Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Закон степени 3/2






    ПРИЛОЖЕНИЕ 1

     

    Для диода, работающего в режиме объемного заряда, анодный ток и анодное напряжение связаны нелинейной зависимостью, которая выражается законом трех вторых.

    Рассмотрим зависимость силы тока, протекающего в вакууме между электродами, от приложенной разности потенциалов. Электроды будем считать плоскими, а ось направим нормально поверхности электродов. Потенциал катода примем за нуль , а потенциал анода обозначим (рис. 1П1).

    Допустим, что площади пластин катода и анода достаточно велики и при расчете плотности тока вблизи линии, соединяющей центры электродов, можно пренебречь изменением величин в направлениях, перпендикулярных этой линии, считая все величины зависящими только от координаты .

    Уравнение Пуассона для потенциала имеет вид:

    , (1П1)

    где – концентрация электронов.

    Закон сохранения энергии для электронов, движущихся между анодом и катодом, запишется как:

    , (2П1)

    где – скорость движения электронов в точке с потенциалом .

    Объемная плотность тока в этой точке:

    . (3П1)

    Все величины в правой части (3П1) являются положительными. Вычислив из уравнения (2П1) скорость , и подставив в уравнение (3П1), находим:

    . (4П1)

    С учетом уравнения (4П1) уравнение Пуассона преобразуется к виду:

    , (5П1)

    где – постоянная.

    Умножая обе части уравнения (5П1) на , получаем:

    . (6П1)

    Учитывая, что:

    ; , (7П1)

    уравнение (6П1) запишется в виде:

    . (8П1)

    Теперь можно проинтегрировать обе части полученного уравнения (8П1) по в пределах от 0 до того значения , при котором потенциал равен . Тогда:

    , (9П1)

    где учтено, что .

    Выше было показано, что напряженность поля на катоде равняется нулю, а, следовательно, и . Поэтому получаем:

    (10П1)

    или

    . (11П1)

    Интегрируя обе части уравнения (11П1) в пределах от , до , получаем:

    . (12П1)

    Возводя обе части в квадрат и учитывая, что: , получаем:

    (13П1)

    или

    , (14П1)

    где .

    Учитывая, что плотность тока есть:

    , (15П1)

    где – действующая площадь анода, получим зависимость силы тока, протекающего в вакууме между электродами, от приложенной разности потенциалов:

    . (16П1)

    Расчет аналогичной задачи для коаксиальных цилиндрических электродов, для концентрических сферических электродов приводит к такому же виду зависимости объемной плотности тока от разности потенциалов в степени три вторых. В случае коаксиальных сферических электродов выражение, называемое «законом 3/2» или уравнением Богуславского–Ленгмюра имеет вид:

    . (17П1)

    где – радиус анода, – длина катода, – коэффициент, зависящий от отношения радиусов анода и катода.

    Теоретическое рассмотрение вопроса о зависимости анодного тока от величины анодного напряжения в вакуумном диоде было проведено при следующих допущениях:

    1) начальные скорости электронов, эмитируемых катодом, настолько малы, что можно считать их равными нулю;

    2) анодный ток далек от насыщения;

    3) объемный заряд создает такое распределение потенциала, что непосредственно у поверхности катода напряженность электрического поля равна нулю.






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.