Диод Шоттки

[Kwak Plintus]

Johnston в сообщении #843618 писал(а):

Kwak Plintus, давайте конкретно, на какой странице вывода ур. Шокли "ошибка". В издании Зи 1984 года вывод начинается на стр. 91, и Вам требуется освоить и принять всего 90 страниц, прежде чем получить право задавать вопросы к уравнению.

Я нашёл книгу. Зачем что-то осваивать? Всё что писал Шокли, в реальности никогда не работало - когда дело касалось температуры. Для того, чтобы проверить уравнение Шокли возьмите 2 температуры и подставьте в уравнение: например 20 град. по Цельсию и 50 градусов по Цельсию (легко переводится в Кельвины).
Подставьте 2 температуры и получите в результате 2 тока (мы рассматриваем для начала прямой ток)... А дальше легко сделать вывод, что уравнение Шокли не верно. Потому что (по Шокли) анодный ток, который соответствует 20 град. по Цельсию больше чем анодный ток, который соответствует 50 град. по Цельсию. Анодное напряжение в обеих случаях одинаково.
При экспериментальной проверки ток для 20 град. меньше, чем ток для 50 град.

[Johnston]

Kwak Plintus в сообщении #845256 писал(а):

Я нашёл книгу. Зачем что-то осваивать?

В книгах кроме формул есть текст, поясняющий порядок их использования. Чтобы прекратить Ваши мучения: ток насыщения $J_{\text{s}}$ зависит от температуры, и простой подстановки $T=$ 293 К и 323 К в $\left[ \exp \left( - qV/kT \right) - 1 \right]$ недостаточно. Подробности в любом учебнике по физическим основам электроники.

[samodelkin_5]

Johnston в сообщении #846603 писал(а):

ток насыщения $J_{\text{s}}$ зависит от температуры, и простой подстановки $T=$ 293 К и 323 К в $\left[ \exp \left( - qV/kT \right) - 1 \right]$ недостаточно.

Так ведь речь идёт не о токе насыщения.

[rustot]

samodelkin_5 в сообщении #846903 писал(а):

Так ведь речь идёт не о токе насыщения.

прямой ток диода ему прямо пропорционален

ток насыщения (который в теории полупроводников, а не который в электротехнике) - это тепловой ток туда-обратно через переход при отсутствии приложенного напряжения. мера рекомбинации. растет с ростом температуры. соответственно в уравнении шокли с ростом температуры быстро растет множитель перед экспонентой (каковым множителем этот ток насыщения и является) и слегка уменьшается сама экспонента, в сумме ток растет

в электротехнике, теории цепей, термин "ток насыщения" используется в другом смысле

Kwak Plintus в сообщении #845256 писал(а):

При экспериментальной проверки ток для 20 град. меньше, чем ток для 50 град.

вот и уравнение говорит то же самое. вы бы при несоответствии теории практике сначала исходили не из того что вы первый за десятилетия заметивший такое вопиющее несоотвтетсвие, а более скромно поискали бы в чем вы могли ошибиться

[samodelkin_5]

rustot в сообщении #847116 писал(а):

прямой ток диода ему прямо пропорционален

Обратный ток коллектора $I_K = I_K^{(25)} e^{K_1(T_n - 25)}$ где $K_1$ коэффициент равный 0.06...0.09 $1/K$ для германия.

[rustot]

ну и вот при чем тут обратный ток коллектора? речь о "неверной" формуле зависимости прямого тока через переход от напряжения и температуры. полный ток реального диода может отличаться, поскольку там последовательно переходу включены и собственно толстые полупроводники сами по себе. но в любом случае и по формуле и в реальности ток растет с температурой

[Kwak Plintus]

Johnston в сообщении #846603 писал(а):

В книгах кроме формул есть текст, поясняющий порядок их использования. Чтобы прекратить Ваши мучения: ток насыщения $J_{\text{s}}$ зависит от температуры, и простой подстановки $T=$ 293 К и 323 К в $\left[ \exp \left( - qV/kT \right) - 1 \right]$ недостаточно. Подробности в любом учебнике по физическим основам электроники.

Разве Вы не понимаете, что это не по правилам физики? А сам вывод формулы посмотрите: такое впечатление, что Шокли как обычный двоечник подогнал ответ. К тому же формула, которую он написал неверна. У диода ВАХ имеет вид логарифмического уравнения. Получается, что в ВАХ есть экспоненциальный участок. А по виду ВАХ диода похожа на ВАХ термопары, у которой запрещён обратный ток. Вы кстати где-нибудь наблюдали ВАХ термопары? Пора браться за эксперименты.

[rustot]

Kwak Plintus в сообщении #847669 писал(а):

Разве Вы не понимаете, что это не по правилам физики?

какие "правила физики" нарушены? вы не удосужились прочитать что есть множитель перед экспонентой и как он зависит от температуры, физика в этом не виновата

вах диода и есть экспонента. увеличиваете напряжение НА фиксированное значение и ток увеличивается В фиксированное число раз. допустим при 800мв ток 1ма, при 820мв - 2ма, 840мв - 4ма, 860мв - 8ма и так далее



логарифм это обратная к вах характеристика - зависимость напряжения от тока

так что ошибки не у шокли а у вас.

Kwak Plintus в сообщении #847669 писал(а):

А по виду ВАХ диода похожа на ВАХ термопары, у которой запрещён обратный ток. Вы кстати где-нибудь наблюдали ВАХ термопары? Пора браться за эксперименты.

пора за книжки браться. даже при самом богатом воображении вы не найдете ничего отдаленно похожего между вах термопары и вах диода. ток в термопаре растет с уменьшением напряжения

[Kwak Plintus]

rustot в сообщении #847685 писал(а):

вах диода и есть экспонента. увеличиваете напряжение НА фиксированное значение и ток увеличивается В фиксированное число раз. допустим при 800мв ток 1ма, при 820мв - 2ма, 840мв - 4ма, 860мв - 8ма и так далее

Термопара и диод

На рисунке 1 приведены Вольт-Амперные характеристики термопары, входящей в измерительный комплект для мультимера APPA 109N.
Точками синего цвета обозначена Вольт-Амперная характеристика, измерянная при температуре 10 градусов по Цельсию. Цветам соответствуют следующие температуры:

Синий – 10 градусов по Цельсию.
Зелёный – 20 градусов по Цельсию.
Красный – 30 градусов по Цельсию.
Голубой – 40 градусов по Цельсию.
Сиреневый – 50 градусов по Цельсию.
Розовый – 60 градусов по Цельсию.


Рис. 1 Вольт-Амперные характеристики для термопары, используемой в мультимере APPA 109N для измерения температуры, для температур 10, 20, 30, 40, 50, 60 градусов по Цельсию. Вольт-Амперные характеристики соответствуют характеристикам прямого тока.

По графикам на рисунке 1 видно, что комнатная температура, при которой производились измерения была 20 градусов по Цельсию – зелёная прямая проходит через 0.

Рис. 2 Вольт-Амперные характеристики прямого тока математической модели кремниевого полупроводникового диода, для температур -150, -100, -50, 0, 50, 100 градусов по Цельсию.

