Электронных стабилизаторов

ные и абсорбированные атомы примесей, а также поверхностные атомы иной кристаллической ориентации, чем в объеме. Это приводит к появлению на ловерх-ности новых электронных состояний, имеющих энергетические уровни, отличные от тех, которые присущи нижележащему объему. Физические и химические свойства поверхности определяются пространственным распределением плотности заряда и энергетическим спектром электронов поверхностных атомов. -Наличие этих

ка, вызывающего катодолюминесценцию, Спектр поглощения —диапазон длин волн, в котором происходит наиболее интенсивное поглощение энергии возбуждения люминофором. Спектр излучения определяет цвет испускаемого свечения и характеризуется длиной волны ?imax с наибольшей интенсивностью излучения. Яркость с в е ч е н и я — отношение силы света равномерно светящейся поверхности к площади ее проекции. После прекращения возбуждения (например, потока фотонов или электронов) яркость свечения люминофора постепенно убывает. Длительность послесвечения т определяется отрезком времени, в течение которого яркость свечения убывает в е раз (е — основание натуральных логарифмов); величина т характеризует продолжительность воз- , бужденного состояния атома или молекулы. Энергетический выход — отношение энергии в виде люминесценции к поглощенной энергии. Квантовый выход — отношение количества излученных люминофором квантов света к количеству поглощенных квантов. Кристаллические решетки люминофоров имеют дефекты, расстояния между которыми исчисляются несколькими периодами решетки. Поэтому можно считать, что этим дефектам соответствуют локальные уровни электронных состояний, расположенные в запрещенной зоне. Локальные уровни, (ловушки) способны захватывать и отдавать электроны или дырки. Если локальный уровень расположен вблизи зоны проводимости, то его можно считать ловушкой электронов, уровень вблизи валентной зоны можно рассматривать как ловушку дырок. Активаторы чаще всего создают локальные уровни (ловушки), расположенные на такой глубине (от края зоны проводимости), что переход с них электронов в зону проводимости затруднен, а возможен лишь их захват. Ловушки этого вида будут центрами люминесценции, так как наиболее часто здесь осуществляется люминесцентное излучение, вследствие рекомбинации электрона с дыркой. Электроны, переброшенные, например, под воздействием квантов света в зону проводимости, обладают большими скоростями порядка 108 см/сек и поэтому попав туда, они быстро распределяются по^так называемым уровням локализации электронов (переходы 2 ->• 3; 2 -> 3', 2 -> 4' ( 14.6). Электрон находится в такой ловушке, имея колебательное состояние, но он не может перейти в зону проводимости, пока не получит дополнительную (тепловую или световую) энергию. Аналогичные переходы совершает дырка (переходы электронов 5 -»• / и 5'-»- /). Если электрон

спектра в неидеально случайной сетке можно получить —z\V\
Дальнейшее изложение теории будет проводиться с использованием введенного понятия силы осциллятора М(?\, Е2), а также понятий плотностей типичных электронных состояний в валентной зоне Р1>(Е2) и зоне проводимости рс (?\ ) .

Сначала рассмотрим плотность состояний вблизи краев энергетических зон. Начнем, например, с влияния на края з*он флуктуации электрического потенциала [17]. Предположим, что на плотность состояний кристалла, подчиняющуюся вблизи края закону Ван-Хова (~Е1/2), наложены малые флуктуации электрического потенциала. Через W обозна> чим среднее значение флуктуации. В рамках ренормализованной теории возмущений второго порядка можно показать, что разброс значений потенциала вокруг среднего при неизменности для плотности состояний закона Ван-Хова (—Е1'2) приводит к расширяющему энергетическую зону сдвигу ее края на величину ~2?^/5, где В — полуширина зоны. Применяя другое, более точное приближение когерентного потенциала [2,37] для нормального распределения флуктуации потенциала можно получить хвосты плотности состояний, показанные на 2.2.1. Заметим, что зависимость плотности электронных состояний от энергии {~Е1'г) не зависит от характера спада хвостов и существенных изменений не претерпевает.

На 2.2.5 показаны результаты расчетов силы осциллятора M(Elt Е2) для зтих значений 7- Влияние 7 сказывается прежде всего на кривых в периферийных частях рисунка, в особенности в его углах (\Ег \ > ^2, а \Е2 \ ^ 1), отвечающих переходом хвост-хвост. Для 7=0 зависимость силы осциллятора от энергий достаточно однородна; для значения 7 — +1 сила осциллятора в правом верхнем и левом нижнем углах существенно возрастает ( 2.2.5, а). Для у= — 1 то же наблюдается в верхнем левом и нижнем правом углах ( 2.2.5, б). Все это свидетельствует об усилении оптических переходов хвост—хвост и отражает локальную природу электронных состояний в хвостах энергетических зон.

вывается на предположениях, противоположных рассмотренным выше. В основе этого механизма лежит представление о коротковолновых флуктуациях, для которых полуклассическое приближение уже не применимо. Здесь необходимо принимать во внимание квантовый эффект межзонного туннелирования. Другими словами, здесь мы сталкиваемся с проблемой теоретического описания электронных состояний, представляющих собой промежуточную форму между полностью локализованными и полностью размазанными состояниями. Теорию возмущений для этих целей применять нельзя, и мы вьшуждены обращаться к таким методам, как приближение когерентного потенциала, в котором и локализованные, и размазанные состояния описываются с одних и тех же позиций. Кроме приближения когерентного потенциала для вычисления хвостов энергетических зон можно использовать еще и приближение средней f-матрицы. Пример результата расчета плотности состояний в системе с нормально распределенным диагонально-узловым беспорядком в рамках приближения когерентного потенциала показан на 2.2.1. Верхние кривые, представленные в логарифмических координатах, зависят от энергии почти линейно, что соответствует экспоненциальному спаду хвостов. Последний эффект получен при учете нормально распределенного диагонально-узлового беспорядка, который отвечает локализованным состояниям в системе и преобразованию энергии, обусловленному зонными состояниями электронов.

С помощью разработанных методов пикосекундной спектроскопии удалось собрать значительную информацию, относящуюся к сверхбыстрой динамике в области физики твердого тела [ 134-138]. Некоторые из этих методов применялись для изучения динамики возбужденных носителей в аморфных полупроводниках. В работе [ 139] обсуждался процесс ступенчатой рекомбинации на основе результатов по спаду пикосекундного индуцированного поглощения в халькогенидном стекле, а в работе [120] изучались формирование и скорости релаксации локализованных электронных состояний в As2S3 с помощью метода индуцированного поглощения. Ас-тон и др. [141] непосредственно наблюдали быстрый спад возбужденных .носителей в напыленном a-Si, используя метод оптико-электронной корреляции, и высказали идею о создании фотодетектора с пикосекундным временем срабатывания. Пико-секундное затухание люминесценции наблюдали в a-SiC. С помощью этих экспериментов удалось получить полезную информацию относительно динамики носителей в аморфных полупроводниках. Разработанный метод пикосекупдной нестационарной дифракционной спектроскопии (ПНДС) [138, 142] использовался для наблюдения динамики носителей в аморфных полупроводниках. Этим методом можно одновременно и независимо определять коэффициент диффузии и времени жизни носителей в возбужденном состоянии. Изучались также детали пространственной динамики и релаксации энергии возбужденных носителей. В данной статье освещены два вопроса, которые были предметом исследования с помощью упомянутого метода спектроскопии, а именно: динамическое поведение процесса фотопотемнения в халькогенидном стекле As2S, и динамика носителей в оптически освещенном a-Si : Н, полученном в ТР. Хотя процесс фотопотемнения в пикосекундной области не происходит, приводимый в статье пример можно рассматривать как полезное применение ПНДС.

спектра в неидеально случайной сетке можно получить -z\V\
Дальнейшее изложение теории будет проводиться с использованием введенного понятия силы осциллятора М(?\, Е2), а также понятий плотностей типичных электронных состояний в валентной зоне pl>(E2) и зоне проводимости рс (?\).

Сначала рассмотрим плотность состояний вблизи краев энергетических зон. Начнем, например, с влияния на края з*он флуктуации электрического потенциала [17]. Предположим, что на плотность состояний кристалла, подчиняющуюся вблизи края закону Ван-Хова (~Е1/2), наложены малые флуктуации электрического потенциала. Через W обозначим среднее значение флуктуации. В рамках ренормализованной теории возмущений второго порядка можно показать, что разброс значений потенциала вокруг среднего при неизменности для плотности состояний закона Ван-Хова (-Е1/2) приводит к расширяющему энергетическую зону сдвигу ее края на величину ~2?^/Д, где В — полуширина зоны. Применяя другое, более точное приближение когерентного потенциала [2,37] для нормального распределения флуктуации потенциала можно получить хвосты плотности состояний, показанные на 2.2.1. Заметим, что зависимость плотности электронных состояний от энергии (~Е1/2) не зависит от характера спада хвостов и существенных изменений не претерпевает.

2. Практика проектирования электронных стабилизаторов показывает, что при коэффициенте стабилизации Ксг=20 требуемое усиление сигнала рассогласования обеспечивает одиночный усилительный каскад ОЭ ( 3.16, а). Выходное напряжение 12 В понижается рези-стивным делителем /?i — #2 до уровня, обеспечивающего линейный

1. Расчет любого сложного ЭУ сводится к последовательному расчету функциональных элементов, из которых сложное ЭУ синтезировано. Приводимые в технической литературе методы расчета разработаны для применяемых на практике схем функциональных элементов (усилительных каскадов, выпрямителей, мультивибраторов и т. д.) и для наиболее широко распространенных типов сложных ЭУ (электронных стабилизаторов, радиоприемных устройств и т.д.).

