Решеточной релаксации

Схемы включения. Решающий усилитель — усилитель, включающий ОУ и элементы обратной связи. В этом случае используют параллельную отрицательную обратную связь по напряжению. Для идеального решающего усилителя Ii = J0; U0 = 0; ZBbIX = 0; p = = Z1/(Z1 + Z0). На 13.7, а — в представлены основные схемы решающих усилителей. Уравнения (в комплексной форме), описывающие связь выходных напряжений с входными для этих схем, даны в табл. 13.3. В табл. 13.4 показаны некоторые схемы, использующие решающие усилители.

где п — -число входов решающего усилителя; Кб,- — передаточный коэффициент УПТ с одним входом.

Здесь напряжение и, умноженное на 1/L, складывается с током /, умноженным на R/L. Полученное значение производной di/dt интегрируется, после чего получаем ток t, который после умножения на коэффициент R/L складывается с u/L. В этом случае используется интегратор, что позволяет избежать ошибок, связанных с необходимостью дифференцирования. Дрейф нуля решающего усилителя может привести к существенным ошибкам в расчете. При расчете динамики включения аппарата необходимо решать нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка, описывающее процесс перемещения подвижной системы. Решение этого уравнения связано с необходимостью двойного интегрирования напряжения дрейфа, приведенного к входу первого интегратора, что может вызвать накопление значительной ошибки. В силу сказанного при подготовке к расчету для решения этого уравнения следует подбирать усилители •со стабильным нулевым уровнем.

При использовании дифференциального усилителя в качестве решающего усилителя и усилителя постоянных сигналов прежде всего интересуются дрейфом и отклонением выходного напряжения от нуля '. Для расчета этих величин необходимо знать следующие параметры усилителя:

4-14. Граф обобщенного решающего усилителя.

4-16. Пример решающего усилителя.

5-5. Упрощение графа решающего усилителя.

циента усиления К решающего усилителя обычно бывает порядка 5 • 107. Положив К. равным бесконечности, мы получим простейшие выражения для коэффициентов передачи ветвей графа, указанные на 5-5,0.

Пример 3.10. Рассчитать элементы устройства для получения напряжения обратной последовательности с применением решающего усилителя и определить требуемый коэффициент усиления по напряжению. Устройство питается от измерительного трансформатора напряжения с номинальным вторичным напряжением 100 в. Максимальное допустимое напряжение на выходе 7,5 в. Входное сопротивление усилителя не меньше 300 ом. На выходе устанавливается реле с нерегулируемым напряжением срабатывания, которое также должно быть определено. Напряжение обратной последовательности, при котором должно срабатывать реле, необходимо регулировать элементами устройства в пределах от 10 до 20 в. Колебание установленной величины срабатывания в процессе эксплуатации не должно превышать 3%.

Преимуществом рассмотренной схемы решающего усилителя является то, что соотношение между выходным и входным напряжениями определяется только сопротивлениями во входной цепи Z; и в цепи обратной связи Zo. Нестабильность коэффициента усиления Ку не оказывает заметного влияния на указанное соотношение напряжений.

Покажем возможности решающего усилителя в выполнении различных математических операций.

Значение ?с — Ет, рассчитанное с помощью (5.57), характеризует энергию ионизации глубокой ловушки с неопределенностью ±kT, так как при вычислении соотношений (5.50) и (5.52) не были учтены факторы спинового вырождения уровня до л после захвата электрона. Кроме того, возможен значительный франк-кондонов-ский сдвиг уровня энергии ловушки вслед за захватом электрона из-за решеточной релаксации с последующим изменением статистики его заполнения. Энергии, входящие в соотношения (5.51) и (5.53), полученные на основе принципа детального равновесия, с учетом решеточной релаксации следует заменить на ?с — (Е0+Е\)/2, где ЕО, EI ~~ энергии ловушки до и после релаксг ции. Примером такого сдвига является второй донорный уровень кислорода в фосфиде галлия. При определении энергии уровня необходимо учитывать то, что любой дефект или примесь могут создавать два (или более) уровня в запрещенной зоне. Какой из эти:; уровней будет проявляться, зависит от положения уровня Ферми. Примером этого могут служить уровни золота в запрещенной зоне кремния: акцепторный, расположенный на 0,56 эВ ниже дна зоны проводимости, и донорный, расположенный на 0,45 эВ выше потолка валентной зоны.

В гл. 1 дан краткий исторический обзор исследований, выполненных в Японии в области аморфных полупроводников и приборов на их основе. Гл. 2 содержит статьи, посвященные вопросам физики электронных явлений в аморфных полупроводниках. Дан краткий обзор теории электронных свойств аморфных полупроводников с тетраэд-рическими координациями связей, описаны качественные особенности спектров межзонного поглощения и родственных явлений в аморфных полупроводниках. Основное внимание уделено решеточной релаксации правилам fc-отбора, хвостам Урбаха, межзонным корреляциям флуктуации потенциала и фотостимулированным изменениям структуры. Приведен обзор исследований структуры связей в аморфном кремнии a-Si и родственных материалах. Результаты этих исследований проливают свет на локальные особенности структуры сеток a-Si, такие как координационное число атомов в a-Si:H, a-SixGe!_x: H, атомная структура a-SijCi-x: Н, a- Si:F, структурные позиции накопленных в a-Si:H атомов инертных газов. Обсуждаются также попытки создания теории влияния взаимодействия отдаленных один от другого атомов на структуру связей в аморфных полупроводниках. В последней статье описываются явления переноса в аморфном гидрогенизированном кремнии. Показано, что перенос носителей заряда в a-Si: Н имеет дисперсионный характер. Подчеркивается, что теоретический анализ переноса электронов в пленках a-Si: Н необходимо проводить с учетом влияния флуктуации состава и структурного порядка.

С теоретических позиций дан обзор качественных особенностей спектров межзонного поглощения и родственных явлений в аморфных полупроводниках. Основное внимание уделяется решеточной релаксации, правилам А: -отбора, хвостам Урбаха, межзонным корреляциям флуктуации потенциала и фотостимулирован-ным изменением структуры.

где Т f, ge, gft, H, Т - соответственно эффективное время спин-решеточной релаксации, значения g захваченных электронов и дырок, а также напряженность магнитного поля и температуры; W принимает значение либо We, либо И//, в зависимости от того, возникает резонанс на захваченных электронах или на дырках.

В гл. 1 дан краткий исторический обзор исследований, выполненных в Японии в области аморфных полупроводников и приборов на их основе. Гл. 2 содержит статьи, посвященные вопросам физики электронных явлений в аморфных полупроводниках. Дан краткий обзор теории электронных свойств аморфных полупроводников с тетраэд-рическими координациями связей, описаны качественные особенности спектров межзонного поглощения и родственных явлений в аморфных полупроводниках. Основное внимание уделено решеточной релаксации правилам ^-отбора, хвостам Урбаха, межзонным корреляциям флуктуации потенциала и фотостимулированным изменениям структуры. Приведен обзор исследований структуры связей в аморфном кремнии a-Si и родственных материалах. Результаты этих исследований проливают свет на локальные особенности структуры сеток a-Si, такие как координационное число атомов в a-Si:H, a-SixGei_x: H, атомная структура a-SijCi-x: Н, a- Si:F, структурные позиции накопленных в a-Si:H атомов инертных газов. Обсуждаются также попытки создания теории влияния взаимодействия отдаленных один от другого атомов на структуру связей в аморфных полупроводниках. В последней статье описываются явления переноса в аморфном гидрогенизированном кремнии. Показано, что перенос носителей заряда в a-Si: Н имеет дисперсионный характер. Подчеркивается, что теоретический анализ переноса электронов в пленках a-Si: Н необходимо проводить с учетом влияния флуктуации состава и структурного порядка.

С теоретических позиций дан обзор качественных особенностей спектров межзонного поглощения и родственных явлений в аморфных полупроводниках. Основное внимание уделяется решеточной релаксации, правилам А: -отбора, хвостам Урбаха, межзонным корреляциям флуктуации потенциала и фотостимулирован-ным изменением структуры.

где Tf, ?e, ^, //, Г - соответственно эффективное время спин-решеточной релаксации, значения g захваченных электронов и дырок, а также напряженность магнитного поля и температуры; И/ принимает значение либо We, либо W/j в зависимости от того, возникает резонанс на захваченных электронах или на дырках.

Спин- решеточная релаксация обусловлена взаимодействием спиновых моментов с полем кристаллической решетки, в результате чего энергия перераспределяется между спинами и решеткой, и в кристалле устанавливается термодинамическое равновесие. Приближение системы к равновесному состоянию так же, как и в случае излучательных переходов, происходит по экспоненциальному закону вида: е~'/т> . Здесь T! называют временем спин-решеточной релаксации. Повышение температуры парамагнетика усиливает тепловое движение атомов кристаллической решетки и сокращает время шишрешеточн'О'й релаксации. В используемых «а практике парамагнитных кристаллах время TI меняется от нескольких секунд при температуре жидкого гелия 4,2 К до нескольких микросекунд при комнатной температуре.

Времена спин-решеточной релаксации на переходах накачки и сигнала для обеспечения достаточной инверсной населенности не должны быть малыми. Для достижения максимальной выходной мощности и усиления следует увеличивать концентрацию парамагнитных частиц в кристалле. Однако при этом уменьшается время спин-спиновой релаксации, что приводит к однородному уширению линии излучения. Когда такой вид уширения начинает преобладать над другими, дальнейшее увеличение концентрации парамагнитных частиц не дает полезного эффекта.

Для повыщения порога насыщения парамагнитных усилителей следует сокращать время спин-решеточной релаксации, увеличивать объем активного вещества .и концентрацию активных частиц, а также увеличивать однородность высокочастотного поля в резонаторе.