На рис. 2 приведены Вольт-Амперные характеристики математической модели диода КД213А для температур -150, -100, -50, 0, 100 градусов по Цельсию.
Цветам соответствуют следующие температуры:
Синий – -150 градусов по Цельсию.
Зелёный – -100 градусов по Цельсию.
Красный – -50 градусов по Цельсию.
Голубой – 0 градусов по Цельсию.
Сиреневый – 50 градусов по Цельсию.
Розовый – 100 градусов по Цельсию.
Вольт-Амперные характериститки диода, в основе своей – прямолинейны и похожи на Вольт-Амперные характеристики термопары ( учитывая условия ограничений для диода, которых нет у термопары).
Вольт-Амперные характеристики диода имеют вид экспоненты только в области малых токов, при диапазоне токов от нескольких микроампер до сотен миллиампер, что говорит о переходном характере экспоненты.
Объяснить «экспоненциальность» Вольт-Амперной характеристики возможно свойством функции экспоненты создавать переход процессов. Такой переход происходит между линейной части характеристики термопары (или диода) и осью абсцисс, при условии невозможности пересечения оси абсцисс.
И конечно графики на рисунках 1 и 2 отличаются масштабами. При сравнении следует также обратить внимание на одинаковое направление смещения Вольт-Амперной характеристики при изменении температуры. При нагревании характеристика всегда смещается влево. Это правило относиться к прямому току. Для обратного тока ( перевёрнутый рис. 1. ) термопары смещение противоположно. Кроме того, ВАХ термопары нелинейна. Линейность мы наблюдаем только на начальном участке на рис. 1. Но сходство графиков имеется. Надо только уметь наблюдать.
Кроме того, график ВАХ термопары никогда не имеет вид «ток в термопаре растет с уменьшением напряжения». Такое свойственно только отрицательному сопротивлению, а термопара им не является. ВАХ термопары на рис. 1 снимал я сам. В учебниках этого не найдёте. Если б у меня была висмутовая проволока, то я бы исследовал термопару «висмут-медь»… или «висмут-сурьма». К сожалению, сурьмы у меня тоже нет.

[rustot]

это характеристика термопары, к которой приложено напряжение ИЗВНЕ, как к нагрузке. бессмысленная характеристика, ее в таком режиме не используют. это все равно что снимать ВАХ аккамулятора при включении его в розетку

термопара - источник эдс с большим внутренним сопротивлением. и ее ВАХ при отдаче тока на внешнюю нагрузку соответствует ВАХ такого источника, ток растет при уменьшении напряжения. а при приложении напряжения извне это просто тупо резистор с небольшим смещением напряжения собственной эдс. то есть прямая, слегка переезжающая вверх-вниз в зависимости от температуры

так вы убедились уже что ВАХ диода экспонента? или все еще думаете что она логарифм, а формула "неправильная"?

Kwak Plintus в сообщении #847895 писал(а):

Вольт-Амперные характериститки диода, в основе своей – прямолинейны

хотя похоже нет еще :) нарисовали самую настоящую экспоненту и назвали ее прямой. хорошо хоть не логарифм уже. так уж сильно хочется чтобы формула оказалась "неправильной"



вот вам самая что ни на есть экспонента. она обладает таким удивительным свойством что та ее часть что КАЖЕТСЯ прямой, при изменении масштаба переходит в ту самую кривулину внизу, а следующая часть опять кажется прямой, а та которая была кривулиной до этого теперь кажется горизонталью. вид экспоненты при смене масштабов не меняется. сделать ее пологой и при этом чтобы она продолжала казаться прямой не получится никакой сменой масштаба

вот есть у вас график $y=e^x$ и ее самый правый участок показался вам прямой, только уж очень круто идущей вверх. вы решили его "загнуть", сделать пологим, для этого уменьшили масштаб в 1000 раз по $y$, то есть рисуете $y = 0.001 e^x$. но $0.001 e^x = e^{-7} e^x = e^{x-7}$ то есть все что вы добились, сдвинули график на 7 вправо, но в остальном он остался тем же и ничуть не "загнулся", та часть что кажется прямой по прежнему почти вертикальна

и вы ошибаетесь что ось абсцисс вах не пересекает. очень даже пересекает при $U=0$ и обратный ток является не какой-то "погрешностью" диода, а неустранимым свойством перехода, той самой -1 в уравнении $I_0 (e^{k U} - 1)$. и все что с этим можно поделать - уменьшать $I_0$. но никак не до нуля, иначе не будет и прямого тока

[Kwak Plintus]

rustot в сообщении #847900 писал(а):

это характеристика термопары, к которой приложено напряжение ИЗВНЕ, как к нагрузке. бессмысленная характеристика, ее в таком режиме не используют. это все равно что снимать ВАХ аккамулятора при включении его в розетку

Смысл есть. ВАХ реально снимается. (Почему у диода можно, а термопары нельзя? Экспоненциальная часть диода указывает на некую ЭДС, которую можно измерить.)

rustot в сообщении #847900 писал(а):

термопара - источник эдс с большим внутренним сопротивлением.

Термопара обладает очень малым внутренним сопротивлением.

rustot в сообщении #847900 писал(а):

ток растет при уменьшении напряжения.

Это неверено. Георг Ом использовал термопары для вывода закона Ома. Или Вы говорите не о ВАХ, а о нагрузочной характеристике. Её мы здесь не рассматриваем.

rustot в сообщении #847900 писал(а):

так вы убедились уже что ВАХ диода экспонента? или все еще думаете что она логарифм, а формула "неправильная"?

Я говорил об экспоненте как о "логарифмическом уравнении". Естественно, что обратная функция от экспоненты - это логарифм.

rustot в сообщении #847900 писал(а):

нарисовали самую настоящую экспоненту и назвали ее прямой.

Экспоненциальный участок переходит в прямую. И вот эти прямые очень похожи на прямые термопары. Надо только уметь наблюдать и сравнивать.

[rustot]

Kwak Plintus в сообщении #847916 писал(а):

Смысл есть. ВАХ реально снимается. (Почему у диода можно, а термопары нельзя? Экспоненциальная часть диода указывает на некую ЭДС, которую можно измерить.)

вах ИСТОЧНИКОВ снимается не так как вах пассивных элементов

вах диода показывает полное отсутствие эдс $e^0 - 1 = 0$, при нулевом токе строго нулевое напряжение

Kwak Plintus в сообщении #847916 писал(а):

Термопара обладает очень малым внутренним сопротивлением.

вам понятен термин "внутренее сопротивление источника" и его отличие от "сопротивление двуполюсника"? термопарой с малым внутренним сопротивлением можно было бы запитать утюг. максимальная мощность которую может выдать источник эдс вовне равна $\frac{U^2}{2 R}$, где $R$ внутреннее сопротивление источника. никакого отношения к сопротивлению которое измеряется омметром это не имеет. например при разряде батареек их эдс почти не уменьшается, лишь растет внутреннее сопротивление

Kwak Plintus в сообщении #847916 писал(а):

Это неверено. Георг Ом использовал термопары для вывода закона Ома. Или Вы говорите не о ВАХ, а о нагрузочной характеристике. Её мы здесь не рассматриваем.

ну подключите ее к регулируемой наргузке и замерьте что происходит с напряжением и током при уменьшении сопротивления нагрузки. это же источник эдс. вы вах батарейки тоже так будете снимать, как нагрузки для внешнего источника?

Kwak Plintus в сообщении #847916 писал(а):

Я говорил об экспоненте как о "логарифмическом уравнении".

вы говорили что формула неправильная потому-что ВАХ "на самом деле" НЕ экспонента А логарифм, противопоставляли и на этом противопоставлении объявили формулу в которой никто не находил расхождения с практикой десятилетиями, "неправильной"

Kwak Plintus в сообщении #847916 писал(а):

Экспоненциальный участок переходит в прямую.

не переходит. правый участок экспоненты всегда КАЖЕТСЯ прямой, но ни в каком смысле ею не является. на этом участке по прежнему выполняется закон "увеличение напряжения на фиксированную величину увеличивает ток в фиксированное число РАЗ", неотъемлемое свойство экспоненты. а прямая это "увеличение напряжения на фиксированную величину увеличивает ток на фиксированную величину". у диода ни на одном участке нет такой характеристики. надо УМЕТЬ наблюдать, а не медитировать над графиком выдумывая на нем прямую там, где ее нет, только потому-что глазам так кажется. если у диода при росте напряжения на 20мв ток прирастает вдвое на микроамперах, значит при увеличении на 20мв он прирастет вдвое и на десятках ампер, на всех участках где диод еще остается диодом, а не сгоревшей железякой эта экспоненциальная зависимость сохраняется, можете проверить

