Równanie Shockleya

Równania Shockleya na wykresach

Równanie Shockleya – równanie opisujące związek pomiędzy napięciem elektrycznym U D {\displaystyle U_{D}} panującym na diodzie i płynącym przez diodę prądem elektrycznym. Wyprowadził je ok. 1950 roku pracujący w Bell Labs zespół fizyka Williama Shockleya w pracach poświęconych złączom p-n i technologii tranzystorów[1][2], uhonorowanych Noblem z fizyki w 1956[3].

I = I S ( e U D c 1 ) , {\displaystyle I=I_{S}\cdot \left(e^{\frac {U_{D}}{c}}-1\right),}

gdzie:

I S {\displaystyle I_{S}} – prąd nasycenia złącza,
c {\displaystyle c} – stałe charakterystyczne dla konkretnej diody i temperatury pracy,
e {\displaystyle e} – podstawa logarytmu naturalnego.

Równanie Shockleya spotykane jest częściej w postaci[potrzebny przypis]:

I = I S ( exp ( q U k T ) 1 ) , {\displaystyle I=I_{S}\cdot \left(\exp \left({\frac {qU}{kT}}\right)-1\right),}

gdzie:

U {\displaystyle U} – napięcie polaryzacji złącza,
q = 1 , 6 10 19 {\displaystyle q=1{,}6\cdot 10^{-19}} [C] – ładunek elektronu,
k = 1 , 38 10 23 {\displaystyle k=1{,}38\cdot 10^{-23}} [J/K] – stała Boltzmanna,
T {\displaystyle T} [K] – temperatura,
k T / q {\displaystyle kT/q} = 26 mV (dla T {\displaystyle T} = 300 K = 27 °C).

Aby uniknąć pomyłek (symbol e {\displaystyle e} ) używa się symbolu exp(·) na oznaczenie funkcji eksponencjalnej.

Przypisy

  1. WilliamW. Shockley WilliamW., „The Theory of p-n Junctions in Semiconductors and p-n Junction Transistors, „The Bell System Technical Journal”, Short Hills, N.J.: American Telephone and Telegraph Company, lipiec 1949, s. 454, szerzej: s. 435–489 [dostęp 2019-06-02] .
  2. Frederick ShandF.S. Goucher Frederick ShandF.S. i inni, Theory and Experiment for a Germanium p–n Junction, „Physical Review”, 81 (4), 1951, s. 637–638, DOI: 10.1103/PhysRev.81.637.2, ISSN 0031-899X [dostęp 2019-06-02]  (ang.).
  3. William B.W.B. Shockley William B.W.B., Nobel Lecture: Transistor Technology Evokes New Physics, NobelPrize.org, 11 grudnia 1956 [dostęp 2019-06-02]  (ang.).