- •Новая физика электронных приборов. Владивосток
- •Общая характеристика работы
- •1. Возникновение задачи. Исследование полупроводнико-вого диода.
- •1.1. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода при прямом токе.
- •1.1.1. Теория, которая существует сегодня в физике полупровод -ников.
- •1.1.2. Методы измерения вольт-амперных характеристик прямого тока полупроводниковых диодов.
- •1.1.2.1. Основной принцип измерения вах прямого тока
- •1.1.2.2. Применение регулируемого источника напряжения при измерении вах прямого тока pn-перехода.
- •1.1.2.4. Применение амперметров при измерении вах прямого тока pn-перехода.
- •1.1.2.5. Измерение вах прямого тока pn-перехода с применением регулируемого источника тока (стабилизатора тока).
- •1.1.2.6. Измерение вах прямого тока pn-перехода с примене-нием ступенчатого источника тока (стабилизатора тока).
- •1.1.2.3. Схема, позволяющая расширить диапазон, измеряемых токов, при измерении вах прямого тока pn-перехода.
- •1.1.3. Графики вольт-амперных характеристик прямого тока полупроводниковых диодов. Методы наблюдения вольт-амперных характеристик прямого тока кремниевого полупроводникового диода.
- •1.1.4. Моделирование вольт-амперной характеристики прямого тока диода при помощи прямой в полулогарифмическом масштабе.
- •1.1.5. Уравнение Шокли для вольт-амперной характеристики прямого тока полупроводникового диода – как прямая линия в полулогарифмическом масштабе.
- •1.1.7. Вольт-амперные характеристики прямого тока в зависимости от температуры согласно уравнению Шокли.
- •1. Графики уравнения Шокли имеют вид расширяющегося пучка прямых от точки, расположенной на оси ординат.
- •2. Более низкие температуры соответствуют более высокому току, при одном и том же Ua.
- •1.1.8. Зависимость вольт-амперных характеристик прямого тока от температуры, наблюдаемая при эксперименте. Расчёт математической модели.
- •1. Графики экспериментальных данных имеют вид сужающегося пучка прямых, при росте Ua на участке 2.
- •2. Более высокие температуры соответствуют более высокому току, при одном и том же Ua на участке 2.
- •1.1.9. Эмпирическое уравнение, заменяющее ошибочное уравнение Шокли для вольт-амперной характеристики прямого тока полупроводникового диода.
- •1.1.10. Несколько математических моделей полупроводниковых диодов
- •1.1.11. Взаимосвязь коэффициентов эмиссионного уравнения и уравнения Шокли.
- •1.1.12. Теория обратных связей. Логарифмическое уравнение как уравнение системы с отрицательной обратной связью.
- •1.1.12.1. Математика процессов обратных связей. Оос. Пос.
- •1.1.12.2. Уравнение обратной связи для линейной функции. Оос.
- •1.1.12.3. Уравнение отрицательной обратной связи для экспоненциальной функции.
- •1.2. Вывод по 1-й части .
- •2. Исследование вакуумного диода.
- •2.1. Эксперимент с. Дэшмана.
- •2.1.1. Описание эксперимента с. Дэшмана.
- •2.1.2. Математическая обработка результатов эксперимента с. Дэшмана. Кривая а-а′ как тепловой процесс.
- •2.1.3. Математическая обработка результатов эксперимента с. Дэшмана. Кривая b-b′ как электрический процесс.
- •2.1.4. Тепловой и электрический – два ограничивающих друг друга процесса.
- •2.1.5. Математическая модель вольт-амперной характеристики анодного тока электровакуумного диода с вольфрамовым като -дом, построенная на основе эмиссионного уравнения.
- •2.1.6. Две отрицательные обратные связи в математической модели вольт-амперной характеристики анодного тока электровакуумного диода с вольфрамовым катодом.
- •3. Решение задачи.
- •3.1. Теория теплового заряда.
- •3.1.1. История теории теплового заряда.
- •3.1.2. Опыт, показывающий связь между электрическими и тепловыми явлениями.
- •3.1.3. Теории теплового заряда.
- •3.1.3. 1. Что такое тепловой заряд.
- •3.1.3. 2. Две теории теплового заряда.
- •3.2.1. Построение физики от энергий.
