肖克利二极管方程计算器

Q: 怎么使用肖克利二极管方程计算器 - PN 结电流？

首先，输入饱和电流 Is（或用默认 1pA） 然后，输入理想因子 n 与结电压 V 全程在页面内完成，结果即时更新。

什么是肖克利二极管方程计算器？

方程：I = Is × (e^(V/(n·Vt)) − 1)，Is 为反向饱和电流（典型 10⁻¹² A 量级）、n 为理想因子（理想 1，实际硅管 1-2）、Vt = kT/q ≈ 25.85mV（300K）。

V = 0.6V、n = 1、Is = 1pA 时电流约 12mA；V = 0.7V 时跳到 0.58A——电压升 0.1V 电流涨 50 倍，指数关系一目了然。

动态电阻 rd = n·Vt/I：工作点电流越大，二极管「看起来」越像恒压源。

I = Is × (e^(V/(n·Vt)) − 1)；rd = n·Vt / I；翻倍步长 ΔV = n·Vt·ln2

Vt 随温度变化：Vt = kT/q，300K 时 25.85mV；正向压降温度系数约 −2mV/°C，是硅二极管的测温原理。

如何使用肖克利二极管方程计算器

1
输入饱和电流 Is（或用默认 1pA）
2
输入理想因子 n 与结电压 V
3
读取电流与动态电阻
4
按翻倍步长估算压降随电流的变化

计算示例

例 1硅二极管工作点

Is = 1pA、n = 1、V = 0.6V：I ≈ 12.0mA，rd ≈ 2.15Ω；升到 0.7V 电流 ≈ 0.58A——串联限流电阻的必要性一目了然。

例 2翻倍规律

n = 1 时 ΔV = 25.85 × ln2 ≈ 17.9mV：电流每翻一倍正向压降只升约 18mV，所以大电流下二极管压降「看起来」不怎么变。

注意事项

大电流下串联电阻与高注入效应主导，实测电流低于方程预测；方程适用范围约 1nA-100mA。
反向偏置时 I ≈ −Is，但真实漏电流以表面漏电与雪崩击穿为主，别用 −Is 当反向电流。
n 值反映复合机制：扩散电流 n=1，空间电荷区复合电流 n=2，实测曲线两段斜率可反推。
温度升高 Is 剧增（约每 10°C 翻倍），正向压降反而下降——负温度系数。

常见问题

I = Is × (e^(V/(n·Vt)) − 1)；rd = n·Vt / I；翻倍步长 ΔV = n·Vt·ln2。 Vt 随温度变化：Vt = kT/q，300K 时 25.85mV；正向压降温度系数约 −2mV/°C，是硅二极管的测温原理。在肖克利二极管方程计算器 - PN 结电流计算器中输入参数即可按此公式自动求解，无需手工推导。

大电流下串联电阻与高注入效应主导，实测电流低于方程预测；方程适用范围约 1nA-100mA；反向偏置时 I ≈ −Is，但真实漏电流以表面漏电与雪崩击穿为主，别用 −Is 当反向电流。其余细节见页面注意事项一节。

硅二极管工作点：Is = 1pA、n = 1、V = 0.6V：I ≈ 12.0mA，rd ≈ 2.15Ω；升到 0.7V 电流 ≈ 0.58A——串联限流电阻的必要性一目了然。

首先，输入饱和电流 Is（或用默认 1pA）然后，输入理想因子 n 与结电压 V 全程在页面内完成，结果即时更新。

方程：I = Is × (e^(V/(n·Vt)) − 1)，Is 为反向饱和电流（典型 10⁻¹² A 量级）、n 为理想因子（理想 1，实际硅管 1-2）、Vt = kT/q ≈ 25.85mV（300K）。

两者同属相关计算链条：RMS 电压计算器 - 正弦方波三角波有效值换算解决的是与之衔接的另一层问题。完成肖克利二极管方程计算器 - PN 结电流计算后，页面底部相关推荐区可直接跳转到RMS 电压计算器 - 正弦方波三角波有效值换算继续演算，参数在同类工具间口径一致，交叉验证更方便。

翻倍规律：n = 1 时 ΔV = 25.85 × ln2 ≈ 17.9mV：电流每翻一倍正向压降只升约 18mV，所以大电流下二极管压降「看起来」不怎么变。

输入饱和电流 Is（或用默认 1pA）。超出合理范围的输入可能导致结果无实际意义，页面注意事项一节标明了边界条件与单位口径。

本页肖克利二极管方程计算器 - PN 结电流计算器与页面内的公式、示例、对照表同源，全部数字由同一套程序实时计算。可用一个已知算例代入验证：先在示例一节找到演算过程，再用相同参数在计算器中复算一遍，两次结果一致即说明口径无误。

计算过程按双精度浮点执行，结果默认保留 4 位有效小数，页面会按数值大小自动切换科学计数法。对照表中的数值与计算器输出完全同源，不存在手工四舍五入引入的偏差。

描述电流里扩散成分与复合成分的比例：n=1 纯扩散，n=2 纯复合，实际器件介于两者之间，从 I-V 曲线斜率反推。

0.7V 只是常见工作点的近似；精确值随电流与温度变化，肖克利方程 + 串联电阻才是完整模型。

是，太阳能电池等效电路就是肖克利方程并联光生电流源与并联电阻、串联电阻，是其建模的基础。

击穿发生在反向高压区，是碰撞电离的雪崩倍增，已超出肖克利方程的适用范围，需要另加击穿模型。

参考资料

凯文内容作者Calcton 电子编辑组口径审核Calcton 编辑组交叉审核· 内容更新于 2026-05-29

负责 Calcton 的公式核对与内容撰写：每个工具的公式都注明出处，示例数字经过程序复算，健康与判定标准一律采用国际口径。

Calcton 电子编辑组：标准电阻色码（IEC 60062）与电子学基础公式。

参考来源与更新说明

本页公式与判定标准参考以下权威资料：

最后更新：2026-05-29。

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