Определение основного закона о соотношении флуктуационного и электрического токов.

Выражение

представляет собой физический закон о соотношении электрического и флуктуационного тока. Определение основного закона о соотношении флуктуационного и электрического тока в термоэлектрическом процессе для уравнения (1.8.12):

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.

Элементы термоэлектроники

Расчётный вывод уравнения ВАХ для прямого тока полупроводникового диода.

Расчёт уравнения ВАХ для прямого тока полупроводникового диода.

На рис. 1.9.1 представлена эквивалентная схема цепи прямого тока полупроводникового диода.

Рис. 1.9.1. Эквивалентная схема цепи прямого тока полупроводникового диода.

Здесь VD1 – идеальный диод, то есть диод, выводы которого не имеют омического сопротивления, R_K и R_{A -} сопротивления выводов диода. На резисторах R_A и R_K падает напряжение, что ослабляет СТЭ-потенциал. На рис. 1.9.2. отметим все падения напряжения:

Рис. 1.9.2. Падения напряжения на элементах электрической цепи.

Вычислим падение напряжения на резисторах:

Тогда падение напряжения U_P на идеальном диоде VD1:

В зоне N, откуда движутся электроны, существует начальный термоэлектрический СТЭ-потенциал ΔF₂ , который определяется температурой окружающей среды T_C и некоторой разностью потенциалов U_D:

Второй термоэлектрический потенциал существует как сравнение потенциалов зоны P и зоны N. Он возникает на границе зон и имеет вид произведения потенциалов ΔU_S и ΔT_S. Выразим, чему равно ΔU_S и ΔT_S:

Из выражений (1.9.5) и (1.9.3) выразим ΔU_S:

Отсюда следует выражение для СТЭ-потенциала:

Теперь найдём разность СТЭ-потенциалов ΔF₂ - ΔF₁ :

Согласно закону о соотношении флуктуационного и электрического тока (1.8.20) имеем:

Получаем уравнение (1.9.11), которое совпадает с эмпирическим эмиссионным уравнением полупроводникового диода (1.9.13) ) при условии R_A + R_K = R_D. В процессе моделирования для полупроводникового диода КД213А была получена «эмиссионная» формула:

Для диода КД213А:

K_T = 0,0956

T_F =605,2 Kельвин

U_D = 0.276 Вольт

T_C < T_F

U_V = 0.885 Вольт

R_D = 0.25 Ом

T_C – температура окружающей среды, или температура PN-перехода (Кельвин)

U_A - напряжение на аноде

I_A – ток анода

U_B = U_V + I_A* R_D