LAB #2.5

"Pag-aaral ng gas discharge gamit ang thyratron"

Layunin: upang pag-aralan ang mga prosesong nagaganap sa mga gas sa panahon ng di-self-sustained at self-sustained discharge sa mga gas, upang pag-aralan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng thyratron, upang bumuo ng kasalukuyang-boltahe at panimulang mga katangian ng thyratron.

TEORETIKAL NA BAHAGI

Ionization ng mga gas. Non-self-sustained at self-sustained na paglabas ng gas

Ang mga atomo at molekula ng mga gas sa ilalim ng normal na pang-araw-araw na kondisyon ay neutral sa kuryente, i.e. ay hindi naglalaman ng mga carrier ng libreng bayad, na nangangahulugan na, tulad ng isang vacuum gap, hindi sila dapat magsagawa ng kuryente. Sa katunayan, ang mga gas ay palaging naglalaman ng isang tiyak na halaga ng mga libreng electron, positibo at negatibong mga ion, at samakatuwid, kahit na hindi maganda, nagsasagawa sila ng kuryente. kasalukuyang.

Ang mga carrier ng libreng bayad sa isang gas ay karaniwang nabuo bilang isang resulta ng pag-ejection ng mga electron mula sa shell ng elektron ng mga atom ng gas, i.e. ang resulta ionization gas. Ang gas ionization ay resulta ng panlabas na epekto ng enerhiya: pag-init, pagbomba ng particle (mga electron, ions, atbp.), electromagnetic radiation (ultraviolet, X-ray, radioactive, atbp.). Sa kasong ito, ang gas na matatagpuan sa pagitan ng mga electrodes ay nagsasagawa ng electric current, na tinatawag paglabas ng gas. kapangyarihan ionizing factor ( ionizer) ay ang bilang ng mga pares ng magkasalungat na sisingilin na mga carrier ng singil na nagreresulta mula sa ionization bawat yunit ng dami ng gas bawat yunit ng oras. Kasama ng proseso ng ionization, mayroon ding reverse process - recombination: ang pakikipag-ugnayan ng magkasalungat na sisingilin na mga particle, bilang isang resulta kung saan lumilitaw ang mga electromagnetic na mga atom o molekula at ang mga electromagnetic wave ay ibinubuga. Kung ang elektrikal na kondaktibiti ng gas ay nangangailangan ng pagkakaroon ng isang panlabas na ionizer, kung gayon ang naturang paglabas ay tinatawag umaasa. Kung ang inilapat na electric field (EF) ay sapat na malaki, kung gayon ang bilang ng mga free charge carrier na nabuo bilang resulta ng impact ionization dahil sa panlabas na field ay sapat upang mapanatili ang isang electric discharge. Ang ganitong paglabas ay hindi nangangailangan ng panlabas na ionizer at tinatawag malaya.

Isaalang-alang natin ang kasalukuyang-boltahe na katangian (CVC) ng isang gas discharge sa isang gas na matatagpuan sa pagitan ng mga electrodes (Larawan 1).

Sa isang non-self-sustained gas discharge sa rehiyon ng mahinang mga electric field (I), ang bilang ng mga singil na nabuo bilang resulta ng ionization ay katumbas ng bilang ng mga singil na muling pinagsama sa isa't isa. Dahil sa dinamikong equilibrium na ito, ang konsentrasyon ng mga free charge carrier sa gas ay nananatiling halos pare-pareho at, bilang resulta, Batas ni Ohm (1):

saan E ay ang lakas ng patlang ng kuryente; n- konsentrasyon; j ay ang kasalukuyang density.

at ( ) ay ang mobility ng positive at negative charge carriers, ayon sa pagkakabanggit;<υ > ay ang drift velocity ng directed motion ng charge.

Sa rehiyon ng mataas na EC (II), ang saturation ng kasalukuyang sa gas (I) ay sinusunod, dahil ang lahat ng mga carrier na nilikha ng ionizer ay nakikilahok sa nakadirekta na drift, sa paglikha ng kasalukuyang.

Sa karagdagang pagtaas sa patlang (III), mga tagadala ng singil (mga electron at ions), na gumagalaw sa isang pinabilis na bilis, nag-ionize ng mga neutral na atomo at mga molekula ng gas ( epekto ionization), na nagreresulta sa pagbuo ng karagdagang mga carrier ng singil at pagbuo elektronikong avalanche(ang mga electron ay mas magaan kaysa sa mga ion at makabuluhang pinabilis sa EP) – ang kasalukuyang density ay tumataas ( pagpapalakas ng gas). Kapag ang panlabas na ionizer ay naka-off, ang paglabas ng gas ay titigil dahil sa mga proseso ng recombination.

Bilang resulta ng mga prosesong ito, ang mga daloy ng mga electron, ions at photon ay nabuo, ang bilang ng mga particle ay lumalaki tulad ng isang avalanche, mayroong isang matalim na pagtaas sa kasalukuyang na halos walang amplification ng electric field sa pagitan ng mga electrodes. Bumangon independiyenteng paglabas ng gas. Ang paglipat mula sa isang hindi pantay na paglabas ng gas patungo sa isang independiyenteng isa ay tinatawag email pagkasira, at ang boltahe sa pagitan ng mga electrodes , saan d- ang distansya sa pagitan ng mga electrodes ay tinatawag pagkasira ng boltahe.

Para sa e-mail pagkasira, kinakailangan na ang mga electron, kasama ang kanilang landas, ay magkaroon ng panahon upang makakuha ng kinetic energy na lumampas sa potensyal ng ionization ng mga molekula ng gas, at sa kabilang banda, na ang mga positibong ion, kasama ang kanilang landas, ay may oras upang makakuha ng kinetic energy na mas malaki kaysa sa ang work function ng cathode material. Dahil ang ibig sabihin ng libreng landas ay nakasalalay sa pagsasaayos ng mga electrodes, ang distansya sa pagitan ng mga ito d at ang bilang ng mga particle sa bawat dami ng yunit (at, dahil dito, sa presyon), ang pag-aapoy ng isang self-sustained discharge ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagbabago ng distansya sa pagitan ng mga electrodes d sa kanilang hindi nagbabagong pagsasaayos, at pagbabago ng presyon P. Kung ang trabaho Pd lumalabas na pareho, ang iba pang mga bagay ay pantay, kung gayon ang likas na katangian ng naobserbahang pagkasira ay dapat na pareho. Ang konklusyong ito ay naipakita sa eksperimento batas e (1889) Aleman. pisika F. Pashen(1865–1947):

Ang boltahe ng pag-aapoy ng isang paglabas ng gas para sa isang naibigay na halaga ng produkto ng presyon ng gas at ang distansya sa pagitan ng mga electrodes Pd ay isang pare-parehong katangian ng halaga ng isang ibinigay na gas .

Mayroong ilang mga uri ng self-discharge.

paglabas ng glow nangyayari sa mababang presyon. Kung ang isang pare-parehong boltahe ng ilang daang volts ay inilapat sa mga electrodes na ibinebenta sa isang glass tube na 30-50 cm ang haba, unti-unting nagbobomba ng hangin sa labas ng tubo, pagkatapos ay sa isang presyon ng 5.3-6.7 kPa isang discharge ay nangyayari sa anyo ng isang makinang. paikot-ikot na pulang kurdon na nagmumula sa katod patungo sa anode. Sa karagdagang pagbaba ng presyon, ang filament ay lumalapot, at sa isang presyon ng » 13 Pa, ang discharge ay may anyo na ipinapakita sa eskematiko sa Fig. 2.

Ang isang manipis na maliwanag na layer ay direktang nakakabit sa cathode 1 - cathode film , na sinusundan ng 2 - katod madilim na espasyo , na dumadaan pa sa maliwanag na layer 3 - nagbabagang liwanag , na may matalim na hangganan sa gilid ng katod, unti-unting nawawala sa gilid ng anode. Ang mga layer 1-3 ay bumubuo sa cathode na bahagi ng glow discharge. Sinusundan ang nagbabagang liwanag faraday madilim na espasyo 4. Ang natitirang bahagi ng tubo ay puno ng makinang na gas - positibong post - 5.

Ang potensyal ay nag-iiba nang hindi pantay sa kahabaan ng tubo (tingnan ang Fig. 2). Halos ang buong pagbagsak ng boltahe ay nangyayari sa mga unang seksyon ng discharge, kabilang ang madilim na puwang ng katod.

Ang mga pangunahing proseso na kinakailangan upang mapanatili ang paglabas ay nangyayari sa bahagi ng katod nito:

1) positibong ion, pinabilis ng cathodic potential drop, bombard ang katod at patumbahin ang mga electron mula dito;

2) ang mga electron ay pinabilis sa bahagi ng katod at nakakakuha ng sapat na enerhiya at na-ionize ang mga molekula ng gas. Maraming electron at positive ions ang nabuo. Sa nagbabagang rehiyon, ang matinding recombination ng mga electron at ions ay nagaganap, ang enerhiya ay inilabas, ang bahagi nito ay napupunta sa karagdagang ionization. Ang mga electron na tumagos sa madilim na espasyo ng Faraday ay unti-unting nag-iipon ng enerhiya, upang ang mga kondisyon na kinakailangan para sa pagkakaroon ng plasma ay lumabas (isang mataas na antas ng gas ionization). Ang positibong column ay isang gas-discharge plasma. Ito ay gumaganap bilang isang konduktor na nagkokonekta sa anode sa mga bahagi ng katod. Ang glow ng positibong column ay sanhi pangunahin ng mga transition ng excited molecules sa ground state. Ang mga molekula ng iba't ibang mga gas ay naglalabas ng radiation ng iba't ibang mga wavelength sa panahon ng naturang mga transition. Samakatuwid, ang glow ng column ay may kulay na katangian ng bawat gas. Ito ay ginagamit upang gumawa ng mga makinang na tubo. Ang mga neon tube ay nagbibigay ng pulang glow, ang mga argon tube ay nagbibigay ng isang mala-bughaw-berde.

paglabas ng arko naobserbahan sa normal at mataas na presyon. Sa kasong ito, ang kasalukuyang umabot sa sampu at daan-daang amperes, at ang boltahe sa gas gap ay bumaba sa ilang sampu-sampung volts. Ang ganitong paglabas ay maaaring makuha mula sa isang mababang pinagmumulan ng boltahe kung ang mga electrodes ay unang pinagsama hanggang sa magkadikit. Sa punto ng pakikipag-ugnay, ang mga electrodes ay malakas na pinainit dahil sa init ng Joule, at pagkatapos na alisin ang mga ito mula sa isa't isa, ang katod ay nagiging pinagmumulan ng mga electron dahil sa thermionic emission. Ang mga pangunahing proseso na sumusuporta sa discharge ay thermionic emission mula sa cathode at thermal ionization ng mga molecule dahil sa mataas na temperatura ng gas sa interelectrode gap. Halos ang buong interelectrode space ay puno ng mataas na temperatura na plasma. Ito ay nagsisilbing isang konduktor kung saan ang mga electron na ibinubuga ng katod ay umabot sa anode. Ang temperatura ng plasma ay ~6000 K. Ang mataas na temperatura ng katod ay pinananatili sa pamamagitan ng pagbobomba nito ng mga positibong ion. Kaugnay nito, ang anode, sa ilalim ng pagkilos ng mabilis na mga electron na insidente dito mula sa gas gap, ay umiinit nang mas malakas at maaari pang matunaw, at ang isang recess ay nabuo sa ibabaw nito - isang bunganga - ang pinakamaliwanag na lugar ng arko. Electric arc unang natanggap noong 1802. Ang pisikong Ruso na si V. Petrov (1761–1834), na gumamit ng dalawang piraso ng karbon bilang mga electrodes. Ang mga mainit na carbon electrodes ay nagbigay ng isang nakasisilaw na glow, at sa pagitan nila ay lumitaw ang isang maliwanag na haligi ng makinang na gas - isang electric arc. Ang arc discharge ay ginagamit bilang pinagmumulan ng maliwanag na ilaw sa mga spotlight ng projector, pati na rin para sa pagputol at pag-welding ng mga metal. Mayroong isang arc discharge na may malamig na katod. Lumilitaw ang mga electron dahil sa paglabas ng field mula sa katod, mababa ang temperatura ng gas. Ang ionization ng mga molekula ay nangyayari dahil sa mga epekto ng elektron. Lumilitaw ang isang gas-discharge plasma sa pagitan ng cathode at anode.

paglabas ng spark nangyayari sa pagitan ng dalawang electrodes sa isang mataas na lakas ng electric field sa pagitan nila . Ang isang spark ay tumalon sa pagitan ng mga electrodes, na may anyo ng isang maliwanag na maliwanag na channel, na nagkokonekta sa parehong mga electrodes. Ang gas na malapit sa spark ay pinainit sa isang mataas na temperatura, nangyayari ang isang pagkakaiba sa presyon, na humahantong sa paglitaw ng mga sound wave, isang katangian ng crack.

Ang hitsura ng isang spark ay nauuna sa pamamagitan ng pagbuo ng mga electron avalanches sa gas. Ang ninuno ng bawat avalanche ay isang electron na nagpapabilis sa isang malakas na electric field at gumagawa ng ionization ng mga molekula. Ang mga nagresultang electron, sa turn, ay nagpapabilis at gumagawa ng susunod na ionization, isang pagtaas ng avalanche sa bilang ng mga electron ay nangyayari - avalanche.

Ang mga nagresultang positibong ion ay hindi gumaganap ng isang mahalagang papel, dahil hindi sila kumikibo. Nag-intersect ang mga electron avalanches at bumubuo ng conducting channel streamer, kasama kung saan ang mga electron ay sumugod mula sa katod hanggang sa anode - mayroon pagkasira.

Ang kidlat ay isang halimbawa ng isang malakas na paglabas ng spark. Ang iba't ibang bahagi ng thundercloud ay may mga singil ng iba't ibang palatandaan ("-" ay nakaharap sa Earth). Samakatuwid, kung ang mga ulap ay lumalapit sa isa't isa na may magkasalungat na sisingilin na mga bahagi, ang isang spark breakdown ay nangyayari sa pagitan nila. Ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng naka-charge na ulap at ng Earth ay ~10 8 V.

Ginagamit ang spark discharge upang simulan ang mga pagsabog at proseso ng pagkasunog (mga kandila sa mga internal combustion engine), upang irehistro ang mga naka-charge na particle sa mga spark counter, upang gamutin ang mga metal na ibabaw, atbp.

Paglabas ng Corona (coronary). nangyayari sa pagitan ng mga electrodes na may iba't ibang curvature (isa sa mga electrodes ay isang manipis na wire o isang punto). Sa isang corona discharge, ang ionization at excitation ng mga molecule ay nangyayari hindi sa buong interelectrode space, ngunit malapit sa dulo, kung saan ang intensity ay mataas at lumampas. E pagkasira. Sa bahaging ito, ang gas ay kumikinang, ang glow ay may anyo ng isang korona na nakapalibot sa elektrod.

Plasma at mga katangian nito

Plasma ay tinatawag na isang malakas na ionized na gas, kung saan ang konsentrasyon ng positibo at negatibong mga singil ay halos pareho. Makilala mataas na temperatura ng plasma , na nangyayari sa napakataas na temperatura, at plasma na naglalabas ng gas na nagmumula sa paglabas ng gas.

Ang plasma ay may mga sumusunod na katangian:

Ang isang mataas na antas ng ionization, sa limitasyon - kumpletong ionization (lahat ng mga electron ay pinaghihiwalay mula sa nuclei);

Ang konsentrasyon ng positibo at negatibong mga particle sa plasma ay halos pareho;

mataas na electrical conductivity;

mamula;

Malakas na pakikipag-ugnayan sa mga electric at magnetic field;

Oscillations ng mga electron sa plasma na may mataas na dalas (>10 8 Hz), na nagiging sanhi ng pangkalahatang vibration ng plasma;

Ang sabay-sabay na pakikipag-ugnayan ng isang malaking bilang ng mga particle.

Di-nakapagpapanatili sa sarili na paglabas ng gas ay tinatawag na tulad ng isang discharge, na, na lumitaw sa pagkakaroon ng isang electric field, ay maaaring umiral lamang sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na ionizer.

Isaalang-alang natin ang mga pisikal na proseso na nagaganap sa isang di-self-sustaining gas discharge. Ipakilala natin ang isang bilang ng mga notasyon: tukuyin sa pamamagitan ng bilang ng mga molekula ng gas sa volume na pinag-aaralan V. Konsentrasyon ng mga molekula Ang ilan sa mga molekula ay na-ionize. Tukuyin natin ang bilang ng mga ions ng parehong sign through N; kanilang konsentrasyon Susunod, tukuyin ng ∆ n i- ang bilang ng mga pares ng mga ion na nagmumula sa ilalim ng pagkilos ng ionizer sa isang segundo bawat yunit ng dami ng gas.

Kasabay ng proseso ng ionization sa gas, nangyayari ang recombination ng mga ion. Ang posibilidad na matugunan ang dalawang ions ng magkaibang mga palatandaan ay proporsyonal sa parehong bilang ng mga positibo at negatibong ion, at ang mga bilang na ito, sa turn, ay katumbas ng n. Samakatuwid, ang bilang ng mga pares ng mga ion na nagre-recombine sa bawat segundo bawat dami ng yunit ay proporsyonal sa n 2:

Samakatuwid, para sa equilibrium na konsentrasyon ng mga ion (ang bilang ng mga pares ng mga ion bawat dami ng yunit), ang sumusunod na expression ay nakuha:

.

(8.2.3)

Ang scheme ng eksperimento na may gas discharge tube ay ipinapakita sa Figure 8.1.

Suriin pa natin ang pagkilos ng electric field sa mga proseso sa mga ionized na gas. Maglagay ng pare-parehong boltahe sa mga electrodes. Ang mga positibong ion ay ididirekta patungo sa negatibong elektrod, at mga negatibong singil patungo sa positibong elektrod. Kaya, ang bahagi ng mga carrier mula sa gas-discharge gap ay pupunta sa mga electrodes (isang electric current ay lilitaw sa circuit). Hayaan ang volume ng unit bawat segundo ∆nj pares ng mga ion. Ngayon ang kondisyon ng ekwilibriyo ay maaaring ilarawan bilang

(8.2.4)

1. Isaalang-alang ang kaso mahinang larangan: Daloy ang circuit mahinang agos. Ang kasalukuyang density ay proporsyonal sa magnitude sa konsentrasyon ng carrier n, singilin q, dala ng bawat carrier at ang bilis ng itinuro na paggalaw ng mga positibo at negatibong ion at :

.

(8.2.5)

Ang bilis ng itinuro na paggalaw ng mga ions ay ipinahayag sa pamamagitan ng kadaliang kumilos at tensyon electric field:

Sa mahinang field (), ang equilibrium concentration ay katumbas ng:.

Palitan ang expression na ito sa (8.2.7):

(8.2.8)

Sa huling expression, ang factor at ay hindi nakadepende sa intensity. Ang pagtukoy nito sa pamamagitan ng σ, nakukuha natin Batas ng Ohm sa differential form :

(8.2.9)

saan - tiyak na conductivity ng kuryente.

Konklusyon : sa kaso ng mahinang mga patlang ng kuryente, ang kasalukuyang na may di-self-sustained discharge ay sumusunod sa batas ng Ohm.

2. Isaalang-alang malakas na larangan . Sa kasong ito, ibig sabihin, ang lahat ng nabuong ions ay umalis sa gas-discharge gap sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa panahon na kinakailangan para sa isang ion upang lumipad sa isang malakas na field mula sa isang elektrod patungo sa isa pa, ang mga ion ay walang oras upang muling pagsamahin nang kapansin-pansin. Samakatuwid, ang lahat ng mga ions na ginawa ng ionizer ay lumahok sa paglikha ng kasalukuyang at pumunta sa mga electrodes. At dahil ang bilang ng mga ion na nabuo ng ionizer sa bawat yunit ng oras ∆n i, ay hindi nakasalalay sa lakas ng field, kung gayon ang kasalukuyang density ay matutukoy lamang ng halaga ∆n i at hindi aasa sa . Sa madaling salita, na may karagdagang pagtaas sa inilapat na boltahe, ang kasalukuyang hihinto sa pagtaas at nananatiling pare-pareho.

Ang pinakamataas na halaga ng kasalukuyang kung saan ang lahat ng nabuo na mga ion ay pumunta sa mga electrodes ay tinatawag na kasalukuyang saturation.

Ang karagdagang pagtaas sa lakas ng field ay humahantong sa pagbuo avalanches mga electron, kapag ang mga electron na lumitaw sa ilalim ng pagkilos ng ionizer ay nakakakuha ng enerhiya sa mean free path (mula sa banggaan hanggang sa banggaan) na sapat upang mag-ionize ng mga molekula ng gas (epekto sa ionization). Ang pangalawang mga electron na lumitaw sa kasong ito, na pinabilis, sa turn, ay gumagawa ng ionization, atbp. - nangyayari mala-avalanche na multiplikasyon ng mga pangunahing ion at electron nilikha ng isang panlabas na ionizer at pagpapalakas ng kasalukuyang paglabas.

Ipinapakita ng Figure 8.2 ang proseso ng pagbuo ng avalanche.

Ang mga resulta na nakuha ay maaaring ilarawan nang graphically (Larawan 8.3) sa anyo ng isang kasalukuyang-boltahe na katangian ng isang hindi-nagpapapanatili sa sarili na paglabas ng gas.

Konklusyon : para sa isang di-self-sustained discharge sa mababang kasalukuyang density, i.e. kapag ang pangunahing papel sa paglaho ng mga singil mula sa gas-discharge gap ay nilalaro ng proseso ng recombination, ang batas ng Ohm ay nagaganap( ); para sa malalaking patlang()Ang batas ng Ohm ay hindi natutupad - nangyayari ang saturation, at sa mga patlang na lumampas - isang avalanche ng mga singil ay nangyayari, na nagiging sanhi ng isang makabuluhang pagtaas sa kasalukuyang density.

Hindi tulad ng mga solusyon sa electrolyte, ang gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay binubuo ng mga neutral na molekula (o mga atomo) at samakatuwid ay isang insulator. Ang isang gas ay nagiging konduktor ng electric current lamang kapag ang ilan sa mga molekula nito ay na-ionize (naging mga ions) sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na impluwensya (ionizer). Sa panahon ng ionization, kadalasan ang isang electron ay tumatakas mula sa isang molekula ng gas, bilang isang resulta kung saan ang molekula ay nagiging isang positibong ion. Ang na-eject na electron ay maaaring mananatiling libre sa loob ng ilang panahon, o agad na nakakabit ("stick") sa isa sa mga neutral na molekula ng gas, na ginagawa itong negatibong ion. Kaya, sa isang ionized gas mayroong mga positibo at negatibong mga ion at mga libreng electron.

Upang patumbahin ang isang elektron mula sa isang molekula (atom), ang ionizer ay dapat magsagawa ng isang tiyak na gawain, na tinatawag na gawain ng ionization; para sa karamihan ng mga gas, mayroon itong mga halaga mula 5 hanggang 25 eV. Ang X-ray (tingnan ang § 125), radioactive radiation (tingnan ang § 139), cosmic ray (tingnan ang § 145), matinding pag-init, ultraviolet rays (tingnan ang § 120) at ilang iba pang mga kadahilanan ay maaaring magsilbing gas ionizer.

Kasama ng ionization sa gas, mayroong isang proseso ng recombination ng ion. Bilang isang resulta, ang isang estado ng balanse ay itinatag, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na konsentrasyon ng mga ion, ang halaga nito ay nakasalalay sa kapangyarihan ng ionizer.

Sa pagkakaroon ng isang panlabas na electric field sa isang ionized gas, ang isang kasalukuyang arises dahil sa paggalaw ng mga kabaligtaran ions sa magkasalungat na direksyon at ang paggalaw ng mga electron.

Dahil sa mababang lagkit ng gas, ang mobility ng mga gas ions ay libu-libong beses na mas malaki kaysa sa electrolyte ions, at humigit-kumulang

Kapag huminto ang pagkilos ng ionizer, ang konsentrasyon ng mga ions sa gas ay mabilis na bumababa sa zero (dahil sa recombination at ang pag-alis ng mga ions sa mga electrodes ng kasalukuyang pinagmulan) at ang kasalukuyang hihinto. Ang kasalukuyang, ang pagkakaroon nito ay nangangailangan ng isang panlabas na ionizer, ay tinatawag na isang non-self-sustaining gas discharge.

Sa isang sapat na malakas na electric field sa gas, nagsisimula ang mga proseso ng self-ionization, dahil sa kung saan ang kasalukuyang maaaring umiiral kahit na sa kawalan ng isang panlabas na ionizer. Ang ganitong uri ng kasalukuyang ay tinatawag na isang independiyenteng paglabas ng gas.

Ang mga proseso ng self-ionization sa pangkalahatang termino ay ang mga sumusunod. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang isang gas ay laging naglalaman ng kaunting libreng electron at ions na nilikha ng mga natural na ionizer tulad ng cosmic ray at radiation mula sa mga radioactive substance na nasa atmospera, lupa at tubig. Ang isang sapat na malakas na patlang ng kuryente ay maaaring mapabilis ang mga particle na ito sa gayong mga bilis kung saan ang kanilang kinetic energy ay lumampas sa gawain ng ionization. Pagkatapos ang mga electron at ion, na nagbabanggaan (sa daan patungo sa mga electrodes) na may mga neutral na molekula, ay mag-ionize sa kanila. Ang mga bagong (pangalawang) electron at ions na nabuo sa panahon ng banggaan ay pinabilis din ng field at, sa turn, ay nag-ionize ng mga bagong neutral na molekula, atbp. Ang inilarawan na self-ionization ng isang gas ay tinatawag na impact ionization.

Ang mga libreng electron ay nagdudulot ng impact ionization na nasa field na lakas ng pagkakasunud-sunod ng magnitude. Tulad ng para sa mga ion, maaari silang magdulot ng impact ionization lamang sa field na lakas ng pagkakasunud-sunod ng magnitude. Ang pagkakaibang ito ay dahil sa ilang mga kadahilanan, lalo na, ang katotohanan na para sa mga electron ang ibig sabihin ng libreng landas sa isang gas ay mas mahaba kaysa sa mga ion. Samakatuwid, nakukuha ng mga electron ang kinetic energy na kinakailangan para sa impact ionization sa mas mababang lakas ng field kaysa sa mga ion. Gayunpaman, kahit na sa mga patlang na hindi masyadong malakas, ang mga positibong ion ay may napakahalagang papel sa self-ionization ng gas. Ang katotohanan ay ang enerhiya ng mga ion na ito ay sapat upang patumbahin ang mga electron mula sa metal. Samakatuwid, ang mga positibong ion ay pinabilis ng patlang, na tumama sa metal na katod ng pinagmumulan ng patlang, pinatumba ang mga electron mula dito, na kung saan ay pinabilis ng patlang at gumagawa ng epekto ng ionization ng mga neutral na molekula.

Ang mga ions at electron, na ang enerhiya ay hindi sapat para sa impact ionization, ay maaari, gayunpaman, sa pagbangga sa mga molekula, na humantong sa kanila sa isang nasasabik na estado, ibig sabihin, magdulot ng ilang mga pagbabago sa enerhiya sa kanilang mga shell ng elektron. Ang nasasabik na molekula (o atom) pagkatapos ay napupunta sa isang normal na estado, habang naglalabas ng isang bahagi ng electromagnetic energy - isang photon (mga proseso

paggulo ng mga atomo at paglabas at pagsipsip ng mga photon ng mga ito ay isasaalang-alang sa § 132-136). Ang paglabas ng mga photon ay ipinahayag sa glow ng gas. Bilang karagdagan, ang isang photon na hinihigop ng alinman sa mga molekula ng gas ay maaaring mag-ionize nito; ang ganitong uri ng ionization ay tinatawag na photonic. Sa wakas, ang isang photon na tumama sa cathode ay maaaring magpatumba ng isang elektron mula dito (panlabas na photoelectric effect), na pagkatapos ay nagiging sanhi ng epekto ng ionization ng neutral na molekula.

Bilang resulta ng epekto at photon ionization at ang pag-knock out ng mga electron mula sa cathode ng mga positive ions at photon, ang bilang ng mga ion at electron sa buong dami ng gas ay tumataas nang husto (tulad ng avalanche). Ang isang panlabas na ionizer ay hindi na kailangan para sa pagkakaroon ng isang kasalukuyang sa isang gas. Ang paglabas ng gas ay nagiging malaya. Ang inilarawan na proseso ng gas self-ionization ay schematically na ipinapakita sa Fig. 208, kung saan ang mga neutral na molekula ay inilalarawan bilang mga puting bilog, mga positibong ion bilang mga bilog na may plus sign, mga electron bilang mga itim na bilog, at mga photon bilang mga kulot na linya.

Sa fig. Ang 209 ay isang pang-eksperimentong graph ng pag-asa ng kasalukuyang sa gas sa lakas ng field o sa boltahe sa pagitan ng cathode at anode ng field source, dahil

kung saan ang distansya sa pagitan ng mga electrodes. Sa seksyon ng curve, ang kasalukuyang pagtaas ng humigit-kumulang sa proporsyon sa lakas ng field ayon sa batas ng Ohm). Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa pagtaas ng pag-igting, ang bilis ng iniutos na paggalaw ng mga ions at electron ay tumataas, at, dahil dito, ang dami ng kuryente na dumadaan sa mga electrodes (kasalukuyang) sa 1 s. Malinaw, ang pagtaas sa kasalukuyang ay titigil kapag ang lakas ng field ay umabot sa isang halaga kung saan ang lahat ng mga ions at electron na nilikha ng panlabas na ionizer sa 1 s ay lalapit sa mga electrodes sa parehong oras.

Ang mga gas sa hindi masyadong mataas na temperatura at sa mga pressure na malapit sa atmospheric ay mahusay na mga insulator. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay binubuo ng mga neutral na atomo at molekula at hindi naglalaman ng mga libreng singil (mga electron at ions). Ang isang gas ay nagiging konduktor ng kuryente kapag ang ilan sa mga molekula nito ionized, Upang gawin ito, ang gas ay dapat na sumailalim sa pagkilos ng ilang uri ng ionizer (halimbawa, gamit ang apoy ng kandila, ultraviolet at x-ray radiation, g-quanta, daloy ng mga electron, proton, a-particle, atbp.) . Ang enerhiya ng ionization ng mga atom ng iba't ibang mga gas ay nasa hanay na 4 - 25 eV. Sa isang ionized gas, lumilitaw ang mga sisingilin na particle na maaaring gumalaw sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field - mga positibo at negatibong mga ion at mga libreng electron.

Ang pagpasa ng electric current sa pamamagitan ng mga gas ay tinatawag paglabas ng gas.

Kasabay ng proseso ionization ang gas ay palaging nangyayari at ang kabaligtaran na proseso - proseso ng rekombinasyon: positibo at negatibong mga ion, positibong mga ion at mga electron, pagpupulong, pagsamahin sa isa't isa upang bumuo ng mga neutral na atomo at molekula. Tinutukoy ng balanse ng kanilang mga bilis ang konsentrasyon ng mga sisingilin na particle sa gas. Ang mga proseso ng recombination ng ion, pati na rin ang paggulo ng mga ion na hindi humahantong sa ionization, ay humantong sa mamula gas na ang kulay ay tinutukoy ng mga katangian ng gas.

