Calcolatore dell’equazione di Shockley per diodi

Valuta I = Is × (exp(Vd / Vt) − 1), restituisce la corrente in ampere e indica anche la tensione normalizzata impiegata nell’esponenziale. Il calcolo è deterministico e non usa la rete, quindi è adatto a verifiche rapide, lezioni, sostituzione di fogli elettronici e procedure di ingegneria riproducibili.

Comprendere l’equazione di Shockley

L’equazione di Shockley descrive la relazione fortemente non lineare fra la tensione ai capi di una giunzione ideale e la corrente risultante. In questo calcolatore Vd è la tensione applicata in volt, Is è la corrente inversa di saturazione in ampere e Vt è la tensione termica in volt. Il calcolo è I = Is × (exp(Vd / Vt) − 1). Una tensione positiva moderata può produrre una corrente diretta elevata perché compare in un esponenziale; con una tensione abbastanza negativa, l’esponenziale tende a zero e la corrente modellata si avvicina a meno Is. Tale comportamento rappresenta la saturazione inversa prima della rottura, non la valanga o la rottura Zener. In prossimità della temperatura ambiente Vt è circa 25.85 millivolt, ma Lei può fornire il valore coerente con le proprie ipotesi. Questa forma assume un fattore di idealità pari a uno. Se contano resistenza serie, ricombinazione, autoriscaldamento, variazioni della dispersione o rottura, utilizzi un modello del dispositivo o SPICE più completo.

Inserire parametri con unità coerenti

Indichi voltage e thermal_voltage in volt, e saturation_current in ampere. La polarizzazione diretta richiede una tensione positiva; quella inversa una tensione negativa. Tutti e tre i valori devono essere finiti, mentre corrente di saturazione e tensione termica devono essere anche strettamente positive. Per esempio, inserisca 0.6 V, 1e-12 A e 0.02585 V per stimare una giunzione al silicio semplificata. Per rappresentare 25.85 mV scriva 0.02585 V, non 25.85. Analogamente, un nanoampere corrisponde a 1e-9 A. La risposta contiene diode_current, gli ingressi ripuliti e normalized_voltage, cioè Vd diviso Vt. Tale rapporto chiarisce il rapido cambiamento del risultato. L’implementazione usa expm1 per mantenere precisione vicino allo zero. Gli ingressi che causerebbero un overflow vengono rifiutati anziché restituire Infinity, così i client automatici ricevono un errore chiaro invece di JSON inutilizzabile.

Usare il risultato entro i limiti del modello

Consideri la corrente restituita come il risultato di un modello analitico compatto, non come una corrente garantita per uno specifico diodo reale. Is può variare molto tra componenti e al cambiare della temperatura; Vt dipende a sua volta dalla temperatura assoluta. I circuiti reali comprendono inoltre resistenza della sorgente, resistenza interna del diodo, collegamenti e limiti di potenza che vincolano la corrente prevista da un esponenziale privo di limitazioni. Lo strumento è particolarmente indicato per didattica, analisi di sensibilità, stime preliminari e test di regressione. In un progetto hardware confronti il risultato con il datasheet e includa il circuito circostante. In polarizzazione inversa non applichi questa equazione nella regione di rottura. Il browser esegue il calcolo localmente; l’automazione API costa $0.002 per richiesta riuscita. Entrambi i canali condividono lo stesso risolutore puro, quindi gli stessi ingressi producono lo stesso JSON senza orologio, casualità, servizi esterni o dipendenze nascoste. Gli errori di validazione sono comunicati prima di generare un risultato.