[Kwak Plintus]

rustot в сообщении #847919 писал(а):

вы говорили что формула неправильная потому-что ВАХ "на самом деле" НЕ экспонента А логарифм, противопоставляли и на этом противопоставлении объявили формулу в которой никто не находил расхождения с практикой десятилетиями, "неправильной"

Вот здесь я уточняю: это экспонента. Но начинка её - неявная функция, приводящая к логарифмическому уравнению. Это сложно понять.

rustot в сообщении #847919 писал(а):

не переходит.

Переходит. Это и есть логарифмическое уравнение. В отличие от уравнения Шокли.

rustot в сообщении #847919 писал(а):

термопарой с малым внутренним сопротивлением можно было бы запитать утюг.

Читайте электротехнику. Термопара выдаёт термоЭДС. Утюгу надо 220 вольт... эффективного напряжения. Постоянного напряжения надо поболее.

[rustot]

Kwak Plintus в сообщении #847924 писал(а):

Вот здесь я уточняю: это экспонента. Но начинка её - неявная функция, приводящая к логарифмическому уравнению. Это сложно понять

то есть формула экспонента, график экспонента, но формула неправильная, потому-что там унутре логарифм который сложно понять

Kwak Plintus в сообщении #847924 писал(а):

Переходит. Это и есть логарифмическое уравнение. В отличие от уравнения Шокли.

нет не переходит, ни у одного экспериментатора не переходило ни разу. выполняется закон "увеличение напряжения на фиксированную величину увеличивает ток в фиксированное число РАЗ", неотъемлемое свойство экспоненты. а прямая это "увеличение напряжения на фиксированную величину увеличивает ток на фиксированную величину". у диода ни на одном участке нет такой прямолинейной характеристики, строго экспоненциальная везде пока он не пробит

самое смешное что вы нарисовали РАСЧЕТНУЮ вах диода, то есть чистейшую экспоненту нарисованную по уравнению шокли и тем не менее "разглядели" в ней прямые с логарифмами, потому-что "умеете наблюдать"

Kwak Plintus в сообщении #847924 писал(а):

Читайте электротехнику. Термопара выдаёт термоЭДС. Утюгу надо 220 вольт... эффективного напряжения. Постоянного напряжения надо поболее.

есть преобразователи напряжения для этого. или можно их последовательно соединить как в генераторах на керосинках. но мощность которую выдает термопара ограничена ее большим внутренним сопротивлением, поэтому утюг ею не запитать

[Kwak Plintus]

rustot в сообщении #847927 писал(а):

то есть формула экспонента, график экспонента, но формула неправильная, потому-что там унутре логарифм который сложно понять

Да. Неявная функция. То есть - есть отрицательная обратная связь.

rustot в сообщении #847927 писал(а):

нет не переходит, ни у одного экспериментатора не переходило ни разу.

Приложите линейку к экспериментальным данным ВАХ. (Предварительно снимите ВАХ при разных температурах.)

rustot в сообщении #847927 писал(а):

самое смешное что вы нарисовали РАСЧЕТНУЮ вах диода, то есть чистейшую экспоненту нарисованную по уравнению шокли

Это не уравнение Шокли. У Шокли - температуры идут в другой последовательности - более горячие ВАХ расположены дальше по шкале напряжений.

rustot в сообщении #847927 писал(а):

поэтому утюг ею не запитать

Утюг ею можно запитать. Если создать утюг, путём намотки более толстого нихрома на напряжение порядка 1-2 вольта. Термопару сделать из очень толстого провода висмута и толстого провода сурьмы. Один спай разогреть паяльной лампой, второй расположить в холодильнике (обложить льдом)... И я верю, утюг нагреется.
Кстати, по рис 1 по ВАХ термопары можно посчитать её сопротивление. В данном случае 5 мВ поделить на 300 мкА равно 16 Ом. И это очень тонкая, измерительная термопара из стандартных материалов.