Ang likas na katangian ng paglabas ng gas ay tinutukoy ng komposisyon ng gas, temperatura at presyon nito, mga sukat, pagsasaayos at materyal ng mga electrodes, inilapat na boltahe, kasalukuyang density, atbp.

Isaalang-alang natin ang isang circuit na naglalaman ng gas gap na napapailalim sa tuluy-tuloy, pare-pareho sa intensity na pagkilos ng isang panlabas na ionizer.

Bilang resulta ng gas ionization, ang isang kasalukuyang ay dadaloy sa circuit, ang pag-asa kung saan sa inilapat na boltahe ay ibinibigay sa Fig.

Sa kurba OA ang kasalukuyang pagtaas sa proporsyon sa boltahe, ibig sabihin, ang batas ng Ohm ay natutupad. Sa karagdagang pagtaas ng boltahe, ang batas ng Ohm ay nilabag: ang pagtaas ng kasalukuyang lakas ay bumabagal (seksyon AB) at sa wakas ay ganap na huminto (seksyon VS). Yung. nakakakuha tayo ng saturation current, ang halaga nito ay natutukoy sa pamamagitan ng kapangyarihan ng ionizer.Nakamit ito kapag ang lahat ng mga ion at electron na nilikha ng panlabas na ionizer sa bawat yunit ng oras ay umabot sa mga electrodes sa parehong oras. Kung nasa mode OS itigil ang pagkilos ng ionizer, pagkatapos ay hihinto din ang paglabas. Ang mga discharge na umiiral lamang sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na ionizer ay tinatawag umaasa. Sa isang karagdagang pagtaas sa boltahe sa pagitan ng mga electrodes, ang kasalukuyang lakas ay mabagal sa simula (seksyon CD), at pagkatapos ay matalas (seksyon DE) tumataas at nagiging discharge malaya. Ang paglabas sa gas na nagpapatuloy pagkatapos ng pagwawakas ng pagkilos ng panlabas na ionizer ay tinatawag malaya.

Ang mekanismo para sa paglitaw ng self-discharge ay ang mga sumusunod. Sa mataas na boltahe, ang mga electron na nagmumula sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na ionizer, malakas na pinabilis ng isang electric field, na nagbabanggaan sa mga molekula ng gas, nag-ionize sa kanila, na nagreresulta sa pagbuo ng mga pangalawang electron at mga positibong ion. Ang mga positibong ion ay lumilipat patungo sa katod at ang mga electron ay lumilipat patungo sa anode. Ang mga pangalawang electron ay muling nag-ionize ng mga molekula ng gas, at, dahil dito, ang kabuuang bilang ng mga electron at ion ay tataas habang ang mga electron ay lumilipat patungo sa anode tulad ng isang avalanche. Ito ang dahilan ng pagtaas ng kuryente sa lugar CD. Ang inilarawan na proseso ay tinatawag epekto ionization. Ang epekto ng ionization sa pamamagitan ng mga electron lamang ay hindi sapat upang mapanatili ang discharge kapag ang panlabas na ionizer ay tinanggal. Upang mapanatili ang discharge, kinakailangan na ang mga electron avalanches ay "magparami", ibig sabihin, na ang mga bagong electron ay lumabas sa gas sa ilalim ng impluwensya ng ilang mga proseso. Nangyayari ito sa mga makabuluhang boltahe sa pagitan ng mga electrodes ng gas gap, kapag ang mga avalanches ng mga positibong ion ay dumadaloy sa katod, na nagpapaalis ng mga electron mula dito. Sa sandaling ito, kapag, bilang karagdagan sa mga pag-avalanch ng elektron, mayroon ding mga pag-avalanch ng ion, ang kasalukuyang pagtaas ng halos walang pagtaas ng boltahe (seksyon DE sa Fig.), i.e. nangyayari ang isang independiyenteng paglabas. Ang boltahe kung saan nangyayari ang self-discharge ay tinatawag pagkasira ng boltahe.

Dapat pansinin na sa panahon ng paglabas sa mga gas, ang isang espesyal na estado ng bagay, na tinatawag na plasma, ay natanto. Plasma Ang isang mataas na ionized na gas ay tinatawag na isang gas kung saan ang mga densidad ng mga positibo at negatibong singil ay halos pareho. Ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng mataas na temperatura na plasma, na nangyayari sa napakataas na temperatura, at gas-discharge plasma, na nangyayari sa panahon ng paglabas ng gas. Ang plasma ay nailalarawan sa antas ng ionization a - ang ratio ng bilang ng mga ionized na particle sa kanilang kabuuang bilang sa bawat yunit ng dami ng plasma. Depende sa halaga ng a, ang isa ay nagsasalita ng mahina (a ay mga fraction ng isang porsyento), katamtaman (ilang porsyento), at ganap (malapit sa 100%) na ionized na plasma.

Mayroong apat na uri ng self-discharge: glow, spark, arc at corona.

1. Glow discharge nangyayari sa mababang presyon. Kung ang isang pare-parehong boltahe ng ilang daang volts ay inilapat sa mga electrodes na ibinebenta sa isang glass tube na 30 - 50 cm ang haba, unti-unting nagbobomba ng hangin palabas ng tubo, pagkatapos ay sa isang presyon ng ~ 5.3 - 6.7 kPa (ilang mm Hg) ang paglabas ay nangyayari sa anyo ng isang maliwanag na mapula-pula na paikot-ikot na kurdon na tumatakbo mula sa katod hanggang sa anode. Sa karagdagang pagbaba ng presyon (~13 Pa), ang discharge ay may sumusunod na istraktura.

Direktang katabi ng katod ay isang madilim na manipis na layer 1 - aston madilim na espasyo, na sinusundan ng manipis na maliwanag na layer 2 - unang cathode glow o cathode film, na sinusundan ng isang madilim na layer 3 - cathode (crookes) madilim na espasyo, na sa kalaunan ay pumasa sa maliwanag na layer 4 - nagbabagang liwanag, na may matalim na hangganan sa gilid ng katod, unti-unting nawawala sa gilid ng anode. Ito ay nagmumula sa recombination ng mga electron na may mga positibong ion. Isang madilim na agwat ang humahanggan sa nagbabagang ningning 5- faraday madilim na espasyo, na sinusundan ng isang column ng ionized luminous gas 6 - positibong post. Ang positibong column ay walang makabuluhang papel sa pagpapanatili ng discharge. Ang inilapat na boltahe ay ibinahagi nang hindi pantay kasama ang paglabas. Halos lahat ng potensyal na pagbaba ay nangyayari sa unang tatlong layer at tinatawag cathodic potensyal na pagbaba.

