Shockleyova rovnice

Shockleyova rovnice (též Shockleyho) je rovnicí voltampérové charakteristiky reálné diody. Platí jak pro propustný, tak i pro závěrný směr. Je pojmenovaná podle Williama Shockleyho, který ji jako první odvodil. Vyjadřuje celkový proud PN přechodem.

• V základním tvaru, kdy vyjadřuje proud jako funkci napětí:
  • ${\displaystyle i=I_{0}\cdot (e^{\frac {u}{U_{T}}}-1)}$,^[1] kde
    • i - proud přechodem
    • u - napětí přiložené na přechod
    • I₀ - saturační proud
    • U_T - teplotní napětí
  • Propustný směr: ${\displaystyle u>>U_{T};i\approx I_{0}\cdot (e^{\frac {u}{U_{T}}})}$
  • Závěrný směr: ${\displaystyle u<<|U_{T}|;i\approx -{I_{0}}}$

• Roste s plochou přechodu a jeho teplotou
• Klesá se šířkou zakázaného pásu a s koncentrací akceptorů a donorů
• ${\displaystyle I_{0}=qA({\frac {D_{n}}{L_{n}}}{\frac {1}{N_{A}}}+{\frac {D_{p}}{L_{p}}}{\frac {1}{N_{D}}})\cdot n_{i}^{2}}$ ,^[1] kde
  • q – elementární náboj (= 1,602 176 634×10⁻¹⁹ C)
  • A – plocha přechodu
  • D_n , D_p – difúzní koeficient
  • L_n , L_p – střední difúzní délka minorit. nosičů
  • N_A , N_D – koncentrace donorů a akceptorů
  • n_i – vlastní (intrinsická) koncentrace

• Nesmí být zaměňováno s difúzním napětím
• ${\displaystyle U_{T}={\frac {nkT}{q}}}$,^[2] kde
  • n – emisní koeficient
  • k – Boltzmannova konstanta (= 1,380 649×10⁻²³ J·K⁻¹)
  • T – absolutní teplota (v Kelvinech)
  • q – elementární náboj (= 1,602 176 634×10⁻¹⁹ C)
• Pro 25 °C je cca U_T ≈ 25 mV^[3]

• PN přechod
• Dioda