Распределению температуры

Косвенным подтверждением реальной возможности полигауссовых моделей является их геометрическое представление в многомерном пространстве отсчетов технологических факторов. Это означает, что по произвольно заданному исходному распределению плотности точек реализаций в многомерном пространстве отсчетов можно подобрать число, положение центров, размеры и ориентацию полуосей стандартных гауссовских облаков реализаций с гиперэллиптическими поверхностями равных плотностей. Если в качестве исходных гауссовских компонентов использовать б-корре-лированные стационарные изотропные поля, добавляя к ним различные средние значения, получим аппроксимацию произвольной заданной плотности достаточным числом специально расположенных одинаковых облаков с быстро убывающей плотностью.

величины с большими обратными токами. Для рассеивания значительной энергии принимаются технологические меры по равномерному распределению плотности тока по всей площади р—и-перехода. Кроме того, выбирается оптимальная геометрия структуры с так называемым защитным кольцом с тем, чтобы исключить поверхностный пробой.

В режиме импульсной эмиссии тепловые эффекты не успевают в силу кратковременности прохождения токов заметно изменить тепловое и электрическое сопротивления каналов. Равномерному распределению плотности тока способствует в этом режиме, кроме того, повышенное падение напряжения во втором и третьем слоях оксида ( 3-10, а и б) в связи со значительной плотностью эмиссионного тока.

пии базы. При этом прямое напряжение эмиттерного перехода увеличивается к краю эмиттера, что приводит к неравномерному распределению плотности тока по площади эмиттера и «оттеснению» его к краю эмиттера. Этот эффект называется эффектом оттеснения тока эмиттера.

В общем виде эта задача состоит в определении индукции магнитного поля В по заданному пространственному распределению плотности тока /в обмотках машины ( 23-1) и может быть решена методами теории электромагнитного поля.

Поле рассеяния трансформатора индуцирует в проводниках обмоток ЭДС, под действием которых протекают токи. Эти токи замыкаются внутри отдельных проводников и между параллельными ветвями, не выходя за пределы обмотки. Наличие в проводниках обмоток кроме токов нагрузки еще и токов, вызванных полем рассеяния, приводит к неравномерному распределению плотности тока по сечению проводника и неравномерному распределению тока между параллельными ветвями. При расчете потерь реальный ток обмоток можно рассматривать как сумму тока нагрузки, равномерно распределяющегося по сечению проводников и между параллельными ветвями, вихревого тока, замыкающегося в пределах каждого проводнинка, и циркулирую-

тока, Rch — сопротивление канала, Ra — сопротивление участков эпитакси-ального слоя (в \/МДП- и имДП-структурах такие участки практически отсутствуют), Rsub — сопротивление исходной подложки. Для высоковольтных МДП-транзисторов наибольший вклад (~95%) вносит сопротивление эпи-таксиального слоя. Для низковольтных приборов сопротивление канала почти равномерно распределено между Rch и Яер (для иМДП-структур) или между Rch, Ra и Repi (для горизонтальных ОМДП-структур). Представленные данные показывают, что в высоковольтных МДП-структурах необходимо компромиссное решение между желанием повысить пробивное напряжение и снизить прямые потери. Пробивное напряжение повышается с увеличением размеров (главным образом длины) эпитаксиального л"-слоя. В то же время сопротивление Repi возрастает пропорционально напряжению пробоя в степени 2.5...2.7. С расширением гГ-слоя увеличивается также время пролета носителей от истока к стоку, что следует учитывать в транзисторах высокочастотного применения. Данные ограничения не позволяют высоковольтным МДП-структурам иметь преимущества по остаточным напряжениям перед биполярными транзисторами при заданном уровне прямого тока. Омический характер сопротивления открытого канала приводит к положительному температурному коэффициенту прямого падения напряжения. Это свойство способствует более равномерному распределению плотности протекающего через структуру тока и повышает ее теплоустойчивость. Однако в высоковольтных структурах с высоким удельным сопротивлением следует очень осторожно относиться к повышению температуры. При постоянном токе увеличение омического сопротивления с ростом температуры приводит к еще большему рассеиванию мощности, а значит, к новому повышению температуры структуры и т.д. Если процесс становится неконтролируемым, возникает явление теплового пробоя, очень похожее на эффект вторичного пробоя в биполярном транзисторе. Для уменьшения удельного сопротивления канала в высоковольтных структурах увеличивают число параллельных базовых ячеек. Однако это увеличивает размеры кристалла и повышает его стоимость.

Результаты, показанные на 3.4.15 и относящиеся к распределению плотности поверхностных состояний, указывают на то, что наличие

Результаты, показанные на 3.4.15 и относящиеся к распределению плотности поверхностных состояний, указывают на то, что наличие

Требования к распределению плотности сконцентрированного излучения существенно зависят от типа преобразователя, особенностей организации рабочих процессов в его элементах и их конструкции. В СФЭУ, содержащих множество последовательно и параллельно соединенных СЭ, которые должны работать в одинаковых условиях, с целью уменьшения схемных потерь необходимо обеспечивать равномерное облучение всех элементов, т. е. должно выполняться условие Ке (х„, у,„ 2„)?« const. Если же СФЭУ состоит из отдельных модулей, каждый из которых содержит один СЭ, объединенный с концентратором, требование равномерности облучения СЭ не является обязательным, а в некоторых случаях даже желательно обеспечить определенным образом заданную неравномерность распределения плотности лучистого потока на элементе (см. раздел 2.5). Соответственно различной будет и чувствительность характеристик СФЭУ этих двух типов к изменению распределения облученности на СЭ в процессе эксплуатации установки за счет неточной ориентации концентраторов на Солнце, действия на них различного вида нагрузок (ветровых, инерционных) и других факторов. Все эти обстоятельства должны учитываться в комплексе при выборе типа и параметров концентрирующей системы.

Поэтому в случае необходимости сохранения высокой разрешающей способности и увеличения яркости свечения экрана целесообразно повышать ускоряющее напряжение [что приводит к росту яркости (см. § 6.2)], оставляя ток луча сравнительно небольшим. Наконец, следует отметить, что силы кулоновского расталкивания и аберрации второй линзы приводят к заметно меньшим величинам плотности тока в плоскости пятна по сравнению с теоретически рассчитанными. Хотя распределение плотности тока в пятне довольно близко к распределению плотности тока в сечении скрещения, максимальное значение плотности тока, измеренное в центре пятна, в большинстве случаев составляет не более 50% теоретически рассчитанного.

В уравнении (8-34) значение искомой функции ytf~l определяется в явном виде по известным значениям функции на предыдущем шаге по времени !/!—!> У{' У{+\- Таким образом, по начальному распределению температуры и граничным условиям можно найти значения температуры во всех узлах i па первом шаге по времени. Продолжая процесс, определим значение искомой функции в любой точке сетки на любом временном шаге. Такая схема называется явной.

В отличие от индукционного нагрева металлов при нагреве диэлектриков поверхностный эффект является вредным, так как приводит к неравномерному распределению температуры, которая не может выровняться из-за низкой теплопроводности диэлектриков. Во избежание заметных проявлений поверхностного эффекта надо выбирать частоту поля такой, чтобы глубина проникновения в 3 — 4 раза превосходила размеры нагреваемого тела.

Для случая стационарного режима при отсутствии внутренних источников тепла в плоском теле решение уравнения (1.179) приводит к линейному распределению температуры по толщине тела. Количество тепла, переданного через тело в единицу времени:

При наличии внутренних тепловых источников с плотностью теплового потока qv решение уравнений теплопроводности приводят к нелинейному (параболическому) распределению температуры по толщине плоского тела.

коротком замыкании трансформатора и обладают высокой теплопроводностью в осевом и радиальном направлениях, что приводит к более равномерному распределению температуры по высоте и ширине обмотки и К снижению температуры наиболее нагретой точки по сравнению с обмотками, намотанными из изолированного провода. При намотке обмотки из алюминиевой фольги на кромке фольги не должно быть заусенцев, которые могут нарушить междувитковую изоляцию. При необходи-

В реальной обмотке трансформатора условия, для которых были выведены формулы (9-3) и (9-4), как правило, не соблюдаются полностью. Так, например, для обмоток, соприкасающихся с одной стороны с узким масляным каналом, а с другой — со свободно притекающим маслом (наружная обмотка стержня), наиболее нагретая зона сдвигается от середины сечения обмотки в сторону узкого канала. Температура масла, омывающего все обмотки, не постоянна и повышается при движении вверх в каналах обмотки, что приводит к неравному распределению температуры в осевом направлении обмотки. Экспериментальное исследование этого вопроса показывает, что формулы для практического расчета среднего перепада температуры в обмотках могут базироваться на выведенных соотношениях (9-3) и (9-4).

Обмотки этого типа, намотанные из алюминиевой ленты, обладают высокой теплопроводностью в осевом и радиальном направлениях, что приводит к более равномерному распределению температуры по высоте и ширине обмотки и снижению температуры наиболее нагретой точки обмотки по сравнению с обмотками, намотанными из изолированного провода. Медная лента в трансформаторах мощностью до 1000 кВ-А обычно не применяется.

В реальной обмотке трансформатора условия, для которых были выведены формулы (9.3) и (9.4), как правило, не соблюдаются полностью. Так, например, для обмоток, соприкасающихся с одной стороны с узким масляным каналом, а с другой — со свободно притекающим маслом (наружная обмотка стержня), наиболее нагретая зона сдвигается от середины сечения обмотки в сторону узкого канала. Температура масла, омывающего все обмотки, не постоянна и повышается при движении вверх в каналах обмотки, что приводит к неравному распределению температуры в осевом направлении обмотки. Экспериментальное исследование этого вопроса показывает, что формулы для практического расчета среднего перепада температуры в обмотках могут базироваться на выведенных соотношениях (9.3) и (9.4).

ние обмотки благодаря более равномерному распределению температуры по всему сечению катушки; уменьшаются осевые усилия при коротком замыкании, так как обеспечивается сбалансированность МДС обмоток по высоте. За счет выравнивания межвит-ковых емкостей вдоль обмотки увеличивается ее стойкость к импульсным перенапряжениям (см. гл. 4). Использование алюминиевой фольги позволяет обеспечить возможность механизированного процесса намотки обмоток.

Этот вопрос является весьма важным, но, к сожалению, недостаточно изученным. В опубликованных работах и докладах приводятся данные, относящиеся к частным случаям, отсутствуют указания на требуемую глубину прогрева и требования к распределению температуры по сечению, не рассматривается влияние этих факторов на прочность изделия. Эти пробелы безусловно затрудняют выбор оптимальных режимов, закалки и оборудования, а также и определение области применения нового перспективного режима нагрева.

На рис, 3.10 приведены результаты решения обратной задачи термоупругости. Кривая 1 (сплошная) соответствует точному распределению температуры на внутренней поверхности, кривая 2 (пунктир с точкой) соответствует регуляризованному решению обратной задачи, полученному по точным значениям совместно использованных осевых и кольцевых напряжений на внешней поверхности.