Расщепление энергетических

вызывают срабатывание расширителя импульсов, в результате чего элемент ЗАПРЕТ не пропускает на выход устройства входной импульс. Если же амплитуда импульса меньше минимального уровня, то этот импульс не проходит через селектор и элемент ЗАПРЕТ пропускает входной импульс на выход устройства, так как расширитель не срабатывает.

Для удобства согласования этого реле с логической частью УРЗ импульсный выходной сигнал РО преобразуется далее в непрерывный посредством расширителя импульсов РИ. Возможно органиче-

ный характер, так как появлялся бы только на время открытия транзистора V8. Схема по 6.8 для получения при /вх>/ср не-> прерывного выходного сигнала выполнена в виде так называемого расширителя импульсов [2]. Как только открывается транзи* стор V8, за счет тока его коллектора открывается транзистор V9, а за счет тока коллектора V9 открывается транзистор V12. Конденсатор С начинает заряжаться через резисторы R9—R10 и переход эмиттер — база транзистора V8. Таким образом, ток заряда конденсатора является током обратной связи для входной цепи V8, создавая положительную обратную связь. Благодаря этому даже при превышении рабочим током тормозного на очень короткое вре-

Расчетные выражения, связывающие между собой параметры элементов схемы расширителя импульсов, приведены в- [2], Отметим дополнительно, что значения ёмкости и сопротивлений должны быть выбраны так, чтобы остаточное напряжение на конденсаторе при его разряде к концу цикла с запасом превышало сумму падений напряжений на открытом диоде V6 и переходе эмиттер — база транзистора V12, а ток разряда обеспечивал надежное открытие V12. Некоторые возникающие при этом выборе трудности могут быть преодолены за счет шунтирования R10 диодом и исключения тем самым R10 из цепи разряда.

ности хотя бы кратковременно — в течение одного полупериода. В символах алгебры логики условие срабатывания органа можно с учетом этого записать в виде выходного сигнала у=и'А -и'в -и'с(—10)-\-ид -u'B-u'c-(—1'0). Поскольку сигнал у может появляться кратковременно, на выходе схемы сравнения должен быть предусмотрен реагирующий элемент в виде расширителя импульсов. Как многофазный, орган не имеет однозначной характеристики в плоскости Z.

Расширители импульсов предназначены для расширения импульсов по длительности, т. е. для получения выходных импульсов с длительностью, большей длительности входных. Одна из возможных функциональных и схем расширителя импульсов показана на 5.18, где Р/С— разрядный каскад, обеспечивающий под действием входного импульса кратковременное замыкание входных контактов а и Ь (на рисунке кон-

Отметим некоторые свойства рассмотренного расширителя импульсов. Формирование выходного импульса заканчивается при напряжении на базе, равном ео5, и напряжении на конденсаторе Uc — = Е! + е0б, т. е. при Uс = ?/с(0). После этого напряжение ыб(0 оказывается зафиксированным на уровне еоб и никаких дальнейших изменений напряжения на конденсаторе не происходит. Исходное напряжение на конденсаторе восстанавливается в процессе формирования выходного импульса. Никакого дополнительного времени восстановления для подготовки расширителя импульсов к работе после формирования среза выходного импульса не требуется. Поэтому при твх>3в1 и Г>твх + тзаР величина тзаР, характеризующая степень расширения длительности импульса, не зависит от периода следования входных импульсов Т.

Как было отмечено, на практике разрядный каскад РК расширителя импульсов выполняется в виде транзисторного ключа. Принципиальная схема расширителя с разрядным каскадом, выполненным в виде транзисторного ключа, показана на 5.21. Применение разрядного транзистора Т2, допустимый коллекторный ток которого всегда ограничен, приводит к, тому, что в схему приходится вводить дополнительный резистор rz. Его назначение — ограничение тока в цепи «коллектор Т2 — эмиттерный переход 7> на уровне, не превы-

импульсов, амплитуда которых превышает заданное значение Е0', расширителя импульсов Р, в качестве которого можно использовать заторможенный релаксационный генератор, например ждущий мультивибратор; устройства задержки импульсов D, которым может служить искусственная линия, и схемы совпадения.

Указанные селекторы иногда называют частотными реле. Под частотным реле понимают импульсное устройство, входное напряжение которого от частоты повторения входных импульсов имеет релейную зависимость вида, показанного на 10.7, а, б. Функциональная схема частотного реле, использующего селектирующие свойства расширителя импульсов, представлена на 10.8, где Р — расширитель импульсов, выполненный, например, с тиристорным разрядным каскадом по схеме 7.22, а; НИЦ — нелинейная интегрирующая цепь, т. е. интегрирующая цепь с существенно неодинаковыми постоянными времени при зарядке и разрядке накопительного конденсатора (значительной постоянной времени при зарядке конденсатора и очень малой — при разрядке); /С — компаратор напряжения с порогом включения (У0

Показателем расширителя импульсов служит коэффициент расширения:

4. Расщепление энергетических 5. Энергетические зоны твердого,

Рис 16.3. Расщепление энергетических уровней атомов, связанных в кристаллической решетке

Энергия электрона W дискретна, или квантована, поэтому электрон может двигаться только по той орбите, которая соответствует его энергии. Возможные значения энергии электрона можно представить на диаграмме энергетическими уровнями ( 16.3). Чем более удалена орбита от ядра, тем больше энергия электрона и тем более высок его энергетический уровень. Энергетические уровни разделены зонами //, соответствующими запрещенной энергии для электронов (запрещенные зоны). Так как в твердом теле соседние атомы находятся очень близко друг от друга, это вызывает смещение и расщепление энергетических уровней, в результате чего образуются энергетические зоны, называемые разрешенными (I, III, IV на 16.3). Ширина разрешенных зон обычно равна нескольким электрон-вольт. В энергетической зоне число разрешенных уровней равно числу атомов в кристалле. Каждая разрешенная зона занимает определенную область энергии и характеризуется минимальным и максимальным уровнями энергии, которые называются соответственно дном и потолком зоны.

