Коэффициентом полезного

Пусть полупроводниковая пластина, имеющая толщину w, освещается монохроматическим светом, падающим нормально к поверхности пластины ( 4.1). Свет, поглощаясь, генерирует в объеме образца электронно-дырочные пары. Число генерируемых светом пар в любой точке образца пропорционально интенсивности света в этой точке, т. е. мощности, приходящейся на единицу площади поверхности. В соответствии с законом поглощения света J(x) = J0Q-ax интенсивность света /(х) в слое dx связана с коэффициентом поглощения а и толщиной слоя соотношением

На 4.13 представлена структура л-п+-типа, на которой выполняются измерения. Со стороны подложки структура освещается монохроматическим модулированным по интенсивности светом с малым коэффициентом поглощения, так что генерация носителей заряда имеет однородный характер. Генерированные светом неосновные носители заряда (дырки) диффундируют в сторону контакта Шотки, создавая фототок. Избыточная концентрация носителей заряда на границе области объемного заряда может считаться равной нулю, если измеряется ток короткого замыкания. Протяженностью области объемного заряда можно пренебречь, если диффузионная длина велика. Тогда граничное условие для контакта Шот-

Например, в кремнии в интервале от 6 до 40 мкм проявляется поглощение фононами, причем коэффициент поглощения составляет 0,3—10 см-1 и соизмерим с коэффициентом поглощения свободными носителями заряда с концентрацией 1C18 см~3. Поэтому при измерениях на кремнии целесообразно выбирать рабочий ин-

Способность тела поглощать излучение характеризуется его коэффициентом поглощения А, который численно равен отношению потоков поглощенного телом излучения и падающего излучения.

Величина А характеризует лучепоглощательную способность тела и называется коэффициентом поглощения. Для черного тела, очевидно, А = 1 и R — 0. Напомним, что

Лазеры на углекислоте обладают наиболее высоким КПД по сравнению с другими, но обладают тем недостатком, что дают луч с длиной волны 10,6 мкм (инфракрасный диапазон). Так как многие тела плохо поглощают свет с такой длиной волны, их приходится покрывать обмазками с высоким коэффициентом поглощения на базе фосфатов или графита. Для работы в непрерывном режиме активная среда в излучателе возбуждается стационарным тлеющим разрядом между расположенными в излучателе электродами, к которым подведено напряжение от высоковольтного выпрямителя. В целях стабилизации разряда выпрямляющее устройство имеет круто падающую характеристику.

Отношение поглощенной энергии к полной, падающей на поверхность тела, называется коэффициентом поглощения:

Глубинному проникновению атомов в микропоры тв'ер-дого тела способствует достаточно высокая кинетическая и потенциальная энергия ионов, которую они передают атомам газа в процессе рекомбинации с электронами. Скорость результирующего поглощения газа, представляющего собой разницу между первичным поглощением и последующим возвратом газа, принято оценивать коэффициентом поглощения 1. Последний представляет собой отношение принимаемого абсорбентом ионного потока . к полному ионному потоку jV0, приходящему к абсорбенту.

наименее освещенного элемента. Для обеспечения хорошего качества изображения достаточна контрастность порядка 20—40. Снижение контрастности вызывается главным образом засветкой необлучаемых участков экрана излучением с тех точек, которые в данный момент находятся под воздействием луча. Применяя для экранов дымчатое стекло с повышенным коэффициентом поглощения и нанося на внутреннюю поверхность люминофора тонкую алюминиевую пленку (прозрачную для электро«ов и непрозрачную для света), можно значительно повысить контрастность.

Спектр излучения Солнца включает в себя практически весь оптический диапазон (см. 7.1). Поэтому для преобразователей нет идеальных полупроводниковых материалов, использующих полностью излучение Солнца. С целью повышения качества преобразователя полупроводниковые материалы выбирают с высоким коэффициентом поглощения и большим квантовым выходом в области максимальной интенсивности спектра солнечного излучения, с минимальным коэффициентом отражения и пропускания, определенными шириной запрещенной зоны, степенью легирования, коэффициентом преломления и другими параметрами. В полупроводниках с малой шириной запрещенной зоны полнее используется большая часть спектра излучения Солнца. Но преобразователи с такими материалами отличаются невысоким напряжением холостого хода ?/х.х (см. § 7.3), большим обратным током электрического перехода /обр, а следовательно, малым диапазоном рабочих температур. Материалы с шириной запрещенной зоны в несколько электрон-вольт позволяют снизить токи /обр и получить высокие значения С/х.х преобразователя, но его КПД при этом слишком мал. Расчетные зависимости максимальной плотности мощности и КПД преобразователя от ширины запрещенной зоны полупроводников Д?3 для разных высот h над уровнем моря приведены на 7.5. Атмосфера Земли избирательно поглощает излучение Солнца, поэтому максимум КПД и его абсолютное значение смещаются в область меньших Д?3. Стрелками на рисунке указаны значения ширины запрещенной зоны для некоторых полупроводников — кремния Si, фосфида индия InP, apce-нида галлия GaAs, теллурида кадмия CdTe. В космических условиях, когда /г]>400 км и поглощением излучения атмосферой Земли можно пренебречь, материалы с &Е3** *»1,6 эВ (CdTe) обеспечивают максимальный КПД преобразования (КПД реальных преобразователей менее 20 %).

Известно, что при штамповке деталей из прутка на горизонтально-ковочных машинах конец его после штамповки перед началом повторного нагрева имеет различную по длине температуру в пределах до 800° С, необходимо равномерно нагреть заготовки в этих условиях. Двухчастотный нагрев для предварительного выравнивания температуры по длине может решить эту задачу. Мощность, поглощаемая заготовкой при данных ампервитках и диаметре, определяется коэффициентом поглощения }/~9№ef- Следовательно, имеется возможность так подобрать напряженность поля, что на участке прутка, нагретом выше 800° С, будет выделяться мощность, достаточная только для компенсации тепловых потерь, а на холодных участках — для нагрева до 800° С. В результате через некоторое время вся заготовка будет иметь одинаковую по длине температуру и ее дальнейший догрев можно легко осуществить на средней частоте. Такое выравнивание на частоте 50 Гц можно осуществлять при нагреве ферромагнитных заготовок диаметром до 90 мм.

называется коэффициентом полезного действия (к.п.д.) генератора. Как следует из (.2.1) , к.п.д. генератора меньше единицы.

Экономичность светильника определяется его коэффициентом полезного действия, равным отношению светового потока, излучаемого светильником, к световому потоку источника света, заключенного в светильнике.

К. п. д. талевой системы т]т. Трение, возникающее в элементах талевой системы, учитывается коэффициентом полезного действия талевой системы %, определяемым при подъемных операциях из выражения

Коэффициентом полезного действия г] светильника называют отношение светового потока светильника Фсв к световому потоку ламп Фл светильника:

Коэффициентом полезного действия насоса называют отношение полезной мощности к мощности насоса:

В последние годы фотодиоды начали применяться для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую (солнечные батареи). Для этой цели обычно используют кремниевые фотодиоды (фотоэлементы). Эффективность фотоэлемента можно характеризовать коэффициентом полезного действия — отношением максимальной мощности, отдаваемой им во внешнюю цепь, к общей мощности падающего на фотоэлемент излучения. Этот коэффициент у кремниевых фотоэлементов зависит от выходного напряжения ( 8.12). Из 8.12 видно, что максимальные значения Рн и т] достигаются при некоторой оптимальной нагрузке, соответствующей выходному напряжению 0,45 В.

Для линий электропередачи и распределительных электрических сетей применяют металлические провода (из алюминия, стали, меди). Действием электрогенераторов в проводах и окружающем их диэлектрике устанавливается электромагнитное поле, несущее энергию. При наличии проводов оно достигает высокой концентрации, поэтому передача электроэнергии осуществляется с высоким коэффициентом полезного действия (к.п.д.) и в количествах, достаточных для приведения в действие электроприемников не только малой, но и большой мощности.

Отношение активной мощности на выходе трансформатора к активной мощности на входе называется коэффициентом полезного действия трансформатора

Так должны работать хорошие студенты. Однако это не идеал подготовки. Более способным следует рекомендовать внимательно прочесть материал по теме предстоящей лекции. Это позволяет студенту сознательно и критически относиться к материалу и изложению лекции, благодаря чему он воспримет ее со значительно •большим коэффициентом полезного действия. Чтобы стимулировать такой метод работы, лектор, заканчивая лекцию и указав материал по прочитанной теме, должен указать, что именно из пройденного имеет отношение к следующей лекции и что надо прочесть к ней.

Первый закон. Электромеханическое преобразование энергии не может осуществляться с коэффициентом полезного действия 100%.

Первый закон. Электромеханическое преобразование энергии не может осуществляться с коэффициентом полезного действия, равным 100%.