Raumanklage ist ein Konzept, in dem elektrische Überanklage als ein Kontinuum der Anklage behandelt wird, die über ein Gebiet des Raums (entweder ein Volumen oder ein Gebiet) aber nicht verschiedener einem Punkt ähnlicher Anklagen verteilt ist. Dieses Modell gilt normalerweise, als Anklage-Transportunternehmen von einem Gebiet eines Festkörpers ausgestrahlt worden sind — kann die Wolke von ausgestrahlten Transportunternehmen ein Raumanklage-Gebiet bilden, wenn sie genug ausgedehnt werden, oder die beladenen Atome oder im Festkörper zurückgelassenen Moleküle ein Raumanklage-Gebiet bilden können. Raumanklage kommt gewöhnlich nur in dielektrischen Medien vor (einschließlich des Vakuums), weil in einem leitenden Medium die Anklage dazu neigt, schnell für neutral erklärt oder geschirmt zu werden. Das Zeichen der Raumanklage kann entweder negativ oder positiv sein. Diese Situation ist vielleicht im Gebiet in der Nähe von einem Metallgegenstand am vertrautesten, wenn es zur Weißglut in einem Vakuum geheizt wird. Diese Wirkung wurde zuerst von Thomas Edison in Glühbirne-Glühfäden beobachtet, wo es manchmal die Wirkung von Edison genannt wird, aber Raumanklage ist ein bedeutendes Phänomen in vielem Vakuum und elektronischen Halbleitergeräten.

Ursache

Physische Erklärung

Wenn ein Metallgegenstand in ein Vakuum gelegt wird und zur Weißglut geheizt wird, ist die Energie genügend, um Elektronen zu veranlassen, weg von den Oberflächenatomen "zu kochen" und den Metallgegenstand in einer Wolke von freien Elektronen zu umgeben. Das wird thermionische Emission genannt. Die resultierende Wolke wird negativ beladen, und kann von jedem nahe gelegenen positiv beladenen Gegenstand angezogen werden, so einen elektrischen Strom erzeugend, der das Vakuum durchführt.

Raumanklage kann sich aus einer Reihe von Phänomenen ergeben, aber die wichtigsten sind:

1. Kombination der aktuellen Dichte und räumlich inhomogeneous Widerstand
2. Ionisation der Arten innerhalb des Dielektrikums, um heterocharge zu bilden
3. Anklage-Einspritzung von Elektroden und von einer Betonungserhöhung
4. Polarisation in Strukturen wie Wasserbäume

Es ist darauf hingewiesen worden, dass in AC die meisten Transportunternehmen an Elektroden während eines halben des Zyklus eingespritzt

haben

werden während der folgenden Hälfte des Zyklus vertrieben, so ist die direkte Saldierung der Anklage auf einem Zyklus praktisch

Null. Jedoch kann ein kleiner Bruchteil der Transportunternehmen an Niveaus tief genug zu gefangen werden

behalten Sie sie, wenn das Feld umgekehrt wird. Der Betrag der Anklage in AC sollte langsamer zunehmen

als im Gleichstrom und werden erkennbar nach längeren Zeitspannen.

Hetero und Homo-Anklage

Hetero-Anklage bedeutet, dass die Widersprüchlichkeit der Raumanklage ist

gegenüber dieser der benachbarten Elektrode und Homo-Anklage ist die Rücksituation.

Laut der Hochspannungsanwendung, wie man erwartet, reduziert eine Hetero-Anklage in der Nähe von der Elektrode den

Durchbruchsstromspannung, wohingegen eine Homo-Anklage es vergrößern wird. Nach der Widersprüchlichkeitsumkehrung unter ac

Bedingungen, die Homo-Anklage wird zur Hetero-Raumanklage umgewandelt.

Mathematische Erklärung

Wenn das "Vakuum" einen Druck von 10 mmHg oder weniger hat, ist das Hauptfahrzeug der Leitung Elektronen. Die Emissionsstrom-Dichte (J) von der Kathode, als eine Funktion seiner thermodynamischen Temperatur wird durch T, ohne Raumladung, gegeben:

:wo

:A = 1.2 × 10 Ein mK

:e = elementare positive Anklage (d. h., Umfang der Elektronanklage),

:m = Elektronmasse,

:k = die Konstante von Boltzmann = 1.38 x 10J/K,

:h = die Konstante von Planck = 6.62 x 10 J s,

:φ = Arbeitsfunktion der Kathode,

:ř = bedeuten Elektronreflexionskoeffizienten.

Der Reflexionskoeffizient kann mindestens 0.105 sein, aber ist gewöhnlich nahe 0.5. Für das Wolfram, (1 - ř) = 0.6 zu 1.0 × 10 Ein mK, und φ = 4.52 eV. An 2500 °C ist die Emission 3000 A/m.

Der Emissionsstrom ist oft, wie gegeben, oben größer als das, das normalerweise durch die Elektroden gesammelt ist, außer in einigen hat Klappen wie die Höhle magnetron pulsiert. Die meisten durch die Kathode ausgestrahlten Elektronen werden zurück dazu durch die Repulsion der Wolke von Elektronen in seiner Nachbarschaft gesteuert. Das wird die Raumanklage-Wirkung genannt. In der Grenze von großen aktuellen Dichten wird J durch die Kinder-Langmuir Gleichung unten, aber nicht durch die thermionische Emissionsgleichung oben gegeben.

Ereignis

Raumanklage ist ein innewohnendes Eigentum aller Vakuumtuben. Das hat zuweilen Leben härter oder leichter für Elektroingenieure gemacht, die Tuben in ihren Designs verwendet haben. Zum Beispiel hat Raumanklage bedeutsam die praktische Anwendung von Triode-Verstärkern beschränkt, die zu weiteren Neuerungen wie die Vakuumtube-Vierpolröhre geführt haben.

Andererseits war Raumanklage in einigen Tube-Anwendungen nützlich, weil sie einen negativen EMF innerhalb des Umschlags der Tube erzeugt, der verwendet werden konnte, um eine negative Neigung auf dem Bratrost der Tube zu schaffen. Bratrost-Neigung konnte auch durch das Verwenden einer angewandten Bratrost-Stromspannung zusätzlich zur Kontrollstromspannung erreicht werden. Das konnte die Kontrolle des Ingenieurs und Treue der Erweiterung verbessern.

Raumanklagen können auch innerhalb von Dielektriken vorkommen. Zum Beispiel, wenn das Benzin in der Nähe von einer Hochspannungselektrode beginnt, dielektrische Depression zu erleben, werden elektrische Anklagen ins Gebiet in der Nähe von der Elektrode eingespritzt, Raumanklage-Gebiete im Umgebungsbenzin bildend. Raumanklagen können auch innerhalb von festen oder flüssigen Dielektriken vorkommen, die durch hohe elektrische Felder betont werden. Gefangene Raumanklagen innerhalb von festen Dielektriken sind häufig ein beitragender Faktor, der zu dielektrischem Misserfolg innerhalb von Hochspannungsstromkabeln und Kondensatoren führt.

Das Gesetz des Kindes

Auch bekannt als das Kinder-Langmuir Gesetz oder die Drei Hälften des Macht-Gesetzes, das Gesetz des Kindes stellt fest, dass sich die Raumladung hat Strom beschränkt (SCLC) in einer mit dem Flugzeug parallelen Diode direkt als die drei Hälften der Macht der Anode-Stromspannung und umgekehrt als das Quadrat der Entfernung ändert, die die Kathode und die Anode trennt. Das, ist

:.

Wo der Anode-Strom, die aktuelle Dichte und die Anode-Oberfläche inneres Gebiet ist. Das nimmt den folgenden an:

1. Die Elektroden sind planar, equipotential Oberflächen von unendlichen Dimensionen parallel.
2. Elektronen reisen ballistisch zwischen Elektroden (d. h., kein Zerstreuen).
3. Die Elektronen haben Nullgeschwindigkeit an der Kathode-Oberfläche.
4. Im Zwischenelektrode-Gebiet sind nur Elektronen da.
5. Der Strom ist beschränkte Raumladung.
6. Die Anode-Stromspannung bleibt unveränderlich seit einer genug langen Zeit, so dass der Anode-Strom unveränderlich ist.

Die Annahme keines Zerstreuens (ballistischer Transport) ist, was die Vorhersagen des Kinder-Langmuir von denjenigen des Gesetzes von Mott-Gurney verschiedenen Gesetzes macht. Der Letztere nimmt Steady-Stateantrieb-Transport und deshalb das starke Zerstreuen an.

Gesetz von Mott-Gurney

Im Regime des niedrigen Feldes kann die Geschwindigkeit von eingespritzten Transportunternehmen durch vertreten werden

:

Wo das angewandte elektrische Feld ist, die Transportunternehmen-Beweglichkeit ist, und die Transportunternehmen-Geschwindigkeit ist. Wenn der Strom durch den Antrieb-Bestandteil dessen beschränkt wird, spritzen Transportunternehmen ein, die Raumladungsbeschränkte Leitungsstrom-Dichte kann als geschrieben werden

:

wo die angewandte Stromspannung ist, und die Länge der mit dem Flugzeug parallelen Probe ist. Dieser Ausdruck ist als das Gesetz von Mott-Gurney bekannt.

Im Geschwindigkeitssättigungsregime nimmt diese Gleichung die folgende Form an

: