Концентрации неосновных

отверстий в плате СВЧ с возможным образованием микротрещин, способствующих концентрации напряжений, а также приложение к отверстию усилия винта, вызывающего эти напряжения. Крепление способом, показанным на 1.11, б, исключает механическое напряжение на отверстие платы, а способами, иллюстрируемыми 1.11, в, г, не требует выполнения отверстий в платах микросборок. Согласно 1.11, в крепление выполняется зажимными струбцинами 9, располагающимися по двум противоположным сторонам. В соответствии с 1.11, г платы крепятся

Значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений kan k t для некоторых форм валов даны в приложении 7.

Размеры вала определяют при разработке конструкции. Валы имеют ступенчатую форму с большим диаметром в месте посадки магнитопро-вода ротора. Число ступеней вала зависит от количества узлов машины, размещаемых на нем (магнитопровод, коллектор, подшипники, вентилятор, контактные кольца и т.д.). При переходе с одного диаметра вала на другой для предупреждения недопустимой концентрации напряжений в местах переходов должны быть предусмотрены закругления (галтели) максимально возможного радиуса. Отношение радиуса галтели к диаметру вала должно быть больше 0,05. По этой же причине не следует применять отношение диаметров соседних ступеней вала более 13- Иногда для фиксации положения пакета магнитопровода ротора на валу предусматривается упорный буртик. Диаметр вала, см, в той его части, где размещается магнитопровод, предварительно можно выбрать по формуле

Вертикальность скола после скрайбирования определяется отношением размера меньшей стороны прямоугольного кристалла к толщине пластины, которое должно быть не менее 5 — 6. Лучшие результаты получаются на очень тонких пластинах толщиной 50 — 70 мкм. Нагрузка на резец и скорость его перемещения по пластине определяют ширину области концентрации напряжений (дефектной зоны). При нагрузке на резец ~ 1,2Н размер области концентрации напряжений может достигать 250—300 мкм. После ломки пластин за счет релаксации напряжений ширина напряженной области уменьшается в 3 — 4 раза.

гированного расплава, а в случае полупроводниковых соединений— капли легкоплавкого компонента. Захвату твердых включений способствует большая скорость кристаллизации, а капель легкоплавкого расплава — нарушение гладкости фронта кристаллизации и переход его в ячеистый. Вокруг достаточно крупных включений в монокристалле полупроводника образуются характерные розетки дислокаций ( 4.47, б), подтверждающие наличие локальной концентрации напряжений.

Размеры вала определяют при разработке конструкции. Валы имеют ступенчатую форму с большим диаметром в месте посадки магнитопровода ротора. Число ступеней вала зависит от количества узлов машины, размещаемых на нем (магнитопровод, коллектор, подшипники, вентилятор, контактные кольца и т. д.). При переходе с одного диаметра вала на другой для предупреждения недопустимой концентрации напряжений в местах переходов должны быть предусмотрены закругления (галтели) максимально возможного радиуса. Отношение радиуса галтели к диаметру вала должно быть больше 0,05. По этой же причине не следует применять отношение диаметров соседних ступеней вала более 1,3. Иногда в машинах постоянного тока для фиксации положения пакета магнитопровода якоря на валу предусматривается упорный буртик. Диаметр вала, см, в той его части, где размещается сердечник, предварительно можно выбрать по формуле

обеспечение достаточнойжесткости конструкции во избежание концентрации напряжений, снижения усталостной прочности, повреждения подшипников;

Форма упругих деталей коммутационных узлов в су- Р щественной мере определяет их параметры. Особенно большое значение имеет форма элементов других деталей, при образовании которых получаются большие концентрации напряжений (неравномерное напряжение по сечению материала). Большие концентрации напряжений наблюдаются у плоских упругих деталей при резких переходам сечения,

Хрупкость — способность разрушаться без заметной пластической деформации. Хрупкость зависит от структуры материала и условий испытания; увеличивается при увеличении скорости нагружения и при понижении температуры, при повышении степени концентрации напряжений. Хрупкость материала, наблюдающаяся только при ударных нагрузках, называется ударной хрупкостью. Многие материалы хрупки, т. е. обладая сравнительно " высокой прочностью по отношению к статическим нагрузкам, в то же время легко разрушаются динамическими (внезапно прилагаемыми) усилиями.

Все три вида разрушений встречаются в практике эксплуатации энергетических установок, и по морфологическим особенностям разрушения можно судить об условиях их работы. Так, вязкое разрушение часто имеет место при повышении температуры при работе труб поверхностей нагрева в условиях ползучести. Разрушение путем образования клиновидных трещин вызвано повышенным уровнем неучтенных расчетом напряжений в условиях стесненной деформации в зонах концентрации напряжений, а также может быть связано с охрупченным состоянием металла. Разрушение порообразованием обычно происходит в результате длительной эксплуатации.

Оценка ресурса деталей ротора турбин является сложной в связи со сложностью напряженного состояния различных элементов роторов. Ресурс ротора определяется в первую очередь надежностью высокотемпературных узлов РВД и РСД. Наиболее вероятными местами появления трещин в роторе являются зоны концентрации напряжений, такие как ободья дисков с пазами под хвосты лопаток, осевой канал, термокомпенсационные канавки.

где лро, п„0 — концентрации неосновных носителей заряда в ненапряженном полупроводнике; относительное измене-

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.

Уменьшение высоты потенциального барьера приводит к снижению электрического поля, препятствующего диффузии носителей заряда. Дырки из /(-области начинают переходить в л-область, а электроны— наоборот. В каждой области появляются избыточные, концентрации неосновных носителей. Процесс нагнетания неосновных носителей заряда в какую-либо область полупроводника называется инжекцией.

При приложении U в обратном направлении концентрации неосновных носителей заряда на границах /-области уменьшаются по сравнению с равновесным состоянием. Такой процесс отсоса носителей называется экстракцией.

Благодаря высокой степени очистки исходного материала, конструктивно-технологическим приемам и т.п. допустимые обратные напряжения кремниевых диодов в десятки раз превышают аналогичные величины у германиевых диодов. Вместе с тем с повышением температуры обратный ток увеличивается почти по экспоненциальному закону. Как было показано выше, нагрев приводит к значительному росту концентрации неосновных носителей заряда, но сравнительно мало влияет на количество основных носителей. Если же в процессе нагрева число электронов и дырок в каждом слое структуры станет одинаковым, то примесный полупроводник вырождается в собственный и р—и-переход прекращает свое существование. Таким образом, рост обратного тока обусловливает температурный предел работы полупроводниковых диодов. По этим причинам допустимая температура переходов у германиевых приборов не должна превышать +60 °...75 ° С, а кремниевых +120 °...150 °С.

Если известны концентрации основных носителей заряда, то можно вычислить концентрации неосновных носителей в примесных полупроводниках, воспользовавшись со-от ношением

где п, р, пп, рп, пр, рр — концентрации электронов и дырок соответственно в полупроводниках: собственном, п-типа и /7-типа. Отсюда находим концентрации неосновных носителей заряда:

С приложением к переходу прямого напряжения, вследствие снижения высоты барьера, из n-области в р-область будут переходить (диффундировать) электроны, а из р-области в /г-область — дырки. При этом вблизи перехода концентрация неосновных носителей заряда —• электронов в р-области и дырок в п-области — становится больше равновесной. Избыточные неосновные носители заряда диффундируют в глубь перехода ирекомбини-р у ю т там. Повышение концентрации неосновных носителей заряда в р- и тг-областях при прямых напряжениях называется инжекцией, снижение концентрации неосновных носителей при обратных напряжениях — экстракцией.

При обратном смещении высота потенциального барьера возрастает на величину ell ( 2.25, в). В результате поток основных носителей заряда, способных преодолеть потенциальный барьер, резко уменьшается и уже при обратных напряжениях, больших — 0, 1 В, диффузионные потоки основных носителей можно считать пренебрежимо малыми. Обратный ток перехода образуется неосновными носителями заряда, находящимися в пределах слоя толщиной Ln и Lp (см. 2.22,г). Неосновные носители заряда, находящиеся на расстояниях, больших Ln и Lp, рекомбинируют раньше, чем дойдут до границы обедненного слоя перехода, и в образовании обратного тока участвовать не будут. Слои толщиной Ln и Lp непрерывно обедняются неосновными носителями заряда, которые захватываются полем перехода и перебрасываются в противоположные области (см. 2.22, г). В результате образуется градиент концентрации неосновных носителей заряда и возникают диффузионные потоки электронов в р-области и дырок в n-области в направлении к переходу:

Носители зарядов, концентрация которых преобладает в полупроводнике, называют основными, а носители с меньшей концентрацией -неосновными. Для полупроводников п- и р-типа соответственно концентрации неосновных носителей заряда равны:р=п,/NAv\n = ri]/Л/д.Например, в кремнии /т-типа, легированном донорной примесью с концентрацией Л/д = 1016 см~3, концентрация неосновных носителей (дырок) равна р «= (1010)2/1016 = 104 см"3, т.е. в 1012 раз меньше концентрации основных носителей п = Л/д = 1016 см~3.

Один из вольфрамовых зондов (эмиттер Э) предназначен для инжекции носителей заряда в образец, другой (коллектор /С) — для регистрации дрейфа неравновесных носителей заряда. К коллекторному зонду приложено напряжение от батареи Б в обратном направлении. Ток коллектора пропорционален концентрации неосновных носителей заряда. Если в результате дрейфа неравно-