Перемещения электронов

Через фильтр, состоящий из реактора L и конденсатора С, сигнал поступает в функциональное устройство ФУ, где из полученного сигнала вычитается сигнал отрицательной обратной связи, подаваемый оттахо-генератора GT, сидящего на одном валу с двигателем М, предназначенным для перемещения электродов. Результирующий сигнал через функциональное устройство, обладающее соответствующим коэффициентом усиления, попадает в блок регулирования БР, состоящий из промежуточного усилителя У и усилителя мощности УМ, реализующего токо-ограничивающую связь ТО, действующую в функции ЭДС двигателя. Сигнал этой связи поступает в усилитель мощности УМ с диагонали аахометрического моста, образованного резисторами R3 и R4, обмоткой якоря и обмоткой дополнительных полюсов ДП двигателя М. Другое воздействие на усилитель мощности УМ и систему управления тиристорами ФСУ осуществляется включением логического устройства ТЛ, дающего разрешение на включение анодной или катодной группы тиристоров реверсивного выпрямителя с раздельным управлением. Сигналы управления на выходе УМ воздействуют на фазосдвитающее устройство ФСУ, регулирующее фазу и формирующее импульсы управления тиристорами, соединенными по реверсивной трехфазной нулевой схеме. Двигатель М в соответствии с сигналом с выхода УМ включается с нужным направлением вращения и перемещает электроды печи до тех пор, пока сигнал с выхода сравнивающего устройства на резисторах R1 и R2 не станет равным 0.

В состав эталона фарада (ГОСТ 8.019—75) входят: расчетный конденсатор, в котором изменение емкости, определяющее размер единицы, осуществляется путем электрической коммутации и механического перемещения электродов и определяется расчетным путем по геометрическим размерам электродов, скорости света и магнитной постоянной; интерферометр, применяемый для определения геометрических размеров электродов; мостовая измерительная установка. Эталон обеспечивает воспроизведение размера фарада с относительным средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 7 • 10~7 при относительной неисключенной систематической погрешности, не превышающей 13 • 10~7.

В состав эталона фарада (ГОСТ 8.019—75) входят: расчетный конденсатор, в котором изменение емкости, определяющее размер единицы, осуществляется путем электрической коммутации и механического перемещения электродов и определяется расчетным путем по геометрическим размерам электродов, скорости света и магнитной постоянной; интерферометр, применяемый для определения геометрических размеров электродов; мостовая измерительная установка. Эталон обеспечивает воспроизведение размера фарада с относительным средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 7 • 10~7 при относительной неисключенной систематической погрешности, не превышающей 13 • 10~7.

а — конструкция печи (/, 7 — приводы механизма наклона; 2 — кожух; 3 — ФутерОВКа; 4 — СВОДОВОе КОЛЬЦО; 5 — футеровка свода; ? — поворотный портал для подъема и отворота свода; 8 — опорная площадка с секторами наклона)! б— футеровка печи (/ — магнезитовая кладка подины; 2— магнезитовая набивка; 3 — шамотная кладка летки; 4 — набивные стены; 5 — свод; 6 — песочный затвор' 7 — охлаждаемая арка рабочего окна; S — механизм подъема свода; 9 — балки качения секторов печи; 10 — сливной носок; // — механизм перемещения электродов).

Однако сочетать такую узкую зону нечувствительности с высоким быстродействием крайне трудно, так как для получения малого времени регулирования возмущения необходимы большие скорости перемещения электродов. При их скорости 3 м/мин дуговой промежуток в 5 см будет пройден после КЗ за 1 с, что приемлемо; однако при такой скорости зона нечувствительности будет пройдена за 0,05—0,1 с. Это означает, что при подходе к зоне нечувствительности электрод, чтобы остаться в-заданном режиме, должен быть заторможен за 0,05 с, иначе наступит колебательный режим, будет нарушена устойчивость работы печи. Но чем больше скорость перемещения электрода, тем больше в нем запас кинетической энергии, тем больше вероятность, что он выйдет за границы зоны нечувствительности и начнется колебательный 'режим. Следовательно, для устойчивой работы печи надо снизить либо быстродействие системы регулирования, либо ее чувствительность, либо точность поддержания заданного режима.

значительное распространение. В частности, отечественная серия ДСП средней емкости снабжена гидравлическими приводами перемещения электродов.

Для устранения нарушений режима регулятор воздействует на привод механизма перемещения электрода, восстанавливая длину дугового промежутка, соответствующую заданной мощности печи. Так как производительность печи зависит от ее полезной мощности, именно последняя должна быть выбрана в качестве параметра регулирования. Однако полезная мощность имеет явно выраженный максимум (см. 4.9), между нею и перемещением электрода нет однозначной зависимости, одна и та же полезная мощность может поддерживаться регулятором как по левую, так и по правую сторону от максимума, причем даже при правильной работе (слева от максимума) регулятор заставит печь после первого же КЗ перейти на работу правее максимума, т. е. при пониженных КПД и cos ф. Поэтому распространение получили лишь регуляторы, которые поддерживают стабильным ток печи или сопротивление печи z, т. е. отношение питающего печь напряжения к ее току (дифференциальные регуляторы). В частности, все отечественные ДСП снабжаются ими, что объясняется их существенными преимуществами. Они обеспечивают автоматический пуск печи; при исчезновении напряжения на печи электроды останавливаются; при нарушении режима в одной из фаз перемещения электродов других фаз будут меньшими. В эти регуляторы вводятся два сигнала, один из которых пропорционален току печи, а другой — фазному напряжению. Оба эти сигнала сравниваются. При заданном режиме они должны быть равны. На привод механизма перемещения электродов сигнал не подается. При увеличении тока сверх заданного подается сигнал на подъем, при уменьшении тока — на спуск электрода.

В современных регуляторах с электромеханическим приводом усилители сигнала и управляющие двигателем блоки выполняются на полупроводниках. В системах с гидравлическим приводом применяется обычно моторное реле, на котором суммируются сигналы по току и напряжению и которое управляет гидравлическим серводвигателем. Последний, в свою очередь, управляет основным золотником, соединяющим силовые цилиндры перемещения электродов с напорной (подъем) или спускной (спуск) линиями.

1 — механизм наклона; 2 — опорный сектор; 3— шахта; 4 — механизм перемещения электродов; 5 — электрододержатель.

» —уплотнение; S —лебедки перемещения электродов. 218

и — профилирование перьев турбинных лопаток (пунктиром показан профиль готового изделия); б — профилирование деталей типа тел вращения; в — прошивание отверстий; г — разрезание заготовок; / — электрод; 2—заготовка; 5,, — направление перемещения электродов; 5„ — направление перемещения изделия; остальными стрелками показано движение электролита.

Интерес к индуктивным и емкостным накопителям связан с их относительной физической простотой, поскольку накопление энергии в них происходит только за сче! перемещения электронов в твердых неподвижных проводниках. Такие накопители представляют значительный интерес для самых различных областей науки и техники, от технологической и электрофизической аппаратуры до мощных стационарных и автономных энергетических установок.

Для уяснения физического смысла градиента концентрации рассмотрим неоднородный полупроводник с изменяющейся, концентра-. цией электронов по оси X ( 1.6), Будем рассматривать лроцесс перемещения электронов через плоскость, перпендикулярную^ оси X. В результате диффузии носители зарядов смещаются в направлении уменьшения их концентрации.

В сильнолегированных слоях полупроводника с узким переходом возможен полевой пробой вследствие волнового перемещения электронов при повышении напряженности электрического поля до 10^—10^ В/м. Такие уровни напряженности достигаются в низкоомных слоях при обратных напряжениях до 5—6В.

ионов и установившиеся потенциальные барьеры обоих переходов поддерживают динамическое равновесие, а токи через переходы равны нулю. При наличии источников смещения ?э и Ек указанной полярности (нормальное включение) создаются условия для инжектирования дырок из эмиттера в базу и перемещения электронов из базы в эмиттер. Поскольку концентрация электронов в базе во много раз меньше концентрации дырок в слое эмиттера, то встречный поток электронов значительно меньше. Поэтому при встречном перемещении дырок и электронов произойдет их частичная рекомбинация, а избыток дырок внедряется в слой базы, образуя ток эмиттера /э.

ках, не имеющих дефектов в кристаллической решетке. Собственная электропроводность полупроводников вызвана разрывами ковалент-ных связей и переходом валентных электронов в зону проводимости, В таких полупроводниках число валентных электронов, ушедших в зону проводимости, равно числу дырок, образовавшихся в результате ухода валентных электронов. Поэтому ток в полупроводниках с собственной электропроводностью создается направленным движением свободных электронов и направленным перемещением дырок. Следует помнить, что направленное перемещение дырок является следствием перемещения электронов в валентной зоне, но направление дырочного тока совпадает с направлением перемещения дырок и противоположно действительному направлению перемещения свободных электронов в валентной зоне. Концентрация дырок в полупроводнике типа I равна концентрации электронов.

Зависимость толщины обедненного слоя р-п-перехода и барьерной емкости от приложенного напряжения. При обратном смещении электроны n-области и дырки р-обла-сти отходят от перехода в направлении к омическим контактам диода, оставляя неподвижные ионы доноров и акцепторов, вследствие чего толщина обедненного слоя увеличивается. При прямом смещении процесс перемещения электронов и дырок происходит в противоположном направлении, что приводит к уменьшению толщины обедненного слоя.

Промышленная электроника базируется в основном на использовании полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров и др. Кроме того, в специальных областях техники используются электронные лампы, выпрямительные, усилительные, генераторные и др. Миниатюрные вакуумные лампы (с холодным катодом) широко применяются в вычислительной технике вследствие того, что скорость перемещения электронов в лампах значительно быстрее, чем в кремнии или арсениде галлия (6].

Диэлектрическая электроника. В диэлектриках в нормальных условиях нет электронов проводимости. Поэтому при воздействии внешнего электрического поля в них нет перемещения электронов. Однако если электрическое поле имеет большую напряженность, то происходит электрическая поляризация диэлектрика и в его объеме появляется собственное электрическое поле. В некоторых диэлектриках поляризация наблюдается при отсутствии внешнего поля (например, в сегнетоэлектриках).

Под шумами понимаются случайные изменения (флуктуации) напряжений и токов в электронных приборах. Флуктуационные шумы обусловлены дискретной природой электрического тока и различными происходящими в приборах физико-химическими процессами. Электрический ток — результат направленного перемещения электронов (или ионов), заряд которых дискретен, поэтому электрический ток оказывается состоящим из огромного числа сверхкоротких импульсов тока, разделенных чрезвычайно малыми промежутками времени. Длительность каждого элементарного импульса тока в среднем составляет 5-1Q-10 с, а интервал между импульсами 4р ~ ео/1о> где еа — заряд электрона! /0 =» ток.

Особенности распространения радиоволн первого—третьего диапазонов: малое поглощение энергии поверхностных радиоволн в Земле, так как их частота невелика и в Земле индуцируются малые токи; сравнительно большое поглощение энергии пространственных волн в ионосфере, происходящее в результате затрат энергии радиоволн на перемещения электронов в ионизированных слоях; сильно выраженное явление дифракции, так как длина радиоволн в этих диапазонах очень велика; благодаря дифракции поверхностные волны этих диапазонов огибают препятствия на их распространения; большая длина волны, приводящая к тому, что волны хорошо отражаются от нижних слоев ионосферы, где плотность ионизации невелика. Днем отражение происходит от слоя D, ночью — от слоя Е. Связь на радиоволнах этих диапазонов отличается большой устойчивостью и может осуществляться на очень большие расстояния.

Величина AW/p=W/F-H/B также мала (около 0,05 эВ), поэтому электроны валентной зоны легко переходят на примесный уровень. При этом в валентной зоне появляется большое число дырок. Они заполняются другими электронами валентной зоны, что сопровождается образованием новых дырок. Следовательно, появляется возможность перемещения электронов в валентной зоне и повышения электропроводности, называемой дырочной. Концентрация дырок в полупроводнике р-типа определяется выражением рр — — Na +Pi « /Va, где Na — концентрация акцепторов.