Utaratibu wa kizazi cha umeme tuli

Kawaida, umeme tuli huzalishwa kwa sababu ya msuguano au induction.

Umeme tuli wa msuguano huzalishwa na mwendo wa chaji za umeme zinazozalishwa wakati wa mgusano, msuguano, au utengano kati ya vitu viwili. Umeme tuli ulioachwa na msuguano kati ya makondakta kawaida ni dhaifu, kwa sababu ya upitishaji wa nguvu wa waendeshaji. Ioni zinazozalishwa na msuguano zitasonga pamoja kwa haraka na kubadilika wakati na mwisho wa mchakato wa msuguano. Baada ya msuguano wa insulator, voltage ya juu ya umeme inaweza kuzalishwa, lakini kiasi cha malipo ni kidogo sana. Hii imedhamiriwa na muundo wa kimwili wa insulator yenyewe. Katika muundo wa molekuli ya insulator, ni vigumu kwa elektroni kusonga kwa uhuru kutoka kwa kushikamana kwa kiini cha atomiki, hivyo msuguano husababisha kiasi kidogo tu cha ionization ya molekuli au atomiki.

Umeme tuli wa kufata neno ni uga wa umeme unaoundwa na kusogezwa kwa elektroni kwenye kitu chini ya utendakazi wa uwanja wa sumakuumeme wakati kitu kiko kwenye uwanja wa umeme. Umeme tuli wa kufata kwa kawaida unaweza kuzalishwa tu kwenye vikondakta. Athari za uwanja wa umeme wa anga kwenye vihami inaweza kupuuzwa.

Utaratibu wa kutokwa kwa umeme

Je, ni kwa nini umeme wa mains 220V unaweza kuua watu, lakini maelfu ya volts juu ya watu hawawezi kuwaua? Voltage kwenye capacitor hukutana na fomula ifuatayo: U=Q/C. Kwa mujibu wa formula hii, wakati capacitance ni ndogo na kiasi cha malipo ni ndogo, voltage ya juu itatolewa. "Kwa kawaida, uwezo wa miili yetu na vitu vinavyotuzunguka ni mdogo sana. Chaji ya umeme inapozalishwa, kiasi kidogo cha chaji ya umeme kinaweza pia kutoa voltage ya juu.". Kutokana na kiasi kidogo cha malipo ya umeme, wakati wa kutekeleza, sasa inayozalishwa ni ndogo sana, na muda ni mfupi sana. Voltage haiwezi kudumishwa, na sasa inashuka kwa muda mfupi sana. "Kwa sababu mwili wa mwanadamu sio kihami, chaji tuli zilizokusanywa katika mwili wote, wakati kuna njia ya kutokwa, zitaungana. Kwa hivyo, inahisi kama mkondo uko juu zaidi na kuna hisia ya mshtuko wa umeme." Baada ya umeme tuli kuzalishwa katika kondakta kama vile miili ya binadamu na vitu vya chuma, mkondo wa kutokwa utakuwa mkubwa kiasi.

Kwa vifaa vyenye mali nzuri ya insulation, moja ni kwamba kiasi cha malipo ya umeme yanayotokana ni ndogo sana, na nyingine ni kwamba malipo ya umeme yanayotokana ni vigumu kutiririka. Ingawa voltage ni ya juu, wakati kuna njia ya kutokwa mahali fulani, chaji tu kwenye sehemu ya mawasiliano na ndani ya safu ndogo iliyo karibu ndiyo inayoweza kutiririka na kutokwa, wakati chaji kwenye sehemu isiyogusa haiwezi kutokwa. Kwa hiyo, hata kwa voltage ya makumi ya maelfu ya volts, nishati ya kutokwa pia haifai.

Hatari ya umeme tuli kwa vipengele vya elektroniki

Umeme tuli unaweza kuwa na madhara kwaLEDs, sio tu "patent" ya kipekee ya LED, lakini pia diode na transistors zinazotumiwa kwa vifaa vya silicon. Hata majengo, miti, na wanyama wanaweza kuharibiwa na umeme tuli (umeme ni aina ya umeme tuli, na hatutazingatia hapa).

Kwa hiyo, umeme wa tuli huharibuje vipengele vya elektroniki? Sitaki kwenda mbali sana, nikizungumza tu juu ya vifaa vya semiconductor, lakini pia ni mdogo kwa diodi, transistors, ICs, na LEDs.

Uharibifu unaosababishwa na umeme kwa vipengele vya semiconductor hatimaye unahusisha sasa. Chini ya hatua ya sasa ya umeme, kifaa kinaharibiwa kutokana na joto. Ikiwa kuna sasa, kuna lazima iwe na voltage. Hata hivyo, diode za semiconductor zina makutano ya PN, ambayo yana safu ya voltage ambayo huzuia sasa katika mwelekeo wa mbele na nyuma. Kizuizi cha uwezo wa mbele ni cha chini, wakati kizuizi kinachowezekana ni cha juu zaidi. Katika mzunguko, ambapo upinzani ni wa juu, voltage imejilimbikizia. Lakini kwa LEDs, wakati voltage inatumiwa mbele kwa LED, wakati voltage ya nje ni chini ya voltage ya kizingiti cha diode (sambamba na upana wa pengo la bendi ya nyenzo), hakuna sasa ya mbele, na voltage yote inatumika. makutano ya PN. Wakati voltage inatumiwa kwa LED kinyume chake, wakati voltage ya nje ni chini ya voltage ya kuvunjika kwa reverse ya LED, voltage pia inatumika kwa makutano ya PN kabisa. Kwa wakati huu, hakuna kushuka kwa voltage katika kiungo kibaya cha solder ya LED, mabano, eneo la P, au eneo la N! Kwa sababu hakuna mkondo. Baada ya makutano ya PN kuvunjika, voltage ya nje inashirikiwa na wapinzani wote kwenye mzunguko. Ambapo upinzani ni wa juu, voltage inayotokana na sehemu ni ya juu. Kwa upande wa LEDs, ni kawaida kwamba makutano ya PN hubeba voltage nyingi. Nguvu ya mafuta inayozalishwa kwenye makutano ya PN ni kushuka kwa voltage juu yake ikizidishwa na thamani ya sasa. Ikiwa thamani ya sasa sio mdogo, joto la ziada litawaka makutano ya PN, ambayo itapoteza kazi yake na kupenya.

Kwa nini ICs zinaogopa umeme tuli? Kwa sababu eneo la kila sehemu katika IC ni ndogo sana, capacitance ya vimelea ya kila sehemu pia ni ndogo sana (mara nyingi kazi ya mzunguko inahitaji uwezo mdogo sana wa vimelea). Kwa hiyo, kiasi kidogo cha chaji ya kielektroniki kitatoa volti ya juu ya kielektroniki, na ustahimilivu wa nguvu wa kila sehemu kawaida ni mdogo sana, kwa hivyo umwagaji wa kielektroniki unaweza kuharibu IC kwa urahisi. Walakini, vifaa vya kawaida vya diski, kama vile diodi ndogo za nguvu na transistors ndogo za nguvu, haziogopi sana umeme tuli, kwa sababu eneo lao la chip ni kubwa na uwezo wao wa vimelea ni kubwa, na si rahisi kukusanya voltages za juu. yao katika mipangilio ya jumla tuli. Transistors za MOS zenye nguvu kidogo zinakabiliwa na uharibifu wa kielektroniki kutokana na safu nyembamba ya oksidi ya lango na uwezo mdogo wa vimelea. Kawaida huondoka kiwanda baada ya kuzunguka kwa muda mfupi elektroni tatu baada ya ufungaji. Katika matumizi, mara nyingi inahitajika kuondoa njia fupi baada ya kulehemu kukamilika. Kwa sababu ya eneo kubwa la chip la transistors za nguvu za juu za MOS, umeme tuli wa kawaida hautawaharibu. Kwa hivyo utaona kwamba elektroni tatu za transistors za nguvu za MOS hazijalindwa na mizunguko fupi (watengenezaji wa mapema bado waliwazungusha kabla ya kuondoka kiwandani).

LED kweli ina diode, na eneo lake ni kubwa sana kuhusiana na kila sehemu ndani ya IC. Kwa hiyo, capacitance ya vimelea ya LEDs ni kiasi kikubwa. Kwa hiyo, umeme wa tuli katika hali ya jumla hauwezi kuharibu LEDs.

Umeme wa umeme katika hali ya jumla, haswa kwenye vihami, unaweza kuwa na voltage ya juu, lakini kiasi cha malipo ya kutokwa ni ndogo sana, na muda wa kutokwa kwa sasa ni mfupi sana. Voltage ya malipo ya umemetuamo inayotokana na kondakta haiwezi kuwa ya juu sana, lakini sasa ya kutokwa inaweza kuwa kubwa na mara nyingi inaendelea. Hii ni hatari sana kwa vipengele vya elektroniki.

Kwa nini umeme tuli huharibikaChips za LEDsi mara nyingi kutokea

Hebu tuanze na jambo la majaribio. Bamba la chuma hubeba umeme tuli wa 500V. Weka LED kwenye sahani ya chuma (makini na njia ya uwekaji ili kuepuka matatizo yafuatayo). Unafikiri LED itaharibiwa? Hapa, ili kuharibu LED, kwa kawaida inapaswa kutumika kwa voltage kubwa kuliko voltage yake ya kuvunjika, ambayo ina maana kwamba electrodes zote za LED zinapaswa kuwasiliana wakati huo huo sahani ya chuma na kuwa na voltage kubwa kuliko voltage ya kuvunjika. Kwa kuwa sahani ya chuma ni kondakta mzuri, voltage iliyoingizwa juu yake ni sawa, na kinachojulikana kama voltage 500V ni sawa na ardhi. Kwa hiyo, hakuna voltage kati ya electrodes mbili za LED, na kwa kawaida hakutakuwa na uharibifu. Isipokuwa unawasiliana na electrode moja ya LED na sahani ya chuma, na kuunganisha electrode nyingine na kondakta (mkono au waya bila glavu za kuhami) kwenye ardhi au kondakta nyingine.

Tukio la majaribio lililo hapo juu linatukumbusha kuwa wakati LED iko kwenye uwanja wa kielektroniki, elektrodi moja lazima iwasiliane na mwili wa kielektroniki, na elektrodi nyingine lazima iwasiliane na ardhi au vikondakta vingine kabla ya kuharibika. Katika uzalishaji halisi na matumizi, na ukubwa mdogo wa LEDs, kuna mara chache nafasi ya kuwa mambo hayo yatatokea, hasa katika makundi. Matukio ya ajali yanawezekana. Kwa mfano, LED iko kwenye mwili wa umeme, na electrode moja huwasiliana na mwili wa umeme, wakati electrode nyingine imesimamishwa tu. Kwa wakati huu, mtu hugusa electrode iliyosimamishwa, ambayo inaweza kuharibuMwanga wa LED.

Jambo lililo hapo juu linatuambia kwamba matatizo ya kielektroniki hayawezi kupuuzwa. Kutokwa kwa umeme kunahitaji mzunguko wa conductive, na hakuna madhara ikiwa kuna umeme wa tuli. Wakati tu kiasi kidogo sana cha uvujaji kinatokea, tatizo la uharibifu wa ajali ya umeme unaweza kuzingatiwa. Ikiwa hutokea kwa kiasi kikubwa, kuna uwezekano mkubwa wa kuwa tatizo la uchafuzi wa chip au dhiki.