Билет 25.

Методы измерения температур. Значение температуры определяется по изменению физических свойств тел, зависящих от температуры и сравнительно просто поддающихся измерению.

На основе:1.изменения объемного или линейного размеров (дилатометрические).2.электрического сопротивления (электротермометры).3.термоэдс (термоэлектрические).4.излучения (пирометры).5.спектрального состава.

В ЭТПУ чаще всего применяются термоэлектрические термометры, термометры сопротивления и термометры излучения.

Электротермометры сопротивления: датчик и измерительный прибор, определяющий R датчика. Элементы сопротивления – платина, медь, никель. «+» - высокая точность , возможность дистанционного измерения, сравнительная простота и надежность эксплуатации. «-» - относительно большие размеры датчика, ограниченность верхнего диапазона температуры (до 650С)

Термоэлектрические термометры: в цепи, составленной из нескольких металлических проводников различного материала при неодинаковой температуре точек их соединения (спаев)возникает термоэдс, значение которой ависит от температуры.

Пирометры излучения основаны на зависимости между лучеиспускательной (интегральной и спектральной) способностью нагретого тела и его температурой. Радиационные пирометры – измеряют количество тепла, излучаемого нагретым телом. Оптический пирометр – измеряет яркость тела в видимой области спектра. Спектральные методы используются для измерения температуры электрических дуг и других видов электрических разрядов в виде плазмы, высокотемпературных газовых потоков.

Электронно-дырочные переходы. В одной и той же пластинке полупроводника могут быть образованы области с различным характером проводимости - электронной и дырочной. Совокупность двух примыкающих областей с проводимостями п- и р-типа вместе с границей раздела называется электронно-дырочным или п-р- переходом. Между этими областями из-за различной работы выхода образуется контактная разность потенциалов U₀. Электрическое поле в месте контакта с напряженностью Е_кон. будет направлено от электронного к дырочному полупроводнику.

Появление этого поля можно представить себе следующим образом. Концентрация электронов в п-области высока, поэтому электроны стремятся диффундировать в р-область через границу раздела. В области р, вблизи от границы раздела, происходит рекомбинация электронов с дырками. Отрицательно заряженные атомы акцепторов в пограничном слое перемещаться не могут и они образуют отрицательный объемный заряд. Аналогичные процессы происходят и в п-области у границы раздела. Там появляется положительный объемный заряд. Между разноименно заряженными слоями возникает электростатическое поле как между обкладками заряженного конденсатора. По мере возрастания Е_кон оно будет все сильнее препятствовать диффузии электронов в р-область и диффузии дырок в n-область. Диффузионный ток становится все слабее и в конце концов он компенсируется обратным током проводимости, возникающим под действием Екон вследствие непрерывного появления все новых электронов и дырок. Электроны, попавшие в зону действия контактной разности потенциалов, будут двигаться к положительному объемному заряду, т.е. к своей родной п-области. Дырки под воздействием контактного поля аналогично будут двигаться к р-области. В результате на границе образуется так называемый запорный слой с ничтожно малой концентрацией свободных носителей и, следовательно, низкой проводимостью. Толщина этого слоя порядка 10 в -5см.

Подключим к электронно-дырочному переходу источник питания и рассмотрим р-п-переход в условиях воздействия внешнего поля. Включим первоначально источник питания таким образом, чтобы к п-области было приложено напряжение отрицательной, а к р-области положительной полярности. Е - напряженность поля, созданного источником. Оно вызывает смещение перехода в прямом направлении. Внешнее поле в p-n-переходе направлено встречно контактному, поэтому потенциальный барьер снижается, толщина запорного слоя уменьшается. Проводимость запорного слоя увеличивается, а сопротивление уменьшается. Такое включение называется прямым.

При изменении полярности подключения источника напряжения внешнее поле будет усиливать поле контактное. Электронно-дырочный переход будет смещен в обратном направлении. Потенциальный барьер увеличивается, сопротивление запорного слоя увеличивается. Проводимость р-п-перехода становится еще меньше, чем в условиях отсутствия внешнего напряжения. Такое включение называют обратным. Разница между прямым и обратным током может составлять 3-4 порядка.

Магнитоимпульстные установки. Магнитоимпульсная обработка Ме – это способ пластической деформации Ме и их сплавов, осуществляемый при прямом преобразовании ЭЭ в механическую непосредственно в самом обрабатываемом изделии. Физическими основами МИО являются электродинамические силы, возникающие в проводящем теле, помещенном в переменное электромагнитное поле. Схема: батарея заряжается через выпрямительное устройство от источника питания. По окончании зарядки батарея с помощью коммутирующего устройства замыкается на индуктор. Проходящий по индуктору ток создает магнитный поток, который пересекает мател. изделие и создает в нем вихревые токи. Рабочий орган – индуктор, который питается от специального импульсного Т. Применение импульсного магнитного поля для обработки металлов давлением характеризуется двумя особенностями:1) импульсное магнитное поле создает в металлической заготовке механические усилия, производящие требуемое формообразование без промежуточных твердых, жидких или газообразных сред,2) силы, вызывающие формообразование, прикладываются к заготовке импульсно, за время, измеряемое стотысячными долями секунды, и производят действие, аналогичное взрыву. Достоинства:1) отсутствие механического соприкосновения между обрабатывае¬мой деталью и индуктором-инструментом.2) отпадает необходимость в сложных штампах; простота рабочих индукторов и удобство замены их, простые формы матриц делают применение магнитно-импульсных установок при малых партиях деталей так же выгодными, как и при больших;3) производительность магнитно-импульсных установок очень высока и может достигать 300—600 и более операций в час; затруднение возникает лишь в связи с необходимостью охлаждать индуктор;.4) легко можно осуществить полную или частичную автоматизацию установки и включение ее в состав автоматических линий.