Электронные стабилизаторы обеспечивают высокую точность поддержания стабилизированного напряжения, значительное ослабление пульсаций и возможность регулировки выходного напряжения. К недостаткам электронных стабилизаторов относятся малый КПД и низкая эксплуатационная надежность.

1. На чем основан принцип работы импульсных преобразователей? 2. В чем заключается широтно-импульсное регулирование постоянного напряжения? 3. Укажите основные преимущества и недостатки ШИП. 4. Опишите устройство последовательного ШИП. 5. Поясните принцип работы последовательного ШИП с параллельной емкостной коммутацией. 6. Чем характеризуют схемы с резонансной коммутацией? 7. Какие существуют способы коммутации тиристоров? 8. Что называют коэффициентом стабилизации? 9. На какие группы подразделяют стабилизаторы по точности поддержания стабилизируемой величины? 10. Чем отличаются стабилизаторы параметрического и компенсационного типов? 11. По каким схемам могут быть построены стабилизаторы на стабилитронах? 12. Какие стабилизаторы применяют для стабилизации переменного напряжения? 13. Как работает феррорезонансный стабилизатор? 14. Опишите работу электронных стабилизаторов постоянного напряжения с последовательным включением регулируемого элемента.

Стабилизаторы напряжения инерционны — выходное напряжение стабилизируется с некоторым запаздыванием по отношению к моменту изменения дестабилизирующего фактора. Инерционность стабилизатора вызывается инерционностью как регулирующего и усилительных элементов, так и стабилизатора, применяемого в источнике эталонного напряжения. Наибольшая инерционность — у стабилизаторов с теп-лозависимыми сопротивлениями, наименьшая — у электронных стабилизаторов. Ламповые стабилизаторы безынерционны вплоть до очень высоких частот. Если инерционность не проявляется на частоте гармоники выпрямленного напряжения, имеющей амплитуду существенной величины, то стабилизатор не только стабилизирует, но одновременно является и сглаживающим фильтром.

Для питания различной полупроводниковой аппаратуры в настоящее время широко применяются транзисторные стабилизаторы компенсационного типа, которые принципиально не отличаются от электронных стабилизаторов. Основное различие между ними заключается в том, что в полупроводниковых стабилизаторах вместо электронных ламп используются транзисторы.

В ламповых стабилизаторах в качестве регулируемых элементов используют электронные лампы, сопротивление которых может изменяться в широких пределах при изменении напряжения на управляющей сетке. Усилитель также выполняется на электронной лампе, а в качестве измерительного элемента используют делитель напряжения со стабилитроном в одном из плеч. Стабилитрон служит источником опорного напряжения 17ОП, с которым сравнивается выходное напряжение для получения сигнала отклонения его от номинального значения. Одна из наиболее распространенных схем ламповых электронных стабилизаторов с последовательным включением регулируемого элемента приведена на 5.21. На сетку усилительной лампы Л2 поступает разность напряжений на стабилитроне и на резисторе R2, являющемся нижним плечом делителя Яь Я2:

23. Опишите работу электронных стабилизаторов постоянного напряжения с последовательным включением регулируемого элемента.

Далее в общем виде проведен анализ работы электронных стабилизаторов напряжения и тока при изменении только питающего напряжения и сопротивления нагрузки. Теми же приемами можно исследовать влияние нестабильности параметров электронных приборов и всех пассивных элементов схемь.

Схемы наиболее распространенных электронных стабилизаторов напряжения в ламповом и полупроводниковом вариантах представлены на 11.7, а, б. Обе эти схемы идентичны и состоят из одно-каскадного усилителя и катодного (эмиттерного) повторителей.

Представляет интерес универсальный стенд, предназначенный для регулировки и проверки функциональных микроузлов типа выпрямителей, электронных стабилизаторов, счетчиков и др. Стенд снабжен приспособлением для присоединения к нему узлов. Проверка на этом стенде ведется с помощью блоков программирования. Стенд позволяет плавно с точностью ±1 % изменять напряжение сети переменного тока, контролировать потребляемый ток и номинальное значение выходных параметров проверяемого функционального микроузла. Последний подключают к блоку программирования с помощью специального приспособления. В блок входят эквивалентная нагрузка, исполнительное электронное реле и элементы, зависящие от вида и типа проверяемого узла. Блок задает программу испытания или регулирования при помощи исполнительных реле и соединительных колодок, подключая к проверяемому узлу соответствующие измерительные приборы с нужным входным напряжением. Цифровые индикаторы и сигнальные табло на передней панели стенда указывают номинальные значения выходных напряжений проверяемых узлов. Питание 304