Подвижных элементов

Рассмотрим природу униполярной проводимости полупроводникового диода, который обычно применяется для детектирования. В таком диоде два контактирующих полупроводника обладают разными свойствами: один полупроводник обладает избытком подвижных электронов, а другому их недостает. Поэтому электроны могут перемещаться только от первого ко второму полупроводнику при • соответствующей полярности приложенного к диоду напряжения.

Таким образом, при подведении переменного напряжения к диоду ток через него протекает только в положительные полупериоды напряжения между полупроводником с недостатком подвижных электронов и полупроводником с их избытком. При этом направление тока принимается от положительно к отрицательно заряженному электроду, т. е. навстречу направлению движения электронов (что эквивалентно направлению движения положительных зарядов).

Чтобы понять структуру р-n-перехода, рассмотрим сначала две отдельные области полупроводников р- и n-типа ( 8, а). Кружками со знаком плюс в n-области показаны атомы донорной примеси, например фосфора. Каждый донорный атом имеет положительный заряд, так как пятый валентный электрон его покинул и он остался с одиночным положительным зарядом. Свободные электроны изображены знаком минус. В целом объем n-области электрически нейтрален, не заряжен, так как число фиксированных положительных зарядов (ионов атомов фосфора) в нем компенсируется таким же числом отрицательно заряженных подвижных электронов.

где NR— полная концентрация введенных атомов примеси; W*— концентрация нейтральных атомов примеси; п — концентрация подвижных электронов.

Рассмотрим более подробно слабо легированную пластину кремния р-типа и исследуем область канала, над которой имеется слой двуокиси кремния. Первоначальный инверсный слой (при ?/3 = 0) сильнее зависит от адсорбированного окислом заряда, чем от состояний на границе раздела диэлектрик — полупроводник. Если предположить, что в слое двуокиси кремния имеются захваченные заряды положительных ионов, то у поверхности кремния будет образовываться заряженный слой, состоящий из подвижных электронов в инверсном слое, ионизированных акцепторов в обедненном слое и области постепенного перехода от поверхности к объему кремния р-типа. Следовательно, распределение зарядов будет таким, как показано на 3.4. Однако в этих условиях электрическое поле отсутствует.

заряда подвижных электронов в канале,

Результаты опытов, описанных в предыдущем параграфе, показывают, что в металлах имеются электроны, способные перемещаться по металлу. Такие электроны получили название электро-нов проводимости. Наличием подвижных электронов и обусловлена электропроводность металлов,

Опыт показывает, что в металлах концентрация электронов практически не зависит от температуры. Даже при самых низких температурах в металлах уже имеется большое количество подвижных электронов.

1. Кристаллы с электронной проводимостью, в которых электропроводность обусловлена наличием подвижных электронов. Такие вещества обычно являются электронными полупроводниками, рассмотренными в § 167. Прохождение тока через эти кристаллы не сопровождается выделением химических веществ. Проводимостью такого характера обладают германий, кремний, селен, теллур, многие окислы и сернистые соединения металлов (Cu2O, PbS, CuS и т. д.) и другие вещества.

тельное напряжение, в полупроводнике должен индуцироваться положительный заряд. Он представляет собой неподвижный заряд ионизированных доноров, возникший вследствие того, что электроны отталкиваются от поверхности раздела отрицательным напряжением на металлическом электроде. Под поверхностью образуется слой, свободный от подвижных электронов. Этот слой называется обедненной областью. При дальнейшем увеличении внешнего отрицательного напряжения уровень Ферми у поверхности может оказаться ниже середины запрещенной зоны ?,•.

Будем считать распределение примесей постоянным в направлении х с резкой границей между р- и «-областями. Предполагаем, что энергии ионизации акцепторов и доноров малы по сравнению со средней тепловой энергией дырок и электронов, поэтому акцепторы и доноры практически полностью ионизованы. В этом случае в р-области отрицательные заряды ионизованных неподвижных акцепторов и подвижных электронов скомпенсированы в каждой точке положительными зарядами подвижных дырок, т. е. pp—np-\-Na. Это равенство можно назвать условием электронейтральности. Аналогично для электронов в л-области nn=pn-{-Nd.

Контактные аппараты имеют контактную систему, осуществляющую видимый на глаз разрыв электрической цепи. Бесконтактные аппараты построены на базе магнитных усилителей или полупроводниковых элементов и коммутируют электрическую цепь без образования электрической дуги. Бесконтактные аппараты не имеют подвижных элементов, в механическом отношении — это устройства статические.

В гл. 4—6 описываются накопители с динамической активной зоной, предполагающие накопление и использование энергии с помощью подвижных элементов.

Контроль за работоспособностью подвижных элементов аппаратуры-валиков, кнопок, тяг управления, контактной системы, механических и электрических блокировок, а также за нажатием и износом контактов

Контроль за работоспособностью подвижных элементов аппаратуры — контактов, валиков, кнопок, механических и электрических блокировок, контактных систем

Характер изменения скорости определяет противо-ЭДС, возникающую в обмотке электромагнита при движении якоря. Таким образом, закон изменения скорости, с одной стороны, определяет характеристики устройства, а с другой — обратное воздействие устройства на приводящий его в действие электромагнит. Вид связи между скоростью и перемещением определяется конкретными условиями, в зависимости от которых к электромагниту могут предъявляться различные требования. При работе в сложных автоматических схемах возникает необходимость проектирования электромагнита с заданным временем движения якоря. Для быстродействующих устройств важным является получение минимального при определенных условиях времени срабатывания. В том случае, когда электромагнит используется в качестве привода в контактном аппарате, предназначенном для работы с большой частотой включений, наряду с получением заданного быстродействия главное требование — обеспечение значения скорости подвижных элементов в момент соударения контактов, не превосходящей скорости, допустимой с точки зрения износоустойчивости аппарата и его срока службы.

Существует много способов классификации реле. Они для электроустановок с ?/ном>1 кВ могут быть, например, классифицированы как: электромеханические — с подвижными элементами и статические — без подвижных элементов; максимальные и минимальные — срабатывающие при увеличении или соответственно уменьшении воздействующей величины; тока, напряжения, направления мощности, измерительные и логические и т. д. (измерительные — по роду величины, вызывающей срабатывание).

наличие подвижных элементов в магнитных системах и контактов, обусловливающих соответствующие требования к эксплуатации, ограничивающих сроки работы реле без проведения восстановительных работ и влияющих на надежность функционирования защит;

Общие свойства. Полупроводниковая элементная база может использоваться для осуществления всех функциональных частей и органов защиты. Ее внешней отличительной особенностью является отсутствие подвижных элементов и контактов.

4. Преобразователи электромеханической группы. К ним относятся преобразователи, принцип действия которых основан на возникновении механических перемещений их подвижных элементов под влиянием электрического тока. Это электродинамические, ферродинамические и магнитоэлектрические преобразователи.

Принцип действия преобразователей электромеханической группы основан на возникновении механических перемещений их подвижных элементов под действием протекающего электрического тока. Преобразователи этой группы нашли широкое применение как измерительные механизмы электромеханических приборов прямого преобразования, а также как обратные преобразователи, т. е. преобразователи электрического тока в выходное усилие в цепях обратной связи приборов уравновешивающего преобразования, предназначенных для измерений неэлектрических величин.

В схемах управления электропроводами электромагниты используются для быстрого перемещения подвижных элементов станков, грузозахватных приспособлений, размыкания тормозов механизмов и т. п.