20. Зонная структура полупроводников и диэлектриков
В твердом теле в результате сближения атомов м/у собой возникают новые силы взаимодействия. Энергетические уровни преобразуются в энергетические зоны, т.е. при сближении одни уровни могут понизиться, другие повыситься при этом e-ны одного атома с уровня может без затрат энергии перейти на уровень другого атома (соседнего). Этому подвержены e-ны внешних оболочек – валентные e-ны. В результате в твердом теле вместо отдельных уровней возникают энергетические зоны чем больше связь e-на с ядром, тем уже зона разрешенных значений и наоборот.
Существуют разрешенные и запрещенные энергетические зоны. В соответствии с квантовыми принципами, в том числе принципом Паули, в одном состоянии может находиться один e-н.
Зону образованную валентными уровнями, называют валентной. Только валентная зона может оказаться незаполненной. Выше валентной зоны имеется полностью свободная от e-нов зона, к. называют зоной проводимости. Заполнение зоны проводимости может начаться только если e-ны в валентной зоне получат дополнительную энергию, достаточную для преодоления энергетического барьера, равного ширине запрещенной зоны.
Возможные варианты зонной структуры твердого тела с учетом заполнения зон:
1) Зона проводимости заполнена частично, валентная зона заполнена не полностью (металл);
2) Валентная зона заполнена полностью, запрещенная зона между валентной и свободной отсутствует (металл-проводник);
3) Валентная зона заполнена полностью и не перекрыта с зоной проводимости, движения до тех пор пока энергия электрического поля не превысит ширину запрещенной зоны (полупроводник);
4) Отличие зонной структуры диэлектрика от полупроводника – значительна шире запрещенная зона.
Локальные энергетические уровни:
Любой материал содержит дефекты. Если этих дефектов мало, то они располагаются на значительном расстоянии друг от друга, говорят, что они локализованы. В области дефектов изменяется энергетическое состояние e-на. Это приводит к образованию локальных энергетических состояний. Эти состояния расположены вблизи дефектов. Носители заряда, нах-ся на этих уровнях связаны с этими дефектами и не могут участвовать в переносе заряда. Это значит, что эти уровни располагаются в запрещенной зоне.
Если эти уровни расположены вблизи дна зоны проводимости, то электроны с них могут легко переходить в зону, такие дефекты – доноры.
Если уровни расположены вблизи потолка валентной зоны, то на них легко может переходить e-ны из валентной зоны, такие дефекты акцепторами.
21.Избирательные усилители
Усилители, предназначенные для выделения и усиления сигналов с узкой полосой частот (в идеале только одной частоты) называются избирательными. Такие усилители применяются в системах, работающих на фиксированной частоте. В них они обеспечивают высокую помехоустойчивость. Частотная характеристика имеет вид острой резонансной кривой (рис. 4.1):
рис. 4.1 Частотная характеристика избирательного усилителя
Основными параметрами избирательных усилителей являются:
1) Частота настройки w0 - частота сигнала, которую усилитель должен выделить и усилить.
2) Коэффициент усиления на частоте настройки К0 .
3) Полоса пропускания 2Dw в которой коэффициент усиления К>К /Ц 2 . Она является качественным показателем избирательности усилителя. Чем уже эта полоса, тем лучше избирательные свойства усилителя.
4) Добротность. Характеризует избирательные свойства усилителя относительно w0 : Q=w 0 / 2D w . Добротность показывает во сколько раз полоса пропускания меньше частоты настройки. Избирательные усилители стpоят на основе частотно-зависимых цепей. Выделяют две группы избирательных усилителей:
1) LС- типа. Используются резонансные свойства колебательного LС- контура.
2) RС- типа. Необходимая характеристика осуществляется с помощью RС- цепочек.