蕭克利二極體計算機

蕭克利二極體方程式是描述 p-n 接面電流的理想化模型，呈現施加於接面的電壓與二極體電流之間強烈的指數關係。這說明了為何順向電壓稍微變動，就可能使電流大幅改變。電路設計者用此方程式探索偏壓條件、比較二極體參數，並在納入封裝電阻與其他非理想效應之前了解工作點。 計算電流為 I0 乘以 [exp(Vd 除以 nVt) 減一]。I0 是以安培表示的逆向飽和電流，Vd 是接面兩端的電壓，n 是無因次的理想因子，Vt 是熱電壓。熱電壓等於波茲曼常數乘以絕對溫度再除以基本電荷。本計算機將攝氏溫度轉換為克耳文，並使用合併常數 8.617333262 乘以 10 的負 5 次方伏特每克耳文。 理想因子表示接面行為與理想擴散模型的接近程度。擴散主導時常接近一，接近二的值則通常表示復合效應。逆向飽和電流可能跨越許多數量級，且隨元件結構與溫度大幅變化。請盡可能採用資料表或量測曲線中的參數。溫度欄位指接面溫度；當二極體耗散明顯功率時，接面溫度可能高於環境溫度。 顯示的功率為順向電壓乘以計算電流，可用於初步估算，但熱設計仍須考量封裝熱阻、環境條件，以及接面升溫與電氣行為之間的回饋。順向電流較大時，體電阻及接觸串聯電阻會使實際二極體偏離純指數曲線。發生逆向崩潰時，蕭克利方程式也不適用。電壓與熱電壓的比值過大時，可能出現數值溢位，因此計算機會提示此狀況，而非顯示無效結果。 本工具適合教學與初步半導體分析，重要設計仍應對照製造商的電流-電壓曲線驗證。實際電路也需要限流元件與容差分析。所有輸入皆對應相同元件、溫度及工作區域時，理想方程式最具參考價值。