解释不同材料的电流 - 电压曲线

本文讨论了测量和解释太阳能电池，电池和未知材料的电流 - 电压曲线所涉及的想法。

本技术文章讨论了理想线性元件的IV曲线的使用，以理解和解释不同材料以及它们如何用作电子器件。特别是，该文章涉及太阳能电池，电池和新材料。虽然将提供有关这些设备如何工作的外部参考，但本文仅关注这些设备的IV曲线。

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IV太阳能电池曲线

太阳能电池 是将光能转换成电能的光电器件。换句话说，它们在暴露于光线时会产生能量。当光落在光伏半导体材料（太阳能电池）上时，来自光子的能量转移到材料上，从而产生自由移动的电荷。

对于具有负载电阻器的完整电路，当太阳能电池暴露于光时，在电路中产生电流。因为太阳能电池产生电流，所以通过负载切换获得其IV曲线 。

负载切换涉及使用连接在电源上的不同电阻负载，并测量器件两端的电压（使用电压表），以及通过它的电流（使用电流表）。为了了解太阳能电池可以向电路提供电流的程度，我们通过使用负载切换方法来测量设备的IV特性。典型的曲线如图1所示。

图1. 太阳能电池固定照度（上）和太阳能电池典型的I-V曲线（下）的I-V测量电路示意图。电流是短路

对于0欧姆（短路）的电阻器负载，太阳能电池对于给定的入射照明可以产生的最大电流被称为短路电流ISC。 另一方面，对于无限欧姆（开路）的电阻负载，电路中将没有电流，而太阳能电池对给定照明产生的电压称为开路电压VOC。

从图1中所示的太阳能电池的I-V响应，我们看到典型的太阳能电池往往更像是用于较小负载电阻值的电流源。 另一方面，电池往往表现得像电压源，我们将在下一节中看到。

IV电池曲线

电池，其是光伏电池的集合，是通过将化学能转化为电能的装置 的电化学反应。 电池的额定 为特定的电压和容量的评价（A-hr）的，根据它的化学结构和组成。电池类型的实例是镍 - 镉（Ni-Cd）或锂 - 离子（Li-Ion）。

因为电池是电源，所以使用负载切换获得电池的IV响应。电池的IV曲线示意图如图2所示。

图2.理想电池的负载切换测量（上图）和理想电池的IV曲线以及典型的实际电池（下图）。由于IV曲线的线

理想的电池就像一个理想的电压源。仍然完全正常工作的真实电池表现得像理想的电压源，但它有一个斜率，如图2中的实线所示。

IV曲线上的斜率是电阻（如理想组件的IV曲线上的文章中所述）。因此，如所描述的实际电池通常表示为串联的理想的电池具有内部电阻， 这里。太阳能电池和电池的IV特性不通过原点，表明它们存储某种形式的能量。

IV新材料曲线

我们已经看到了理想元件的电流 - 电压曲线，它们是线性和无源器件，如电阻器，电容器和电感器。我们还研究了提供理想电压源和电流源等功率的有源器件。

使用理想图，我们查看了非线性无源器件（如二极管和晶体管）的IV曲线，以及太阳能电池和电池等有源器件。在某个时间点，二极管和太阳能电池等设备未知，测量电流与电压特性是 使用线性元件对器件进行建模的一种方法 。在IV曲线背后具有基本直觉可以帮助工程师发现材料的新用途。

在本节中，我们将看一个刺激电极的IV曲线，用于在哺乳动物中发送电脉冲。本文的这一部分只是让我们深入了解如何使用线性组件的IV曲线来显示未知的IV响应，并对其行为方式有直觉。

关于神经刺激电极的内容，请打开下面链接进行查看：

https://www.eetoday.com/application/control/201904/74640.html