Виды, характеристики и параметры нелинейных элементов

Элемент ЭЦ с нелинейной вольтамперной характеристикой (ВАХ) является нелинейным элементом (НЭ). Наличие в ЭЦ хотя бы одного НЭ делает ее нелинейной ЭЦ (НЭЦ).

Все пассивные элементы , могут быть линейными и нелинейными,
в последнем случае их обозначают так, как показано на рис. 2.25.

Рис. 2.25. Резистивный НЭ (а), индуктивный НЭ (б), емкостный НЭ (в)

На ножке пересекающей линии изображается параметр , являющийся причиной нелинейности. Если на месте изображены индексы: C° — изменение температуры, — изменение действия механических напряжений; ɱ — изменение магнитной проницаемости; — изменение светового потока и т.д.

Нелинейные элементы могут иметь монотонную, - или -образную ВАХ (рис. 2.26):

Рис. 2.26. Характеристики нелинейных элементов

Для НЭ, управляемых с помощью внешних воздействий, положение ВАХ может изменяться, что порождает целое "семейство" ВАХ, построенных
для различных управляющих воздействий. Например, для радиолампы, транзистора и других приборов известны "семейства" анодных, сеточных, коллекторных, эмиттерных и прочих характеристик.

Наиболее распространены резистивные НЭ: лампы накаливания, барреторы (стабилизаторы тока), термисторы, терморезисторы, стабилитроны (стабилизаторы напряжения), неоновые лампы, ламповые и полупроводниковые диоды и триоды, разрядники и др. В магнитных цепях используются нелинейные индуктивности.

На рис. 2.27 приведены ВАХ наиболее распространенных резистивных НЭ:
1 — лампы накаливания с вольфрамовой нитью; 2 — лампы накаливания с угольной нитью; 3 — барреторы; 4 — стабилитроны, неоновые лампы;
5 — полупроводниковые диоды; 6 — ламповые диоды.

Рис. 2.27. ВАХ нелинейных элементов

Основные параметры НЭ (рис. 2.28):

1. Статическое сопротивление

2. Динамическое сопротивление или крутизна .

Точка называется рабочей точкой ВАХ, определяющей статический режим работы НЭ, т.е. при отсутствии переменных воздействий (режим постоянного тока).

Статическое сопротивление пропорционально , а динамическое — пропорционально .

Сопротивление всегда больше 0, a зависит от вида ВАХ:
для ее возрастающих участков , а для спадающих ("падающих") .

Рис. 2.28. Основные параметры НЭ

Нелинейные элементы со спадающим участком ВАХ (например, туннельный диод, неоновая лампа и др.) называют негатронами так как они способны на этом участке отдавать электрическую энергию, т.е. генерировать или усиливать электрические сигналы.

Чем больше разница между и , тем больше нелинейность ВАХ (нелинейные свойства НЭ). Параметр "крутизна ВАХ" широко используется при анализе работы радиоламп, транзисторов и других НЭ.