Багницкий В.Е. - Новая физика электронных приборов [2014, FB2/PDF, RUS]

Содержание:
Введение 9
1. Возникновение задачи. Исследование полупроводникового диода. 13
1.1. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода при прямом токе. 13
1.1.1. Теория, которая существует сегодня в физике полупроводников. 13
1.1.2. Методы измерения вольт-амперных характеристик прямого тока полупроводниковых диодов. 13
1.1.2.1. Основной принцип измерения ВАХ прямого тока PN-перехода 13
1.1.2.2. Применение регулируемого источника напряжения при измерении ВАХ прямого тока PN-перехода.
14
1.1.2.3. Схема, позволяющая расширить диапазон, измеряемых токов, при измерении ВАХ прямого тока PN-перехода.
16
1.1.2.4. Применение амперметров при измерении ВАХ прямого тока
PN-перехода.
16
1.1.2.5. Измерение ВАХ прямого тока PN-перехода с применением регулируемого источника тока (стабилизатора тока).
17
1.1.2.6. Измерение ВАХ прямого тока PN-перехода с применением ступенчатого источника тока (стабилизатора тока). 18
1.1.3. Графики ВАХ прямого тока полупроводниковых диодов. Методы наблюдения ВАХ прямого тока кремниевого полупроводникового диода.
23
1.1.4. Моделирование вольт-амперной характеристики прямого тока диода при помощи прямой в полулогарифмическом масштабе.
26
1.1.5. Уравнение Шокли для вольт-амперной характеристики прямого тока полупроводникового диода – как прямая линия в полулогарифмическом масштабе. 28
1.1.6. Вольт-амперная характеристика двухполюсника: идеального полупроводникового диода, включенного в прямом направлении тока и резистора. Моделирование 2-го и 3-го участков вольт-амперной характеристики.
29
1.1.7. Вольт амперные характеристики прямого тока в зависимости от температуры согласно уравнению Шокли.
32
1.1.8. Зависимость вольт-амперных характеристик прямого тока от температуры, наблюдаемая при эксперименте. Расчёт математической модели. 35
1.1.9. Эмпирическое уравнение, заменяющее ошибочное уравнение Шокли для вольт-амперной характеристики прямого тока полупроводникового диода. 39
1.1.10. Несколько математических моделей полупроводниковых диодов. 43
1.1.11. Взаимосвязь коэффициентов эмиссионного уравнения и уравнения Шокли. 46
1.1.12. Теория обратных связей. Логарифмическое уравнение как уравнение системы с отрицательной обратной связью. 48
1.1.12.1. Математика процессов обратных связей. ООС. ПОС. 48
1.1.12.2. Уравнение обратной связи для линейной функции. ООС. 50
1.1.12.3. Уравнение отрицательной обратной связи для экспоненциальной функции. 51
1.2. Вывод по 1-й части. 52
2. Исследование вакуумного диода. 53
2.1. Эксперимент С. Дэшмана. 53
2.1.1. Описание эксперимента С. Дэшмана. 53
2.1.2. Математическая обработка результатов эксперимента С. Дэшмана. Кривая А-А′ как тепловой процесс. 55
2.1.3. Математическая обработка результатов эксперимента С. Дэшмана. Кривая B-B′ как электрический процесс. 58
2.1.4. Тепловой и электрический – два ограничивающих друг друга процесса. 60
2.1.5. Математическая модель вольт-амперной характеристики анодного тока электровакуумного диода с вольфрамовым катодом, построенная на основе эмиссионного уравнения. 61
2.1.6. Две отрицательные обратные связи в математической модели вольт-амперной характеристики анодного тока электровакуумного диода с вольфрамовым катодом. 66
3. Решение задачи. 70
3.1. Теория теплового заряда. 70
3.1.1. История теории теплового заряда. 70
3.1.2. Опыт, показывающий связь между электрическими и тепловыми явлениями. 71
3.1.3. Теории теплового заряда. 74
3.1.3. 1. Что такое тепловой заряд. 74
3.1.3. 2. Две теории теплового заряда. 75
3.2.1. Построение физики от энергий. 79
3.2.2. Физические законы для системы электрического и теплового зарядов. 81
3.2.2.1. Электрический ток. 81
3.2.2.2. Параметр электрического сопротивления. 81
