Большинства потребителей

Температурная характеристика выражает зависимость сопротивления терморезистора от температуры ( 1.9). Для разных полупроводников характер этой зависимости различен, однако для большинства полупроводников в широком интервале температур электрическое сопротивление термистора может быть выражено экспоненциальным законом

При подаче на р—я-переход прямого напряжения возникает интенсивная инжекция через него неосновных носителей заряда: электронов в р-область и дырок в n-область. Инжектированные неосновные носители заряда рекомбинируют с основными носителями данной области полупроводника; их концентрация быстро падает по мере удаления от р—я-пере-хода в глубь полупроводника. При встрече электрона с дыркой происходит процесс рекомбинации зарядов и высвобождение энергии в виде излучения оптического диапазона волн. У большинства полупроводников энергия, выделяющаяся при рекомбинации, отдается кристаллической решетке, т. е. превращается в конечном итоге в тепло. У полупроводников, выполненных на основе карбида кремния (SiC), галлия (Ga), мышьяка (As)-, и других материалов, энергия рекомбинации выделяется в виде кван-

Ширина запрещенной зоны изменяется с изменением температуры. Происходит это в результате: 1) изменения амплитуды тепловых колебаний атомов кристаллической решетки; 2) изменений межатомных расстояний, т. е. объема тела. С повышением температуры в первом случае ширина запрещенной зоны уменьшается, во втором случае может быть как уменьшение, так и увеличение ширины запрещенной зоны. У большинства полупроводников ширина запрещенной зоны с повышением температуры уменьшается.

Таким образом, для большинства полупроводников (невырожденных) можно пользоваться статистикой Максвелла — Больцма-на и только в некоторых случаях для полупроводников (вырожденных) необходимо использовать статистику Ферми — Дирака. Разница в этих двух функциях распределения электронов по энергиям показана на 1.5.

С повышением температуры у большинства полупроводников ширина за-

Для большинства полупроводников характерен именно последний случай. Вероятность межзонной безызлучательной рекомбинации невелика, так как энергия &Е3 весьма значительна (1—3 эВ) по сравнению с kT и поэтому не всегда может быть воспринята кристаллической решеткой.

В еще более сильных электрических полях ( § > 10* В/см) средняя дрейфовая скорость становится почти равной средней Рта. 9-22. К объяснению тепловой скорости (vn к vcv » 107 см/с), явления диффузии. Горячие электроны, обмениваясь энергией с решеткой, вызывают появление оптических фононов, квантов колебательной -энергии с более высокой частотой. Каждый акт рождения такой частицы, сопровождается передачей достаточно большой порции энергии от электронного газа решетке. При этом средняя дрейфовая скорость оказывается независимой от напряженности поля. В кристалле полупроводника наблюдается насыщение тока, которое не меняется при изменении §. Напряженность электрического поля, при котором наблюдается этот эффект, называется критической. Для большинства полупроводников §кр « 10" В/см.

Длинноволновая граница спектра собственного поглощения определяется величиной ДЯд, т. е. той минимальной энергией •фотона, которая при поглощении может вызвать межзонный переход. Для большинства полупроводников собственное поглощение в зависимости от ширины запрещенной зоны наблюдается в видимой и ближней инфракрасной областях.

тельно, электропроводность должна находиться в зависимости от температуры. Зависимость концентрации носителей в собственных полупроводниках от температуры была рассмотрена ранее [см. (1.27)]. Для большинства полупроводников подвижность снижается с ростом температуры в основном за счет увеличения рассеяния на тепловых колебаниях атомов решетки. Однако для некоторых полупроводников наблюдается обратная зависимость подвижности от температуры.

С уменьшением длины волны излучения в области А,гр вначале могут наблюдаться непрямые переходы, при которых требуется меньшая энергия фотона для ионизации атома (участок 2 на 7.2), а затем с ростом энергии фотона будут только прямые переходы (участок /), так как вероятность непрямых переходов уже мала. На участке / спектра поглощения значения аф~105Ч-Ю8 см~'. Граница собственного поглощения Xrp=c/vrp большинства полупроводников приходится на видимую или инфракрасную часть оптического диапазона. На величину Кгр кроме типа полупроводника влияют температура, внешние поля, степень легирования и др. С увеличением температуры ширина запрещенной зоны большинства полупроводников уменьшается и Хгр сдвигается в сторону больших длин волн. С повышением концентрации примесей в полупроводниках энергетические уровни вблизи потолка валентной зоны или дна зоны проводимости заполняются. Поэтому при собственном поглощении, когда энергия фотона должна превышать ширину запрещенной зоны, Лгр соответственно сдвигается в область меньших длин волн. В электрическом поле красная граница Хгр смещается в длинноволновую область (эффект Келдыша — Франца), в магнитном поле — в коротковолновую (расщепление Ландау).

Для большинства полупроводников характерен именно последний случай. Вероятность межзонной безызлучательной рекомбинации невелика, так как энергия &Е3 весьма значительна (1—3 эВ) по сравнению с kT и поэтому не всегда может быть воспринята кристаллической решеткой.

Номинальное напряжение большинства потребителей колеблется в пределах от 127 до 500 В; мощные электродвигатели работают при напряжении 3 и 6 кВ. Таким образом, возникает необходимость создания ряда понизительных станций, на которых происходит неоднократное трансформирование напряжения.

Генератор последовательного возбуждения. Этот генератор (см. 17.18, в) возбуждается только при нагрузке. С увеличением тока нагрузки поток генератора, его э.д.с. и напряжение сначала растут. Затем с насыщением магнитной цепи рост потока почти прекращается; вследствие увеличения внутреннего падения напряжения напряжение на зажимах нагрузки падает. Подобная зависимость от нагрузки не позволяет применять генераторы последовательного возбуждения для питания большинства потребителей, нормально работающих при неизменном напряжении. Поэтому такие генераторы практически не используются.

Для большинства потребителей выпрямители должны обеспечивать возможность плавного регулирования выпрямленного напряжения в широких пределах. Это достигается применением управляемых выпрямителей.

Невозможно для каждого заказчика выпускать отдельную машину, поэтому электрические машины выпускаются сериями. В нашей стране самой массовой серией электрических машин является общепромышленная серия асинхронных машин 4А. Серия включает машины мощностью ет 0,06 до 400 кВт и выполнена на 17 стандартных высотах оси вращения. На каждую из высот вращения выпускаются двигатели двух мощностей, отличающиеся по длине. На базе единой серии выпускаются различные модификации двигателей, которые обеспечивают технические требования большинства потребителей. Большими сериями выпускаются синхронные машины, машины постоянного тока, микромашины и трансформаторы. Серийное изготовление машин позволяет модифицировать отдельные узлы и детали, применять поточные автоматические линии и обеспечивать необходимый выпуск электрических машин при минимальных затратах.

Энергетические системы являются основой энергоснабжения для подавляющего большинства потребителей электрической энергии и тепла. Задача энергосистем состоит в надежном, бесперебойном удовлетворении потребностей народного хозяйства и населения в электрической энергии и тепле надлежащего качества при минимальных народнохозяйственных затратах.

§ 3.27. Компенсация сдвига фаз. Входное сопротивление большинства потребителей электрической энергии имеет индуктивный характер. Для того чтобы уменьшить потребляемый ими ток за счет снижения его реактивной составляющей и тем снизить потери энергии в генераторе и подводящих проводах, параллельно приемнику энергии включают батарею конденсаторов.

Все рассмотренные выпрямители относятся к неуправляемым. Для большинства потребителей выпрямители должны обеспечивать возможность плавного регулирования выпрямленного напряжения в широких пределах. В принципе его можно осуществлять как на стороне переменного, так и на стороне постоянного напряжения. При этом в схеме выпрямителя содержатся неуправляемые вентили.

У генераторов с последовательным возбуждением напряжение сильно изменяется при изменении нагрузки, поэтому их нельзя применять для питания большинства потребителей, нормально работающих при U = const, т. е. они практически не используются.

§ 3.27. Компенсация сдвига фаз. Входное сопротивление большинства потребителей электрической энергии имеет индуктивный характер.

У генераторов параллельного возбуждения внешняя характеристика при нагрузке от холостого хода до номинальной мало отличается от характеристики генератора независимого возбуждения, поэтому изменение напряжения без регулирования его при изменении нагрузки удовлетворяет требованиям большинства потребителей электроэнергии.

Генератор последовательного возбуждения применяется очень редко и только в специальных установках, так как не удовлетворяет требованиям большинства потребителей электроэнергии в отношении постоянства напряжения.