Nadprzewodzenie przestrzenne: Definicja Przykłady i Skutki
Przestrzenna ładowność jest zdefiniowana jako obszar przestrzeni, w którym akumulują się ładunki elektryczne, zarówno w wolnej przestrzeni, jak i w materiałach dielektrycznych. Ładunki elektryczne mogą być zarówno dodatnie, jak i ujemne, a także mobilne lub niemobilne. Przestrzenna ładowność może wpływać na pole elektryczne, potencjał elektryczny oraz przepływ prądu w tym obszarze.
Przykłady przestrzennej ładowności
Przestrzenna ładowność może wystąpić w różnych sytuacjach, takich jak:
Złącza półprzewodnikowe: Gdy półprzewodnik typu p (który ma nadmiar dziur) zostaje połączony z półprzewodnikiem typu n (który ma nadmiar elektronów), elektrony i dziury w pobliżu złącza rekombinują, pozostawiając za sobą nieruchome jony. To tworzy obszar przestrzennej ładowności, który jest wybrakowany mobilnymi nośnikami ładunku i ma pole elektryczne, które przeciwstawia się dalszej dyfuzji ładunków. Ten obszar nazywany jest również warstwą wybrakowaną lub strefą wybrakowaną.
Lampy elektronowe: Gdy lampa elektronowa (taka jak lampa próżniowa lub konwerter termionowy) jest zasilana, elektrony są emitowane z katody (elektrody ujemnej) i poruszają się w kierunku anody (elektrody dodatniej). Jednakże, elektrony potrzebują pewnego skończonego czasu, aby przebyć lampę, i mogą utworzyć chmurę ujemnych ładunków w pobliżu katody. To tworzy obszar przestrzennej ładowności, który odrzuca emitowane elektrony i zmniejsza przepływ prądu. Ten obszar nazywany jest również spadkiem katodowym lub wirtualną katodą.
Przestrzenna ładowność może mieć zarówno pozytywne, jak i negatywne efekty na różne urządzenia i aplikacje, takie jak:
Konwertery termionowe: Konwertery termionowe to urządzenia, które przekształcają ciepło w energię elektryczną, używając emisji termionowej, która polega na emisji elektronów z gorącej powierzchni metalu. Przestrzenna ładowność obniża wydajność i moc wyjściową konwerterów termionowych, tworząc dodatkową barierę dla emitowanych elektronów. Aby przezwyciężyć tę barierę, wymagane są wyższe temperatury lub niższe napięcia, co zwiększa straty ciepła lub obniża napięcie wyjściowe.
Wzmocnienia: Wzmocnienia to urządzenia, które zwiększają amplitudę sygnału wejściowego, używając lampy elektronowej lub tranzystora. Przestrzenna ładowność może poprawić działanie wzmocnień, tworząc ujemne napięcie na niektórych lampach, co jest równoważne z podaniem im ujemnego odchylenia. To odchylenie pomaga kontrolować proces wzmocnienia i zmniejsza zniekształcenia.
Szum impulsowy: Szum impulsowy to rodzaj szumu, który powstaje z powodu losowych fluktuacji prądu elektrycznego spowodowanych dyskretnymi ładunkami. Przestrzenna ładowność może zmniejszyć szum impulsowy, wpływając na ruch ładunków wzdłuż ich ścieżki. To zmniejsza liczbę ładunków, które przybywają losowo do danego punktu, obniżając ich statystyczną wariancję, co jest szumem impulsowym.
Podsumowanie
Przestrzenna ładowność to zjawisko, które występuje, gdy ładunki elektryczne akumulują się w obszarze przestrzeni, zarówno w wolnej przestrzeni, jak i w materiałach dielektrycznych. Może mieć różne przyczyny, takie jak emisja termionowa, złącza półprzewodnikowe, rozerwanie dielektryczne lub drzewa wodne. Może również mieć różne efekty, takie jak obniżenie wydajności konwersji termionowej, poprawa działania wzmacniaczy lub zmniejszenie szumu impulsowego.
Źródło: Electrical4u
Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły są wart dzielenia się, jesli istnieje naruszenie autorskich praw proszę o kontakt z celami usunięcia.