3.2.2.3. Тепловой ток ( мощность). 82
3.2.2.4. Температура или тепловое напряжение. 82
3.2.2.5. Второе определение теплового тока. 84
3.2.2.6. Параметр теплового сопротивления. 84
3.2.2.7. Параметр тепловой ёмкости. 84
3.2.2.8. Ток энергии 4-го уровня. 85
3.2.2.9. Составной термо-электрический потенциал (СТЭ-потенциал). 86
3.2.2.10. Сопротивление флуктуационному току. 87
3.2.3. Блок-схема для формул основных физических законов. 88
3.2.4. Движение энергий-зарядов во времени. 92
3.2.5. Механическая система энергий. Механический эквивалент тепла. 93
3.2.6. Закон сохранения и преобразования зарядов-энергий. Интегральный и дифференциальный процессы. 96
3.3. Вывод эмиссионного уравнения из теории об иерархии зарядов-энергий. 98
3.3.1. Преобразование эмпирического уравнения вольт-амперной характеристики прямого тока для вакуумного и полупроводникового диода. 98
3.3.2. Вывод эмиссионного уравнения. (Вывод уравнения вольт-амперной характеристики прямого тока для полупроводникового диода в зависимости от температуры. ) 100
3.3.3. Определение для основного закона о соотношении флуктуационного и электрического тока. 105
3.3.4. Два составных термоэлектрических потенциала в вольт-амперной характеристике прямого тока полупроводникового диода. 106
3.3.5. Вольт-амперная характеристика вакуумного диода с вольфрамовым катодом. Эксперимент С. Дэшмана. 107
3.3.6. Как работает математическая модель закона Ричардсона- Дэшмана. 108
3.3.7. Четыре составных термоэлектрических потенциала в вольт-амперной характеристики прямого тока электровакуумного диода. 114
3.3.8. Расчёт вольт-амперной характеристики прямого тока для полупроводникового диода. 116
3.3.9. Расчёт вольт-амперной характеристики прямого тока для электровакуумного диода с вольфрамовым катодом. 119
3.3.10. О правильности применения экспоненциальной функции. 124
3.3.11. Вывод по 3-й части. 125
4. Новая физика электронных приборов. 127
4.1. Термоэлектроника. 127
4.1.1. Определение термоэлектроники. 127
4.1.2. Закон Видемана-Франца. 129
4.1.3. Модель атома, допускающая передачу тепла посредством электронов. 129
4.1.4. Термоэлектронная эмиссия. 131
4.1.5. Термопары. 131
4.1.6. Полупроводниковые диоды. 133
4.1.7. Транзисторы. 134
4.1.8. Электровакуумный диод. 135
4.1.9. Двухэлементные генераторы термо-ЭДС. 136
4.1.10. Элементы Пельтье. Трёхэлементный генератор температурного напора. 138
4.1.11. Термоэлектроника – основа для объяснения электронного управления, и принципа работы электронных приборов. 143
4.2. Принцип работы полупроводникового диода. 145
4.2.1. О теплопередаче.
145
4.2.2. Электрический процесс. 146
4.2.3. Тепловой процесс. 147
4.2.4. Контакт двух различных металлов - проводников. 147
4.2.5. Контакт полупроводников. 148
4.2.6. Контакт изоляторов. 149
4.3. Кристаллический детектор. 150
4.3.1. История кристаллических детекторов. 150
4.3.2. Объяснение работы кристаллического детектора теорией ЭДП.
151
4.3.3. Объяснение работы кристаллического детектора теорией термо-электронной эмиссии. 153
4.4. Опыт Хейнса — Шокли с точки зрения термоэлектрической теории. 154
4.4.1. Описание опыта Хейнса — Шокли. 154
4.4.2. Термоэлектрические свойства германия. 157
4.4.3. Опыт Хейнса — Шокли с позиции термоэлектроники. 157
4.4.4. Опыт Хейнса — Шокли с позиции термоэлектроники. Дырочная теория Шокли заменяет собой термоэлектрические явления. 163
4.5. Принцип работы транзистора в схеме с общей базой и в схеме с общим эмиттером. 163
4.5.1. Принцип работы транзистора. Схема с общей базой .
163
4.5.2. Принцип работы транзистора. Схема с общим эмиттером. 168
4.6. Физическое явление – гроза. 172
4.6.1. Тепловой процесс. 172
4.6.1.1. Что такое термодинамическая система. Основной закон Вселенной. 172
4.6.1.2. Вложенность термодинамических систем.
173
4.6.1.3. Что такое нагретое тело. 173
4.6.1.4. Что такое холодное тело. 174
4.6.1.5. Что такое источник тепла. 174
4.6.1.6. Как взаимодействует источник тепла с нагретым телом. 174
4.6.1.7. Способы теплопередачи. 175
4.6.1.8. Что такое температура. 177
4.6.1.9. Климат планеты Земля. Два источника тепла планеты Земля. 178
4.6.1.10. Что такое тепловой диполь и тепловой конденсатор. 178
4.6.2. Электрический процесс. 180
4.6.2.1. Электрические атмосферные наблюдения. 180
4.6.2.2. Теплопередача и термоэлектронная эмиссия. 182
4.6.3. Гипотеза о термоэлектрическом принципе действия грозы. 184
5. Математическое моделирование в электронике. 186
5.1. Физика и математика. 186
5.1.1. Физика. 186
5.1.2. Ошибки современной физики. 186
5.1.3.Ошибки теории. 187
5.1.4. Новые приоритеты, как путь к развитию физики. 187
5.2. Определение для процессового перехода. 189
5.2.1. Моделирование функции, объединяющей два процесса. Процессовый переход. 189
5.2.2. Функция, моделирующая результирующее сопротивление в схеме с параллельным соединением резисторов. 189
5.2.3. Двухмерный процессовый переход. Общее уравнение для функции процессового перехода. Внешняя функция процессового перехода. 191
5.2.4. Внешняя степенная функция процессового перехода. Показатель степени как регулятор кривизны переходного участка. 194
5.2.5. Внешняя степенная функция процессового перехода по принципу результирующей минимизации. 197
5.2.6. Внешняя степенная функция процессового перехода по принципу результирующей максимизации. 197
5.2.7. Задача о мини-максимизации и макси-минимизации. 198
5.2.8. Математика процессового перехода. Асимптоты. 199
5.3. Общий случай обратной связи. Присутствие отрицательной обратной связи в функции процессового перехода. 200
5.3.1. Уравнение обратной связи для степенной функции. ООС. 200
5.3.2. Общий случай обратных связей. 203
5.3.2.1. Mатематическое определение обратных связей.
203
5.3.2.2. Доказательство эквивалентности системы с ООС как системы с переходом процессов. 203
5.4. Внешняя экспоненциальная функция процессового перехода. 206
5.4.1. Внешняя экспоненциальная функция процессового перехода. Зависимость кривизны участка перехода от масштабов функций. 206
5.5. Математическое моделирование процессов в электронных приборах. 211
5.5.1. Математическая модель процессового перехода с внешней степенной функцией для вольт-амперной характеристики вакуумного диода с вольфрамовым катодом. 211
5.5.2. Особенности математической модели процессового перехода с внешним логарифмическим уравнением называемым «эмиссионным уравнением». 214
5.5.3. Математическая модель процессового перехода с внешним логарифмическим уравнением называемым «эмиссионным уравнением», для вольт-амперной характеристики прямого тока полупроводникового диода. 215
5.5.4. Математическая модель процессового перехода с внешним логарифмическим уравнением называемым «эмиссионным уравнением», для вольт-амперной характеристики вакуумного диода с вольфрамовым катодом. 220
5.5.5. Примеры моделирования результирующей функции, для двух процессов, ограничивающих рост друг друга при эмиссионном уравнении, в качестве внешней функции. 224
5.6. Основы математического моделирования вольт-амперных характеристик биполярного транзистора. 233
5.6.1. Четыре основные вольт-амперные характеристики прямого тока для P-N переходов биполярного транзистора. 234
5.6.2. Условия измерений и математические модели вольт-амперных характеристик прямого тока для P-N переходов. 237
5.6.3. Способы наблюдения вольт-амперных характеристик прямого тока для PN-переходов. 238
5.6.4. Уравнение вольт-амперной характеристики PN-перехода.
239
5.6.5. Эмиссионное уравнение для прямого тока P-N перехода. 241
5.6.6. Моделирование функции FBE0 при помощи эмиссионного уравнения. 242
5.6.7. Моделирование функции FBE1 при помощи эмиссионного уравнения. 243
5.6.8. Моделирование функции FBK0 при помощи эмиссионного уравнения. 246
5.6.9. Моделирование функции FBK1 при помощи эмиссионного уравнения. 247
5.6.10. Инжекционный ток, как тепловой ток. 248
5.6.11. Особенности математического моделирования вольт-амперных характеристик биполярного транзистора. 250
5.6.12. Эмиссионное смещение как переход процессов. 250
5.6.13. Вывод по 5-й части.
261
Заключение 262
Список литературы. 265
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Графики вольт-амперных характеристик прямого тока полупроводниковых диодов. 266
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Релаксация тепловой энергии нагретого тела. 289
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Релаксация электрической энергии при разряде конденсатора на резистор. 296
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Релаксация магнитной энергии в катушке индуктивности. 303
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Математика пучка прямых. 308
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Изотоковые характеристики. 311
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Реостатный принцип усиления. Влияние сопротивления нагрузки на выходное напряжение.
318