Strom-Spannungs-Kurve

Die Strom-Spannungs-Kennlinie (auch I-U-Charakteristik oder Strom-Spannungs-Kurve genannt), beschreibt bei zweipoligen elektrischen Bauelementen wie Widerstand, Solarzelle, Akkumulatoren und Dioden den Zusammenhang zwischen Strom und Spannung.

Grundlagen

Nach Thévenins Gesetz kann jedes System aus Spannungsquellen und (komplexen) Widerständen als zweipoliges elektrisches Bauelement modelliert werden. Daher ist es auch möglich, Strom-Spannungs-Kennlinien komplexerer Baugruppen aufzuzeichnen.

Im einfachsten Fall verläuft die Kennlinie linear, insbesondere wenn der Innenwiderstand des Elementes ein ohmscher Widerstand ist. Dies ist beispielsweise bei der Reihenschaltung einer idealen Spannungsquelle mit einem Widerstand der Fall.

Bei Halbleitern wie der idealen Diode ist jedoch eine gekrümmte, nichtlineare Kennlinie erwünscht. Auch nicht ideale Spannungsquellen verhalten sich in unterschiedlichem Ausmaß nichtlinear.

nichtlineare Kennlinie einer Solarzelle

Werden die Geraden U = 0 und I = 0 der Kennlinie nur einmal geschnitten, spricht man bei I = 0 von Leerlaufspannung, bei U = 0 vom Kurzschlussstrom.

Messverfahren

Grundsätzlich kann dieselbe Kennlinie auf zwei Arten ermittelt werden:

1. Im potentiostatischen Fall wird zu einem Zeitpunkt t₀ eine Anfangsspannung U₁ an die Elektroden angelegt. Die angelegte Spannung wird dann schrittweise bis zum Erreichen der Endspannung U₂ erhöht.
2. Im galvanostatischen Fall wird ein Strom I₁ angeregt, der dann schrittweise erhöht wird, bis der Endstrom I₂ erreicht ist.