Структуры кристалла

Другим фактором, повышающим эффективность гидроаккумулирования, являются коренное изменение структуры генерирующих мощностей и сокращение доли ГЭС в энергосистемах европейской части СССР. До 60-х годов графики нагрузки здесь были более плотными, конденсационные электростанции (К.ЭС) работали на докритических параметрах л ар а с поперечными связями, а регулируемая мощность ГЭС достигала 20% и более максимума нагрузки, и поэтому не было необходимости в строительстве гидроаккумулирующих и других пиковых электростанций. С появлением мощных конденсационных электростанций с блочным оборудова-

Увеличение капиталовложений в насосные станции, работающие как потребители —регуляторы и аккумуляторы электроэнергии, оправдывается не только указанными выше эксплуатационными преимуществами, но и улучшением структуры генерирующих мощностей энергосистем с заменой тепловых пиковых и полупиковых мощностей и увеличением базовых электростанций, в том числе АЭС.

Опыт эксплуатации последних лет показывает, что для покрытия пиковой части графика электрических нагрузок успешно можно использовать и базисные энергоустановки путем их кратковременной форсировки. Формирование структуры генерирующих мощностей энергосистем предполагает определение рациональной доли различных типов энергоустановок, в том числе и работающих в остропиковой части графика нагрузок. Оптимальная доля полупп-ковых и пиковых установок определяется технико-экономическим расчетом.

Сложность ведения режимов работы ЕЭС СССР в значительной мере обусловлена изменением структуры генерирующих мощностей, в составе которых сократился удельный вес маневренного оборудования для покрытая переменной части графиков нагрузок ОЭС и ЕЭС СССР.

В блоке «Производство» разрабатываются задачи определения народнохозяйственной потребности в электрической и тепловой энергии, оптимизации и оценки вариантов структуры генерирующих мощностей, расчеты балансов и планов производства электроэнергии и использования энергетических мощностей.

В соответствии с решениями XXVII съезда КПСС продолжается формирование Единой энергетической системы СССР. На данном этапе наряду с территориальным развитием Единой энергосистемы следует обеспечить ее органическое соответствие тем новым качественным изменениям, которые возникают в отечественной электроэнергетике. К их числу относятся изменение' структуры генерирующих мощностей, требующее специальных мер по обеспечению необходимой маневренности энергосистем в современных условиях формирования атомной энергетики и преобладающего сооружения крупных тепло-

6) для намеченной таким образом структуры генерирующих мощностей определяется режим работы электростанций, на основе которого уточняется структура генерирующих мощностей и размещение станций по районам; выявляются режимы работы межсистемных связей;

В период до 2000 г. ожидается существенное изменение структуры генерирующих мощностей в целом по стране и по отдельным районам в следующих основных направлениях:

На ближайшую перспективу кроме указанной выше (см. § 2.5) тенденции к изменению структуры генерирующих мощностей прогнозируется также некоторое снижение в среднем по стране числа часов использования установленной мощности за счет разуплотнения графиков нагрузки. Наряду с этим можно ожидать в отдельных энергосистемах за счет дальнейшего развития межсистемных связей и единой энергетической системы Советского Союза сохранения числа часов использования установленной мощности на уровне 6000 в год и даже некоторого незначительного ее повышения.

В период до 2000 г. ожидается существенное изменение структуры генерирующих мощностей в целом по стране и по отдельным районам в следующих основных направлениях:

На ближайшую перспективу кроме указанной выше (см. § 2.5) тенденции к изменению структуры генерирующих мощностей прогнозируется также некоторое снижение в среднем по стране числа часов использования установленной мощности за счет разуплотнения графиков нагрузки. Наряду с этим можно ожидать в отдельных энергосистемах за счет дальнейшего развития межсистемных связей и единой энергетической системы Советского Союза сохранения числа часов использования установленной мощности на уровне 6000 в год и даже некоторого незначительного ее повышения.

Если в качестве примеси используется индий, имеющий три валентных электрона, то в электронной структуре кристалла кремния одна валентная связь атома индия с четырьмя соседними атомами кремния недоукомплектована и в кристалле образуется "дырка". Для образования устойчивой электронной структуры кристалла необходим дополнительный электрон. Тепловой энергии при комнатной температуре вполне достаточно для того, чтобы атом индия захватил один электрон из валентной связи между соседними атомами кремния. При этом атом индия превращается в устойчивый неподвижный отрицательный ион, а дырка перемещается на место расположения захваченного электрона. Далее на место вновь образовавшейся дырки может переместиться электрон из соседней валентной связи и т. д. С электрофизической точки зрения этот процесс можно представить как хаотическое движение в кристалле свободных дырок с положительным зарядом, равным заряду электрона. Такой полупроводник называется полупроводником с дырочной электропроводностью или полупроводником р-типа, а соответствующая примесь —акцепторной. На 10.2 приведено условное изображение идеального полупроводника р-типа.

Если в качестве примеси используется индий, имеющий три валентных электрона, то в электронной структуре кристалла кремния одна валентная связь атома индия с четырьмя соседними атомами кремния недоукомплектована и в кристалле образуется "дырка". Для образования устойчивой электронной структуры кристалла необходим дополнительный электрон. Тепловой энергии при комнатной температуре вполне достаточно для того, чтобы атом индия захватил один электрон из валентной связи между соседними атомами кремния. При этом атом индия превращается в устойчивый неподвижный отрицательный ион, а дырка перемещается на место расположения захваченного электрона. Далее на место вновь образовавшейся дырки может переместиться электрон из соседней валентной связи и т. д. С электрофизической точки зрения этот процесс можно представить как хаотическое движение в кристалле свободных дырок с положительным зарядом, равным заряду электрона. Такой полупроводник называется полупроводником с дырочной электропроводностью или полупроводником р-типа, а соответствующая примесь -акцепторной. На 10.2 приведено условное изображение идеального полупроводника р-типа.

Если в качестве примеси используется индий, имеющий три валентных электрона, то в электронной структуре кристалла кремния одна валентная связь атома индия с четырьмя соседними атомами кремния недоукомплектована и в кристалле образуется "дырка". Для образования устойчивой электронной структуры кристалла необходим дополнительный электрон. Тепловой энергии при комнатной температуре вполне достаточно для того, чтобы атом индия захватил один электрон из валентной связи между соседними атомами кремния. При этом атом индия превращается в устойчивый неподвижный отрицательный ион, а дырка перемещается на место расположения захваченного электрона. Далее на место вновь образовавшейся дырки может переместиться электрон из соседней валентной связи и т. д. С электрофизической точки зрения этот процесс можно представить как хаотическое движение в кристалле свободных дырок с положительным зарядом, равным заряду электрона. Такой полупроводник называется полупроводником с дырочной электропроводностью или полупроводником р-типа, а соответствующая примесь —акцепторной. На 10.2 приведено условное изображение идеального полупроводника р-типа.

где k0 — коэффициент, зависящий от структуры кристалла и механизма диффузии.

Тепловой пробой р-и-перехода происходит вследствие вырывания валентных электронов из связей в атомах при тепловых колебаниях кристаллической решетки. Тепловая генерация пар «электрон — дырка» приводит к увеличению концентрации неосновных носителей заряда и росту обратного тока. Увеличение тока сопровождается дальнейшим повышением температуры. Процесс нарастает лавинообразно, происходит изменение структуры кристалла и переход необратимо выходит из строя. Если же при возникновении пробоя ток через ^-«-переход ограничен сопротивлением внешней цепи и мощность, выделяемая на переходе, невелика, то пробой обратим.

область соответствует достигнутым на разных этапах развития микроэлектроники значениям А. При А = 0,3 ...0,5 мкм возникают проблемы, связанные с приближением размеров элементов, прежде всего транзисторов, к их физическим пределам. Уменьшение размеров элементов до указанных значений вызывает процессы деградации структуры кристалла вследствие повышения плотности тока, напряженности электрических полей и плотности выделяемой энергии. Особую проблему при использовании элементов малых размеров представляет формирование надежных внутрисхемных соединений. Их поперечное сечение уменьшается, а плотность тока растет. Это может приводить к разрушению проводников, расположенных на рельефной (не идеально плоской) поверхности, к коротким замыканиям проводников, сформированных в разных слоях друг над другом, вследствие пробоя или нарушения разделяющего их тонкого диэлектрического слоя.

В рассматриваемом случае каждый атом как бы дополняет свою внешнюю электронную оболочку до восьми электронов, что соответствует полностью занятым состояниям, т. е. отсутствию свободных энергетических уровней в валентной зоне, а это говорит о том, что электроны не могут изменять свою энергию под действием электрического поля, т. е. кристалл будет являться диэлектриком. Плоская схема структуры кристалла германия изображена на 2.5 в виде атомной решетки. Примерно также выглядит атомная решетка для кремния.

Реальные кристаллы содержат многочисленные дефекты кристаллической решетки: точечные, линейные, объемные и поверхностные. В местах нарушения периодической структуры кристалла (внедрения атомов в междоузлия) энергия связи электронов с ядрами изменяется, в результате чего возникают новые энергетические уровни, которые могут выходить за пределы валентной зоны и размещаться в запрещенной зоне вблизи зоны проводимости. Это облегчает переход электронов в зону проводимости.

Чтобы уменьшить обратный ток, надо уменьшить количество неосновных носителей заряда. Это достигается уменьшением посторонних (не легирующих) примесей и улучшением структуры кристалла (уменьшением числа дефектов кристаллической решетки).

Увеличение обратного напряжения приводит при некотором значении L/обр = 1/обр.пр к пробою p-n-перехода, что сопровождается резким увеличением обратного тока /Обр. В режиме пробоя переход может выйти из строя вследствие изменения структуры кристалла при нагреве. Если ток ограничен общим сопротивлением цепи, пробой носит обратимый характер.

можно воспользоваться водородоподобной моделью атома, но при этом следует иметь в виду, что на этот пятый валентный электрон воздействуют не только кулоновские силы .атомного остатка, но и периодическое поле кристаллической структуры кристалла. Поэтому при использовании водородоподобной модели следует учитывать эффективную массу электрона т*, а также диэлектрическую проницаемость среды е.