Электропечей сопротивления

ионов и установившиеся потенциальные барьеры обоих переходов поддерживают динамическое равновесие, а токи через переходы равны нулю. При наличии источников смещения ?э и Ек указанной полярности (нормальное включение) создаются условия для инжектирования дырок из эмиттера в базу и перемещения электронов из базы в эмиттер. Поскольку концентрация электронов в базе во много раз меньше концентрации дырок в слое эмиттера, то встречный поток электронов значительно меньше. Поэтому при встречном перемещении дырок и электронов произойдет их частичная рекомбинация, а избыток дырок внедряется в слой базы, образуя ток эмиттера /э.

При переходе электронов из валентной зоны в зону проводимости в первой образуются дырки, которые также являются носителями заряда. Следовательно, в полупроводниках с электронной электропроводностью, кроме основных носителей зарядов — электронов, имеются неосновные носители заряда — дырки, при этом концентрация электронов значительно больше концентрации дырок.

В r'-слое с собственной электропроводностью концентрация свободных носителей заряда весьма мала ( 3.8, б), поэтому практически вся область длиной W обеднена свободными носителями и распределение электрического поля в ней соответствует 3.8, в. Из-за сильной зависимости коэффициента ударной ионизации от напряженности электрического поля [см. (2.85)] область лавинного умножения сильно локализована ( 3.8, г), поэтому процесс умножения носителей заряда происходит в узком слое толщиной хум. Слой вне области умножения (л:ум •< х < W) называется областью дрейфа. Носители заряда, генерируемые в обратносмещенном /э+-/г-переходе, разделяются полем последнего и дрейфуют в нем. Электроны и дырки дрейфуют от области умножения толщиной л:ум до п+- и р+-областей соответственно ( 3.8, а). Путь и время дрейфа электронов значительно больше пути и времени дрейфа дырок. Поэтому временем дрейфа дырок можно пренебречь и считать, что все пролетное запаздывание тпр и связанное с ним динамическое ОС определяются дрейфующими электронами.

Под «горячими» понимают электроны, энергия которых значительно больше средней энергии равновесных носителей заряда. Эквивалентная температура таких электронов значительно больше температуры кристалла. Инжектированные в кристалл горячие электроны активно рассеиваются на колебаниях решетки, дефектах реальной структуры и т. д. В результате рассеяния горячие электроны теряют свою энергию и переходят в равновесное состояние.

Подвижностью носителей зарядов ц„ и \ip называют среднюю направленную скорость их движения в электрическом поле напряженностью в 1 В/см. Подвижность электронов значительно выше подвижности дырок.

С увеличением частоты столкновений vea = 1/тео (с повышением давления газа) избыточная температура электронов уменьшается. На 5.5 приведены данные о температуре электронов и атомов плазмы ствола дуги в зависимости от давления. При р < 2 • 1 03 Па по мере уменьшения давления превышение температуры электронов значительно увеличивается. При р> 2 • 10s Па с увеличением давления температуры Т 'е и Та практически выравниваются. Признаком неизотермич-ности или изотермичности плазмы определяется понятие соответственно дуг низкого и высокого давления.

Начиная с частоты /Кр1, разрядное напряжение с ростом частоты снижается, что связано с особенностями образования объемных зарядов. Как уже указывалось, ионизация в промежутке возникает при напряжении ниже пробивного. При небольшой частоте ионы, возникшие в один полупериод, в течение этого же полупериода успевают дойти до электродов. Поэтому в последующий полупериод процесс начинается при отсутствии объемного заряда. При частотах выше /Кр1 часть ионов уже не успевает дойти до электродов, главную роль при этом играют положительные ионы, так как скорость электронов значительно больше, а число отрицательных ионов относительно невелико. Количе-

Рассмотрим физические процессы в p-n-переходе при условии, что на границе раздела полупроводников р- и «-типов отсутствуют механические дефекты, включения других химических материалов, а также внешнее электрическое поле. Условное изображение р-и-перехода показано на 3.4. Справа от границы раздела (в «-области) электронов значительно больше, чем слева, и электроны стремятся диффундировать в р-область. Попадая сюда, они начинают рекомбинировать с дырками и по мере углубления их концентрация быстро убывает. Точно так же ведут себя дыркл, диффундирующие из р-области в «-область. В р-«-переходе образуется ток диффузии /д„ф = = ^ядиФ + ^ндиф* совпадающий по направлению с диффузией дырок. Уход дырок из при контактной р-области и электронов из приконтактной n-области приводит к образованию в этих областях обедненного подвижными носителями заряда слоя и появлению нескомпенсированного положительного заряда за счет ионов донорной примеси (в приконтактной «-области) и отрицательного заряда за счет ионов акцепторной примеси (в приконтактной р-области).

и свободных энергетических уровней, соответствующих тем же значениям энергии, с другой стороны ^-«-перехода (в данном случае в зоне проводимости «-области). Оба эти условия возникли в двух сравниваемых стабилитронах при разных пробивных напряжениях. Но непосредственно под потолком валентной зоны /?-области электронов значительно меньше, чем на более глубоких уровнях валентной зоны. Особенно это справедливо для второго из сравниваемых стабилитронов, концентрация примесей в котором значительно больше. Поэтому с дальнейшим приращением обратного напряжения приращение числа электронов, способных протуннелировать, в первом стабилитроне оказывается значительно большим, чем во втором. Следовательно, дифференциальное сопротивление первого стабилитрона должно быть меньше, чем второго.