- •3.2.2. Физические законы для системы электрического и теплового зарядов.
- •3.2.2.1. Электрический ток.
- •3.2.2.2. Параметр электрического сопротивления.
- •3.2.2.3. Тепловой ток ( мощность).
- •3.2.2.4. Температура или тепловое напряжение.
- •3.2.2.5. Второе определение теплового тока.
- •3.2.2.6. Параметр теплового сопротивления.
- •3.2.2.7. Параметр тепловой ёмкости.
- •3.2.2.8. Ток энергии 4-го уровня.
- •3.2.2.9. Составной термо-электрический потенциал (стэ-потенциал).
- •3.2.2.10. Сопротивление флуктуационному току.
- •3.2.3. Блок-схема для формул основных физических законов.
- •3.2.4. Движение энергий-зарядов во времени.
- •3.3. Вывод эмиссионного уравнения из теории об иерархии зарядов-энергий.
- •3.3.1. Преобразование эмпирического уравнения вольт-амперной характеристики прямого тока для вакуумного и полупроводникового диода.
- •3.3.2. Вывод эмиссионного уравнения. (Вывод уравнения вольт-амперной характеристики прямого тока для полупроводникового диода в зависимости от температуры. )
- •3.3.3. Определение для основного закона о соотношении флуктуационного и электрического тока.
- •3.3.4. Два составных термоэлектрических потенциала в вольт-амперной характеристике прямого тока полупроводникового диода.
- •3.3.5. Вольт-амперная характеристика вакуумного диода с вольфрамовым катодом. Эксперимент с. Дэшмана.
- •3.3.6. Как работает математическая модель закона Ричардсона- Дэшмана.
- •3.3.7. Четыре составных термоэлектрических потенциала в вольт-амперной характеристики прямого тока электровакуумного диода.
- •3.3.8. Расчёт вольт-амперной характеристики прямого тока для полупроводникового диода.
- •3.3.9. Расчёт вольт-амперной характеристики прямого тока для электровакуумного диода с вольфрамовым катодом.
- •3.3.10. О правильности применения экспоненциальной функции.
- •3.3.11. Вывод по 3-й части .
- •4. Новая физика электронных приборов.
- •4.1. Термоэлектроника.
- •4.1.1. Определение термоэлектроники.
- •Термоэлектроника, дисциплина, изучающая эмиссию электронов или ионов с поверхности нагретого проводника, и техника, основанная на этом принципе.
- •Термоэлектроника, дисциплина, изучающая эмиссию электронов или ионов с поверхности нагретого проводника, и техника, основанная на этом принципе.
- •4.1.2. Закон Видемана-Франца.
- •4.1.3. Модель атома, допускающая передачу тепла посредством электронов.
- •4.1.4. Термоэлектронная эмиссия.
- •4.1.5. Термопары.
- •4.1.6. Полупроводниковые диоды.
- •4.1.7. Транзисторы.
- •4.1.8. Электровакуумный диод.
- •4.1.9. Двухэлементные генераторы термо-эдс.
- •4.1.10. Элементы Пельтье. Трёхэлементный генератор температурного напора.
- •4.1.11. Термоэлектроника – основа для объяснения электронного управления, и принципа работы электронных приборов.
- •4.2. Принцип работы полупроводникового диода.
- •4.2.1. О теплопередаче.
- •4.2.2. Электрический процесс.
- •4.2.4. Контакт двух различных металлов - проводников.
- •4.2.5. Контакт полупроводников.
- •4.2.6. Контакт изоляторов.
- •4.3. Кристаллический детектор.
- •4.3.1. История кристаллических детекторов.
- •4.3.2. Объяснение работы кристаллического детектора теорией эдп.
- •4.3.3. Объяснение работы кристаллического детектора теорией термо-электронной эмиссии.
- •4.4. Опыт Хейнса — Шокли с точки зрения термоэлектрической теории.
- •4.4.1. Описание опыта Хейнса — Шокли.
- •4.4.2. Термоэлектрические свойства германия.
- •4.4.3. Опыт Хейнса — Шокли с позиции термоэлектроники.
- •4.4.4. Опыт Хейнса — Шокли с позиции термоэлектроники. Дырочная теория Шокли заменяет собой термоэлектрические явления.
