Електропровідність газів.

Як і у вакуумі, у газах звичайно немає вільних носіїв заряду. Їх можна інжектувати з катода. Проте при своєму русі до анода інжектовані в газ електрони зазнають зіткнень із атомами газу й розсіюються. З одного боку це зменшує провідність, але з іншого боку, електрони, розігнані електричним полем до високих швидкостей, можуть іонізувати атоми газу, вибиваючи з них електрони й створюючи позитивні йони. Нові електрони та йони рухаються до аноду чи катоду, відповідно, збільшуючи електричний струм. В залежності від прикладеної напруги та хімічного складу газу ці явища призводять до виникнення низки різноманітних типів газових розрядів, розшарування проміжку між анодом і катодом на зони з різними властивостями тощо.

Залежність струму в газі від напруги між введеними в посудину з газом електродами називають вольт амперною характеристикою газового розряду (ВАХ). Ділянка ОА відповідає все більш повному відведенню до електродів заряджених частинок, що утворились зовнішньою дією. Ділянка АВ відповідає струму насичення: всі утворювані за одиницю часу електрони та іони відразу відводяться до електродів.
Ділянка ВС відображує приєднання до зовнішнього іонізатора внутрішнього: прискорююча напруга настільки велика, що одержаної електронами енергії достатньо для ударної іонізації ними молекул газу; відбувається стрімке збільшення числа електронів та іонів. Таким чином, на ділянці ВС відбувається іонізація молекул не тільки зовнішнім впливом, але і самостійна іонізація.

При U, меншою за Uс іони не беруть участі в ударній іонізації, бо їх малий пробіг не дозволяє їм накопичити необхідну для іонізації енергію. Хоча сили струмів в інтервалі між Іа,b і Іс великі, усунення зовнішнього іонізатора призводить до зникнення розряду; отже, він був несамостійним (незважаючи на наявність самостійної іонізації).

Несамостійним називається розряд, який відбувається тільки в присутності зовнішнього іонізатора.
Розряд стає самостійним при подальшому посиленні електричного поля, прискорюючого електрони та іони. У досить сильних полях позитивні іони: а) вибивають електрони з катода; б) іонізують молекули газу при зіткненні з ними. Виникнення самостійного розряду призводить до спаду напруги між електродами в газі (через істотне зменшення опору газового проміжку), ділянка СD.

У залежності від тиску газу, форми електродів та прикладеної напруги можуть виникати самостійні розряди різних типів: тліючий, дуговий, коронний, іскровий.

Значно іонізований газ називається плазмою. Розрізняють газорозрядну плазму (про неї уже говорилось) і високотемпературну плазму, дуже поширену у Всесвіті (зірки, туманності, міжзоряний газ). Вона утворюється внаслідок співударяння нейтральних атомів або молекул газу, які мають достатньо великі швидкості (тобто в газі при дуже високих температурах).

Приклади використання плазми: індикаторні лампи, світлові реклами, електрозварювання, очистка газоподібних відходів виробництво від твердих включень. Інтерес до високотемпературної плазми спочатку був тільки теоретичним, як до об'єкта далекого космічного оточення Землі, однак у зв'язку з проблемою здійснення керованих термоядерних реакцій це питання набуває практичного характеру.

 

Тліючий розряд

Видно, що поблизу катода в області в відбувається різке падіння катодного потенціалу. Це є найбільш характерною ознакою для тліючого розряду.Тліючий розряд застосовується в різних трубках, виготовлених для реклами. В залежності від наповнювача, вони будуть світитися різними кольорами. А найбільш важливою областю застосування тліючого розряду є газові лазери.

Коронний розряд

Коронний розряд виникає в газі при атмосферному тиску. При цьому газ повинен знаходитися в неоднорідному полі. За формою він часто нагадує корону. З'являється близи острієв різних предметів, проводів ліній високої напруги. Чим більше буде кривизна провідника, тим вище буде щільність заряду. На вістрі буде спостерігатися максимальна щільність заряду. При збільшенні напруги коронний заряд може прийняти вигляд що світиться кисті, у таких випадках його ще називають кистьовим розрядом. У техніці доводиться часто враховувати це явище, якщо йдеться про високу напругу. Якщо будуть виступаючі частини або тонкі дроти, то може початися коронний розряд. Тому при проектуванні високовольтних ліній слід використовувати товсті дроти, і чим більше напруга, тим товщі дріт.

Іскровий розряд

Іскровий розряд з'являється при атмосферному тиску внаслідок пробою шару повітря між електродами, при подачі на них дуже високої напруги. При іскровому розряді в газі виникають стриммерів. Стриммерів - це канали іонізованого газу, що мають вид переривчастих зигзагоподібних яскравих ниток. При цьому спостерігається світіння газу і виділення великої кількості теплоти. Газ починає розширюватися, і розширюючись, газ буде випромінювати звукові хвилі. Після пробою газу, напруга на електродах різко падає. Яскравим прикладом іскрового розряду є блискавка і супроводжуючий її грім. У разі блискавки електродами виступають або хмари, або хмара і Земля. Іскровий розряд також як і інші види самостійного газового розряду використовується в техніці. Наприклад, для запалювання пального в двигунах внутрішнього згоряння або для електроїськрової обробки металів.

