Чем определяется ток насыщения

Ток насыщения

Тепловой ток или ток насыщения I₀ обусловлен тепловой генерацией электронно-дырочных пар атомами собственных полупроводников в областях, примыкающих к p-n переходу на расстоянии, равном длине диффузии

Механизм образования теплового тока иллюстрируется рис. 6, на котором обозначено: lобр – ширина обратносмещенного p-n перехода; S×L_n – объем диффузии в полупроводнике p-типа неосновных носителей заряда – электронов; S×L_p – объем диффузии в полупроводнике n-типа неосновных носителей заряда – дырок.

Ток I₀ не зависит от величины обратного напряжения, а зависит от материала полупроводника, температуры окружающей среды, степени легирования полупроводников.

Рис. 6. Образование тока насыщения

Влияние температуры на тепловой ток можно пояснить, используя выражение

.

Из этого выражения следует, что при увеличении температуры тепловой ток возрастает экспоненциально, то есть увеличивается в два раза при изменении температуры на каждые десять градусов Цельсия.

Например, при T₁ = +20°С ток I₀₁ = 10 мкА, а при T₂ = +50°C он определится из соотношения

,

то есть при изменении температуры на DT = +30°C тепловой ток возрастает в восемь раз.

Влияние концентрации примеси в примесных полупроводниках, образующих p-n переход, прослеживается при рассмотрении закона действующих масс применительно к определению концентрации неосновных носителей заряда. С ростом концентрации примеси N_А, N_Д в p- и n-областях уменьшается концентрация неосновных носителей, что ведет к уменьшению теплового тока.

Источник

Фотоэффект. Фотоны

В 1887 году Г. Герцем был открыт фотоэлектрический эффект, а продолжить его исследования довелось А.Г. Столетову. Ф. Леонард в 1900 году серьезно занялся данным проектом. К тому времени был открыт электрон. Это говорило о том, что фотоэффект состоял в вырывании электронов из вещества под действием падающего на него света.

По графику видно, что при подаче большого напряжения фототок анода А достигает насыщения, потому как при вырывании светом из катода они в состоянии достичь его.

Ток насыщения. Закономерности фотоэффекта

Ток насыщения I н прямо пропорционален интенсивности падающего света.

После многочисленных экспериментов были установлены закономерности формул фотоэффекта:

Данные закономерности не соответствовали представлениям классической физики о взаимодействии света с веществом. Исходя из волновых представлений, взаимодействие световой волны с электроном должно действовать по принципу постепенного накапливания энергии. Чтобы он смог вылететь из катода, необходимо иметь достаточное количество энергии, накапливаемой за определенный промежуток времени, не зависящий от интенсивности света.

Появление фотоэлектронов происходит сразу после освещения катода. Данная модель не давала четкого представления нахождения красной границы фотоэффекта. Волновая теория света не могла дать объяснение независимости энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока и пропорциональности максимальной кинетической энергии частоты света. Поэтому электромагнитная теория была не способна объяснить эти изменения.

В 1905 году А. Эйнштейн дает теоретическое объяснение наблюдаемых закономерностей фотоэффекта, основываясь на гипотезе М. Планка.

Постоянная Планка. Уравнение Эйнштейна

Основной шаг в развитии квантовых представлений относится к Эйнштейну:

Свет обладает прерывистой структурой. Электромагнитная волна состоит из порций, называемых, кварками, спустя время которые зафиксировали как фотоны.

Наибольшую кинетическую энергию, вылетевшую из катода фотоэлектроном, определяют законом сохранения энергии:

Формула получила название уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

Благодаря ему, закономерности внешнего явления фотоэффекта могут быть объяснены.

Линейная зависимость максимальной кинетической энергии от частоты и независимость от интенсивности света, существование красной границы, безынерционность фотоэффекта следуют из данного выражения.

Формула позволяет вычислить значение постоянной Планка.

Р. Милликенн проводил измерения в 1914 году, после чего смог определить работу выхода А :

где c – скорость света, λ к р – длина волны, которая соответствует красной границе фотоэффекта.

Квантовая физика использует электрон-вольт как энергетическую единицу измерения. Тогда значение постоянной Планка равняется

Законы фотоэффекта говорят о том, что при пропускании и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц, называемых фотонами или световыми квантами.

Отсюда следует, что фотон обладает импульсом, значит:

Можно сделать вывод, что учение о свете вернулось к представлениям о световых частицах – корпускулах. Но это не расценивается как возврат к корпускулярной теории Ньютона. В XX было известно о двойственной природе света. Когда он распространялся, то проявлялись его волновые свойства (интерференция, дифракция, поляризация), при его взаимодействии с веществом – корпускулярные, то есть явление фотоэффекта. Это и получило название корпускулярно-волнового дуализма.

Спустя время, данная теория была подтверждена у других элементарных частиц. Классическая физика не дает наглядную модель сочетаний волновых и корпускулярных свойств микрообъектов. Их движениями управляют законы квантовой механики. В основе этой науки лежит теория абсолютно черного тела, доказанная М. Планком, и квантовая, предложенная Эйнштейном.

Источник

Сила тока насыщения формула

Вольт-амперная характеристика фотоэлемента – зависимость фототока I, образуемого потоком электронов, испускаемых катодом под действием света, от напряжения U между электродами.

Вольт-амперная характеристика, соответствующая двум различным освещенностям катода( частота света в обоих случаях одинакова), приведена на рисунке выше. По мере увеличения U фототок постепенно возрастает, т.е. все большее число фотоэлектронов достигает анода. Пологий характер кривых показывает, что электроны вылетают из катода с различными скоростями. Максимальное значение тока – фототок насыщения – определяется таким значением U, при котором все электроны, испускаемые катодом, достигают анода:

Где n – число электронов, испускаемых катодом за 1 с.

Экспериментально показано, что задерживающий потенциал зависит от частоты света, которым облучают катод фотоэлемента, и не зависит от величины падающего светового потока. При увеличении частоты облучающего света задерживающий потенциал возрастает

Зависимость силы фототока от приложенной разности потенциалов при освещении катода светом различной частоты при одинаковом числе вырванных электронов (v₂> v₁> v )

Краткий итог: фототок насыщения зависит только от интенсивности, а запирающее напряжение U зависит от кинетической энергии вырываемых светом электронов, в свою очередь кинетическая энергия зависит только от частоты света.

47. Работа выхода при внешнем фотоэффекте, красная граница фотоэффекта.

По Эйнштейну, каждый квант поглощается только одним электроном. Поэтому число вырванных фотоэлектронов должно быть пропорционально интенсивности света (I закон фотоэффекта). Безынерционность фотоэффекта объясняется тем, что передача энергии при столкновении фотона с электроном происходит почти мгновенно.

(1)

Уравнение (1) называется уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна позволяет объяснить II и III законы фотоэффекта. Из (1) непосредственно следует, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона линейно растет с увеличением частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности (числа фотонов), так как ни A, ни v от интенсивности света не зависят (II закон фотоэффекта). Так как с уменьшением частоты света кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшается (для данного металла А=const), то при некоторой достаточно малой частоте v = v кинетическая энергия фотоэлектронов станет равной нулю и фотоэффект прекратится (III закон фотоэффекта). Согласно изложенному, из (1) получим, что

(2)

и есть красная граница фотоэффекта для данного металла. Она зависит лишь от работы выхода электрона, т.е. от химической природы вещества и состояния его поверхности. Выражение (1) можно записать в виде

Вольт-амперная характеристика фотоэлемента – зависимость фототока I, образуемого потоком электронов, испускаемых катодом под действием света, от напряжения U между электродами.

Вольт-амперная характеристика, соответствующая двум различным освещенностям катода( частота света в обоих случаях одинакова), приведена на рисунке выше. По мере увеличения U фототок постепенно возрастает, т.е. все большее число фотоэлектронов достигает анода. Пологий характер кривых показывает, что электроны вылетают из катода с различными скоростями. Максимальное значение тока – фототок насыщения – определяется таким значением U, при котором все электроны, испускаемые катодом, достигают анода:

Где n – число электронов, испускаемых катодом за 1 с.

Экспериментально показано, что задерживающий потенциал зависит от частоты света, которым облучают катод фотоэлемента, и не зависит от величины падающего светового потока. При увеличении частоты облучающего света задерживающий потенциал возрастает

Зависимость силы фототока от приложенной разности потенциалов при освещении катода светом различной частоты при одинаковом числе вырванных электронов (v₂> v₁> v )

Краткий итог: фототок насыщения зависит только от интенсивности, а запирающее напряжение U зависит от кинетической энергии вырываемых светом электронов, в свою очередь кинетическая энергия зависит только от частоты света.

