Подвижности носителей

Число степеней подвижности механизмов с подвижными осями: у планетарного механизма (рис. 3.18) W = 3-3 —2-3 —2= 1; у дифференциального механизма (рис. 3.19) W = 3-4 —2-4 —2 = 2; у замкнутого дифференциального (рис. 3.20, 3.22) W = 3-5 —2-5 —4= 1.

§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДВИЖНОСТИ МЕХАНИЗМОВ С УЧЕТОМ ДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ

Р. П. Войня и М. К. Атанасиу разработали метод определения подвижности механизмов с низшими кинематическими парами любой структуры с учетом нормальных сил взаимодействия звеньев. Этот метод основан на принципе возможных перемещений: необходимое и достаточное условие равновесия сил Й( и пар сил М(, приложенных к материальной системе с идеальными связями, состоит в равенстве нулю суммы работ этих сил и пар сил на возможных перемещениях §,- и й( точек и звеньев приложения сил и пар сил этой • системы (см. обозначения на рис. 2.4, а):

Рис. 2.7. К определению подвижности механизмов

Изложенный в этом параграфе метод обеспечивает определение подвижности механизмов с учетом сил нормального взаимодействия элементов кинематических пар на стадии выбора принципиальной схемы механизма. Полноценное и окончательное суждение о подвижности механизма, спроектированного по выбранной схеме, . может быть сделано лишь после определения коэффициента полезного действия механизма, т. е. с учетом сил трения элементов кинематических пар, что возможно после определения геометрических форм и -размеров сопрягаемых элементов кинематических пар. КПД механизма является полноценной и объективной характеристикой возможности движения механической системы и в любом ее положении должен быть больше нуля.

§ 3. Определение подвижности механизмов с учетом действующих сил.................. 20

§ 2.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДВИЖНОСТИ МЕХАНИЗМОВ С УЧЕТОМ ДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ

§ 2.6. Определение подвижности механизмов с учетом действующих сил....................... 26

кованы в Льеже (В. Двельсхауерс-Дари), а затем в Париже (Лабулэ). Несколько ранее О. Мор и независимо от нево Морис Леви решили задачу о связи между числом стержней и числом шарниров для кинематических цепей нулевой подвижности (т. е. для ферм). В 1883 г. Мартин Грюблер опубликовал в «Givilingenieur» статью под названием «Общие свойства плоских кинематических цепей принужденного движения», в которой подвергнул этот вопрос глубокому и весьма тщательному, хотя и формальному, анализу. Для определения степени подвижности механизмов он несколько обобщил формулу Чебышева (на работу Чебышева Грюблер ссылается) и придал ей следующий вид:

Степень подвижности механизмов Доступ не нужен Доступ нужен

Структурная формула плоских механизмов. В многозвенных механизмах исследование степени подвижности механизмов при помощи попыток геометрического построения их конфигурации при закреплении наугад нескольких звеньев — путь сложный. Однако можно ту же задачу решить вычислением при помощи формулы, составленной для числа степеней свободы механизма. Эта формула выводится на основании анализа кинематических пар с точки зрения числа их степеней свободы в свойственных им относительных движениях. Приведем сначала эту формулу без вывода, который дадим позднее.

данных на основе германия и кремния. При массовом производстве торцевых магнитодиодов трудно осуществить обработку поверхности только одной боковой грани, поэтому все грани обрабатываются одинаково. Сопротивление таких магнитодиодов при обоих направлениях магнитного поля растет одинаково. В планарной конструкции магнитодиодов целесообразно увеличивать скорость рекомбинации носителей заряда, на стороне пластины, противоположной от контактов. Преимуществом германиевых магнитодиодов является высокая чувствительность при низких напряжениях (до 2 В), недостатком - зависимость чувствительности от температуры, причем для уменьшения чувствительности в 2 раза достаточно повысить температуру с 30 до 50 °С. Концентрация собственных носителей в кремнии на два-три порядка меньше, чем в германии. Это позволяет во столько же раз уменьшить концентрацию основных носителей и повысить магниточувствительность. Известны 5-магнитодиоды, имеющие вольт-амперную характеристику 5-типа и обладающие отрицательным дифференциальным сопротивлением. В качестве S-магнитодиодов используются 5-диоды, в которых образование обратной связи происходит за счет роста времени жизни и подвижности носителей заряда, так как именно эти параметры полупроводника наиболее чувствительны к магнитному полю.

хватыванием» (увлечением) ими носителей тока. В обычных ПП и металлах А.э. незначителен, проявляется гл. обр. в ПП, обладающих ярко выраженными пьезоэлектрич. св-вами (напр., в CdS, CdSe). Применяется для измерения интенсивности УЗ излучателей, частотных хар-к УЗ преобразователей, а также для исследования электрич. св-в ПП (измерения подвижности носителей заряда и др.). АКУСТОЭЛЕКТРОНИКА - раздел электроники, связанный с исследованием взаимодействия акустических волн с электромагн. полями и электронами проводимости в конденсиров. средах, а также с созданием приборов и устройств, работающих на осн. этих эффектов. Различие эффектов, используемых для создания устройств А., определило её условное разделение на высокочастотную (микроволновую) акустику твёрдого тела (эффекты возбуждения, распространения и приёма акустич. волн ВЧ диапазона и гиперзвуковых волн), собственно А. (взаимодействие акустич. волн с электронами проводимости в твёрдых телах) и акустооптику (явления взаимодействия световых волн с акустическими). Акустоэлект-ронные устройства позволяют преобразовывать сигналы во времени (задержка сигналов, изменение их длительности), по частоте и фазе (сдвиг фаз, преобразование частоты и спектра), по амплитуде (усиление, модуляция), а также выполнять более сложные преобразования (напр., кодирование и декодирование, получение функции свёртки, корреляция сигналов) в системах автоматич. управления и дальней связи, в вычислит., радиолокац. и др. устройствах.

ФОТОПРОВОДИМОСТЬ, фоторези-стивный эффект,- увеличение электрич. проводимости в-ва под действием света. Ф. - следствие изменения распределения электронов в ПП (см. Зонная теория], к-рое вызывается поглощением оптич. излучения. Различают концентрационную Ф., связанную с тем, что при облучении увеличивается концентрация носителей тока (электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне); подвижностную Ф., связанную с изменением подвижности носителей тока в ПП при индуцируемых облучением внутризонных переходах электронов проводимости и дырок. На явлении Ф. осн. действие фо торезис торов.

л а [по имени амер. физика Э. Холла (Е. Hall; 1855-1938)], - измерительный преобразователь, действие к-рого осн. на Холла эффекте. При помощи Х.э.д. можно измерять физ. величины, однозначно зависящие от напряжённости магн. поля: Х.э.д. используются в магнитометрах, перемножающих устройствах и др. ХОЛЛА ЭФФЕКТ - возникновение поперечного электрич. пол» в проводнике или ПП с током при помещении его в магнитное поле. Для изотропного (напр., поликристаллич.) проводника или ПП напряжённость поперечного электрич. поля Ев = /7[В, j], где В - магнитная индукция, \ -плотность тока, R- постоянная Холла. Значение R зависит от концентрации и подвижности носителей тока, а её знак совпадает со знаком заряда носителя тока (напр., при электронной проводимости ПП /7<0, а при дырочной проводимости /?>0). Х.э. используется гл. обр. для исследования св-в тв. тел и в измерит, технике.

электропроводность уменьшается. При дальнейшем уменьшении температуры в области II наблюдается насыщение, т. е. все примесные атомы и число носителей тока постоянны; небольшое изменение электропроводности объясняется изменением подвижности носителей тока; при ее увеличении электропроводность возрастает. Область /// характеризует примесную проводимость. С понижением температуры электропроводимость уменьшается, так как концентрация носителей тока уменьшается, а их подвижность практически не изменяется.

данных на основе германия и кремния. При массовом производстве торцевых магнитодиодов трудно осуществить обработку поверхности только одной боковой грани, поэтому все фани обрабатываются одинаково. Сопротивление таких магнитодиодов при обоих направлениях магнитного ноля растет одинаково. Е$ планарной конструкции магнитодиодов целесообразно увеличивать скорость рекомбинации носителей заряда на стороне пластины, противоположной от контактов. Преимуществом германиевых магнитодиодов является высокая чувствительность при низких напряжениях (до 2 В), недостатком - зависимость чувствительности от температуры, причем для уменьшения чувствительности в 2 раза достаточно повысить температуру с 30 до 50 °С. Концентрация собственных носителей в кремнии на два-три порядка меньше, чем в германии. Это позволяет во столько же раз уменьшить концентрацию основных носителей и повысить магниточувствительность. Известны S-магнитодиоды, имеющие вольт-амперную характеристику 5-типа и обладающие отрицательным дифференциальным сопротивлением. В качестве 5-магнитодиодов используются S-диоды, в которых образование обратной связи происходит за счет роста времени жизни и подвижности носителей заряда, так как именно эти параметры полупроводника наиболее чувствительны к магнитному полю.

ФОТОПРОВОДИМОСТЬ — изменение электрич. проводимости веществ под действием электромагнитного излучения. Ф.— следствие изменения распределения электронов в ПП или диэлектрике (см. Зонная теория), к-рое вызывается поглощением электромагнитного излучения. Различают концентрационную Ф., связанную с тем, что при облучении увеличивается концентрация носителей тока (электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне); подвижностную Ф., связанную с изменением подвижности носителей тока в ПП при индуцируемых облучением внутри-зонных переходах электронов проводимости и дырок. На явлении Ф. осн. действие фоторезисторов.

ХОЛЛА ЭФФЕКТ — возникновение поперечного электрич. поля в проводнике или ПП с током при помещении его в магнитное поле. Для изотропного (напр., поликристаллич.) проводника или ПП напряжённость поперечного электрич. поля Е? — R [BJ], где В — магнитная индукция, j — плотность тока, Л—постоянная X о л-л а. Значение Д зависит от концентрации и подвижности носителей тока, а также от типа проводимости (напр., при электронной проводимости ПП R < 0, а при дырочной проводимости R > 0). X. э. широко используют при исследовании физ. св-в металлов и особенно ПП (определение носителей тока и их концентрации), а также в электронике, измерит, и вычислит, технике, автоматике.

Рассмотрим теперь один из основных вопросов теории электропроводности твердых тел — зависимость подвижности носителей заряда от температуры. Рассмотрение проведем отдельно для области высоких и низких температур.

Рис. 7.5. Зависимость подвижности носителей в полупроводниках от температуры:

Сравнение результатов, полученных в этом параграфе, с результатами предыдущего параграфа показывает, что между металлами и полупроводниками существует принципиально важное отличие. В то время как у металлов концентрация носителей заряда практически не зависит от температуры и температурная зависимость их проводимости целиком определяется температурной зависимостью подвижности носителей, в полупроводниках, наоборот, концентра-