Φορτίο Χώρου: Ορισμός, Παραδείγματα και Επιπτώσεις

Η χώρα του χωρητικού φορτίου ορίζεται ως περιοχή διασποράς όπου συσσωρεύονται ηλεκτρικά φορτία, είτε σε ελεύθερο χώρο είτε σε διελκτικό υλικό. Τα ηλεκτρικά φορτία μπορούν να είναι είτε θετικά είτε αρνητικά, και μπορούν να είναι είτε κινητά είτε ακίνητα. Η χώρα του χωρητικού φορτίου μπορεί να επηρεάσει το ηλεκτρικό πεδίο, την ηλεκτρική δυναμική, και την ροή του ρεύματος στην περιοχή.

Παραδείγματα χώρας του χωρητικού φορτίου

Η χώρα του χωρητικού φορτίου μπορεί να εμφανιστεί σε διάφορες περιστάσεις, όπως:

• Συνδέσεις σεμικαταναλωτών: Όταν ένας p-τύπος σεμικαταναλωτής (που έχει υπερβολικά άνοιγματα) είναι σε επαφή με έναν n-τύπο σεμικαταναλωτή (που έχει υπερβολικά ηλεκτρόνια), τα ηλεκτρόνια και τα άνοιγματα κοντά στη σύνδεση αναδιατάσσονται, αφήνοντας πίσω ακίνητα ιόντα. Αυτό δημιουργεί μια περιοχή χωρητικού φορτίου που είναι εξαντλημένη από κινητά φορείς φορτίου και έχει ένα ηλεκτρικό πεδίο που αντιτίθεται στην περαιτέρω διάχυση των φορτίων. Αυτή η περιοχή είναι επίσης γνωστή ως εξαντλημένη στρώση ή εξαντλημένη ζώνη.

• Ηλεκτρονικά σωλήνια: Όταν ένα ηλεκτρονικό σωλήνιο (όπως ένα βακουόμ ή ένας θερμικός μετατροπέας) εφοδιάζεται με ενέργεια, τα ηλεκτρόνια εκτοξευόμενα από την κάθοδο (τον αρνητικό ηλεκτρόδο) κινούνται προς την άνοδο (τον θετικό ηλεκτρόδο). Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια απαιτούν μια πεπερασμένη χρονική διάρκεια για να διασχίσουν το σωλήνιο, και μπορούν να σχηματίσουν ένα νέφος αρνητικών φορτίων κοντά στην κάθοδο. Αυτό δημιουργεί μια περιοχή χωρητικού φορτίου που απωθεί τα εκτοξευμένα ηλεκτρόνια και μειώνει τη ροή του ρεύματος. Αυτή η περιοχή είναι επίσης γνωστή ως πτώση κάθοδου ή εικονική κάθοδος.

  

Η χώρα του χωρητικού φορτίου μπορεί να έχει και θετικές και αρνητικές επιπτώσεις σε διάφορα συστήματα και εφαρμογές, όπως:

• Θερμικοί μετατροπείς: Οι θερμικοί μετατροπείς είναι συστήματα που μετατρέπουν θερμότητα σε ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας θερμική εκτόξευση, η οποία είναι η εκτόξευση ηλεκτρονίων από ένα ζεστό μεταλλικό επίπεδο. Η χώρα του χωρητικού φορτίου μειώνει την αποτελεσματικότητα και την εξόδο ισχύος των θερμικών μετατροπέων δημιουργώντας ένα πρόσθετο εμπόδιο για τα εκτοξευμένα ηλεκτρόνια. Για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο, απαιτούνται υψηλότερες θερμοκρασίες ή χαμηλότερες τάσεις, οι οποίες αυξάνουν την απώλεια θερμότητας ή μειώνουν την εξόδο τάσης.

• Ενισχυτές: Οι ενισχυτές είναι συστήματα που αυξάνουν την πλάτος ενός εισερχόμενου σήματος χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρονικό σωλήνιο ή έναν τρανζίστορ. Η χώρα του χωρητικού φορτίου μπορεί να βελτιώσει την απόδοση των ενισχυτών δημιουργώντας μια αρνητική τάση σε ορισμένα σωλήνια, η οποία είναι ισοδύναμη με την παροχή αρνητικής προκατάστασης. Αυτή η προκατάσταση βοηθά στον έλεγχο της διαδικασίας ενίσχυσης και στη μείωση της διαστροφής.

• Στροβιλικός θόρυβος: Ο στροβιλικός θόρυβος είναι ένα είδος θορύβου που προκαλείται από τις τυχαίες διακυμάνσεις του ηλεκτρικού ρεύματος λόγω διακριτών φορτίων. Η χώρα του χωρητικού φορτίου μπορεί να μειώσει τον στροβιλικό θόρυβο επηρεάζοντας την κίνηση των φορτίων κατά τη διάρκεια της διαδρομής τους. Αυτό μειώνει τον αριθμό των φορτίων που φθάνουν τυχαία σε ένα σημείο, μειώνοντας έτσι τη στατιστική τους μεταβολή, η οποία είναι ο στροβιλικός θόρυβος.

Συμπέρασμα

     Η χώρα του χωρητικού φορτίου είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν ηλεκτρικά φορτία συσσωρεύονται σε μια περιοχή διασποράς, είτε σε ελεύθερο χώρο είτε σε διελκτικό υλικό. Μπορεί να έχει διάφορες αιτίες, όπως θερμική εκτόξευση, συνδέσεις σεμικαταναλωτών, διάσπαση διελκτικού, ή δέντρα νερού. Μπορεί επίσης να έχει διάφορες επιπτώσεις, όπως η μείωση της αποτελεσματικότητας της θερμικής μετατροπής, η βελτίωση της απόδοσης των ενισχυτών, ή η μείωση του στροβιλικού θορύβου.

Πηγή: Electrical4u

Δήλωση: Αξιώνεται η αρχική, καλά άρθρα αξίζουν τη μεταδόση, αν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων, παρακαλώ επικοινωνήστε για διαγραφή.