电力电子中的电导调制效应是什么 什么是金属电子气?

[更新]
·
·
分类:互联网
2059 阅读

电力电子中的电导调制效应是什么

什么是金属电子气?

什么是金属电子气?

维德曼和夫兰兹于1853年由实验确定了金属导热性和导电性之间关系的经验定律;洛伦兹在1905年建立了自由电子的经典统计理论,能够解释上述经验定律,但无法说明常温下金属电子气对比热容贡献甚小的原因;泡利在1927年首先用量子统计成功地计算了自由电子气的顺磁性,索末菲在1928年用量子统计求得电子气的比热容和输运现象,解决了经典理论的困难。
——————补充说明:对于突变异质结,由于导带底能量突变量ΔEc的存在,则在界面附近出现有“尖峰”和“凹口”;实际上,对异质结中导带电子的作用而言,该“尖峰”也就是电子的势垒,“凹口”也就是电子的势阱。因此,实际上“尖峰”中的电场有驱赶电子的作用,即形成耗尽层;“凹口”中的电场有驱赶空穴、积累电子的作用,在条件合适时,即可形成电子积累层(即表面导电沟道)。如果“凹口”势阱的深度足够大,则其中的电子就只能在势阱中沿着平面的各个方向运动(即紧贴着异质结界面运动),即为二维运动的电子;进而,若引入有效质量概念,则可认为这些电子是经典自由电子,从而可把异质结势阱中的电子看作为具有一定有效质量的所谓“二维电子气”(2-DEG)。实际上,其他半导体表面沟道(例如MOSFET的沟道)中的电子也与这些电子一样,都是二维电子气。若控制突变异质结两边的掺杂状况,即在窄能隙一边的半导体中不掺杂(即为本征半导体),而在宽异能隙一边的半导体中掺入施主,则在异质结界面附近的本征半导体一侧有电子势阱,而在掺杂半导体一侧有电子势垒;其中势阱中积累有二维电子气(都由另一边的掺杂半导体所提供)。这种异质结就称为调制掺杂异质结(MODHJ)。这种调制掺杂异质结中的二维电子气具有许多重要的性质。由于势阱中的二维电子气是处在本征半导体一边,而该处不存在电离杂质中心的散射作用,因此,这些二维电子气沿着平面方向运动的迁移率将非常高(特别是在较低温度下、晶格振动减弱时),故又称这些电子为高迁移率二维电子气。性能优良的超高频、超高速场效应晶体管——HEMT(又称为MODFET),就是利用调制掺杂异质结势阱(沟道)中的高迁移率二维电子气来工作的。调制掺杂异质结中的二维电子气除了具有非常高的迁移率以外,还具有一种独特的性质就是,即使在极低温度下都不会“冻结”——不会复合消失。因为提供这些二维电子气的电离杂质中心都是处在异质结的另一侧的,这就是说,在空间上自由电子与电离杂质中心是分离开来的,所以,当温度降低时,这些电子也无法回到杂质中心上去,从而在极低温度下它们也不会消失,能够正常工作。这就为低温电子学的研究与发展提供了器件基础。二维电子气还具有许多奇特的性质。例如,在低温下利用MOSFET来测量沟道中二维电子气的Hall效应时,发现器件的Hall电导是一系列量子化的数值(称为整数量子Hall效应)。又如,在更低温度下利用HEMT来测量异质结沟道中二维电子气的Hall效应时,发现Hall电导是一系列更为特殊的量子化数值(称为分数量子Hall效应)。这些量子效应都是二维电子气在低温下所呈现出来的一些奇特的性质。

电磁炉的工作原理是什么?

朋友们好,我是电子及工控技术,我来回答这个问题。电磁炉现在已经普及到千家万户了,但是许多朋友在使用时由于操作不当造成电磁炉的使用周期缩短或者损坏,再加上很多朋友对损坏的电磁炉原理不清楚,导致无法修复,下面我给朋友们普及一下电磁炉方面的知识,为朋友们今后维修电磁炉做一些知识储备。
电磁炉的前世今生电磁炉其实早在上个世纪五十年代就在德国出现了,由于当时受到电子技术发展的限制,其功率都不是很大,它的功率也只有100W,因此当时可以说还不能算真正意义上的炊具。直到上个世纪八九十年代,由于大功率晶体管(IGBT)的普及使用,电磁炉才被广泛用在家庭的厨房里作为烹饪的加热器具,成为人们喜欢使用的一种厨房用具了。
电磁炉的工作原理下面我说一下电磁炉的是如何加热食物的吧。电磁炉之所以能够加热食物主要还是因为它运用了电磁感应原理,通过电磁感应原理的涡流效应来进行加热的。对于电磁感应原理大家肯定都比较熟悉了,那就是交变的电流会感应出交变的磁场。那么对于涡流效应呢,可能有部分朋友不是很理解,下面我主要说说什么是涡流效应。所谓的这个涡流效应其实就是当金属导体放在变化的磁场中时,金属体内就会产生感应的电压,由于金属导体是一个整块的,因此它就会形成感应的电流,这个感应的电流会在金属体内自己形成一个个闭合的回路,那么这个电流的闭合回路的流线就像我们平时在湍急的河流中看到的水涡的形状,因此我们就把这种现象形象地叫做电涡流。由此我们就得出这种由于电磁感应而产生电涡流的现象就叫电涡流效应。这个电涡流效应直接导致的结果就是会使金属发热。因此我们家里所用的电磁炉基本都是用这种原理来工作的。
那么我们知道电磁炉加热的基本原理了,下一步就是该考虑如何产生高频的电流了以及对这个高频电流是如何控制的了。饭要一口一口吃,话要一句一句讲,我们先来讲电磁炉的高频电流是如何得到的,电磁炉里产生的高频电流一般要借助两个重要的元件帮忙,一个元件是电容,另一个元件叫电感。这两个元件并联在一起的话就可以组成一个振荡电路了,这个电路的主要任务就是产生高频电流的,其中这个电感就是我们电磁炉里的负载,金属铁锅的加热就是由它负责的。如果只有这个电感和电容的话,只能产生一定频率的电流,因为电流频率高低决定着锅的温度,要想使锅的温度能够可控,这时候就要请出另一个元件出来帮忙了,它就是我们大家熟知的绝缘栅晶体管(IGBT),它在电路中起到开关的作用,当开关速度加快的时候,就会产生频率较高的电流,这时候锅具温度上升就快;当开关速度变慢时,电流的频率就会变低,这时锅的温度升温就慢。这个绝缘栅晶体开关管使受电磁炉中的指挥中心来控制的,它一般是用一片单片机来担任。我们通过电磁炉面板上的各种功能按键给单片机下命令,单片机接到我们给出的命令就会发出指令控制开关管的速度,这样就可以对温度进行调节了。
以上就是我对这个问题的回答,欢迎朋友们参与讨论,敬请关注电子及工控技术,感谢点赞。