Prostorni naboj: Definicija primeri in učinki
Prostorni naboj se definira kot območje v prostoru, kjer se električni naboji nagromadijo, ali v prostem prostoru ali v dielektričnem materialu. Električni naboji lahko so pozitivni ali negativni in lahko so gibalni ali negibalni. Prostorni naboj lahko vpliva na električno polje, električni potencial in tok v tem območju.
Primeri prostornih nabojev
Prostorni naboji se lahko pojavijo v različnih situacijah, kot so:
Prenosnice: Ko je p-tipna polprevodnik (ki ima presežek luknj), stavljen v stik z n-tipnim polprevodnikom (ki ima presežek elektronov), se elektroni in luknje blizu preloma ponovno združijo, kar za seboj pusti nepremične ione. To ustvari območje prostornega naboja, ki je izčrpano od gibljivih nosilcev naboja in ima električno polje, ki nasprotuje nadaljnji difuziji nabojev. To območje se tudi imenuje izčrpan sloj ali izčrpana cona.
Elektronske cevi: Ko elektronska cev (kot je vakuumna cev ali termionični pretvornik) dobiva energijo, se elektroni izdajajo iz katode (negativnega elektroda) in se premikajo proti anodi (pozitivnemu elektrodu). Vendar pa elektronom za potrebujejo nekaj končnega časa, da prekrižajo cev, in lahko oblikujejo oblak negativnih nabojev blizu katode. To ustvari območje prostornega naboja, ki odpire izdane elektrone in zmanjša tok. To območje se tudi imenuje padec katode ali virtualna katoda.
Prostorni naboj lahko ima pozitiven in negativen učinek na različne naprave in aplikacije, kot so:
Termionični pretvorniki: Termionični pretvorniki so naprave, ki pretvarjajo toploto v električno energijo s pomočjo termionične emisije, ki je izdaja elektronov iz vroče metalne površine. Prostorni naboj zmanjša učinkovitost in močni izhod termioničnih pretvornikov, saj ustvari dodatno oviro za izdane elektrone. Za premočenje te ovire so potrebne višje temperature ali nižje napetosti, kar poveča toplotno izgubo ali zmanjša napetostni izhod.
Pojačevalniki: Pojačevalniki so naprave, ki povečajo amplitudo vhodnega signala z uporabo elektronske cevi ali tranzistorja. Prostorni naboj lahko izboljša delovanje pojačevalnikov, tako da ustvari negativno napetost na nekaterih cevih, kar je enakovredno priskrbivanju negativnega biasa. Ta bias pomaga pri kontroli procesa pojačevanja in zmanjšanju zamenjave.
Šum strelov: Šum strelov je vrsta šuma, ki izvira iz naključnih nihanj električnega toka zaradi diskretnih nabojev. Prostorni naboj lahko zmanjša šum strelov, tako da vpliva na gibanje nabojev po njihovi poti. To zmanjša število nabojev, ki naključno prispeta v dano točko, s tem pa zmanjša njihovo statistično variacijo, ki je šum strelov.
Zaključek
Prostorni naboj je pojav, ki se pojavi, ko se električni naboji nagromadijo v območju prostora, ali v prostem prostoru ali v dielektričnem materialu. Lahko ima različne vzroke, kot so termionična emisija, prenosnice, dielektrični prelom ali drevesa v vodi. Lahko ima tudi različne učinke, kot so zmanjšanje učinkovitosti termionične pretvorbe, izboljšanje delovanja pojačevalnikov ali zmanjšanje šuma strelov.
Vir: Electrical4u
Izjava: Spoštujte izvirnik, dobra članek zasluži deljenje, če gre za kršitev avtorskih pravic, prosim kontaktirajte za brisanje.
