Канализации электроэнергии

1. Высокое входное сопротивление, которое составляет 106— 109 Ом в канальных транзисторах с р—и-переходами и 1013— 1015 Ом в транзисторах с изолированным затвором. Такое высокое значение входного сопротивления объясняется тем, что у первых транзисторов электронно-дырочный переход между затвором и истоком включен в обратном направлении, а в транзисторах с изолированным затвором входное сопротивление определяется огромным сопротивлением диэлектрического слоя.

Площадь, приходящаяся на один транзистор, в комплементарной структуре больше, чем в структуре на однотипных /i-канальных транзисторах. Это обусловлено несколькими причинами, в частности существованием карманов с выводами к ним. При формировании кармана примеси распространяются в боковом направлении на такое же расстояние, как и вглубь (3...4 мкм), вследствие чего увеличиваются его размеры. Расстояние между р-п переходом карман — подложка и р-п переходом ближайшего /г-канального транзистора (например, между областями 2 и 5 на 4.13) должно быть бйльше суммы толщин обедненных слоев этих переходов, чтобы не было замыкания областей 2 и 5. Так как подложка слабо легирована, то толщина обедненных слоев получается весьма большой (примерно 3 мкм при /Va
где / — частота следования импульсов. На низких частотах (порядка 1 кГц) мощность составляет единицы нановатт. На максимальной частоте 1/10 /зд.ср (десятки мегагерц) мощность составляет десятые доли или единицы милливатт, что все же меньше, чем для инверторов на n-канальных транзисторах. Реальная потребляемая мощность на 10... ...20% выше рассчитанной по формуле (8.15) из-за кратковременного протекания «сквозного тока» через оба транзистора при переключении.

Логические элементы на /г-канальных транзисторах. Эти элементы содержат т активных транзисторов и один пассивный. В элементе И-НЕ активные транзисторы включаются последовательно { 8.13, а). Если хотя бы на один из входов подается напряжение низкого уровня U°, то соответствующий активный транзистор закрыт, ток через пассивный транзистор не протекает и на выходе устанавливается напряжение высокого уровня U1 = f/и.щ- Если на все входы поступает напряжение U1, то все активные транзисторы открыты и на выходе устанавливаются U°.

/зд.ср Для т = 1 и т — 4 отличается только в 1,3 раза. Таким образом, элемент И-НЕ на комплементарных транзисторах характеризуется гораздо более слабой зависимостью быстродействия от т по сравнению с элементом на /г-канальных транзисторах. Для больших m (более4...5)/0-1 <С/''° и средняя задержка возрастает пропорционально т.

Топологические структуры КМДП-элементов и ЛЭ на /г-канальных транзисторах имеют сходство: применяется совмещение транзисторов с одинаковыми типами каналов, поликремниевые слои используются в качестве соединений и др. Например, в схеме на 8.15, а сток транзистора VTnl совмещается в одну область с истоком транзистора VTn%, совмещаются в одну область истоки транзисторов VT'Р1, VTpZ, а их стоки — в другую. В микросхемах на кремниевых подложках транзисторы VTP1, VTP2 размещаются в одном кармане. Дополнительным требованием к топологии является устранение возможности возникновения тиристорного эффекта (эффекта «защелкивания»). Он заключается в том, что паразитная тиристорная р-п-р-п структура, образованная /?+-областью истока транзистора VTP, л-областью кармана, ^-подложкой и п+-областью истока транзистора VTn, при определенных условиях может переходить в открытое состояние. Тогда через нее течет большой ток, приводящий к выходу микросхемы из строя. В КМДП-микросхемах на диэлектрических подложках тирис-торный эффект отсутствует.

Для пояснения принципа работы динамических схем рассмотрим инвертор на 8.16. В отличие от ранее изученных статических схем (см., например, 8.1) на затвор пассивного транзистора VTn с индуцированным каналом .подают импульсы Ф, называемые тактовыми, с амплитудой, равной или превышающей напряжение источника питания. В течение действия импульса пассивный транзистор открыт. Если L/вх = Uu, то после окончания тактового импульса и запирания транзистора УТ„ выходное напряжение U1 поддерживается («запоминается») конденсатором С„. По мере его разряда малым током закрытого транзистора VTa напряжение ?/вых медленно понижается. С приходом следующего тактового импульса транзистор опять открывается и прежнее значение U вых восстанавливается. Если частота импульсов достаточно велика, то в паузе между ними изменение ^вых мало и состояние элемента сохраняется. В отсутствие импульса ток источника питания и потребляемая мощность практически расны нулю при любом сигнале на входе. Таким образом, динамический элемент на я-канальных транзисторах по сравнению со статическим обладает в Q раз меньшей мощностью, где Q — скважность тактовых импульсов (отношение их периода Тт к длительности tu).

Малые площадь и потребляемая мощность достигаются в элементе памяти на четырех n-канальных транзисторах, содержащем вместо пассивных транзисторов поликремниевые резисторы ( 9.6). Резисторы практически не занимают дополнительной площади на кристалле, так как они расположены на поверхности над транзисторами. Элемент имеет относительную площадь 60...100 литографических квадратов, что в 1,5...2 раза меньше, чем элемент памяти на 9.2, и в 4 раза меньше, чем элемент памяти на комплементарных транзисторах на 9.5. Поэтому достижима высокая информационная емкость (256 Кбит и выше).

нале и «-канале отличаются (для дырок примерно на 30 % ниже); в результате входная емкость /з-канального транзистора обычно больше. При этом появляются дополнительные частотные искажения или требуется выравнивать скорости изменения напряжений на входных емкостях с помощью коррекции управляющих сигналов. Чтобы избежать перечисленных трудностей, применяются так называемые квазикомплементарные пары, построенные только на «-канальных транзисторах.

Пусть в схеме на 11.17, а на оба логических входа поданы напряжения, соответствующие логическому нулю. Тогда в п-ка-нальных транзисторах VTI и VT3 канал перекрывается, т. е. транзисторы оказываются запертыми. В р-канальных транзисторах VT2 и VT4 каналы открываются, однако, поскольку через эти каналы протекают незначительные по величине токи запертых транзисторов Т\ и 73, падением напряжения на каналах можно пренебречь. Следовательно, выходное напряжение, примерно равное напряжению источника питания, будет соответствовать уровню логической единицы.

1. Высокое входное сопротивление, достигающее в канальных транзисторах с р-п переходами величины 10е—109 Ом, a D транзисторах с изолированным затвором 1013—1016 Ом. Такое высокое значение входного сопротивления объясняется тем, что в транзисторах с р-п переходами электронно-дырочный переход между затвором и истоком включен в обратном направлении, а в транзисторах с изолированным затвором входное сопротивление определяется очень большим сопротивлением утечки диэлектрического слоя.

На втором этапе в подложке я-типа формируются области стока и истока р-канального МДП-транзистора ( 1.7,6). Третьим этапом является получение стоковой и истоковой областей n-канального МДП-транзистора, достигаемого внедрением в карман р-типа легирующей примеси фосфора с таким же, как у бора, уровнем концентрации ( 1.7,е). Четвертый этап ( 1.7,г) связан с формированием подзатворных областей в р- и n-канальных транзисторах. Эти области представляют собой диэлектрические слои двуокиси кремния (SiO2), выращиваемые в результате термического окисления кремния кислородом.

В пособии излагаются общие свойства систем электроснабжения, обусловленные единством процессов выработки, передачи и потребления электроэнергии. Для отображения системных свойств электроснабжения вводятся понятие электрического хозяйства промышленных предприятий и система показателей, его описывающих. Материал, относящийся к расчету электрических нагрузок, подвергнут авторами существенной переработке в, связи.с установленными в настоящее время значительными погрешностями, присущими формализованным методам расчета. При изложении этого материала использован опыт Государственного института по проектированию металлургических заводов (Гипромез). В частности, показана необходимость применения комплексных методов расчета нагрузок, особенно в связи с неопределенностью исходных данных на различных стадиях проектирования. Рассматриваются основные принципы построения и расчета промышленных электрических сетей; вопросы выбора надежных и экономичных схем электроснабжения и подстанций; прогрессивные способы канализации электроэнергии, в первую очередь с помощью глубоких вводов 35—220 кВ и токопроводов б—10 кВ; компенсация реактивной мощности нагрузки; мероприятия по повышению качества электроэнергии (схемные решения, симметрирующие установки, фильтры высших гармоник). Излагаются основные пути экономии электроэнергии в промышленности. Показано, что реализация современных требований энергосберегающей политики базируется на необходимости применения для целей учета и контроля расхода электроэнергии комплекса технических средств и устройств и направлена на снижение максимума на-- грузки предприятий, уменьшение потерь электроэнергии. В связи с необходимостью повышения уровня проектных решений вопросы проектирования электроснабжения

Имеющие место в, настоящее время изменения систем электроснабжения характеризуются повышением распределительного и высшего напряжений, приближением высокого напряжения к электрйприемникам; широким использованием электротехнологии; появлением новых поколений коммутационной аппаратуры и новых типов устройств для канализации электроэнергии; регулируе-

Внутризаводское распределение электроэнергии проводится по радиальной, магистральной или смешанной схемам в зависимости от территориального размещения нагрузок, их значений, требований к надежности питания и др. При выборе конкретной схемы распределения электроэнергии необходимо учитывать конструктивное выполнение сетевых узлов и способы канализации электроэнергии по территории предприятия: кабельный или шинный. При различных вариантах схемы необходимо также учитывать токи КЗ.

ДЛЯ КАНАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Кабельные прокладки 6—35 кВ занимают меньше места по сравнению с воздушными. Надежность их работы не зависит от ветра, гололеда, загрязненности среды и т. п. Кабельные прокладки 6—10 кВ используют для канализации электроэнергии на средних и малых предприятиях, на больших их применяют в основном на сравнительно коротких участках распределительных сетей — от ПГВ или РП до цеховых подстанций.

ства и мощности КТП 5, 6, выполняется выбор способов канализации электроэнергии 8, 9, выдаются задания на смежные части проекта 7. На основании технико-экономического сравнения вариантов производится выбор схем питающей и распределительной сетей и осуществляется расчет нагрузок по распределительным шкафам, щитам, трансформаторам. Далее выполняется распределение электрических нагрузок, их перераспределение по щитам, шкафам, РП, трансформаторам 11, окончательный выбор схемы питающей сети (магистральная или радиальная) . Все вопросы формирования основных проектных решений рассматриваются в подсистеме силового электрооборудования 2—16.

6.8. Кабели и токопроводы для канализации электроэнергии в пределах промышленного предприятия . . . 190

Для прокладки скрытых безопорных линий, а также ДЛЯ канализеции электроэнергии, подводимой к подвижным объектам, служат электрические кабели. В кабеле провода двух- или трехфазной линии заключены в прочную герметическую многослойную оболочку, что повышает надежность линий электропередачи. Кабели можно прокладывать под землей и под водой. Подземные кабели — основное средство канализации электроэнергии в крупных городах. Недостаток кабельных линий — их г.ысокая стоимость.

Линия электропередачи — система проводов или кабелей, предназначенная для передачи (канализации) электроэнергии от источника к потребителю.

Комплектный токопровод — электротехническое устройство, служащее для передачи (канализации) электроэнергии, защищенное сплошными металлическими кожухами, состоящее из шин, изоляторов и встроенных измерительных трансформаторов.

Освещены вопросы электроснабжения предприятий при их проектировании, мотаже и эксплуатации. Детально рассмотрены расчет электрических нагрузок, выбор схем распределения и способов канализации электроэнергии, обеспечении качества электроснабжения, режимы электроснабжения, компенсация реактивной мощности, рационализация и регулирование электропотребления, организация и управление электрическим хозяйством.