Называются фильтрами

В качестве легирующих примесей применяют элементы III и V групп Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Легирующие элементы III группы создают дырочную электропроводность полупроводниковых материалов и называются акцепторными примесями» элементы V группы — электронную электропроводность и называются донорными примесями.

На электропроводность полупроводника существенное влияние оказывает наличие в нем атомов различных примесей. При добавлении в полупроводник, относящийся к IV группе периодической системы элементов Д.И.Менделеева, элементов Vгруппы образуются валентные связи между атомами примеси и четырьмя атомами полупроводника. При этом пятый валентный электрон примеси оказывается избыточным и значительно слабее связанным со своим атомом, чем остальные четыре. При сообщении кристаллу небольшого количества дополнительной энергии (значительно меньшей, чем ширина запрещенной зоны AW) избыточный электрон переходит в зону проводимости и становится свободным. При увеличении содержания атомов примеси возрастает число электронов в зоне проводимости, а число дырок при этом не меняется. При значительном увеличении концентрации электронов по сравнению с концентрацией дырок ток в основном переносится электронами. В этом случае электроны являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными. Примеси, способные отдавать электроны в зону проводимости, называются донорными или донорами.

ся свободным. При комнатной температуре практически все электроны фосфора, не образующие ковалентных связей с атомами кремния, становятся свободными и участвуют в электрической проводимости. Атом фосфора, потерявший один электрон, превращается в неподвижный положительно заряженный ион. Свободные электроны примеси добавляются к собственным электронам полупроводника, вызванным термогенерацией, поэтому проводимость полупроводника становится преимущественно электронной. Примеси, вызывающие в полупроводнике преобладание числа электронов над числом дырок, т. е. обусловливающие преимущественно электронную проводимость, называются донорными («отдающими» электроны). По отношению к германию и кремнию донорами помимо фосфора могут быть сурьма, мышьяк и некоторые другие элементы пятой группы таблицы Менделеева. Таким образом, в кремнии с примесью фосфора число свободных электронов всегда превышает число дырок и электрическая проводимость осуществляется за счет движения свободных электронов. В этих условиях электроны являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными. Полупроводники, у которых основными носителями заряда являются электроны, называются полупроводниками типа п.

Примеси, отдающие электроны называются донорными. При введении трехвалентной примеси примесный атом отдает три своих валентных электрона для образования ковалентных связей с тремя близлежащими атомами. Связь с четвертым атомом оказывается незаполненной, однако на нее сравнительно легко могут переходить валентные электроны с соседних связей ( 2.8). При перебросе валентного электрона на незаполненную связь примесный атом с присоединенным лишним электроном образует в кристаллической решетке неподвижный отрицательный заряд; кроме того, образуется дырка, способная перемещаться по решетке.

лентных электронов. Такие примеси, обладающие дополнительным валентным электроном, называются донорными. Один из валентных электронов оказывается лишним, не образует связи с соседними атомами полупроводника. На энергетической диаграмме этому электрону соответствует локальный энергетический уровень, расположенный в верхней части запрещенной зоны ( 1.1,6) и заполненный при температуре абсолютного нуля.

Примесная электропроводность. Если в полупроводник внести примесь, он будет обладать помимо собственной электропроводности еще и примесной. Примесная электропроводность может быть электронной или дырочной. В качестве примера рассмотрим случай, когда в чистый германий (четырехвалентный элемент) вводится примесь пятивалентного элемента, например мышьяка ( 16.7, а). Атом мышьяка связывается в кристаллической решетке германия ковалентными связями. Но в связи могут участвовать только четыре валентных электрона мышьяка, а пятый электрон оказывается «лишним», менее сильно связанным с атомом мышьяка. Для того чтобы этот электрон оторвать от атома, нужно значительно меньше энергии, поэтому уже при комнатной температуре он может стать электроном проводимости, не оставляя при этом в ковалентной связи дырки. Таким образом, в узле кристаллической решетки появляется положительно заряженный ион примеси, а в кристалле — свободный электрон. Примеси, атомы которых отдают свободные электроны, называются донорными (донорами).

Проводимость, вызванная присутствием в кристалле полупроводника примесей из атомов с иной валентностью, называется примесной. Примеси, вызывающие в полупроводнике увеличение свободных электронов, называются донорными, а вызывающие увеличение дырок — акцепторными.

