuojama.Šis procesas atskleidžia, kaip laidininkas reaguoja į įvairius įtampos lygius.

Ohmijos laidininkai santykis tarp įtampos ir srovės yra tiesus ir nuspėjamas.Pagal Ohmo įstatymą šie du kiekiai yra tiesiogiai proporcingi.Didėjant įtampai, srovė didėja pastoviu greičiu, sukuriant tiesią (tiesinę) V-I kreivę.Šis linijiškumas rodo, kad atsparumas laidininkui išlieka pastovus, nepaisant to, kiek keičiasi įtampa.Ankstesnės prielaidos, kad tokiomis sąlygomis medžiagos gali pasižymėti netiesiniu elgesiu, paaiškėjo, kad Ohminiai laidininkai neteisingi.

Tačiau ne ohminiai laidininkai nesilaiko šio paprasto modelio.Esant mažesnei įtampai, jie iš pradžių gali parodyti linijinį ryšį, panašų į ominius laidininkus.Tačiau įtampai ir toliau kyla, kreivė pradeda lenktis arba nukrypti nuo tiesios linijos, tai rodo, kad pasipriešinimas nebėra pastovus.Vietoj to, jis skiriasi priklausomai nuo taikomos įtampos.Šis netiesinis elgesys dažniausiai matomas tokiuose prietaisuose kaip kaitrinės lemputės ir tam tikri puslaidininkių komponentai.Tokiais atvejais tokie veiksniai kaip temperatūros pokyčiai ir medžiagų savybės skirtingomis elektrinėmis sąlygomis prisideda prie pasikeitusio atsparumo.

2 paveikslas: Ohminiai laidininkai

Ohminių laidininkų vaidmuo elektronikoje

Ohminiai laidininkai apibūdinami pagal jų laikymąsi Ohmo dėsnio, kuriame teigiama, kad per laidininką tekantis srovė yra tiesiogiai proporcinga įtampai per ją.Paprasčiau tariant, jei dvigubai padvigubinsite įtampą, pritaikytą Ohmico laidininkui, srovė taip pat padvigubės.Šis elgesys yra nuspėjamas ir matematiškai vaizduojamas kaip v = IR, kur r yra pasipriešinimas.Ohminių laidų laiduose R išlieka pastovus, neatsižvelgiant į įtampos ar srovės pokyčius.

3 paveikslas: Medžiagų, turinčių omines savybes, pavyzdžiai

Įprasti medžiagų, turinčių omines savybes, pavyzdžiai yra metalai, tokie kaip vario ir aliuminio, taip pat anglies ir tam tikri metaliniai lydiniai.Šios medžiagos yra žinomos dėl stabilios atsparumo, kuris užtikrina patikimą ryšį tarp įtampos ir srovės.Kai šis santykis nubraižomas V-I kreivėje, rezultatas yra tiesė.Šios linijos nuolydis parodo laidininko pasipriešinimą - jei linija yra stačias, pasipriešinimas yra didelis;Jei jis yra negilus, pasipriešinimas yra mažas.Šis linijinis ryšys daro įtaką elektroninių grandinių projektavimui ir funkcionavimui.Pavyzdžiui, variniai laidai yra plačiai naudojami elektros sistemose dėl mažo atsparumo, kuris išlieka stabilus skirtingose ​​darbo sąlygose.Šis stabilumas yra dinamiškas norint išlaikyti nuoseklų grandinės našumą ir vengti tokių problemų kaip perkaitimas ar įtampos lašai.

4 paveikslas: rezistoriai

Rezistoriai, kurie yra tinkami komponentai įtampai ir srovei valdyti grandinėse, paprastai pasižymi ominiu elgesiu.Jie yra sukurti tam, kad užtikrintų tam tikrą atsparumą elektros energijos srautui reguliuoti, užtikrinant, kad grandinės veikia kaip numatyta.Daugeliu atvejų labai pageidautina, kad Ohminių rezistorių nuspėjamumas yra labai pageidautinas.Tačiau yra situacijų, kai pirmenybė teikiama ne ohmic rezistoriams, pavyzdžiui, apsaugos nuo viršįtampio įtaisuose, kai atsparumą reikia pasikeisti reaguojant į skirtingas elektrines sąlygas.Ohminių laidininkų ir komponentų patikimumas ir nuspėjamas pobūdis sudaro daugumos elektroninių prietaisų stuburą.Dėl jų sugebėjimo išlaikyti nuoseklų našumą įvairiomis sąlygomis jie būna būtini įvairiausiose programose, pradedant nuo paprastų laidų iki sudėtingų grandinių dizainų.

5 paveikslas: ne ohminiai laidininkai

Pažangios ne ohminių laidininkų pritaikymai elektroniniuose

Ne ohminiams laidininkams būdingas pasipriešinimas, kuris keičiasi naudojant taikomą įtampą, todėl jų elgesys tampa sudėtingesnis, palyginti su ominiais laidininkais.Skirtingai nuo Ohminių laidininkų, kur srovė ir įtampa yra tiesiogiai proporcingi, ne ohminiai laidininkai nesilaiko Ohmo dėsnio.Pavyzdžiui, kaitrinėje lemputėje siūlų pasipriešinimas didėja, kai jis įkaista, keičiant srovės srautą.Tai reiškia, kad jei įtampa padvigubėja, srovė ne tik dvigubai, nes atsparumas keičiasi atsižvelgiant į temperatūrą ir medžiagų savybes.

6 paveikslas: puslaidininkių diodai

Puslaidininkių diodai siūlo dar vieną ne ohminio elgesio pavyzdį, kai srovės srautai daugiausia viena kryptimi.Diodo įtampos srovės (V-I) ryšys yra labai netiesinis.Diodas neleis reikšmingos srovės tekėti, kol taikoma įtampa viršys tam tikrą slenkstį, žinomą kaip priekinė įtampa.Žemiau šios ribos srovė išlieka labai maža.Kita vertus, kai įtampa taikoma atvirkštine kryptimi, srovė išlieka minimali, kol pasiekiama kapo skilimo įtampa.Šis unikalus elgesys nustato taisymo procesą, kai kintama srovė (AC) paverčiama į tiesioginę srovę (DC).

7 paveikslas: kaitrinės lemputės

Kintamas komponentų, tokių kaip diodai ir kaitrinės lemputės, atsparumas ir netiesinis atsakas pabrėžia sudėtingą ryšį tarp įtampos, atsparumo ir srovės ne ohminiuose laidininkuose.Šios savybės naudojamos tobulesnėms elektroninėms programoms, tačiau taip pat kelia iššūkius, susijusius su nuspėjamumu ir grandinių projektavimu.Inžinieriai turi atidžiai apsvarstyti šiuos veiksnius, integruodami ne ohminius komponentus į elektronines sistemas, kad užtikrintų tinkamą funkcionalumą ir patikimumą.

Lyginamoji ominių ir ne ohminių laidininkų analizė

Ohminiai laidininkai lengvai atpažįstami pagal tiesmuką, tiesinį ryšį tarp srovės ir įtampos.Kai jis nubraižytas grafike, šis ryšys sudaro tiesią liniją, rodančią, kad pasipriešinimas išlieka pastovus, neatsižvelgiant į taikomą įtampą.Šiam nuosekliam elgesiui neturi įtakos temperatūros ar kitų veiklos sąlygų pokyčiai.Medžiagos, tokios kaip varis, dažniausiai naudojamas laidų laiduose, ir standartiniai elektroniniai komponentai, tokie kaip rezistoriai, iliustruoja ominius laidus.Jų stabilios ir nuspėjamos elektrinės savybės atkakliai reikalauja užtikrinti patikimą grandinės veikimą įvairiomis aplinkos sąlygomis.

Ne ohminiai laidininkai elgiasi skirtingai, parodydami netiesinį ryšį tarp įtampos ir srovės.Šiose medžiagose atsparumo pokyčiai, esant tokiems veiksniams kaip temperatūra ir elektrinė apkrova, sukelia V-I kreivę, kuri pasilenkia ar kreivės, o ne sudaro tiesią liniją.Tai rodo, kad pasipriešinimas nėra pastovus, tačiau skiriasi priklausomai nuo darbo sąlygų.Ne ohminių laidininkų pavyzdžiai yra puslaidininkių prietaisai, tokie kaip diodai ir tranzistoriai, kurie yra dinamiški šiuolaikinėje elektronikoje.Į šią kategoriją taip pat patenka elektrolitai, naudojami baterijose ir elektrocheminėse ląstelėse.Šie komponentai yra naudingi programose, kuriose pageidautina kontroliuojami pasipriešinimo ir srovės srauto pokyčiai, tokie kaip galios reguliavimas ir signalo apdorojimas.

8 paveikslas: Ne ohminio laidininko atsparumas

Ne ohminių laidininkų atsparumo įvertinimo metodai

Norėdami rasti ne ohminių laidininkų pasipriešinimą, turite naudoti nuolydžio metodą, kuris apskaičiuoja diferencinį pasipriešinimą konkrečiuose taškuose išilgai įtampos srovės (V-I) kreivės.Šis metodas apima dviejų kreivės taškų parinkimą ir įtampos pokyčio (∆V) ir srovės pokyčio (∆V) pokyčio (∆V) santykį.Linijos nuolydis tarp šių dviejų taškų suteikia pasipriešinimą toje konkrečioje kreivės dalyje.

Skirtingai nuo Ohminių laidininkų, turinčių nuolatinį pasipriešinimą, ne ohminiai laidininkai rodo atsparumą, kuris kinta priklausomai nuo įtampos ir srovės pokyčių.Dėl to reikalingas nuolydžio metodas, nes jis suteikia lokalų pasipriešinimo matavimą, atspindintį, kaip laidininkas elgiasi skirtingose ​​operacinėse būsenose.

Ne ohminių laidininkų atsparumo dinamika

Atsparumo dinamika ne ohmic Dirigentai
Sudėtingi atsparumo kintamieji Skaičiavimas	Apskaičiuoti atsparumą ne ohmic Laidininkai apima daugybę veiksnių, tokių kaip medžiagų savybės, temperatūra Puslaidininkių svyravimai, elektrinio lauko intensyvumas ir dopingo lygis. Šie elementai sąveikauja, kad suformuotų laidininko pasipriešinimą Būkite gana sudėtingas.
Medžiagos savybės ir atsparumas	Laidininko kompozicija vaidina a Pagrindinis vaidmuo nustatant jo pasipriešinimą.Pavyzdžiui, puslaidininkiuose, Skirtingų atomų pridėjimas (procesas, žinomas kaip dopingas) keičia, kaip elektronai juda per medžiagą.Šie elektronai dažnai susiduria su atomais ir Šių atomų pobūdis - kokie jie yra ir kaip jie yra išdėstyti - paveikia lengvumą su kuriais elektronai gali tekėti.Tuo sunkiau elektronams Judėkite, tuo didesnis pasipriešinimas.
Temperatūros poveikis	Temperatūros pokyčiai turi reikšmingų Poveikis ne ohminių laidininkų pasipriešinimui.Kilus temperatūrai, Laidininko atomai vibruoja intensyviau, padidindami tikimybę Elektronai, susiduriantys su jais.Šis padidėjęs susidūrimo procentas padidina pasipriešinimas.Šis jautrumas temperatūrai yra ir būdingas ne ohminiai laidininkai, ypač aplinkoje, kur temperatūra svyruoja.
Elektros lauko intensyvumas	Puslaidininkiuose - Elektrinis laukas taip pat gali paveikti atsparumą.Stiprus elektrinis laukas gali Sukurkite daugiau įkrovimo laikiklių - elektronų ir skylių -, kurie sumažina atsparumą. Šis principas yra ypač reikšmingas tokiuose įrenginiuose kaip varistoriai, kurie Apsaugokite jautrią elektroniką, nukreipdami perteklinę įtampą galios metu bangos.
Dopingas ir jo poveikis	Dopingas apima priemaišų pridėjimą prie a Puslaidininkis, skirtas modifikuoti savo elektrines savybes.Padidindamas skaičių iš krūvio nešėjų, dopingas paprastai mažina atsparumą.Gebėjimas Tiksliai kontroliuojant dopingo lygius, galima patobulinti elgesį Puslaidininkiai, užtikrinantys, kad elektroniniai prietaisai veiktų optimaliai Sąlygų įvairovė.

