ESpec - мир электроники для профессионалов


Электроника - это термоэлектроника

  Список форумов » Электроника от А до Я

Следующая тема · Предыдущая тема
АвторСообщение
radio.elektronik 
Заглянувший
Сообщения: 8
 
Сообщение #1 от 19/01/2018 03:52 цитата  

Меня попросили рассказать об ошибках в физике, и как следствие, новом взгляде на работу электронных приборов.
И здесь мы можем обсудить все вопросы и поспорить. Мои вопросы и утверждения были следующие:
Существует ли теоретическая электроника?
1. Все электронные приборы работают на принципах термо-электроники.
2. Термо-электроника как наука в физике не представлена.
Объяснять работу электронных приборов на основе одного только электрического процесса - ошибочно.
А теория дырок - это обычная фальсификация.(лохотрон)
Поэтому я очень сомневаюсь, что есть верная "теория" работы электрон. приборов.
Первый шаг. Начало: мат модели.
Приступаю к раскрытию темы. История исследования.
Я занимался моделированием ВАХ (вольт-амперных характеристик) электронных приборов. Что для этого нужно?
1. Хороший мощный компьютер.
2. Знание математики.
3. Физика тоже нужна.
4. Знание языка программирование.
Всё это у меня было. И я работал с транзисторами. В основном это были КТ315, КТ312...
Год 1992. Компьютер Спектрум. Транзистор КТ312.
Если долго работать в одном направлении, начинаешь понимать, как решать задачу более правильно. О самой задаче: сначала измеряем ВАХ, затем задаём (подбираем) математическую формулу, чтобы ВАХ и мат модель немного совпадали. Получается, что задача из 2-х частей. 1-я часть - это физический опыт - измерение ВАХ. 2-я часть - моделирование, получение аппроксимации.
В результате работы было замечено, что ВАХ транзистора не стабильны и зависят от температуры. Было принято решение: корпус транзистора впаивался в жестяную банку. В банку наливалась вода и устанавливался термометр. Температура поддерживалась ровно 20 градусов по Цельсию. Если вода в банке остывала - добавляли горячей воды. Если нагревалась - добавляли холодной воды.
Сама мат модель биполярного транзистора сложная. Приходилось получать две ВАХ отдельных его переходов, после чего были попытки из них вывести выходную ВАХ.

Шаг второй: Странная мат модель диода КД 522 Б.
Год 2001-й. Я продолжаю улучшать навыки моделирования. Всё та же банка с водой. Только транзистор не впаиваем, а одеваем на него резиновую изоляцию, и погружаем в воду.
Но тут появилась мысль: почему бы не снять ВАХ обычного кремниевого диода КД 522 Б, но в банку наливать воду с разными температурами.
Первая ВАХ была измеряна для температуры 10 градусов по Цельсию. Далее: 20, 30 и 40 градусов по Цельсию. Получили семейство ВАХ в зависимости от температуры.
И вот тут обнаружилось, что мат модель (семейства ВАХ) не совпадает с уравнением из ВУЗ-овского учебника. В учебнике по физике полупроводников (её иначе называют- физика твёрдого тела : ФТТ) есть уравнение Шокли для ВАХ п/п диода. Причём он умудрился написать её и для прямого и для обратного тока. Я же работал только с прямым током.
Так вот, уравнение Шокли при изменении температуры среды для диода - оказалось липой!
Об этом иногда и сегодня идёт спор... Уравнение Шокли написано в странной форме - оно не полностью аналитическое - в нём есть эмпирический коэффициент, зависимый от температуры! То есть полный лохотрон. Этот эмпирический коэффицент может быть каким угодно. Он может гибко подстроится под любую мат модель. (и под мою тоже) Но так делать в физике и в математике нельзя.
Разочарование в уравнении Шокли я осознал к году приблизительно 2007-му.
То есть я нашёл правильную мат модель. Понял, что уравнение Шокли - это липовая мат модель - или "подгонка" под экспоненциальную функцию.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%BE%D0%BA%D0%BB%D0%B8,_%D0%A3%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%8F%D0%BC_%D0%91%D1%80%D1%8D%D0%B4%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%B4

А дальше, я не знал что делать. Куда идти? К кому? Кто оценит ошибку Шокли? Кто оценит мою мат модель?
Ну, в общем понятно к кому идти - в науку... В универ, например,... В ДВГУ преподы посмотрели на мою мат модель: бросили фразу:
- Неужели термо-электричество? Там столько эффектов! Сотни!
Я так ничего и не понял. Вроде им моя модель не нужна?
Шаг третий. Бьём в одну точку.
Получилось, что я сделал открытие с диодом КД522Б, но занимаюсь сложной моделью транзистора, где нет успеха никакого. Кстати, с биполярным транзистором тоже были некоторые открытия и наработки...
Но в 2010 году я принял решение - заняться только ВАХ диода, зависимыми от температуры. Были исследованы несколько PN-переходов, а точнее - 42. Все они давали похожую мат модель.
Шаг четвёртый. Обращаемся к физике.
Наконец в 2011 году я принял решение - обратиться к физике. Что может быть проще? Но вариант "почитать учебник" - уже не подходил. Если Шокли подсовывает нам липу, то и учебники могут (а они так и делают) давать липу. Ведь в каждом учебнике по физике цитируется теория ЭДП - электронно-дырочной проводимости! И расписываются какие там дырки.
Но, согласно, полученной мной мат модели - никаких дырок быть не должно.
Поход в физику был с 2011-го года по настоящее время. Выяснилось много фактов.
Оказывается физика в основном состоит из ошибочных теории не связанных между собой. Они настолько разрозненны и ошибочны, что не позволяют создать теорию прямого тока п/п диода.
Рассматривая физику как липовый бухгалтерский отчёт, себя я считал ревизором... Провёл ревизию. Нашёл ошибки. Где-то к 2013-му году нашёл какое-то решение для ВАХ диода.
Шаг пятый. Как же всё-таки работает диод и биполярный транзистор?
Остаётся рассказать о моих находках (ошибок) в физике.
Оказывается, что в 1821 году немец Зеебек, обнаружил "эффект Зеебека" - при нагревании спая термопары, на её концах возникала термо-ЭДС.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B5%D0%B5%D0%B1%D0%B5%D0%BA,_%D0%A2%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%81_%D0%98%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%BD

А в 1835 году француз Пельтье обнаружил "эффект Пельтье" - при пропускании тока через термопару - спай или нагревался или охлаждался, в зависимости от направления тока.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%8C%D0%B5,_%D0%96%D0%B0%D0%BD_%D0%A8%D0%B0%D1%80%D0%BB%D1%8C_%D0%90%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%B7

Оказывается, есть ещё эффект Томсона. Не зря физики говорили что там 100 эффектов. Ну не 100, а 3 эффекта точно есть.
Работа п/п диода объясняется просто:
Диод - это термопара. Ну не совсем конечно. Почему? Термопара - это 2 достаточно длинных провода, чтобы спаи их поместить в среды с разными температурами.
Но у п/п диода тоже есть спай - PN-переход.
И правила работы его следующие:
При прямом токе - спай, PN-переход греется - это эффект Пельтье с выделение тепла. Электроны, проходя PN-переход отдают излишек тепла.
А при обратном токе - спай, согласно холодильному эффекту Пельтье - электроны должны забрать тепло у ядер атомов, чтобы пройти PN-переход. Но это процесс запрещён (атому полупроводника P-области запрещено отдавать тепловую энергию электрону), и потому запрещён проход электронов через PN-переход, то есть обратного тока нет. Или он есть очень маленький - в зависимости от поступающей извне тепловой энергии.
Это объяснение ОП (односторонней проводимости) диода с точки зрения термо-электроники.
С биполярным транзистром - там всё просто. Один из переходов (База-коллектор) находится в состоянии холодильного эффекта Пельтье, а другой переход (База-Эмиттер) создаёт тепло тоже из эффекта Пельтье. И это тепло в кремнии распространяется от одного перехода к другому, и позволяет электронам перехода База-Коллектор пройти.
Следует добавить, что теплообмен в металлах и полупроводниках происходит посредством электронов! А этот "тепловой" ток электронов и выдают современные учебники как "инжекционный ток".
Кстати, в кремнии, могут быть и потоки инфракрасного излучения, что тоже может управлять закрытым переходом - по принципу оптопары.
Объяснил как работает диод и биполярный транзистор?
А теперь надо обратиться к электронным лампам. Там в современной теории тоже ошибки. Так, как нельзя объяснять всё только одним электрическим процессом. Физическая основа работы эл вакуумных ламп - это наличие 2-х процессов: теплового и электрического. Я думаю, про лампы следует рассказать отдельно.