Полупроводники с преобладанием электронной проводимости называются полупроводниками типа п (от латинского слова negative — отрицательный), а полупроводники с преобладанием дырочной проводимости —типа р (от латинского positive положительный). Носители заряда, определяющие собой вид проводимости в примесном полупроводнике, называются основными (электроны в п-полу-проводнике или дырки в р-полупроводнике), а носители заряда противоположного знака — не основными. Примеси, вызывающие преобладание электронной проводимости, называются донорными, а дырочной —акцепторными. Донор-ной примесью для германия является, например, мышьяк, а акцепторной — индий.

электронной или дырочной. В качестве примера рассмотрим случай, когда в чистый германий (четырехвалентный элемент) вводится примесь пятивалентного элемента, например мышьяка ( 1.7, а). Атом мышьяка связывается в кристаллической решетке германия ковалентными связями. Но в связи могут участвовать только четыре валентных электрона мышьяка, а пятый электрон оказывается "лишним", менее сильно связанным с атомом мышьяка. Для того чтобы этот электрон оторвать от атома, нужно значительно меньше энергии, поэтому уже при комнатной температуре он может стать электроном проводимости, не оставляя при этом в ковалентной связи дырки. Таким образом, в узле кристаллической решетки появляется положительно заряженный ион примеси, а в кристалле - свободный электрон. Примеси, атомы которых отдают свободные электроны, называются донорными

лентных электронов. Такие примеси, обладающие дополнительным валентным электроном, называются донорными. Один из валентных электронов оказывается лишним, не образует связи с соседними атомами полупроводника. На энергетической диаграмме этому электрону соответствует локальный энергетический уровень, расположенный в верхней части запрещенной зоны ( 1.1,6) и заполненный при температуре абсолютного нуля.

Легирование собственного полупроводника примесью существенно влияет на его удельную электрическую проводимость. Примесь нарушает периодичность кристаллической решетки и образует в энергетическом спектре полупроводника дополнительные уровни, которые располагаются в запрещенной зоне. Если энергетический уровень примеси находится вблизи дна зоны проводимости, то в этом случае более вероятным является переход электронов с уровней примеси в зону проводимости. Концентрация свободных электронов в таких полупроводниках увеличивается и становится существенно больше концентрации дырок. Такие примеси называются донорными. Электропроводность полупроводников, легированных донорной

Полиномы 5m(fi) = Qm известны под названием полиномов Бат-терворта (по имени автора, предложившего использовать их для «конструирования» частотных характеристик фильтра). Поэтому фильтры, у которых квадрат АЧХ описывается выражением (10.4) и рабочее ослабление — выражением (10.5), называются фильтрами Баттерворта.

Фильтры с частотными характеристиками (10.15) называются фильтрами Чебышева. Проанализируем частотные характеристики фильтра Чебышева. Для этого вначале рассмотрим свойства полиномов ГШ(П). Ниже приведены шесть первых полиномов Чебышева*:

Рассмотренные схемы называются фильтрами симметричных составляющих. Они применяются в схемах защиты трехфазных энергетических систем от аварийных режимов, вызывающих несимметрию токов и напряжений отдельных фаз.

Графики функции (15.49) при нескольких значениях п показаны на 15.14. Определяемая выражением (15.50) аппроксимирующая функция получила название функции Баттерворта, а фильтры, синтезированные на основе этой функции, называются фильтрами Баттерворта. При частоте среза х = 1 (со = а>0) функции Баттео-

Фильтры, полученные таким образом, называются фильтрами типа т.

Простейшие фильтры с т=1 называются фильтрами типа /С, у которых последовательные и параллельные ветви являются об-

Фильтры, обладающие свойствами (9.32), называются фильтрами типа р, или типа К.

фильтрами с импульсной характеристикой ко-нечнойдлины или КИХ-фи л ьтрами. При п->- оо ЦФ называются фильтрами с импульсной харак-

Передаточные функции приведенных простейших фильтров представляют собой уравнения первого порядка, поэтому и фильтры называются фильтрами первого порядка. Коэффициент усиления у них уменьшается с частотой на 20 дБ/дек.

Эта функция широко известна под названием функции Баттерворта. Поэтому ЧФ, использующие такой вид аппроксимации, называются фильтрами Баттерворта.

Полиномы Sm(n) = Qm известны под названием полиномов Бат-терворта (по имени автора, предложившего использовать их для «конструирования» частотных характеристик фильтра). Поэтому фильтры, у которых квадрат АЧХ описывается выражением (10.4) и рабочее ослабление — выражением (10.5), называются фильтрами Баттерворта.

Фильтры с частотными характеристиками (10.15) называются фильтрами Чебышева. Проанализируем частотные характеристики фильтра Чебышева. Для этого вначале рассмотрим свойства полиномов Tm(Q). Ниже приведены шесть первых полиномов Чебышева*: