Идеальном трансформаторе

Механизм электропроводности собственных полупроводников. Как известно, пространственная кристаллическая решетка элементов IV группы таблицы Менделеева — германия, кремния, алмаза — представляет собой тетраэдр, в вершинах которого находятся атомы. Для удобства эту решетку можно изобразить в одной плоскости с тем, чтобы показать ковалентную связь между соседними атомами с помощью внешних валентных электронов. В идеальном кристалле каждый узел кристаллической решетки окружен устойчивой оболочкой из восьми электронов, четырех своих и четырех соседних ( 1.1, а). При ковалентной связи каждая пара валентных электронов в равной степени принадлежит двум смежным атомам и образует прочную структуру. Положительные заряды ядер в узлах решетки компенсируются отрицательными зарядами электронов, и в целом микрообъем остается электрически нейтральным.

В беспримесном полупроводнике (в идеальном кристалле) при температуре абсолютного нуля все ковалентные связи заполнены и свободных электронов нет. Следовательно, такой полупроводник по своим электрическим

Очевидно, в идеальном кристалле, не содержащем посторонних примесей и дефектов кристаллической решетки, концентрация свободных электронов п и концентрация дырок р будут одинаковыми: п =р .

Наличие в идеальном кристалле одинакового количества электронов и дырок предопределяет оба вида электропроводности, поэтому беспримесный полупроводник называют собственным или полупроводником i -типа . Удельная проводимость собственного полупроводника, таким образом, слагается из двух составляющих

Число ковалентных связей, созданных атомами, определяется числом валентных электронов, слабо связанных с ядром и испытывающих влияние соседних атомов. При ковалентной связи каждая пара валентных электронов принадлежит в равной мере обоим соответствующим атомам и образует силу, связывающую' атомы. Каждый атом связан с четырьмя соседними атомами восьмью электронами: четырьмя собственными электронами и по одному электрону от каждого соседнего атома. В идеальном кристалле германия или кремния все ковалентные связи заполнены, все электроны связаны с атомами и каждый имеет полностью достроенную устойчивую восьмиэлектронную оболочку.

зонами ( 5). Запрещенные зоны соответствуют значениям; энергии, которыми электрон не может обладать Б: идеальном кристалле. С ростом энергии ширина разрешенных зон увеличивается, а запрещенных зон — уменьшается. В твердом теле разрешенные энергетические зоны могут быть в различной степени заполнены электронами. Разрешенная зона 1, в которой при температуре —273° С и отсутствии внешних воздействий все энергетические уровни заняты электронами, называется заполненной зоной. Верхняя заполненная зона называется валентной, так как она заполняется валентными электронами, которые участвуют-в химических реакциях и не могут участвовать в процессе электропроводности. Разрешенная зона, в которой при температуре-абсолютного нуля энергетические уровни остаются не занятыми; электронами, называется свободной. Ее нижняя часть носит название зоны проводимости, так как уровни могут быть заняты электронами, которые получили дополнительную энергию при;

Рассмотрим процесс электрической проводимости в идеальном кристалле кремния. Идеальным называется кристалл, атомы которого расположены в кристаллической решетке без дефектов и который не содержит атомов других элементов.

которыми не могут обладать электроны в идеальном кристалле. Для полупроводников (согласно сказанному) наибольшее значение имеет запрещенная зона, разделяющая валентную зону и зону проводимости. Она характеризуется шириной запрещенной зоны АЭ, т. е. разностью энергий дна зоны проводимости и потолка валентной зоны.

проводника называется собственной проводимостью, .или проводимо с'т ь ю т и п a i (i — начальная буква слова intrinsic — собственный). Собственная проводимость обусловлена генерацией пар «электрон проводимости —• дырка проводимости». В полупроводниках зона проводимости отделена от валентной зоны запрещенной зоной, т. е. совокупностью значений энергии, которыми не могут обладать электроны в идеальном кристалле ( 13.1, а). Для германия энергия запрещенной зоны Wu равна 0,72 эв, для кремния — 1,12 эв.

— взаимный обмен мест, как в идеальном кристалле;

В идеальном кристалле все элементарные ячейки также эквивалентны друг другу. Поэтому в стационарном состоянии вероятность нахождения электрона в любой из них должна быть одной и той же. В пределах же каждой ячейки эта вероятность не может

Справедливо предположить, что при увеличении импульса электрона под действием электрического поля в идеальном кристалле возникают колебания в пределах первой зоны Бриллю-эна (колебания Блоха). Это предположение можно сделать на основании выражения (2.6) для групповой скорости электронов, а также периодичности структуры энергетических зон. Однако в реальных кристаллах прежде, чем электрон достигнет края зоны Бриллюэна, он рассеивается и колебаний Блоха не возникает. Причинами рассеяния электронов являются различные отклонения от структуры идеального кристалла, которые описаны ниже.

диоде будет синусоидальным в течение положительного (для этой половины) полупериода и равным нулю в ' д\ течение отрицательного полупериода ( 10.35, а). В приемнике положительные направления обоих токов совпадают, т.е. i'H =/, + j2 ( 10.35,6). При идеальном трансформаторе постоянная составляющая тока нагрузки

Рассмотрим модель идеального трансформатора. В идеальном трансформаторе M=^L1L2, LI = oo, LZ=. При этом напряжения iii и и2 в схеме на 1.7 определяются выражениями

диоде будет синусоидальным в течение положительного (для этой половины) полу периода и равным нулю в течение отрицательного полупериода ( 10.35, а). В приемнике положительные направления обоих токов совпадают, т. е. /н =/1 + it ( 10.35,6). При идеальном трансформаторе постоянная составляющая тока нагрузки

При идеальном трансформаторе постоянная составляющая тока нагрузки

Определить матрицу [А] идеального трансформатора как четырехполюсника. (Об идеальном трансформаторе см. в решении задачи 5.14.)

В идеальном трансформаторе вектор вторичного тока /2 сдвинут по фазе относительно вектора первичного тока Л на 180°. Такой же сдвиг по фазе должен быть между векторами вторичного U2 и первичного Ui напряжений в трансформаторе напряжения. В реальном трансформаторе угол между повернутым на 180° вектором вторичной величины и соответствующим вектором первичной величины не равен нулю, а составляет угол б, который называется угловой погрешностью трансформатора. Погрешность считается положительной, если повернутый на 180° вектор вторичной величины опережает вектор первичной величины.

Существует еще понятие идеального трансформатора, у которого потери равны нулю, индуктивности катушек бесконечно велики, а их отношение равно коэффициенту трансформации &тр = = Ll/L2 = wl/w2, где Wj, w2 — число витков первичной и вторичной катушек. В идеальном трансформаторе отношение как токов, так и напряжений не зависит от нагрузки и определяются только коэффициентом трансформации krp.

идеальном трансформаторе;

v Анализ уравнений трансформатора начнем с уравнений идеального трансформатора. В идеальном трансформаторе ri=0 и г2=0 и потери в стали магнитопровода не учитываются. Магнитная проницаемость стали (.ICT = °°, весь поток замыкается по стали, и потоки рассеяния равны нулю.

В идеальном трансформаторе при синусоидально изменяющемся магнитном потоке

Отношение напряжений в идеальном трансформаторе называется коэффициентом трансформации: