Carga Espacial: Definição Exemplos e Efeitos

A carga espacial é definida como uma região do espaço onde as cargas elétricas se acumulam, seja no espaço livre ou em um material dielétrico. As cargas elétricas podem ser positivas ou negativas e podem ser móveis ou imóveis. A carga espacial pode afetar o campo elétrico, o potencial elétrico, e o fluxo de corrente na região.

Exemplos de Carga Espacial

A carga espacial pode ocorrer em várias situações, como:

• Junções de semicondutores: Quando um semicondutor tipo p (que tem excesso de buracos) é colocado em contato com um semicondutor tipo n (que tem excesso de elétrons), os elétrons e buracos próximos à junção se recombinam, deixando para trás íons imóveis. Isso cria uma região de carga espacial que está desprovida de portadores de carga móveis e tem um campo elétrico que opõe a difusão adicional de cargas. Esta região também é chamada de camada de esgotamento ou zona de esgotamento.

• Tubos eletrônicos: Quando um tubo eletrônico (como um tubo a vácuo ou um conversor termiônico) é alimentado com energia, elétrons são emitidos do cátodo (o eletrodo negativo) e se movem em direção ao ânodo (o eletrodo positivo). No entanto, os elétrons levam algum tempo finito para atravessar o tubo, e podem formar uma nuvem de cargas negativas perto do cátodo. Isso cria uma região de carga espacial que repele os elétrons emitidos e reduz o fluxo de corrente. Esta região também é chamada de queda do cátodo ou cátodo virtual.

  

A carga espacial pode ter efeitos positivos e negativos em vários dispositivos e aplicações, como:

• Conversores termiônicos: Conversores termiônicos são dispositivos que convertem calor em eletricidade usando emissão termiônica, que é a emissão de elétrons de uma superfície metálica quente. A carga espacial reduz a eficiência e a potência de saída dos conversores termiônicos criando uma barreira adicional para os elétrons emitidos. Para superar essa barreira, são necessárias temperaturas mais altas ou tensões mais baixas, o que aumenta a perda de calor ou diminui a tensão de saída.

• Amplificadores: Amplificadores são dispositivos que aumentam a amplitude de um sinal de entrada usando um tubo eletrônico ou um transistor. A carga espacial pode melhorar o desempenho dos amplificadores criando uma tensão negativa em alguns tubos, o que é equivalente a fornecer um viés negativo a eles. Este viés ajuda a controlar o processo de amplificação e reduzir a distorção.

• Ruído de tiro: O ruído de tiro é um tipo de ruído que surge das flutuações aleatórias da corrente elétrica devido a cargas discretas. A carga espacial pode reduzir o ruído de tiro afetando o movimento das cargas ao longo do seu caminho. Isso reduz o número de cargas que chegam aleatoriamente a um determinado ponto, diminuindo assim sua variação estatística, que é o ruído de tiro.

Conclusão

      A carga espacial é um fenômeno que ocorre quando as cargas elétricas se acumulam em uma região do espaço, seja no espaço livre ou em um material dielétrico. Pode ter diversas causas, como emissão termiônica, junções de semicondutores, quebra dielétrica ou árvores de água. Também pode ter diversos efeitos, como reduzir a eficiência da conversão termiônica, melhorar o desempenho dos amplificadores ou reduzir o ruído de tiro.

Fonte: Electrical4u

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