Напряженность внутреннего

Векторы напряженности этих полей Ео и Е„ направлены противоположно, поэтому напряженность результирующего поля ? =

Поляризация может происходить различным образом в зависимости от строения молекул диэлектрика. При отсутствии внешнего поля диэлектрик в целом можно считать электрически нейтральным. При наличии внешнего поля диэлектрик перестает быть нейтральным — он поляризуется. Заряды, выявившиеся при поляризации, связаны с молекулами и могут лишь незначительно перемещаться только внутри этих молекул. Такие заряды называют связанными. В отличие от них заряды, которые можно перенести с одного тела на другое, называют свободными. Связанные заряды при поляризации создадут свое поле, напряженность которого будет направлена противоположно напряженности внешнего поля. Поэтому напряженность результирующего поля в диэлектрике будет меньше, чем напряженность внешнего поля. Степень поляризации диэлектрика характеризуется вектором пол я р и з ов анно -сти Р, который для однородных и изотропных диэлектриков в относительно слабых полях пропорционален напряженности электрического поля

Проницаемость диэлектрика в. Вектор Е нормален к оси цилиндра. Краевой эффект не учитывать. Определить напряженность результирующего поля в диэлектрике вокруг цилиндра.

Если в проводнике одновременно действуют и электростатические и сторонние силы, напряженность результирующего поля равна:

Силу Гсв, приложенную к остриям усиков в точках 6 и 6' , также можно выразить через напряженность результирующего поля Нв и Не в этих точках и соответствующие им натяжения:

внутри этих молекул. Такие заряды называют связан-н ы м и. В отличие от них заряды, которые можно перенести с одного тела на другое, называют свободными. Связанные заряды при поляризации создадут свое поле, напряженность которого будет направлена противоположно напряженности внешнего поля. Поэтому напряженность результирующего поля в диэлектрика будет меньше, чем напряженность внешнего поля. Степе яь поляризации диэлектрика характеризуется вектором поляризован и о-сти Р, который для однородных и изотропных диэлектриков в относительно слабых полях пропорционален напряженности электрического поля

Проницаемость диэлектрика е. Вектор Е нормален к оси цилиндра. Краевой эффект не учитывать. Определить напряженность результирующего поля в диэлектрике вокруг цилиндра.

Если в проводнике одновременно действуют и электростатические и сторонние силы, напряженность результирующего поля оазна:

Если проводник (металлическую пластину) поместить в электрическое поле ( 1-16), то под действием сил поля свободные электроны металлической пластины начнут перемещаться в направлении, противоположном направлению электрических линий, отчего на одной поверхности пластины возникнет избыточный отрицательный заряд, на другой — избыточный положительный и в проводящей пластине создается добавочное электрическое поле, направленное навстречу основному полю. Результирующее поле в пластине ослабнет, т. е. уменьшится сила, действующая на свободные электроны и вызывающая их перераспределение. Разделение зарядов в пластине прекратится, когда напряженность результирующего поля внутри пластины окажется равной нулю.

Прямое включение p-n-перехода. Если источник напряжения подключит ь знаком, плюс к области р-типа, а знаком минус к области к-типа, то получим включение, которое называют прямым ( 16.14). Противоположное включение называют обратным. Электрическое поле источника напряжения напряженностью Еи направлено навстречу контактному полю напряженностью Е, поэтому напряженность результирующего электрического поля Е1 = Е — Ек. Уменьшение напряженности электрического поля в p-n-переходе вызовет снижение высоты потенциального барьера на значение прямого напряжения U источника:

При обратном включении p-n-перехода ( 16.15) электрическое поле источника напряжения напряженностью Еи направлено в ту же сторону, что и контактное поле перехода напряженностью Е, поэтому напряженность результирующего поля в переходе Е2 = Е + ?„. Увеличение напряженности электрического поля в p-n-переходе повышает потенциальный барьер на значение обратного напряжения источника:

Энергетическая диаграмма электронно-дырочного перехода представлена на 1,5, г. Вдали от границы двух областей электрическое поле отсутствует. Поэтому энергетические зоны в этих областях изображены горизонтальными. Так как напряженность внутреннего электрического поля ESH в р — п-переходе направлена от электронного полупроводника к дырочному, на диаграмме соответствующие энергетические зоны для п-области должны быть ниже, чем для р-области.

где Е — напряженность внутреннего поля, появляющаяся между зарядами противоположного знака.

— напряженность внутреннего электрического поля.

Напряженность внутреннего поля увеличивается с ростом градиента коцентрации доноров и температуры. При изготовлении полупроводниковых приборов широко пользуются методом диффузии примесей в полупроводник. При этом создается неравномерное распределение примесей, которое приближенно может быть представлено функцией вида Ng(x) =ЛГ?(0)ехр( — х/1я), где Nt(0) — концентрация доноров на поверхности; х — расстояние, отсчитываемое от поверхности в глубь полупроводника; La — средняя длина диффузии примесных атомов (расстояние, на котором концентрация примесей уменьшается в е раз). Используя это распределение, по (1.13) находим, что 6=фтД-д- Следовательно, при экспоненциальном распределении примесей напряженность внутреннего электрического поля в равновесии постоянна (не зависит от координаты). Например, при ^д = 0,1 мкм для комнатной температуры (§=2600 В/см.

Равновесие соответствует нулевому внешнему напряжению на переходе. Поскольку концентрация электронов в n-области значительно больше, чем в р-области, часть электронов диффундирует из n-области в р-область. При этом в р-области окажутся избыточные электроны, большая часть из которых находится вблизи металлургической границы. Электроны будут рекомбинировать с дырками. Соответственно концентрация дырок будет уменьшаться и обнажатся нескомпенсированные отрицательные заряды акцепторных ионов. С другой стороны, от металлургической границы (в n-области) из-за ухода электронов обнажатся нескомпенсированные положительные заряды донорных ионов. Аналогичные рассуждения можно провести для дырок, которые диффундируют из р-области в /ьобласть. Вблизи металлургической границы по обе стороны ее образуется слой с пониженной концентрацией подвижных носителей — обедненный слой. Существующие в нем объемные заряды ионов примесей и связанное с ними электрическое поле препятствуют диффузии носителей и обеспечивают состояние равновесия, при котором ток через переход равен нулю, т.е. напряженность внутреннего электрического поля нарастает до тех пор, пока вызванное им дрейфовое движение носителей не уравновесит встречное диффузионное движение, обусловленное градиентами концентрации электронов и дырок. Электрическое поле обусловливает внутреннюю (контактную) разность потенциалов ср0 между п- и р-областями, т. е. потенциальный барьер.

— стабилизации 403 Напряженность внутреннего электрического поля 27

Требуется: а) подобрать электрическую проницаемость внешнего слоя изоляции е2, толщину слоев AI и Д2, так чтобы наибольшая напряженность внутреннего слоя равнялась наибольшей напряженности внешнего слоя, а наименьшая напряженность внутреннего слоя равнялась наименьшей напряженности внешнего слоя; б) найти наибольшую и наименьшую напряженности электрического поля в каждом слое, если диэлектрик с относительной электрической проницаемостью е =* 5 расположен во внешнем слое (радиусы слоев остаются такими же, как в случае а). Заряд конденсатора равен 10~8 Кл. Для случаев а) и б) качественно построить кривые зависимости напряженности электрического поля в функции расстояния от центра сфер, т. е. Е — f(R). Найти емкости конденсаторов.

Требуется: а) подобрать электрическую проницаемость внешнего слоя изоляции е2, толщину слоев AI и Д2, так чтобы наибольшая напряженность внутреннего слоя равнялась наибольшей напряженности внешнего слоя, а наименьшая напряженность внутреннего слоя равнялась наименьшей напряженности внешнего слоя; б) найти наибольшую и наименьшую напряженности электрического поля в каждом слое, если диэлектрик с относительной электрической проницаемостью е =* 5 расположен во внешнем слое (радиусы слоев остаются такими же, как в случае а). Заряд конденсатора равен 10~8 Кл. Для случаев а) и б) качественно построить кривые зависимости напряженности электрического поля в функции расстояния от центра сфер, т. е. Е — f(R). Найти емкости конденсаторов.

Напряженность внутреннего магнитного поля

Способность магнитов из закрити-ческих материалов полностью восстанавливать магнитный поток после воздействия стороннего размагничивающего поля Яот объясняется теми же причинами, что и способность полностью восстанавливать поток после временного отсоединения арматуры. Для нахождения наибольшей допусти' мой напряженности Яст нужно из точки Of начала колена кривой / провести линию а^, параллельную линии скоса Odi магнита с арматурой. При этом отрезок Оа2 определяет значение Яст. Из рисунка следует, что Яст= ЯЭ1 — Явн — напряженность внутреннего размагничивающего поля (отрезок a^ftg). Чем дальше отстоит точка а^ от критической точки с±, тем больше Яст по сравнению с коэрцитивной силой Нсв.

где В — индукция, Тл; л0 = 4я-10-7 Г/м — магнитная постоянная; Нг — напряженность внутреннего постоянного магнитного поля, А/м, М — намагниченность, А/м. На П1.1 приведены начальные кривые намагничивания при комнатной температуре, усредненные по ряду стандартизованных марок феррита, в виде зависимости В/В8=/(Й;), где В, — индукция насыщения. Начальная магнитная проницаемость ферритов ц„, измеренная на частоте 1,4 МГц, имеет значение 5 ... 100. При достаточно медленном циклическом изменении магнитного поля индукция изменяется по петле гистерезиса. Основные параметры петли гистерезиса — остаточная индукция Вт и коэрцитивная сила Нс — обычно приводятся в справочниках. Значения величин М., Вг и Нс магнитомягких ферритов, используемых в диапазоне СВЧ, лежат в следующих пределах- Af«=18 ... 380 кА/м, Вг = 0,01 ... 0,3 Тл, Й0 = 0,05 ... 1,0 кА/м.