Происходит интенсивная

В последнее время широкую известность приобрели монокристаллы сапфира, легированные ионами титана Ti:>+ и ванадия V4+, электронная конфигурация которых 1 s2 2 s2 2 р9 3 s23pe3d1. При такой электронной конфигурации образуется одно состояние 2D, которое расщепляется в кристаллическом поле решетки сапфира на два состояния 2? и 2F2. При переходах между уровнями этих состояний происходит генерация лазерного излучения. Особенностью активных сред с ионами титана и ванадия является возможность плавной регулировки (перестройки) частоты генерации лазера. При активации монокристаллов сапфира ионами титана перестройка осуществляется в пределах 0,68—0,93 мкм, а ионами ванадия — 0,59—0,62 мкм. Монокристаллы сапфира с различными примесями выращивают методами Вернейля, Чохральского и Багдасарова (см. главу третью). Как следует из критериев изоморфизма, ионы редкоземельных элементов вследствие их больших размеров не могут быть введены в решетку оксида алюминия. Попытки преодолеть эти затруднения привели к исследованию соединений типа LaMgAluOl9, характерных, как это следует из диаграмм состояний (см. 39—41), для первой группы редкоземельных элементов (La, C1 и Рг). Такие соединения имеют гексагональные решетки, допускают легирование ионами неодима и характеризуются высоким коэффициентом теплопроводности. Технология выращивания кристаллов в настоящее время разрабатывается и в будущем они могут стать конкурентоспособными по сравнению с таким материалом, как гранат.

При воздействии освещения происходит процесс нарастания избыточной концентрации носителей, а при выключении освещения — ее спад. Эти явления называются релаксацией фотопроводимости. Когда полупроводниковый чувствительный слой имеет проводимость р-типа, в единицу времени в единице объема происходит генерация неравновесных носителей;

Принцип действия фототиристора аналогичен описанному выше. Если к аноду приложено положительное (по отношению к катоду) напряжение, то в темновом режиме крайние переходы окажутся смещенными в прямом, а средний переход - в обратном направлении, и фототиристор будет находиться в закрытом состоянии. При освещении перехода в тонкой базе происходит генерация пар электрон-дырка. Электроны с поверхности диффундируют в глубь дырочного слоя и свободно проходят через средний переход к аноду. При определенной интенсивности светового излучения, соответствующей световой мощности (1—10) •10~2 Вт/см^, концентрация электронов возрастает, вызывая лавинообразное умножение носителей заряда с последующим включением фототиристора. Максимум спектральной чувствительности лежит в диапазоне 0,9-1,1 мкм.

По характеру воздействия светового потока на фотоэлектронный прибор различают фотоэлектронные приборы с внутренним фотоэффектом, у которых под действием фотонов происходит генерация носителей зарядов — электронов и дырок, и фотоэлектронные приборы с внешним фотоэффектом, у которых под действием фотонов происходит фотоэлектронная эмиссия.

При освещении полупроводника кванты света взаимодействуют с электронами. Если энергия квантов превышает ширину запрещенной зоны &3. валентные электроны поглощают энергию квантов и переходят в зону проводимости, т.е. происходит генерация электронно-дырочных пар. Генерируемые светом свободные носители являются избыточными, неравновесными. Одновременно с генерацией носителей идет процесс

сит от освещенности. Фотодиоды изготовляют на основе кремния и германия. При освещении выпрямляющего перехода световым потоком Ф происходит генерация избыточных носителей и обратный ток возрастает на величину /ф, называемую фототоком ( 65). В отличие от фоторезисторов фотодиоды имеют линейную световую характеристику.

При температурах, близких к комнатной, в примесных полупроводниках, как и в полупроводниках с собственной электропроводностью, происходит генерация электронов и дырок. Таким образом, кроме носителей заряда, возникших в результате ионизации атомов примеси, появляются электроны и дырки собственной электропроводности. Подвижные носители заряда, концентрация которых в примесных полупроводниках преобладает (электроны проводимости в полупроводнике типа п и дырки в полупроводнике типа р), называют основными, а носители заряда, концентрация которых мала (электроны в полупроводнике типа р и дырки в полупроводнике типа п),— неосновными.

фотодиод не освещен, в цепи проходит темновой ток. При освещении фотодиода происходит генерация электронов и дырок. Под действием электрического поля источника Еа неосновные носители слоев р- и n-типов полупроводника создают в цепи ток, значение которого практически определяется только световым потоком Ф и равно приблизительно току короткого замыкания в генераторном режиме. Поэтому чувствительность фотодиодов в обоих режимах принято считать одинаковой. Для германиевых фотодиодов интегральная чувствительность достигает 20 мА/лм.

Рассмотрим принцип действия фотоэлемента с р-«-переходом в качестве выпрямляющего перехода. При освещении фотоэлемента из-за поглощения квантов света в р-п-переходе и областях полупроводника, прилегающих к р-п-переходу, происходит генерация новых носителей заряда. Диффузионное электрическое поле, существующее в р-п-переходе, производит разделение неравновесных носителей заряда.

При обратном напряжении (U < 0) потенциальный барьер в переходе возрастает, глубина проникновения частиц в запирающий слой уменьшается, снижается вероятность их рекомбинации в переходе и, следовательно, уменьшается ток рекомбинации. Наряду с" этим увеличение обратного напряжения приводит к расширению запирающего слоя и росту объема, в котором происходит генерация подвижных носителей.

че говоря, в любой параметрической системе присутствуют колебания с частотой накачки. Кроме частоты накачки, в параметрических системах существует одна, две или более рабочих частот, на которых происходит генерация или усиление.

По мере перемещения подвижного контакта вниз поперечные каналы поочередно открываются и в них устремляются газы и масло из верхней части камеры, направляясь перпендикулярно к стволу дуги. Дуга растягивается в этих каналах, принимая зигзагообразную форму: происходит интенсивная де-ионизация ее и гашение. В баковых выключателях МК.П на 110 кВ и выше устанавливают более сложные дугогасительные камеры поперечного масляного дутья с несколькими последовательно включенными разрывами дуги.

Светодиоды содержат p-n-переход, который смещается внешним напряжением в проводящем направлении. При прохождении через диод прямого тока в прилежащих к переходу областях полупроводника происходит интенсивная рекомбинация носителей зарядов — злектро-

Ток при дуговом разряде достигает десятков и сотен ампер, а напряжение между электредами 20—40 в. Происходит интенсивная термоэлектронная эмиссия.

Наравне с термической ионизацией в нагретом газе происходит интенсивная деионизация — рекомбинация положительных и отрицательных частиц и диффузия их за пределы нагретого объема газа. Так как оба эти процесса протекают тем интенсивнее, чем более ионизирован газ, то между процессами ионизации и деионизации наступает равновесие, характеризуемое степенью ионизации газа х — отношением числа ионов или электронов к полному числу нейтральных молекул в единице объема до ионизации. Зависимость степени ионизации от температуры, давления и рода газа описывается уравнением Саха:

Таким образом, механизм дуги можно представить себе следующим. Из катода в результате высокой степени его разогрева (термоэлектронная эмиссия) или наличия около его поверхности больших на-пряженностей электрического поля (106—Ю-7 в/см — автоэлектронная эмиссия) вырывается поток электронов. Первый случай имеет место для материалов катода с высокой температурой плавления и испарения металла (уголь, графит, вольфрам, молибден), благодаря чему температура на их поверхности может достигать в катодных пятнах значений 2500—3000° С и выше, когда начинается заметная термоэлектронная эмиссия. Второй случай соответствует материалам с низкой температурой кипения и испарения (ртуть, титан, медь). В области катодного падения поток электронов разгоняется настолько, что за ее пределами происходит интенсивная ионизация частиц газа в дуговом промежутке, причем здесь, по-видимому, весьма существенна роль ступенчатой ионизации. Образовавшиеся положительные ионы под действием поля направляются к катоду и разогревают его; вторичные и первичные электроны направляются через столб дуги в направлении анода. На их пути происходят новые соударения (главным образом термическая ионизация) и образование новых заряженных частиц, что компенсирует их исчезновение в более холодных частях столба путем рекомбинации и диффузии. При попадании на анод отрицательные частицы нейтрализуются, выбивая из него некоторое количество положительных ионов, устремляющихся через столб дуги к катоду. Плазма столба в целом нейтральна, т. е. концентрация положительных и отрицательных частиц одинакова, но из-за того, что подвижность электронов по

строение их из готовых элементов, необходимо изучение и самих этих элементов, методов их построения и расчета. В настоящее время происходит интенсивная разработка устройств релейной защиты и автоматики с полупроводниковыми и новыми магнитными элементами и предстоит их широкое внедрение в эксплуатацию. Появились возможности построения органов защиты и автоматики различными способами. Многообразие этих способов требует введения определенной системы при их изучении, выделения принципов — общих закономерностей построения и расчета элементов, в свете которых могут быть лучше поняты частные задачи. Первая, хотя и несовершенная, попытка обобщить такие закономерности элементов релейной защиты дана в [Л. 6].

Таким образом, при переходе тока через нуль имеет место бестоковая пауза t/ = o, B° время которой происходит интенсивная деионизация дугового пррмежутка. При малоиндуктивной нагрузке эта пауза больше, при большей индуктивности эта пауза меньше или очень мала (порядка 0,1 мкс).

При переходе тока через нуль у электродов единичных промежутков происходит интенсивная деионизация, электрическая прочность быстро возрастает, что облегчает гашение дуги.

Тепловой пробой возникает из-за перегрева р-п перехода или отдельного его участка. При этом происходит интенсивная генерация пар электрон — дырка и, следовательно, увеличивается обратный ток, что ведет к увеличению мощности, выделяющейся в р-п переходе, и дальнейшему его разогреву. Этот процесс, также лавинообразный, завершается расплавлением перегретого участка р-п перехода и выходом прибора из строя. При тепловом пробое обратный ток стремительно нарастает, а

При интенсивном образовании натрубных отложений уменьшается тепловосприятие поверхностей нагрева, увеличивается их аэродинамическое сопротивление и происходит интенсивная коррозия и эрозия котельных труб, что в значительной мере снижает экономичность и надежность работы утилизационной установки.

При водяной обмывке происходит интенсивная коррозия труб, в трубах появляются свищи, что приводит к необходимости остановки котла на ремонты. Через 2—2,5 года эксплуатации котлы-утилизаторы с водяной обмывкой практически выходят из строя, требуется капитальный ремонт с полной заменой всех трубных поверхностей нагрева. Водяная обмывка приводит также к быстрому разрушению обмуровки котла. Таким образом, водяная обмывка котлов-утилизаторов, работающих на сильно запыленных газах, неэффективна и применение ее нерационально. В связи с этим водяная обмывка заменяется более прогрессивными способами очистки.