H s nov q.. YÜKs k g rginlikl r V elektrik izolyasiya texnikasi



Yüklə 4,73 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə3/47
tarix06.04.2017
ölçüsü4,73 Mb.
#13502
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   47

 

olacaqdır.

     (1.1.11)

D

msalı, diffuziya ed n hiss ciyin kütl sind n asılıdır. Normal 

atmosfer  raitind  havada elektronların diffuziya  msalı - D

e

 = 12.7 sm

2

/san,

ionların diffuziya  msalı is , – D



i

= 0.05 sm

2

/san t kil edirl r.

Zamanın h r-hansı anında baxılan koordinat ba lan ıcında çoxlu 

sayda hiss cikl r toplanmı   v   f zanı b rab r

kild  bürümü  qazda ba

ver n diffuziya n tic sind , t anında yükün n   q d r yer d yi diyini bilm k

maraqlıdır. Bu m s l  Eyn teyn v  Taunsend t r find n h ll edilmi dir. Üç 

ölçülü koordinatlar halında hiss cikl rin orta kvadratik yerd yi m si:

Dt

r

6

 



                  

           (1.1.12) 

Iki ölçülü halda is ,

Dt

r

4

 



              

            olur.      (1.1.13) 

_________________Milli Kitabxana__________________ 

14 


Sad  çevirm  il  (1.1.6) v  (1.1.10) dan a a ıdakı ifad ni almaq  olar: 

-

e



m

e

m

K

D

i

i

i

i

3

3



2

 .

g r ionların istilik h r k tind  qazandı ı kinetik enerjini- 



kT

m

i

2

3



2

2

 kimi n z r  alsaq, ba qa bir ifad  yazıla bil r: 



e

kT

K

D

i

i

 

                                    (

1.1.14)


(1.1.14) Eyn teyn formulası kimi tanınır. 

Elektron v  ionların birlikd  olan diffuziası "ambipolyar" diffuziya 

adlanır. Diffuziya  msallarındakı  f rq  gör  elektronlar müsb t yükl rd n

daha tez yer d yi irl r. Lakin gerid  qalan müsb t yükl rin cazib si onları

yava ıdır. Eyni zamanda, müsb t yükl rin iç risind n elektronların çıxması

n tic sind , elektrik sah si, ionların t cilini artırır v  onlar elektronların

oldu u haldan, daha sür tli diffuziya edirl r. N tic d , müsb t ionlar v

elektronlar eyni d r c d  diffuziya olur. 

Bel  analizl r göst rir ki, ambipolyar diffuziya  msallarını a a ıdakı

formula il  hesablamaq olar: 



e

i

e

i

i

e

a

K

K

K

D

K

D

D

 

                

         (1.1.15)

Ambipolyar diffuziya  msalı müsb t ionların diffuziya  msalından

çox, m nfi ionların diffuziyasından is  kiçik olur.



1.1.2. Qazlarda yüklü hiss cikl rin yaranması v  yox olması

Hiss cikl rin t sirl nm si v  ionla ması.

 Atomun elektron qilafını

dair vi v  ya elleptik orbitalar kimi götürürl r. Elektronlar bu orbitalarda, 

müsb t  yüklü nüv

trafında h r k t edirl r. Normal halda onlar nüv y

yaxın m saf l rd  h r k t etdiyind n atomun potensial enerjisi minimal olur. 

