Заполнения импульсов

Здесь по оси абсцисс отложена вероятность Р заполнения электронами соответствующих энергетических уровней. Минимальное значение энергии зоны проводимости обозначено Wa, максимальное значение энергии валентной зоны — Wa. При температуре абсолютного нуля ( — 273 С) все валентные уровни заполнены с вероятностью, равной Р=1, а вероятность заполнения любого уровня зоны проводимости равна нулю. Это показано на 16.3 ломаной линией 1. При комнатной температуре часть валентных электронов переходит в зону проводимости, поэтому вероятность заполнения электронами валентной зоны оказывается несколько меньше единицы, а вероятность заполнения электронами зоны проводимости более нуля (кривая 2). Уровень Ферми располагается посередине запрещенной зоны, а вероятность заполнения этого уровня равна 0,5. Однако поскольку он находится в запрещенной зоне, то практически электроны не могут стабильно находиться на этом уровне.

rv;e W — энертия данного уровня, (Дж); k — постоянная Больцмана; Т — абсолютная температура; WF — энергия, соответствующая энергетическому уровню, вероятность заполнения которого при Т Ф О К равна 1/2, и называемая уровнем Ферми. При температуре О К ( 16.9) F,,(W) изменяется скачкообразно. Для всех энергетических уровней, лежащих ниже уровня Ферми (W WF), функция Fn(W)=0, т.е. вероятность заполнения эгектронами зоны проводимости (/) равна нулю (электроны в зоне проводимости отсутствуют). Так как на энергетических уровнях в запрещенной зоне электроны располагаться не могут, распределение Ферми — Дирака там несправедливо. При Т =? О К кривая вероятности имеет плавный вид ( 16.9), она симметрична относительно уровня Ферми. Уровень Ферми в собственном полупроводнике при Т = О К проходит почти посередине запрещенной зоны. •• —-— - i\ /Т*OK

Наибольший интерес представляют валентная зона и зона проводимости, так как от их взаимного расположения и от степени их заполнения электронами зависят электрические, оптические и другие свойства твердых тел. Между разрешенными зонами находятся запрещенные зоны, т. е. области значений энергии,

1.5. Вероятность заполнения электронами энергетических уровней при различных температурах:

Для определения концентрации электронов в невырожденном полупроводнике надо проинтегрировать по энергии произведение удвоенной функции распределения плотности энергетических уровней в зоне проводимости [2N(9)\ и вероятности заполнения этих уровней электронами (1.5). Интегрирование нужно проводить от энергии дна до энергии потолка зоны проводимости. Если же учесть ничтожно малую вероятность заполнения уровней электронами у потолка зоны проводимости, то можно верх-

жении считать демаркационные уровни совпадающими с соответствующими квазиуровнями Ферми ( 1.8). Уровни, лежащие выше электронного демаркационного уровня или выше квазиуровня Ферми для электронов, являются уровнями захвата электронов. Вероятность их заполнения электронами меньше !Ю%, что соответствует большой вероятности (более 50%) переброса электронов с этих уровней в зону проводимости в результате тепловой генерации. Аналогично, уровни, лежащие ниже дырочного демаркационного уровня или квазиуровня Ферми для дырок, являются уровнями захвата дырок.

На 2.3 изображена энергетическая диаграмма беспримесного полупроводника и распределение Ферми — Дирака при различных температурах. По оси абсцисс отложена вероятность (р) заполнения электронами соответствующих энергетических уровней. На этом рисунке минимальное значение энергии зоны проводимости обозначено Wa, максимальное значение энергии валентной зоны — WB. При температуре абсолютного нуля все валентные уровни заполнены с вероятностью, равной единице, а вероятность заполнения любого уровня зоны проводимости равна нулю. Этому случаю соответствует распределение Ферми — Дирака в виде графика / (ломаная линия). При комнатной температуре часть валентных электронов переходит в зону проводимости. Поэтому вероятность заполнения электронами валентной зоны оказывается несколько меньше единицы, а вероятность заполнения электронами зоны проводимости — больше нуля (кривая 2). Уровень Ферми располагается посредине запрещенной зоны. Вероятность заполнения этого уровня равна 0,5. Однако поскольку он находится в запрещенной зоне, то фактически электроны не могут стабильно находиться на этом уровне.

Таким образом, при абсолютном нуле все состояния с энергией ?< ц заняты электронами, состояния с энергией Е > ц свободны. Иначе говоря, при 7 = 0 К вероятность заполнения электронами состояний с энергией Е <. и- равна единице, вероятность заполнения состояний с энергией Е> \а равна нулю:

По характеру заполнения электронами верхних зон все тела можно разделить на две большие группы.

В гл. 3 было показано, что условием невырожденности идеального газа, в частности электронного газа, является требование, чтобы функция распределения электронов по состояниям, выражающая среднюю плотность их заполнения электронами, была значительно меньше единицы:

Рассмотрим влияние легирования полупроводника на собственное поглощение. До тех пор пока уровень легирования не слишком; высок и Полупроводник остается невырожденным, легирование практически не сказывается на спектре собственного поглощения. Объясняется это тем,: что в невырожденных полупроводниках степень заполнения электронами состояний в зоне проводимости очень мала, так что они практически не мешают переходам электронов из валентной зоны. G другой стороны, в невырожденных полупроводниках даже р-типа степень заполнения состояний в валентной зоне близка к 1 и вероятность оптических переходов из этих состояний не зависиг от степени легирования.

называют коэффициентом заполнения импульсов, который, как и скважность, является безразмерной величиной.

рехода /Ф— фототек /и— ток нагрузки /Сг— коэффициент гармоник К3 — коэффициент заполнения импульсов Ка— коэффициент пульсаций

Перейдем к рассмотрению методов обработки когерентных импульсных радиосигналов. В когерентных РЛС фаза высокочастотного заполнения импульсов изменяется по регулярному закону. При обработке когерентной пачки импульсов появляются возможности уменьшения мощности порогового сигнала, определения радиальной скорости цели, селекции сигналов движущихся целей. Схемы обработки сигналов и конструкция РЛС при этом усложняются.

волн (а следовательно, для устранения влияния отражений от ионосферы на фронты импульсов) применяют шумоподобные сигналы. При этом осуществляется двоичная фазовая манипуляция ФМн высокочастотного заполнения импульсов пакета по определенному псевдошумовому коду. В приемоиндикаторе специальная схема учитывает кодирование фазы при обработке сигнала.

Грубое измерение производится по огибающим импульсов, поэтому ошибка измерения обычно составляет 0,5Т (Т — период высокочастотного заполнения импульсов). Точное измерение осуществляется путем определения разности фаз высокочастотных колебаний, заполняющих импульсы ведущей и ведомой станций. При этом обеспечивается точность измерения Д? порядка 0,5% Т. При грубом измерении вырабатываются стробы, которые позволяют исключить неоднозначность при измерении разности фаз.

•у=/и/Г —коэффициент заполнения импульсов.

Коэффициент заполнения импульсов К3 — = г/Т характеризует степень «заполнения» периода колебаний. Параметр /С3 является безразмерным.

Для получения строго «модуляционного» спектра, содержащего «несущую» частоту со0 и две симметричные полосы боковых частот, необходимо обеспечить когерентность заполнения импульсов. Одним из способов получения последовательности когерентных радиоимпульсов является импульсная модуляция в усилителе, на вход кото-

На 16.19 изображен подобный сигнал для случая пяти отводов на линии задержки (п = 5) при Ь0 — +\, bi = +1, 62 = — 1, Ьа — — 1 и 64 = +1. Положительным значениям коэффициентов bh соответствует начальная фаза заполнения импульсов, равная 0, а отрицательным — равная я. Эффективная ширина спектра подобного сигнала определяется длительностью элементарного импульса и близка к величине 2/т. В практике применяются линии задержки с весьма большим числом отводов, доетигающим нескольких десятков и более.

6 одиночным импульсом (с длительностью ти), и многоотводной линии задержки. Число отводов, следующих через интервалы тв, равно числу элементарных радиоимпульсов в сигнале. Безынерционные четырехполюсники Ь0, blt Ь2, ... пропускают импульсы, поступающие с отводов линии задержки, без изменения или с изменением на 180" фазы высокочастотного заполнения импульсов.

Коэффициент заполнения импульсов/<'3 = т/Г характеризует степень «заполнения» периода колебаний. Параметр К3 является безразмерным.