Свойства p-n перехода.

К основным свойствам p-n перехода относятся:

• 
  свойство односторонней проводимости;
  
• 
  температурные свойства p-n перехода;
  
• 
  частотные свойства p-n перехода;
  
• 
  пробой p-n перехода.
  

Свойство односторонней проводимости p-n перехода нетрудно рассмотреть на вольтамперной характеристике. Вольтамперной характеристикой (ВАХ) называется графически выраженная зависимость величины протекающего через p-n переход тока от величины приложенного напряжения. I=f(U).

Будем считать прямое напряжение положительным, обратное – отрицательным. Ток через p-n переход может быть определён следующим образом:



Где:

I0 – обратный установившейся ток (ток, вызванный прохождением собственных носителей заряда);

е – заряд электрона;

Т – температура;

U – напряжение, приложенное к p-n переходу;

k – постоянная Больцмана;

Законы Коммутации

Переходные процессы

В процессе работы электрическая цепь основную часть времени находится в установившемся состоянии. Однако при включении, отключении или переключениях оно будет меняться. В это время на протяжении очень краткого промежутка происходят переходные процессы, которые имеют свои особенности.

Для примера можно представить включение или выключение цепи постоянного тока, содержащей катушку индуктивности. В стабильном состоянии самоиндуктивность будет отсутствовать. При включении возникнет электродвижущая сила, препятствующая движению тока.

Однако в момент выключения ЭДС способна резко усилить ток. В некоторых ситуациях это может привести к появлению искры при размыкании электроцепи или другим последствиям. Приведённый пример показывает важность изучения поведения электрической сети во время переходных процессов.

Коммутацией называют замыкание или размыкания ключей, управляющих работой электроцепи. При этом может рассматриваться включение и отключение всей цепи или её отдельных участков.

В основном процессы коммутации определяются индуктивными и емкостными характеристиками электроцепи. Законы коммутации устанавливают закономерности их влияния на параметры цепи во время переходных процессов. Их использование позволяет более точно определить нужные характеристики.

---

Первый закон

Первый закон коммутации характеризует влияние индуктивности. Он утверждает следующее: в любой ветви цепи с катушкой в момент, когда начинается коммутация, сила тока и магнитный поток начинают изменяться с тех величин, которые были в предыдущий момент.

Для доказательства этого утверждения используется второй закон Кирхгофа. Как известно, он говорит о том, что сумма падений напряжений на замкнутом участке цепи равна нулю.

В рассматриваемой ситуации можно использовать следующую формулу: E= iR + L di/dt. В приведённом выражении второе слагаемое представляет электродвижущую силу, создаваемую во время переходных процессов индуктивностью. Если допустить скачкообразное изменение тока, то это слагаемое станет равно бесконечности, что невозможно. Таким образом, отсюда следует истинность первого закона коммутации.

1 закон

Второй закон коммутации относится к участкам электроцепи с ёмкостью. При выполнении коммутации напряжение и величина заряда на обкладках конденсатора начинает изменяться непосредственно с тех значений, которые были в последний момент перед началом переходного процесса.

Для доказательства истинности данного утверждения можно рассмотреть следующую электрическую цепь.

Для доказательства необходимо использовать второй закон Кирхгофа, который в рассматриваемом случае примет следующий вид:



Производная напряжения, которая присутствует в формуле, не может быть равна бесконечности. Однако это становится возможным при скачкообразном изменении напряжения, что доказывает справедливость второго закона коммутации. Надо заметить, что законы корректной коммутации никак не ограничивают характер изменения емкостных токов или индуктивных напряжений.

Эти параметры могут изменяться произвольно, в том числе и скачкообразно.

В общем виде оба закона могут быть записаны следующими выражениями:



Переходные процессы — процессы, возникающие в электрических цепях при различных воздействиях, приводящих их из стационарного состояния в новое стационарное состояние, то есть, — при действии

---

различного рода коммутационной аппаратуры, например, ключей, переключателей для включения или отключения источника или приёмника энергии, при обрывах в цепи, при коротких замыканиях отдельных участков цепи.

Физическая причина возникновения переходных процессов в цепях — наличие в них катушек индуктивности и конденсаторов, то есть индуктивных и ёмкостных элементов в соответствующих схемах замещения. Объясняется это тем, что энергия магнитного и электрического полей этих элементов не может изменяться скачком при коммутации (процесс замыкания или размыкания выключателей) в цепи. Иными словами, конденсатор не может запастись энергией мгновенно, а если бы мог — для этого потребовался источник энергии бесконечной мощности.

Стандартные идеализированные воздействия при анализе отклика математической модели цепи — это ступенчатая функция Хевисайда и импульсная функция Дирака.

Переходный процесс в цепи описывается математически дифференциальным уравнением

неоднородным (однородным), если схема замещения цепи содержит (не содержит) источники ЭДС и тока, линейным (нелинейным) для линейной (нелинейной) цепи.

Физически переходные процессы представляют собой процессы перехода цепи от одного энергетического состояния (в докоммутационном режиме) к другому энергетическому состоянию (в послекоммутационном режиме) и обусловлены несоответствием запаса энергии в магнитном и электрическом полях цепи до коммутации его значению для нового состояния цепи. Очевидно, что эти процессы не могут протекать мгновенно, так как невозможно мгновенное изменение энергии, запасенной в электромагнитном поле накопительных элементов электрической цепи. Общий подход к расчету переходных процессов в любой электрической цепи заключается в составлении с помощью законов Кирхгофа дифференциальных уравнений, решение которых может проводиться различными методами.

Основные методы анализа переходных процессов в линейных электрических цепях: – классический метод, заключающийся в непосредственном интегрировании дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное состояние цепи; – операторный метод, заключающийся в решении системы алгебраических уравнений относительно операторных изображений искомых переменных с последующим переходом от найденных изображений к оригиналам; – метод расчета с помощью интеграла Дюамеля, используемый при сложной форме кривой возмущающего воздействия; – частотный метод, основанный на преобразовании Фурье и находящий

---

широкое применение при решении задач синтеза; – метод переменных состояния, представляющий собой упорядоченный способ определения электромагнитного состояния цепи на основе решения системы дифференциальных уравнений первого порядка, записанных в нормальной форме (форме Коши)

Заключение

В своём реферате я рассмотрела и подготовила материал на тему «P-n переход. Законы коммутации».

Литература

1. 
   https://vk.com/away.php?to=https%3A%2F%2Fprofazu.ru%2Fknowledge%2Felectrical%2Fzakony-kommutatsii.html&el=snippet
   
2. 
   https://vk.com/away.php?utf=1&to=https%3A%2F%2Fru.wikipedia.org%2Fwiki%2FP-n-переход
   
3. 
   https://vk.com/away.php?utf=1&to=https%3A%2F%2Fstudfile.net%2Fpreview%2F5396928%2Fpage%3A2%2F
   

---

Смотрите также файлы

• 3 Расчет теплового и материального баланса 1 Исходные данные к расчету.docx

• Книга 4 Серия "Мастера Менажа" Автор Шайла Блэк.doc

• Государственное устройство в Российской Федерации и СанктПетербурге система разделения ветвей власти. Глава администрации Василеостровского района СанктПетербурга Киселева Ю. Е.pptx

• Е. В. Буцко А. Г. Мерзляк В. Б. Полонский М. С. Якир.docx

• Статья Мужчины и женщины на Титанике .docx