Уклон в физике обозначение: Производная физическая величина – уклон удельного давления

Производная физическая величина – уклон удельного давления

   В физике большое значение имеет не только само удельное давление, но и изменение его в пространстве: в одном месте оно больше, а в другом – меньше.

   Изменение удельного давления в пространстве характеризуется уклоном.

   Атмосферное давление, например, изменяется и с высотой и по горизонтали.

   Измерения показывают, что на земле (на нулевой высоте) удельное давление воздуха составляет в среднем 101300 уддавов. На высоте 100 метров оно составляет уже 100100 уддавов; на высоте один километр – 26500 уддавов; и так далее. Наибольший уклон удельного атмосферного давления наблюдается на нулевой высоте.

   Горизонтальный уклон наблюдается, в частности, на границах так называемых атмосферных циклонов и антициклонов. В циклонах удельное атмосферное давление – пониженное, а в антициклонах – повышенное.

   Уклон удельного атмосферного давления по высоте вызывает подъём нагретого воздуха, а горизонтальный уклон вызывает ветер.

   Наблюдается уклон удельного давления и в глубинах океана. Он там даже более выразительный, чем в атмосфере, и объясняется это тем, что плотность инерции воды в 800 раз больше плотности инерции воздуха.

   Для сведения: инерция кубометра воды составляет 1000 ин, а инерция кубометра воздуха – всего 1,225 ин.

   На поверхности воды удельное давление равно атмосферному. Но чем глубже, тем это давление больше. На глубине 1 метр удельное давление воды превышает атмосферное на 10000 уддавов; на глубине 2 метра – на 20000 уддавов; на глубине 3 метра – на 30000 уддавов; и так далее.

   Уклон удельного давления воды вызывает всплытие лёгких предметов.

   Уклон удельного давления текучих сред возникает также в результате быстрого вращения в центрифугах и при ускорении (или замедлении) движущихся объектов – машин, самолётов, ракет. В центрифугах уклон направлен к центру вращения, а в движущихся объектах – вперёд при разгонах и назад при замедлениях.

   Уклон удельного давления есть и в эфирной среде. Там он даже более крутой, чем в воде. Направлен он в эфире не вверх, а вниз. Стремление всех без исключения предметов падать вниз объясняется этим уклоном. Не притяжение Земли является причиной земного тяготения, а наличие уклона удельного эфирного давления.

   Между прочим, то взаимное притяжение предметов, которое мы наблюдаем своими глазами, например притяжение магнитов, на самом деле не есть притяжение: предметы стремятся сблизиться под воздействием уклона удельного эфирного давления; это он толкает предметы с наружных сторон.

Никакого притяжения в Природе нет.

   Уклон удельного давления в общем случае обозначается малой латинской буквой u; он отражает следующую зависимость:

где p₁ и p₂ – удельные давления в двух точках среды; h – расстояние между этими точками.

   За положительное направление уклона принят уклон в сторону меньшего удельного давления.

   Единицей измерения уклона удельного давления является уклон; обозначение уклона – укл.

   За один уклон принят перепад удельных давлений в один уддав на расстоянии в один метр.

   Размерность уклона удельного давления в основных единицах:

 

   Взаимные зависимости уклона удельного давления:

Какой должен быть уклон при прокладке канализационной трубы? Уклон трубы на 1 метр.

Основной частью канализационной системы является сеть трубопроводов, которые, как правило, монтируются не горизонтально, а под наклоном, обеспечивая отведение жидких отходов от места сброса самотеком. Чтобы избежать засорение каналов нечистотами, важно знать, какой уклон канализационной трубы устанавливать.

Почему важен уклон канализации?

Канализационные магистрали не укладываются горизонтально. Мало того, согласно требованиям СНиП, система должна иметь уклон канализационной трубы, соответствующий настоящим правилам. Почему градиенту отводится такое важное значение? Чтобы уровнять скорость стока жидких отходов и твердого мелкого мусора.

Большинство мастеров-любителей, занимающихся прокладкой канализации самостоятельно, совершают 2 главные ошибки:

• Устанавливают угол наклона меньше рекомендованного. Отведение отходов происходит медленно, что способствует засорению. Даже сточные конструкции для ванн, по которым движется исключительно вода, со временем засоряются, поскольку на их внутренних стенках откладывается осадок, образующий пробку. Если уложить под низким углом отвод от унитаза, появятся проблемы со смывом и добавится неприятный запах гниения нечистот.
• Уклон канализационной трубы больше рекомендуемого. В этом случае сток жидких отходов происходит быстрее твердых, вследствие чего последние налипают на стенки трубопровода и начинают разлагаться. Это приводит к появлению зловоний и засорению. Канализацию придется чистить ежемесячно.

ПНД трубы в нашем каталоге

Наружная труба ПВХ для канализации

Труба фановая для внутренней канализации

Трубы двухслойные гофрированные

Труба Corex (Корекс), двухслойная

Нормы СНиП имеют рекомендательный характер, но игнорировать их весьма глупо, поскольку все параметры были рассчитаны на основе многолетнего опыта и законов физики.

Правильный уклон

Как определить угол наклона трубопровода? Воспользоваться СНиП, где все значения указаны в виде десятичной дроби: 0.035, 0.025 и т.п. Дробь указывает на разницу высот между верхним и нижним концом участка трубы, равного 1 м.

Например, 0.035 укажет Вам на то, что верх выше низа на 35 мм.

Большинство трубопроводов обычно превышают длину 1 м. Поэтому для вычисления используют формулу: нужный уклон умножается на общую длину участка трубы. Например, нам нужно проложить магистраль длиной 10 м с уклоном 3.5 см на 1 метр. То есть разница между верхним и нижним концом метрового отрезка составляет 35 мм. Каково конечное значение? 3.5 см умножаем на 10 м. Получаем 35 см, то есть низ 10-метровой трубы будет на 35 см ниже верхнего конца, если провести условный горизонт.

Как уклон зависит от диаметра трубы?

Канализация, независимо от вида прокладки — внутренняя (внутри здания) или внешняя (проложена вне здания), монтируется под уклоном, на угол которого существенно влияет диаметр трубопровода.

Чем меньше его значение, тем выше градиент наклона. СНиП рекомендует выбирать уклон канализационной трубы на 1 метр, исходя из таблицы:

Диаметр канализационных труб	Нормальный уклон	Наименьший допустимый
50 мм	0,035 (3,5 см)	0,025 (2,5 см)
100 мм	0,02 (2 см)	0,012 (1,2 см)
150 мм	0,01 (1 см)	0,07 (7 мм)
200 мм	0,008 (0,8 см)	0,005 (0,5 см)

Соблюдение вышеуказанных параметров гарантирует оптимальную работу канализационной системы. Если выставить рекомендуемый уклон нет возможности, уменьшите его до минимально допустимого значения.

В этом случае риск возникновения засора возрастает, но незначительно.

Уклон внутренней канализации

Уклон получился больше положенного: решение проблемы

Не всегда есть возможность обеспечить должный уклон трубопроводу. Причиной может служить сложный рельеф местности либо что-то другое. Как поступить?

1. Выставляйте трубу так, как возможно, но не превышайте значение перепада на 1 метр более, чем на 15 см. Установите на расстоянии друг от друга тройники вверх отводами, чтобы иметь доступ к системе для чистки. Это относительно бюджетный способ, но потребуется чистить систему чаще обычного, хотя не факт. Если слив воды интенсивный, то проблема может и не возникнуть. Снизить вероятность засорения можно с помощью использования полимерных труб, поскольку налипания грязи на них меньше.
2. Где позволяют условия, прокладывайте трубопровод с рекомендуемым уклоном. Затем установите перепадный колодец, сделайте вывод и ведите трубопровод уже под нужным углом. Не исключено, что потребуется несколько колодцев. Этот способ относительно дорогой, но куда надежней.

