Taxa de spațiu

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 4 septembrie 2017; verificarea necesită 1 editare .

Sarcina spațială este o sarcină electrică  distribuită necompensată de același semn. Sarcinile spațiale apar în lămpile cu vid și cu descărcare în gaz în spațiul dintre electrozi , precum și în regiunile neomogene ale dispozitivelor semiconductoare și afectează puternic trecerea curentului prin aceste regiuni, ducând la caracteristici neliniare curent-tensiune ale acestor dispozitive.

Exemple

De exemplu, într-o diodă în vid , când curentul curge între catod și anod , în spațiul dintre ele există o anumită concentrație de electroni cu sarcină negativă. În același timp, nu există ioni încărcați pozitiv în această regiune și, prin urmare, se formează un nor de electroni încărcat negativ. Acest nor previne emisia de electroni din catod.

Sarcinile spațiale apar și în diodele semiconductoare din regiunea joncțiunii pn . Electronii dintr -un semiconductor de tip n în regiunea unei astfel de tranziții difuzează într-un semiconductor de tip p, unde se recombină cu găuri . În mod similar, găurile difuzează de la un semiconductor de tip p la un semiconductor de tip n, unde se recombină cu electronii. Ca urmare, în jurul joncțiunii pn apar regiuni cu deficit de electroni și regiuni cu un exces de electroni, respectiv încărcate pozitiv și negativ. În regiunea semiconductorului de tip n cu deficit de electroni, o sarcină pozitivă este creată de donatori, iar în regiunea tipului p cu un exces, o sarcină negativă este creată de acceptori, pe care sunt capturați electroni.

Câmp electric în regiunea de încărcare spațială

Sarcinile electrice necompensate creează un câmp electric în jurul lor . Prin urmare, regiunile de încărcare spațială sunt simultan regiuni ale unui câmp electric neomogen. Această situație este fundamental diferită de cazul fluxului de curent electric în conductori omogene sau semiconductori. Când un curent electric trece printr-o substanță omogenă, neutralitatea electrică este menținută în fiecare punct al acestei substanțe, iar câmpul electric rămâne uniform. În regiunea de încărcare spațială, câmpul electric este neuniform. De obicei, aceste zone reprezintă cea mai mare parte a căderii de tensiune atunci când curge curentul.

Curent limitat de încărcare de spațiu

Curentul electric din dioda de vid, din cauza neomogenității câmpului electric din regiunea de încărcare spațială, depinde neliniar de tensiunea dintre electrozi.

,

unde j este densitatea curentului, V este tensiunea și C este un coeficient care depinde de forma electrozilor. Pentru electrozi plati

.

Aici L este distanța dintre electrozi, e este sarcina electronului, m este masa electronului.

Această relație se numește legea Childe-Langmuir .

Astfel, caracteristica curent-tensiune a unei diode în vid este în esență neliniară. La tensiuni joase între electrozi, încărcarea spațială împiedică puternic trecerea curentului. O creștere a tensiunii duce la întinderea regiunii de încărcare a spațiului și, prin urmare, curentul crește mai repede decât liniar.

Literatură

Link -uri