Движением свободных

Скорость движения электронов во много раз больше скорости движения относительно тяжелых положительных ионов; поэтому и в газоразрядных приборах основными носителями тока остаются свободные электроны. Доля тока, образуемого движением положительных ионов, составляет обычно менее одной десятой общего тока через разрядный промежуток. Полезная роль положительных ионов заключается в том, что их заряды нейтрализуют объемный отрицательный заряд электронов. В разрядном промежутке образуется плазма - среда, для которой характерна высокая концентрация одинакового числа зарядов обоих знаков (примерно 109-1012 пар зарядов в 1 см3). Проводимость газовой плазмы близка к проводимости металлов, благодаря чему в газоразрядном приборе ток может достигать больших значений при малом напряжении между электродами.

Скорость движения электронов во много раз больше скорости движения относительно тяжелых положительных ионов; поэтому и в газоразрядных приборах основными носителями тока остаются свободные электроны. Доля тока, образуемого движением положительных ионов, составляет обычно менее одной десятой общего тока через разрядный промежуток. Полезная роль положительных ионов заключается в том, что их заряды нейтрализуют объемный отрицательный заряд электронов. В разрядном промежутке образуется плазма - среда, для которой характерна высокая концентрация одинакового числа зарядов обоих знаков (примерно 109—10'2 пар зарядов в 1 см3). Проводимость газовой плазмы близка к проводимости металлов, благодаря чему в газоразрядном приборе ток может достигать больших значений при малом напряжении между электродами.

Скорость движения электронов во много раз больше скорости движения относительно тяжелых положительных ионов; поэтому и в газоразрядных приборах основными носителями тока остаются свободные электроны. Доля тока, образуемого движением положительных ионов, составляет обычно менее одной десятой общего тока через разрядный промежуток. Полезная роль положительных ионов заключается в том, что их заряды нейтрализуют объемный отрицательный заряд электронов. В разрядном промежутке образуется плазма — среда, для которой характерна высокая концентрация одинакового числа зарядов обоих знаков (примерно 109—10'2 пар зарядов в 1 см3). Проводимость газовой плазмы близка к проводимости металлов, благодаря чему в газоразрядном приборе ток может достигать больших значений при малом напряжении между электродами.

Основное отличие ионных приборов от электровакуумных заключается в том, что прохождение электрического тока через разрядный промежуток ионного прибора сопровождается направленным движением положительных ионов.

Следует отметить, что вследствие малой подвижности ионов, масса которых в тысячи и десятки тысяч раз больше массы электронов, анодный ток в газотроне главным образом электронный. Так, в газотронах с ртутным наполнением лишь 1/400 анодного тока (около 0,25%) образуется движением положительных ионов.

Электрический ток, обусловленный направленным упорядоченным движением электронов, имеет место в проводниках первого рода (металлах), электронных и полупроводниковых приборах. В проводниках второго рода — электролитах (водные растворы солей, кислот и щелочей) — электрический ток обусловлен движением положительных и отрицательных ионов, упорядоченно перемещающихся под действием приложенного поля.

Кристаллы с дырочной электропроводностью, в которых электрический ток создается упорядоченным движением положительных зарядов, называются кристаллами типа р (от positive — положительный).

При температуре около 200° С проводимость определяется в основном уже движением положительных ионов натрия, их переносом на катод. Усиленное тепловое движение,

Таким образом, электрический ток является потоком вектора плотности тока через поверхность; поэтому ток — величина скалярная. Мы приписываем, однако, току знак «плюс», если направление тока в проводнике совпадает с движением положительных зарядов, и знак «минус», если оно не совпадает.

При горении дуги падение напряжения на вентиле невелико (15—30 в) и мало зависит . от тока. Ток в ртутной дуге осуществляется не только движением электронов от катода —f к аноду, но и движением положительных ионов ртути в направлении от анода к катоду. Поэтому ртутные вентили принадлежат к ионным приборам. При изменении знака напряжения на вентиле обратный ток через вентиль ничтожен. Ртутные вентили изго- 1-11. товляют как сравнительно небольшой мощно-

на проводах положительные заряды ( 205). Плотность индуктированных зарядов максимальна на участке провода, ближайшем к каналу лидера. Из-за относительно малой скорости лидера ток в линии, связанный с движением положительных зарядов, мал и потенциал провода u — iZ остается равным нулю (без учета рабочего потенциала провода). Электрическое поле положитель-

Электрическое поле в однородном диэлектрике. По сравнению с проводниками количество свободных заряженных частиц в единице объема диэлектрика очень мало. Поэтому при наличии внешнего электрического поля направленным движением свободных заряженных частиц можно пренебречь и считать, что в диэлектрике преобладают явления электростатические.