Как проложить трубопровод с требуемым уклоном?

Чтобы определить, какой уклон канализационной трубы сделать на участке, возьмите уровень. Затем:

• Прочертите на любой вертикальной поверхности линию с нужным уклоном, запомните место нахождения пузырька в колбе. Выставляйте трубы под наклоном, при котором пузырь находится в аналогичном положении.
• Для метрового уровня с одного конца прикрепите подкладку нужной ширины. Этот метод используется на средних участках: на коротких он не работает, а на длинных — крайне неудобен.

Внутренняя канализация

Прокладка магистралей подразумевает установку труб под правильным углом, избежание их провисаний и деформации. Помните, что отводы от разной сантехники должны иметь разный уклон.

Для облегчения монтажа внутренней канализации можно воспользоваться стенами: начертите на них линии под нужным углом и по указанным меткам выставляйте трубу. Не используйте в качестве ориентира пол, он может быть неровным. Возьмите уровень и установите реальный горизонт. От него и отталкивайтесь, чертя вспомогательную линию. Используйте указанную выше формулу и высчитайте перепад, затем нанесите на стену ориентир, задирая дальний конец.

Внешняя канализация

По внешнему участку канализационный трубопровод прокладывается по траншее. Важно сделать трассу с минимальным количеством поворотов и изгибов, поскольку они являются потенциальными участками засорения. В идеале — по прямой. Если это невозможно, используйте тройники в местах, где нужно оборудовать изменение направления магистрали. Труба должна выводится немного выше уровня грунта. Обязательно установите заглушку на тройник.

Дно траншеи делается максимально ровным, чтобы исключить провисание трубы. Копать нужно вглубь на 20 см ниже необходимого уровня, чтобы выложить подушку из песка. На коротком расстоянии и при незначительном уклоне дно можно оставить ровным. Если трубопровод более протяженный и со значительным углом, придется копать траншею под нужным уклоном. Необязательно соблюдать точные значения, нужного градиента можно добиться подсыпкой песка. Из траншеи нужно убрать все камни, корни и т.п. Дно уплотняется, перед монтажом оно должно иметь уплотненное основание.

Похожие статьи

Предвзятость в экспериментах: типы, источники и примеры

Все мы так или иначе сталкивались с той или иной формой предвзятости. Возможно, вы видели, как это происходило с другими, испытали это на себе или даже участвовали в этом. Предвзятость здесь означает предпочтение чего-то другому, даже если то, чему отдается предпочтение, не заслуживает этого.

Помимо нашей повседневной жизни, предвзятость также возникает во время экспериментов и исследований. В этой статье вы узнаете об источниках, видах и примерах предвзятости в экспериментах.

Смещение в экспериментах

Прежде чем углубиться в детали, давайте посмотрим, что означает смещение в экспериментах.

Погрешность в экспериментах относится к известному или неизвестному влиянию на экспериментальный процесс, данные или результаты.

Предвзятость может прийти откуда угодно. Оно может исходить от ученого, проводящего эксперимент, от участников эксперимента или от способа проведения эксперимента. Прежде чем углубляться, давайте узнаем о так называемом эффекте плацебо.

Эффект плацебо и ослепление

Эффект плацебо используется постоянно, особенно в медицинском секторе.

Плацебо — это лекарство или процедура, не имеющая активного вещества и реального эффекта.

Это включает в себя лечение, которое вызывает улучшение (или, возможно, побочные эффекты), даже если это подделка. Эффект плацебо используется для проверки эффективности лечения, и если реальное лечение работает намного лучше, чем плацебо, то вы знаете, что оно действительно работает. Участники, получающие плацебо, должны думать, что получают настоящую вещь. В противном случае эффект может не ощущаться.

Участники должны быть слепыми к типу лечения, которое они получают. Поскольку участник лечения не должен знать, какой тип он получает, необходимо что-то сделать, чтобы убедиться, что это именно так.

Ослепление означает сокрытие информации от кого-либо о типе лечения, которое они получают.

Лицо, проводящее лечение, может подсознательно подавать сигналы, которые могут дать пациенту или участнику понять, что что-то не так. По этой причине ни участник, ни человек, проводящий лечение, не должны знать, плацебо это или нет. это называется двойное ослепление . Когда пациент или участник является единственным, кто не знает о типе полученного лечения, это называется однократным ослеплением.

Когда действует эффект плацебо, это не значит, что болезнь была ложной. Одна вещь, которая произошла, заключается в том, что разум и тело человека расслабляются, зная, что он принимает какое-то лекарство. В результате некоторые симптомы, вызывающие гормоны, могут уменьшиться, и организм начинает вести себя так, как должен без болезни.

Вот почему в экспериментах используется контрольная группа .

Контрольная группа — это группа, которая не получала никакого лечения во время эксперимента.

Для эффекта плацебо одна группа получает лечение, а другая группа получает неактивное лечение, но здесь одна группа получает лечение, а другая вообще ничего не получает. Давайте посмотрим на источники систематической ошибки в экспериментах.

Источники предвзятости в экспериментах

Как уже говорилось ранее, у вас есть предвзятость в экспериментах, когда на экспериментальный процесс сознательно или неосознанно воздействуют, влияя на результат эксперимента. Предвзятость может исходить из разных источников. Оно может исходить от ученого, участников эксперимента или экспериментальной среды.

Ниже приведены некоторые источники ошибок в экспериментах.

1. Метод сбора данных и источник данных могут привести к систематической ошибке в экспериментах. Чтобы узнать о методах сбора данных, см. статью о методах сбора данных.

2. Неучет всех возможных результатов может привести к систематической ошибке. Несмотря на то, что на самом деле невозможно учесть все результаты, ученый должен приложить усилия, чтобы провести больше экспериментов, чтобы контролировать любой обнаруженный новый источник систематической ошибки.

3. Неизвестные изменения в экспериментальной среде могут привести к систематической ошибке.

4. Ложное поведение и реакция участников могут привести к предвзятости.

Давайте теперь посмотрим на некоторые типы ошибок в экспериментах.

Типы смещения в экспериментах.

Ниже приведены некоторые виды смещения.

1. Предвзятость участника или выбора.
2. Предвзятость публикации.
3. Ошибка подтверждения
4. Ошибка наблюдения
5. Вмешивающаяся предвзятость.
6. Дизайн смещения.

Давайте посмотрим, о чем каждый из них.

Предвзятость участников или выбора

Предвзятость участников связана с населением. Это происходит, когда определенная группа людей отбирается для участия в эксперименте или исследовании. Эта группа людей может быть одного возраста, одного пола или иметь одинаковые характеристики или поведение. Проблема здесь в том, что рассматривается только одна категория населения. Эксперимент не будет охватывать влияние на остальную часть населения.

Например, если у вас есть новая вакцина, которую вы хотите протестировать, и вы тестируете ее только на здоровых людях в возрасте от 20 до 30 лет. Данные, которые вы получите в результате этого теста, не могут сказать, насколько эффективна вакцина для всего населения. Ваш тест не дает вам информации о воздействии на людей моложе 20 лет, людей старше 30 лет или людей с сопутствующими заболеваниями. Данные этого эксперимента недостаточны для выпуска этой вакцины для широкой публики.

Способ избежать предвзятости участников состоит в том, чтобы включить в эксперимент различные категории людей. Вы должны убедиться, что все возможные бенефициары вашего эксперимента расследованы, чтобы знать, как это отразится на них.

Предвзятость публикации

Предвзятость публикации возникает, когда публикуется только положительный или интересный аспект научного исследования. Есть много причин, почему это происходит. Одна из причин заключается в том, что люди с большей вероятностью примут ваши открытия или продукт, если они почувствуют, что они не причинят им никакого вреда.

Это предубеждение часто наблюдается в медицинском секторе, когда внедряются новые лекарства или методы лечения. Иногда они хотят преуменьшить негативный эффект того, что они предлагают, чтобы его можно было принять. Вот почему в США, когда вы видите рекламу нового лекарства, в ней должны быть перечислены все возможные побочные эффекты лекарства.

Еще одной причиной предвзятости публикации являются стандарты и критерии, установленные для публикации исследовательских работ в определенных областях. Некоторые из этих критериев могут потребовать от вас пропустить какую-то информацию или преуменьшить значение некоторых моментов. Авторы этих статей вносят коррективы, чтобы их статьи могли быть опубликованы.

Еще одна причина заключается в том, что те, кто проводит эксперимент, могут захотеть отдать предпочтение тем, кто финансирует эксперимент, тем самым опуская информацию, особенно негативную, которая может повредить финансированию.

Предвзятость публикации приводит к ограничению информации и понимания конкретной темы. Это также может негативно сказаться на здоровье и качестве жизни населения.

Ошибка подтверждения

Систематическая ошибка подтверждения возникает, когда вы проводите эксперимент с целью подтверждения своей гипотезы. Проблема здесь в том, что вы хотите, чтобы ваша гипотеза была верной. Итак, вы бессознательно следуете процедурам и ищете информацию, которая подтвердит вашу гипотезу. Вы игнорируете все, что будет говорить об обратном. Это может привести к неправильному выводу.

Этого можно избежать, рассматривая все варианты в процессе эксперимента и не забывая о возможности того, что ваша гипотеза окажется ошибочной.

Смещение наблюдения

Смещение наблюдения наблюдается в экспериментах, в которых ученые наблюдают за поведением участников. Иногда участники сознательно или неосознанно действуют или ведут себя так, как обычно не вели бы себя, потому что они знают, что за ними наблюдают. Их ложное поведение приведет к неправильному завершению эксперимента.

Вмешивающееся смещение

Вмешивающееся смещение — это тип смещения, возникающий в результате внешнего фактора, влияющего на связь или связь между изучаемой переменной или объектом и его результатом. Этот внешний фактор называется конфаундером. Наличие вмешивающегося фактора влияет на точность результата.

Смещение дизайна

Смещение дизайна влияет на исход или завершение эксперимента. Это происходит в результате методов и процедур, которым вы следуете при проведении эксперимента. Чтобы избежать предвзятости дизайна, ученый должен помнить обо всех других возможных предубеждениях, которые могут возникнуть в процессе эксперимента, и стараться их избегать.

Предотвращение смещения в экспериментах

Избежание смещения часто называют контролем источников смещения . Ниже приведены некоторые способы, с помощью которых вы можете избежать предвзятости в экспериментах.

1. Убедитесь, что участники вашего эксперимента представляют все категории, которые могут извлечь выгоду из эксперимента.

2. Убедитесь, что не упущены важные результаты ваших экспериментов.

3. Учитывайте все возможные исходы при проведении эксперимента.

4. Убедитесь, что ваши методы и процедуры чисты и правильны.

5. Узнайте мнение других ученых и позвольте им рассмотреть ваш эксперимент. Возможно, они смогут определить то, что вы пропустили.

6. Сбор данных из нескольких источников.

7. Позвольте участникам ознакомиться с заключением вашего эксперимента, чтобы они могли убедиться, что заключение точно отражает то, что они изобразили.

8. Гипотеза эксперимента должна быть скрыта от участников, чтобы они не выступали за или, может быть, против нее.

Преимущества устранения смещения в экспериментах

Давайте рассмотрим некоторые преимущества устранения смещения в экспериментах.

1. Результаты и заключение эксперимента будут надежными и надежными.
2. Будет больше шансов, что эксперимент поможет как можно большему количеству людей.
3. Важная информация и выводы не будут скрыты или упущены.
4. На завершение эксперимента не повлияет какое-либо конкретное мнение.
5. Ученый будет непредубежденным и рассмотрит все возможности при проведении эксперимента.
6. Собранные данные будут более точными.
7. Подробные и полные статьи и журналы для эксперимента будут опубликованы.

