Возрастании температуры

Ферромагнитный стабилизатор (табл. 9.2) выполняют на двух дросселях Др! и Дрг- Магнитопровод первого дросселя не насыщен, а второго — насыщен, т. е. индукция в этом дросселе достигает значения Bs (индукции насыщения), которое при дальнейшем возрастании напряженности магнитного поля Я практически не изменяется. Вольт-амперная характеристика дросселя Др^ является линейной функцией (кривая 1), а дросселя Др2 (кривая 2) и их последовательного соединения (кривая 3) — нелинейные функции. При возрастании входного напряжения на А?7„ основная его часть A.U1 падает на Др^ и, следовательно, напряжение А1/вых = Д1/вх - АС/! оказывается во много раз меньше, чем Al/BX.

При возрастании напряженности Е энергия w' увеличивается, при снижении Е — уменьшается. Этот процесс чаще всего сопровождается необратимым рассеянием энергии в электроизоляционном материале, переходящей в теплоту. Заметим, что рассеяние энергии в материале наблюдается не только при переменном, но и при постоянном напряжении; однако главную роль играют процессы при переменном напряжении. Электрическую мощность, вы-

Удельная проводимость воздуха в слабых полях составляет около 10"5 См/м. Из формулы (4.26) видно, что при малых значениях напряженности внешнего электрического поля, когда Np, а, ц+ и ji. можно считать постоянными, плотность тока в газе прямо пропорциональна напряженности приложенного поля, т.е. в этих условиях соблюдается закон Ома (участок ОА на 4.10). Однако при дальнейшем возрастании напряженности поля закон Ома уже не

В периодически изменяющихся электрических полях в сегнето-электриках имеет место явление .диэлектрического гистерезиса ( 1.6), заключающееся в несовпадении кривой D (Е) при возрастании напряженности поля (abc) с кривой при убывании поля (cda). Кривая Ос, соединяющая вершищд' 1^тель гистерезиса, соответствующих разной максимальной напр^жАйрсти, называется основной кривой поляриза ц/Си;™^ кривая практически совпадает с кривой первоначальной ОФрЪяэш!™. Сегнетоэлект-рические свойства зависят от температуры№ЖООявл\ЯЛя лишь в определенном ее интервалЬ^,' 4 / *7 4. лт У _ \ л\ ** w •* «X iJ J,

В переменных магнитных полях в ферромагнетиках имеет место явление магнитного гистерезиса ( 1.19), заключающееся в несовпадении кривой В (Н) при возрастании напряженности поля с кривой при убывании поля. Кривая, соединяющая вершины петель гистерезиса, называется основной кривой намагничивания и практически совпадает с кривой первоначального намагничивания. Ферромагнитные свойства зависят от температуры и проявляются лишь в определенном ее интервале.

При увеличении напряженности поля от нулевого значения поляризован-ность таких веществ возрастает сначала слабо, а затем наступает достаточно интенсивное ее нарастание (ветвь / на 4-9). При дальнейшем увеличении напряженности поля рост поляризованное™ замедляется, и, наконец, при некотором значении напряженности прекращается вовсе. Наступает так называемое насыщение (РНас). Если после этого напряженность уменьшать, то поляризованность будет уменьшаться не столь интенсивно, как она увеличивалась при возрастании напряженности (ветвь 2 на 4-9). При уменьшении напряженности поля до нулевого значения диэлектрик сохраняет некоторую остаточную поляризованность Рг. Когда периодически изменяется не только значение напряженности внешнего поля, но и направление его, в зависимости Р (Е) наблюдается запаздывание, или так называемый гистерезис поляризации по отношению к полю (зависимость Р (Е) имеет вид петли). Диэлектрики, обладающие такими свойствами, называются сегнетоэлектриками (от названия вещества — сегнетовой соли NaKC4H4Oa • 4Н2О, у которого впервые были обнаружены описанные выше свойства).

В § 12-2 представлена начальная кривая намагничения, как кривая зависимости В (Я,) при постепенном возрастании напряженности поля от нулевого до максимального значения. Такая же кривая, которая характеризует намагничение материала от нулевого значения, может быть получена как

более сложная, что обусловлено особенностями зоны проводимости (см. 1.2). В слабых электрических полях электроны имеют малую энергию и занимают состояния вблизи дна зоны проводимости, соответствующие первому минимуму зависимости энергии от импульса. Они имеют малую эффективную массу, большую подвижность, а дрейфовая скорость оказывается существенно выше, чем в германии и кремнии. С ростом напряженности поля энергия электронов увеличивается и они начинают переходить в состояние с большой эффективной массой и малой подвижностью, соответствующее второму минимуму энергии в зоне проводимости. Поэтому дрейфовая скорость уменьшается. При дальнейшем возрастании напряженности она стремится к скорости насыщения, приближаясь к ней сверху, а не снизу.

Зависимость приводимости от напряженности поля. При возрастании напряженности поля проводимость остается ( 13.2, б) неизменной только в области слабых полей. Это такие значения Е <С ?кр, при которых добавочная скорость электрона, сообщаемая полем, мала по сравнению с его тепловой скоростью. При более сильных полях (участок 2) увеличивается вероятность теплового розбуждения электронов и проводимость начинает возрастать по закону Пуля:

Диэлектрический гистерезис в нелинейных диэлектриках определяется несовпадением кривой D (E) при возрастании напряженности поля с кривой, соответствующей уменьшению напряженности.

Магнитный гистерезис ферромагнетиков определяется несовпадением кривой В (Я) при возрастании напряженности поля с кривой, соответствующей уменьшению напряженности.

При возрастании температуры относительная погрешность прибора отрицательна и определяется по формуле

При возрастании температуры окружающей среды возникающая температурная погрешность отрицательна и определяется по формуле

При изменении рабочей температуры определенным образом будут изменяться и параметры полевых транзисторов. При возрастании температуры, с одной стороны, уменьшается высота потенциального барьера переходов затвора, уменьшается ж ширина, ширина канала возрастает, сопротивление канала падает и соответственно ток стока увеличивается. Однако, с другой стороны, уменьшается подвижность электронов в канале, что приводит к возрастанию сопротивления канала и соответственно падению тока стока. Таким образом, эти два температурно-зависимых параметра действуют встречно, частично компенсируя изменения /с.

Существует три причины, влияющие на изменение тока /ко под воздействием температуры (или другого вида внешнего воздействия). Так, -при возрастании температуры, во-первых, увеличивается обратный ток коллекторного перехода, во-вторых, уменьшается напряжение и6эо и, в-третьих, возрастает коэффициент В.

Одновременно с ростом числа неосновных носителей зарядов с повышением температуры растет число основных носителей зарядов, так как в процессе термогенерации создаются оба вида носителей зарядов —-электроны и дырки. Поэтому прямая ветвь вольт-амперной характеристики диода также несколько поднимается с повышением температуры. В интервале температур от +20 до +70° С можно считать, что обратный ток германиевых переходов удваивается при возрастании температуры на каждые 10° С. Для германиевых приборов в процессе

где b — константа (для кремния & = 6,6-1021 см~2 • с-1 • К~2) . При возрастании температуры время релаксации заполнения уровня возрастает.

Характерно, что при экспоненциальном возрастании температуры ее установившееся значение практически достигается через промежуток времени, равный 4Г. Это видно из следующих значений •&/•%= 1—е-'/т:

С увеличением температуры Т изотермы смещаются вверх, причем их волнообразная часть уменьшается и при некоторой температуре исчезает совсем. При дальнейшем возрастании температуры изотермы приобретают вид непрерывно спадающих кривых. Температура, соответствующая предельной изотерме с исчезающе малой (нулевой) протяженностью волнообразной части, является верхней границей двухфазных состояний, т. е. критической температурой. Сама предельная изотерма также называется критической изотермой. Поскольку на ней все три точки пересечения с горизонтальной кривой слились в одну, все три корня уравнения Ван-дер-Ваальса равны между собой и критическому удельному объему VK. Геометрически критическая точка есть точка перегиба критической изотермы.

Как видно из графика, при возрастании температуры от 20 до 60°С и номинальной рассеиваемой мощности (КР=\) а увеличивается в 5 раз. Если снизить коэффициент нагрузки по мощности в 2 раза (например, вместо резистора с номинальной мощностью 0,25 Вт применить резистор с номинальной мощностью 0,5 Вт), то а=0,85, т. е. К Для этих значений снизится в 6 раз. г

Из этой формулы следует, что ?/эвСр в основном зависит от f/к.ср и поэтому изменение режима работы (независимо от причины) приведет к изменению t/к.ср, которое, в свою очередь, воздействуя на l/эъср, автоматически произведет коррекцию режима. Для примера рассмотрим поведение фильтра при возрастании температуры. Возросший коллекторный ток /кср при этом приведет к росту USblx.cp и уменьшению напряжения t/кср- Согласно (VI. 65) уменьшение UKcp приведет к падению f/эвср, вследствие чего упадет ток /Кср, возвращаясь примерно к его значению до возрастания. Поэтому схему, приведенную на pnc.VI.S, б, называют с автоматическим смещением, или с коллекторной стабилизацией режима работы.

При создании приборов для измерения очень малых напряжений (например, э, д. с. термопар) желательно, чтобы всё напряжение подводилось непосредственно к цепи измерительного механизма. В этом случае температурная компенсация осуществляется не с помощью схем, а посредством термомагнитного шунта. Такой шунт выполняется из специальных магнитных материалов (сплавов меди с никелем или железа с никелем), у которых магнитная проницаемость существенно уменьшается при возрастании температуры. Конструктивно термомагнитный шунт представляет собой пластинки, которыми замыкаются полюсные наконечники постоянного магнита. При повышении температуры магнитное сопротивление шунта возрастает, что приводит к увеличению индукции в воздушном зазоре и к малой зависимости показаний от температуры.