В твердом теле (кристалле) соседние атомы расположены настолько близко друг к другу, что между ними происходит взаимодействие. При этом на электроны влияет не только ядро собственного атома; они подвергаются влиянию и ядер соседних атомов, вследствие чего характер движения электронов изменяется. Взаимодействие многих атомов вызывает смещение и расщепление энергетических уровней электронов. При объединении в твердом те/;е N одинаковых атомов каждый уровень энергии расщепляется на

На 1.2, а схематически показано расщепление энергетических уровней W± и W2 электронов в одиночном атоме при образовании системы из шести одинаковых атомов (N = 6). При достаточно большом расстоянии г между атомами они почти не влияют друг на друга. При сближении атомов до расстояния г — г2 происходит расщепление энергетического уровня W2 на шесть дискретных значений. Дальнейшее уменьшение расстояния до величины г — г1 сопровождается расщеплением энергетического уровня Wi-При некотором значении г = г0 в системе образуются две совокупности дискретных энергетических состояний, лежащих в интервале между А№\ и AIF2 и называемых энергетическими зонами. Энергетические зоны AWj и AW2 при г — г0 разделены промежутком А \^3, не содержащим энергетических состояний. Такой энергетический промежуток принято называть запрещенной зоной. Запрещенные зоны соответствуют таким значениям энергии, которыми электрон не может обладать. При дальнейшем сближении атомов наступает перекрытие энергетических зон AWt и AW2, т. е. заполнение запрещенной зоны AW3, Уровни энергии, занятые электронами при температуре абсолютного нуля и отсутствии внешних воздействий, образуют в твердом теле заполненные зоны. Совокупность энергетических уровней валентных электронов образует так называемую нормальную, или валентную, зону. Разрешенные уровни энергии, которые остаются не занятыми при температуре абсолютного нуля, составляют в твердом теле свободную зону. Ее нижнюю часть называют зоной проводимости, поскольку уровни, входящие в нее, могут занимать электроны, получившие дополнительную энергию при нагреве или другим путем.

При Е ж 108...1()9 В/м в полупроводнике возникает эффект Штарка — расщепление энергетических уровней, приводящее к уменьшению ширины запрещенной зоны. В связи с этим уменьшается энергия, необходимая электрону для перехода из валентной зоны в зону проводимости. Возрастает роль температурного воздействия на полупроводник: с увеличением температуры увеличивается количество свободных электронов, возрастает электропроводность.

Всякое нарушение симметрии системы вызывает полное или частичное снятие вырождения: вырожденные энергетические уровни расщепляются в серию невырожденных (или вырожденных частично) подуровней. Такое нарушение симметрии и снятие вырождения происходит, как правило, под влиянием какого-либо внешнего воздействия или взаимодействия внутри системы. Примером этому может служить уже рассмотренное нами расщепление уровня энергии водородоподобного атома на подуровни вследствие взаимодействия электронов в сложных атомах между собой ( 3.6, б), Снятие вырождения может происходить под действием внешних полей. Расщепление энергетических уровней атомов, вызванное действием электрического поля, было открыто Щтарком и называется эффектом Штарка. Расщепление уровней под действием магнитного поля было открыто Зееманом и носит название эффекта Зеемана. Следует указать, что электрическое поле не снимает вырождения по спину, в то время как магнитное поле снимает и это вырождение. ,

5.2. Расщепление энергетических уровней и образование энергетических зон в кристалле (а); характер дисперсионных кривых для электронов в кристалле (б)

мерно 0,05% Хрома. В решетке парамагнитные ионы хрома Сгзн~ замещают часть ионов А13+. При помещении рубина в постоянное-магнитное поле Н0 происходит расщепление энергетических уровней иона хрома на подуровни ( 11.19), отстоящие друг от друга на определенных расстояниях A?, зависящих от //„. В частности, нижний уровень Сг3+ с J = 3/2 расщепляется на 4 подуровня, между которыми с помощью накачки можно создать инверсную населенность. Такое расщепление показано на 11.19-Однако для иона Сг3+ в кристалле, из-за влияния соседних атомов,, расстояния между подуровнями оказываются неодинаковыми и разрешены переходы с А/п^=±1. Изменяя напряженность постоянного поля //„, можно изменять резонансные частоты и, таким образом, перестраивать рабочую частоту усилителя. Усилитель работает при температуре жидкого гелия и используется для усиления колебаний в диапазоне К > 1 см.

орбита от ядра, тем больше энергия электрона и тем более высок его энергетический уровень. Энергетические уровни разделены зонами W, соответствующими запрещенной энергии для электронов (запрещенные зоны). Так как в твердом теле соседние атомы находятся очень близко друг от друга, это вызывает смещение и расщепление энергетических уровней, в результате чего образуются энергетические зоны, называемые разрешенными (I, III, IV на 1.3). Ширина разрешенных зон обычно равна нескольким электрон-вольт. В энергетической зоне число разрешенных уровней равно числу атомов в кристалле. Каждая разрешенная зона занимает определенную область энергии и характеризуется минимальным и максимальным уровнями энергии, которые называются соответственно дном и потолком зоны.

Рассмотрим парамагнетик, у которого под воздействием внешнего магнитного поля произошло расщепление энергетических уровней. Выделим три подуровня Wi