Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Механоэлектрические преобразуют механический сигнал в электрический.Электропреобразовательные приборы представляют самуюбольшую группу электронных приборов. К ним относятся различные типы полупроводниковых диодов, биполярные и полевыетранзисторы,тиристоры, электровакуумные лампы-триоды, тетроды, пентоды и т.
д.; газоразрядные приборыдиоды,-стабилитроны, газотроны, тиратроны и т. д. К электросветовым-светодиоды, люминесцентные конденсаторы, лазеры, элек't'ронно-Введение8-лучевые трубки. К фотоэлектрическимфотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры, солнечные батареи и ряд других.К термоэлектрическимполупроводниковые диоды, транзис-торы, термисторы. К акустоэлектрическим-акустоэлектрические усилители и генераторы, фильтры, линии задержки на поверхностных акустических волнах и др.По виду рабочей среды различают следующие классы приборов: полупроводниковые, твердотельные, электровакуумные, газоразрядные, хемотронные (рабочая среда-жидкость).В зависимости от назначения и выполняемых функций электронные приборы разделяются на выпрямительные, усилительные, генераторные, переключательные, преобразовательные, индикаторные и т.
д. По диапазону рабочих частот-на низкочастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные; по мощности-на маломощные, средней мощности и мощные.Основные понятия о режимах и параметрах электронных приборов. Понятие режима электронного прибора включает совокупность условий, определяющих его работу.
Если режим работыприбора соответствует требованиям нормативно-технической документации для эксплуатации прибора данного типа, то такойрежим называют типовым. Любой режим определяется совокупностью величин, которые называют параметрами. Параметромрежима электронного прибора называется любая величина, характеризующая режим прибора; например, электрические параметры режима-это токи,напряжения и т. д.Различаютэлектрический режим, который определяет величины напряженийрежимна-электродахитокивихцепях,механическийэто совокупность механических воздействий на работающий прибор (удары, тряска и т.
п.), и климатический режим, :который определяет интервал рабочих температур, относительную влажность окружающей среды, уровень радиациии т. д. Механические и :климатические воздействия на электронные приборы определяют допустимые уровни влияния окружающей среды (см. гл.15).Упомянутые параметры электрического режима относятся :кфункциональным, :к которым в зависимости от вида энергиисигнала относятся также электромагнитные,световые,тепловые и другие параметры. Численные значения функциональных параметров, установленные нормативно-технической документацией, называются номинальными значениями. Оптималь-Введение9ные условия работы прибора при эксплуатации, испытаниях илиизмеренияхегопараметровопределяютсяноминальнымрежимом. Кроме номинальных, для электронных приборов рассматривают предельные параметры, которые характеризуют предельнодопустимые режимы работы прибора, например, максимальнодопустимые значения напряжений на электродах прибора,максимально допустимую мощность, рассеиваемую электродом или прибором в целом, и т.
д.К электродам электронных приборов подключаются источники как постоянных, так и переменных напряжений. Еслиприбор работает при постоянных напряжениях на электродах,то такой режим работы называют статическим. В этом случаевсе параметры режима не изменяются во времени. Режим работы прибора, при котором хотя бы один из параметров режимаизменяется во времени, называется динамическим.Иногда параметры прибора изменяются во времени настолько медленно по сравнению с временем движения носителей в рабочем пространстве, что в каждый момент времени они несущественно отличаются от статических, т. е. для прибора остаются практически справедливыми законы статического режима.В этом случае режим работы называют квазистатическим.:Кроме параметров режима, различают параметры электронного прибора, которыми называются физические величиньi, характеризующие общие свойства прибора (например, коэффициентусиления,внутреннеесопротивление,междуэлектродныеемкости и т.
д.).Зависимость какого-либо параметра режима или параметраприбора, который принят в качестве функции, от другого параметра, взятого в качестве аргумента, при условии, Что все остальные величины остаются неизменными, называется характеристикой электронного прибора. Совокупность характеристик приразличных фиксированных значениях независимого третьего параметра называют семейством характеристик. ВажнейшимихарактеристИками электронных приборов являются статические характеристики, отображающие зависимость тока в цепикакого-либо электрода от напряжения на любом электроде в статическом режиме.
Часто названия статических характеристиксвязывают с названием электродов, например анодные, эмиттерные и т. д. Помимо этого, существуют также и обобщенные названия семейств статических характеристик, без указания названийэлектродов, например входные, выходные и т. д.10ВведениеКраткий исторический очерк развития электронных приборов.История создания электронных приборов базируется на открытиях и исследованиях физических .явлений, связанных с взаимодействием свободных электронов с электромагнитными полями и веществом. Поэтому первые работы М. В. Ломоносова,Г. В. Рихмана (Росси.я) и Б.
Франклина (США) в концеXVIII в.по исследованию электричества могут быть отнесены к началувозникновенияэлектроники.академиком В. В. Петровым вОткрытие электричес:ной дуги1802 г ..являете.я началом технического использования электричества. Работы как отечественных, так и зарубежных ученых в течениеXIX в.создали фундамент электроники. Среди наиболее важных достижений можноотметить труды А. Ампера и М. Фараде.я, установивших законы движущегося электричества и электромагнитной индукции,создание теории электромагнетизма М. Максвеллом и теорииэлектронов Г.
А. Лоренцем,экспериментальное обнаружениеэлектромагнитных волн Г. Герцем. Первый в мире электровакуумный прибор-лампа накаливания-изобретена А. И. Лодыгиным (Россия) и усовершенствована Т. А. Эдисоном (США).Важными работами для создания электронных приборов несомненно .являются открытие фотоэлектронной эмиссии русским ученым А. Г. Столетовым и термоэле:нтронной эмиссии Т.
А. Эдисоном.Большоевлияниенаразвитиеэлектроники оказалиработы А. С. Попова, К. Ф. Брауна, Д. Томсона, О. У. Ричардсона, А. Эйнштейна и др., выполненные в концеXIXи началеХХ в. В начале ХХ в. были изобретены электровакуумные диоды и триоды, газотроны. В1907 г.русский ученый Б. Л. Розинг предложил ищюльзовать электронно-лучевую трубку дляприема изображений, что может считаться началом телевидения.
Много сделали для развития отечественной электроникирусские ученые и инженеры В. И. Коваленков, А. Д. Папалекси, М. А. Бонч-Бруевич, О. В. Лосев. В советский период значительный вклад внесли А. А. Чернышев, который выдвинул идеюсоздания видикона, Л. А. :Кубецкий-изобретатель фотоэлектронного умножителя, А. П. :Константинов и С. И. Котов-авторы приемной телевизионной трубки иконоскопа и др.Революционные открытия были сделаны в послевоенный период (1940-1960-х гг.). В 1948г. американские ученые Д.
Бардин,У. Браттейн и У. Шокли предложили биполярный транзистор.В 1950-е г. изобретены: полевой транзистор с р-п-переходом,солнечные батареи, оптроны, туннельные диоды, тиристоры и др.11ВведениеВ 1960г.Д. КингиМ. АтталасоздалиМОП-транзистор, ав1966 г.С. Мид разработал полевой транзистор с барьером Шоттки.В 1960-1970-е гг. большую роль в создании полупроводниковых приборов с гетеропереходами сыграли работы академикаЖ. И.
Алферова, за которые ему была присуждена в2000 г.Нобелевская премия ..Что касается приборов квантовой электроники, то впервыевопрос о квантовом взаимодействии между светом и средой былрассмотрен в1916 г.А. Эйнштейном, который показал, что между средой, состоящей из молекул (атомов), и светом постояннопроисходит обмен энергией, сопровождающийся рождением (испусканием) одних и уничтожением (поглощением) других квантов света. При этом Эйнштейн впервые теоретически обосновалсуществование вынужденного излучения.В1939-1940 гг.прианализеспектрагазовогоразрядаВ.
А. Фабрикант указал на возможность усиления света за счетстимулированного (вынужденного, или индуцированного) излучения, теоретически сформулировав необходимые для этого условия. В 1950-х гг., продолжая свои работы, он вместе с сотрудниками впервые получил экспериментальное подтверждение своих расчетов и опубликовал эти результаты.
В1954-1955 гг.Н. Г. Басову и А. М. Прохорову (СССР), Ч. Таунсу, Дж. Гордонуи Ж. Цайгеру (США) независимо друг от друга удалось осуществить усиление и генерацию СВЧ-волн на частотепользуя пучок молекул аммиака. В1956 г.23 870 МГц,испроф. Н. Бломберген(США) создал твердотельный трехуровневый мазер, работающийв непрерывном режиме.В1957-1958 гг.в СССР Н. Г.
Басов и А. М. Прохоров, а вСША Ч. Таунс разработали теоретические основы процессов, происходящих в лазерах. 3а эти работы они получили Нобелевскуюпреми~<;>. В1960 г.Т. Мейманом (США) был создан первый лазер,работающий на рубине, что послужило толчком к дальнейшемупрогрессу в области квантовой электроники.РАЗДЕЛ1ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕПРИБОРЫГлава1ФИЗИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВ1.1.
Равновесная концентрациясвободных носителей зарядаВсе твердые тела в соответствии с их электрофизическими свойствами можно разделить на металлы, полупроводники и диэлект-.рики. Удельное сопротивление (р) различных твердых тел изменяется в весьма широких пределах: для металлов р < 10- 4 Ом· см,для полупроводников р ~р>10-4 -10 10 Ом· см,для диэлектриков1010 Ом• см.
Эти различия в значениях р обусловлены особенностями энергетической структуры для различных типовкристаллических твердых тел. Структуры энергетических состояний полупроводников и диэлектриков (рис.1.1) принципиально не отличаются друг от друга, все отличия обусловленытолько разницей в ширине запрещенной зоны (ЛЕ 3 ): в полуп-._,_,___Е -1роводниках обычно ЛЕ 3 ~ЕпЛЕ 31f:++~~m~~~/ Е.Рис.1.1электриках ЛЕ 3>33 эВ,а в ди-эВ.Наибольшее применение в электронных приборах нашли полупроводникавыематериалы,которыеподразделяютна собственные (чистые, беспримесные) ипримесные.
Как в собственных, так и впримесных полупроводниках (энергети-Глава1.Физика полупроводников13ческие диаграммы последних приведены на рис.ют два типа свободных носителей заряда-1.2)существуэлектроны и дырки.Свободными носителями заряда называются такие носители, кинетическая энергия которых больше ~ потенциальной энергиисвязи с атомами. Концентрация свободных носителей определяется двумя противоположными процессамиих генерацией и-рекомбинацией. Генерация носителей заряда, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
