Space Charge: Paglalarawan Halimbawa at Epekto

Ang space charge ay inilalarawan bilang isang rehiyon ng espasyo kung saan ang mga elektrikong kargado ay nakakalat, maaaring sa malayong espasyo o sa materyal na dielectric. Ang mga elektrikong kargado ay maaaring positibo o negatibo, at maaaring mobile o hindi mobile. Ang space charge ay maaaring makaapekto sa electric field, ang electric potential, at ang pagdaloy ng kasalukuyan sa rehiyon.

Mga Halimbawa ng Space Charge

Maaaring mangyari ang space charge sa iba't ibang sitwasyon, tulad ng:

• Semiconductor junctions: Kapag ang isang p-type semiconductor (na may sobrang holes) ay inihaplos sa isang n-type semiconductor (na may sobrang electrons), ang mga electrons at holes malapit sa junction ay magrecombine, nag-iwan ng hindi mobile na ions. Ito ay lumilikha ng isang rehiyon ng space charge na walang mobile charge carriers at may electric field na kontra sa karagdagang pagkalat ng charges. Ang rehiyon na ito ay tinatawag din bilang depletion layer o depletion zone.

• Electron tubes: Kapag binigyan ng lakas ang electron tube (tulad ng vacuum tube o thermionic converter), ang mga electrons ay ilalabas mula sa cathode (ang negative electrode) at lalakad patungo sa anode (ang positive electrode). Gayunpaman, ang mga electrons ay kailangan ng isang limitadong oras para makarating sa kabila ng tube, at maaari silang bumuo ng ulap ng negatibong kargado malapit sa cathode. Ito ay lumilikha ng isang rehiyon ng space charge na sumisira sa ilalabas na electrons at binabawasan ang pagdaloy ng kasalukuyan. Ang rehiyon na ito ay tinatawag din bilang cathode fall o virtual cathode.

  

Ang space charge ay maaaring magkaroon ng positibong at negatibong epekto sa iba't ibang mga aparato at aplikasyon, tulad ng:

• Thermionic converters: Ang mga thermionic converters ay mga aparato na nagbabago ng init sa kuryente sa pamamagitan ng thermionic emission, na ang paglabas ng electrons mula sa mainit na metal surface. Ang space charge ay binabawasan ang efisiensiya at power output ng mga thermionic converters sa pamamagitan ng paglikha ng karagdagang balaod para sa ilalabas na electrons. Upang labanan ang balaod na ito, kailangan ng mas mataas na temperatura o mas mababang voltages, na nagdudulot ng mas mataas na heat loss o mas mababang voltage output.

• Amplifiers: Ang mga amplifiers ay mga aparato na nagpapalaki ng amplitude ng input signal sa pamamagitan ng electron tube o transistor. Ang space charge ay maaaring mapabuti ang performance ng mga amplifiers sa pamamagitan ng paglikha ng negatibong voltage sa ilang mga tube, na katumbas ng pagbibigay ng negatibong bias sa kanila. Ang bias na ito ay tumutulong sa pagkontrol ng proseso ng pagpapalaki at pagbawas ng distortion.

• Shot noise: Ang shot noise ay isang uri ng noise na nagmumula sa random na pagbabago ng electric current dahil sa discrete charges. Ang space charge ay maaaring bawasan ang shot noise sa pamamagitan ng pag-aapekto sa paggalaw ng charges sa kanilang daan. Ito ay binabawasan ang bilang ng charges na dumating random sa isang tiyak na punto, kaya binabawasan ang kanilang statistical variation, na ang shot noise.

Kahalagahan

      Ang space charge ay isang pangyayari na nangyayari kapag ang elektrikong kargado ay nakakalat sa isang rehiyon ng espasyo, maaaring sa malayong espasyo o sa materyal na dielectric. Ito ay maaaring magkaroon ng iba't ibang sanhi, tulad ng thermionic emission, semiconductor junctions, dielectric breakdown, o water trees. Ito ay maaaring magkaroon ng iba't ibang epekto, tulad ng pagbawas ng thermionic conversion efficiency, pagpapabuti ng performance ng amplifier, o pagbawas ng shot noise.

Source: Electrical4u

Statement: Respetuhin ang orihinal, mahalagang mga artikulo ang dapat ibahagi, kung mayroong paglabag sa copyright, pakiusap kontakin upang i-delete.