47. Работа выхода при внешнем фотоэффекте, красная граница фотоэффекта.

По Эйнштейну, каждый квант поглощается только одним электроном. Поэтому число вырванных фотоэлектронов должно быть пропорционально интенсивности света (I закон фотоэффекта). Безынерционность фотоэффекта объясняется тем, что передача энергии при столкновении фотона с электроном происходит почти мгновенно.

(1)

Уравнение (1) называется уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна позволяет объяснить II и III законы фотоэффекта. Из (1) непосредственно следует, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона линейно растет с увеличением частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности (числа фотонов), так как ни A, ни v от интенсивности света не зависят (II закон фотоэффекта). Так как с уменьшением частоты света кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшается (для данного металла А=const), то при некоторой достаточно малой частоте v = v кинетическая энергия фотоэлектронов станет равной нулю и фотоэффект прекратится (III закон фотоэффекта). Согласно изложенному, из (1) получим, что

(2)

и есть красная граница фотоэффекта для данного металла. Она зависит лишь от работы выхода электрона, т.е. от химической природы вещества и состояния его поверхности. Выражение (1) можно записать в виде

Сила – ток – насыщение

Сила тока насыщения оказалась строго пропорциональной световому потоку. [2]

Сила тока насыщения равна заряду ионов, образуемых ионизатором за секунду в объеме газоразрядной трубки. [3]

Найти силу тока насыщения между пластинами конденсатора, если под действием ионизатора в каждом кубическом сантиметре пространства между пластинами конденсатора образуется я 108 пар ионов, каждый из которых несет один элементарный заряд. [4]

Найти силу тока насыщения в ионизационной камере, площадь электродов которой 100 см2, а расстояние между ними 6 2 см. Ионизатор образует в 1 см3 камеры ежесекундно 109 одновалентных ионов каждого знака. [5]

Значит, сила тока насыщения / NSdq, где q – заряд одного иона. [6]

Таким образом, сила тока насыщения очень сильно зависит от работы выхода и температуры, поскольку эти величины входят в экспоненту. Одновременно желательно, чтобы их работа выхода была как можно меньше. Например, чистый вольфрам, работа выхода которого 4 5 эВ, должен эксплуатироваться при температуре 2500 К. Затем катод активируется при пропускании через него термоионного тока при температуре катода около 1300 К. В результате образуется моноатомный слой щелочноземельных атомов, значительно понижающий работу выхода. Например, бариево-стронци-евые оксидные катоды имеют работу выхода около 1 8 эВ, благодаря чему значительные токи удается получить уже при температуре около 1100 К. Слой бариево-стронциевого окисла наносится обычно на никелевую трубку, внутри которой в качестве нагревателя используется вольфрамовая нить. Такая конструкция имеет дополнительное преимущество по сравнению с использованием нагретой вольфрамовой нити в качестве катода, поскольку в последнем случае вдоль нити возникает значительное падение потенциала и ее поверхность не будет эквипотенциальной. В оксидном катоде слой окислов является эквипотенциальной поверхностью, что улучшает весьма существенно условия работы катода в целом. [8]

При изменении интенсивности света сила тока насыщения / н также изменяется, но, как показали опыты, задерживающее напряжение U3 остается неизменным. С точки зрения волновых представлений о свете этот факт необъясним. Ведь чем больше интенсивность света, тем большие силы действуют на электроны в освещенном металле и тем большая энергия должна, казалось бы, передаваться светом электронам. [9]

С увеличением температуры катода сила тока насыщения быстро возрастает. [10]

Опыты показывают, что сила тока насыщения возрастает чрезвычайно быстро с увеличением температуры катода. [12]

Опыты показали, что п Ж и сила тока насыщения очень быстро возрастают с увеличением температуры катода. [13]

На основании сказанного можно считать, что сила тока насыщения / н численно равна заряду всех электронов, испускаемых в единицу времени данным катодом при данной температуре. [15]

Источник

ТОК НАСЫЩЕНИЯ

ТОК НАСЫЩЕНИЯ — некоторое предельное значение силы тока, создаваемого в электронной лампе всеми эмиттируемыми катодом электронами (см. термоэлектронная эмиссия).

Смотреть что такое «ТОК НАСЫЩЕНИЯ» в других словарях:

ток насыщения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN saturation currentvoltage saturation current … Справочник технического переводчика

ток насыщения — soties srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. saturation current vok. Sättigungsstrom, m rus. ток насыщения, m pranc. courant de saturation, m … Automatikos terminų žodynas

ток насыщения — soties srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. saturation current vok. Sättigungsstrom, m rus. ток насыщения, m pranc. courant de saturation, m … Fizikos terminų žodynas

ток насыщения токовой камеры — Ток в цепи собирающего электрода токовой камеры, соответствующий напряжению насыщения. [ГОСТ 19189 73] Тематики детекторы ионизирующих излучений EN saturation current of current chamber FR courant de saturation de la chambre à courant … Справочник технического переводчика

ток насыщения электрода — ток электронной эмиссии электрода; эмиссионный ток; отрасл. термоток; ток насыщения электрода Заряд, эмитированный катодом в единицу времени … Политехнический терминологический толковый словарь

ток насыщения при облучении — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN irradiation saturation current … Справочник технического переводчика

ток насыщения реактора — Мгновенное значение тока насыщающегося реактора, соответствующее определенной динамической индуктивности, которая должна быть оговорена нормативным документом [ГОСТ 18624 73] Тематики реактор электрический Обобщающие термины характеристика… … Справочник технического переводчика

напряжение (ток) насыщения ФППЗ — Выходной сигнал ФППЗ, выраженный в единицах напряжения или тока, соответствующий максимальному заряду секции накопления, при котором сохраняется обусловленное качество изображения. [ГОСТ 25532 89] Тематики приборы с переносом заряда… … Справочник технического переводчика

обратный ток насыщения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN reverse saturation current … Справочник технического переводчика

Напряжение (ток) насыщения ФППЗ — 36. Напряжение (ток) насыщения ФППЗ Выходной сигнал ФППЗ, выраженный в единицах напряжения или тока, соответствующий максимальному заряду секции накопления, при котором сохраняется обусловленное качество изображения Источник: ГОСТ 25532 89:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Ток насыщения

Плотность — ток — насыщение

Когда потенциал анода становится настолько большим, что все электроны, испускаемые катодом за каждую единицу времени, попадают на анод, ток достигает своего максимального значения и перестает зависеть от анодного напряжения. Плотность тока насыщения js, т.е. сила тока насыщения на каждую единицу поверхности катода, характеризует эмиссионную способность катода, которая зависит от природы катода и его температуры.

Температурная зависимость напряжения на тиристорах в открытом состоянии мало чем отличается от соответствующей зависимости напряжения на силовых диодах. Плотности токов насыщения переходов также экспоненциально увеличиваются при этом с ростом температуры. Благодаря этому при неизменном значении плотности тока в открытом состоянии падения напряжения на переходах практически линейно уменьшаются с ростом температуры.

Число электронов в металле, способных преодолеть потенциальный барьер на поверхности и выйти в вакуум, быстро увеличивается при повышении температуры. Поэтому и плотность тока насыщения очень сильно зависит от температуры.

Здесь С — постоянная, различная для разных металлов. Эта формула выражает зависимость плотности тока насыщения катода от температуры и известна в литературе под названием формулы.

Здесь С — постоянная, различная для разных металлов. Эта формула выражает зависимость плотности тока насыщения катода от температуры и известна в литературе под названием формулы Ричардсона. Приведенный выше вывод был основан на представлениях классической электронной теории.

Каковы же расчетные ожидаемые значения КПД СЭ с одним р-тг-переходом на основе кремния и арсенида галлия при современном уровне технологии получения этих материалов. Ответ на этот вопрос зависит от степени близости значений плотности тока насыщения i0, реализуемых в приборах, к минимально возможным значениям i Omta.

Это уравнение показывает ( в рамках принятых допущений), изменения каких параметров вызывают увеличение Voc. Это, во-первых, высота барьера — наиболее важный параметр, определяющий плотность тока насыщения Joe основных носителей заряда ; во-вторых, диодный коэффициент А, который в данной модели характеризует отношение V / VS ( названное Фонашом распределением поля); в-третьих, Joe и / /, зависящие от коэффициентов прозрачности барьера f е и У /, для туннелирующих носителей. Все эти параметры наиболее существенно влияют на термоэмиссионную составляющую диодного тока. Рассмотрим их более подробно.

При увеличении анодного напряжения ток возрастает до некоторого максимального значения /, ж, называемого током насыщения. Это означает, что почти все электроны, покидающие катод, достигают анода, поэтому дальнейшее увеличение напряженности ноля не может привести к увеличению термоэлектронного тока. Следовательно, плотность тока насыщения характеризует эмиссионную способность материала катода.

