Если ВАХ нелинейного резистивного элемента хотя бы частично располагается во втором или четвертом квадрантах либо не проходит через начало координат, то потребляемая таким элементом мощность может быть отрицательной и, следовательно, такой элемент не является пассивным.

Вольт-амперная характеристика нелинейного двухполюсного элемента может быть симметричной (см. рис. 1.3, а) или несимметричной (см, рис. 1.3, б, в) относительно начала координат. Для двухполюсника с симметричной характеристикой выполняется условие

i (и) = -i i-u)

или (5.1)

и (О = -ы (-/).

Очевидно, что режим работы нелинейной цепи не изменится, если выводы нелинейного резистивного элемента с симметричной характеристикой поменять местами. Если условие (5.1) не выполняется, то ВАХ нелинейного резистивного двухполюсника не является симметричной.

Различают нелинейные резистивные элементы с монотонной и немонотонной ВАХ. У элементов с монотонной ВАХ увеличение приложенного к элементу напряжения приводит к увеличению (или хотя бы не уменьшению) тЬка и, наоборот, увеличение тока приводит к возрастанию падения напряжения на элементе. Напряжение и ток на зажимах такого элемента связаны между собой однозначной зависимостью, причем производные du/di и di/du во всех точках ВАХ принимают только неотрицательные значения. Если хотя бы в ограниченном диапазоне изменения токов и напряжений увеличение напряжения на зажимах элемента приводит к уменьшению тока или, наоборот, увеличение тока приводит к уменьшению напряжения, то ВАХ такого элемента - немонотонна. Ток и напряжение нелинейного резистивного элемента с немонотонной ВАХ не связаны между собой взаимно однозначной зависимостью.

Различают немонотонные вольт-амперные характеристики N- и S-типов. У элементов с N-o б р а з и о й ВАХ (см. рис. 1.3, б) каждому значению напряжения на зажимах элемента соответствует вполне определенное значение тока, однако в определенном диапазоне изменения токов одному и тому же значению тока может соответствовать несколько различных значений напряжения. Элементы с S-o б р а з-ной ВАХ отличаются тем, что в некотором диапазоне изменения напряжений заданому значению напряжения соответствует несколько различных значений тока (см. рис. 1.3, б).

Вольт-амперная характеристика безынерционного нелинейного резистивного двухполюсного элемента может рассматриваться как зависимость мгновенного значения реакции данного элемента у = у (t) на некоторое воздействие от мгновенного значения воздействия х = ~ X (t). Для однозначного определения этой зависимости ВАХ N-типа должна быть представлена в виде функции i = i (и), а ВАХ S-типа - в виде и = и (i). При таком представлении ВАХ рассматри-

ваемых элшентов содержат как восходящие, так и падающие участки. На восходящих участках dyldx положительна, па падающих - отрицательна. В связи с тем что дифференциальные сопротивления нелинейных резистивных элементов на падающих участках ВАХ отрицательны, нелинейные двухполюсные элементы с немонотонной ВАХ обычно называют элементами с отрицательным сопротивлением.

Зависимость между токами и напряжениями элементов с монотонной ВАХ может быть представлена как в виде и = и (i), так и в виде I = i {и). Дифференциальное сопротивление элементов с монотонной ВАХ не принимает отрицательных значений.

ь,мА 8 Б 4 2 О

20 40 60 80 а,8

Рис, 5.1. Типовые ВАХ термис-тора

Рис. 5.2, Электрически управляемый нелинейный трех-полюсиик

Вид ВАХ нелинейного резистивного двухполкэсника может зависеть от некоторой величины, не связанной непосредственно с токами или напряжениями цепи, в которую включен данный элемент, в частности от температуры, освещенности, давления и др. Такие элементы относятся к неэлектрически управляемым двухполюсникам. Так как каждому значению управляющей величины соответствует своя кривая, характеризующая зависимость между током и напряжением на зажимах неэлектрически управляемого резистивного двухполюсника, то такие двухполюсники характеризуются семейством ВАХ (рис. 5.1).

Важнейший класс нелинейных резистивных элементов составляют электрически управляемые элементы (транзисторы различных типов, вакуумные и газоразрядные трехэлектрод-ные и многозлектродные приборы). Элементы этого типа содержат два основных электрода (катод и анод у электронных ламп, эмиттер и коллектор у биполярных транзисторов, сток и исток у полевых транзисторов), сопротивление между которыми изменяется под действием тока или напряжения одного или нескольких управляющих электродов (сетки у электронных ламп, базы у биполярных транзисторов, затвора или подложки у полевых транзисторов). В частности, ток i нелинейного резистивного трехполюсника (рис. 5.2), имеющего два основных и один управляющий электроды, является функцией напря-

200 100

0,2 0,4 и,В

Рис. 5.3. Типовые входные (а) и выходные (б) характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером:

16 -ток базы, 1к - ток коллектора; ылэ - напряжение качлсктор- эмиттер; иеэ - напряжеине база-эмнттер

жения между основными электродами и и тока tynp или напряжения "упр управляющего электрода:

i = i{u, tynp) или i = I [и, Иу1,р).

(5.2)

Как видно из рис 5.2, выводы нелинейного управляемого трехпо-люсника образуют с остальной частью цепн два контура - основной (выходной) и управляющий (входной), причем один из выводов является общим для обоих контуров.

Электрически управляемые нелинейные резистивные элементы могут быть охарактеризованы различными семействами ВАХ. Выходные ВАХ отображают зависимость между выходным током i и выходным напряжением и при различных значениях входного тока iynp или напряжения Ыупр (рис. 5.3, б; 5.4, а), входные ВАХ - зависимость между входным током и входным напряжением при различных значениях выходного напряжения (рис. 5.3, а), проходные ВАХ - зависимость выходного тока от входного тока или напряжения при различных значениях выходного напряжения (рис. 5.4, б).

iZ 8 4

2Ц- и,е, -Z -i

Рис. 5.4. Типовые выходные {а) и проходные (б) характеристики полевого транзистора с изолированным затвором в схеме с общим

истоком:

ic -ток стока; иаи - напряжение затвор-исток; Иов - напряжение сток-исток