Феррорезонанс напряжений

         В электрических цепях при последовательном или параллельном соединении нелинейной катушки индуктивности и емкостного элемента при плавном изменении напряжения или тока источника питания наблюдается явление скачкообразного изменения соответственно тока в цепи или напряжения на элементах цепи. В электротехнике такие явления называются феррорезонансными [1, 2].           В разветвленных цепях с различной схемой соединения нелинейных катушек и конденсаторов возникают более сложные явления, которые невозможно рассматривать отдельно как феррорезонанс напряжений или токов. В общем случае феррорезонансные явления характеризуются скачкообразным переходом из режима сильного насыщения сердечника ферромагнитной катушки индуктивности в слабонасыщенный режим или наоборот. При этом возникают скачки напряжения и тока в обмотке нелинейной катушки. Если обмотка катушки не рассчитана на работу в режиме сильного насыщения, то перенапряжения и протекание через обмотку токов, превышающих предельно допустимый ток, могут привести к тепловому разрушению изоляции обмотки и витковым замыканиям.           Точный анализ феррорезонансных явлений ввиду несинусоидальности формы кривых напряжения и тока представляет значительные трудности. Поэтому, чтобы рассмотреть процессы, протекающие в простейших схемах с последовательным и параллельным соединением катушки с ферромагнитным сердечником и конденсатора, принимаются следующие допущения:  в исследуемой цепи отсутствуют потери;  несинусоидальные кривые напряжения и тока заменяются эквивалентными синусоидами, равными первым гармоникам действительных кривых (то есть не учитываются высшие гармоники);  угол сдвига фаз между эквивалентными синусоидами напряжения и тока катушки  .           В электроэнергетике под феррорезонансными понимаются явления, возникающие в электрических сетях при образовании схем с электромагнитными трансформаторами и емкостями сети. Такие явления характеризуются длительными перенапряжениями и токовыми перегрузками обмоток трансформаторов, что обусловлено скачкообразным насыщением магнитопроводов. Так как трансформаторы не рассчитаны на длительную работу в режиме сильного насыщения, то происходит их повреждение. Возникающие при этом перенапряжения также опасны для измерительного оборудования и средств защиты силового оборудования. 

125. Принцип действия биполярного транзистора.

Биполярный транзистор – полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n-переходами и тремя или более выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции носителей заряда, и пригодный для усиления мощности электрических сигналов.

В зависимости от порядка чередования областей полупроводника, имеющих разную проводимость, различают транзисторы р-n-р- и n-р-n-типа (рис. 1,а,б). Принцип их работы одинаков, различие заключается только в полярности источников внешних напряжений и в направлении протекания токов через электроды.

а б

Рис. 1

Принцип работы биполярного транзистора наиболее удобно рассматривать в активном режиме для схемы с общей базой (рис. 3). При увеличении прямого смещения U_эб на эмиттерном переходе снижается его потенциальный барьер, что вызывает инжекцию дырок из эмиттера в базу и электронов из базы в эмиттер. Поскольку концентрация примеси в эмиттере много больше концентрации примеси в базе (концентрация основных носителей эмиттера много больше концентрации основных носителей базы), то инжекция дырок из эмиттера в базу доминирует над инжекцией электронов из базы в эмиттер. Через эмиттерный переход протекает ток инжекции, имеющий две составляющие: дырочную I_эp и электронную I_эn. Процесс инжекции характеризуется коэффициентом инжекции (эффективностью эмиттерного перехода)  , показывающим, какую долю составляет от общего тока эмиттера ток инжектированных в базу носителей.

В результате инжекции дырок из эмиттера в базу возрастает их концентрация вблизи эмиттерного перехода. Это приводит к диффузионному движению дырок через базу к коллекторному переходу. Поскольку ширина базы значительно меньше диффузионной длины дырок, то незначительная их часть рекомбинирует с собственными носителями базы – электронами, создавая рекомбинационную составляющую тока базы I_б рек. Процесс переноса неосновных носителей через базу характеризуется коэффициентом переноса e = I_кp/I_эp, где I_кp – ток дырок, дошедших до коллекторного перехода в области базы.

Дырки, подошедшие к обратносмещенному коллекторному переходу, попадают в ускоряющее поле U_кб и экстрагируют в коллектор, создавая управляемую составляющую тока коллектора I_к упр.

Экстракция дырок может сопровождаться ударной ионизацией атомов полупроводника и лавинным умножением носителей заряда в коллекторном переходе. Этот процесс оценивается коэффициентом лавинного умножения М = I_к упр/I_кp. В лавинных транзисторах M > 1.