При увеличении анодного напряжения ток возрастает до некоторого максимального значения / нас, называемого током насыщения. Это означает, что почти все электроны, покидающие катод, достигают анода, поэтому дальнейшее увеличение напряженности поля не может привести к увеличению термоэлектронного тока. Следовательно, плотность тока насыщения характеризует эмиссионную способность материала катода.

При увеличении анодного напряжения ток возрастает до некоторого максимального значения / с, называемого током насыщения. Это означает, что почти все электроны, покидающие катод, достигают анода, поэтому дальнейшее увеличение напряженности поля не может привести к увеличению термоэлектронного тока. Следовательно, плотность тока насыщения характеризует эмиссионную способность материала катода.

Эга плотность тока создается всеми ионами, порождаемыми ионизатором в заключенном между электродами столбе газа с единичным поперечным сечением. Следовательно, эта плотность тока является наибольшей при данной интенсивности ионизатора и заданном расстоянии / между электродами. Ее называют плотностью тока насыщения / нас.

Основная характеристика и параметры полупроводникового диода. Какая разница между диффузионным и дрейфовым током?

Полупроводниковый
прибор с одним р-n-переходом, имеющий
два омических вывода, называют
полупроводниковым диодом. Одна из
областей р-n-структуры (р+), называемаяэмиттером,
имеет большую концентрацию основных
носителей заряда, чем другая область,
называемая базой.

При
обратном напряжении диода свыше
определенного критического значения
наблюдается резкий рост обратного тока
-это явление называют пробоем диода.

Выпрямительные
диоды используют для выпрямления
переменных токов частотой 50 Гц – 100 кГц.
В них используется главное свойство
p-n-перехода – односторонняя проводимость.

Дифференциальным
сопротивлением диода называют отношение
приращения напряжения на диоде к
вызванному им приращению тока :r ДИФ =
dU/dI

Статическая
вольт-амперная характеристика (ВАХ)
полупроводникового диода. Здесь же
пунктиром показана теоретическая ВАХ
электронно-дырочного перехода,
определяемая соотношением I=I0(еU/(mjт)-1),
где Iо — обратный ток насыщения (ток
экстракции, обусловленный неосновными
носителями заряда; значение его очень
мало); U — напряжение на p-n-переходе; jт
= kT/e — температурный потенциал (k —
постоянная Больцмана, Т — температура,
е — заряд электрона); m — поправочный
коэффициент: m = 1 для германиевых
р-n-переходов и m = 2 для кремниевых
p-n-переходов при малом токе).

Ток,
возникающий при диффузии носителей
заряда из области, где их концентрация
повышена в направлении области с более
низкой концентрацией, называется
диффузионным. область, содержащая
неподвижные заряды, создает электрическое
поле, величина которого пропорциональна
размерам заряженных областей, а
направление такое, что вызывает дрейф
электронов или дырок навстречу
диффузионному потоку.

Дрейфовым
потоком (током проводимости) называется
перенос носителей заряда вследствие
действия на них электрического поля.
Поэтому можно рассматривать результирующий
перенос носителей данного типа как
разность между переносом вследствие
диффузии и переносом за счет дрейфа,
т.е. как разность между диффузионным и
дрейфовым токами. При равновесии
дрейфовые и диффузионные компоненты
электронных и дырочных потоков
уравновешивают друг друга и полный ток
во внешних выводах равен нулю. Диффузия
и дрейф происходят только вблизи
перехода. Вдали от перехода р- и n-области
нейтральны и однородны. Степень
неравномерности распределения носителей
заряда характеризуется градиентом
концентрации; его определяют как
отношение изменения концентрации к
изменению расстояния, на котором оно
происходит. Чем больше градиент
концентрации, т.е. чем резче она изменяется,
тем больше диффузионный ток.

Плотность тока насыщения

В физической электронике используют понятие плотности тока насыщения. Эта величина характеризует эмиссионную способность металла, из которого сделан катод, и зависит от его вида и температуры.

