Концентраций электронов

Учитывая указанные достоинства синхронных двигателей, стараются везде, где это возможно, вместо асинхронных двигателей применять синхронные. Они применяются обычно в установках средней и большой мощности при редких пусках, в случаях, когда не требуется электрического регулирования частоты вращения. Синхронные двигатели используются, например, для привода насосов, компрессоров, вентиляторов, генераторов постоянного тока преобразовательных установок.

Под продолжительным режимом понимают работу электропривода такой длительности, при которой температура всех устройств, входящих в состав электропривода, достигает установившегося значения. В таком режиме работают электроприводы компрессоров, вентиляторов, воздуходувок, преобразовательных агрегатов и т. п. Примерные графики работы двигателя в продолжительном и прерывисто-продолжительном режимах показаны на 23.7.

Синхронные двигатели широко применяют в горной промышленности для приводов компрессоров, вентиляторов и преобразовательных агрегатов подъемных установок и экскаваторов.

Проблема создания регулируемого асинхронного электропривода решается, в основном, в двух направлениях: использованием тиристорных и транзисторных преобразователей частоты и совершенствованием способа регулирования частоты вращения асинхронных двигателей путем изменения напряжения с помощью тиристоров. u При регулировании частоты вращения за счет скольжения электропривод имеет низкие энергетические показатели, так как при этом энергия скольжения рассеивается в виде теплоты в двигателе. Однако благодаря простоте схемных решений, надежности и хорошим регулировочным свойствам этот вариант находит применение в электроприводах с вентиляторным характером момента нагрузки — в приводах компрессоров, вентиляторов, воздуходувок и др.

лирования частоты вращения асинхронных двигателей путем изменения напряжения с помощью тиристоров. При регулировании частоты вращения за счет скольжения электропривод имеет низкие энергетические показатели, так как при этом энергия скольжения рассеивается в виде теплоты в двигателе. Однако благодаря простоте схемных решений, надежности и хорошим регулировочным свойствам этот вариант находит применение в электроприводах с вентиляторным характером момента нагрузки — в приводах компрессоров, вентиляторов, воздуходувок и др.

В продолжительном режиме на КС, НПС и нефтебазах работает большая часть электродвигателей технологического назначения. Это электропривод нагнетателей компрессоров КС, перекачивающих агрегатов НПС, электроприводы маслохозяйства смазки, насосов, компрессоров, вентиляторов, АВО газа и т.п. В продолжительном режиме (длительно, но с переменной нагрузкой и кратковременными отключениями) работает электропривод металлорежущих станков ремонтно-эксплуатационных (РЭБ) и служебно-эксплуатационных блоков (СЭБ) и мастерских.

В качестве электропривода насосов, компрессоров, вентиляторов и многих других механизмов нефтебаз используют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Обычно это электродвигатели общего назначения серии 4А.

Асинхронные машины используют главным образом в качестве электрических двигателей трехфазного тока. Простота устройства и высокая надежность позволяют применять их в различных отраслях техники для привода станков, грузоподъемных и землеройных машин, компрессоров, вентиляторов и пр. В системах автоматического регулирования широко используют одно- и двухфазные управляемые асинхронные двигатели, асинхронные тахогенераторы, а также сельсины.

Учитывая указанные достоинства синхронных двигателей, стараются везде, где это возможно, вместо асинхронных двигателей применять синхронные. Они применяются обычно в установках средней и большой мощности при редких пусках, в случаях, когда не требуется электрического регулирования частоты вращения. Синхронные двигатели используются, например, для привода насосов, компрессоров, вентиляторов, генераторов постоянного тока преобразовательных установок.

Перечисленные особенности синхронных двигателей определяют области их применения: синхронные двигатели применяются обычно в установках средней и большой мощности при редких пусках, в случаях, когда не требуется электрического регулирования скорости. Синхронные двигатели используются, например, для приведения во вращение насосов, компрессоров, вентиляторов, двигателей постоянного тока преобразовательных установок.

Под длительным режимом понимают работу двигателя такой длительности, при которой он успевает нагреться до установившейся температуры ту?Т. В таком режиме работают электроприводы компрессоров, вентиляторов, воздуходувок, преобразовательных агрегатов и т. п. Примерные графики работы двигателя в длительном режиме показаны на 22.6.

т. е. уровень lg n,- лежит посередине уровней логарифмов концентраций электронов и дырок в обеих областях. На 2.17, а, б концентрации носителей заряда по оси ординат отложены в логарифмическом масштабе. Переход представляет собой область, обедненную носителями з-а р я д а.

Если концентрация ловушек захвата не мала, то концентрация электронов (дырок), захваченных ловушками А/г3, составляет значительную часть. При этом условие Ал=Др не выполняется; в данном случае справедливо соотношение Дп + Дг3=Др. Неравенство избыточных концентраций электронов и дырок ведет к неравенству времени жизни неравновесных электронов и дырок.

Формирование p-n-перехода. Предположим, что /(-«-переход образован электрическим контактом полупроводников «- и /7-типа с одинаковой концентрацией донорных и акцепторных примесей ( 16.5, и). На границе областей возникают градиенты концентраций электронов и дырок. Вследствие того, что концентрация электронов в «-области выше, чем в /7-области, возникает диффузионный ток электронов из /7-области в «-область. А из-за того, что концентрация дырок в /(-области выше, чем в «-области, возникает диффузионный ток дырок из /7-области в «-область. В результате диффузии основных носителей заряда в граничном слое происходит рекомбинация. Приграничная /7-область приобретает нескомпенсированный отрицательный заряд, обусловленный отрицательными ионам:д. Приграничная «-область приобретает нескомпенсированный положительный заряд, обусловленный положительными ионами.

В результате в коллекторной области накапливается избыточный заряд дырок, составляющий большую часть всего избыточного заряда. На границе со скрытым слоем п+-типа концентрация инжектированных дырок резко уменьшается из-за влияния тормозящего поля п-п+ перехода и меньшего времени жизни дырок в скрытом слое. Кроме заряда дырок накапливается избыточный заряд электронов в пассивной базе (на 3.8, г он не показан, так как приведенные здесь распределения концентраций электронов относятся к активной области базы),

Учитывая примерное равенство концентраций электронов и ионов в разряде

мал, а на 3-21, б он достаточно велик. При малом диаметре отверстия в экране эквипотенциальные линии проникают через отверстия в экране на малую глубину, в то время как при большом диаметре отверстия глубина проникновения много больше. В графически изображенных на 3-21, а и б с помощью эквипотенциалей полях, кроме степени неоднородности поля в промежутке daa между экраном и анодом, представляет также практический интерес нижняя граница поля, характеризуемая эквипотенциальной линией с потенциалом ф = 0. В области поля, расположенной выше этой эквипотенциали, электрон ускоряется и, приобретя нужную энергию, ионизирует атомы газа. В области ниже эквипотенциали, соответствующей ф = 0, поле отсутствует, и электроны, выходящие из катода, могут пройти через эту область, попадая в сферу действия поля либо за счет своей кинетической энергии, либо за счет диффузии от мест больших концентраций электронов (электронное облако) к местам меньших их концентраций.

равновесия произведение концентраций электронов и дырок

При большой напряженности внешнего электрического поля наблюдается режим инверсии ( 1.19); ему соответствует такое состояние приповерхностного слоя полупроводника, в котором поверхностная концентрация электронов (неосновных носителей) превышает концентрацию акцепторов. Тонкий хорошо проводящий слой 2 «-типа / 1.19, а) с высокой концентрацией электронов называют инверсным, так как его тип проводимости противоположен типу проводимости подложки. Распределения концентраций электронов и дырок показаны на 1.19,6, а напряженности поля — на 1.19, в. Для вычисления последней используют уравнение (1.33), в котором для инверсного слоя полагают К(х)=—q[n(x)+Na], а р(х) = п]/п(х), причем п(х) определяют по формуле, аналогичной (1.366): п(х) —/готехр[ф(л:)/фт]. Анализ показывает [6], что концентрация электронов и напряженность поля в инверсном слое резко уменьшаются по мере удаления от поверхности, причем вблизи поверхности, где фпов—ф(*)<Сфт, <§(*) — = <§повехр(—X/LD). Расстояние

Распределения концентраций неосновных неравновесных носителей в активной базе и коллекторе для режима насыщения показаны на 4.8. Распределение концентраций электронов в базе ПБ (х) можно рассматривать как результат суперпозиции соответствующих распределений для нормального и инверсного режимов, эти распределения показаны штриховыми линиями / и 2. Распределение концентрации дырок в эмиттере рэ (х) такое же, как для активного режима (сравните с 4.5), а распределения концентраций дырок в коллекторе рк (х) и электронов в пассивной базе подобны соответствующим распределениям для инверсного режима ( 4.7,6).

/э = const). В активном режиме обратная связь в основном обусловлена рассмотренным выше (см. § 4.4) эффектом Эрли и поясняется 4.14, на котором показаны распределения концентраций электронов в базе при двух значениях обратного напряжения на коллекторном переходе и, следовательно, разных толщинах этого перехода и базы. Оба распределения соответствуют одному и тому же значению эмиттерного тока: при увеличении напряжения {/КБ от t/KBi до t/квз граничная концентрация электронов ЛГР уменьшается. Действительно, при неизменном значении птр дрейфовый ток в базе у границы с эмиттером останется прежним, а диффузионный (и, значит, полный) ток увеличился бы из-за роста градиента концентрации в связи с уменьшением толщины базы, так как

Если с помощью какого-либо внешнего воздействия динамическое равновесие концентраций электронов и дырок в полупроводнике нарушено, то появляется дополнительная неравновесная концентрация носителей заряда. После прекращения внешнего воздействия происходит процесс рекомбинации и полупроводник приходит в равновесие.