Рекомбинация электронов

Пятая гармоника магнитного потока отрицательна в области изменения коэффициента полюсной дуги оо=0,4-0,8, и ее можно вводить в качестве режимного параметра для генераторов с а<0,667.

Таким образом, системы гармонического компаундирования возможно создать на основе применения в качестве режимного параметра третьей и пятой гармоник потока. При холостом ходе начальное возбуждение обеспечивается пятой или третьей гармоникой потока. Включение нагрузки создает намагничивающее поле, и в гармонической обмотке индуктируется ЭДС третьей гармоники, обеспечивая форсировку возбуждения.

производным режимного параметра П. Заметим, что при численном задании коэффициентов принимаем за единицу возбуждения величину, обеспечивающую номинальное напряжение генератора в режиме холостого хода, за единицу режимного параметра — UHOM, /Вом, 6, рад, и т.д. Динамические свойства в регулируемой электрической системе, зависящие как от настроечных параметров АРВ, так и от величины начальных возмущений, иллюстрируются фазовыми траекториями и протеканием переходных процессов во времени ( 8.5) для выделенных точек /—VII ( 8.4) области статической устойчивости.

Рис, 8.4. Область статической устойчивости в координатах первой и второй производных режимного параметра АРВ с, д.

Опыт показал, что обычно применяемый АРВ с. д., реагирующий как на отклонение, так и на первую и вторую производные режимного параметра, эффективно демпфирует колебания только при быстродействующей системе возбуждения. Существуют некоторые критические значения постоянных времени Temax, Tvmax, при которых такой АРВ с. д. не может устранить самораскачивание в системе, т. е. оказывается неэффективным. При введении третьей производной вносится положительная составляющая в демпферный коэффициент и система может стабилизироваться, т. е. может устраниться возникновение самораскачивания. Качественные особенности различных сигналов АРВ, выявленные при анализе регулирования по углу S, не изменяются и при использовании в АРВ других режимных параметров. Это подтверждают исследования и опыт эксплуатации существующих АРВ.

В § 8.2 описаны и качественнб проиллюстрированы динамические свойства электрической системы в зависимости от ее идеализации. Наибольший интерес представляет автоматически регулируемая электрическая система. Для нее разработана методика разделения плоскости настроечных параметров АРВ на области разных динамических свойств электрической системы [12], примеры применения которой изложены в настоящем параграфе. Динамические свойства регулируемой системы иллюстрируются реальными осциллограммами. Примеры и иллюстрации приведены для простой электрической системы, генераторы которой снабжены автоматическим регулятором возбуждения сильного действия, регулирующим по отклонению и по первой и второй производным того или иного режимного параметра П.

Здесь /Con, A'm, Km — коэффициенты усиления АРВ по отклонению и по первой и второй производным режимного параметра П, в качестве которого может приниматься отклонение напряжения, частота вектора напряжения генератора, ток статора и т. д.; F(e) — нелинейная функция ( 8.13) ограничения силового блока АРВ (возбудителя). Ее максимальное значение ограничено некоторой величиной FnOT(eqe). Она задана следующим образом:

В АРВ с.д. стабилизация осуществляется с помощью производных режимного параметра.

Здесь /С0/7., К1 п , ^С2я.—коэффициенты усиления АРВ по отклонению, первой и второй производным режимного параметра.

где /7 и Я0 — значения режимного параметра в переходном процессе и исходном режиме. Отклонение напряжения

3. АРВ с. д. с регулированием по отклонению напряжения и производными режимного параметра П. Характеристическое уравнение простой системы с регулированием по отклонению напряжения и производным режимных параметром П имеет вид

При обратном напряжении на р — n-переходе возрастает потенциальный барьер между р- и n-областью, поэтому уменьшается количество основных носителей, способных преодолеть этот барьер. Под действием электрического поля основные носители будут оттягиваться от приконтактных слоев в глубь полупроводника. В этом случае заполнение рекомбинационных ловушек электронами зоны проводимости уменьшается и одновременно ослабляется процесс рекомбинации. Число свободных центров рекомбинации возрастает, что увеличивает число переходов электронов из валентных связей в рекомбинационные центры и приводит к образованию дырок. Обратный переход (рекомбинация) электронов в валентную зону затрудняется, так как образовавшиеся дырки уносятся внешним электрическим полем за пределы области объемного заряда.