Atoma  lav  enerji verildikd , bir v  ya bir neç  elektron nüv d n nisb t n uzaq orbitaya 

keçirl r. Bu hadis , elektron t sirl nm si adlanır. T sirl nm  enerjisi, uzaq v  normal 

orbitaların energetik s viy l ri arasındakı f rq  b rab r olur. 

lav  enerji aldıqda, iki v  çox atomlu molekulalarda elektron t sirl nm si il

yana ı, dair vi v   r qsi s viyy l rin t sirl nm si d  ba  verir. Bel   t sirl nm  üçün, lazım

olan enerji ad t n 1-2 eV-a b rab r, kiçik qiym tl rd  olur. Atom v  ya molekulanın

t sirl nmi   v ziyy td  qalma müdd ti 10

-8 


saniy dir. Hiss ciyin normal v ziy t  qayıtması,

_________________Milli Kitabxana__________________ 

15 


foton  ualanması il  mü ay t olunur. Molekulyar qazlarda a a ı s viy li t sirl nm l r

halında, enerjisi kiçik olan fotonlar ayrılır.    

(1.1.3) - d n ESG - nin verilmi  qiym tind   (E), qaz molekulasının z rb  il

ionla dırılması üçün toqqu maya q d r elektronun keçdiyi yol - x



i

 U

i

/ E olmalıdır. Müxt lif

qaz molekulalarının ionla ma v  t sirl nm  enerjil ri v  potensialları – (U



i

U



t

) c dv l 1.1 – 

d  verilmi dir:

Ionla ma v  t sirl nm  potensialları c dv li

                 C dv l 1.1 

Qaz, adı, formulası 

Ionla ma potensialı U

i

,

eV

T sirl nm  potesialı, U

t

, eV 

Hidrogen , H

2

15,4 11,2 

Azot, N

2

15,8 6,1 

Oksigen O

2

12,5 7,9 

Helium He

2

24,6 19,8 

Sezium Sz 

3,88 

1,38 

Civ  Hg 

10,4 

4,86 

ESG –nin qiym ti 30 kV/sm olan elektrik sah sind  azot 

molekulasının ionla dırılması üçün elektronun toqqu maya q d r hansı x



i

m saf sini keçdiyini hesabladıqda x



i

=15,8V/30·10

3

V/sm=5.27 ·10 

-4

sm , H

2

üçün is 5,13·10 



-4

sm alınır. Ba qa qazlar üçün d  bel  hesabatlar aparmaq 

olar. Elektrik sah sind  elektronların h r k ti zamanı toqqu malar n tic sind

ba  ver n ionla ma, qazlarda  lav  elektronlar yaradır v  bu prosesd

elektronların sayı sel  kilind  artır. Bu proses , «elektron uçqunu» v  ya 



lavina deyilir. Elektron uçqunları zamanı sür tli ionla ma n tic sind

yükl rin sayı -   k miy tin  uy un olaraq artır:



 = exr (-x/ ) / 

(1.1.16)


burada - ionla ma  msalı, 1/  - 1 sm m saf d ki toqqu maların sayı, exp(-

x/ ) - x  m saf sind  toqqu an elektronların ionla ma yaratma ehtimalıdır, E

artdıqca  x azalır,   is  eksponensial qanunla artır ( k.1.1.2). 1 sm-d  qaz 

hiss cikl rinin toqqu malar sayı t zyiql  düz müt nasib - Z=1/ =Ap  olur. 

(1.1.3) ifad sind  sad

v zl m l r aparmaqla a a ıdakı ifad ni yazmaq olar:

E

Bp

Ap exp

(1.1.17)


Çox hallarda hesabatlar üçün daha  lveri li olan a a ıdakı formula 

istifad  edilir:



_________________Milli Kitabxana__________________ 

16 


2

b

E

a

(1.1.18)


Normal atmosfer üçün, a=1,52 10

-4 

sm mm cst/ V

2

  v


b=31,6

V/(sm·mmc st) q bul edilir. Ionla mada elektronlar, müsb t ionlar v  fotonlar 

meydana çıxırlar. Ionla manın effektivliyini n z r  aldıqda yaranmı  yüklü 

hiss cikl rin neytralla ma 

rtl rini d   n z r  almaq lazımdır. Müh ndis

hesabatlarında real olaraq a a ıdakı ifad  t tbiq edilir:  

2

5



,

24

2



,

0

p



E

p

                   

(1.1.19)


k.1.1.2. Havada  /p nin E/p-d n asılılıq yrisi

Ba lan ıcda toqqu ma aktlarında i tirak ed n elektronların sayı n

olarsa, onda dx  m saf sind  ionla ma  msalı hesabına elektrodlar arası

qazdakı yüklü hiss cikl rin artan sayı: -



dx

n

dn

- olar. Inteqralladıqdan

sonra burada, 

L

dx

n

0

exp



 ifad si alınır.