Плотность тока насыщения выражается формулой, которая была выведена на основе квантовой статистики Ричардсоном и Дешманом:

j – плотность тока насыщения[А/м2]

R — среднее значение коэффициента отражения электронов от потенциального барьера

A — термоэлектрическая постоянная со значением 120,4 А/(K2·см2)

k — постоянная Больцмана, которая равна 1,38·10-23 Дж/К

Скорее всего, Вам будет интересно:

29.6 Бозоны

Бозон — это частица или (квазичастица — как, например, фонон — квант упругих колебаний в твердых телах) с нулевым или целочисленным спином. К бозонам, как уже упоминалось (28.8.2), относятся также фотоны (спин s = 1), составные частицы, состоящие из четного числа фермионов (например, для атома 4₂He), куперовские пары электронов, образование которых приводит к сверхпроводимости.

29.6.1. Распределение Бозе-Эйнштейна

Распределение Бозе-Эйнштейна дает
среднее число невзаимодействующих между собой бозонов
в состоянии с энергией E_i, где i — набор квантовых
чисел, характеризующих квантовое состояние. Формула распределения
Бозе-Эйштейна имеет следующий вид:

где μ — химический потенциал;

T — абсолютная температура (22.2.3);

k — постоянная Больцмана (22.2.5).

В отличие от распределения Ферми-Дирака (29.3.2.1, 29.3.2.2)
в знаменателе стоит минус единица. Вследствие этого химический
потенциал μ для бозонов не может быть положительным.
Иначе при E_i 0!)
показатель экспоненты в знаменателе стал бы отрицательным,
экспонента стала бы меньше единицы и некоторые из чисел
заполнения n_i стали бы отрицательными, что
невозможно.

Если полное число частиц в системе не фиксировано, как, например, для фотонов при тепловом излучении (26.2), то химический потенциал μ равен нулю.

При фиксированном числе частиц величину μ определяют
из условия нормировки, как и в случае распределения
Ферми-Дирака (29.3.2.3).

29.6.2. Фотонный газ

При обычных, не лазерных, интенсивностях фотоны можно считать невзаимодействующими между собой бозонами, поэтому тепловое излучение, находящееся в равновесии со стенками излучающей полости можно рассматривать как идеальный фотонный газ.

Как было отмечено выше, химический потенциал для системы
фотонов μ = 0. Энергия фотона (26.1.3,
26.1.4), следовательно распределение Бозе-Эйнштейна для
фотонов имеет следующий вид:

здесь — среднее число
фотонов с частотой ω_i. Частота ω_i
задает квантовое состояние фотона.

29.6.3. Вывод формулы Планка для
u(ω, Т) — функции распределения плотности
энергии в спектре излучения абсолютно черного тела

Ток — насыщение — диод

Ток насыщения диода равен току эмиссии катода. Однако этот участок характеристики обычно не используется, так как при работе на нем срок службы катода уменьшается.

Посмотрим теперь, каким образом ток насыщения диода зависит от температуры.

Шумовой ток im зависит от тока насыщения диода /, который легко можно регулировать изменением тока накала диода. На более высоких частотах шумовой ток уменьшается вследствие влияния индуктивностей выводов электродов диода ( особенно катода), междуэлектродной и монтажной емкостей и времени пролета электронов от катода К щюду. Хорошим источником шума в диапазоне частот от единиц герц до десятков мегагерц является фотоэлектронный умножитель. Природа возникновения шумов фотокатода такая же, как и в вакуумном диоде, но так как в фотоэлектронном умножителе фототок усиливается за счет вторичной эмиссии, то его значение в несколько раз больше тока диода. Средняя шумовая мощность легко регулируется изменением светового потока, падающего на фотокатод.

Посмотрим теперь, каким образом ток насыщения диода зависит от температуры.

При средних смещениях высоту барьера определяет возросшее значение Л и ток становится равным току насыщения обратносмещенного диода или сублинейно зависит от напряжения смещения. В ряде случаев барьеры выдерживают напряжения до 100 В. При достаточно высоких напряжениях потенциальный барьер исчезает и наблюдается экспоненциальная зависимость тока от напряжения.

Формирование электрического тока в жидкостях

Несмотря на то, что процесс проводимости электрического тока осуществляется посредством металлических приборов (проводников), ток в жидкостях лежит в зависимости от движения заряженных ионов, которые приобрели или потеряли по некой определенной причине подобные атомы и молекулы. Показателем такого движения выступает изменение свойств определенного вещества, где проходят ионы. Таким образом, нужно опираться на основное определение электрического тока, чтобы сформировать специфическое понятие формирования тока в различных жидкостях. Определено, что разложение отрицательно заряженных ионов способствует движению в область источника тока с положительными значениями. Положительно заряженные ионы в таких процессах будут двигаться в противоположном направлении – к отрицательному источнику тока.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость Жидкие проводники делятся на три основных типа:

Электролитическая диссоциация — процесс разложения молекул определенного раствора на отрицательные и положительные заряженные ионы.

Можно установить, что электроток в жидкостях может возникать после изменения состава и химического свойства используемых жидкостей. Это напрочь противоречит теории распространения электрического тока иными способами при использовании обычного металлического проводника.

Использование плотности тока на практике

Очень часто возникает вопрос о возможности использования конкретного провода для тех или иных целей. То есть, способен ли он выдержать определенную нагрузку

В этих случаях, очень важно определить плотность электротока с допустимой величиной

Когда возникает необходимость выбрать нужное сечение провода или кабеля, необходимо учитывать допустимое значение плотности электротока. Для практических расчетов во время проектирования используются специальные таблицы и формулы, позволяющие получить желаемый результат.

Для разных существуют различные значения плотности. В настоящее время используются только медные провода, в которых плотность электротока не должна превышать 6-10 А/мм2. Это особенно актуально для долговременной эксплуатации, когда проводке обеспечивается облегченный режим. Допускается эксплуатация и при повышенных нагрузках, только на очень короткое время.

Электрическим током
называется направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц.

Электрический ток в проводниках различного рода представляет собой либо направленное движение электронов в металлах (проводники первого рода), имеющих отрицательный заряд, либо направленное движение более крупных частиц вещества — ионов, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд — в электролитах (проводники второго рода), либо направленное движение электронов и ионов обоих знаков в ионизированных газах (проводники третьего рода).

За направление электрического
тока условно принято направление движения положительно заряженных частиц.

Для существования электрического тока
в веществе необходимо:

Количественными характеристиками электрического тока являются сила тока I и плотность тока j.

Сила тока
— скалярная физическая величина, определяемая отношением заряда q, проходящего через поперечное сечение проводника за некоторый промежуток времени t, к этому промежутку времени.

Единицей силы тока в СИ является ампер (А).

Если сила тока и его направление со временем не изменяются, то ток называется постоянным
.

Рассмотрим, как зависит сила тока от скорости упорядоченного движения свободных зарядов.

все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через сечение 2. Поэтому сила тока:

Таким образом, сила тока в проводнике зависит от заряда, переносимого одной частицей, их концентрации, средней скорости направленного движения частиц и площади поперечного сечения проводника.

Заметим, что в металлах модуль вектора средней скорости упорядоченного движения электронов при максимально допустимых значениях силы тока

J — это векторная физическая величина, модуль которой определяется отношением силы тока I в проводнике к площади S поперечного сечения проводника, т.е.

В СИ единицей плотности тока является ампер на квадратный метр (А/м 2).

Как следует из формулы (1),

направление вектора плотности тока совпадает с направлением вектора скорости упорядоченного движения положительно заряженных частиц. Плотность постоянного тока постоянна по всему поперечному сечению проводника.

Несамостоятельный и самостоятельный ток

Описанный кратко механизм возникновения тока в газах под воздействием внешнего поля представляет собой несамостоятельный разряд. После снятия внешнего воздействия электроток в газообразном веществе исчезает. Чтобы исследовать зависимости силы тока от напряжения, предстоит использовать стеклянную трубку, в которую впаяны электроды.

Если начать воздействовать на это устройство с помощью ионизатора, например, рентгеновского излучения, то в газе каждую секунду будет появляться некоторое количество пар свободных частиц с определенным зарядом. При отсутствии на клеммах электродов напряжения сила тока окажется равной нулю. Создав небольшую разницу потенциалов, можно заставить заряженные частицы упорядочено перемещаться, что приведет к появлению газового разряда.

Но из-за рекомбинации не все образованные в результате процесса ионизации ионы смогут дойти до электродов. Часть этих частиц приобретет нейтральный заряд. При увеличении разности потенциалов число заряженных ионов и электронов будет возрастать. При достижении определенного напряжения все заряженные частицы доберутся до электродов. Это позволяет говорить о том, что электроток достиг насыщения.

В результате вольт-амперная характеристика при появлении несамостоятельного тока становится нелинейной. Говоря проще, закон Ома в газах работает лишь при небольшой разнице потенциалов.

Если после достижения насыщения тока продолжить увеличивать напряжение на электродах, то при большой разнице потенциалов его сила начнет стремительно возрастать. Это связано с тем, что в газообразном веществе образуются дополнительные заряженные частицы сверх тех, что появляются под воздействием ионизатора. В определенный момент необходимость использования внешнего поля для поддержания разряда отпадет.

В ситуации, когда кинетическая энергия электронов превышает показатель энергии Wi, наблюдается ионизация молекул. При этом основную работу в образовании самостоятельного разряда выполняют электроны. В физике принято выделять 4 вида самостоятельного тока:

«Протоптанные» пути вычислений

Все существующие расчетные способы опираются на выведенный Омом закон, согласно которому сила тока, помноженная на напряжение, равняется мощности. Бытовое напряжение – величина постоянная, равная в однофазной сети стандартным 220 В. Значит, в легендарной формуле остаются лишь две переменные: это ток с мощностью. «Плясать» в расчетах можно и нужно от одной из них. Через расчетные значения тока и предполагаемой нагрузки в таблицах ПУЭ найдем требующийся размер сечения.

Обратите внимание, что сечение кабеля рассчитывают для силовых линий, т.е. для проводов к розеткам

Линии освещения априори прокладывают кабелем с традиционной величиной площади сечения 1,5 мм².

Если в обустраиваемом помещении нет мощного диско-прожектора или люстры, требующей питания в 3,3кВт и больше, то увеличивать площадь сечения жилы осветительного кабеля не имеет смысла. А вот розеточный вопрос – дело сугубо индивидуальное, т.к. подключать к одной линии могут такие неравнозначные тандемы, как фен с водонагревателем или электрочайник с микроволновкой.

Тем, кто планирует нагрузить силовую линию электрической варочной поверхностью, бойлером, стиральной машиной и подобной «прожорливой» техникой, желательно распределить всю нагрузку на несколько розеточных групп.

Если технической возможности разбить нагрузку на группы нет, бывалые электрики рекомендуют без затей прокладывать кабель с медной жилой сечением 4-6 мм². Почему с медной токоведущей сердцевиной? Потому что строгим кодексом ПУЭ прокладка кабеля с алюминиевой «начинкой» в жилье и в активно используемых бытовых помещениях запрещена. Сопротивление у электротехнической меди гораздо меньше, тока она пропускает больше и не греется при этом, как алюминий. Алюминиевые провода используются при устройстве наружных воздушных сетей, кое-где они еще остались в старых домах.

Для поиска табличных значений мощности и допустимой силы тока можно пользоваться обоими показателями. Если в таблице указан размер площади сечения в мм², а нам известен только диаметр в мм, площадь нужно найти по следующей формуле:

Насыщение — ток

В этом случае обогащенная, область будет шире у истока, чем у стока. Насыщение тока происходит вследствие запирания канала только напряжением Uvc.

Внходные характеристики транзистора в схеме с общей базой представлены на рис. 6.12, а и при / э 0 соответствуют характеристике диода, включенного в обратном направлении. Насыщение тока коллектора происходит уже при малых значениях UK. Весьма малый наклон характеристик при / э0 объясняется слабым влиянием напряжения коллектора на величину тока, так как инжектированные носители распространяются в базе, в основном, за счет диффузии.

Как видно из этих уравнений, при больших полях плотности токов заряженных частиц изменяются в пространстве между электродами линейно, а полный электрический ток, называемый током насыщения, остается постоянным и не зависит от напряженности поля. Физически насыщение тока означает, что все родившиеся под действием внешнего ионизатора электроны и ионы достигают электродов и других путей их гибели нет.

Вследствие конечной величины элементарного заряда любой электронный лоток IB вакууме образуется большим количеством импульсов тока. В режиме насыщения тока тер-мо — или фотокатода, когда отсутствуют пространственные заряды, выход каждого отдельного электрона и переход его к а.

Когда ток эмиттера равен нулю, ток коллектора очень мал. При этих условиях насыщение тока коллектора отсутствует, а сопротивление перехода велико. При обратном смещении порядка 50 в сопротивление коллекторного перехода достигает 50 Мот. Как видно из фиг. Как видно из фиг.

Пологий участок ВГ характеристики носит название участка насыщения. Напряжение, при котором наступает насыщение тока в канале, называется напряжением насыщения.

Наиболее распространены оксидные катоды, покрытые слоем бария, стронция толщиной в сотые доли миллиметра. У диодов с такими катодами насыщения тока не происходит, так как оксидные катоды выделяют огромное количество электронов, которые рассосать практически невозможно.

Источник