Кіріспе

Электр техникасы теңдеуі Шокли диод теңдеуі немесе диод заңы, транзистордың бір авторы Уильям Шоклидің есімімен аталып, Bell Labs компаниясында жасалған, жартылай өткізгіш диодтардың орташа тұрақты токпен тікелей немесе кері бағыттағы ток-кернеу (I–V) қатынасын экспоненциалды түрде моделідейді:

мұнда:
– диод тогы,
– кері бағыттағы қанығу тогы (немесе масштабтық ток),
– диодтағы кернеу,
– жылулық кернеу, және
– идеалдық коэффициент, сондай-ақ сапа факторы немесе эмиссиялық коэффициент деп аталады. Идеалдық коэффициенті 1-ге тең болғанда бұл теңдеу Шоклидің идеалдық диод теңдеуі деп аталады, сондықтан кейде алынып тасталады. Идеалдық коэффициенті әдетте 1-ден 2-ге дейін өзгереді (бірақ кейбір жағдайларда одан да жоғары болуы мүмкін), бұл өндіріс процесіне және жартылай өткізгіш материалға байланысты. Идеалдық коэффициенті нақты транзисторларда байқалатын жетілмеген түйісулерді ескеру үшін қосылды, негізінен заряд тасымалдаушылар сарқылу аймағынан өтетін кезде тасымалдаушыларды қайта біріктіруден туындайды. Жылулық кернеу шамамен 25.852 мВ температурада белгілі бір тұрақты шама:

мұнда:

– Больцман тұрақтысы,
– p–n түйісудің абсолютті температурасы, және
– элементарлық заряд (электрон зарядының шамасы). Кері қанығу тогы берілген құрылғы үшін тұрақты емес, бірақ температураға байланысты өзгереді; әдетте, температурадан гөрі одан да маңыздырақ, сондықтан әдетте температура жоғарылағанда төмендейді. Кері бағытта диод теңдеуінің экспоненциалдық мүшесі 0-ге жуық, сондықтан ток шамамен тұрақты кері ток мәніне жуық (силиций диодтары үшін шамамен пикоампер немесе германий диодтары үшін микроампер, бірақ бұл, әрине, өлшемнің функциясы). Орташа тікелей бағыттағы кернеулер үшін экспонента 1-ден әлдеқайда үлкен болады, себебі жылулық кернеу салыстырғанда өте кішкентай. Сондықтан диод теңдеуіндегі мүшесі елеусіз болады, сондықтан тікелей диод тогы шамамен келесідей болады:

Диод теңдеуін тізбектердегі есептерде қолдану диодты модельдеу туралы мақалада көрсетілген.

Шектеулер

Ішкі кедергі жоғары тікелей сместеу кезінде нақты диодтың ток-кернеу қисығының "тұрақталануына" себеп болады. Шокли теңдеуі бұл құбылысты модельдей алмайды, бірақ тізбекке кедергі қосу арқылы модельдеуге болады. Кері бұзылу аймағы (әсіресе Зенер диодтары үшін маңызды) Шокли теңдеуімен сипатталмайды. Шокли теңдеуі шуды (мысалы, ішкі кедергіден туындайтын Джонсон-Найквист шуы немесе ағын шуы) модельдей алмайды. Шокли теңдеуі тұрақты ток (қалыпты күй) қатынасын көрсетеді, сондықтан диодтың өткінші процесін, оның ішкі байланысы мен диффузиялық сыйымдылығының және кері қалпына келтіру уақытының әсерін ескермейді.