Диффузией носителей

7.18. На идеальное дифференцирующее устройство с постоянной времени т0 = 1 мкс подается случайный процесс с прямоугольным в полосе А/=16 кГц энергетическим спектром И^^Ю"6 В2/Гц. Определить дисперсию процесса на выходе устройства.

Активное дифференцирующее устройство. Схема такого устройства на операционном усилителе приведена на 19.9. Ко входу / подключен конденсатор С, а в цепь обратной связи включен резистор Лос. Так как входное сопротивление чрезвычайно велико (Явх -> оо), то входной ток обтекает схему по пути, указанному пунктиром. С другой стороны, напряжение НВХОУ в этом включении очень мало, так как Ки -» оо, поэтому потенциал точки В схемы практически равен нулю. Следовательно, ток на входе

Рассмотрим сначала прохождение стационарного процесса через дифференцирующее устройство, передаточная функция которого Адиф (tea) = гют0 см. формулу (6.27)].

Рассмотрим теперь прохождение того же случайного сигнала через реальное дифференцирующее устройство в виде /?С-цепи ( 6.5, б). Квадрат передаточной функции дифференцирующей цепи в соответствии с (6.19)

Феррометр ( 22-9) содержит высокочувствительный магнитоэлектрический гальванометр Г с механическим управляемым выпрямителем В, фазосдвига-ющее устройство (фазорегулятор) ФР, устройство для регулирования намагничивающего тока (автотрансформатор) AT и дифференцирующее устройство— эталонную взаимную индуктивность М. Обмотка управления выпрямителя питается от фазорегулятора ФР. Кольцевой образец О из испытуемого материала им,еет намагничивающую wt и измерительную ш2 обмотки.

Дифференцирующее устройство, установленное на выходе преобразователя, дает напряжение, пропорциональное производной от выходного напряжения преобразователя, т. е. угловому (линейному) ускорению, или второй производной силы.

Простейшее дифференцирующее устройство может быть выполнено на конденсаторе или катушке индуктивности. Для конденсатора, имеющего емкость Сд, напряжение и ток связаны соотношением ( 22.1 а):

Простейшие интеграторы тока представляют собой циклические устройства, в которых после каждого цикла заряда накопительного конденсатора Ск требуется возвращение схемы в исходное состояние, т. е. требуется разряд интегрирующего конденсатора. Иногда для получения текущего значения тока на выходе интегратора включают дифференцирующее устройство в виде простейшей ЛС-цепи или операционного дифференцирующего усилителя.

Для получения выходного напряжения, пропорционального текущему значению входного тока /„, можно использовать дифференцирующее устройство, установленное на выходе интегратора. Схема интегратора тока с дифференцирующим звеном приведена на 22.11.

Дифференцирующие устройства на операционных усилителях. Идеальное дифференцирующее устройство с операционным усилителем можно представить в виде схемы, изображенной на 22.15 а. Схема замещения дифференцирующего

22.15. Емкостное дифференцирующее устройство на ОУ (а) и его схема замещения (б)

обусловливается диффузией носителей заряда от горячих спаев к холодным. Носители, приобретая большую энергию на горячем спае, диффундируют в те области ветвей термоэлемента, где темпе-

Фотоны, испускаемые при люминесценции, частично перепоглощаются, и степень их перепоглощения зависит от расстояния х до освещенной поверхности, где происходит испускание этих фотонов. Координата х, в свою очередь, связана с диффузией носителей заряда. Если коэффициент поглощения этих фотонов достаточно велик, т. е. полоса излучения возникает вблизи края поглощения, то перепоглощение будет достаточным, чтобы изменить форму полосы излучения. В обратном случае, т. е. при малом коэффициенте поглощения, перепоглощение будет мало и не приведет к заметным изменениям формы полосы излучения.

Фотомагнитоэлектрический эффект, или эффект Кикоина — Носкова, наблюдается при освещении полупроводникового образца, помещенного в магнитное поле; он состоит в возникновении ЭДС. Если образец имеет форму прямоугольной пластины и магнитное поле параллельно его освещенной поверхности, то в направлении, перпендикулярном направлению светэвого потока и магнитного поля, в образце возникает фотомагнитная ЭДС. Фотомагнитоэлектрический эффект можно рассматривать как эффект Холла, обусловленный диффузией носителей заряда, возбужденных оптическим методом. Возникновение эффекта объясняется следующим образом.

Возникновение электрического поля в полупроводнике при наличии градиента концентрации примесей вызвано диффузией носителей заряда (для полупроводника с электропроводно-

Определим коэффициент передачи тока однопереходного транзистора. При большой напряженности электрического поля в базе можно пренебречь диффузией носителей заряда и учитывать только дрейфовые токи:

Первая составляющая термо-ЭДС обусловлена диффузией носителей заряда от нагретого спая, температура которого из-за подводимой к нему тепловой мощности от какого-нибудь источника выше температуры тепловыделяющего спая. Диффу- } 2 3 зия носителей заряда в ветвях термоэлемента может возникать по двум причинам. Во-первых, в ветвях термоэлемента у нагретого спая оказывается большее число ионизированных примесей. При дополнительной ионизации примесей увеличивается концентрация основных носителей заряда на нагретых концах ветвей термоэлемента. В этом случае возникает диффузия основных носителей в каждой ветви термоэлемента из-за градиента кон- 13.1. Схема полупро-центрации ( 13.2). Во-вторых, если в водникового термоэлемен-r vr ' г та с сопротивлением нагрузки:

Длительность этапа установления переходного процесса включения в основном определяется распространением области включенного состояния по всей площади структуры тиристора. Распространение обеспечивается диффузией носителей из области с большой концентрацией (области начального включения) в прилегающие к ней области структуры.

Уравнения переноса показывают, что плотность тока в полупровод. нике в общем случае обеспечивается дрейфом носителей заряда в электрическом поле, напряженностью Е и диффузией носителей под воздействием градиента концентрации:

Преобладающая часть начального заряда Q0 неосновных дырок переносится очень быстро под действием самоиндуцированного дрейфа. Остальная часть (обычно 1 — 2% от Q0) переносится гораздо медленнее, причем этот процесс обусловлен диффузией носителей заряда. При соответствующем выборе структуры ПЗС и ее электрофизических параметров время переноса заряда может быть существенно сокращено за счет поля краевого эффекта, возникающего в результате взаимодействия электрических полей двух соседних МДП-структур.

Решение этого уравнения приводит к следующему результату для объемной составляющей термо-э. д. с., обусловленной диффузией носителей заряда, возникающей вследствие изменения их концентрации с температурой:

В данном случае рассматривалась инерционность фотодиода, обусловленная пролетом носителей в ОПЗ (использовалось понятие ^С-цепи). Влияние собственной ^пС-постоянной, связанной с последовательным сопротивлением R„ нейтральной части t'-слоя не учитывалось. При длинноволновом возбуждении может проявляться медленная компонента фототока, связанная с диффузией носителей.

Если напряженность электрического поля в базовой области равна нулю, то дрейфом носителей в базе можно пренебречь. Для упрощения задачи будем считать, что процесс протекания тока определяется только диффузией носителей, а носителями являются только электроны. Анализ работы большинства транзисторных структур основан на этой диффузионной модели. Она позволяет получить характеристики транзистора путем решения уравнения диффузии для неосновных носителей (в данном случае— электронов) в базовой области при определенных граничных условиях.