Вольтамперная характеристика диода. Строим мат. модель.

[Kwak Plintus]

Уравнение вольтамперной характеристики прямого тока полупроводникового диода имеет вид:

$ Ia = (1А) \exp( K_T (T U_D - ( T - T_F ) (U_A - U_V - I_A R_D))) $ (1)

Это уравнение позволяет строить вольтамперные характеристики прямого тока полупроводниковых диодов в зависимости от температуры.
Определение 1: выражение вида $\Delta F=\Delta T \Delta U $ называется составным термоэлектрическим потенциалом.
Если в уравнении (1) обозначить:
$ \Delta F_1= T U_D $,
$\Delta F_2=(T-T_F) (U_A - I_A R_D - U_V)$,
То уравнение (1) будет иметь вид:
$ \operatorname{Ln} ( Ia / 1A ) = K_T (\Delta F_1 - \Delta F_2)$
Определение 2: Уравнение вида $\operatorname{Ln}(I_A /1A) = K_T ( \Delta F_1 - \Delta F_2) $ называется эмиссионным уравнением.
Потому, уравнение (1) - это эмиссионное уравнение.
Эмиссионное уравнение позволяет строить вольтамперные характеристики прямого тока полупроводниковых диодов в зависимости от температуры.
Здесь приведён опыт и вывод эмиссионного уравнения.
http://my.mail.ru/community/elektro_nika/5E74B2B67A2AC1B2.html#5E74B2B67A2AC1B2
или
http://my.mail.ru/community/blog.physics/0291E13971D89908.html?skip=0
Эмиссионное уравнение - самая идеальная математическая модель.
Вопрос сторонникам теории электронно-дырочной проводимости: сможете ли написать математическую модель
вольтамперной характеристики прямого тока для диода Д105А
(экспериментальные данные приведены... )
для диапазона температур 20-95 градусов по Цельсию
на основе уравнения Шокли? Сможете ли привести числовые примеры? Насколько точна будет Ваша модель?
Если не сможете, оцените мою модель.
P.S.
Эмиссионное уравнение можно также вывести, как и уравнение Ньютона-Рихмана.

[Johnston]

Уравнение (1) взято с потолка, без какого-либо вывода. Остальные упражнения являются подгонкой под результат. Между данными для ${95}^{0}C$ и ${20}^{0}C$ Вы линейно аппроксимируете значения. Хотя это допустимо и нормально в инженерном деле (скажем, для резисторов и конденсаторов нормируются коэффициенты ТКС и ТКЕ, показывающие насколько изменится сопротивление или емкость прибора при изменении температуры на 1 градус при нормальных условиях), в этом нет физики и нет науки. Не рассматривается микроскопика прибора, взамен процесс феноменологически подменяется линейным приближением с данной погрешностью и заданных пределах. Иногда такая замена работает, а иногда нет, и приходится вводить квадратичные коэффициенты (коэф. провисания для ширины запрещенной зоны, например). Однако, объяснить, почему так, а не иначе, чистый инженер техник не сможет. Сможет физик, который работает с теорией, а не только на феноменологическом уровне (и поэтому в технических ВУЗах инженеров учат физике).

Вы пытаетесь приметить инженерные методы элементов электронной техники для построения микроскопической научной модели и наделяете феноменологические коэффициенты "магическим" физическим смыслом. Соотношение понятий примерно такое же, как если из кирпича транзистор делать.

(Оффтоп)

В уравнениях не бывает необоснованных числовых и размерных констант. (1А) - такая необоснованная числовая константа. Природа "не знает", что такое 1 A. Кроме того, игнорируется значение слова "модель" и реальный прибор сравнивается с моделью идеального диода.

[Kwak Plintus]

Johnston в сообщении #850895 писал(а):

Уравнение (1) взято с потолка,

Для начала, это уравнение пучка прямых.
Это вовсе не значит, что у него нет вывода. Я смогу привести вывод позже. Для восприятия вывода нужна какая-то теоритеческая подготовка.

Johnston в сообщении #850895 писал(а):

(скажем, для резисторов и конденсаторов нормируются коэффициенты ТКС и ТКЕ, показывающие насколько изменится сопротивление или емкость прибора при изменении температуры на 1 градус при нормальных условиях), в этом нет физики и нет науки.

Здесь другой случай. Эмиссионное уравнение - это конкурент уравнению Шокли, о чём я и сообщаю.

Johnston в сообщении #850895 писал(а):

Не рассматривается микроскопика прибора, взамен процесс феноменологически подменяется линейным приближением с данной погрешностью и заданных пределах.

Затем рассмотрим микроскопику прибора. В предыдущем посту о диоде Шоттки, я немного изложил термоэлектрический принцип односторонней проводимости диода.

Johnston в сообщении #850895 писал(а):

Иногда такая замена работает, а иногда нет, и приходится вводить квадратичные коэффициенты (коэф. провисания для ширины запрещенной зоны, например).

Можно обойтись без понятия "запрещённая зона", так как это ложная сущность, относящаяся к теории элетронно-дырочной проводимости. Нам потребуются другие понятия.

Johnston в сообщении #850895 писал(а):

Сможет физик, который работает с теорией, а не только на феноменологическом уровне (и поэтому в технических ВУЗах инженеров учат физике).

Я тоже на это надеюсь. Я уже говорил, что эту задачу я решил. Осталось привести решение...
"Вы пытаетесь приметить инженерные методы элементов электронной техники для построения микроскопической научной модели и наделяете феноменологические коэффициенты "магическим" физическим смыслом. Соотношение понятий примерно такое же, как если из кирпича транзистор делать."
Мне понравилась эта фраза, и я решил её привести здесь... О пяти коэффициентах мы тоже можем поговорить. И конечно, у них есть назначение и физический смысл. Каждая теория не является догмой. Вы сами можете попробовать определить какой физический смысл у праметров модели...
Я думаю, у Вас могут возникнуть вопросы и к виду уравнения с точки зрения математики, методах его решения.
Почему перед уравнением стоит множитель 1Ампер и допустимо ли это в физических уравнениях, я могу ответить, что допустимо, и это относится к свойствам интеграла... Во всяком случае, мы можем это в дальнейшем обсудить, после вывода уравнения.

[Kwak Plintus]

Johnston в сообщении #850895 писал(а):

Уравнение (1) взято с потолка, без какого-либо вывода.

Вывод уравнения опирается на теорию теплового заряда. Причём, эта теория необычная... она не совпадает с теорией И.Ш. Когана - А.И.Вейника - Д.С. Ермолаева.
Теория построена на рассмотрении 3-х экспоненциальных во времени процессах:
1. Охлаждение (нагревание) тела во времени - закон Ньютона-Рихмана.
2. Разряд во времени заряженного конденсатора через резистор.
3. Убывание во времени тока в катушке, замкнутой на резистор.
При этом температура (температурный напор) определяется как потенциал (разность потенциалов). И выражения типа:
$E = k T$ просто недопустимы. (k - это постоянная Больцмана)
Вывод и текст обоснования достаточно длинный (к нему могут быть вопросы...), и его можно прочитать на страницах моего сайта:
1. Элементы термоэлектроники
1.6. Теория теплового заряда.
1.6.1. История теории теплового заряда.
http://electron.totalh.net/main/thermo/charge/


1. Элементы термоэлектроники
1.7. Теория основных зарядов-энергий.
1.7.1. Постановка задачи.
http://electron.totalh.net/main/thermo/energy/


1. Элементы термоэлектроники
1.8. Закон о соотношении флуктуационного и электрического токов. Вывод уравнения вольт-амперной характеристики прямого тока для полупроводникового диода в зависимости от температуры.
1.8.1. Вывод уравнения вольт-амперной характеристики прямого тока для полупроводникового диода в зависимости от температуры.
http://electron.totalh.net/main/thermo/current/

1. Элементы термоэлектроники
1.9. Расчётный вывод уравнения вольт-амперной характеристики прямого тока для полупроводникового диода.
1.9.1. Расчёт уравнения вольт-амперной характеристики прямого тока для полупроводникового диода.
http://electron.totalh.net/main/thermo/equation/

Johnston в сообщении #850895 писал(а):

в этом нет физики и нет науки.

Здесь самая настоящая физика. В отличие от физики, которую придумал Шокли.

[Johnston]

Извините, но представленные тексты изобилуют ошибками, вводят необоснованные понятия и термины, произвольно отрицают одни устоявшиеся понятия и оставляют другие. ИМХО, Вам не стоит выходить за рамки своей технической специальности по вакуумным приборам и пытаться объяснять работу полупроводниковых. Мои предыдущие замечания о подгонке под результат остаются в силе. Рекомендую открыть любой учебник по электронной технике и сосредоточиться на его критическом изучении, учитывая все соответственно сделанные допущения. Жаль видеть не добросовестное заблуждение, а упорство в лженауке.

Епифанов, Физические основы микроэлектроники, 1971.

[Kwak Plintus]

Johnston в сообщении #851536 писал(а):

Извините, но представленные тексты изобилуют ошибками, вводят необоснованные понятия и термины, произвольно отрицают одни устоявшиеся понятия и оставляют другие.

На форуме мы могли бы обсудить. Если Вам не нравится мой вывод формулы, Вы можете:
1. сообщить об ошибке, которую я сделал при выводе формулы.
2. Так, как Вы опираетесь на уравнение Шокли, то приведите мат. модель (того же диода Д105А) по уравнению Шокли и мы оценим её точность и верность.

Если Вы всё-таки согласитесь со мной и встанете на путь термоэлектрической теории, то можно рассмотреть вопрос, как оформить эту теорию лучше. Какие поставить эксперименты, и какие привести доказательства.

-- 19.04.2014, 08:03 --

Johnston в сообщении #851536 писал(а):

Жаль видеть не добросовестное заблуждение, а упорство в лженауке.

Меня первоначально беспокоила неразвитая электроника. И я начал искать альтернативный ответ. Потому что уравнение Шокли было выведено примитивно и грубо - методом подгонки под результат.
Теперь, когда я решил эту задачу - оказалось, что ошибочна термодинамика, а квантовая механика - вообще лженаука. О физике полупроводников я уже сказал - теория ЭДП - это фальсификация.
Я считаю, что современная теория ЭДП - это добросовестное заблуждение... А может быть просто Уильям Бредфорд Шокли проявил упорство в лженауке.
Пора решать задачи термоэлектроники.

[Johnston]

Kwak Plintus в сообщении #851538 писал(а):

На форуме мы могли бы обсудить.

Неверны исходные посылки делающие все последующее бессмысленным переводом байтов. Можно устранять отдельные ошибки, но невозможно исправить необоснованное притягивание одних явлений к другим. Полупроводниковые приборы ошибочно рассматриваются исключительно с позиции термоэлектрических явлений (есть и другие - какие?). Негодна модель процессов теплопередачи. В лучшем случае Вы строите свою Вселенную, отличную от нашей. Альтернативщики так "убирают" гравитацию -- приписывают каждому телу некий заряд и подменяют притяжение Земли кулоновским взаимодействием, подгоняя коэффициенты и отмахиваясь от нестыковок. Посчитайте атомные концентрации примесей в полупроводниках и оцените величину изменения постоянной кристаллической решетки.

Kwak Plintus в сообщении #851538 писал(а):

Меня первоначально беспокоила неразвитая электроника.

Вы не знаете полупроводниковой электроники.

[Kwak Plintus]

Johnston в сообщении #851552 писал(а):

Неверны исходные посылки делающие все последующее бессмысленным переводом байтов.

Ну, не знаю.
Тогда остаётся только сравнить мат. модели. Я свой вариант привёл.

[samodelkin_5]

Kwak Plintus

Так вы оказывается революционер? :-)

http://dxdy.ru/topic70149.html

[Kwak Plintus]

samodelkin_5 в сообщении #851595 писал(а):

Так вы оказывается революционер?

Вы же видите, идея о процессах в электронных приборах как о термоэлектрических процессах довольно революционна.
А вообще, всё в развитии. Тот пост я писал в марте 2013-го. А в апреле 2013-го я начал разрабатывать теорию Энергий-Зарядов... И далее сделал вывод для уравнения ВАХ. Про электро-магнитизм могу сказать так:изучать электрические явления следует отдельно, магнитные явления отдельно, чтобы разобраться где причина, а где следствие. А эфир при этом просто необходим.
То что я революционер (в физике) - это не секрет. (Вообще, по легенде: Квак Плинтус (ролевой клон) - это космический монстр.) Но если Вы Самоделкин, то нам есть о чём поговорить. Я тоже всё делаю своими руками. То есть, в теоретических обсуждениях всегда опираюсь на эксперимент. Некоторые любят произносить красивые слова "теория суперобъединения" или "квантовая физика". Это не мой стиль. никаких "супер". Скромно: "эмиссионное уравнение". Я думаю, это совпадает со смыслом происходящего.
А вообще, на форуме Dx Dy я начинал так:
http://dxdy.ru/topic69651.html
http://dxdy.ru/topic69730.html
http://dxdy.ru/topic69718.html
http://dxdy.ru/topic75504-15.html

[samodelkin_5]

Так вы ещё и литератор? :-) Мой вам совет, не дайте пропасть своему таланту.

http://dxdy.ru/topic69730.html

[Johnston]

Цитата:

робот по имени Фоэт с большими зелёными глазами, похожими на две фары

Странно, в учебниках по физическим основам электронной техники полупроводники излагаются доступно.

- попробуйте объяснить процессы при соприкосновении двух полупроводников n- и p-типа. По Вашему область вблизи металлургической границы должна быть богата электронами - эмитируемыми и из первого, и из второго полупроводника.
- позитроны существуют?

[Kwak Plintus]

Johnston в сообщении #851633 писал(а):

Странно, в учебниках по физическим основам электронной техники полупроводники излагаются доступно.

- попробуйте объяснить процессы при соприкосновении двух полупроводников n- и p-типа. По Вашему область вблизи металлургической границы должна быть богата электронами - эмитируемыми и из первого, и из второго полупроводника.
- позитроны существуют?

Я не рекламирую свою литературу. Это моя вторая сторона (Dark side of the Moon?)...
Давайте взаимовыгодно и серьёзно сотрудничать.
Я занимаюсь проблемой: "Электронные приборы" и нашёл своё решение. Давайте общаться. Есть ли у Вас какое-то решение? И можете ли Вы построить модель на основе уравнения Шокли?

Johnston в сообщении #851633 писал(а):

- попробуйте объяснить процессы при соприкосновении двух полупроводников n- и p-типа.

Хорошо, я продумаю эту тему. Для начала обратите внимание на параметр $T_F$. Смысл этого параметра "ХОЛОД". То есть зона P холоднее зоны N на величину $T_F$ - на 668 кельвин. В современной физике разницу между материалами термопары объсняются уровнями Ферми. Но с точки зрения теории теплового заряда - здесь не уровни тепловой энергии, здесь обычный температурный напор. Также между зонами N и P существует разница потенциалов, которая определяется параметром $U_V$. То есть, зона P притягивает электрон с разностью потенциалов $U_V$. Но для диода, при контакте P и N зон, электроны из N не переходят на территорию P (нет термо-ЭДС)из-за сильной связи электронов с ядром атома (это широкая запретная зона).
Параметр $K_T$ ещё интереснее. Его обратная величина показывает величину потока энергии 4-го уровня (диффузионная энергия) приходящейся на единицу электрического заряда( СТЭ-потенциал).
Произведение $U_D T$ - это стабильный СТЭ-потенциал зоны N.

[Johnston]

Цитата:

Есть ли у Вас какое-то решение? И можете ли Вы построить модель на основе уравнения Шокли?

Это исключительно Ваша обязанность - сравнивать с имеющейся теорией и обсчитывать свой диод КДххх, правильно применяя уравнения имеющейся теории.

[Kwak Plintus]

Johnston в сообщении #851672 писал(а):

Это исключительно Ваша обязанность - сравнивать с имеющейся теорией и обсчитывать свой диод КДххх, правильно применяя уравнения имеющейся теории.

Я по уравнению Шокли моделировать не буду. У меня альтернативная теория. Но Вы могли бы защитить свою позицию (если Вы стоите на позициях теории ЭДП) и привести мат. модель по которой можно легко рассчитать ВАХ прямого тока для 20, 50 и 95 град. по Цельсию... Сможете ли Вы сделать такой расчёт для 2-го и 3-го участка, как это сделал я?
Для создания модели можете воспользоваться моими экспериментальными данными.