Naboj prostora: Definicija primjeri i učinci

Prostorni naboj definiran je kao područje prostora u kojem se električni naboji akumuliraju, bilo u slobodnom prostoru ili u dielektričnom materijalu. Električni naboji mogu biti pozitivni ili negativni, te mobilni ili nemobilni. Prostorni naboj može utjecati na električno polje, električni potencijal i strujanje u tom području.

Primjeri prostornog naboja

Prostorni naboj može nastati u različitim situacijama, poput:

• Spojevi poluprovodnika: Kada se p-tip poluprovodnik (koji ima višak otvora) dovodi u kontakt s n-tip poluprovodnikom (koji ima višak elektrona), elektroni i otvori blizu spoja rekombiniraju, ostavljajući iza sebe nemobile jonove. Stvara se prostorno nabojno područje koje je iscrpljeno mobilnim nositeljima naboja i ima električno polje koje suprotstavlja daljnjoj difuziji naboja. Ovo područje zove se i iscrpljena zona ili iscrpljena regija.

• Elektronički cijevi: Kada elektronička cijev (poput vakuumskog cijepa ili termioničkog pretvarača) dobiva snagu, elektroni se emitiraju s katode (negativnog elektroda) i kreću prema anodu (pozitivnom elektrodu). Međutim, elektronima treba konačno vrijeme da pređu kroz cijev, a oni mogu formirati oblak negativnih naboja blizu katode. Stvara se prostorno nabojno područje koje odbija emitirane elektrone i smanjuje strujanje. Ovo područje zove se i pad katode ili virtualna katoda.

  

Prostorni naboj može imati pozitivne i negativne efekte na različite uređaje i primjene, poput:

• Termionički pretvarači: Termionički pretvarači su uređaji koji pretvaraju toplinu u električnu energiju koristeći termioničku emisiju, koja je emisija elektrona sa vruće metalne površine. Prostorni naboj smanjuje učinkovitost i snagu izlaza termioničkih pretvarača stvarajući dodatnu prepreku za emitirane elektrone. Da bi se prepreka prekinula, potrebne su veće temperature ili niže naponije, što povećava gubitke topline ili smanjuje naponski izlaz.

• Pojačala: Pojačala su uređaji koji povećavaju amplitudu ulaznog signala koristeći elektroničku cijev ili tranzistor. Prostorni naboj može poboljšati performanse pojačala stvarajući negativni napon na nekim cijevima, što je ekvivalentno pružanju negativnog biasa. Taj bias pomaže u kontroliranju procesa pojačavanja i smanjenju distorzije.

• Šumska buka: Šumska buka je vrsta šuma koja nastaje zbog slučajnih fluktuacija električne struje zbog diskretnih naboja. Prostorni naboj može smanjiti šumsku buku utječući na kretanje naboja duž njihovog puta. To smanjuje broj naboja koji nasumično stižu na određenu točku, time smanjujući njihovu statističku varijaciju, što je šumska buka.

Zaključak

      Prostorni naboj je fenomen koji se javlja kada se električni naboji akumuliraju u području prostora, bilo u slobodnom prostoru ili u dielektričnom materijalu. Može imati različite uzroke, poput termioničke emisije, spojeva poluprovodnika, dielektričnog propusta ili vodenskih stabala. Također može imati različite efekte, poput smanjenja učinkovitosti termioničke pretvorbe, poboljšanja performansi pojačala ili smanjenja šumske buke.

Izvor: Electrical4u

Izjava: Pozdravljamo original, dobre članke vrijede dijeljenja, ako postoji kršenje autorskih prava, molimo obratite se za brisanje.