Электронном прожекторе

Для собственных полупроводников уровень Ферми проходит по середине запрещенной зоны. В электронном полупроводнике средняя энергия электронов (и всего полупроводника) будет выше, следовательно, уровень Ферми должен находиться выше середины запрещенной зоны. Увеличение концентрации доноров приводит к тому, что уровень Ферми будет располагаться все выше. Что касается дырочного полупроводника, то в нем уровень Ферми должен располагаться ниже середины запрещенной зоны, причем тем ниже, чем больше концентрация акцепторов.

Представим себе два полупроводника, один из которых имеет дырочную, а другой электронную электропроводность ( 2.4, а). Напомним, что в дырочном полупроводнике присутствуют в равном количестве подвижные положительные дырки и неподвижные отрицательные ионы. На 2.4 дырки обозначены знаком « + », а отрицательные ионы — « —», заключенными в кружки. Концентрация примеси в электронном полупроводнике выбрана в 2 раза меньшей, чем в дырочном. Электроны обозначены знаками « —», а положительные, ионы —« + », заключенными в кружки. Их количество в электронном полупроводнике одинаково. Поскольку • Na = 2Nn, зарядов в дырочном полупроводнике в 2 раза больше, чем в электронном.

При низком уровне возбуждения Дл=ДрПо) не зависит от концентрации дырок и характеризует время жизни неосновных носителей заряда — дырок. Аналогичное соотношение справедливо для дырочного полупроводника.

В отсутствие внешнего электрического поля уравнение непрерывности для дырок в электронном полупроводнике можно записать аналогично (3.14). Поскольку имеется цилиндрическая симметрия распределения носителей заряда, уравнение непрерывности удобно представить в цилиндрической системе координат. Для стационарного случая

Модели полупроводников с электронной и дырочной электропроводностью представлены на 3.17, а. Основные носители заряда в полупроводнике п-типа - электроны - на рисунке обозначены знаком минус. Ионизированные атомы донорной примеси, будучи структурными элементами, не принимают участия в электропроводности. На рисунке они обозначены знаком плюс в кружке. Дырки, которые в электронном полупроводнике также имеют место.на рисунке не изображены, потому что они являются неосновными носителями заряда и концентрация их по сравнению с концентрацией электронов невелика. Аналогичные обозначения сделаны и для дырочного полупроводника.

В электронном полупроводнике основными носителями заряда являются электроны, поток их от горячего конца к холодному будет больше, чем от холодного к горячему. В результате этого на холодном конце будет накапливаться

где q — заряд электрона, п и р — концентрация электронов и дырок, ц„ и л„ — подвижность электронов и дырок, т. е. средняя скорость направленного движения носителей заряда, отнесенная к напряженности электрического поля. В электронном полупроводнике пп~>рп, поэтому

В электронном полупроводнике основными носителями заряда, как известно, являются электроны, поток их от горячего конца к холодному будет больше, чем от холодного к горячему. В результате этого на холодном конце будет накапливаться отрицательный заряд, на горячем оставаться нескомпенсированный положительный. Возникшее электрическое поле будет вызывать поток электронов от холодного конца к горячему. Стационарное состояние установится при равенстве этих электронов. У дырочного полупроводника на холодном конце возникнет положительный заряд. Таким образом, по знаку термоЭДС можно судить о типе электропроводности полупроводника.

В электронном полупроводнике заряд свободных электронов компенсируется суммарным положительным зарядом, который слагается из зарядов дырок и ионизированных атомов доноров:

для дырочного. Откуда можно определить концентрацию дырок в электронном полупроводнике:

В отличие от концентрации основных носителей концентрация неосновных носителей в области 2 резко увеличивается с ростом температуры. Действительно, в соответствии с (1.3) равновесная концентрация неосновных носителей — дырок в электронном полупроводнике pno=n-f/nno, где п„0 — равновесная концентрация электронов в электронном полупроводнике. Поскольку в области 2 имеем Пп0=Ме, то

странственного заряда. На модулятор подается отрицательный по отношению к катоду потенциал в несколько десятков вольт, изменяя величину которого, можно регулировать интенсивность электронного луча, а следовательно, и яркость свечения люминофора. Кроме того, электрическое поле между катодом и модулятором фокусирует поток электронов, направляя его в отверстие модулятора. Далее поток электронов проходит через систему анодов А\, А2. Не фокусирующий анод А\ представляет собой металлический цилиндр с перегородками и отверстиями, образующими диафрагму. На фокусирующий анод А\ подают положительный потенциал (несколько сотен вольт), который создает в электронном прожекторе неравномерное электрическое поле, обеспечивающее электростатическую фокусировку электронного луча.

Фокусировка электронного луча на экране ЭЛТ обеспечивается изменением потенциала первого анода с помощью потенциометра RZ. Суммарное сопротивление всего делителя RI — #4 выбирается таким, чтобы ток /д, протекающий через него, был много больше тока /ai первого анода (ток /а! даже Е, электронном прожекторе ЭЛТ с «нулевым» током анода может достигать величины в десятки микроампер). В противном случае при регулировке яркости свечения экрана будет меняться потенциал первого анода, что приведет к дефокусировке луча на экране ЭЛТ.

Устройство трубки с магнитным управлением показано на 7-1, б. Электронный прожектор в этой трубке содержит те же электроды, что и в трубке с электростатическим управлением, за исключением второго анода. В электронном прожекторе имеется лишь одна электронная линза, образуемая неоднородным электрическим полем между модулятором и первым анодом. Роль второй фокусирующей линзы выполняет неоднородное магнитное поле короткой катушки, надеваемой вблизи первого анода на горловину баллона трубки. Электронный луч отклоняется с помощью магнитных полей, образуемых двумя парами отклоняющих катушек.

Ввиду отсутствия ограничивающих диафрагм в электронном прожекторе трубки с магнитной фокусировкой ток луча по вели-

8 отличие от первой линзы главная проекционная линза может быть как электростатической, так и магнитной. В первом случае фокусирующую систему называют электростатической; во втором случае говорят об электронном прожекторе с магнитной фокусирующей системой. В обоих случаях требования к главной проекционной линзе одни и те же: она должна' обеспечить минимально возможные размеры сечения электронного луча, а следовательно, и светящегося пятна на экране трубки. С этой целью, при конструировании электронного прожектора стараются по возможности уменьшить размеры объекта (скрещения) после первой линзы, уменьшить апертурный угол со стороны объекта е( и увеличить

В электронном прожекторе, состоящем из катода и, как правило, нескольких электродов, происходит управление как силой тока, так и плотностью (фокусировка) электронного потока.

Большинство прожекторов современных электронно-лучевых приборов строят по двухлинзовой оптической схеме. Использование двухлинзового прожектора с первой сильной (короткофокусной) линзой и второй слабой (длиннофокусной) позволяет получать в плоскости экрана сечение электронного луча диаметром порядка 0,1 мм при диаметре эмитирующей поверхности катода около 1 мм. Примерный вид распределений потенциалов неоднородных электрических полей (эквипотенциали), образующих две линзы, и траектории электронов 7 в триодном электронном прожекторе приведены на 11.2.

Устройство трубки с магнитным управлением показано на 7-1, б. Электронный прожектор в этой трубке содержит те же электроды, что и в трубке с электростатическим управлением, за исключением второго анода. В электронном прожекторе имеется лишь одна электронная линза, образуемая неоднородным электрическим полем между модулятором и первым анодом. Роль второй фокусирующей линзы выполняет неоднородное магнитное поле короткой катушки, надеваемой вблизи первого анода на горловину баллона трубки. Электронный луч отклоняется с помощью магнитных полей, образуемых двумя парами отклоняющих катушек.

Ввиду отсутствия ограничивающих диафрагм в электронном прожекторе трубки с магнитной фокусировкой ток луча по вели-

8 отличие от первой линзы главная проекционная линза может быть как электростатической, так и магнитной. В первом случае фокусирующую систему называют электростатической; во втором случае говорят об электронном прожекторе с магнитной фокусирующей системой. В обоих случаях требования к главной проекционной линзе одни и те же: она должна' обеспечить минимально возможные размеры сечения электронного луча, а следовательно, и светящегося пятна на экране трубки. С этой целью, при конструировании электронного прожектора стараются по возможности уменьшить размеры объекта (скрещения) после первой линзы, уменьшить апертурный угол со стороны объекта е( и увеличить

Дефекты кинескопов удобно делить на механические и электрические. Это деление весьма условно. Так, наличие посторонних частиц в электронном прожекторе приводит к утечкам и коротким замыканиям между электродами. Причина— механическая частица, а следствие — электрическое замыкание. Но при высоковольтных пробоях в кинескопе может происходить механическое вырывание частиц с катода как следствие электрического разряда. Другими словами, классификацию дефектов мы производим по их проявлению во время осмотра и испытаний.