лазми, що рухається в нерівномірному магнітному полі, що викликає азимутний дрейф електронів. При зміні напрямку електричного поля, а також при певній величині магнітної індукції провідність плазмового потоку може змінюватися в десятки разів, що дозволяє використовувати його для випрямлення змінного струму. Оскільки такі умови створюються в каналі двигуна з азимутним дрейфом електронів, вентиль, діючий за даним принципом, називається плазмовим вентиль-каналом.
Всі розглянуті різновиди вентилів використовують плазму ЕРД як робоча речовина. Вони складають єдине ціле з конструкцією двигуна і мають спільну з ним температуру, рівну сотням градусів. Це набагато вище, ніж робоча температура напівпровідникових вентилів, які у сучасних перетворювачах струму. Висока температура плазмового вентиля становить його головна перевага в порівнянні з напівпровідниковим в космічних умовах, де охолодження елементів можливе тільки випромінюванням.
Вентильні властивості контакту плазма-електрод багато в чому повторюють властивості напівпровідникового діода. Як відомо, останній має переважно односторонньою провідністю. Вона залежить від напрямку і величини протікаючого струму. Напрямок, відповідне більшої провідності, називається прямим, напрямок, що відповідає меншій провідності, - зворотним. Ефективність вентиля характеризується коефіцієнтом випрямлення струму
В
(2.81)
де Q пр та/ пр - провідність і струм в прямому напрямку; Q обр і I обр - ті ж величини у зворотному напрямку.
Вольтамперная характеристика ідеального вентиля збігається з осями координат, тобто для нього виконуються умови
(2.82)
В
Реальна характеристика відрізняється від ідеальної, оскільки у реального вентиля ставлення прямого і зворотного струму становить 10 3 _ ю 4 , а ставлення допустимої зворотної напруги до прямого Ю 2 -10 3 .
Основним елементом напівпровідникового вентиля є тонкий шар р - n - переходу. Він збіднений носіями заряду, тому його провідність набагато нижче, ніж у прилеглих до тонкому шару зон чистого (а = 1 Ом В» 1 мВ» *) і домішкового (а = 1000 Ом ' 1 м В» 1 ) підлозі, провідників. Провідність р - n-переходу зростає з підвищенням температури цього шару що особливо згубно в зворотний напівперіод, коли збільшення зворотного струму призводить до пробою діода.
Щільність прямого струму вентиль-анода визначається щільністю хаотичного електронного струму, що надходить з плазми до кордону екрануючого шару,
В
(2.83)
Для газорозрядної плазми іонних джерел п е = 10 17 м 3 , Т е - = 1 еВ В«10 4 К і/ П р = (2 ... 3) -10 3 А/м 2 . Це набагато менше, чому кремнієвого діода (10 6 А/м 2 ), але на порядок більше, ніж у селенового (200 - 300 А/м 2 ). br/>
(2.85)
В
У вентиль-анода, що контактує з ртутної або аргоновою газорозрядної плазмою, а в буде відповідно 424 і 190, що на 1 - 2 порядки менше, ніж у напівпровідникового вентиля. p> Великим значенням коефіцієнта випрямлення змінного струму володіє газорозрядний вентиль-анод, до складу якого входять металевий вентиль-анод, ізольований в герметичному корпусі, плазмовий емітер, наприклад, межа плазми в іонному джерелі, і опорний електрод - корпус джерела. Істотним елементом вентиля є деіонізатор, що розмежовує пріанодном область і плазму основного обсягу джерела. У прямій або проводить напівперіод потенціал вентиль-анода позитивний. Між ним і плазмовим емітером, що є віртуальним катодом, підпалюється допоміжний розряд. Положення емітера фіксується отворами деіо-нізаторамі. Вентиль заповнюється провідної плазмою, за якою випрямлений струм надходить у ланцюг навантаження.
У зворотний напівперіод потенціал вентиль-анода стає негативним, розряд вентиля гасне і він стає квазівакуумним простором, проникним обмежений потік іонів. Наявність деіонізатор полегшує підпал розряду в прямій напівперіод і зменшує приплив іонів з плазми основного розряду. Таким чином, в газорозрядному вентиль-аноді використовується не стільки мала рухливість іонів, скільки штучне зниження концентрації плазмових іонів в зворотний напівперіод.
Використана література
1.Д. Гришин М. Лєсков - Електричні ракетні двигуни космічних апаратів
2.В.Н. Лебедєв - Розрахунок руху космічних апаратів з малою тягою