Новая физика электронных приборов.doc
https://yadi.sk/i/NmMCKyt7roYu3

Обратные связи в физических явлениях.doc
https://yadi.sk/i/Vm04DkPOj7cnf

Закон сохранения энергий в рамках двух и…
https://yadi.sk/i/dFmlXY9xj7cmA
[/url]
jonster 
Передовик
Сообщения: 1136
jonster
 
Сообщение #2 от 19/01/2018 09:21 цитата  

radio.elektronik писал:
Меня попросили рассказать об ошибках в физике...
Самая первая ошибка - неверное определение плюса и минуса.
Это легко определяется на тех же лампах. На аноде высокий потенциал, на катоде низкий, а теория говорит - электроны текут от высокого к низкому.
Тот же кинескоп - на втором аноде пусть 24 кВ, на катодах по 100-150в, так как же засветится экран, когда теоретически электроны должны лететь от катода к аноду, но по приборам ну никак не полетят. Но ведь летят? голливудская улыбка
radio.elektronik 
Заглянувший
Сообщения: 8
 
Сообщение #3 от 19/01/2018 10:00 цитата  

jonster писал:
radio.elektronik писал:
Меня попросили рассказать об ошибках в физике...
Самая первая ошибка - неверное определение плюса и минуса.
Это легко определяется на тех же лампах. На аноде высокий потенциал, на катоде низкий, а теория говорит - электроны текут от высокого к низкому.
Тот же кинескоп - на втором аноде пусть 24 кВ, на катодах по 100-150в, так как же засветится экран, когда теоретически электроны должны лететь от катода к аноду, но по приборам ну никак не полетят. Но ведь летят? голливудская улыбка

Определение плюса и минуса - это некий стандарт. То же с направлением тока - по стандарту обозначается ток от плюса к минусу, а в физическом опыте - поток электронов движется наоборот от минуса к плюсу.
Это не мешает исследователям работать с электронными приборами. Достаточно указывать на схемах какое направление тока выбрано - или по стандарту, или как движение электронов.
Это условность. К ошибкам не имеет отношения. Но создаёт неудобства. Особенно для новичков.
jonster 
Передовик
Сообщения: 1136
jonster
 
Сообщение #4 от 19/01/2018 10:29 цитата  

radio.elektronik писал:
... по стандарту обозначается ток от плюса к минусу, а в физическом опыте - поток электронов движется наоборот от минуса к плюсу.
... К ошибкам не имеет отношения. Но создаёт неудобства...

Ну не имеет, так не имеет.
Так а что тогда ошибка? упс!
radio.elektronik 
Заглянувший
Сообщения: 8
 
Сообщение #5 от 19/01/2018 12:52 цитата  

Ошибка: не существует дырок в полупроводниках, а говорят, что есть...
А в физике полно других ошибок. Я просто не могу здесь всё перечислить.
БЕЗЫМЯННЫЙ 
Бегущий по граблям
Сообщения: 6093
 
Сообщение #6 от 20/01/2018 09:08 цитата  

radio.elektronik, а ваша теория в состоянии описать процессы в транзисторе на частотах предположим в сотню мегагерц? Тепло оно ведь медленно по кремнию ползает, или до гигагерц скорости хватит? И еще вопрос: банальная транзисторная сборка из двух никак не соединенных биполярных транзисторов но на одном кристалле.... неужто тепло из одного транзистора никак не полезет в соседний транзистор?
radio.elektronik 
Заглянувший
Сообщения: 8
 
Сообщение #7 от 22/01/2018 08:10 цитата  

БЕЗЫМЯННЫЙ писал:
radio.elektronik, а ваша теория в состоянии описать процессы в транзисторе на частотах предположим в сотню мегагерц? Тепло оно ведь медленно по кремнию ползает, или до гигагерц скорости хватит? И еще вопрос: банальная транзисторная сборка из двух никак не соединенных биполярных транзисторов но на одном кристалле.... неужто тепло из одного транзистора никак не полезет в соседний транзистор?