ках, не имеющих дефектов в кристаллической решетке. Собственная электропроводность полупроводников вызвана разрывами ковалент-ных связей и переходом валентных электронов в зону проводимости, В таких полупроводниках число валентных электронов, ушедших в зону проводимости, равно числу дырок, образовавшихся в результате ухода валентных электронов. Поэтому ток в полупроводниках с собственной электропроводностью создается направленным движением свободных электронов и направленным перемещением дырок. Следует помнить, что направленное перемещение дырок является следствием перемещения электронов в валентной зоне, но направление дырочного тока совпадает с направлением перемещения дырок и противоположно действительному направлению перемещения свободных электронов в валентной зоне. Концентрация дырок в полупроводнике типа I равна концентрации электронов.

Таким образом, механизм прохождения тока через твердые и жидкие металлы обусловлен дрейфом (направленным движением) свободных

Ионные приборы отличаются от электронных тем, что в их работе используются как свободные электроны, так и ионы газа. При небольших напряжениях между катодом и вькодным электродом -- анодом ток в приборе в основном определяется движением свободных электронов к аноду. Свободные электроны между катодом и анодом образуются вследствие ионизации газа и вторичной эмиссии из катода под действием различных внешних факторов. Эти электроны называются первичными.

Источником теплоты в аппаратах могут стать диэлектрические потери (выделение теплоты) в изоляционных элементах,. Первый вид этих потерь определяется движением свободных зарядов в диэлектрике и зависит от приложенного напряжения и активного электрического сопротивления диэлектрика (джоулева теплота). Второй вид потерь вызван вязкостью диэлектрика — среды, в которой происходит поворот полярных молекул в направлении электрического поля. Эти потери существенно зависят от частоты изменения направлении электрическою поля.

где Y — удельная проводимость проводящего тела, Ом~'-м~'. В металлах ток проводимости обусловлен упорядоченным движением свободных электронов, в жидкостях — движением ионов. Плотность тока смещения в диэлектрике равна производной по

Электропроводность технических диэлектриков и изоляционных конструкций носит, как правило, примесный характер, т. е. обусловлена движением свободных ионов, образующихся при диссоциации примесей, или движением заряженных коллоидных частиц (в жидкостях). С ростом температуры подвижность заряженных частиц растет, поэтому увеличивается и электропроводность. Зависимость

4. Какими способами можно управлять движением свободных электронов?

Флуктуационные токи, вызванные тепловым хаотическим движением свободных электронов в проводниках, всегда существуют в любом колебательном контуре. Под их влиянием в контуре непрерывно возникают и затухают собственные колебания с малыми амплитудами. Из-за наличия усилительного нелинейного элемента и цепи положительной обратной связи эти колебания при определенных условиях могут превратиться в незатухающие. Частота их определяется в основном параметрами контура. Строго говоря, генерируемая частота несколько отличается от собственной частоты контура за счет активных сопротивлений в катушках и фазовых сдвигов. Однако это отличие существенно только при малой добротности контура.

В связи с тем что механизм электропроводности в металлах как в твердом, так и в жидком состоянии обусловлен направленным движением свободных электронов под воздействием электрического поля, их принято называть проводниками с электронной проводимостью или проводниками первого рода. В проводниках второго рода или электролитах, к которым относятся растворы, в том числе и водные, кислот, щелочей и солей, прохождение тока связано с переносом вместе с электрическими зарядами ионов вещества в соответствии с законами Фарадея. При этом состав электролита постепенно изменяется и на электродах выделяются продукты элек- Ион тролиза. Следует отметить, что ионные кристаллы в расплавленном состоянии также являются проводниками второго рода.

Тепловой шум — это флуктуации тока или напряжения, обусловленные тепловым движением свободных носителей. В результате хаотического движения свободных носителей происходит случайное перераспределение носителей в среде, приводящее к флуктуации концентрации носителей, а следовательно, и тока, протекающего через нее. Электронные приборы часто представляют в виде эквивалентного шумового резистора.