شحنة الفضاء

شحنه فضاء

Space charge - Charge d’espace

شحنة الفضاء

شحنة الفضاء space charge (أو الشحنة الفراغية) هي تجمُّع جسيمات ذات شحنة كهربائية تشغل حيِّزاً من الفضاء الحر، أو داخل جهاز أو نبيطة device. ففي الصمامات أو الأنابيب الإلكترونية المتعددة المساري، وخاصة الأنبوب الإلكتروني[ر] ثلاثي المساري، المفرَّغ من الهواء، كالمبين في الشكل، تنطلق الإلكترونات من الكاتود (المهبط) باتجاه الأنود (المصعد)، ولكن لا يصل منها إلى الأنود إلا القليل لسببين، فهي أولاً تحتاج إلى زمن محدد كي تبلغه، ويزداد هذا الزمن كلما قلَّ الجهد الموجب المطبق على الأنود، ثم إن الإلكترونات السالبة تلقى دفعاً من الشبكة ذات الجهد السالب، فترتد بعض الإلكترونات بسببها. ولذلك تتجمع الإلكترونات بين الكاتود والشبكة مشكِّلة سحابة إلكترونية سالبة الشحنة هي ما يسمى شحنة الفضاء. تُستنزف هذه السحابة باستمرار نتيجة هجرة الإلكترونات منها باتجاه الأنود ذي الجهد الموجب، ويتم تعويض الإلكترونات المستنزَفة بإلكترونات يصدرها الكاتود الساخن. وهكذا يشكل انتقال الإلكترونات نحو الأنود تياراً كهربائياً تتحكم فيه شحنة الفضاء. وتتلاشى شحنة الفضاء من أمام الكاتود عندما يصل جهد الأنود الموجب قيمة تكفي لجذب جميع الإلكترونات التي يصدرها الكاتود، وعند ذلك يبلغ التيار حدَّ الإشباع، ولا تتحكم فيه حينئذٍ سوى درجة حرارة الكاتود، فيزداد بازديادها.

لا يقتصر حدوث شحنة الفضاء على الأنابيب الإلكترونية، وإنما يتعداها إلى الجوار المباشر للرؤوس المؤنَّفة المشحونة، وإلى الأسلاك الدقيقة في أنابيب الانفراغ الغازية. كما تظهر شحنة الفضاء عند أي مسرى (إلكترود) electrode يُستخدم لحقن الإلكترونات أو الأيونات في مادة عازلة سائلة أو صلبة، كما هي الحال عند حقن الإلكترونات أو الثقوب holes في نصف ناقل نقي pure semiconductor من مسرىً حاقن في كثير من النبائط الإلكترونية.

يسبب وجود شحنة الفضاء تعديلاً في خطوط الحقل الكهربائي. ففي أنبوب إلكتروني ثلاثي المساري يحتوي على أنود وكاتود وشبكة، تنطلق خطوط الحقل الكهربائي من الأنود، وتنتهي بالكاتود. إن وجود شحنة الفضاء بين المسريين يجعل بعض خطوط الحقل تنتهي بشحنة الفضاء ذاتها، خاصةً إذا كان تيار الإلكترونات آقل من حد الإشباع.

وإذا قُذِفت حزمة جسيمات كالإلكترونات أو الأيونات في الخلاء، شكَّلت الجسيمات المقذوفة شحنة فضاء. ونظراً لتدافع الشحنات المتماثلة فإن حزمة الجسيمات تبدأ متوازية ثم لا تلبث أن تتباعد تدريجياً، الأمر الذي يحدُّ من شدة حزمة الجسيمات التي يمكن تسريعها في المسرِّعات، كما يحدُّ من مقدرة تجهيزات فصل النظائر في الحقول الكهرمغنطيسية.

ويطلق اسم منطقة شحنة الفضاء space charge region (أو منطقة الشحنة الفراغية) على منطقة التماس بين نصف ناقل من النوع n ونصف ناقل من النوع p، أو بين معدن ونصف ناقل. وهي منطقة خالية من الشحنات الحرة (الإلكترونات والثقوب) بسبب الحقل الكهربائي الذي تشكله طبقتا الأيونات الموجبة (في الجانب من النوع n) والسالبة (في الجانب من النوع p). وتقوم هذه المنطقة بدور أساسي في العديد من النبائط (مثل الديود والترانزستور) نظراً لتأثيرها على التيار المار في الوصلة p-n وعلى وسعيتها capacitance.

محمد قعقع

الأنبوب الإلكتروني ـ الإلكترونيات ـ أنصاف النواقل ـ مسرِّع الجسيمات.

التصنيف : الرياضيات و الفلك

النوع : علوم

المجلد: المجلد الحادي عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 603

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية