Rymdladdning: Definition exempel och effekter

En rumladdning definieras som ett område i rummet där elektriska laddningar ackumulerar sig, antingen i fritt rum eller i en dielektrisk material. De elektriska laddningarna kan vara antingen positiva eller negativa, och de kan vara antingen rörliga eller orörliga. Rumladdningen kan påverka det elektriska fältet, det elektriska potentialen, och strömfördelningen i området.

Exempel på rumladdning

Rumladdning kan uppstå i olika situationer, såsom:

• Halvledarsammanslutningar: När en p-typ halvledare (som har överskott av hål) kommer i kontakt med en n-typ halvledare (som har överskott av elektroner), rekombinerar elektronerna och hålen nära sammanslutningen, vilket lämnar kvar orörliga jonit. Detta skapar en rumladdningsregion som är uttömd av rörliga laddningsbärare och har ett elektriskt fält som motverkar ytterligare diffusion av laddningar. Denna region kallas också för uttömd zon eller uttömd lager.

• Elektronrör: När ett elektronrör (som ett vakuumrör eller en termionkonverterare) tillförs energi, emitts elektroner från katoden (den negativa elektroden) och rör sig mot anoden (den positiva elektroden). Elektronerna tar dock en ändlig tid att resa genom röret, och de kan bilda en molnformad massa av negativa laddningar nära katoden. Detta skapar en rumladdningsregion som stöter bort de emitterade elektronerna och minskar strömfördelningen. Denna region kallas också för katodfall eller den virtuella katoden.

  

Rumladdning kan ha både positiva och negativa effekter på olika enheter och tillämpningar, såsom:

• Termionkonverterare: Termionkonverterare är enheter som konverterar värme till el genom att använda termionemission, vilket är emissionen av elektroner från en het metallyt. Rumladdning minskar effektiviteten och effekten hos termionkonverterare genom att skapa en ytterligare barriär för de emitterade elektronerna. För att övervinna denna barriär krävs högre temperaturer eller lägre spänningar, vilket ökar värmeavvikningen eller minskar spänningsutgången.

• Förstärkare: Förstärkare är enheter som ökar amplituden av ett inmatat signal genom att använda ett elektronrör eller en transistor. Rumladdning kan förbättra prestandan hos förstärkare genom att skapa en negativ spänning på vissa rör, vilket motsvarar att ge dem en negativ bias. Denna bias hjälper till att kontrollera förstärkningsprocessen och minska distorsionen.

• Skottbrus: Skottbrus är en typ av brus som uppstår av slumpmässiga variationer av elektrisk ström på grund av diskreta laddningar. Rumladdning kan minska skottbrus genom att påverka rörelsen av laddningar längs deras väg. Detta minskar antalet laddningar som anländer slumpmässigt vid en given punkt, vilket minskar deras statistiska variation, vilket är skottbrus.

Slutsats

      Rumladdning är ett fenomen som uppstår när elektriska laddningar ackumulerar sig i ett område i rummet, antingen i fritt rum eller i en dielektrisk material. Det kan ha olika orsaker, som termionemission, halvledarsammanslutningar, dielektrisk brytning eller vattenträd. Det kan också ha olika effekter, som att minska termionkonverteringsgraden, förbättra förstärkarnas prestanda eller minska skottbruset.

Källa: Electrical4u

Uttryck: Respekt för ursprunget, bra artiklar är värt delande, om det finns upphovsrättsoverträdelse kontakta för radering.