151140 (Электрические ракетные ионные двигатели), страница 7

(2.81)

где Q_пр и /_пр – проводимость и ток в прямом направлении; Q_обр и I_обр – те же величины в обратном направлении.

Вольтамперная характеристика идеального вентиля совпадает с осями координат, т.е. для него выполняются условия

(2.82)

Реальная характеристика отличается от идеальной, поскольку у реального вентиля отношение прямого и обратного тока составляет 10³ _ ю⁴, а отношение допустимого обратного напряжения к прямому Ю² -10³.

Основным элементом полупроводникового вентиля является тонкий слой р – n – перехода. Он обеднен носителями заряда, поэтому его проводимость намного ниже, чем у прилегающих к тонкому слою зон чистого (а = 1 Ом» ¹ м» *) и примесного (а = 1000 Ом'¹ м» ¹) полу, проводников. Проводимость р – n-перехода растет с повышением температуры этого слоя что особенно пагубно в обратный полупериод, когда увеличение обратного тока приводит к пробою диода.

Плотность прямого тока вентиль-анода определяется плотностью хаотического электронного тока, поступающего из плазмы к границе экранирующего слоя,

(2.83)

Для газоразрядной плазмы ионных источников п_е = 10¹⁷ м ³, Т_е -= 1 эВ «10⁴ К и /_Пр = (2… 3)-10³ А/м². Это намного меньше, чему кремниевого диода (10⁶ А/м²), но на порядок больше, чем у селенового (200 – 300 А/м²).

(2.85)

У вентиль-анода, контактирующего с ртутной или аргоновой газоразрядной плазмой, а_в будет соответственно 424 и 190, что на 1 – 2 порядка меньше, чем у полупроводникового вентиля.

Большим значением коэффициента выпрямления переменного тока обладает газоразрядный вентиль-анод, в состав которого входят металлический вентиль-анод, изолированный в герметичном корпусе, плазменный эмиттер, например, граница плазмы в ионном источнике, и опорный электрод – корпус источника. Существенным элементом вентиля является деионизатор, разграничивающий прианодную область и плазму основного объема источника. В прямой или проводящий полупериод потенциал вентиль-анода положителен. Между ним и плазменным эмиттером, являющимся виртуальным катодом, поджигается вспомогательный разряд. Положение эмиттера фиксируется отверстиями деио-низатора. Вентиль заполняется проводящей плазмой, по которой выпрямленный ток поступает в цепь нагрузки.

В обратный полупериод потенциал вентиль-анода становится отрицательным, разряд вентиля гаснет и он становится квазивакуумным пространством, пропускающим ограниченный поток ионов. Наличие деионизатора облегчает поджиг разряда в прямой полупериод и уменьшает приток ионов из плазмы основного разряда. Таким образом, в газоразрядном вентиль-аноде используется не столько малая подвижность ионов, сколько искусственное снижение концентрации плазменных ионов в обратный полупериод.

Использованная литература

1. Д. Гришин Н. Лесков – Электрические ракетные двигатели космических аппаратов

2. В.Н. Лебедев – Расчет движения космических аппаратов с малой тягой