Càrrega espacial: Definició, exemples i efectes

Una càrrega espacial es defineix com una regió de l'espai on s'acumulen càrregues elèctriques, ja sigui en l'espai lliure o en un material dielèctric. Les càrregues elèctriques poden ser positives o negatives i poden ser mòbils o immòbils. La càrrega espacial pot afectar el camp elèctric, el potencial elèctric, i el flux de corrent a la regió.

Exemples de Càrrega Espacial

La càrrega espacial pot ocórrer en diverses situacions, com per exemple:

• Juncions de semiconductors: Quan un semiconductor de tipus p (que té excés de forats) es posa en contacte amb un semiconductor de tipus n (que té excés d'electrons), els electrons i els forats propers a la junció recombinen, deixant darrere ions immòbils. Això crea una regió de càrrega espacial que està desprovista de portadors de càrrega mòbils i té un camp elèctric que s'oposa a la difusió addicional de càrregues. Aquesta regió també se l'anomena capa d'esgotament o zona d'esgotament.

• Tubes electrònics: Quan a un tub electrònic (com un tub de buit o un convertidor termiònic) se li proporciona energia, els electrons es van del cátode (l'electrode negativa) cap a l'ànode (l'electrode positiva). No obstant això, els electrons necessiten un temps finit per travessar el tub, i poden formar una núvol de càrregues negatives proper al cátode. Això crea una regió de càrrega espacial que repel·leix els electrons emesos i redueix el flux de corrent. Aquesta regió també se l'anomena caiguda del cátode o cátode virtual.

  

La càrrega espacial pot tenir efectes positius i negatius en diversos dispositius i aplicacions, com per exemple:

• Convertidors termiònics: Els convertidors termiònics són dispositius que converteixen el calor en electricitat utilitzant emissió termiònica, que és l'emissió d'electrons d'una superfície metàlica calenta. La càrrega espacial redueix l'eficiència i la sortida de potència dels convertidors termiònics creant una barrera addicional per als electrons emesos. Per superar aquesta barrera, són necessàries temperatures més altes o tensions més baixes, que augmenten la pèrdua de calor o disminueixen la sortida de tensió.

• Amplificadors: Els amplificadors són dispositius que incrementen l'amplitud d'un senyal d'entrada utilitzant un tub electrònic o un transistor. La càrrega espacial pot millorar el rendiment dels amplificadors creant una tensió negativa en alguns tubs, equivalent a proporcionar un bias negatiu. Aquest bias ajuda a controlar el procés d'amplificació i reduir la distorsió.

• Soroll de tret: El soroll de tret és un tipus de soroll que prové de les fluctuacions aleatories de corrent elèctric degut a càrregues discretes. La càrrega espacial pot reduir el soroll de tret afectant el moviment de les càrregues al llarg del seu camí. Això redueix el nombre de càrregues que arriben aleatoriament a un punt donat, reduint-ne la variació estadística, que és el soroll de tret.

Conclusió

      La càrrega espacial és un fenòmen que ocorre quan les càrregues elèctriques s'acumulen en una regió de l'espai, ja sigui en l'espai lliure o en un material dielèctric. Pot tenir diverses causes, com l'emissió termiònica, les juncions de semiconductors, la ruptura dielèctrica o els arbres d'aigua. També pot tenir diversos efectes, com reduir l'eficiència de la conversió termiònica, millorar el rendiment dels amplificadors o reduir el soroll de tret.

Font: Electrical4u

Declaració: Respecteu l'original, articles bons per compartir, si hi ha violació de drets d'autor, contacteu per eliminar.