Charge מרחבי: הגדרה דוגמאות ומסקנות

מטען חלל מוגדר כתחום בחלל שבו מטעינים חשמליים מצטברים, בין אם בחלל חופשי או בחומר דיאלקטרי. המטעינים יכולים להיות חיוביים או שליליים, ויכולים להיות ניידים או בלתי ניידים. המטען החלל יכול להשפיע על השדה החשמלי, הפוטנציאל החשמלי והזרם בתחום.

דוגמאות למטען חלל

מטען חלל יכול להופיע בנסיבות שונות, כגון:

• מפרקים סמיונדוקטריים: כאשר סמיונדוקטור מסוג p (שיש בו עודף חורים) מובא במגע עם סמיונדוקטור מסוג n (שיש בו עודף אלקטרונים), האלקטרונים והחורים ליד המפרק מתאחדים, ומשאירים מאחוריהם יונים בלתי ניידים. זה יוצר תחום מטען חלל שנדלד מהנושאים המטענים הניידים ויש לו שדה חשמלי שמגנה על התפשטות נוספת של מטעינים. תחום זה מכונה גם שכבה מדלדלת או אזור מדלדל.

• צינורות אלקטרונים: כאשר צינור אלקטרונים (כגון צינור הריק או ממיר תרמיוני) מזין באנרגיה, אלקטרונים מופרשים מהקתוד (האלקטרודה השלילית) ונעים לעבר האנוד (האלקטרודה החיובית). עם זאת, לאלקטרונים לוקח זמן סופי לעבור דרך הצינור, והם יכולים ליצור ענן של מטעינים שליליים ליד הקתוד. זה יוצר תחום מטען חלל שמגנה על האלקטרונים המופרשים ומפחית את זרם ההעברה. תחום זה מכונה גם נפילה קתודית או קתוד וירטואלית.

  

מטען חלל יכול להיות בעל השפעות חיוביות ושליליות על מכשירים שונים ומשימות, כגון:

• ממירי תרמיונים: ממירי תרמיונים הם מכשירים הממירים חום לחשמל באמצעות פליטת תרמיונים, שהיא פליטת אלקטרונים משטח מתכת חם. מטען חלל מפחית אתעילת הממירים התרמיונים ואת הפלט החשמלי שלהם על ידי יצירת מחסום נוסף עבור האלקטרונים המופרשים. כדי להתגבר על מחסום זה, נדרשת טמפרטורה גבוהה יותר או מתח נמוך יותר, מה שהופך את אובדן החום גבוה יותר או מפחית את הפלט המתח.

• מגדילים: מגדילים הם מכשירים המגדילים את המשקל של אות כניסה באמצעות צינור אלקטרונים או טרנזיסטור. מטען חלל יכול לשפר את הביצועים של המגדילים על ידי יצירת מתח שלילי על חלק מהצינורות, ששקול לספק להם מתח שלילי. מתח זה מסייע לשלוט בתהליך הגבהת המשקל ומפחית את הדיסטרסיה.

• רעש פליטה: רעש פליטה הוא סוג של רעש הנובע מההפרעות האקראיות של זרם חשמלי עקב מטעינים בדידים. מטען חלל יכול להפחית את רעש הפליטה על ידי השפעה על תנועת המטעינים לאורך מסלולם. זה מפחית את מספר המטעינים המגיעים באופן אקראי לנקודה נתונה, ובכך מפחית את השונות הסטטיסטית שלהם, שהיא רעש פליטה.

סיכום

      מטען חלל הוא תופעה המתרחשת כאשר מטעינים חשמליים מצטברים במרחב, בין אם בחלל חופשי או בחומר דיאלקטרי. יש לו גורמים שונים, כגון פליטת תרמיונים, מפרקים סמיונדוקטריים, שבירה דיאלקטרית או עצים מים. הוא יכול להיות בעל השפעות שונות, כגון הפחתת יעילות המרת תרמיונים, שיפור ביצועי מגדילים או הפחתת רעש פליטה.

מקור: Electrical4u

הצהרה: כבוד למקור, מאמרים טובים שראויים לחלוקה, במידה והיו הפרת זכויות יוצרים אנא צור קשר למחיקה.