Всё объясняется легко. Проблема в том, что в современной физике плохо представлена теория тепла.
Начнём объяснять.
1. Иногда в источниках пишут, что теплопроводность в металлах и полупроводниках базируется на электронах. Что это означает?
Это значит, что нагретый атом посылает электрон более холодному, и электрон несёт порцию "теплового заряда" или просто - тепла.
Дальше атомы становятся одинаково нагретыми. Но тут проявляется нарушение электрической нейтральности. Второй атом становится отрицательным ионом.
Вот тут начинают действовать электрические силы, и электрон возвращается в первый атом.
Так работает теплопроводность посредством электронов. То есть электроны беспорядочно движутся и их движение - туда-обратно, пока не уравняется температура по всему металлу.
В биполярном транзисторе такое движение электронов становится направленным - превращается в "тепловой" электрический ток. Вот Вам и 500 МГц. Реализация 500 МГц посредством тока, хоть и теплового - процесс вполне реальный.
И мы видим, что этот ток направленный. И он же направленный источник тепла. Также работает увеличительное стекло, когда Вы поджигаете бумагу от лучей Солнца. Здесь конечно не Солнце, да и фокусировки нет. Но "направленность" есть.
2. Почему тепло подложки одного транзистора не действует на другой.
Оно действует. На все транзисторы сразу. Но это не направленный источник тепла. То есть функция его "управления" несколько занижена. Тепло подложки вносит свой вклад в "тепло среды". В теплотехнике есть такое понятие как "температурный напор". И если взять комнату, то комнатная температура - это опорная температура для всех тел в комнате. Если внести в комнату нагретое тело до 50 град по Цельсию. А температура в комнате 20 град по Цельсию, то температурный напор будет: 50-20 = 30 град по Цельсию. Температура в комнате - опорная температура. Это из закона Фурье. И потому температура кристалла подложки микросхемы - это опорная температура для всех тепловых процессов на этой микросхеме. С этой температурой обычно и борются как с паразитным процессом. От неё многое зависит, но она не лезет в процесс электронного (термо-электронного) управления.

На другом форуме я привёл тему:
Принцип работы биполярного транзистора.
http://forum.if4.ru/index.php?topic=552.0
P.S.
Когда я описывал движение электрона при теплопередаче внутри металла или проводника, то можно добавить:
Процесс теплопередачи для электрона стоит на первом месте, а электрическое взаимодействие на втором. Процесс теплопередачи более главный. Это означает: электрическим током управляет тепловой процесс, а не наоборот.
Также в электровакуумной лампе - диоде - электроны движутся только от катода к аноду не по каким-то там левым причинам (что нам дают в учебниках), а потому что процесс теплопередачи главнее электрического процесса. Тепло управляет электричеством. На этом принципе работают электронные приборы.
БЕЗЫМЯННЫЙ 
Бегущий по граблям
Сообщения: 6093
 
Сообщение #8 от 22/01/2018 09:10 цитата  

Кофе допил, попкорн доел, пошел работать....
radio.elektronik 
Заглянувший
Сообщения: 8
 
Сообщение #9 от 22/01/2018 09:53 цитата  

БЕЗЫМЯННЫЙ писал:
Кофе допил, попкорн доел, пошел работать....

Удачи! У меня всё аналогично.

Перейти: 
Следующая тема · Предыдущая тема
Показать/скрыть Ваши права в разделе

Интересное от ESpec


Другие темы раздела Электроника от А до Я



liveinternet.ru RadioTOP Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru