matlab求解半导体问题

如何在matlab中把某些字母表示的物理量视为已知量的前提下,求解一个复杂的积分方程的拟合表达式 ,求的是积分上限
epsils=88510^(-14)
和ap=158210^3
和bp=203610^3
和an=70310^3
还有bn=123110^3
以及q=1.610^-19 ——常数
NA是当成已知常数;
已知量k0=qNA/epsils
Ei(x)为指数积分函数;
电场最大值E0=-k0WC
三角形电场斜率k0=-qNA/epsils
三角形电场Ex=k0x+E0
然后anz=7.03exp[-1231
10^3/E{x}]
F0用以上的量表示F0={anbnEi( -bn/E0)-apbpEi(-bp/E0)+(anE0exp(-bn/E0 )}/k0
需要积分的是f=anzexp{-ap bpEi -bp/E x +E0*exp -bp/E x /k0-F0}
上述式子——f对x从0积到WC结果为1,an、ap、ap、bp,epsils都是知道数值的常数,Ei、Fo是WC的函数,anz、E(x)是x的函数,k0是用某些字母(如 NA)表示的物理量、视为已知量 表出的已知量。
要求求出WC用已知字母(NA等 的拟合表达式 显式表达式求不出来,是个超越方程
括号太多了不让打,明天ddl就截止了,邦邦大学牲吧

基于new bing部分指引作答:
要在MATLAB中求解包含已知量的复杂积分方程并拟合表达式,可以使用数值方法和符号计算工具。下面是一个可能的解决方案:

syms x WC NA epsils ap bp an bn q E0 k0

epsils_val = 88510^(-14);
ap_val = 158210^3;
bp_val = 203610^3;
an_val = 70310^3;
bn_val = 123110^3;
q_val = 1.610^(-19);
NA_val = 10;  % 以示例为准,将NA设置为已知常数的值

k0_expr = q_val * NA_val / epsils_val;
E0_expr = -k0_expr * WC;
k0_slope = -q_val * NA_val / epsils_val;

anz_expr = 7.03 * exp(-bn_val / x);
F0_expr = (an_val * bn_val * expint(-bn_val / E0_expr) - ap_val * bp_val * expint(-bp_val / E0_expr) + an_val * E0_expr * exp(-bn_val / E0_expr)) / k0_expr;

f_expr = anz_expr * exp(-ap_val * bp_val * expint(-bp_val / x) + E0_expr * exp(-bp_val / x) / k0_expr - F0_expr);

eqn = int(f_expr, x, 0, WC) == 1;
WC_expr = solve(eqn, WC);

% 将WC_expr转换为函数句柄以进行拟合
WC_fun = matlabFunction(WC_expr);

% 生成用于拟合的数据
x_data = linspace(0, 1, 100);
WC_data = WC_fun(x_data) + 0.05 * randn(size(x_data));

% 进行拟合
fit_fun = fit(x_data', WC_data', 'poly2');

% 绘制拟合结果
plot(fit_fun, x_data, WC_data);
xlabel('x');
ylabel('WC');
title('拟合结果');

% 显示拟合表达式
fit_eqn = formula(fit_fun);
disp(['拟合表达式: WC = ', char(fit_eqn)]);

epsils = 8.851e-14;
ap = 1.5821e11;
bp = 2.0361e11;
an = 7.031e10;
bn = 1.2311e11;
q = 1.610e-19;
NA = % 已知常数的值,例如 NA = 6.022e23;

k0 = q * NA / epsils;

% 指数积分函数 Ei(x) 的定义
function result = Ei(x)
    % 在这里实现指数积分函数的计算方法
    result = % 实现指数积分函数的计算
end

% 三角形电场斜率 k0 的定义
k0 = -q * NA / epsils;

% 三角形电场 Ex 的定义
function Ex = triangleElectricField(x)
    Ex = k0 * x + E0;
end

% anz 的定义
function anz = anz(x)
    anz = an * exp(-bn/x);
end

% F0 的定义
function F0 = F0(E0)
    F0 = (an * bn * Ei(-bn/E0) - ap * bp * Ei(-bp/E0) + an * E0 * exp(-bn/E0)) / k0;
end

% 要求积分的函数 f 的定义
function f = f(x, WC)
    f = anz(x) * exp(-ap * bp * Ei(-bp/x) + E0 * exp(-bp/x)/k0 - F0(E0));
end

% 使用数值积分方法求解 WC
WC = integral(@(x)f(x, WC), 0, WC, 'RelTol', 1e-6, 'AbsTol', 1e-9);

一化阵因子可以转化为一个N-1次幂的多项式的形式。这里介绍一个著名的数学工具——谢昆诺夫单位圆。

谢昆诺夫多项式:

​由于平面复数的乘法运算可表示为数量乘以模长相乘再加上相位角的叠加,谢昆诺夫多项式在极坐标下非常直观。具体来说,谢昆诺夫多项式是为了描绘在单位圆上的N个点。

​如上图所示,谢昆诺夫多项式的表达式为:

​ 其中 ​​为第n个极角。其实,谢昆诺夫多项式就是一个单位圆上经过N个点的多项式,在matlab中,想要得到这个函数,可以使用以下代码:

%matlab code N=10; x=[0:0.01:2pi]; y=abs(N / sin(Nacos(cos(x)))); plot(x,y);grid on;

在这个代码中,我们首先定义了均匀线阵的阵元数,然后定义了x轴上的极角theta,并且计算出了y轴上的函数值。最后使用Matlab的plot函数画出了谢昆诺夫多项式。

​谢昆诺夫多项式在均匀线阵的阵因子分析中起着非常重要的作用,可以通过谢昆诺夫多项式的零点,得到均匀直线阵的归一化阵因子的副瓣位置。

​如果我们希望从NA和均匀直线阵的阵元数,来求解半导体问题中的积分方程的拟合表达式,那么可以使用Matlab的符号计算工具箱。

%matlab code syms NA ap bp an bn q epsils E0 WC x; k0=qNA/epsils; Ei_bp=Ei(-bp/E0); Ei_bn=Ei(-bn/E0); F0=(anE0exp(-bn/E0)-apbpEi_bp+anbnEi_bn)/k0; anz=7.03exp(-123110^3/E0); integral_func=anzexp(-apbpEi_bp-bp/Ex+E0exp(-bp/E*x/k0)-F0); integral_result=int(integral_func,x,0,WC)==1; WC_solution=solve(integral_result,WC);

在这段Matlab代码中,我们首先通过syms命令,定义了几个符号变量,包括NA、ap、bp、an、bn、q、epsils、E0、WC和x等。接下来,我们用这些符号变量,来定义一系列中间变量,包括k0、Ei_bp、Ei_bn、F0和anz等。其中,k0表示三角形电场斜率,Ei_bp表示指数积分函数Ei在点-bp/E0处的函数值,Ei_bn表示指数积分函数Ei在点-bn/E0处的函数值,F0表示那个已知表达式,anz表示在指定电场下反推出来的参数。最后,在Matlab中,我们定义了一个名为integral_func的函数,其表达式为:

​ 其中,anz、ap、bp、Ei_bp、E0、F0和k0都是我们之前定义过的符号变量。这个符号函数解析式中包含了许多复杂的一般函数,它可能比较难以直接求解,因此,在Matlab中,我们使用int函数来对这个函数进行积分运算。最后,我们得到了一个关于WC的方程,可以通过Matlab的solve函数来解出WC的解析式。

​以上就是在Matlab中求解半导体问题中的积分方程的拟合表达式,其中某些字母表示的物理量视为已知量的方法。