1.3. Термоэлектронная эмиссия p-n перехода при протекании прямого тока в кремниевом диоде кд213а.
Объяснить принцип работы полупроводникового диода можно, рассмотрев эмиссионное уравнение и особенности его составных частей. Так, как основное уравнение, описываемое выражением:
Ln(Ia) = KT ∙ ( ( TF - T ) ∙ (Ua - UB) + T ∙ UD )
совпадает по форме с эмиссионным уравнением электровакуумного диода, то можно сказать, что явления однонаправленных токов в том и другом случае - родственные.
Разница заключается в различном написании уравнений для TF и UB .
1.4. Изотоковые характеристики полупроводникового кремниевого диода кд213а.
На рисунке 3 выразим экспериментальные данные в виде изотоковых кельвин-вольтовых характеристик.
Рис. 3. 20 изотоковых характеристик ( 20 токов ) для 6-ти температур – 10,20,30,40,50,60 градусов по Цельсию. Изотоковые характеристики были вычислены из экспериментальных данных.
На рис. 3 приведены характеристики для следующих стабильных токов:
1,3 мкА,
2,2 мкА,
4,0 мкА,
7,6 мкА,
14,3 мкА,
27,8 мкА,
52,2 мкА,
101,4 мкА,
199,2 мкА,
377,3 мкА,
724 мкА,
1,371 мА,
2.66 мА,
4,98 мА,
9,31 мА,
18,67 мА,
35,77 мА,
70,2 мА,
143,5 мА,
254,9 мА,
На рис. 3 они располагаются снизу вверх в порядке возрастания.
С помощью эмиссионного уравнения на рисунке 4 построим математическую модель 3-х изотоковых характеристик для
Ia = 1,3 мкА, Ia = 377,3 мкА, Ia = 254,9 мА поверх точек экспериментальных данных.
Рис. 4. Математические модели 3-х изотоковых характеристик для кремниевого полупроводникового диода КД213А.
На рисунке 4 можно наблюдать, что график математической модели для тока 1,3 мкА проходит немного ниже, чем соответствующие экспериментальные данные. Это обусловлено влиянием на эксперимент шунтирующего сопротивления Rs = 210267 Ом на
PN-переход.
Рис. 5. Математические модели 2-х изотоковых характеристик для кремниевого полупроводникового диода КД213А.
На рисунке 5 построим математическую модель изотоковых характеристик так, чтобы можно было наблюдать обе ветви гиперболы. Математические модели построены для токов Ia = 1,3 мкА и
Ia = 250 мА , тёмными точками построены изотоковые характеристики (из-за крупного масштаба, они плохо различимы и похожи на вертикальный параллелограмм).
Рис. 6. Математические модели 2-х изотоковых характеристик для кремниевого полупроводникового диода КД213А и математические модели 2-х изотоковых характеристик для электровакуумного диода эксперимента С. Дэшмана.
Изменим масштаб и на рисунке 6 к уже имеющимся 2-м изотоковым характеристикам кремниевого полупроводникового диода, построим ещё 2 математические модели изотоковых характеристик для электровакуумного диода эксперимента С. Дэшмана: построим для Ia = 1 мкА, и для Ia = 10 мА.
Следует учесть, что для полупроводникового диода изотоковые характеристики строятся на левой ветви гиперболы, а для вакуумного диода - на правой. На рисунке 6 можно наблюдать различия в математических моделей вакуумного и полупроводникового диода.