Внутренний квантовый

Синусоидальная развертка получается в том случае, если внутренний генератор развертки выключить и подать напряжение образцовой частоты в канал X, а неизвестной — в канал Y. Изменяя образцовую частоту, добиваются

На 6.58 показана упрощенная схема КМОП ИС 7662 фирмы Intersil с расширенной вторичной частью (обвязкой). Она имеет внутренний генератор и несколько ключей КМОП; для ее работы необходимы два внешних конденсатора. Если входная пара ключей замкнута (в проводящем состоянии), С1 заряжается до UBX; затем во время второго полуцикла С1 отключается от входа и подключается в перевернутом состоянии к выходу. Таким образом, он передает свой заряд на С2 (и нагрузку), обеспечивая на выходе напряжение, равное примерно — UBX. С другой стороны, вы можете использовать 7662 для формирования напряжения 2(/вх, организовав схему таким образом, что С1 будет заряжаться так, как и раньше, но затем на второй половине цикла будет подключаться последовательно с UK.

Как мы уже подчеркивали, существует целый ряд причин, по которым следует избегать применять одновибраторы в логических устройствах. На 8.68 изображена еще одна схема, где триггер и счетчик заменяют одновибратор для формирования импульса большой длительности. Интегральная схема 4060 представляет собой 14-разрядный двоичный счетчик (14 каскадно включенных триггеров) типа КМОП. Фронтом входного сигнала на выходе устанавливается высокий уровень, который разрешает работу счетчика. После отсчета 2""1 импульсов на выходе Qn и возникает ВЫСОКИЙ уровень, в результате чего триггер и счетчик сбросятся. Данная схема позволяет с высокой точностью вырабатывать импульсы большой длительности, причем последняя может изменяться с коэффициентом 2. В состав счетчика 4060 входит также внутренний генератор, который заменяет внешний источник тактовых импульсов. Наш опыт говорит, что встроенный генератор имеет бедную частотную характеристику и может (даже в НС-версиях) плохо функционировать.

Одностадийное интегрирование. В этом способе в начале преобразования запускается внутренний генератор линейного напряжения и одновременно для подсчета импульсов стабильного генератора тактовых импульсов счетчик. Когда линейно меняющееся напряжение сравнивается с входным уровнем, компаратор останавливает счетчик; результат на счетчике будет пропорционален входному уровню, т. е. это и есть цифровой выход. Принцип работы представлен на 9.54.

— инструкция STOP, останавливающая внутренний генератор тактовой частоты;

Бит выбирает источник сигнала синхронизации для сдвигового регистра передатчика в асинхронном режиме и для обоих сдвиговых регистров в синхронном режиме. Если SCKD = 1, то используется внутренняя синхронизация и внутренний генератор соединен с контактом SCK, в противном случае — синхронизация внешняя и к контакту SCK может быть подсоединен внешний источник. Аппаратный и программный сбросы очищают бит SCKD.

Вход внешней синхронизации — этот вход соединяет внутренний генератор с внешним кристаллом

Выход кристалла — этот выход соединяет внутренний генератор с внешним кристаллом. Если используется внешний генератор, XTAL должен быть оставлен неподключенным.

Вход внешней синхронизации — этот вход соединяет внутренний генератор с внешним кристаллом

Выход кристалла — этот выход соединяет внутренний генератор с внешним кристаллом. Если

Сброс — этот вход является входом с активным низким уровнем. Перевод сигнала в неактивное состояние внутренне синхронизируется по CLKOUT. Когда сигнал активизируется, кристалл переводится в состояние сброса, внутренний генератор при этом отключается. На входе используется триггер Шмидта для шумовой устойчивости. Когда сигнал на входе становится неактивным, инициализируемый операционный режим кристалла определяется по защелкнутому состоянию сигналов MODA, MODB, MODC и MODD.

Если бы рекомбинация неравновесных электронов и дырок, вводимых в выпрямляющий электрический переход или в прилегающие к нему области при прохождении прямого тока, происходила только с излучением фотонов, то внутренний квантовый выход (отношение излученных фотонов к числу рекомбинировав-ших пар носителей) был бы равен 100%. Однако значительная часть актов рекомбинации может заканчиваться выделением энергии в виде элементарных квантов тепловых колебаний — фононов. Такие переходы электронов между энергетическими уровнями называют безызлучательными. Соотношение между излучательными и безызлучательными переходами зависит от ряда причин, в частности от структуры энергетических зон полупроводника, наличия примесей, которые могут увеличивать или уменьшать вероятность излучательных переходов. Из освоенных в настоящее время полупроводниковых материалов наилучшими с точки зрения внутреннего квантового выхода являются соединения GaAsi-^P* при х = О..Д45. Ширина запрещенной зоны этих соединений увеличивается от 1,424 при х = 0 до 1,977 эВ при х = 0,45.

В полупроводниковых излучателях из арсенида галлия, т. е. при к = 0 в указанной системе соединений, внутренний квантовый выход достигает значений, близких к 100%. При использовании других полупроводниковых материалов внутренний квантовый выход составляет иногда только единицы процентов, но и при таких значениях излучение оказывается достаточным для практического использования.

Отношение /pv //r является функцией плотности тока / через диод и увеличивается с ее ростом. Количество излученных квантов света на каждый рекомбинировавший электрон характеризует внутренний квантовый выход диода. Достаточно высокий квантовый выход порядка КН— ICh1 достигается при плотностях тока

Количественно эффективность рекомбинации при люминесценции характеризуют внутренним квантовым выходом гэ, который определяют отношением числа актов излуча-тельной рекомбинации к полному числу актов (излучательной и безызлучательной) рекомбинации. Иногда внутренний квантовый выход определяют отношением генерированных

циент инжекции несколько увеличивается при более высоких температурах; эффективность излучения обычно снижается, и внутренний квантовый выход уменьшается.

где v — коэффициент инжекпии; т]э — внутренний квантовый выход; т]опт — оптическая эффективность или коэффициент вывода свега.

Наряду с одинарной в излучающих диодах используется двойная гетероструктура, в которой имеется дополнительно запирающий широкозонный рз-слой того же, что и база, типа проводимости ( 5.25). В двойной гетероструктуре второй потенциальный барьер препятствует выходу электронов из базовой области (зона базы образует потенциальную «яму», в которой скапливаются инжектированные электроны). Избыточная концентрация носителей в активной (излучающей) области и односторонняя инжекция резко повышают внутренний квантовый выход гетероструктуры, а также ее быстродействие.

где т] — внутренний квантовый выход, т. е. число электронно-дырочных пар, образуемых одним фотоном; ув — коэффициент переноса, учитывающий долю непрорекомбиниро-вавших в базе носителей заряда от общего количества носителей, возникающих под действием излучения.

В качестве основных полупроводниковых материалов для светодиодов применяют арсенид галлия GaAs, фосфид галлия GaP, нитрид галлия GaN, карбид кремния SiC, трехкомпонентный твердый раствор фосфида и арсенида галлия GaAsi~xPx, где O^x^l, и ряд других двойных и многокомпонентных полупроводниковых соединений. Использование этих материалов позволяет создать светодио-ды, работающие в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Коэффициент полезного действия рассматриваемых приборов в основном зависит от внутреннего квантового выхода т]ф, который равен отношению числа излученных фотонов к числу рекомбинировавших пар носителей. Вероятность излучательной рекомбинации, определяющая внутренний квантовый выход, непосредственно связана с видом переходов в используемом полупроводнике (см. § 1.6). Внутренний квантовый выход в полупроводниках с прямыми переходами во много раз больше, чем с непрямыми.

следует, во-первых, уменьшать потери излучения квантов в зоне генерации, полного внутреннего отражения на границе раздела полупроводник — оптическая среда и потери торцевого и обратного излучения светодиода; во-вторых, увеличивать коэффициент инжекции электрического перехода светодиода и, в-третьих, сокращать доли безызлуча-тельной и конкурирующей рекомбинации в переходе светодиода, т. е. повышать внутренний квантовый выход. С этой целью необходимо выбирать материалы светодиодов, использовать в их структуре гетеропереходы, улучшать конструкцию прибора. Так, например, в мезаструктуре р-п-пе-рехода светодиода на арсениде галлия, легированного кремнием, GaAs(Si) резко снижена безызлучательная рекомбинация, получен предельно высокий коэффициент инжекции. Из-за различий спектральных характеристик излучения (Ам = 0,94 мкм) и поглощения (Хгр^О.ЭО мкм) этого материала потери самопоглощения малы.

На практике внутренний квантовый выход излучательной рекомбинации в GaAs достигает значений 95—97 % [10, 11], однако КПД светодиодов составляет лишь 1 —10 % [7]. Такое положение в основном связано с трудностями вывода люминесцентного излучения из полупроводникового материала с показателем преломлениж п к; 3.6. Что же касается арсенид-галлиевых фотоэлектрических преобразователей, то для них реализованы значения «монохроматического» КПД порядка 60 % [12].