Распределение напряженности электрического

распределение напряженности электрического поля в контролируемом Объекте.

При способе, наиболее часто применяемом для измерения сопротивления грунта, исходят из показанного на рис. 3.20 (в верхней части) симметричного расположения четырехэлектродного устройства на поверхности земли. Распределение тока и потенциалов соответствует характерному для электрического диполя. Ввиду более тесного расположения линий тока у электродов А и В, через которые подводится ток, здесь происходит наибольшее падение напряжения, тогда как в области напряжения U, снимаемого между электродами С и D, распределение напряженности поля получается сравнительно равномерным. По результату измерения R~UI~l можно рассчитать согласно формуле (24.41) удельное сопротивление грунта [34]. При неизменном расстоянии между внутренними электродами а (например, 1,6 м) увеличивали расстояние между наружными электродами b (например, с 1,6 до 3,2 м) и тем самым расширяли охватываемый диапазон глубин. График функции F(a, b) показан на рис. 24.3,

Анализ специфики проводимых нами исследований показал, что в данных условиях наиболее приемлемо считывание головкой магнитных полей рассеяния непосредственно с листов трансформаторной стали. В результате схема экспериментов оказалась следующей. По поверхности намагниченной пластины двигалась магнитная головка с постоянной скоростью, равной 0,125 мм/сек. Ее поступательное движение осуществлялось с помощью специально сконструированного устройства. Для того чтобы поля рассеяния, обусловленные магнитной макроструктурой индуцировали в головке э.д.с., исследуемый лист намагничивался переменным полем. Запись наводимой при этом э.д.с. осуществлялась автоматически на самописце Н373-2. Исследования проводились на листах трансформаторной стали марок ЭЗЗО и ЭЗЗОА размерами 100X500X0.35 мм. При этом изучались поля рассеяния, обусловливающие конкретно ту или иную порошковую полосу. На рис. 1,а представлена типичная кривая, характеризующая распределение напряженности магнитного поля рассеяния на поверхности листа в направлении, перпендикуляр-ком к осевой линии порошковой полосы. Напряженность

поля максимальна на осевой линии порошковой полосы. Ширина зоны, в которой имеет место рассеяние, приводящее к образованию той или иной порошковой линии, зависит от длины последней и может колебаться в пределах 10 — 20 мм. На рис. 1,6 показано распределение напряженности магнитного поля рассеяния на поверхности листа вдоль осевой линии той же порошковой полосы, имеющей длину А около 12 мм. Характерным является то, что напряженность поля рассеяния по длине амплитуды А зигзагообразных фигур остается, как видно из рис. 1, б, практически постоянной.

На рис. 1,е сплошная линия — распределение напряженности магнитного поля рассеяния в направлении, перпендикулярном к поверхности листа. Эта линия весьма близка по своему характеру к штриховой линии, аналитически описываемой выражением

На рис. 4.1 показано распределение напряженности электрического поля (или пропорционального ей напряжения) вдоль двухпроводной или волноводной длинной линии в различных режимах, каждый из которых задается соотношением между падающей и отраженной волнами, идущими от источника и нагрузки. Режим бегущей волны (согласованный режим) достигается при равенстве сопротивления нагрузки ZH волновому сопротивлению линии ?л (4.7) и характеризуется тем, что модуль напряженности электрического и магнитного полей вдоль линии постоянен. Если линия и нагрузка не имеют потерь (ZH=0, ZH= °t> или ZH — число реактивная), то возникает режим стоячей волны, когда модули падающей и отраженной волн равны и поэтому в точках, отстоящих на Л/2, достигаются нулевые значения напряженности электрического или магнитого поля. В общем случае (1^Ф1^) напряженность электрического поля будет периодически изменяться от максимального до минимального значения (рис. 4.1), причем смещение минимума fmin от конца линии будет характеризовать реактивную составляющую сопротивления нагрузки, а перепад между максимумом и минимумом зависит от активной составляющей. Сопротивление длинной линии без потерь со стороны источника можно рассчитать по формуле

• распределение напряженности электрического поля в контролируемом объекте. Наиболее универсальными методами расчета перечисленных характеристик являются метод конформных отображений для расчета ЭП с плоскопараллельным электрическим полем и однородной контролируемой средой и метод интегральных уравнений для конструкций ЭП с пространственным электрическим полем и гетерогенной контролируемой средой.

/ — распределение напряженности электрического поля Е в объеме р-я-перехода; 2 — распределение напряженности электрического поля Es n на боковой поверхности />-п-перехода; 3 — металл контакта; Wp_n — ширина области объемного заряда в объеме />-я-перехода; Ws —ширина области объемного заряда на боковой поверхности р-п-пе-рехода; а,, а2 — угол обратной и прямой фаски, соответственно

гис. 2. IS. Распределение напряженности электрического поля на поверхности р+-п-п+-кремниевой структуры при различных значениях t/nfin, кВ: 1 ~ 1; 2 - 2; 3 - 3; 4 ~ 4 Р

Рис. 2.19. Распределение напряженности электрического поля Es на поверхности р-п-перехода с обратной (а) и прямой (б) фасками в кремниевой структуре с удельным сопротивлением р = 30...40 Ом-см

Более приемлемой конструкцией является кремниевая структура имеющая форму «электрода Роговского» [52] (рис. 2.22), в которой распределение напряженности электрического поля и его эквипотенциальных линий имеют более однородную природу, что позволяет использовать такие структуры при обратных напряжениях в пределах 4...7кВ бе: скошенных боковых поверхностей р-и-переходов.

распределение напряженности электрического поля в контролируемом Объекте.

На рис. 4.1 показано распределение напряженности электрического поля (или пропорционального ей напряжения) вдоль двухпроводной или волноводной длинной линии в различных режимах, каждый из которых задается соотношением между падающей и отраженной волнами, идущими от источника и нагрузки. Режим бегущей волны (согласованный режим) достигается при равенстве сопротивления нагрузки ZH волновому сопротивлению линии ?л (4.7) и характеризуется тем, что модуль напряженности электрического и магнитного полей вдоль линии постоянен. Если линия и нагрузка не имеют потерь (ZH=0, ZH= °t> или ZH — число реактивная), то возникает режим стоячей волны, когда модули падающей и отраженной волн равны и поэтому в точках, отстоящих на Л/2, достигаются нулевые значения напряженности электрического или магнитого поля. В общем случае (1^Ф1^) напряженность электрического поля будет периодически изменяться от максимального до минимального значения (рис. 4.1), причем смещение минимума fmin от конца линии будет характеризовать реактивную составляющую сопротивления нагрузки, а перепад между максимумом и минимумом зависит от активной составляющей. Сопротивление длинной линии без потерь со стороны источника можно рассчитать по формуле

• распределение напряженности электрического поля в контролируемом объекте. Наиболее универсальными методами расчета перечисленных характеристик являются метод конформных отображений для расчета ЭП с плоскопараллельным электрическим полем и однородной контролируемой средой и метод интегральных уравнений для конструкций ЭП с пространственным электрическим полем и гетерогенной контролируемой средой.

/ — распределение напряженности электрического поля Е в объеме р-я-перехода; 2 — распределение напряженности электрического поля Es n на боковой поверхности />-п-перехода; 3 — металл контакта; Wp_n — ширина области объемного заряда в объеме />-я-перехода; Ws —ширина области объемного заряда на боковой поверхности р-п-пе-рехода; а,, а2 — угол обратной и прямой фаски, соответственно

гис. 2. IS. Распределение напряженности электрического поля на поверхности р+-п-п+-кремниевой структуры при различных значениях t/nfin, кВ: 1 ~ 1; 2 - 2; 3 - 3; 4 ~ 4 Р

Рис. 2.19. Распределение напряженности электрического поля Es на поверхности р-п-перехода с обратной (а) и прямой (б) фасками в кремниевой структуре с удельным сопротивлением р = 30...40 Ом-см

Более приемлемой конструкцией является кремниевая структура имеющая форму «электрода Роговского» [52] (рис. 2.22), в которой распределение напряженности электрического поля и его эквипотенциальных линий имеют более однородную природу, что позволяет использовать такие структуры при обратных напряжениях в пределах 4...7кВ бе: скошенных боковых поверхностей р-и-переходов.

Рис. 2.24. Сгущение (рост) краевого электрического поля напряженностью Es на торцах верхнего плоского металлического контакта площадью S = ab, где Q^^ ~ распределение абсолютного отрицательного заряда в кулонах на краю металлического контакта вверху; Qs^ — распределение абсолютного положительного заряда в кулонах на нижнем (также прямоугольной формы) металлическом контакте в кремниевом диоде Р+-и-и+-структуры, Ер_п - однородное распределение напряженности электрического поля в объеме р-«-перехода

Рис. 2.29. Распределение напряженности электрического поля Е по длине цилиндрической структуры с р-и-переходом при обратном смещении (а) в сечении цилиндрической структуры (6) при условии Л,» W '

Рис. 2.30. Распределение напряженности электрического поля Е по длине цилиндрической структуры с ^-«-переходом при обратном смещении (а) в сечении цилиндрической структуры (б) при условии R. -» Wa „. ' ~ краевое поле