Генерация электронно

Газотурбинные электростанции — ГТЭС — предназначены для работы в пиковой части графика нагрузки энергосистемы, а также несения резервных функций. Они обладают высокими маневренными качествами. Время пуска из холодного состояния газотурбинной установки (ГТУ) составляет 30—40 мин. В настоящее время основным типом газотурбинных агрегатов являются установки ГТ-100-750-2 мощностью 100 МВт. Готовятся к использованию ГТУ мощностью 125, 150 и 200 МВт. Принципиальная тепловая схема газотурбинной установки ГТ-100-ЗМ с основными параметрами дана на 2.10. Пуск ГТУ осуществляется с помощью паровой пусковой турбины 38

На 18.5 приводится схема ПГУ с высоко!апорным парогенератором. Установка состоит из двухкорпусного высоконапорного парогенератора ВПГ с принудительной циркуляцией, дополнительной камеры сгорания ДКС, газотурбинной установки ГТУ, паротурбинной установки ПТУ и газоводяных экономайзеров ЭК1-Ж3, служащих для утилизации теплоты уходящих газов ГТУ. Предназначается она для работы на природном газе или жидком топливе. Разработаны

Работа газотурбинной установки осуществляется следующим образом. В камеру сгорания 1 подается жидкое или газообразное топливо и воздух ( 2.14, а). Получающиеся в камере сгорания газы 2 с высокой темпера-

Общий вид газотурбинной установки приведен на 2.14.

Парогазовые установки могут работать также по схеме, в которой отработанные в газовой турбине газы поступают в паровой котел ( 2.16 — обозначения те же, что и на 2.15). Газовая турбина в этом случае служит как бы частью паросиловой установки. В камере сгорания газотурбинной установки сжигается 30 — 40% топлива, а в парогенераторе — остальное топливо.

4-3. Цикл газотурбинной установки............ 161

4-3. ЦИКЛ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

Найдем выражение термического к. п. д. цикла газотурбинной установки (так мы будем называть установку, включающую собственно газовую турбину и компрессор), в которой подвод тепла осуществляется при р = const. Для термодинамического рассмотрения предположим процесс замкнутым и обратимым, как это мы делали уже раньше. Для упрощения рассмотрим цикл в отсутствие подогревателя .2 на 4-9. В этом случае воздух непосредственно поступает из компрессора в камеру сгорания, а отработавшие газы из турбины направляются без использования их тепла в атмосферу. Такой предварительный подогрев воздуха ( 4-9) отходящими газами называется регенерацией. Регенерация хотя и повышает к. п. д. установки, но

Для практических расчетов газовых турбин широко применяется r's-диа грамма. Так как для идеальных газов i = / (Т), изобары и весь цикл в этой диаграмме расположатся так же, как и в Ts-диаграмме ( 4-10); надо только иметь в виду, что площадь внутри is-диаграммы цикла уже не измеряет полезной работы газотурбинной установки .

Рассмотрим теперь цикл газотурбинной установки с подводом тепла при v = const ( 4-12). Для организации такого процесса в турбине необходимо после заполнения камеры сгорания горючей смесью отделять ее от сопла и подводящего трубопровода; этим целям служат клапаны 2,3 и 8,

4-11. Цикл газотурбинной установки с многоступенчатым сжатием и многоступенчатым подводом тепла в Ts-диаграмме.

Электроны и дырки, образовавшиеся в результате термогенерации, совершают хаотическое движение в полупроводниковом кристалле в течение некоторого времени, называемого временем жизни, после чего свободный электрон заполняет незаполненную связь, становится связанным, при этом исчезает пара носителей заряда — свободный электрон и дырка. Этот процесс называется рекомбинацией. На энергетической диаграмме 1.4 генерация электронно-дырочной пары отображена переходом 1, рекомбинация — переходом 2. Таким образом, при температуре Т Ф О К в свободной зоне оказывается некоторое количество электронов, частично заполняющих ее.

При подаче на р-/7-переход обратного напряжения t/o6p слой пространственного заряда находится в неравновесных условиях, так как он дополнительно обедняется носителями заряда. При Uo6f> менее — (0,2— 0,3) В концентрация свободных носителей в слое пространственного заряда практически равна нулю. В этих условиях в слое пространственного заряда происходит термическая генерация электронно-дырочных пар, не уравновешенная противоположным процессом - рекомбинацией. При появлении электронно-дырочной пары электрическое поле слоя пространственного заряда выталкивает электрон в электрически нейтральную л-область, а дырку — в электрически нейтральную р-область, создавая обратный ток р-л-перехода, называемый током термогенерации. Ток термогенерации пропорционален объему слоя пространственного заряда, т.е. произведению площади р-/7-перехода на толщину этого слоя. С ростом t,'o6p толщина слоя пространственного заряда увеличивается и, следовательно, увеличивается ток термогенерации (приблизительно пропорционально VIC/06pl' .

При освещении полупроводника кванты света взаимодействуют с электронами. Если энергия квантов превышает ширину запрещенной зоны &3. валентные электроны поглощают энергию квантов и переходят в зону проводимости, т.е. происходит генерация электронно-дырочных пар. Генерируемые светом свободные носители являются избыточными, неравновесными. Одновременно с генерацией носителей идет процесс

Электроны и дырки, образовавшиеся в результате термогенерации, совершают хаотическое движение в полупроводниковом кристалле в течение некоторого времени, называемого временем жизни, после чего свободный электрон заполняет незаполненную связь, становится связанным, при этом исчезает пара носителей заряда - свободный электрон и дырка. Этот процесс называется рекомбинацией. На энергетической диаграмме ( 3.4) генерация электронно-дырочной пары отображена переходом 1, рекомбинация - переходом 2. Таким образом, при температуре ТФО К в свободной зоне оказывается некоторое количество электронов, частично заполняющих ее.

Генерация электронно-дырочных пар 56 Герметизация 361 Голография 369, 379

влиянием различных внешних воздействий концентрация свободных носителей может превысить равновесное значение. Неравновесные носители могут возникать под действием внешнего электромагнитного излучения, вызывающего переброс электронов из валентной зоны в зону проводимости. Этот переброс может быть как одноступенчатым (непосредственно из зоны в зону), так и многоступенчатым —• через уровни в запрещенной зоне, соответствующие ловушкам или центрам генерации. Внешнее излучение может быть световым (световая генерация электронно-дырочных пар), рентгеновским или v-излучением. Аналогичный эффект дает воздействие ионизирующих частиц (например, а-частиц).

Генерация электронно-дырочных пар через уровни ловушек разбивается на несколько ступеней (см. § 1.6). На каждой ступени электрон поглощает энергию Еф<&Е3 и постепенно перемещается в зону проводимости полупроводника.

На 7.10 сплошной линией изображена характеристика /кз = /(?ф) типового кремниевого преобразователя. С ростом энергии фотонов и укорочением длины волны увеличивается роль поверхностной рекомбинации свободных носителей в «-области кристалла, где поглощается основная часть энергии (сравните с кривой 0ф на 7.2). Ток /кз уменьшается с ростом энергии фотонов. Снижение концентрации примесей на фронтальной поверхности кристалла сокращает число дефектов в поверхностном слое, уменьшает глубину залегания р-д-перехода и выравнивает спектральную характеристику преобразователя в области коротких волн солнечного спектра (штриховая линия). Если ?'ф<Д?'з, то генерация электронно-дырочных пар отсутствует, коэффициент поглощения полупроводника и соответственно ток /кз преобразователя резко уменьшаются.

Генерация электронно-дырочных йар тепловая 12

При освещении полупроводника в нем происходит генерация электронно-дырочных пар за счет переброса электронов из валентной зоны в зону проводимости. Вследствие этого проводимость полупроводника возрастает на величину

При ионизации энергия, сообщенная атому газа свободным электроном, настолько велика, что происходит генерация электронно-ионной пары. Одновременно в газе наблюдается обратный процесс — рекомбинация, или деионизация, и освободившаяся энергия излучается в виде квантов, вследствие чего газ интенсивно светится, т. е. наступает тлеющий разряд. Соответственно увеличивается анодный ток, значение которого ограничивается полным сопротивлением цепи питания — участок бе. Дальнейшее увеличение анодного тока возможно лишь при увеличении напряжения — участок вг.