При контакте полупроводников в пограничной области происходит рекомбинация электронов и дырок. Так как концентрация электронов в л-области больше, чем в р-области, то часть электронов диффундирует из л-области в р-область. При этом в р-области, у границы раздела, окажутся избыточные электроны, которые будут занимать вакантные ковалентные связи. Соответ-

Инжектированные через эмиттерный переход электроны проникают вглубь базы, для которой они являются неосновными носителями. В базе происходит частичная рекомбинация электронов с дырками. Однако если база тонкая, то преобладающая часть электронов достигает коллекторного перехода, не успев рекомби-нировать. При этом электроны попадают в ускоряющее поле коллекторного перехода. В результате экстрации электроны быстро втягиваются из базы в коллектор и участвуют в создании тока коллектора.

электронов в базу. Происходит частичная рекомбинация электронов, но основная их часть поступает к коллекторному переходу и за счет экстрации достигает коллектора. Сопротивление транзистора резко уменьшается, а ток коллектора /к-»/кнас-

В точке В (см. 16.40) транзистор переходит в режим насыщения. При этом наблюдается инжекция электронов из коллектора в базу. Коллекторный переход переходит в открытое состояние. В базе наблюдается рекомбинация электронов с дырками. Концентрация дырок в базе невелика, по сравнению с концентрацией поступающих в базу электронов. Поэтому в базе происходит накопление неосновных носителей — электронов. На участке t1 —12 ток базы равен разности токов эмиттера и коллектора: 'Б = 'Э"~'К- Коллекторный переход начинает участвовать в процессе переключения с некоторой задержкой t3 (см. 16.39), определяемой временем пролета носителей через базу.

При снятии напряжения поле, создаваемое электродами в междуэлектродном пролюжутке, исчезает, и-потому приток энергии к электронам прекращается. Заряды, остающиеся в разрядном промежутке (плазме), содержащем примерно одинаковое количество электронов и ионов, исчезают не сразу, а постепенно в течение некоторого времени, пока происходит рекомбинация электронов и ионов в нейтральные атомы (иолекулы) газа.

мени (правая часть уравнения) с изменением п в этом объеме за счет протекания тока электронов (первый член левой части), а также за счет генерации 0„ или рекомбинации Rn электронов. Величина Rn называется темпом (скоростью) рекомбинации электронов и определяется уменьшением концентрации электронов в элементарном объеме в единицу времени вследствие рекомбинации. Темп генерации определяется увеличением концентрации электронов за счет теплового, ударного, оптического и других механизмов генерации. В условиях термодинамического равновесия рекомбинация электронов полностью уравновешивает их тепловую генерацию, поэтому Rn — Gn. Если нет ударной и оптической генерации, то генерация электронов возможна только за счет тепловой энергии. В этом случае можно говорить о результирующем эффекте генерации — рекомбинации, введя обозначение RG = R,, — Gn.

При прямом напряжении на р-п переходе в результате понижения высоты потенциального барьера концентрация носителей заряда в ОПЗ перехода повышается и становится выше равновесной. Поэтому внутри ОПЗ может происходить рекомбинация электронов и дырок. Ток рекомбинации в ОПЗ р-п перехода

Материалы излучающих структур, как уже отмечалось, должны иметь широкую запрещенную зону. В таких структурах оказывается значительным и даже преобладающим рекомбинационный ток /рек, вызванный процессами рекомбинации в области объемного разряда р-п перехода ( 5.8). Чем больше ширина запрещенной зоны, тем больше потенциальный барьер и тем значительнее рекомбинация электронов в р-п переходе. Эта рекомбинация происходит обычно на глубоких центрах люминесценции и заканчивается генерацией тепловой энергии (генерация на центрах рекомбинации 2 — 5.9). Таким образом, для оптического излучения эти электроны «пропадают», а ре-комбинационный ток /рек, ими создаваемый, снижает эффективность инжекции «излучающих» электронов.

Появление этого поля можно представить себе следующим образом. Концентрация электронов в n-области высока, поэтому электроны стремятся оттуда диффундировать в область р через границу. В области р вблизи от границы происходит рекомбинация электронов с дырками, но отрицательно заряженные атомы акцепторов в пограничном .слое перемещаться не могут и они образуют отрицательный объемный заряд.

Инжектированные через эмиттерный переход электроны проникают вглубь базы, для которой они являются неосновными носителями. В базе происходит частичная рекомбинация электронов с дырками. Однако если база тонкая, то преобладающая часть электронов достигает коллекторного перехода, не успев рекомби-нировать. При этом электроны попадают в ускоряющее поле коллекторного перехода. В результате экстрации электроны быстро втягиваются из базы в коллектор и участвуют в создании тока коллектора.