Chúng ta thường xử lý các thiết bị điện tử mà I không tỷ lệ với V; trong những trường hợp như vậy, không có ích gì khi nói về điện trở, vì tỷ lệ V/I sẽ phụ thuộc vào V, thay vì là một hằng số đẹp, không phụ thuộc vào V. Đối với những thiết bị này, đôi khi rất hữu ích khi biết độ dốc của V– Nói cách khác, đường cong I là tỷ lệ của một thay đổi nhỏ trong điện áp đặt vào với kết quả là thay đổi dòng điện chạy qua thiết bị, ΔV/ΔI (hoặc dV/dI). Đại lượng này có đơn vị điện trở (ohms) và thay thế cho điện trở trong nhiều phép tính. Nó được gọi là điện trở tín hiệu nhỏ, điện trở gia tăng hoặc điện trở động.
Tín hiệu điện sau điốt Zener
Ví dụ, xét diode zener, có đường cong I–V như trong Hình 1.15. Zener được sử dụng để tạo ra điện áp không đổi bên trong mạch ở đâu đó, được thực hiện đơn giản bằng cách cung cấp cho chúng dòng điện (gần như không đổi) lấy từ điện áp cao hơn trong mạch. Ví dụ, diode zener trong Hình 1.15 sẽ chuyển đổi dòng điện áp dụng thành phạm vi hiển thị với phạm vi điện áp tương ứng (nhưng hẹp hơn một chút). Điều quan trọng là phải biết điện áp zener kết quả sẽ thay đổi như thế nào với dòng điện được áp dụng; đây là thước đo “quy định” của nó đối với những thay đổi trong dòng điện truyền động được cung cấp cho nó. Bao gồm trong các thông số kỹ thuật của một zener sẽ là điện trở động của nó, được đưa ra ở một dòng điện nhất định. Ví dụ: một zener có thể có điện trở động 10 Ω ở 10 mA, ở điện áp zener được chỉ định là 5 V. Sử dụng định nghĩa về điện trở động, chúng tôi thấy rằng do đó, sự thay đổi 10% trong dòng điện áp dụng sẽ dẫn đến thay đổi trong điện áp của
Hoặc
do đó thể hiện khả năng điều chỉnh điện áp tốt. Trong loại ứng dụng này, bạn thường lấy dòng điện zener qua điện trở từ điện áp cao hơn có sẵn ở đâu đó trong mạch, như trong Hình 1.16.
Zener thuộc loại chung hơn của điốt và bộ chỉnh lưu, những thiết bị quan trọng mà chúng ta sẽ thấy ở các bài viết sau, và thực sự xuyên suốt ngành điện tử. Điốt lý tưởng (hoặc bộ chỉnh lưu) hoạt động như một chất dẫn điện hoàn hảo cho dòng điện chạy theo một hướng và là chất cách điện hoàn hảo cho dòng điện chạy theo hướng ngược lại; nó là “van một chiều” cho dòng điện.
Sau đó,
Và
Vì vậy
Và cuối cùng
Aha – một lần nữa phương trình chia điện áp! Do đó, đối với những thay đổi về điện áp, mạch hoạt động giống như một bộ chia điện áp, với zener được thay thế bằng một điện trở bằng với điện trở động của nó ở dòng điện hoạt động. Đây là tiện ích của sức đề kháng gia tăng. Ví dụ: giả sử trong mạch trước, chúng ta có điện áp đầu vào nằm trong khoảng từ 15 đến 20 V và chúng ta sử dụng đi-ốt zener 1N4733 (5,1 V, 1W) để tạo nguồn điện 5,1 V ổn định. Chúng tôi chọn R = 300 Ω, cho dòng zener tối đa là 50 mA: (20 V−5,1 V)/300 Ω. Giờ đây, chúng ta có thể ước tính mức điều chỉnh điện áp đầu ra (sự thay đổi của điện áp đầu ra), khi biết rằng zener cụ thể này có điện trở động tối đa được chỉ định là 7,0 Ω ở 50 mA. Dòng điện zener thay đổi từ 50 mA đến 33 mA trên dải điện áp đầu vào; sự thay đổi dòng điện 17 mA này sau đó tạo ra sự thay đổi điện áp ở đầu ra ΔV = RdynΔI, hoặc 0,12 V.
Một thực tế hữu ích, khi xử lý điốt zener, là điện trở động của điốt zener thay đổi gần như tỷ lệ nghịch với dòng điện. Cũng cần biết rằng có những IC được thiết kế để thay thế cho điốt zener; “các tham chiếu điện áp hai cực” này có hiệu suất vượt trội – điện trở động thấp hơn nhiều (dưới 1 Ω, thậm chí ở dòng điện nhỏ tới 0,1 mA; tốt hơn hàng nghìn lần so với zener mà chúng tôi vừa sử dụng) và độ ổn định nhiệt độ tuyệt vời (tốt hơn hơn 0,01%/C). Chúng ta sẽ thấy nhiều tham chiếu về zener và điện áp hơn trong các bài viết sau.
Trong cuộc sống thực, một zener sẽ cung cấp quy định tốt hơn nếu được điều khiển bởi một nguồn hiện tại, theo định nghĩa, Rincr=∞ (cùng một dòng điện, bất kể điện áp). Nhưng các nguồn hiện tại phức tạp hơn, và do đó trong thực tế, chúng ta thường sử dụng một điện trở khiêm tốn. Khi nghĩ về zener, cần nhớ rằng các đơn vị điện áp thấp (ví dụ: 3,3 V) hoạt động khá kém, xét về tính không đổi của điện áp so với dòng điện (Hình 1.17)
