Die Shockley-Gleichung, benannt nach William B. Shockley, beschreibt die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Halbleiterdiode.
Sie lautet nach Wagner (Ref. in: ):
mini|Kennlinie einer 1N4001-Diode (gilt für 1N4001 bis 1N4007)
mit dem Strom durch die Diode dem temperaturabhängigen Sättigungssperrstrom (kurz Sperrstrom) der Anoden-Kathoden-Spannung oder Flussspannung dem Emissionskoeffizient der Temperaturspannung bei 20 °C der absoluten Temperatur der Boltzmannkonstante der Elementarladung .
Mit steigender Temperatur steigt auch der Strom durch die Diode; zwar sinkt der Wert der Exponentialfunktion wegen steigender Temperaturspannung, aber dies wird überkompensiert durch die starke Erhöhung des Sperrstroms mit der Temperatur.
In Durchlassrichtung, also für positive Spannung , wächst die Exponentialfunktion für Werte von , die größer als sind, stark an. Damit erhält man für die Shockley-Gleichung in guter Näherung:
Für weicht diese Näherung um weniger als 1 % vom theoretischen Wert ab, für um weniger als 1 ‰. Wie man an den Kennlinien sieht, ist die tatsächliche Spannung deutlich höher.
Die Shockley-Gleichung beschreibt das Großsignalverhalten, also die physikalisch messbaren Größen einer Diode. Im Kleinsignalverhalten approximiert man die Gleichung durch eine lineare Näherung in der Umgebung eines gewählten Arbeitspunktes.
Einzelnachweise
Kategorie:Theoretische Elektrotechnik Kategorie:Festkörperphysik