Muatan Ruang: Definisi Contoh dan Kesan

Isyarat ruang didefinisikan sebagai kawasan ruang di mana muatan elektrik berkumpul, sama ada dalam ruang bebas atau dalam bahan dielektrik. Muatan elektrik boleh berupa positif atau negatif, dan boleh bergerak atau tidak bergerak. Isyarat ruang boleh mempengaruhi medan elektrik, potensi elektrik, dan aliran arus di kawasan tersebut.

Contoh Isyarat Ruang

Isyarat ruang boleh berlaku dalam pelbagai situasi, seperti:

• Junction semikonduktor: Apabila semikonduktor p-type (yang mempunyai lubang berlebihan) dibawa bersentuhan dengan semikonduktor n-type (yang mempunyai elektron berlebihan), elektron dan lubang dekat junction ini akan bergabung semula, meninggalkan ion yang tidak bergerak. Ini mencipta kawasan isyarat ruang yang kekurangan pengangkut muatan bergerak dan mempunyai medan elektrik yang menentang difusi lebih lanjut muatan. Kawasan ini juga dipanggil lapisan penipisan atau zon penipisan.

• Tabung elektron: Apabila tabung elektron (seperti tabung vakum atau pemindah termionik) diberi kuasa, elektron dikeluarkan dari katod (elektrod negatif) dan bergerak menuju anod (elektrod positif). Walau bagaimanapun, elektron mengambil masa tertentu untuk melalui tabung, dan mereka boleh membentuk awan muatan negatif berdekatan dengan katod. Ini mencipta kawasan isyarat ruang yang menolak elektron yang dikeluarkan dan mengurangkan aliran arus. Kawasan ini juga dipanggil jatuh katod atau katod maya.

  

Isyarat ruang boleh memberi kesan positif dan negatif pada pelbagai peranti dan aplikasi, seperti:

• Pemindah termionik: Pemindah termionik adalah peranti yang menukar haba menjadi elektrik dengan menggunakan emisi termionik, iaitu pelepasan elektron dari permukaan logam panas. Isyarat ruang mengurangkan kecekapan dan hasil kuasa pemindah termionik dengan mencipta halangan tambahan untuk elektron yang dikeluarkan. Untuk mengatasi halangan ini, suhu yang lebih tinggi atau voltan yang lebih rendah diperlukan, yang meningkatkan kehilangan haba atau mengurangkan hasil voltan.

• Amplifier: Amplifier adalah peranti yang meningkatkan amplitud sinyal input dengan menggunakan tabung elektron atau transistor. Isyarat ruang boleh meningkatkan prestasi amplifier dengan mencipta voltan negatif pada beberapa tabung, yang setara dengan memberikan bias negatif kepada mereka. Bias ini membantu mengawal proses penguatan dan mengurangkan distorsi.

• Hingar tembakan: Hingar tembakan adalah jenis hingar yang timbul dari fluktuasi rawak arus elektrik disebabkan oleh muatan diskret. Isyarat ruang boleh mengurangkan hingar tembakan dengan mempengaruhi pergerakan muatan sepanjang jalur mereka. Ini mengurangkan bilangan muatan yang tiba secara rawak pada titik tertentu, dengan itu mengurangkan variasi statistik mereka, yang merupakan hingar tembakan.

Kesimpulan

      Isyarat ruang adalah fenomena yang berlaku apabila muatan elektrik berkumpul dalam kawasan ruang, sama ada dalam ruang bebas atau dalam bahan dielektrik. Ia boleh mempunyai pelbagai penyebab, seperti emisi termionik, junction semikonduktor, pemecahan dielektrik, atau pohon air. Ia juga boleh memberi pelbagai kesan, seperti mengurangkan kecekapan pemindahan termionik, meningkatkan prestasi amplifier, atau mengurangkan hingar tembakan.

Sumber: Electrical4u

Pernyataan: Hormati asal, artikel baik patut dikongsi, jika ada pelanggaran silakan hubungi untuk dihapus.