Išvada

Ohminių ir ne ohminių laidininkų tyrinėjimai atskleidžia intensyvią elektrinio laidumo srities dichotomiją.Ohminiai laidininkai, turintys tvirtą ir nuspėjamą pobūdį, ir toliau palaiko tradicinių elektros grandinių ir prietaisų stabilumą ir efektyvumą.Jų nuoseklus pasipriešinimas suteikia kertinį akmenį pagrindiniams grandinės projektavimo principams ir platesnį elektros infrastruktūros patikimumą.Panašiai ne ohminiai laidininkai, pasižymintys dinamine atsparumo charakteristikomis, vaidina pagrindinį vaidmenį tobulinant elektroninę technologiją, ypač įrenginiuose, kuriems reikalingas niuansuotas elektros savybių kontrolė skirtingose ​​veiklos būsenose.Gebėjimas tiksliai išmatuoti ir manipuliuoti šių laidininkų pasipriešinimu, ypač naudojant tokius metodus kaip nuolydžio metodas, padidina mūsų gebėjimą kurti grandines, kurios yra ir novatoriškos, ir pritaikomos prie besikeičiančių sąlygų.

Toliau suprantame šias medžiagas atlikdami išsamią analizę ir praktinę pritaikymą, skirtumai tarp Ohminio ir ne ohminio elgesio ne tik praturtina mūsų teorines žinias, bet ir nukreipia sudėtingesnių ir patikimesnių elektroninių sistemų plėtrą.Taigi šių dirigentų tyrimas yra ne tik akademinis, bet ir atkaklus pastangas elektroninės inžinerijos ir technologijos raidai.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Kas yra 3 ne ominiai laidininkai?

Puslaidininkiai: Medžiagos, tokios kaip silicis ir germanis, nesilaiko Ohmo dėsnio įvairių įtampų ir temperatūros dėl jų unikalių juostų struktūrų.

Diodai: Specialiai sukurtas taip, kad srovė galėtų tekėti tik viena kryptimi, parodant skirtingas varžas, atsižvelgiant į taikomos įtampos kryptį.

Tranzistoriai: Šie prietaisai, plačiai naudojami elektroninėse grandinėse, rodo skirtingą pasipriešinimą, atsižvelgiant į įvesties įtampą ir signalą, kuris neatitinka Ohmo dėsnio.

2. Koks yra Ohmio prietaiso pavyzdys?

Metalo vielos rezistorius: Rezistorius, pagamintas iš metalų, tokių kaip vario ar Nichromas, labai atidžiai seka Ohmo dėsnį, parodydamas tiesinį ryšį tarp įtampos ir srovės esant pastovioms temperatūros sąlygoms.

3. Kokios yra ne ohminio laidininko savybės?

Nuo įtampos priklausomas atsparumas: Atsparumas keičiasi naudojant taikomą įtampą, o ne palaikant pastovų santykį.

Kryptinė priklausomybė: Tokiuose prietaisuose kaip diodai, pasipriešinimas gali skirtis atsižvelgiant į taikomos srovės kryptį.

Temperatūros jautrumas: Daugelis ne ohminių medžiagų rodo reikšmingus atsparumo pokyčius keičiant temperatūrą.

4. Kuo skiriasi ne ohminiai ir ominiai laidininkai?

Atsparumo elgesys: Ohminiai laidininkai turi pastovų pasipriešinimą įvairiose įtampose ir temperatūrose, prilipdami prie formulės V = IRV = IRV = IR.Ne ohminiai laidininkai neturi nuolatinio pasipriešinimo, o jų V-IV-IV-I santykiai nėra linijiniai.

Linijiškumas: Ohminiai laidininkai rodo linijinį ryšį tarp srovės ir įtampos.Ne ohminiai laidininkai pasižymi netiesiniu ryšiu, kur srovės ir įtampos kreivių ar posūkių diagrama.

5. Kokie yra du ne ohminio pasipriešinimo pavyzdžiai?

Šviesos skleidžiantys diodai (šviesos diodai): Jų atsparumo pokyčiai, naudojant įtampą, ir leidžia srovei praeiti virš tam tikros slenkstinės įtampos.

Varistoriai (nuo įtampos priklausomi rezistoriai): Komponentai, kurie keičia jų pasipriešinimą su jais taikoma įtampa, paprastai naudojama apsaugoti grandines nuo aukštos įtampos smaigalių.