Эмиттирует электроны

При анализе работы ДУ принято выделять в нем два общих плеча, первое из которых состоит из транзистора VT^ и резистора RKl (и Л01), а второе — из транзистора VT2 и резистора RK2 (и Л02). Каждое общее плечо ДУ является каскадом ОЭ, т. е. ДУ состоит из двух каскадов ОЭ. В общую цепь эмиттеров транзисторов включен резистор R3, которым и задается иХ общий ток.

Дифференциальные каскады. Эквивалентная схема дифференциального усилителя (ДУ) приведена на 2.7. ДУ представляет собой симметричный усилитель постоянного напряжения с двумя входами и выходами. В общей эмиттерной цепи ДУ имеется источник тока /э, обеспечивающий постоянство суммы токов эмиттеров транзисторов 7\ и Тг. При отсутствии сигналов на входах эмиттерные и коллекторные токи транзисторов 7\ и 7% равны половине тока /э. При наличии на входах синфазного сигнала, когда входные напряжения получают одинаковые приращения, равенство токов, протекающих через транзисторы, не нарушается. Следовательно, разность входных напряжений остается постоянной, т.е. коэффициент усиления синфазного сигнала равен нулю. При подаче на входы различных напряжений, например f/j > ?/2, изменяется распределение токов в Т: и Т2; коллекторный ток /Kl транзистора 7\ увеличивается, а коллекторный ток/К2 транзистора Тг уменьшается. При этом их сумма остается равной /а. Поэтому для приращения токов справедливо следующее соотношение: A/Ki = A/U2-

Вместо отдельных резисторов в цепях эмиттеров транзисторов на практике применяют один общий резистор R3. Он обусловливает отрицательную обратную связь лишь по токам покоя обоих транзисторов (как в каскаде усиления ОЭ, в котором резистор /?э не зашунтирован конденсатором Сэ), что выгодно с точки зрения стабилизации параметров УПТ и снижения дрейфа нуля. Так как при воздействии входного сигнала приращения эмиттерных токов, проходящих через резистор R3, равны, но противоположны по направлению, т. е. А/э1 = — А/Э2, то отрицательная обратная связь по току полезного сигнала поддерживается лишь небольшим сопротивлением связи /?о = = (0,01 - 0,05)/?э.

литных интегральных микросхем типа 1УТ221А-В. Верхняя часть схемы аналогична рассмотренной на 4.28, а, поэтому к ней применимы все положения приведенного анализа. В качестве источника стабильного тока /о использован транзистор Т3 в общей цепи эмиттеров транзисторов Т\ и 7V Резисторы R\, Ri и /?з обеспечивают требуемый режим работы транзистора Т3. Транзистор Г4 в диодном включении применяется для компенсации температурных изменений напряжения [/бэ транзистора Т3. Схема включения микросхемы показана на 4.29, б.

ЭПС работает следующим образом. На ключ ТЗ воздействует управляющий импульс, выработанный транзистором Т7 триггера Шмидта 77, Т8, после его усиления трехкаскадным усилителем Т6, Т5 и Т4. Цепочка RC между транзисторами Т6 и Т5 обостряет фронт управляющего импульса. Триггер управляется напряжением, снимаемым с резистора, включенного в цепь эмиттеров-транзисторов Т9 и Т10 и формирует прямоугольные импульсы переменной длительности. На транзисторы Т9 и Т10 подается усиленный дифференциальным усилителем Т13 и Т14 сигнал рассогласования. Этот дифференциальный усилитель является измерительным элементом, в нем сравнивается часть выходного напряжения с эталонным. Транзистор Т11 работает как нагрузочный (высокоомный транзисторный двухполюсник). Смещение на Т11 создает транзистор Т12. Эталонное напряжение вырабатывается простейшим транзисторным стабилизатором на транзисторе Т1 ( VIII. 14, б) и снимается с активного делителя, в который включен термокомпенсирующий диод Д2. Схема ЭПС питается стабильным напряжением, получаемым с помощью транзистора Т2, в цепи базы которого имеется стабильное напряжение.

На 9.20, б показан фрагмент топологии накопителя с двумя элементами памяти одной строки, имеющими один общий инжектор И, связанный с шиной питания X" (Et, B.t — базы транзисторов VT1, VT2). Общим эмиттером транзисторов одной строки и шиной X' является скрытый слой я+-типа. Так как потенциалы эмиттеров транзисторов разных строк в режиме выборки различаются, то эти транзисторы должны быть изолированными. Поэтому микросхема создается на подложке /7-типа и содержит изолирующие слои / (диэлектрические или /)+-типа). Штриховой линией обведена область, соответствующая одному элементу памяти. Относительная площадь элемента 250...300 литографических квадратов, что в 3...5 раз меньше, чем для элементов на 9.17, 9.19. Примерно такую же площадь имеют статические элементы памяти на КМДП-транзисторах. Статические элементы на п-канальных МДП-транзисторах имеют меньшую, а динамические — много меньшую площадь.