Примеры предвзятости в научных экспериментах

Давайте рассмотрим несколько практических примеров предвзятости в научных экспериментах.

У вас есть гипотеза, что искусственное окрашивание пищи вызывает гиперактивность у детей. Чтобы исследовать это, вы берете две группы детей и даете одной группе фрукты, а другой — искусственные цветные сладости. Группа детей, которые ели искусственные цветные конфеты, была гиперактивной, что подтверждает гипотезу.

Какой вид предвзятости вы можете выявить в этом эксперименте и объяснить, почему это предвзятость?

Решение:

Тип предвзятости здесь — предвзятость подтверждения. Вы не учли, что эта группа детей была гиперактивной из-за потребляемого ими сахара или из-за того, что они мало занимались физическими упражнениями, а не из-за искусственного красителя.

Давайте посмотрим на другой пример.

Вы проводите эксперимент, чтобы увидеть влияние определенной добавки на молодых мужчин. Более 60% участников — афроамериканцы, остальные — кавказцы.

Какой тип систематической ошибки вы можете определить для этого эксперимента и объяснить, почему это систематическая ошибка?

Решение:

Предвзятость здесь — предвзятость участников или отбора. Среди ваших участников есть недопредставленность и перепредставленность двух групп людей, и вы даже не рассматривали другие расы. Если ваше исследование не относится исключительно к определенной расе, ваши участники должны быть разнообразными.

Давайте посмотрим на другой пример.

В целях соблюдения некоторых критериев или правил публикации вы решили исключить некоторую полезную информацию из своего исследования.

Что это за предвзятость?

Решение:

Этот тип предвзятости называется предвзятостью публикации.

Рассмотрим еще один пример.

Вы пытаетесь изучить поведение группы людей. Участники эксперимента знают о гипотезе эксперимента, а также знают, что за ними наблюдают. Из-за этого они пытаются действовать так, как считают приемлемым.

Какую предвзятость вы можете здесь выделить?

Решение:

Этот тип систематической ошибки называется систематической ошибкой наблюдения. Гипотеза эксперимента должна быть скрыта от участников, чтобы они не выступали ни за, ни против нее.

Погрешность в экспериментах – основные выводы

• Погрешность в экспериментах относится к известному или неизвестному влиянию на экспериментальный процесс, данные или результаты.
• Ниже приведены некоторые типы смещения.
  1. Предвзятость участника или выбора.
  2. Предвзятость публикации.
  3. Ошибка подтверждения
  4. Ошибка наблюдения
  5. Ошибка смешения.
  6. Дизайн смещения.
• Предвзятость может возникнуть откуда угодно. Оно может исходить от ученого, проводящего эксперимент, от участников эксперимента или от способа проведения эксперимента.

Смещение в прямом направлении – определение, конструкция, функция, диод с P-N переходом

Смещение, в общем, определяется как устройство, выполненное в диоде или электрическом устройстве, позволяющее протекать большему току в определенном направлении. Обычно прибор или точнее диод можно подключить к источнику разными способами. Один метод через прямое смещение, , которое имеет тенденцию работать как замкнутый переключатель, позволяя току проходить через него. Кроме того, говорят, что устройство имеет прямое смещение, когда анод прикреплен к положительному концу, а катод подключен к отрицательному концу батареи.

В этом уроке мы больше изучим прямое смещение, включая его формирование, характеристики и диод с P-N переходом.

Содержание

• Что такое прямое смещение?
• Диод P-N-перехода
• Свойства соединения P-N в прямом смещении
• Различные случаи прямого смещения
• Уравнение прямого тока PN-переходного диода
• Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Что такое прямое смещение?

Прямое смещение или смещение — это когда внешнее напряжение подается через диод PN-перехода. В настройке с прямым смещением сторона P диода подключена к положительной клемме, а сторона N закреплена к отрицательной стороне батареи.

Здесь приложенное напряжение противоположно потенциалу барьера соединения. Из-за этого эффективный потенциальный барьер и ширина перехода уменьшаются, что в дальнейшем приводит к тому, что большее количество носителей проходит через переход. Кроме того, для полного устранения барьера также требуется меньшее напряжение. Смещенный вперед PN-переход заставляет большинство носителей заряда двигаться через переход. По этой причине происходит уменьшение ширины обедненного слоя.

• Количество дырок и электронов комбинируются друг с другом при пересечении соединения.
• Каждая дырка со стороны P объединяется с электроном со стороны N. По этой причине ковалентная связь разорвется, и электрон, образовавшийся из ковалентной связи, переместится к положительному выводу.
• Происходит образование электронно-дырочной пары.
• Отверстия пропускают ток в области P.
• Электроны переносят ток в области N.

Диод P-N перехода

Диод с PN-переходом представляет собой двухэлектродный полупроводник, в котором электрический ток течет только в одном направлении. Устройство не позволяет электрическому току течь в обратном направлении. Если диод с PN-переходом облегчает протекание электрического тока при наличии приложенного напряжения, это диод с PN-переходом прямого смещения.

Различные типы полупроводниковых материалов, таких как кремний, арсенид галлия и германий, используются для создания диодов с PN-переходом.

Свойства соединения P-N в прямом смещении

• Когда любой тип P-N перехода находится в прямом смещении, резистор R _s должен быть подключен последовательно с диодом.
• Функция ограничительного сопротивления заключается в ограничении прямого тока в диоде.
• Когда P-N-переход смещен в прямом направлении, основные носители P- и N-области будут двигаться к переходу, что приведет к уменьшению области неподвижных зарядов и, следовательно, к уменьшению ширины обедненного слоя.
• При прямом смещении поле из-за области пространственного заряда и прямого напряжения V _d будет противодействовать друг другу. Следовательно, результирующее электрическое поле очень мало, и экспериментально установлено, что поле всегда направлено от N к P
.
• Когда соединение P-N имеет прямое смещение, высота барьера уменьшается на |V ₀ | (величина V _D ).

Различные случаи прямого смещения

Случай 1: Если V _D < V ₀ применяется.

Барьерное напряжение (V ₀ ) преобладает. Следовательно, ни один из основных перевозчиков не будет пересекать перекресток. Таким образом, прямой ток равен нулю (практически прямой ток составляет от 10 ^-12 до 10 ^-15 А), а диод теперь смещен в прямом направлении и не проводит ток, т. е. находится в выключенном состоянии.

Читайте также: Основные логические элементы

Случай 2: Если применяется V _D =V ₀

Эффект барьера сводится на нет, т. е. в дальнейшем барьер не будет препятствовать каким-либо основным носителям при пересечении узла. Через перекресток будут пересекать как большинство, так и меньшинство перевозчиков. Следовательно, прямой ток мал, либо он просто проходит в диод.

Случай 3: Если V _D > V ₀

Поскольку прямое напряжение диода V _D больше, чем V _или , больше основных носителей будет пересекать переход, и прямой ток экспоненциально увеличивается с прямым напряжением V _Д . Диод находится в проводящем состоянии, или мы можем сказать, что диод находится в состоянии ВКЛ.

Важные соображения для решения числовых:

Если в вопросе не указано Ge или Si, примите n = 1

· I _s Обратный ток насыщения, и он находится в диапазоне от 10 ^-10 до 10 ^-15 А.

· I _s очень чувствителен к температуре.

· I _s удваивается на каждые 5 ⁰ C повышение температуры, но мы всегда применяем эмпирическое правило, согласно которому этот ток I

s также удваивается при повышении температуры на 10 ⁰ C.

· Прямой ток экспоненциально увеличивается с прямым напряжением на диоде (I _f = I _s e ^Vo/nV _t )

· Когда PN-переход смещен в прямом направлении, дырки вводятся от P к N, а e ^– вводятся от N к P.

· Это мажоритарные носители p и n регионов входят в носитель или избыточный носитель меньшинства.

· Прямой ток вводится в ток неосновных носителей или в избыточный ток неосновных носителей.

В прямом смещении p-n перехода последовательность событий следующая:

1. Впрыск

2. Распространение

3. Рекомбинация

· Прямой ток является диффузионным током, поскольку этот ток проходит через соединение от более высокой концентрации к более низкой концентрации.

· Прямой ток течет от p-n и находится в мА

· В p-n переходе с прямым смещением ток до края обедненного слоя обусловлен дрейфом основных носителей.

Читайте также: Диоды

С учетом p ⁺ n перехода, работающего при прямом смещении, распределение концентрации неосновных носителей выглядит следующим образом:

Когда неосновные носители областей p и n пересекают противоположные области, они становятся введенными неосновными носителями. Концентрация инжектированных неосновных носителей будет максимальной на краю обедненного слоя на противоположной стороне, а затем они диффундируют в эту область. Следовательно, прямой ток является током диффузии, а также током неосновных носителей.

Уравнение прямого тока PN-переходного диода

Уравнение диода задается как

I _D = I _S (e ^{qV _D /NkT} – 1)

Здесь,

I _D = ток диода в амперах

I _S = ток насыщения в амперах (1 x 10 ^-12 ампер)

e = постоянная Эйлера (∼ 2,718281828)

q = заряд электрона (1,6 x 10 ^-19 кулонов)

В _D = Напряжение на диоде в вольтах

N = коэффициент эмиссии (от 1 до 2)

k = постоянная Больцмана (1,38 x 10 ^-23 )

T = температура перехода

Термин kT/q представляет собой напряжение, создаваемое внутри PN-перехода из-за температуры, и эта температура называется тепловым напряжением. Значение kT/q равно 26 мВ при комнатной температуре. Предположим, что N равно 1. Тогда уравнение диода можно записать в виде

I _D = I _S (e ^{V _D /0,026}  – 1)

Часто задаваемые вопросы о прямом смещении

Q1

Когда считается, что pn-переход смещен в прямом направлении?

Говорят, что p-n переход смещен в прямом направлении, когда p-сторона перехода соединена с положительной клеммой, а n-сторона соединена с отрицательной клеммой внешнего источника.

Q2

Какой тип смещения обеспечивает низкое сопротивление полупроводникового диода?

Прямое смещение дает низкое сопротивление.

Q3

Что происходит с обедненной областью при прямом смещении?

Ширина обедненного слоя уменьшается при прямом смещении.

Q4

Зачем нужно смещение?

Смещение помогает в функционировании схемы

Q5

Как изменяются контактный потенциал и ширина переходной области на P-N-переходе при прямом смещении?

Ширина переходной области уменьшается, когда P-N переход смещен в прямом направлении, а с увеличением приложенного напряжения смещения уменьшается контактный потенциал.

Q6

Какие заряды присутствуют на противоположной стороне перекрестка?

На стороне P соединения присутствуют отрицательные заряды, а на стороне N соединения присутствуют положительные заряды.

Q7

Пространственная область в P-N переходе называется обедненной областью.

Дай причину.

При образовании P-N перехода пространство вокруг перехода полностью ионизируется. По этой причине в области P нет свободных дырок, а в области N нет свободных электронов. Поскольку область вокруг перекрестка истощена от мобильных зарядов, она называется зоной истощения.

Q8

Зона истощения P-N перехода производит электричество. Дай причину.

Разделение плотности положительных и отрицательных объемных зарядов в p-n переходе приводит к возникновению электрического поля.

Q9

Каковы основные требования к диоду прямого смещения?

Ток может проходить через PN-переход в режиме прямого смещения, если отрицательная сторона напряжения питания подключена к стороне n диода, а положительная сторона напряжения питания подключена к стороне p диода.

 

Проверьте свое понимание этой концепции, ответив на несколько вопросов MCQ. Нажмите «Начать викторину», чтобы начать!

Выберите правильный ответ и нажмите кнопку «Готово».