Перекрытия изоляторов

тием в проводимости только основных носителей и отсутствием инерционных процессов рассасывания неосновных носителей при переключении напряжения на переходе с прямого направления на запирающее. Полупроводниковые приборы, в которых использованы гетеропереходы, обеспечивают время переключения в пределах 0,3...1 не.

Инерционность запирания диода связана с эффектом накопления носителей заряда, который заключается в следующем. При протекании через диод прямого тока через р — n-переход осуществляется инжекция носителей и образуется избыточная концентрация неосновных носителей, возрастающая с увеличением прямого тока. При переключении напряжения на обратное эти неосновные носители в первый момент увеличивают обратный ток и способствуют снижению обратного сопротивления. Постепенно концентрация неосновных носителей уменьшается за счет рекомбинации и ухода через р — n-переход. После окончания рекомбинации обратное сопротивление и ток восстанавливаются до стационарных значений. Кроме того, на инерционность диода в импульсном режиме оказывает влияние барьерная емкость, уменьшение которой может быть достигнуто уменьшением площади р — я-перехода.

Импульсные свойства диодов. При протекании прямого тока через переход происходит инжекция неосновных носителей заряда. При достаточно высоких уровнях инжекции (2.55) концентрация неосновных носителей заряда будет существенно больше равновесной. Неравновесные носители накапливаются преимущественно в области базы диода и рекомбинируют в ней не сразу. Поэтому в первый момент при переключении напряжения с прямого на обратное ( 2.29, а) накопленные неосновные носители заряда будут возвращаться в обратном направлении: электроны в n-область, а дырки в р-область, создавая при этом обратный ток, который может значительно превосходить статический ток насыщения /s. Обратный ток с течением времени снижается и достигает значения статического тока насыщения /8 после того, как концентрация неосновных носителей заряда станет равновесной за счет возвращения их

Диод Шотки (ДШ) — прибор, принцип действия которого основан на нелинейности В А X, образующейся при прохождении основными носителями заряда контакта металл — полупроводник. Свойства ДШ во многом сходны со свойствами диодов с резко несимметричным р-л-переходом. Существенное отличие состоит в том, что в ДШ токопрохожде-ние осуществляется основными носителями заряда и не приводит к появлению процессов инжекции неосновных носителей с последующим рассасыванием их при переключении напряжения с прямого на обратное (см. 2.29). Поэтому быстродействие ДШ в принципе значительно выше, чем у диодов с р-л-перех одами. ДШ могут выполнять почти все функции диодов с /7-л-переходами. Кроме того, диоды Шотки (контакты с барьерами Шотки) используют с целью расширения функциональных возможностей, в качестве дополнительных элементов в биполярных, полевых и МДП-тран-зисторах, а также некоторых других полупроводниковых приборах (см. § 3.8, 3.9). На ЗЛО приведен один из вариантов конструкции ДШ.

При переключении напряжения с прямого на обратное обратный ток достигает значительной величины, определяемой лишь объемным сопротивлением базы, достаточно малым в этот момент из-за большой концентрации инжектированных носителей. В течение интервала ?4 — te обратный ток остается практически неизменным, так как не меняются градиенты концентрации дырок у границы перехода и у базового вывода (кривые 4—6 на 11-9, е). В дальнейшем наблюдается снижение концентрациирп до нуля (в результате экстракции дырок через переход и ток гд постепенно уменьшается до стационарного значения.

При переключении напряжения с прямого на обратное рассасывание избыточной концентрации инжектированных носителей в базе за счет диффузии и рекомбинации происходит не мгновенно. Этот процесс характеризуется параметром tBOC — временем восстановления обратного сопротивления, диода. Это время измеряют от момента /?а — переключения напряжения с прямого на обрат-

Диоды с накоплением заряда. В некоторых случаях использования импульсных диодов, например в схемах формирователей прямоугольных импульсов с крутыми фронтами, важную роль играет отношение tB2/tB1, которое должно бымГкак можно меньше. Такой переходный процесс наблюдается у диодов, база которых легирована по длине неравномерно. В этих диодах, получивших наименование диодов с накоплением заряда (ДНЗ), концентрация примесей в базе монотонно увеличивается по мере удаления от перехода. Неравномерной оказывается поэтому и концентрация основных подвижных носителей. В базе из и-полупроводника электроны диффундируют к переходу и обнажают вдали от перехода положительные ионы примеси. Таким образом, в базе формируется электрическое поле, вектор напряженности которого направлен к переходу. Под воздействием этого поля дырки, инжектированные в базу, дрейфуют обратно к переходу, «прижимаются» к границе запирающего слоя, где образуется объемный заряд дырок повышенной плотности. При переключении напряжения с прямого на обратное эти дырки втягиваются полем перехода за достаточно малое время. Вследствие этого явления время tB2 в таких диодах значительно меньше, чем в диодах с однородной базой.

При переключении напряжения с прямого на обратное обратный ток достигает значительной величины, определяемой лишь объемным сопротивлением базы, достаточно малым в этот момент из-за большой концентрации инжектированных носителей. В течение интервала ?4 — te обратный ток остается практически неизменным, так как не меняются градиенты концентрации дырок у границы перехода и у базового вывода (кривые 4—6 на 11-9, е). В дальнейшем наблюдается снижение концентрациирп до нуля (в результате экстракции дырок через переход и ток гд постепенно уменьшается до стационарного значения.

При переключении напряжения с прямого на обратное рассасывание избыточной концентрации инжектированных носителей в базе за счет диффузии и рекомбинации происходит не мгновенно. Этот процесс характеризуется параметром tBOC — временем восстановления обратного сопротивления, диода. Это время измеряют от момента /?а — переключения напряжения с прямого на обрат-

Диоды с накоплением заряда. В некоторых случаях использования импульсных диодов, например в схемах формирователей прямоугольных импульсов с крутыми фронтами, важную роль играет отношение tB2/tB1, которое должно бымГкак можно меньше. Такой переходный процесс наблюдается у диодов, база которых легирована по длине неравномерно. В этих диодах, получивших наименование диодов с накоплением заряда (ДНЗ), концентрация примесей в базе монотонно увеличивается по мере удаления от перехода. Неравномерной оказывается поэтому и концентрация основных подвижных носителей. В базе из и-полупроводника электроны диффундируют к переходу и обнажают вдали от перехода положительные ионы примеси. Таким образом, в базе формируется электрическое поле, вектор напряженности которого направлен к переходу. Под воздействием этого поля дырки, инжектированные в базу, дрейфуют обратно к переходу, «прижимаются» к границе запирающего слоя, где образуется объемный заряд дырок повышенной плотности. При переключении напряжения с прямого на обратное эти дырки втягиваются полем перехода за достаточно малое время. Вследствие этого явления время tB2 в таких диодах значительно меньше, чем в диодах с однородной базой.

Переходный процесс выключения также проходит в три этапа. Сначала, при переключении напряжения входного генератора, происходит разряд входной емкости:

б) поломки или перекрытия изоляторов токопроводов и воздушных линий в результате перенапряжений и загрязнения, механических повреждений опор, замыкания передвижными механизмами и др.

После выявления дефектных изоляторов токопровод испытывается в течение 1 мин напряжением промышленной частоты при значениях напряжения, приведенных в § 4.1. После замены изоляторов токопровод испытывают повторно. Токопровод считается выдержавшим испытание, если не произошло пробоя или перекрытия изоляторов. Перемежающиеся перекрытия голубоватого свечения по поверхности отдельных изоляторов не являются основанием для браковки изоляции токопровода, так как могут быть следствием искажения кривой питающего испытательную установку напряжения.

Увлажнение загрязненных поверхностей изоляторов в электрических аппаратах значительно снижает их электрическую прочность. При этом возможны перекрытия изоляторов не только при перенапряжениях, но и при рабочем напряжении. Слой загрязнения на поверхности изоляторов образуется в результате выпадения из потоков воздуха твердых или жидких взвешенных частиц. Интенсивность этого процесса пропорциональна градиенту скорости воздушного потока у поверхности изолятора. При резком уменьшении скорости, вызываемой препятствиями в виде вертикальных ребер и других, загрязнение изоляторов происходит более интенсивно, чем при ламинарном потоке по гладким поверхностям.

При выводе (4-7) предполагалось, что вся поверхность изолятора загрязнена и увлажнена строго равномерно. На самом деле поверхности изоляторов загрязняются и увлажняются ' неравномерно.' Кроме того, при сложной форме изолятора разряд на отдельных участках может отрываться от поверхности и развиваться по наикратчайшему пути в воздухе. В результате эффективно используется не вся геометрическая длина пути утечки Ly, а только ее часть. Поэтому напряжение перекрытия изоляторов, загрязненных в реальных условиях эксплуатации, пропорционально не геометрической, а эффективной длине пути утечки

Как уже отмечалось в § 6-1, число аварийных отключений из-за перекрытия изоляторов при всех в:здах воздействующих напряжений и всех возможных изменениях метеорологических условий должно быть достаточно мало. В связи со случайным характером процессов, приводящих к перекрытиям и аварийным отключениям, задача выбора изоляторов для линий и РУ в полном объеме должна решаться, очевидно, статистическими методами с использованием функции распределения максимальных значений перенапряжений, параметров, характеризующих метеорологические условия, и т. д. Однако опыт проектирования и эксплуатации линий и РУ показывает, что определяющим является условие выбора изоляторов по рабочему напряжению. Число же отключений при перенапряжениях либо оказывается незначительным, либо его целесообразнее ограничивать до приемлемых значений с помощью средств грозозащиты, дугогасящих аппаратов, АПВ и др.

— перекрытия изоляторов 89, 95

состояние наружной изоляции проводов, втулок, воронок, прохо-доз через стены и перекрытия, изоляторов и креплений проводов и шин, надписей и предупреждающих плакатов;

Следует отметить, что в эксплуатации перекрытия изоляторов чаще происходят не при дожде, а при утренних туманах и росе, когда вся поверхность изоляторов оказывается полностью увлажненной. Пока нет достаточных данных о разрядных характеристиках изоляторов и гирлянд при тумане и росе. Накопление этих данных позволит конструировать изоляторы и выбирать их число в гирляндах с учетом требований туманостойкости.

По опыту некоторых энергосистем полезно покрывать поверхность изоляторов кремнийорганической смазкой. Это покрытие обладает водоотталкивающей способностью, благодаря чему на поверхности не образуется сплошная водяная пленка и затрудняются перекрытия изоляторов.

Неисправности, требующие немедленного вывода трансформатора в ремонт: сильный неравномерный шум и потрескивание внутри трансформатора, возрастающий нагрев при нормальной нагрузке и нормальных условиях охлаждения, выброс масла из расширителя или разрыв диафрагмы выхлопной трубы, сильная течь масла, резкое изменение цвета масла, появление сколов, трещин на изоляторах, скользящих разрядов или следов перекрытия изоляторов.

В КРУ наружной установки возможны перекрытия изоляторов и вводов выключателей, особенно при переходе от холода к теплу. Поэтому в шкафах КРУ наружной установки предусматривается местный подогрев, обеспечивающий нормальную работу приводов выключателей, приборов учета и автоматики.