.Однако модификация полимеров с высокими значениями энергии связи и активации, таких как ПЭНД, в барьерном разряде происходит не полностью или вообще отсутствует. При переходе же к тлеющему разряду при пониженном давлении температура электронов, значительно превышая среднюю температуру газа, достигает десятков тысяч градусов при температуре газа, измеряемой десятками и сотнями градусов. Судя по вращательной, колебательной и электронной температурам газа в барьерном и тлеющем разрядах [IV.9], интенсивность обработки поверхности полимеров в тлеющем разряде должна быть значительно выше, чем в барьерном.

В зависимости от соотношения длины свободного пробега носителей заряда и толщины обедненного слоя характер их переноса через обедненный слой, а следовательно, и вид вольт-амперной характеристики меняются. Если длина L свободного пробега электронов значительно меньше толщины слоя Wn, то электроны, проходящие через этот слой, испытывают многократные столкновения с решеткой, а их траектория носит диффузионный характер. В этом случае зависимость плотности тока от приложенного внешнего напряжения описывается уравнением

Электрические печи сопротивления представляют собой теплоизолированное пространство с нагревательными элементами для преобразования электроэнергии в тепло. Конструкции электропечей сопротивления весьма разнообразны и в зависимости от формы рабочего пространства называются: камерными, шахтными, колпаковыми, конвейерными, рольганговыми, барабанными, карусельными, протяжными. Электропечи сопротивления мощностью до 10—30 кВт обычно делаются однофазными, а при большей мощности — трехфазными.

Печной блок установки ГНК арсенида галлия состоит из двух многозонных электропечей сопротивления 6 и 10, создающих распределение температуры типа, показанного на 4,35. В каждую из зон введены сбоку две термопары, одна из которых — регулирующая, а другая — контрольная. В левой высокотемпературной печи 6 имеется смотровое окно 8 для наблюдения за процессом затравливания. Другое смотровое окно 5, расположенное в торцевой крыш-

Основными материалами для нагревателей промышленных электропечей сопротивления с рабочей температурой до 1200° С являются сплавы хромоникелевые (нихромы), хромоалюминиевые и хромоникельалюми-ниевые (нихромы с алюминием).

ном токе ДС-1, ДС-2, ДС-3, ДС-4, ДС-5 (ГОСТ П206-77Е). Контакторы категории АС-1 рассчитываются на применение в цепях электропечей сопротивления и коммутируют только номинальный ток. Контакторы категории АС-2 рассчитываются на пуск электродвигателей с фазным ротором и коммутируют ток 2,5/110М. Контакторы категории АС-3 рассчитываются на пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором и на отключение вращающихся электродвигателей и коммутируют ток 6— 10/„ом. Контакторы категории АС-4 рассчитываются на пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором и на отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей, они коммутируют токи 6— Ю/,юм.

2. В чем различие электропечей сопротивления прямого и косвенного действия?

В электропечах сопротивления прежде всего наблюдают за нагревательными элементами. Не допускается работа электропечей сопротивления с отключенными, частично неисправными нагревательными элементами и замена их другими, не соответствующими марке сплава. Во время осмотра неисправные элементы заменяют. Напайку наконечников на жилы проводов и кабелей, присоединяемых к выводам нагревательных элементов, выполняют газовой сваркой. Для предупреждения брака продукции электропечи с керамическими нагревателями должны иметь равномерную нагрузку по фазам. Для контроля силы тока на каждой фазе устанавливают амперметр.

Каждая установка электропечей сопротивления должна иметь местную инструкцию по эксплуатации. Обслуживающий персонал тщательно обучают работе и уходу за электропечью или ванной и соблюдению правил безопасности с присвоением соответствующих квалификационных групп по ПТБ.

в улучшение условий труда на предприятии и за его пределами. Одним из примеров является установка индукционных электропечей и электропечей сопротивления на литейном заводе в графстве Бакингемшир. Компания изготовляет медные и алюминиевые отливки. Случилось так, что в 1974 г. завод оказался на грани закрытия, поскольку трудно было найти и удержать квалифицированных работников. Руководство компании составило программу переоборудования завода. В результате удалось:

Классификация и основные характеристики электропечей сопротивления (283). Электрические нагревательные элементы (291). Электрические печи и устройства прямого нагрева (294).

Электропитание печей сопротивления осуществляется трехфазным переменным током промышленной частоты в основном напряжением 380 В. Коэффициент мощности электропечей сопротивления близок к единице, за исключением печей, у которых наличие понижающего трансформатора, тиристор-ного источника питания, токоподводов на большие токи (печи прямого нагрева) приводит к увеличенному потреблению реактивной мощности.

Электропечи сопротивления прямого нагрева — однофазные, печи косвенного нагрева при мощности свыше 30 кВт, как правило, имеют трехфазный нагреватель. График нагрузки печей сопротивления зависит от типа применяемого регулятора мощности и от технологического процесса. При одновременной эксплуатации нескольких печей и временном сдвиге в их технологическом процессе печи для системы электроснабжения представляют спокойную, равномерную нагрузку. В табл. 60.1 приведены усредненные значения коэффициентов нагрузок электропечей сопротивления как электроприемников.