Электроники автоматики

W — кинетическая энергия электрона, находящегося на данном кинетическом уровне WF — энергия урдвня Ферми

Для перехода в вакуум электрона, находящегося на уровне Ферми, необходимо затратить энергию Wp, большую, чем внешняя работа выхода WBn. Работа, затрачиваемая для перевода электрона с уровня Ферми в вакуум, называется термодинамической работой выхода.

Рассмотрим вначале зависимость энергии свободного электрона, находящегося в вакууме, от его импульса Р ( 1.14). Энергия такого электрона

Полевая генерация наблюдается также в очень сильных электрических полях, но отличается от ударной генерации. Как известно из курса физики, границы энергетических зон полупроводника под влиянием электрического поля смещаются. На 9-8 показана энергетическая диаграмма части кристалла полупроводника, находящегося в сильном электрическом поле. Для простоты рассуждений характер смещения границ энергетических зон принят линейным. В результате смещения энергетических зон энергия электрона, находящегося в точке ./ на потолке валентной зоны, равна энергии электрона в точке 2 на дне зоны проводимости. Эти два энергетических состояния разделяет треугольный энергетический барьер /—3—2 высотой АЕ3 и шириной Ах. Если напряженность поля g достаточно велика (около 106 В/см), то величина Ах может быть весьма малой, соизмеримой с длиной

Полевая генерация наблюдается также в очень сильных электрических полях, но отличается от ударной генерации. Как известно из курса физики, границы энергетических зон полупроводника под влиянием электрического поля смещаются. На 9-8 показана энергетическая диаграмма части кристалла полупроводника, находящегося в сильном электрическом поле. Для простоты рассуждений характер смещения границ энергетических зон принят линейным. В результате смещения энергетических зон энергия электрона, находящегося в точке ./ на потолке валентной зоны, равна энергии электрона в точке 2 на дне зоны проводимости. Эти два энергетических состояния разделяет треугольный энергетический барьер /—3—2 высотой АЕ3 и шириной Ах. Если напряженность поля g достаточно велика (около 106 В/см), то величина Ах может быть весьма малой, соизмеримой с длиной

Для электрона, находящегося в периодическом поле кристалла, энергия уже не является квадратичной функцией k, и поэтому эффективная масса электрона в общем случае сложным образом зависит от k. Только в области дна и потолка энергетической зоны, где выполняется квадратичная зависимость Е (k), эффективная масса перестает зависеть от k и становится постоянной величиной.

потенциальная энергия электрона, находящегося на нулевом уровне отрицательно заряженного проводника, будет на AU = qV больше потенциальной энергии электрона, расположенного на нулевом уровне положительно заряженного проводника. А это и означает, что нулевой уровень проводника 2 располагается на Д t/ = qV выше нулевого уровня положительно заряженного проводника.

Из (8.23) и (8.24) следует, что выравнивание встречных потоков электронов и дырок происходит при одной и той же высоте потенциального барьера ф0. Этот барьер тем выше, чем больше различие в концентрации носителей одного знака в я- и р-областях полупроводника. На 8.11, д показана зонная диаграммма р.- и я-областей полупроводника, в момент мысленного их соприкосновения, т. е. до установления между ними равновесия. Энергетические уровни изображаются горизонтальными прямыми. Это выражает тот факт, что энергия электрона, находящегося на данном уровне, например на дне зоны проводимости, во всех точках полупроводника одинакова. После установления равновесия образуется р — n-переход с потенциальным барьером для основных носителей, равным ф0 = qVK. Электроны, переходящие -из п- в р-область, преодолевая этот барьер, увеличивают свою потенциальную энергию на ф0 = qVK. Поэтому все энергетические уровни полупроводника, искривляясь в области р — n-перехода, поднимаются вверх на ф0, как показано на 8.11, е. При этом уровни Ферми рп и цр устанавливаются на "юдной высоте, как и в случае контакта двух металлов ( 8.9, б).

•у-кванта и энергией связи электрона, находящегося на обо-

Так как в реальных клистронах угол пролета электрона в зазоре «е очень мал, то в ф-лу (3.2) надо ввести соответствующую поправку. Тогда высокочастотное напряжение t/isino^ нужно усреднить за время пролета электронов. Будем считать время пролета всех электронов через зазор одинаковым и равным T=d/ve, где d — расстояние между сетками. Для электрона, находящегося в момент t посредине зазора, среднее напряжение

Гак как скорость электрона, находящегося в центре, не изменя-

кой запрещенной зоной и полупроводником р-типа с узкой запрещенной зоной ( 1.12). За начало отсчета (0) принята энергия электрона, находящегося в вакууме. Величина % — истинная работа выхода электрона из полупроводника в вакуум. Термодинамическая работа выхода обозначена А.

Электрическая энергия постоянного тока используется, например, для питания электролитических ванн, двигателей постоянного тока многих производственных машин и механизмов, различных устройств промышленной электроники, автоматики и т. д.

Нелинейные элементы получают в настоящее время все более широкое распространение, так как они дают возможность решать многие технические задачи. Так, с помощью нелинейных элементов можно осуществить преобразование переменного тока в постоянный, усиление электрических сигналов, генерирование электрических сигналов различной формы, стабилизацию тока и напряжения, изменение формы сигналов, вычислительные операции и т. д. Нелинейные элементы широко используются в радиотехнических устройствах, в устройствах промышленной электроники, автоматики, измерительной и вычислительной техники.

Трудно определить, где начинается радиотехника, точнее, где она выделяется из электротехники! Еще более трудно отделить ее от электроники — области, которая повседневно и повсеместно переплетается с радиотехникой. Часто их даже сознательно объединяют. Так, один из ведущих институтов Академии наук СССР называют Институтом радиотехники и электроники; один из вузов Москвы — Институтом радиотехники, электроники и автоматики; широко известный научный журнал — «Радиотехника и электроника». Во многих книгах, журнальных статьях и устных выступлениях радиотехника и электроника сливаются в одно слово — радиоэлектроника.

И все-таки у радиотехники в отличие от электротехники, электроники, автоматики и смежных «электронных» дисциплин имеется достаточно ярко выраженный особый признак.

Эффективное развитие сельского хозяйства возможно на базе новых форм и методов диспетчерского управления с применением на всех уровнях управления — от бригад до областных управлений включительно — современных средств электроники, автоматики, связи и вычислительной техники.

Основные определения. Рассмотренные в § 2-2 и 2-7 общие методы расчета токов при помощи уравнений Кирхгофа, контурных токов или узловых потенциалов требуют совместного решения системы алгебраических уравнений; к решению таких уравнений приводят и многие другие задачи электротехники, электроники, автоматики, механики и т. д. Одним из возможных путей решения системы алгебраических уравнений является применение направленных графов.

Электрическая энергия постоянного тока используется, например, для питания электролитических ванн, двигателей постоянного тока многих производственных машин и механизмов, различных устройств промышленной электроники, автоматики и т. д.

Таким образом, электронные устройства являются важными и весьма сложными компонентами энергетических и электромеханических установок и систем, и для их создания необходимо привлекать специалистов в области промышленной электроники, автоматики и вычислительной техники. Однако инженеры, специализирующиеся в области электроэнергетики и электротехники, не могут устраниться от решения вопросов, связанных с электроникой. Во-первых, они должны уметь четко сформулировать задачу для разработчика электронных схем и представлять те трудности, с которыми может столкнуться разработчик. Не полно заданные требования могут привести к созданию неработоспособного устройства, а неоправданное завышение требований — к повышению стоимости и снижению надежности электронного оборудования. Для того чтобы говорить с разработчиком электронной аппаратуры на одном языке, надо отчетливо представлять себе, что может выполнить электроника и какой ценой и какими способами это достигается. Последнее необходимо также для квалифицированного выбора оборудования, выпускаемого промышленностью.

Трансформаторы малой мощности (менее 4 кВ -А в однофазном и менее 5 кВ -А в трехфазном исполнении) применяются в устройствах радиотехники, электроники, автоматики, связи, промышленного электропривода, для понижения напряжения с целью обеспечения безопасности работы, для питания бытовых электроприборов и т. д.

Во многих элементах электроники, автоматики и особенно в счетно-решающей технике часто требуется задерживать импульс на какое-то Е.ремя t, (время задержки) относительно какого-нибудь опорного (время сто появления идентифицируется с нулевым моментом) импульса. Устройства, задерживающие выходной импульс относительно входного, называются линиями задержки (ЛЗ). Линии задержки могут быть естественными и искусственными.

Трансформаторы малой мощности (менее 4 кВ -А в однофазном и менее 5 кВ -А в трехфазном исполнении) применяются в устройствах радиотехники, электроники, автоматики, связи, промышленного электропривода, для понижения напряжения с целью обеспечения безопасности работы, для питания бытовых электроприборов и т. д.