Дуговий розряд

Виникає в повітрі при атмосферному тиску і невисоких напругах. Має форму дуги, за що і отримав свою назву. Електрична дуга вперше отримана російським ученим В.В. Петровим. Основною причиною іонізації газу в цьому випадку є термоелектронна емісія. Широке застосування наше дуговий розряд в техніці. Він використовується для зварювання мітла, а також в електропечах - для плавки металів.

 

                       23 Електричний струм у вакуумі.

 

Електричний струм у вакуумі.

Що таке вакуум?

- Це така ступінь розрідження газу, при якій зіткнень молекул практично немає;

                

- Електричний струм неможливий, тому можлива кількість іонізованих молекул не може забезпечити електропровідність;

- Створити ел.током у вакуумі можна, якщо використовувати джерело заряджених частинок;

- Дія джерела заряджених частинок може бути засновано на явищі термоелектронної емісії.

                              

                                  термоелектронна емісія

- Це випускання електронів твердими або рідкими тілами при їх нагріванні до температур, відповідних видимому свіченню розпеченого металу.

Нагріте металевий електрод безперервно випускає електрони, утворюючи навколо себе електронне хмара.

У рівноважному стані число електронів, що покинули електрод, дорівнює числу електронів, які повернулися на нього (тому електрод при втраті електронів заряджається позитивно).

Чим вище температура металу, тим вище щільність електронної хмари.

                                    вакуумний діод

Електричний струм у вакуумі можливий в електронних лампах.

Електронна лампа - це пристрій, в якому застосовується явище термоелектронної емісії.

                         

Вакуумний діод - це двохелектродна (А-анод і К - катод) електронна лампа.

Усередині скляного балона створюється дуже низький тиск

                    

Н - нитка розжарення, поміщена всередину катода для його нагрівання. Поверхню нагрітого катода випускає електрони. Якщо анод з'єднаний з + джерела струму, а катод з -, то в ланцюзі протікає

постійний термоелектронний струм. Вакуумний діод володіє односторонньою провідністю.

Тобто ток в аноді можливий, якщо потенціал анода вище потенціалу катода. У цьому випадку електрони з електронної хмари притягуються до анода, створюючи ел.током у вакуумі.

 

                                Електронні пучки

- Це потік швидко летять електронів в електронних лампах та газорозрядних пристроях.

                     Властивості електронних пучків:

- Відхиляються в електричних полях;

- Відхиляються в магнітних полях під дією сили Лоренца;

- При гальмуванні пучка, що потрапляє на речовину виникає рентгенівське випромінювання;

- Викликає світіння (люминисценции) деяких твердих і рідких тіл (люмінофорів);

- Нагрівають речовину, потрапляючи на него. а.

 

                             Електронно - променева трубка (ЕПТ)

- Використовуються явища термоелектронної емісії і властивості електронних пучків.

ЕПТ складається з електронної гармати, горизонтальних і вертикальних відхиляючих

пластин-електродів і екрана.

В електронній гарматі електрони, що випускаються подогревним катодом, проходять через керуючий електрод-сітку і прискорюються анодами. Електронна гармата фокусує електронний пучок в точку і змінює яскравість світіння на екрані. Відхиляючі горизонтальні і вертикальні пластини дозволяють переміщати електронний пучок на екрані в будь-яку точку екрану. Екран трубки покритий люмінофором, який починає світитися при бомбардуванні його електронами.

                            Існують два види трубок:

1) з електростатичним керуванням електронного пучка (відхилення ел. Пучка тільки лише ел. поле). 2) з електромагнітним керуванням (додаються магнітні відхиляючі котушки).

            25 Напівпровідники

 

Напівпровідники - матеріали, які за своєю питомої провідності займають проміжне місце між провідниками і діелектриками і відрізняються відпровідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури ^[1].

Напівпровідниками є речовини, ширина забороненої зони яких складає порядку декількох електрон-вольт (еВ). Наприклад, алмаз можна віднести до ширококутного напівпровідник, а арсенід індію - до вузькозонних. До числа напівпровідників відносяться багато хімічні елементи (германій, кремній, селен, телур, миш'як та інші), величезна кількість сплавів і хімічних сполук (арсенід галію та ін.) Майже всі неорганічні речовини навколишнього нас світу - напівпровідники. Найпоширенішим у природі напівпровідником є кремній, що становить майже 30% земної кори.

Залежно від того, чи віддає домішкової атом електрон або захоплює його, домішкові атоми називають донорними або акцепторними. Характер домішки може змінюватися в залежності від того, який атом кристалічної решітки вона заміщує, в яку кристалографічну площину вбудовується.

Провідність напівпровідників сильно залежить від температури. Поблизу абсолютного нуля температури напівпровідники мають властивості діелектриків.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: