1.1.7. Вольт-амперные характеристики прямого тока в зависимости от температуры согласно уравнению Шокли.

Построим вольт-амперные характеристики при изменении температуры, согласно уравнению Шокли.

Для прямого тока PN-перехода уравнение Шокли имеет вид:

Iа = Is ∙ exp( ( ∙ e ∙ Uа)/(k ∙T) )

Если выразить так:

Iа = exp ( K ∙ Uа + B ) ,

Тогда:

K = ( ∙ e)/(k ∙T) =  ∙ 39,57065 при T = 293 Кельвин.

B = Ln ( Is )

Для диода КД213А установили, что

 = 0,753

K =29,8

B = - 18,7

Параметр B не должен влиять на наклон прямой. В современных моделях этот параметр вдруг становиться температурно-зависимым, что неверно. Температура в уравнении Шокли определена в знаменателе выражения ( ∙ e)/(k ∙ T). Построим графики для температур -20, 20 и 60 градусов по Цельсию, для диода КД213А по уравнению Шокли, считая параметр В на данном участке температур неизменным и равным -18,7. Как мы уже определили, параметр B не должен влиять на наклон прямой, иначе В становиться зависимым и от Uа.

На рис. 1.20. построены графики для температур -20, 20 и 60 градусов по Цельсию, для диода КД213А по уравнению Шокли.

График для температуры -20 градусов по Цельсию обозначен текстом «-20». График для температуры 60 градусов по Цельсию обозначен текстом «60».

Графики построены поверх ВАХ экспериментальных данных для диода КД213А для 20 градусов по Цельсию.

Рис. 1.20. Зависимость вольт-амперной характеристики прямого тока от температуры, согласно уравнению Шокли. Графики построены поверх экспериментальных данных в полулогарифмическом масштабе.

Изучая зависимость вольт-амперной характеристики прямого тока от температуры согласно уравнению Шокли, можно сделать выводы:

1. Графики уравнения Шокли имеют вид расширяющегося пучка прямых от точки, расположенной на оси ординат.

2. Более низкие температуры соответствуют более высокому току, при одном и том же Ua.

Проведённые в дальнейшем эксперименты с вольт-амперными характеристиками в зависимости от температур, показывают, что данные свойства уравнения Шокли не соответствуют свойствам вольт-амперных характеристик реальных полупроводниковых диодов.

Рис. 1.21. Смещение вольт-амперной характеристики прямого тока диода при нагревании, наблюдаемое при физическом эксперименте.

Рис. 1.22. Смещение вольт-амперной характеристики прямого тока диода при нагревании, соответствующее уравнению Шокли.

На рисунке 1.21. приведены графики вольт-амперных характеристик экспериментальных данных диода КД 213А для температуры 10 градусов по Цельсию (обозначен текстом «10») и температуры 60 градусов по Цельсию (обозначен текстом «60»). Стрелкой указано направление смещения вольт-амперной характеристики при нагревании. Такое смещение соответствует реальности, при наблюдении физического эксперимента.

На рисунке 1.22. приведены графики вольт-амперных характеристик прямого тока диода КД 213А, построенных по уравнению Шокли, для температуры 10 градусов по Цельсию и температуры 60 градусов по Цельсию. Стрелкой указано направление смещения вольт-амперной характеристики при нагревании. Такое смещение не соответствует реальности, при наблюдении физического эксперимента.

Из приведённых здесь наблюдений, можно сделать вывод, что уравнение Шокли для вольт-амперной характеристики прямого тока полупроводникового диода не верно.