Колебаний кристаллической

тудной модуляции состоит в том, что амплитуда высокочастотных колебаний изменяется в соответствии с изменением модулирующего сигнала. Высокая частота как бы несет сигнал (отсюда термин — несущая). На 5-27 показана схема амплитудной модуляции на сетку; принцип действия ясен из рисунка.

4.21 (УО). В радиопередающем устройстве, излучающем однотональные ЧМ-сигналы, мгновенная частота колебаний изменяется за счет того, что емкость конденсатора LC-контура в задающем генераторе переменна во времени:

При частотно-модулированном сигнале (ЧМС) частота колебаний изменяется по закону

Частотной модуляцией называют воздействие сигнала низкой частоты на переменный ток высокой частоты, при котором амплитуда тока высокой частоты остается неизменной, но сама частота колебаний изменяется по закону, задаваемому током низкой частоты ( 8.1, б):

Высокая частота coi называется несущей, низкая частота ад-модул ирующе и, множитель т0 — к о э ффициентом моду* л я ц и и. Итак, процесс амплитудной модуляции состоит в том, что амплитуда высокочастотных колебаний изменяется в соответствии с изменением модулирующего сигнала. Высокая частота как бы несет сигнал (отсюда термин — несущая) . На 5-27 показана схема амплитудной модуляции на сетку; принцип действия ясен из рисунка.

Из этого рисунка видно, что на протяжении всего участка между двумя соседними узлами стоячей волны синусоидальное изменение напряжения во времени происходит с одинаковой начальной фазой: при прохождении узла начальная фаза синусоидальных колебаний изменяется скачкообразно на величину зт. Сказанное в равной мере относится и к стоячей волне тока.

Амплитудная модуляция (AM) наиболее широко используется в радиосвязи и радиовещании для передачи информации звукового диапазона частот. При амплитудной модуляции амплитуда высокочастотных колебаний изменяется без изменения частоты и фазы по закону управляющего (модулирующего) напряжения более низкой частоты.

При фазовой модуляции (ФМ) фаза высокочастотных колебаний изменяется без изменения амплитуды по закону изменения мгновенного значения модулирующего напряжения:

колебаний изменяется и становится равной или кратной частоте воздействующего (синхронизирующего) напряжения.

Из-за появления дополнительных скачков фазы ДФ1, ДФ2, Дфз, АФ4 частота колебаний изменяется и становится отличной от резонансной.

Колебания, описываемые этими уравнениями; уже не являются синусоидальными. Синусоидальные колебания должны иметь неизменную амплитуду, а из приведенных выше уравнений видно, что амплитуда колебаний изменяется во времени в соответствии с изменениями входного сигнала. Следовательно, модулированные колебания представляют собой колебания высокой частоты, низкочастотных составляющих в их составе нет. Однако модулированные колебания «несут» в себе низкочастотный сигнал, заложенный в изменениях их амплитуды.

ходов между ними. Все они подчиняются постулату Бора: при переходе с вышележащего уровня с энергией Ег на нижележащий с энергией Е2 выделяется квант энергии с частотой v, т. е. hv ~ ?\ — ?2 (где Л — постоянная Планка). Переходы могут быть излучательными и безызлучательными. При излучательном переходе энергия излучаемого кванта зависит от энергий уровней, между которыми совершается прямой переход, и практически лежит в любом месте диапазона длин волн электромагнитного излучения: от у-излучения до частот радиодиапазона. При безызлучательных переходах энергия превращается в тепловую энергию колебаний кристаллической решетки.

Изучение взаимодействия электронов, ускоренных до энергий около 100 кэв, с металлом показывает, что энергия электронов пучка передается не непосредственно атомам, находящимся в узлах кристаллической решетки металла, а в основном их электронам и расходуется на увеличение энергии их колебательного движения. Электроны атома передают это приращение энергии колебательного движения кристаллической решетке. Возникающее при этом увеличение амплитуды колебаний кристаллической решетки проявляется как повышение температуры металла.

Электронный и дырочный полупроводники. Если в собственный полупроводник ввести донорную примесь, то число свободных электронов будет превышать число дырок. Такой полупроводник обладает преимущественно электронной проводимостью и называется электронным или п-типа. Дополнительные свободные электроны возникают при ионизации донорных атомов — отрыве от них электронов под действием тепловых колебаний кристаллической решетки, в результате донорные атомы превращаются в положительно заряженные ионы. Донорные атомы образуют в запрещенной зоне разрешенные уровни Е8, расположенные вблизи дна зоны проводимости ( 1.3). При ионизации донор-ного атома электрон 1 переходит с донорного уровня Eg в зону проводимости, разность Д?1е=?п—Eg называется энергией ионизации доноров. Так как Д?й<СЛ?з, то при не слишком высоких температурах число свободных электронов, возникающих вследствие ионизации доноров, при достаточно большой концентрации доноров превышает число электронов и дырок, образовавшихся вследствие тепловой генерации. Электроны в этом случае называются основными носителями.

Фононы. Тепловые колебания отдельных атомов из-за сильного взаимодействия между ними не являются независимыми. Колебание одного атома передается соседним, и в кристалле возникает коллективное смещение атомов в виде упругих волн. Для описания таких процессов в квантовой механике вводят представление об особых частицах фононах — квантах тепловых колебаний кристаллической решетки, подобно тому, как электромагнитное излучение эквивалентно испусканию фотонов. Фононы обладают импульсом рфон и энергией ?фОН, связанной с частотой VIJ>OH формулой Планка ?'фон=/^фон, где h — постоянная Планка. Средняя энергия фононов kT, где k— постоянная Больцмана.

1. Отдельные электроны могут оказаться под суммарным воздействием энергии фотонов и энергии тепловых колебаний кристаллической решетки. Тогда эти электроны перейдут в зону проводимости.

и от концентрации примесей. С увеличением содержания примесей возрастает вероятность их столкновений, что снижает подвижность. Повышение температуры также приводит к снижению подвижности носителей, что объясняется увеличением наблюдаемой при росте температуры энергии электронов и дырок и увеличением интенсивности колебаний кристаллической решетки. Для подвижности электронов и дырок справедливо выражение

Атомы твердых тел совершают сложные тепловые колебания около положений равновесия,^ непосредственное количественное описание которых представляет значительные трудности. Поэтому прибегают к следующему методу рассмотрения тепловых колебаний кристаллической решетки.

С ростом температуры растет амплитуда тепловых колебаний кристаллической решетки, подвижность электронов уменьшается, т. е. растет рм. При этом температурный коэффициент сопротивления ТКСМ>О. В полупроводниковых и изоляционных сверхтонких (менее 3 нм) межкристаллитных прослойках повышение температуры вызывает рост концентрации электронов проводимости, т. е. уменьшается рп (ТКСП<0). Рассеяние электронов на границах (рг) от температуры не зависит (ТКСЦ=0). Можно получить автотермо* компенсацию, если обеспечить соблюдение равенства рм-ТКСм = =рп-ТКСп. Для этого вклад межкристаллитных прослоек в электросопротивление должен быть значительным, но стабильным, мало изменяющимся под действием окружающей среды.

пической неподвижности всей массы вещества. В наиболее чистом виде теплопроводность можно наблюдать в твердых телах и тонких неподвижных слоях жидкости и газа. В металлах и полупроводниках теплообмен осуществляется за счет соударений и диффузии свободных электронов, а также упругих колебаний кристаллической решетки, т.е. теплопроводность складывается из двух слагаемых — электронной и фононной. В металлах вторая составляющая мала, в полупроводниках она больше, а в диэлектриках — является основной.

Здесь первый член соответствует энергии поглощенных квантов с hv=Et/, второй — потерям энергии фотоэлектронов после прохождения р — «-перехода, третий — потерям энергии электронов вблизи контакта к re-области (см. формулу (1. 20)), четвертый — выделению энергии в нагрузке, пятый — потерям энергии дырок вблизи контакта к /ьобласти (см. формулу (1. 21)), шестой — повышению энергии части фотоэлектронов, возвращающихся обратно в р-область как темновой ток, седьмой — потерям энергии этой части фотоэлектронов при рекомбинации в /^-области. Заметим, что повышение энергии темновых электронов происходит за счет поглощения энергии тепловых колебаний кристаллической решетки.

Соответственно зависимостям k(v) и p(v) при hv>Eg происходит рост фотопроводимости с увеличением энергии квантов ( 2.12). Небольшая фотопроводимость при hvEg фотопроводимость согласно (2.10) должна увеличиваться, практически она имеет максимум, а затем уменьшается. Причина этого заключается в уменьшении эффективного времени жизни с ростом коэффициента поглощения. Скорость 66

При бомбардировке кристаллов хлористого калия электронами первичный электронный пучок возбуждает в кристалле вторичную эмиссию, и вторичные, более медленные электроны могут занять вакатное место в узлах кристаллической решетки, создавая центры поглощения света. Центры поглощения весьма устойчивы, окраска экрана может сохраняться несколько часов после прекращения электронной бомбардировки. Удаление следа электронного луча (обесцвечивание экрана) осуществляется нагреванием экрана или освещением его интенсивным светом. При нагревании экрана за счет усиливающихся тепловых колебаний кристаллической решетки происходит перераспределение электронов, центры поглощения исчезают, кристаллы КО снова становятся прозрачными.