Диаграмма построена

_____________ ческая диаграмма полупроводника. Прежде

Механизм электропроводности полупроводников можно объяснить на основе зонной теории твердого тела. Энергетическая диаграмма полупроводника ( 1.1, б), иллюстрирующая эту теорию, показывает распределение электронов по энергетическим уровням и состоит из трех зон: валентной, запрещенной и зоны проводимости. Лишь те валентные электроны полупроводника, которые обладают энергией зоны проводимости, освобождаются от ковалентной связи с атомами и могут свободно перемещаться в кристалле. При отсутствии же в кристалле примесей атомов других элементов и при температуре абсолютного нуля все валентные электроны участвуют в межатомных связях, иначе говоря находятся на энергетических уровнях валентной зоны и не могут принимать участия в процессе электропроводности.

2.7. Энергетическая диаграмма полупроводника, содержащего центры рекомбинации (а) и центры прилипания (б)

1.2. Энергетическая диаграмма полупроводника при наличии в нем электрического поля напряженностью Е и разности потенциалов между точками / и 2, равной ф,2

Зона проводимости полупроводника может быть образована из нескольких перекрывающихся между собой разрешенных энергетических зон. Структура энергетических зон или энергетическая диаграмма полупроводника в пространстве квазиимпульсов (в k-пространстве) может иметь несколько минимумов ( 1.15). Например, на энергетической диаграмме арсенида

8.2. Зонная диаграмма полупроводника:

9-8. Энергетическая диаграмма полупроводника в сильном электрическом поле.

На 1.1 приведена энергетическая диаграмма полупроводника. На ней показаны нижняя граница (дно) зоны проводимости Еп и верхняя граница (потолок) валентной зоны Еъ. Между уровнями энергии Еп и ЕВ расположена зона запрещенных значений энергии электронов. Разность Еп—Ев представляет собой ширину запрещенной зоны Д?3, которая является важнейшим электрофизическим параметром полупроводников и диэлектриков. С ростом АЕ3 число электронно-дырочных пар и, следовательно, проводимость собственного полупроводника, уменьшаются, а удельное сопротивление возрастает. Принято относить к полупроводникам вещества с А?3<ЗэВ, а к диэлектрикам — вещества с А?3>ЗэВ. Из-за большого значения Д?3 концентрации свободных носителей заряда в диэлектриках пренебрежимо малы даже при высоких температурах, что обусловливает высокое удельное сопротивление р>Ю10Ом-см. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от Д?3 может изменяться в широких пределах (10~4—1010Ом-см). У металлов р<Ю~4Ом-см и сохраняется низким даже при T—Q К из-за существования свободных электронов в частично заполненной зоне проводимости.

Светодиоды на основе трехкомпонентных твердых растворов. В светодиодах наиболее часто используются трех-компонентные твердые растворы фосфида и арсенида галлия GaAsi-aP*. При увеличении фосфора в решетке арсенида галлия изменяется энергетическая диаграмма полупроводника (см. 7.31). При х = 0 энергетическая диаграмма соответствует чистому арсениду галлия, а при х=1 — чистому фосфиду галлия. При возрастании х от О до 0,45 ширина запрещенной зоны соединения ДЕ3 увели-

Полупроводник я-типа. На 2.6, а показаны энергетическая диаграмма полупроводника с донорной примесью и распределение Ферми —-Дирака для этого случая. Атомы примеси обладают энергетическими уровнями, отличающимися от уровней собственного полупроводника. Так, пятивалентные примеси мышьяка, сурьмы, бора и других веществ имеют энергетические уровни валентных электронов вблизи зоны проводимости основного полупроводника. Величина Ай7„ между энергетическим уровнем валентных электронов примесных атомов (этот уровень обычно называют примесным) и зоной проводимости составляет примерно 0,05 эВ. Поэтому уже при комнатной температуре почти все электроны с примесного уровня переходят в зону проводимости. В связи с этим кривая распределения Ферми — Дирака, а также уровень Ферми WF смещаются вверх.

Если к р-п переходу приложить небольшое прямое напряжение, то высота потенциального барьера и перекрытие зон уменьшатся ( 3.11, б). Энергетическая диаграмма полупроводника п-типа поднимется вверх, а полупроводника р-типа опустится вниз. При этом уровни некоторых электронов проводимости л-области расположатся против свободных уровней валентной зоны р-области. Тем самым создаются благоприятные условия для туннельного перехода электронов из электронного полупроводника в дырочный. Поэтому через р-п переход потечет туннельный ток, величина которого будет зависеть от величины приложенного прямого напряжения. Следует отметить, что при прямом напряжении через р-п переход, кроме туннельного тока, проходит и диффузионный ток /ДИф, создаваемый перемещением электронов и дырок проводимости. Следовательно, полный ток р-п перехода при туннельном эфферсте составляет

На 9.38 показана временная диаграмма совмещения выполнения трех команд в ЭВМ ЕС-1050. Временная диаграмма построена для случая, когда выбираемый за одно обращение к памяти «участок программы» содержит четыре команды фор-

мейство статических выходных характеристик транзистора, а также построенную при задашюм сопротивлении нагрузки динамическую переходную характеристику. На нагрузочной диаграмме графически изображается прохождение сигнала от входа к выходу каскада путем наложения временных диаграмм на представленные характеристики при обязательном соблюдении масштабов для напряжений и токов. В нашем случае такая диаграмма построена для простейшего усилительного каскада (см. 3.8,в) бе:? учетп влияния дополнительных элементов схемы.

Временная диаграмма построена на 11.206,6.

На отрезке БЗ, как на хорде, строим полуокружность мощностей. Круговая диаграмма построена.

На 3.11 приведена векторная диаграмма трансформатора напряжения. Для большей наглядности диаграмма построена в предположении, что число витков первичной w\ и вторичной ш2 обмоток одинакова (в действительности w\>Wz). Это позволяет заменить векторы МДС соответствующими токами, что облегчает рассмотрение причин возникновения погрешностей трансформатора.

жения этих ваттметров надо подать напряжения, отстающие на 90°. Такими напряжениями в соответствии с векторной диаграммой 12.14,6 будут линейные напряжения UBC, [JCA и UAB (для упрощения векторная диаграмма построена для полностью симметричной трехфазной цепи).

15). На отрезке БЗ, как на хорде, строим полуокружность мощностей. Круговая диаграмма построена.

Полная, активная и реактивная ^мощности: 5 = 4006,6 В-А, Р =* = 1657,9 Вт,, Qc = 3.647,5 вар. Векторная диаграмма построена на 2.9, б. Е>ектор напряжения f/6c = /?/ = 91e'e5>e*B совпадает с нек-тором тока, вектор напряжения Uab — — jXcf — 200 е-'2*'5° В отстает от вектора тока на 90°.

' tli-\--jL 1(0 1"" «а =- 30 sin (я/2 —aictg 4/3 --1000/). 15екторная диаграмма построена на 2.66.

Векторная диаграмма построена на 1о.12,а. Ч

Решение. Если контур, описанный в ( условии задачи, настроен в резонанс, то век-- '- торная диаграмма цепи имеет вид, изображенный на 33. Диаграмма построена в масшта- 33 бе т/ =0,1 а /мм.