Ang mekanismo ng pagbuo ng layer ay ang mga sumusunod. Ang mga positibong ion na malapit sa katod, pinabilis ng pagbagsak ng potensyal na cathodic, bombardo ang katod at itumba ang mga electron mula dito. Sa madilim na espasyo ng aston, ang mga electron ay nagpapabilis at nagpapasigla sa mga molekula, na nagsisimulang maglabas ng liwanag, na bumubuo ng isang cathode film 2. Ang mga electron na lumilipad sa film 2 nang walang banggaan ay nag-ionize ng mga molekula ng gas sa likod ng pelikulang ito. Maraming positive at negative charges. Sa kasong ito, bumababa ang intensity ng glow. Ang lugar na ito ay ang cathode (Crookes) dark space 3. Ang mga electron na lumitaw sa cathode dark space ay tumagos sa lugar 4 ng kumikinang na glow, na dahil sa kanilang recombination na may positive ions. Dagdag pa, ang natitirang mga electron at ion (mayroong iilan sa kanila) ay tumagos sa pamamagitan ng pagsasabog sa rehiyon 5 - ang madilim na espasyo ng Faraday. Madilim ito dahil mababa ang konsentrasyon ng mga recombining charge. Sa lugar 5 mayroong isang electric field na nagpapabilis sa mga electron at sa lugar ng positibong haligi 6 ay gumagawa sila ng ionization, na nagreresulta sa pagbuo ng plasma. Ang glow ng positibong column ay higit sa lahat dahil sa mga transition ng excited molecules sa ground state. Ito ay may katangiang kulay para sa bawat gas. Sa isang glow discharge, tatlo lang sa mga bahagi nito ang partikular na mahalaga para sa pagpapanatili nito - hanggang sa glow glow. Sa madilim na espasyo ng cathode, mayroong isang malakas na acceleration ng mga electron at positive ions, na nagpapaalis ng mga electron mula sa cathode (pangalawang paglabas). Sa nagbabagang rehiyon, gayunpaman, ang epekto ng ionization ng mga molekula ng gas sa pamamagitan ng mga electron ay nangyayari. Ang mga positibong ion na nabuo sa panahon ng epekto ng ionization ay sumugod sa katod at nagpatumba ng mga bagong electron mula dito, na, sa turn, ay muling nag-ionize ng gas, atbp. Sa ganitong paraan, ang isang glow discharge ay patuloy na pinananatili.

Aplikasyon sa teknolohiya. Ang glow ng positive column, na may kulay na katangian ng bawat gas, ay ginagamit sa discharge tubes upang lumikha ng mga advertisement (neon discharge tubes ay nagbibigay ng pulang glow, argon tubes - bluish-green) at sa fluorescent lamp.

2. paglabas ng spark lumalabas sa mataas na lakas ng electric field (~3 10 b V/m) sa isang gas sa ilalim ng atmospheric pressure. Ang paliwanag ng spark discharge ay ibinibigay batay sa streamer teorya, ayon sa kung saan ang hitsura ng isang maliwanag na maliwanag na channel ng spark ay nauuna sa pamamagitan ng paglitaw ng mahinang maliwanag na mga akumulasyon ng ionized gas - mga streamer. Ang mga streamer ay bumangon kapwa bilang resulta ng pagbuo ng mga electron avalanches sa pamamagitan ng impact ionization at bilang resulta ng photon ionization ng isang gas. Ang mga avalanches, na naghahabol sa isa't isa, ay bumubuo ng mga tulay ng mga streamer, kung saan, sa mga susunod na sandali ng oras, ang malalakas na daloy ng mga electron ay dumadaloy, na bumubuo ng mga spark discharge channel. Dahil sa pagpapalabas ng isang malaking halaga ng enerhiya sa panahon ng isinasaalang-alang na mga proseso, ang gas sa spark gap ay pinainit sa isang napakataas na temperatura (mga 10 4 o C), na humahantong sa glow nito. Ang mabilis na pag-init ng gas ay humahantong sa pagtaas ng presyon at paglitaw ng mga shock wave, na nagpapaliwanag ng mga sound effect sa panahon ng spark discharge. Halimbawa, kaluskos sa mahihinang discharge at malalakas na kulog sa kaso ng kidlat.

Aplikasyon sa teknolohiya. Para sa pag-aapoy ng nasusunog na timpla sa panloob na mga makina ng pagkasunog at pagprotekta sa mga linya ng paghahatid ng kuryente mula sa mga surge (spark gaps).

3. paglabas ng arko. Kung, pagkatapos ng pag-aapoy ng isang spark discharge mula sa isang malakas na mapagkukunan, ang distansya sa pagitan ng mga electrodes ay unti-unting nabawasan, pagkatapos ay ang paglabas ay nagiging tuluy-tuloy, i.e. nangyayari ang arc discharge. Sa kasong ito, ang kasalukuyang pagtaas nang husto, na umaabot sa daan-daang amperes, at ang boltahe sa buong discharge gap ay bumaba sa ilang sampu-sampung volts. Ang isang arc discharge ay maaaring makuha mula sa isang mababang pinagmumulan ng boltahe, na lumalampas sa yugto ng spark. Upang gawin ito, ang mga electrodes (halimbawa, mga carbon) ay pinagsama hanggang sa sila ay hawakan, sila ay napakainit ng isang electric current, pagkatapos ay sila ay nahahati at isang electric arc ay nakuha. Sa atmospheric pressure, ang arc discharge ay may temperatura na ~3500 o C. Habang nasusunog ang arc, nabubuo ang depression sa anode - isang crater, na siyang pinakamainit na lugar sa arc. ang arc discharge ay pinananatili dahil sa matinding thermionic emission mula sa cathode, pati na rin ang thermal ionization ng mga molecule dahil sa mataas na temperatura ng gas.

Application - para sa welding at pagputol ng mga metal, pagkuha ng mataas na kalidad na bakal (arc furnace) at pag-iilaw (spotlights, projection equipment).

4. paglabas ng corona- mataas na boltahe na electric discharge sa mataas (halimbawa, atmospheric) na presyon sa isang matalim na inhomogeneous na field malapit sa mga electrodes na may malaking curvature sa ibabaw (halimbawa, mga puntos). Kapag ang lakas ng field na malapit sa dulo ay umabot sa 30 kV/m, lumilitaw ang isang mala-corona na glow sa paligid nito, na siyang dahilan ng pangalan ng ganitong uri ng discharge. Ang kababalaghang ito ay tinawag noong unang panahon na apoy ng St. Elmo. Depende sa tanda ng corona electrode, ang isang negatibo o positibong corona ay nakikilala.

Aplikasyon - sa mga electrostatic precipitator na ginagamit upang linisin ang mga pang-industriya na gas mula sa mga impurities, kapag naglalagay ng pulbos at pintura na mga coatings.

Ang proseso ng kasalukuyang tumagos sa pamamagitan ng isang gas ay tinatawag na isang paglabas ng gas.

Ang kasalukuyang sa gas na nangyayari sa pagkakaroon ng isang panlabas na ionizer ay tinatawag umaasa .

Hayaan ang isang pares ng mga electron at ion na ipasok sa tubo nang ilang oras, na may pagtaas ng boltahe sa pagitan ng mga electrodes ng tubo, ang kasalukuyang lakas ay tataas, ang mga positibong ion ay nagsisimulang lumipat patungo sa katod, at ang mga electron - patungo sa anode.

Dumating ang isang sandali kapag ang lahat ng mga particle ay umabot sa mga electrodes at may karagdagang pagtaas sa boltahe, ang kasalukuyang lakas ay hindi magbabago, kung ang ionizer ay hihinto sa pagtatrabaho, pagkatapos ay ang paglabas ay titigil din, dahil. walang iba pang mga pinagmumulan ng mga ions, para sa kadahilanang ito ang paglabas ng mga ions ay tinatawag na hindi nakapagpapatibay sa sarili.

Ang kasalukuyang umabot sa saturation nito.

Sa isang karagdagang pagtaas sa boltahe, ang kasalukuyang pagtaas nang husto, kung aalisin mo ang panlabas na ionizer, ang paglabas ay magpapatuloy: ang mga ions na kinakailangan upang mapanatili ang electrical conductivity ng gas ay nilikha na ngayon ng mismong paglabas. Ang paglabas ng gas na nagpapatuloy pagkatapos ng pagwawakas ng panlabas na ionizer ay tinatawag malaya .

Ang boltahe kung saan nangyayari ang self-discharge ay tinatawag pagkasira ng boltahe .

Ang isang independiyenteng paglabas ng gas ay pinananatili ng mga electron na pinabilis ng isang electric field, mayroon silang isang kinetic energy na tumataas dahil sa electric field. mga patlang.

Mga uri ng self discharge:

1) nagbabaga

2) arc (electric arc) - para sa metal welding.

3) korona

4) spark (kidlat)

Plasma. Mga uri ng plasma.

Sa ilalim plasma maunawaan ang isang malakas na ionized na gas kung saan ang konsentrasyon ng mga electron ay katumbas ng konsentrasyon ng + ions.

Kung mas mataas ang temperatura ng gas, mas maraming mga ion at electron sa plasma at mas kaunting mga neutral na atom.

Mga uri ng plasma:

1) Bahagyang naka-ionize na plasma

2) ganap na ionized plasma (lahat ng mga atom ay nabulok sa mga ions at electron).

3) Mataas na temperatura ng plasma (T>100000 K)

4) mababang temperatura na plasma (T<100000 К)

St-va plasma:

1) Ang plasma ay neutral sa kuryente

2) Ang mga particle ng plasma ay madaling gumagalaw sa ilalim ng pagkilos ng field

3) Magkaroon ng magandang electrical conductivity

4) Magkaroon ng magandang thermal conductivity

Praktikal na paggamit:

1) Conversion ng thermal gas energy sa electrical energy gamit ang magnetohydrodynamic energy converter (MHD). Prinsipyo ng pagpapatakbo:

Ang isang jet ng mataas na temperatura na plasma ay pumapasok sa isang malakas na magnetic field (ang field ay nakadirekta patayo sa drawing plane X), nahahati ito sa + at - mga particle, na nagmamadali sa iba't ibang mga plate, na lumilikha ng ilang uri ng potensyal na pagkakaiba.

2) Ginagamit ang mga ito sa plasmatrons (mga generator ng plasma), sa kanilang tulong ay pinuputol at hinangin nila ang mga metal.

3) Ang lahat ng mga bituin, kabilang ang Araw, mga stellar atmosphere, galactic nebulae ay plasma.

Ang ating Earth ay napapalibutan ng isang plasma shell - ionosphere, sa labas nito ay may mga radiation pole na nakapalibot sa ating Earth, kung saan mayroon ding plasma.

Ang mga proseso sa malapit-Earth plasma ay sanhi ng magnetic storms, auroras, at gayundin sa kalawakan ay mayroong plasma winds.

16. Electric current sa semiconductors.

Ang mga semiconductor ay ve-va, kung saan bumababa ang paglaban sa pagtaas ng t.

Ang mga semiconductor ay sumasakop sa 4 na subgroup.

Halimbawa: Ang Silicon ay isang 4-valence element - nangangahulugan ito na sa panlabas na shell ng isang atom, mayroong 4 na electron na mahinang nakagapos sa nucleus, bawat atom ay bumubuo ng 4 na bono sa mga kapitbahay nito, kapag ang Si ay pinainit, ang bilis ng valence e tumataas, at samakatuwid ang kanilang kinematic energy (E k), ang bilis e ay nagiging napakalakas na ang mga bono ay hindi makatiis sa t break, e umalis sa kanilang mga landas at naging malaya, sa el. ang patlang ay inililipat nila ang m-y node ng sala-sala, na bumubuo ng el. kasalukuyang. Habang tumataas ang t, tumataas ang bilang ng mga nasirang bono, at samakatuwid ay tumataas ang bilang ng mga konektadong e, at humahantong ito sa pagbaba ng paglaban: I \u003d U / R.

Kapag ang bono ay nasira, ang isang bakante ay nabuo sa nawawalang e; ang kristal nito ay hindi nagbabago. Ang sumusunod na proseso ay patuloy na nagaganap: ang isa sa mga atomo na nagbibigay ng bono ay tumalon sa lugar ng nabuong butas at ang steam-electric bond ay naibalik dito, at kung saan ito tumalon, isang bagong butas ang nabuo. Kaya, ang butas ay maaaring lumipat sa buong kristal.

Konklusyon: sa semiconductors mayroong 2 uri ng mga tagadala ng singil: e at mga butas (electron-hole conductivity)