19.3. Определение для основного закона о соотношении флуктуационного и электрического тока.

Выражение

(19.13)

представляет собой физический закон о соотношении электрического и флуктуационного тока. Определение основного закона о соотношении флуктуационного и электрического тока в термоэлектрическом процессе:

При протекании электрического тока из среду в среду, с удельной энергией теплообмена на единицу электрического заряда, приходящейся на единицу электрического тока G_Ед , полный флуктуационный ток G_Σ, переносимый в термоэлектрическом процессе растёт в логарифмической зависимости от протекающего электрического тока, делённого

на единицу тока.

19.4. Расчёт вольт-амперной характеристики прямого тока для полупроводникового диода.

Нарисуем эквивалентную схему цепи прямого тока полупроводнико-вого диода.

Рис. 19.2. Эквивалентная схема цепи прямого тока полупроводникового диода.

VD1 – идеальный диод, то есть диод, выводы которого не имеют омического сопротивления.

Сопротивления выводов на рисунке 19.2. отмечены отдельно как Rk и Ra. На резисторах Ra и Rk падает напряжение, что ослабляет СТЭ - потенциал. На рисунке 19.3. отметим падения напряжения.

Рис. 19.3. Падения напряжений на элементах цепи рисунка 19.2.

Вычислим падение напряжения на резисторах:

(19.22)

(19.23)

Вычислим падение напряжения на идеальном диоде Up:

(19.24)

В зоне N, откуда движутся электроны, существует начальный составной термоэлектрический потенциал ∆F₂, который определяется температурой окружающей среды Tc и некоторой разностью потенциалов U_D.

(19.25)

Второй составной термоэлектрический потенциал существует как сравнение потенциалов зоны P и зоны N. Он возникает на границе зон и имеет вид произведения потенциалов ∆U_S и ∆T_S. Выразим чему равно ∆U_S и ∆T_S:

(19.26)

(19.27)

Из выражений (19.26) и (19.24) выразим ∆Us:

(19.28)

Отсюда следует выражение для СТЭ - потенциала:

(19.29)

Теперь найдём разность СТЭ - потенциалов ∆F₂ - ∆F₁ :

(19.30)

Согласно закона об отношении флуктуационного и электрического тока (19.21), имеем:

(19.21)

Далее следует:

(19.31)

(19.32)

Получаем уравнение (19.32), которое совпадает с эмпирическим уравнением для полупроводникового диода. В процессе моделирования, для полупроводникового диода КД213А было получено уравнение, являющиеся «эмиссионным уравнением» :

(19.33)

где:

K_T = 0,0956 Вольт^-1 ∙ Кельвин^-1;

T_F =605,2 Kельвин;

U_D = 0,276 Вольт;

Tс < T_{F ;}

Uv = 0,885 Вольт;

R_D = 0,25 Ом;

Tс – температура окружающей среды, или температура

PN-перехода (Кельвин);

U_A - напряжение на аноде;

I_A – ток анода.

19.5. Отрицательная обратная связь в уравнении вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.

В уравнении

(19.33)

имеется отрицательная обратная связь, которая определяется сомножителем

(19.34).

Коэффициент отрицательной обратной связи равен R_D. Если R_D приобретает отрицательное значение, обратная связь становится положительной. Такой процесс происходит при работе биполярного транзистора.