- •4.5. Принцип работы транзистора в схеме с общей базой и в схеме с общим эмиттером.
- •4.5.1. Принцип работы транзистора. Схема с общей базой .
- •4.5.2. Принцип работы транзистора. Схема с общим эмиттером.
- •4.6. Физическое явление – гроза.
- •4.6.1. Тепловой процесс.
- •4.6.1.1. Что такое термодинамическая система. Основной закон Вселенной.
- •4.6.1.2. Вложенность термодинамических систем.
- •4.6.1.3. Что такое нагретое тело.
- •4.6.1.4. Что такое холодное тело.
- •4.6.1.5. Что такое источник тепла.
- •4.6.1.6. Как взаимодействует источник тепла с нагретым телом.
- •4.6.1.7. Способы теплопередачи.
- •4.6.1.8. Что такое температура.
- •4.6.1.9. Климат планеты Земля. Два источника тепла планеты Земля.
- •4.6.1.10. Что такое тепловой диполь и тепловой конденсатор.
- •4.6.2. Электрический процесс.
- •4.6.2.1. Электрические атмосферные наблюдения.
- •4.6.2.2. Теплопередача и термоэлектронная эмиссия.
- •4.6.3. Гипотеза о термоэлектрическом принципе действия грозы.
- •5. Математическое моделирование в электронике.
- •5.1. Физика и математика.
- •5.1.1. Физика.
- •5.1.2. Ошибки современной физики.
- •5.1.3.Ошибки теории.
- •5.1.4. Новые приоритеты, как путь к развитию физики.
- •5.2.3. Двухмерный процессовый переход. Общее уравнение для функции процессового перехода. Внешняя функция процессового перехода.
- •5.2.4. Внешняя степенная функция процессового перехода. Показатель степени как регулятор кривизны переходного участка.
- •5.2.5. Внешняя степенная функция процессового перехода по принципу результирующей минимизации.
- •5.2.6. Внешняя степенная функция процессового перехода по принципу результирующей максимизации.
- •5.2.7. Задача о мини-максимизации и макси-минимизации.
- •5.2.8. Математика процессового перехода. Асимптоты.
- •5.3. Общий случай обратной связи. Присутствие отрицательной обратной связи в функции процессового перехода.
- •5.3.1. Уравнение обратной связи для степенной функции. Оос.
- •5.3.2. Общий случай обратных связей.
- •5.3.2.1. Mатематическое определение обратных связей.
- •5.3.2.2. Доказательство эквивалентности системы с оос как системы с переходом процессов.
- •5.4. Внешняя экспоненциальная функция процессового перехода..
- •5.4.1. Внешняя экспоненциальная функция процессового перехода. Зависимость кривизны участка перехода от масштабов функций.
- •5.5. Математическое моделирование процессов в электронных приборах.
- •5.5.1. Математическая модель процессового перехода с внешней степенной функцией для вольт-амперной характеристики вакуумного диода с вольфрамовым катодом.
- •5.5.2. Особенности математической модели процессового перехода с внешним логарифмическим уравнением называемым «эмиссионным уравнением».
- •5.5.3. Математическая модель процессового перехода с внешним логарифмическим уравнением называемым «эмиссионным уравнением», для вольт-амперной характеристики прямого тока полупроводникового диода.
- •5.5.5. Примеры моделирования результирующей функции, для двух процессов, ограничивающих рост друг друга при эмиссионном уравнении, в качестве внешней функции.
- •5.6. Основы математического моделирования вольт-амперных характеристик биполярного транзистора.
- •5.6.1 Четыре основные вольт-амперные характеристики прямого тока для p-n переходов биполярного транзистора.
- •5.6.2. Условия измерений и математические модели вольт-амперных характеристик прямого тока для p-n переходов.
- •5.6.3. Способы наблюдения вольт-амперных характеристик прямого тока для pn-переходов .
- •5.6.4. Уравнение вольт-амперной характеристики pn-перехода.
- •5.6.5. Эмиссионное уравнение для прямого тока p-n перехода.
- •5.6.6. Моделирование функции fbe0 при помощи эмиссионного уравнения.
- •5.6.7. Моделирование функции fbe1 при помощи эмиссионного уравнения.
- •5.6.8. Моделирование функции fbk0 при помощи эмиссионного уравнения.
- •5.6.9. Моделирование функции fbk1 при помощи эмиссионного уравнения.
- •5.6.10. Инжекционный ток, как тепловой ток.
- •5.6.11. Особенности математического моделирования вольт-амперных характеристик биполярного транзистора.
- •5.6.12. Эмиссионное смещение как переход процессов.
- •5.6.14. Вывод по 5-й части.
- •16 Января 2014 г.
- •Графики вольт-амперных характеристик прямого тока полупроводниковых диодов.
- •1. Релаксация тепловой энергии нагретого тела.
- •1.1. Вывод закона Ньютона-Рихмана на основе закона Фурье.
- •1.2. Вывод закона Ньютона-Рихмана на основе теории зарядов-энергий.
- •1. Релаксация электрической энергии при разряде конденсатора на резистор.
- •1.1. Вывод закона релаксации электрической энергии при разряде конденсатора на резистор.
- •§ 74. Конденсатор в цепи с сопротивлением
- •1.2. Вывод закона релаксации электрической энергии, при разряде конденсатора на резистор, на основе теории Зарядов-Энергий.
- •1. Релаксация магнитной энергии в катушке индуктивности.
- •1.1. Вывод закона релаксации магнитной энергии в катушке индуктивности.
- •§ 95. Исчезновение и установление тока
- •1.2. Вывод закона релаксации магнитной энергии в катушке индуктивности на основе теории Зарядов-Энергий.
- •1. Математика пучка прямых.
- •1. Изотоковые характеристики.
- •1.1. Управление эмиссионной способностью.
- •1.2 Изотоковые характеристики в эксперименте с. Дэшмана.
- •1.3. Термоэлектронная эмиссия p-n перехода при протекании прямого тока в кремниевом диоде кд213а.
- •1.4. Изотоковые характеристики полупроводникового кремниевого диода кд213а.
- •1.4. Вывод.
- •1.1. Реостатный принцип усиления. Влияние сопротивления нагрузки на выходное напряжение.
1.1.10. Несколько математических моделей полупроводниковых диодов
В данной главе, в таблице 2 приведены эмпирические коэффициенты для математических моделей вольт-амперных характеристик прямого тока полупроводниковых PN-переходов. Все исследуемые
PN-переходы моделируются эмиссионным уравнением.
Некоторые диоды приведены серией по несколько штук, чтобы была возможность пронаблюдать отклонения параметров. Для туннельного диода АИ301 исследовался экспоненциальный участок тока для диапазона напряжений от 1,0 В до 1,3 В.
Электронный прибор. |
KT(K-1∙В-1) |
TF(K) |
UV(В) |
RD(Ом) |
UD(В) |
2Д213А № 01 |
0,1031 |
601,8 |
0,89 |
0,60 |
0,2945 |
2Д213А № 02 |
0,082 |
668,4 |
0,95 |
0,60 |
0,4229 |
2Д213А № 03 |
0,0979 |
613,3 |
0,90 |
0,50 |
0,3026 |
2Д213А № 04 |
0,0944 |
642,3 |
0,92 |
0,70 |
0,3689 |
АИ301 |
0,009680 |
1262,72 |
1,99 |
- |
0,42495 |
АЛ307Б |
0,070078 |
625,8 |
1,97 |
1,3 |
0,15556 |
ГД507А |
0,02990 |
649,7 |
0,87 |
2,5 |
-0,06684 |
Д223А |
0,068923 |
636,8 |
1,08 |
0,85 |
0,17062 |
Д237А |
0,07503 |
592,4 |
1,035 |
0,85 |
0,12807 |
Д7А |
0,03974 |
788,2 |
0,712 |
0,2 |
0,40066 |
КД522Б № 01 |
0,07344 |
582,2 |
1,02 |
1,8 |
0,1204 |
КД522Б № 02 |
0,08123 |
564,0 |
1,002 |
1,2 |
0,0974 |
КД522Б № 03 |
0,0773 |
583,4 |
1,00 |
0,90 |
0,1223 |
КД522Б № 04 |
0,08222 |
569,4 |
0,98 |
1,20 |
0,1023 |
КД105В |
0,005219 |
674,3 |
1,102 |
0,17 |
0,2396 |
КД106А |
0,08557 |
604,4 |
0,99 |
0,24 |
0,1997 |
КД213А |
0,095601 |
605,2 |
0,8850 |
0,25 |
0,2759 |
Светодиод SMD № 01 |
0,1316 |
529,6 |
1,92 |
2,35 |
0,0638 |
Светодиод SMD № 02 |
0,1426 |
510,6 |
1,92 |
2,4 |
0,0417 |
Светодиод SMD № 03 |
0,1403 |
517,7 |
1,936 |
2,35 |
0,0583 |
Светодиод SMD № 04 |
0,1256 |
524,6 |
1,959 |
3,1 |
0,0558 |
ФД5Г (темновая ВАХ) |
0,05932 |
525,4 |
0,685 |
3,2 |
0,0401 |
ФД8К (темновая ВАХ) |
0,08325 |
552,3 |
0,97 |
0,50 |
0,0986 |
Д2999В |
0,084637 |
695,13 |
0,9780 |
0,60 |
0,4695 |
КС551А |
0,0912557 |
665,27 |
1,0504 |
0,60 |
0,3048 |
Транзистор КТ312В № 01 ВАХ:Переход БЭ. БК-замкнуты. |
0,109740 |
637,5 |
1,049 |
1,06 |
0,247781 |
Транзистор КТ312В № 01 ВАХ:Переход БЭ. БК-разомкнуты. |
0,089265 |
611,1 |
1,064 |
1,06 |
0,147818 |
Транзистор КТ312В № 01 ВАХ:Переход БК. БЭ-замкнуты. |
0,064069 |
720,5 |
1,099 |
0,4 |
0,304098 |
Транзистор КТ312В № 01 ВАХ:Переход БК. БЭ-разомкнуты. |
0,056980 |
717,6 |
1,099 |
0,4 |
0,256644 |
Транзистор КТ312В № 03 ВАХ:Переход БЭ. БК-замкнуты. |
0,1308 |
589,3 |
1,025 |
1,3 |
0,20724 |
Транзистор КТ312В № 03 ВАХ:Переход БЭ. БК-разомкнуты. |
0,10250 |
590,4 |
1,06 |
1,7 |
0,1568 |
Транзистор КТ312В № 03 ВАХ:Переход БК. БЭ-замкнуты. |
0,11063 |
579,9 |
1,0 |
0,9 |
0,1487 |
Транзистор КТ312В № 03 ВАХ:Переход БК. БЭ-разомкнуты. |
0,12389 |
546,8 |
0,95 |
0,9 |
0,08668 |
Транзистор 2П103А ВАХ:Переход ЗИ. СИ-замкнуты. |
0,064526 |
645,5 |
1,11 |
5,0 |
0,15774 |
Транзистор КТ315Г № 01 ВАХ:Переход БЭ. БК-замкнуты. |
0,128603 |
597,8 |
1,031 |
1,2 |
0,21602 |
Транзистор КТ315Г № 01 ВАХ:Переход БЭ. БК-разомкнуты. |
0,094794 |
616,56 |
1,0956 |
0,85 |
0,17486 |
Транзистор КТ315Г № 01 ВАХ:Переход БК. БЭ-замкнуты. |
0,067080 |
754,9 |
1,176 |
1,8 |
0,46578 |
Транзистор КТ315Г № 01 ВАХ:Переход БК. БЭ-разомкнуты. |
0,054442 |
814,3 |
1,2233 |
1,2 |
0,21997 |
Транзистор КТ315Г № 02 ВАХ:Переход БЭ. БК-замкнуты. |
0,126273 |
604,1 |
1,0414 |
1,2 |
0,219972 |
Транзистор КТ315Г № 02 ВАХ:Переход БЭ. БК-разомкнуты. |
0,089051 |
633,0 |
1,1044 |
0,95 |
0,184142 |
Транзистор КТ315Г № 02 ВАХ:Переход БК. БЭ-замкнуты. |
0,109563 |
609,8 |
1,058 |
1,1 |
0,215857 |
Транзистор КТ315Г № 02 ВАХ:Переход БК. БЭ-разомкнуты. |
0,095412 |
618,4 |
1,0854 |
0,95 |
0,167798 |
Таблица 2.
Графики экспериментальных данных и их математические модели на основе эмиссионного уравнения приведены в приложении 1.