Классификация нелинейных элементов

Нелинейные цепи постоянного тока

Нелинейные элементы (НЭ) могут быть классифицированы по разным признакам. Если нелинейность вольт-амперной характеристики (ВАХ) обусловлена тепловыми процессами, то такие элементы называют инерционными (лампы накаливания, бареттеры, газоразрядные приборы и др.). Если же нелинейность ВАХ обусловлена не тепловыми, а иными процессами, то такие элементы называют безынерционными

Различают управляемые и неуправляемые НЭ. Неуправляемыми, как правило, бывают двухполюсные НЭ. Характеристика неуправляемого НЭ изображается одной кривой. Управляемыми являются многополюсные НЭ: транзисторы, тиристоры, электронные лампы, операционные усилители и т.д., которые кроме основной цепи имеют хотя бы еще одну управляющую цепь, ток или напряжение которой влияют на ВАХ основной цепи. Поэтому управляемый НЭ характеризуется семейством нелинейных характеристик.

В зависимости от вида ВАХ различают НЭ с симметричной и несимметричной характеристикой.

На рис. 7.1, а показана симметричная характеристика лампы накаливания с металлической нитью. Нелинейность характеристики I(U) объясняется тем, что по мере увеличения тока нить нагревается сильнее, и ее сопротивление возрастает.

Характеристику, представленную на рис. 7.1, б, имеет бареттер, с помощью которого поддерживается неизменный ток при колебаниях напряжения на его зажимах в определенных пределах от U₁ до U₂.

На рис. 7.2 показаны несимметричные характеристики.

ВАХ, изображенную на рис. 7.2, а, имеет выпрямительный германиевый диод. Для удобства изображения характеристики прямой и обратный токи, а также прямое и обратное напряжение даны на одном рисунке в разных масштабах.

Рис. 7.1

Рис. 7.2

 

На рис. 7.2, б показана вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона – прибора, напряжение на котором в некотором диапазоне изменения тока остается практически неизменным.

При постоянном токе не имеет принципиального значения, является ли характеристика НЭ симметричной или несимметричной. В цепях переменного тока зависимость ВАХ от полярности приложенного напряжения или направления тока очень существенна. Приборы с несимметричной характеристикой используются для преобразования переменного тока в постоянный, для выделения четных гармоник тока при синусоидальном напряжении источника и для других целей.