ми Tj и Т2) на уровне 17СТ 4 Vлпр (где 1/ст — напряжение стабилизации; 1/д.Пр— падение напряжения на диодах Ц\ и Д2 при их прямом включении). В эмиттерные цепи дифференциальных каскадов на Тз — Т4 и Гу — Т;; задаются токи значением 0,5 мА, вырабатываемые источниками тока на транзисторах Тч\ и Т23 со стабилизирующей структурой Т-2.1- При помощи эмиттерно-го повторителя на Тю и усилительного каскада на Т\\, на эмиттерный и базовый входы которого поступают сигналы с выходов второго дифференциального каскада, производится преобразование двухфазного сигнала в однофазный. Выходное напряжение усилителя на Т\\ через повторитель напряжения на Т\2 поступает на базу ключевого выходного транзистора Т\$. Глубина насыщения транзистора Т\$ регулируется с помощью каскада на транзисторе Т\ц с транзистором Т\з в диодном включении в эмиттере. Когда выходной потенциал становится меньше некоторого значения, транзистор Тц отпирается и, отбирая часть тока базы Т\2, ограничивает ток его эмиттера, насыщающий транзистор TIS. При этом коэффициент насыщения ключевого транзистора Т is определяется резистивным делителем RU, Ri2, а также отношением площадей эмиттеров транзисторов Т12, Т14 и TIS. Ограничение глубины насыщения уменьшает время рассасывания носителей в базе TIS, способствуя повышению быстродействия ИКН. Для предотвращения выхода из строя транзистора TIS при токах нагрузки выше допускаемых предусмотрена защита, обеспечиваемая транзистором Т16, который отпирается, когда перепад напряжения /№К)з> > l/от.т, и, отбирая часть тока базы Т\2, ограничивает ток нагрузки /„.

зисторах приведен на 3.95, а. Генератор тока /0 подключен к точке соединения эмиттеров транзисторов 7\ и Т2 п-р-п-типа. Такая проводимость транзисторов взята потому, что в интегральных схемах в подавляющем большинстве случаев используются кремниевые транзисторы «-р-л-типа. База транзистора Т2 подключена к источнику постоянного высокостабильного опорного напряжения Е0. На базу TI подается входной управляющий сигнал «вх(/). Ток /0 должен переключаться в нагрузку RKi либо в нагрузку RK2. Выходное напряжение может сниматься либо с коллектора 7\, либо с коллектора Tz. Изменение напряжения на коллекторах этих транзисторов проти-вофазно. Наконец, можно включить нагрузку и между коллекторами 7\ и Т2 (так называемое дифференциальное включение нагрузки). В этом случае при переключениях направление тока в нагрузке изменяется .

Частотная характеристика усилителя имеет вид, показанный на 7.5. Снижение коэффициента усиления в области нижних частот обусловлено разделительными конденсаторами Ср1, Ср2, Срн, а также конденсаторами Сэ1, Сэ2 в цепи эмиттеров транзисторов. Так, например, с уменьшением частоты увеличивается падение напряжения на возрастающих сопротивлениях переходных конденсаторов и тем самым снижается напряжение полезного сигнала, подводимого ко входам отдельных каскадов и нагрузке RH. Увеличение же сопротивлений конденсаторов Сэ1 и Сэ2 с уменьшением . частоты приводит к росту глубины последовательной отрицательной обратной связи по току, что вызывает снижение усиления.

На 7.42 приведена полная принципиальная схема однокаскадного УПТ, используемая при конструировании монолитных интегральных микросхем типа 1УТ221А-В. Верхняя часть схемы аналогична схеме 7.41, а, поэтому к ней применимы все положения приведенного анализа. В качестве источника стабильного тока /0 использован транзистор Т3 в общей цепи эмиттеров транзисторов Tt и Т2. Резисторы RI, R2 и R3 обеспечивают требуемый режим работы транзистора Т3. Транзистор Т4 в диодном включении служит для компенсации температурных изменений напряжения 1/бэ транзистора Т3.

Токоотводы с резисторным смещением. Недостаток схем с диодным смещением заключается в том, что для фиксации токов используют отношение площадей эмиттеров транзисторов, которое следует выбирать не больше пяти. Поэтому при й^>5 желательно применять схемы токоотводов с резисторным смещением ( 3.16, д).

Если катод эмиттирует электроны, а потенциал анода равен нулю, то в межэлектродном промежутке существует отрицательный объемный заряд, наибольшая плотность которого наблюдается у катода. Объемный заряд создает внутреннее электрическое поле, препятствующее движению эпнстронов к аноду.

При температуре Т > О К поверхность твердого тела испускает (эмиттирует) электроны. Эмиссия может происходить в вакуум или другую среду, например плазму, полупроводник, диэлектрик, однако в последних трех случаях процессы токопрохождения существенно усложняются. Процесс термоэлектронной эмиссии аналоги-с ^ чен испарению частиц с поверхности жидко-

Для создания фотокатодов на полированную пластину из плавленого кварца наносят слой титана, в котором формируют изображение. Вытравленные в титановом слое участки в дальнейшем служат источником фотоэлектронов. Затем титан окисляют до диоксида титана, поглощающего УФ-излучение, после чего на всю поверхность напыляют слой палладия толщиной около 4 — 5 нм. При освещении обратной стороны кварцевой пластины УФ-светом палладий эмиттирует электроны с малой энергией ~0,1 эВ. Плотность потока электронов невелика и составляет 100 мкА/см2. Ускоряющее поле напряженностью 10 кВ/см, фокусирующее магнитное поле, обеспечивают перенос изображения на резист в масштабе 1:1. Минимальная ширина линии 1 мкм, диаметр рабочего поля более 125 мм, время экспонирования составляет всего 5 с.

гель 7, расположенный внутри печи сопротивления 8. Тигель сообщается с газоразрядной камерой 9, выполненной из графита или из огнеупорной керамики. Над камерой располагается оксидный подогревный катод 10, который эмиттирует электроны, облегчающие возбуждение дугового разряда. Электроны попадают в камеру через специальное коллимирую-щее отверстие в ее верхней части. Для увеличения плотности ионов в плазменном шнуре источник снабжен вспомогательным электромагнитом, поле которого собирает ионы к оси камеры. В источнике можно использовать газообразную или парообразную лигатуру, для чего предусмотрен впуск паров или газов в камеру извне, через специальные вводы.

Когда источником электронов в приборе является фоточувствительный (к видимым либо ультрафиолетовым лучам) катод, то под действием попадающих на него фотонов катод эмиттирует электроны, как это схематически' показано на 1-20, а.

потока катод эмиттирует электроны и в анодной цепи возникает ток /ф, пропорциональ- 4.1 ный интенсивности светового

В начальный момент времени, когда катод еще не эмиттирует электроны, ток в цепи равен нулю и напряженность электрического поля в вакуумном промежутке определяется разностью потенциалов Ua и расстоянием между электродами га. После того как первые электроны покинули катбд, электрическое поле, обусловленное разностью потенциалов Ua, складывается с полями, которые создаются электронами и наведенными зарядами. По мере продвижения первых электронов от катода к аноду увеличивается суммарный отрицательный заряд в междуэлектродном пространстве и уменьшается относительное изменение напряженности поля. Уменьшается и ток смещения. В тот момент, когда первые электроны достигают анода, в цепи наступает стационарный режим.

В тигельных испарителях 2.8, б тигель 4, выполненный из проводящего тугоплавкого материала, находится относительно катода 3 под высоким (2—10 кВ) положительным потенциалом. Катод 3 из вольфрамовой проволоки нагревается током накала и в условиях давлений ниже 1Q-4 мм рт. ст. эмиттирует электроны, КОТО-

В начальный момент времени, когда катод еще не эмиттирует электроны, ток в цепи равен нулю и напряженность электрического поля в вакуумном промежутке определяется разностью потенциалов Ua и расстоянием между электродами га. После того как первые электроны покинули катбд, электрическое поле, обусловленное разностью потенциалов Ua, складывается с полями, которые создаются электронами и наведенными зарядами. По мере продвижения первых электронов от катода к аноду увеличивается суммарный отрицательный заряд в междуэлектродном пространстве и уменьшается относительное изменение напряженности поля. Уменьшается и ток смещения. В тот момент, когда первые электроны достигают анода, в цепи наступает стационарный режим.

В тигельных испарителях 2.8, б тигель 4, выполненный из проводящего тугоплавкого материала, находится относительно катода 3 под высоким (2—10 кВ) положительным потенциалом. Катод 3 из вольфрамовой проволоки нагревается током накала и в условиях давлений ниже 1Q-4 мм рт. ст. эмиттирует электроны, КОТО-

Фотоэлементы ( 22) выполняют в виде стеклянной колбы 2, на внутреннюю поверхность которой нанесен фотокатод 3 из слоев оксидов серебра и цезия с вкрапленными частицами чистого серебра и цезия. При облучении квантами света поверхность фотокатода эмиттирует электроны. Так проявляется внешний фотоэффект. При положительном по отношению к катоду напряжении Еа на аноде / эмиттированные катодом электроны ускоряются в направлении анода, создавая фототек /а, и на резисторе #„ появляется выходной сигнал, пропорциональный освещенности.

обычного объектива на фотокатоде создается оптическое изображение. Под воздействием излучения фотокатод эмиттирует электроны, число которых в каждой точке катода пропорционально имеющейся там облученности. В момент выхода из фотокатода электроны направлены равномерно во все стороны, фокусирующая система стягивает их в узкий пучок, формирует изображение на экране, а кроме того, что очень важно, ускоряет фотоэлектроны, благодаря чему их кинетическая энергия повышается до значения, способного вызвать свечение экрана — анода. С экрана изображение может передаваться лиоо на сетчатку глаза ^непосредственно или с помощью окуляра), либо на телевизионную трубку или любое другое устройство.