3. Транспорт на електроенергия в газове i) Генериране на носители на заряд ii) Зависим разряд iii) Независим разряд
Мрежово високо напрежение 0 1 0 20 Електрическа проводимост 1. Механизми за проводимост Модел на лентата 2. Транспорт на заряда в твърди вещества i) Температурна зависимост на проводниците ii) Собствена и външна проводимост в полупроводници iii) Транспорт на електроенергия в изолатори iv) Фотопроводници 3. Транспорт на електроенергия в газове i) Генериране на носители на заряд ii) Заети лица Разряд iii) Независим разряд 4. Транспорт на ток в течности i) Провеждане на йони в течности ii) Закони на Фарадей iii) Електролиза и други приложения Пренос на зареждане в газове Напрежение върху кондензатора на плоча Няма въздух, който да протича във въздуха, въздухът е добър изолатор или лош проводник В таблица Е. вграден CFC-N12-1 0,00 коаксиален кабел 10-7 A вход kv kv 0 16 kv изходна маса E F1 таблица F E1 рентгенова сфера PM 2535 0,00 V устройство 4; Свещите или рентгеновите лъчи, монтирани в таблица F, задействат текущ поток 1
Транспорт на такса в газове Откъде идват безплатните носители на въздух или газ? Газовите атоми трябва да се разделят на йони и електрони (йонизация): Смес от йони и електрони Плазма Доставка на енергия за отделяне на електрон Йонизационни механизми: Фотойонизация Въздействаща йонизация Температура йонизация Радиоактивност Излъчване на светлина (само електроните излизат от метални повърхности при високи температури) Но: Йони и електрони също могат рекомбинирайте отново EE проводима лента hν фотойонизация фотопроводник: електронът се издига от валентната лента към проводимата лента, ако hν> E и по този начин допринася за проводимостта при hν валентна лента, фотоионизационният електрон се доставя с енергия hν hν> W йон Ако hν> йонизационна енергия W йон положително зареден атом (йон ) Отрицателно зареден свободен електрон (вече няма нищо общо с атома) Йонът и електронът допринасят за електричеството Ако hν> W йон
Йонизационна енергия Йонизационната енергия се определя за всеки елемент от структурата на обвивката на атомната обвивка
Температурна йонизация При високи температури (висока скорост) достатъчно кинетична енергия, за да се йонизира в случай на сблъсък 10 000K 30 000K Степен на йонизация на газовете в зависимост от температурата T = 5000K повърхност на слънцето 10-4-та част от H атомите йонизира свещ в температурата на плочата ниско, но йони в пламъка Транспорт на заряд в газове Атомите се йонизират от външни влияния Провеждането се осъществява чрез йони или свободни електрони Ток = брой x заряд x подвижност x E-поле x площ I = nze µ EA подвижност [cm 2/Vs] Na + 1.3 Na - 1.8 O + 2 2.2 Йони във вода 10-4 електрона в полупроводник 10 3 електрона в метал 10 твърд> газ за подвижност >> течен ток, но толкова нисък, защото n е много малък 4
Ненезависим разряд на газ Носител на заряд за текущ поток в газ, генериран от външно въздействие A U z. Б. Инцидентно йонизиращо лъчение (N фотони) генерира N p носители на заряд Аноден катод Йонизация Напрежение се прилага и променя Какво се случва? Как се променя токът с напрежението? Зависимост от напрежението Зарядите се ускоряват до електроди в омическия обхват на Е-полето - обхват на рекомбинация: ниско напрежение: малко ускорение Носителите на заряда бавно, много се рекомбинират, преди да допринесат за проводимостта Област на насищане: ускорение по-силно, всички генерирани носители на заряд допринасят за проводимост при N/N p 1 омична площ Какво се случва при още по-високи напрежения? N/N p> 1 повече носители на заряд, измерени от генерираните 5
Йонизационна камера Измерване на силата на йонизиращо лъчение В зоната на насищане, следното се отнася за тока I I Брой генерирани носители на заряд N p = брой йонизиращи частици Газов разряд Какво се случва в зоната на задействане при високи напрежения? Напрежението е много високо, електроните са силно ускорени висока електронна енергия Въздействие йонизация: лавинен ефект Електричеството става независимо от броя на носителите на заряд, генерирани от йонизация 6
Противотръба на Гайгер-Мюлер Метална тръба, пълна с газ Генериране на носители на заряд чрез йонизиращи частици Сила на полето в зоната на телта висока: Ударна йонизация Разрушаване на лавина Текущ импулс Високоговорител Токов импулс независимо от вида на йонизацията Една отметка една йонизираща частица, често отбелязва много Независим газов разряд Газоразряд може да се поддържа без външни влияния, няма външен източник на йонизация, топлинен източник. Всеки товарен носител осигурява своя собствена подмяна.Как го правите? Йоните се сблъскват с катода и избиват електрони Енергийните електрони йонизират неутрални частици чрез ударно йонизиране Изискване Частиците трябва да имат висока кинетична енергия, т.е. те трябва да бъдат бързи т.е. те трябва да се ускоряват с високо напрежение 7
AGB Характеристична крива на газовия разряд Наситеност на САЩ CEFDUCUZ критично запалване U Зависим разряд A: Линеен участък Закон на Ом Равновесно генериране/рекомбинация B: Рекомбинационна зона C: Област на насищане Всички носители на заряда изтичат CD: Точки на въздействието на йонизация в D: Точка на запалване за независим разряд E kin (между сблъсъци)> E йонизацията всеки заряд осигурява своя собствена замяна E: светещ разряд (с много ниско налягане) F: космически заряд ефекти стават важни екраниране на космически заряд G: дъгови разряд (с високо налягане) големи токови светещи електроди светят излъчване на електрони светлина по време на разреждане hν електрон и йон рекомбинират фотон излъчен: Обратният на фотойонизацията hν процес зависи от атома и началното състояние.Възбудени състояния (ударно възбуждане) излъчват енергия на възбуждане: излъчване на фотон hν hν = E (специфично за атома) hν 8
Зависимост от налягането на газа Експеримент: високо налягане без текущ поток Средно налягане текущ поток със светещо малко налягане без текущ поток Напомняне: налягане в газ, мярка за броя на частиците в единица обем Ударните йонизационни частици трябва да имат минимална скорост v = ускорение x време = a T = сила/маса x Време = F/m T = напрежение на силата на полето x време/маса = e ET/me, m константа E: приложено напрежение през дължината на тръбата Но какво е T? T Време между две сблъсъци: големи, ако малко частици, малки, ако много частици Зависимост от налягането Високо налягане: много сблъсъци, малки v няма независим разряд Средно налягане: v добро, достатъчно частици Малко налягане: високо v, но няма повече сблъсъци, тъй като няма напрежение на запалване на частиците като функция на налягането (крива на Пашен) 9
Светлинен разряд Текущ поток в газовата тръба: зони на нажежен блясък с различна яркост Обяснение сложна най-голяма част положителна колона: равномерно дифузна светлина флуоресцентна тръба флуоресцентна лампа, пълна с живачна пара, нажежен живак, излъчен главно при UV преобразуване във видима светлина в покритието (фосфор) 10
Неонови тръби Неоновите тръби са чисто разрядни лампи. За работа 2000 г. е необходимо високо напрежение. 15 000V ! Газ за пълнене Светлинен цвят Неоново червено Аргон жълто, зелено, синьо Дъгови разряди Когато високите налягания и високите токове предизвикват нагряване на електродите, електроните избягват Носителите на заряд вече не трябва да се генерират чрез йонизация Разряд на въглеродна дъга Интензивен източник на светлина за проектори
Краткосрочни дъгови разряди Искрови разряди Фенерче Енергия в кондензатора ограничено Разряд в газовата тръба Независим газов разряд, докато се използва енергия Нагоре Транспорт на ток в газове За да тече ток в газ, носителите на заряд трябва да се генерират чрез йонизация Извършва се йонизация чрез йонизиращо лъчение, йонизация с удар или термична йонизация Ако се генерират носители на заряд, това се случва Зависим газов разряд, т.е. външна йонизация е необходима за поддържането му. Зависим газов разряд се използва за откриване и характеризиране на йонизиращо (радиоактивно) излъчване, напр. Брояч на Geiger Müller Независим газов разряд се извършва без външни влияния, но изисква по-високо напрежение и определени условия на налягане В случай на зависим газов разряд, светлинни явления чрез релаксация на възбудени състояния и рекомбинация нажежен разряд при умерено налягане и напрежение дъгов разряд и искрови разряди при h без да се бута и тече 12