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オーム性導体と非オーム性導体

1900
Technician measuring current-voltage characteristics of ohmic and non-ohmic electrical components in a lab.

(画像はイメージです)

指揮者は、 オームの法則. Ohmic materials, like most metals at a constant temperature, exhibit a constant resistance, leading to a linear current-voltage (I-V) graph. Non-ohmic materials and devices, such as diodes and transistors, have a resistance that varies with voltage or current, resulting in a non-linear I-V characteristic curve.

オーム性挙動と非オーム性挙動の区別は、電子工学において極めて重要です。オーム性デバイスのIV特性グラフは、原点を通る直線であり、その傾きは[latex]1/R[/latex]に等しくなります。この予測可能な線形応答は、電流の流れを一定量だけ妨げることを主な機能とする抵抗器などの部品にとって有用です。

対照的に、非オーム性デバイスはアクティブエレクトロニクスの基礎です。たとえば、半導体ダイオードは、一方向(順方向バイアス)に流れる電流に対しては非常に低い抵抗を持ちますが、逆方向(逆方向バイアス)には非常に高い抵抗を持ちます。この非線形かつ非対称なIV曲線により、電流の一方向ゲートとして機能します。同様に、 トランジスタ 小さな入力電圧または電流で制御できるため、増幅器やスイッチとして機能します。これらの部品の非線形性こそが、無線受信機からデジタルコンピュータに至るまで、複雑な情報処理を可能にしているのです。

UNESCO Nomenclature: 2211
固体物理学

タイプ

抽象システム

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • オームの法則は、基本的な線形関係を示した。
  • 半導体材料とpn接合の発見
  • 真空管の発明、初期の非オームデバイス
  • さまざまな材料における電荷輸送を説明するための固体物理学の発展

アプリケーション

  • 交流を直流に変換する(整流)ための半導体ダイオード
  • 信号増幅およびスイッチング用トランジスタ
  • 温度センサーとしてのサーミスタ
  • 電圧サージから回路を保護するためのバリスタ
  • 効率的な照明のための発光ダイオード(LED)

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • memristors for neuromorphic computing chips that mimic the human brain
  • organic leds (oleds) with tunable i-v characteristics for flexible displays
  • ペルティエ devices with non-linear properties optimized for thermoelectric cooling
  • gallium nitride (gan) transistors for high-efficiency power supplies
  • photovoltaic cells with engineered i-v curves to maximize power output under varying light conditions
  • superconducting fault current limiters that switch from zero to high resistance instantaneously
  • chemical sensors where the i-v curve of a material changes upon exposure to specific analytes
  • spintronic devices that exhibit non-linear magnetoresistance for data storage
  • tunnel diodes for generating high-frequency oscillations
  • self-healing polymers whose non-ohmic properties change as they repair damage
関連キーワード:オーム性、非オーム性、I/V曲線、半導体、ダイオード、トランジスタ、サーミスタ、抵抗、直線性、電子機器。

歴史的背景

オーム性導体と非オーム性導体

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(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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