- •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.
4. Новая физика электронных приборов.
4.1. Термоэлектроника.
4.1.1. Определение термоэлектроники.
Определение из словаря:
Термоэлектроника, дисциплина, изучающая эмиссию электронов или ионов с поверхности нагретого проводника, и техника, основанная на этом принципе.
Вторая часть определения:
К термоэлектронным приборам относятся, в частности, ЭЛЕКТРОННЫЕ ТРУБКИ (лампы). При нагреве КАТОДА лампы, он излучает электроны, которые устремляются к АНОДУ. Такие термоэлектронные лампы в настоящее время почти полностью вытеснены транзисторами, хотя построенные по тому же принципу ЭЛЕКТРОННЫЕ ТРУБКИ еще применяются. Сегодня термоэлектроника занимается разработкой и конструированием термоэмиссионных преобразователей энергии, которые превращают тепловую энергию непосредственно в электрическую.
Итак, попробуем логически определить, что же такое термоэлектроника? Современное состояние термодинамики позволяет значительно ограничить применение термоэлектроники. На самом деле термоэлектроника имеет более широкое рапространение.
К термоэлектрическим приборам относятся:
- термопары,
- элементы Пельтье,
- полупроводниковые диоды,
- электровакуумные диоды,
- транзисторы,
- электровакуумные триоды,
- и прочие электронные приборы.
К термоэлектрическим явлениям относиться такое явление как гроза.
Почему в современной физике все эти приборы и явления относятся к различным разделам? Возможно из-за отсутствия в термодинамике теории теплового заряда. В своей работе я попытаюсь доказать, (а иногда просто привести альтернативные гипотезы, которые упустили из виду) что термоэлектроника объединяет в себе и теорию термоэлектронной эмиссии и физику работы полупроводниковых диодов.
Для начала устраним логическое несоответствие в 1-й части определения:
Термоэлектроника, дисциплина, изучающая эмиссию электронов или ионов с поверхности нагретого проводника, и техника, основанная на этом принципе.
Для процесса термоэлектронной эмиссии нам необходимо нагретое тело или что-то более существенное?
Эксперимент 1.
Возьмём два тела. Одно тело нагреем относительно температуры окружающей среды. Второе оставим с температурой окружающей среды. В данном случае первое тело будет иметь более высокую температуру и, значит будет обладать эмиссией по направлению к окружающей среде и ко второму телу (его температура равна температуре окружающей среды).
Эксперимент 2.
Возьмём два тела. Оба тела нагреем относительно температуры окружающей среды. В данном случае первое тело будет иметь более высокую температуру и значит будет обладать эмиссией по направлению к окружающей среде, но не ко второму телу (его температура равна температуре первого тела).
Эксперимент 3.
Возьмём два тела. Понизим температуру второго тела относительно температуры окружающей среды. В данном случае первое тело будет иметь более высокую температуру только по отношению ко второму телу, и значит, будет обладать эмиссией по направлению к первому телу. Окружающая среда тоже будет обладать термоэлектронной эмиссией по направлению ко второму телу, но не к первому телу (его температура равна температуре окружающей среды).
Данными экспериментами можно показать, что термоэлектронная эмиссия совпадает с направлением теплопередаче, а значит: явление термоэлектронной эмиссии возникает и в отношении холодных тел! Но в таком случае, источником термоэлектронной эмиссии становится окружающая среда.
Термоэлектронную эмиссию можно связать с явлением теплопередачи. Логически это обосновано. Явление термоэлектронной эмиссии определяется (!) разностью температур двух тел. Частный случай – термоэлектронная эмиссия нагретого тела по направлению к охлаждённому.
Следующее наблюдение: теплопередача в пустом пространстве (вакууме) осуществляется посредством электронов. Дополнительно, теплопередача осуществляется с помощью электромагнитных волн. Волновая теплопередача – посредством электромагнитных волн может быть даже значительно большей, чем электронная, но это явление, согласно теории энергий-зарядов уже относится к явлению теплового тока (мощности).