Избыточная концентрация

Согласно ПИВРЭ взрывозащищенное оборудование может иметь различные средства взрывозащиты, под которой понимаются соответствующие конструктивные и схемные меры, обеспечивающие отсутствие воспламенения окружающих взрывоопасных смесей от электрических искр, дуг, пламени и нагретых частей электрооборудования. Предусматривается восемь видов взрывозащиты: взрывонепроницаемая оболочка, повышенная надежность против взрыва, продувание под избыточным давлением, заполнение оболочки маслом, искробезопасность, кварцевое заполнение, автоматическое отключение от электрической сети, специальные средства, не предусмотренные другими видами взрывозащиты.

§ 30. Электрооборудование, продуваемое под избыточным давлением

Продуваемое под избыточным давлением взрыво-защищенное электрооборудование маркируется аналогично оборудованию повышенной надежности, но вместо первой буквы ставится буква П. Например, обозначение ПОТ4 относится к продуваемому под избыточным давлением оборудованию без взрывонепрони-цаемых элементов, пригод- 6.5. Общий вид синхронного элект-ному для взрывоопасных родвигателя СДКП-14-44-12 в исполне-смесей до группы Т4 во всех нии ПОТ4 четырех категориях.

Электрические машины в исполнении, продуваемом под избыточным давлением, выпускаются в СССР нескольких серий

Для центробежных компрессоров и насосов выпускаются также асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 2А мощностью 500—5000 кВт на 6 кВ и синхронной частотой вращения 3000 об/мин, продуваемые под избыточным давлением, рассчитанные для работы в условиях взрывчатых смесей всех категорий и групп. Их воздушное охлаждение может осуществляться при помощи вентиляции, действующей как по разомкнутому, так и по замкнутому циклам.

принудительного масляного или водяного охлаждения, отделением полости статора от полости ротора экранирующей гильзой. Обмотка статора и выводная коробка омываются трансформаторным маслом. Питание подводится к статору кабелем с маслостойкой изоляцией. Наружный кожух двигателя герметичный и рассчитай на достаточно высокие давления масла. Полость же ротора заполняется инертным газом, находящимся под избыточным давлением, которое постоянно поддерживается при работе двигателя.

В электрооборудовании специального исполнения защита против взрыва обеспечивается применением специальных средств, отличных от средств, которые используются в рассмотренных шести исполнениях. В частности, к специальному исполнению можно отнести оборудование в оболочках с избыточным давлением инертного газа, оборудование с заливкой эпоксидными смолами и т. п. Электрооборудование этого исполнения имеет первую букву обозначения С.

В нефтяной и газовой промышленности наиболее распространено силовое электрооборудование в исполнениях: с взры-вонепроницаемой оболочкой, повышенной надежности против взрыва, продуваемом под избыточным давлением, с заполнением оболочки маслом.

Плотность соединений стальных труб электропроводки после монтажа испытывается избыточным давлением от 0,05 до 0,25 МПа в зависимости от класса помещения; причем в течение 3 мин давление не должно снижаться более чем на 50%.

Для двигателей, выпускавшихся до 1973 г. и широко распространенных па промыслах, в качестве гидрозащиты применяется протектор ( 8.11,а). Корпус протектора 7 представляет собой стальную трубу несколько меньшего диаметра, чем у двигателя, внутри которой ниппель создает две камеры 6 и 12, заполненные соответственно густым и жидким маслом. Внутри протектора проходит вал, соединяющий двигатель с насосом. Вал отделяется от камер втулками 5 и 11. Через отверстия 4 в корпусе протектора поршню 8, находящемуся в камере 6, передается гидростатическое давление жидкости в скважине. Кроме этого давления на поршень 8 действует также усилие пружины 9. Густое масло под избыточным давлением проходит в нижнюю камеру протектора 12 через зазор между валом, через трубку 5 и трубку отстойника 3. Жидкое масло проходит из камеры 12 в полость электродвигателя через отверстие 2 в трубке //. При возможных утечках масла через резьбовые и фланцевые соединения этим поддерживается заполнение полости двигателя жидким маслом под избыточным давлением, равным давлению жидкости в скважине, сложенному с давлением, создаваемым пружиной 9. Густое масло, как более тяжелое, находится на дне отстойника и не смешивается с жидким. Камера 12 протектора заполняется жидким маслом через клапан / или через нижний клапан двигателя. При этом должна быть вывинчена пробка 10 для выпуска воздуха.

В тех установках, где мощности двигателей не превышают 150—200 кВт и напряжение питания установок до 1000 В, целесообразно применять асинхронные короткозамкнутые двигатели во взрывонепроницаемом исполнении, например ВАО (ВАО2), выпускаемые для, мощностей 132—315 кВт на 600— 3000 об/мин, и синхронные в исполнении, продуваемом под избыточным давлением, например БСДКП 15—21 —12 УЗ на 200 кВт, 500 об/мин.

Инерционность запирания диода связана с эффектом накопления носителей заряда, который заключается в следующем. При протекании через диод прямого тока через р — n-переход осуществляется инжекция носителей и образуется избыточная концентрация неосновных носителей, возрастающая с увеличением прямого тока. При переключении напряжения на обратное эти неосновные носители в первый момент увеличивают обратный ток и способствуют снижению обратного сопротивления. Постепенно концентрация неосновных носителей уменьшается за счет рекомбинации и ухода через р — n-переход. После окончания рекомбинации обратное сопротивление и ток восстанавливаются до стационарных значений. Кроме того, на инерционность диода в импульсном режиме оказывает влияние барьерная емкость, уменьшение которой может быть достигнуто уменьшением площади р — я-перехода.

Рассасывание заряда происходит вследствие ухода дырок из базы через коллекторный и эмиттерный переходы. До тех пор пока в процессе ра.ссасывания концентрации неосновных носителей около р — «-переходов не достигнут нуля, обратные токи через соответствующие р — n-переходы будут оставаться постоянными, т. е. токи эмиттера и коллектора будут неизменными, пока транзистор находится в режиме насыщения. В момент времени /рас избыточная концентрация неосновных носителей в базе около коллекторного р — «-перехода достигает нуля. С этого момента ток коллектора и ток эмиттера будут уменьшаться. Время рассасывания /рас определяется как интервал времени с момента выключения входного импульса и связанного с этим изменением направления тока базы до момента, когда концентрация дырок у коллекторного перехода уменьшится до нуля. Величина его зависит от конструкции эмиттера, величины его тока и длительности импульса /имж. Для уменьшения /рас на входе цепи в момент окончания действия импульса создают ток обратного направления /эа, что ускоряет рассасывание дырок в базе. По истечении времени tpac рабочая точка транзистора переходит на границу активной области и начинается спад выходного тока. Длительность спада /сп определяется как время, в течение которого ток уменьшается от 0,9 до 0,1 тока насыщения.

При / .-»•' с» избыточная концентрация стремится к стационарному значению Дяст, определяющему установившуюся фотопроводимость:

Подвижные носители заряда — электроны и дырки — по длине структуры распределяются неравномерно, с плавным понижением от слоя с высокой концентра-imeii к слою с низкой кон-Ц1лп [>ацией по закону экспоненты ( 1.2,в). В установившемся режиме любая избыточная концентрация электронов или дырок невозможна благодаря принципу нейтральности зарядов и закону постоянства произведения (1.5).

избыточная концентрация неосновных носителей заряда, что приводит к изменению прямого сопротивления диода, а следовательно, к превышению возникшего напряжения ?/притах над установившимся 1/Пр.уст- Поскольку избыточный неравновесный заряд в базе рассасывается не мгновенно, то напряжение (Упри тах снижается до 1,2 i/пр.уст за конечный промежуток времени, называемый временем установления прямого сопротивления (напряжения) /уст. Наиболее эффективным способом снижения /Уст является уменьшение толщины базы и времени жизни неравновесных носителей заряда. Существенное снижение времени жизни неравновесных носителей (до 0,5—0,3 не) достигается легированием германия и кремния золотом (так называемые импульсные диоды с золотой связкой). При этом также уменьшаются емкость Сд и обратный ток диода.

Фоторезисторы — это полупроводниковые приборы, сопротивление которых изменяется под воздействием светового потока. При облучени-и световым потоком в полупроводниковом материале возникает избыточная концентрация носителей заряда за счет перехода электронов в зону проводимости, что вызывает изменение проводимости полупроводника.

Диффузионная длина носителей заряда. Используем уравнение непрерывности для решения задачи о распределе-лении неравновесных носителей заряда вдоль полупроводника, на одном конце которого поддерживается постоянная избыточная концентрация электронов Дп„ = п — п0. Для

При высоком уровне возбуждения, когда избыточная концентрация носителей заряда сравнима с концентрацией основных носителей заряда, значениями Дп и Др в (3.2) нельзя пренебречь по сравнению с суммой П0 + р0; время жизни неравновесных носителей заряда не будет постоянной величиной; решения уравнений (3.1а), (3.16) примут иной, неэкспоненциальный вид. В э"ом случае мгновенное время жизни носителей заряда

Из (3.12) следует, что в любой момент времен i ширина области образца, в пределах которой избыточная концентрация носителей заряда спадает в е раз, равна 4(DP<)1/2.

Наряду с указанными изменениями распределение неравновесных носителей заряда изменяет свой вид, что связано с модуляцией проводимости. В той области образца, где имеется избыточная концентрация носителей заряда, возрастает удельная проводимость. Вследствие этого возникает неоднородность электрического поля и в результате дрейфа носителей заряда происходит нарушение симметрии распределения неравновесных носителей заряда. Упомянутый эффект не описывается решением (3.13), так как в уравнении непрерывности электрическое поле предполагалось постоянным.

Вычисленные таким способом значения дрейфовой подвижности тем ближе к истинным значениям, чем меньше избыточная концентрация носителей заряда. Это связано с нарушением однородности электрического поля, возникающим в результате модуляции проводимости образца неравновесными носителями заряда. Поэтому для точного определения дрейфовой подвижности измеряют время дрейфа при уменьшающемся токе эмиттера. Затем строят зависимость дрейфовой подвижности от тока эмиттера и экстраполируют ее к нулевому току эмиттера. Из этого графика находят точное значение дрейфовой подвижности носителей заряда.