Toqqu mada neytral hiss cikd  ba  ver n ionla ma v  bu zaman 

yaranan elektronlar müsb t ionların da yaranmasına s b b olur. Kütl l rinin

f rqli olması s b bil  müxt lif yürüklüy  malik olduglarından, elektronlar 

yaranan prosesin ionla ma kanalının ba ında, müsb t yükl r is  onların

arxasında yer alır. Sah d   h mi  musb t ionlar m nfi elektroda, elektronlar 

is  müsb t anoda t r f istiqam tl nmi  olurlar. Çoxlu sayda toplanmı  bu 

yükl rin elektrodlar arasında öz "lokal" qütbülükl ri yaranır. Elektrodlara 

veril n xarici elektrik sah si  E

0

- a n z r n, lokal qütbülüyün daxild ki - E



L

sah si, ks istiqam td  yön lmi  olur. Qazlardakı elektrik-fiziki prosesl r, bu 

iki sah nin t siri il  inki af edir  k.1.1.3.  


_________________Milli Kitabxana__________________ 

17 


k.1.1.3. Xarici v  lokal elektrik sah l ri.. Ionla ma m rh l sind  elektrdlar 

arasında elektrik sah sinin d yi m si v  t hrif olunması

Fotoionla ma - molekulanın

ua enerjisinin kvantlarını udaraq 

ionla masına, fotoionla ma deyilir. M lumdur ki, foton enerjisi -W

f

=h  kimi 

hesablanır. Burada,   -  ualanma tezliyi, 1/san, h=4,3·10 



-8 

eVsan - Plank 

sabitidir. Fotonların ionla dırma qabiliy ti onların tezliyinin artması il  artır. 

Fotoionla ma a a ıdakı

rt öd ndikd  ba  verir: - h



  W

i

.

n böyük 


ionla dırma qabiliyy ti kosmik, radioaktiv  - uaları v  ultrab növ yi tezlik 

spektrind  olan i ıq ualarına xasdır. Qaz bo almasında fotonların m nb i

t kc  adı ç kil n ualar deyildir. Qazın öz molekulaları da, bo alma zamanı

yüks k tezlikli fotonların m nb in  çevirilirl r. Çünki, t sirl nmi  molekula 

öz vv lki energetik v ziyy tin  qayıdark n, foton  uaları buraxır, onlar da öz 

növb sind  yeni neytral hiss ciyi t sirl ndir   v  ya dig r t sirl nmi

molekulanı ionla dıra bil rl r.

Fotonlarla ionla ma ikinci ionla maya aiddir. Ikinci ionla ma effekti -

 il  göst rilir. Katodun s thinin müsb t yükl rl  bombardman edilm si

halında yaranan ionla malar da fotoionla maya aiddir. Müsb t yükün katodun 

s thind n elektron qoparması üçün, katod s thin  yaxınla an müsb t yükün 

kinetik enerjisi s thd n elektronun çıxı  enerjisind n böyük enerjiy  malik 

olmalıdırlar.   

Termik ionla ma mexanizmi d  ikinci ionla maya daxildir. Bu zaman 

temperatur, s rb st elektronların v  h r k t ed n molekulaların kinetik enerji 

miqdarının ölçüsü kimi a a ıdakı m hur ifad y  daxil olur:

2

3KT



W

   

                  

       (1.1.20)

_________________Milli Kitabxana__________________ 

18 


5000-15000 Kelvin temperaturlarda elektron v  molekulanın

toqqu maları ionla ma il   n tic l nir. Bu zaman ionla ma d r c si –  ,

ionla an molekulaların –N

i

 sayının, qazda olan ümumi molekulaların sayına

nisb ti kimi t yin edilir:-  =N

i

/N.  Hindistan alimi Saxa gör , termoionla ma 

a a ıdakı formula il  ifad  edilir:



kT

U

P

T

i

exp


10

4

.



2

1

5



,.

2

4



2

2

(1.1.21)



Saxa n z riyy sin  gör   a a ıdakı

k.1.1.4-d  termik-ionla ma 

msalı -nün temperatur asılıl ı verilir. Temperatur 20000 

0

K-  çatdıqda qaz 



aralı ında olan bütün molekulalar termik ionla maya u rayır. Qazlarda 

hiss cikl rin çoxunun ionla dı ı hala «plazma» deyilir. Plazma mühitind

müsb t v   m nfi yükl rin konsentrasiyası t xmin n eyni olur. Termik 

ionla ma prosesi öz k temperaturu 8000 – d n 15000 

0

K olan qövs kanalında



daha çox intensivl ir. Qeyd etm k lazımdır ki, el  bu s b bd n yüks k

g rginlik açarlarının qövssöndürm  kameralarında ba  ver n qövs öz yind

(oxunda) temperatur 10000-20000 

0

C qiym tl rin  çatdı ından, qövsün 



söndürülm si ç tinl ir.

k.1.1.4. Havanın termik ionla ma d r c si -nün temperatur asılılı ı

1.1.3. Elektrodlar arası mühitd  yüklü hiss cikl rin sayının artması v

hat sinin böyüm si 

ESG-nin kifay t ed n qiym tl rind  aralıqdakı  elektrik-fiziki prosesin 

inki afı h m elektrik-statik it l nm , h m d  yükl rin diffuziyası il  ba  verir 


_________________Milli Kitabxana__________________ 

19 


v  elektrodlar arası f zanın radiuslu kür sini bürüyür. r radiuslu kür d

yükl rin yaratdı ı lokal ESG-yinin qiym ti:

2

0

4



r

en

E

L

   

       olar.

(1.1.22)


Burada, e- elektronun (yüklü hiss cikl rin) yükü, n-onların sayı, r-

onların f zadakı yayılma radiusudur. Yürüklüyün (1.1.5) ifad l rin  gör , dx

m saf si v dt zamanında lokal sah nin elektrostatik it l m l ri il , yükl rin 

f zadakı çevr sinin arıtm sür ti-



L

e

E

K

dt

dr

 olur. dt zamanı v



dx

m saf sind  xaricd n t tbiq edil n E

0

 sah sinin yaratdı ı dreyf sür til



bütün yükl r, dx=udt=K

e

E

0

dt q d r yer d yi irl r. (1.1.22) formulasından E

L

-

i  v  yükl rin artımını - dn = n ·dx  kimi n z r  alsaq, 

n

dn

dx

  v


0

E

nK

dn

dt

e

 ifad l ri il

v z edilir. Bu halda, a a ıda yazılan b rab rlikl r

alınır: -

0

0

0



2

4

4



E

nK

dn

K

en

K

endt

dr

r

e

e

e

.

Inteqrallama n tic sind



üçün a a ıdakı ifad  yazılır: 

3

/



1

0

0



4

3

E



en

r

(1.1.23)


ESG-nin mü yy n bir kafi qiym tind

 - ionla ma  msalı, daha güclü 

eksponensial artıma malik oldu undan, ionla ma oblastının radiusu 

elektrostatik it l nm   t siri il  çox sür tl  geni l nir.

kil 1.1.5-d

elektrostatik sah   v  diffuziya s b bind n, yükl rin yayılma oblastının

böyüm

yril ri verilmi dir. Göründüyü kimi, diffuziya hesabına, 



r

elektrostatik it l nm y  (1  yrisi) nisb t n, daha az artır (2  yrisi).  Normal 

atmosfer 

raiti v  bircinsli-



E=30 kV/sm-sah   g rginliyi olan elektrik 

sah sind  hiss cikl rin geni l nm   d r c si, elektronlar sayı



n<10

4

÷10

5

olduqda diffuziya hesabına, 



n >10

5

÷10

6

 olduqda is , elektrik-statik it l nm

yolu il  artır.

Bo almanın



lavina (elektronların qar uçqunu  kilind  artımı)

xarakteri Con Taunsend (1868-1957 il) t r find n yaradılml dır. Lakin, bu 

n z riy  bo almanın inki afında olan b zi xüsusiyy tl ri izah ed  bilmir. O 

cüml d n, yaranan nazik bo alma kanalının izahı ç tindir. Çünki, bu n z riy

v  onun riyazi t nlikl ri bircinsli mühitd  ardıcıl v  bütöv bo alma kanalının

stasionar prosesin  aiddir.   



_________________Milli Kitabxana__________________ 

20 


1939-cu ild  Hans Roter, Con Mik v  Leonard Lyoba, Taunsend 

n z riy si  sasında, bo almanın



strimer  n z riy sini yaratdılar. Bo almanın

inki afı il , elektron v  ionların sayı artır, lavinanın ba lı ında ESG artır,

onun arxa hiss sind  is  azalır. Bo alma kanalının arxasında el  bir zona 

yaranır ki, orada z rb  ionla ması mümkün olmur. Lavinanın quyru undakı

geri qalan elektronlar, müsb t yükl rl   b rab r konsentrasiya yaradaraq, 

strimer kanalının ba lan ıcı olan plazma kanalı

m l   g tirirl r. Bo alma

raitl rind n asılı olaraq, strimer elektrodlara  biti ik v  ya  onlardan 

aralı m saf d  ola bil r. Strimerin xarakterik xüsusiy ti kanalın arxasındakı

yükl rin  artıqlı ı v  bu yükl rin elektrik sah   g rginliyini artırmasıdır. Bu 

s b bd n strimer kanalının quyru u uzanmı  olur. Lavinanın strimer

çevrilm sin  aid Roter v  Mik- in izahına gör , elektron v  müsb t ionların

kanal arxasında yaratdıqları yerli ESG-nin xaricd n t tbiq olunmu  ESG-y

b rab r olması

rti q bul edilir.          

k.1.1.5. Elektrostatik it l nm -1 v  diffuziya-2 hesabına ionla ma

radiusunun geni l nm si 

Bu prosesin izahı üçün (1.1.18) formulasını götür k. Formuladan 

göründüyü kimi, 

=0 olduqda v  ya E bp (hava üçün b=24.5) ionla ma 

k sil c kdir. Lavinanın arxasında,



E

0

-xarici sah nin v



E

L

- lavinanın

yaratdı ı ESG-ri b rab rl ir

E=E

0

-E

L

. Ona gör , lavinanın strimer  keçm

rti:

(E

0

-E

L

) b    ,

   olar.           

(1.1.24) 


_________________Milli Kitabxana__________________ 

21 


(1.1.22)-d n

E

L

-in qiym tini n z r  alsaq, lavinanın elektrostatik 

radiusunun (1.1.23) ifad sin

sas n, strimer  keçid zamanı oradakı

elektronlar sayını (elektronların kritik sayı) a a ıdakı kimi hesablamaq olar:    

2

0

3



0

0

36



E

b

E

e

n

kr

(1.1.25)


(1.1.25) formulası il  aparılan hesabatlar v   t crübi n tic l r göst rir

ki, 


n

kr

=10

7

÷10

8

 elektron sayına b rab r olur. Dig r t r fd n,



n

kr

=exp( x

kr

)

oldu undan, (1.1.25) formulasından a a ıdakı ifad ni yazmaq olar: 

2

0

3



0

18

E



b

E

n

x

kr

(1.1.26)


g r

P=const götürüls , elektrodlar arası m saf  artdıqda,  L=const

olması üçün g rginlik artırılmalıdır. Çünki, 



/P=f(E/P)  x tti asılılıqdan daha 

güclü olan eksponensial asılıl a malikdir. 



L m saf si azaldıqda da bo almanın

müst qillilik

rtinin öd nm si üçün aralı a t tbiq olunan g rginliyi artırmaq 

lazım g lir.



1.1.4. Elektrik-fiziki prosesl rd  yaranan müsb t v  m nfi ionlar  

Ionla ma n tic sind  elektronlarla yana ı müsb t v   m nfi yükl r d

meydana g lir. Elektron v  ionların sah d ki yürüklüyü çox f rqli 

oldu undan, elektron seli anodun s thin  çatdı ı müdd td  müsb t v   m nfi

yükl r h l  yarandı ı yerd  qalmı  kimi olurlar. Bu hal elektron seli yolunda 

qalan müsb t yükl rin konsetrasiyasının hesablanmasına imkan verir.  g r

katoddan

x  m saf d  ionla ma il

n elektron yaranarsa, onlar dx yolunda 

ndx  sayda müsb t yükl rin d  yaranmasına s b b olacaqdır. Bu müsb t

yükl r


r

2

dx h cmind N

+

 konsentrasiyası t kil edirl r:

2

2

exp



r

x

r

n

N

(1.1.27)


burada, r – (1.1.23) ifad si il  t yin edilir. 

M nfi ionlar is  elektronları z bt ed n, 



elektrik-m nfi xass li atom v

molekulaların sayı il  müt nasib olan bir konsentrasiya t kil edirl r. Çünki, 

bir sıra qazlarda m s l n, O

2

, CO



2

, su buxarı (H

2

O) kimi mühitl rd , ayrılan



elektronlar yaxınlıqda olan dig r neytral molekula il  rastla dıqda onun 

t r find n z bt olunaraq m nfi ion  m l   g tirirl r. Neytral molekula 

t r find n udulmu  elektron, neytral molekuladan yaranan, m nfi ionun 

elektron qilafını el

kild   d yi dirir ki, onun enerjisi neytral molekulanın


_________________Milli Kitabxana__________________ 

22 


enerjisind n kiçik olur. Bu enerjil r f rqin  elektronla 

«qohumluq» enerjisi 

deyilir.  Onlar sah d  müsb t yükl rin  ksin   v  elektronların istiqam tind



K

-

 yürüklüyü il  dreyf edirl r.

T bi td  h mi  müxt lif m nb l rd n çıxan ionla dırıcı t sirli ualar 

vardır v  onlar  trafa yayılırlar. Onlar mü yy n

raitd   s rb st elektronlar 

yaradırlar. Elektrodlar arasında yaranan s rb st elektronlar is , aralı a t tbiq

olunan elektrik g rginliyi il , elektron selini yaradır.

g r, xarici ionla dırıcı

m nb in t siri k sil rs  aralıqda yaranan elektron seli v   c r yan da 

k sil c kdir. Xarici ionla dırıcı m nb in t siri il  davam ed n bel  proses



qeyri-müst qil bo alma deyilir.  

Bo almanın müst qil olması üçün onun xarici ionla dırıcı m nb

olmadan davam etm si lazımdır. Bunun üçün is , inki af ed n ilkin elektron 

selind n sonra aralıqda heç olmazsa bir  d d ikinci elektronun yaranması

lazımdır (

msalı il ). Bel likl  bo almanın müst qillilik

rti a a ıdakı kimi 

ifad  edilir:

1

exp



0

L

dx

(1.1.28)


  Elektrik sah si bircinsli olduqda is ,

·exp( L) 1 ,                olar. 

Yüklə 4,73 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   47




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azkurs.org 2022
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə