Элементы термоэлектроники

Теория основных зарядов-энергий.

Постановка задачи.

При моделировании вольт-амперных характеристик (ВАХ) вакуумного и полупроводникового диодов было получено следующее эмпирическое уравнение:

Попытаемся выяснить его природу, для чего проведём анализ основных законов физики электрических и тепловых цепей.

Электрическое напряжение.

Закон Ома определяет перенос теплового заряда посредством электрического тока. Закон Джоуля-Ленца в основном определяется законом Ома. Рассмотрим составляющие параметры закона Ома.

Обычно потенциал обозначается буквой φ, а разность потенциалов - буквой U. Для симметрии обозначений тепловых и электрических процессов мы будем обозначать разность потенциалов как ΔU, что не противоречит электродинамике и теории электрических цепей. Электрическое напряжение, или разность электрических потенциалов:

где E – тепловой заряд, который совпадает с определением «энергия» и измеряется в Джоулях. Единица измерения электрического напряжения 1 Вольт = 1 Джоуль / 1 Кулон, Джоуль – единица измерения теплового заряда, Кулон – единица измерения электрического заряда.

Электрический ток.

Параметр «электрический ток», как известно, определяется выражением:

где Q – электрический заряд, τ – время. Электрический ток определяет, сколько электрического заряда переносится в замкнутой электрической цепи в единицу времени - единица электрического тока 1 Ампер =1 Кулон / 1 секунда.

Электрический ток можно представлять и как разность нескольких электрических токов, что соответствует теории электрических цепей согласно принципу «наложения цепей» (законы Кирхгофа эл.цепи). Тогда (1.7.3) лучше представить в виде: