(9) Симметричные вибраторы. Основные характеристики. Системы электрических вибраторов. Пространственная и временная квадратура. Вращающаяся поляризация.
Симметричный вибра́тор, диполь — простейшая и наиболее распространённая антенна. В наиболее простом варианте он представляет собой прямолинейный проводник длиной 2l радиуса a, питаемый в середине от генератора токами высокой частоты.
Полуволно́вый вибра́тор — модель реальной вибраторной антенны, представляющая собой прямолинейный идеальный тонкий проводник (нить тока), длина которого (2l) равна половине длины электромагнитной волны в среде, окружающей полуволновый вибратор. Полуволновым вибратором называют также широко распространенную на практике вибраторную антенну и излучающий элемент многоэлементных антенн в виде незамкнутого на концах проводника, общая электрическая длина которого 2l близка к λ/2, т.е. используемую на частоте, близкой к частоте своего первого резонанса.
Зависимость диаграммы направленности от длины вибратора
Полевые характеристики: характеристика направленности, диаграмма направленности (ДН), её тип[6] и возможность управления, ширина ДН по заданному уровню, уровень боковых лепестков (УБЛ), коэффициент рассеяния, коэффициент направленного действия (КНД), коэффициент усиления (КУ), коэффициент использования поверхности (КИП) апертуры антенны, эффективная площадь рассеяния (ЭПР) антенны[8]
Характеристики со стороны линии питания
тип линии передачи, номинальное входное сопротивление антенны
резонансная частота, рабочая полоса частот (по качеству согласования)
входной импеданс антенны и коэффициент стоячей волны (КСВ) в линии передачи
максимальная допустимая мощность на входе антенны (средняя, импульсная)
Явным примером системы вибраторов может служить антенная решетка либо антенна уда-яги (волновой канал).
(10) Антенны с узкой ДН. Линейные синфазные антенные решетки. Метод получения узких ножевых и игольчатых ДН. Синфазные антенные решетки.
Антенны: Бегущей волны, Волновой канал (уда-яги), логопериодическая антенна, спиральные антены, параболические зеркальные антенны.
Синфазные решетки: когда несколько одинаковых антенн располагаются рядом и подключаются к одно передатчику. благодаря нужному расположению можно добиться необходимой диаграммы направленности. линейные - те которые выстроены в линию.
Методы ножевых и игольчатых: переход на более высокие частоты, применение специальной формы отражателей, использование антенных решоток с фазовым сдвигом у каждой антенны.
Модуль: Микро- и нанотехнологии
(1) Собственные и примесные полупроводники. Акцепторная и донорная примеси. Уровень Ферми в полупроводниках. Их зонная структура
Свободными носителями зарядов в полупроводниках, как правило, являются электроны, возникающие в результате ионизации атома самого полупроводника (собственная проводимость) или атома примеси (примесная проводимость). В некоторых полупроводниках носителями зарядов могут быть ионы. На рис. 1 показана атомная модель кремния и энергетическая диаграмма собственного полупроводника, в котором происходит процесс генерации носителей заряда. При абсолютном нуле зона проводимости пустая, как у диэлектриков, а уровни валентной зоны полностью заполнены. Под действием избыточной энергий ΔW0, появляющейся за счет температуры, облучения, сильных электрических полей и т. д., некоторая часть электронов валентной зоны переходит в зону проводимости. Энергия ΔW в случае беспримесного полупроводника, равна ширине запрещенной зоны и называется энергией активации. В валентной зоне остается свободное энергетическое состояние, называемое дыркой, имеющей единичный положительный заряд. При отсутствии электрического поля дырка, как и электрон, будет совершать хаотические колебания, при этом происходят и обратные переходы электронов из зоны проводимости на свободные уровни валентной зоны (рекомбинация). Электропроводность, возникающая под действием электрического поля за счет движения электронов и в противоположном направлении такого же количества дырок, называется собственной. В удельную проводимость полупроводника дают вклад носители двух типов - электроны и дырки
|
|
Акцепторная и донорная примеси.
Донорные примеси - атомы химических элементов, внедренные в кристаллическую решетку полупроводника и создающие дополнительную концентрацию электронов. Донорными примесями являются химические элементы, внедренные в полупроводник с меньшей, чем у примеси, валентностью.
Акцепторные примеси - атомы химических элементов, внедренные в кристаллическую решетку полупроводника и создающие дополнительную концентрацию дырок. Акцепторными примесями являются химические элементы, внедренные в полупроводник с большей, чем у примеси, валентностью.
Энергия Ферми EF — максимальное значение энергии, которое может иметь электрон при температуре абсолютного нуля. Энергия Ферми совпадает со значениями химического потенциала газа фермионов при Т =0 К, то есть уровень Ферми для электронов играет роль уровня химического потенциала для незаряженных частиц.
Приведем разъяснения где находится уровень Ферми у чистого полупроводника. У полупроводника число электронов в зоне проводимости точно равно числу дырок в валентной зоне.
И так, вероятность заполнения симметрично расположенных относительно запрещенной зоны уровней энергии в зоне проводимости и валентной зоне в сумме равна единице. В нашем примере это 0,4+0,6=1. А это значит, что уровень Ферми, вероятность заполнения которого равна 0,5, должен располагаться в середине запрещенной зоны, как это показано на рисунке ниже, где уровень Ферми обозначен через EF.
Вероятность заполнения по уровню Ферми
Но возникает вопрос. Вероятность заполнения уровня Ферми равна 0,5, но он лежит внутри запрещенной зоны. Значит, на этом уровне электроны находиться не могут. Объяснить, почему это так, может лишь квантовая физика. Мы же должны здесь толковать смысл уровня Ферми следующим образом: «Если бы внутри запрещенной зоны в месте расположения уровня Ферми имелись разрешенные энергетические уровни, то они заполнялись бы с вероятностью, которая была бы равна 0,5».
Где расположен уровень Ферми в примесных полупроводниках n- и р-типов
Начнем с полупроводника n-типа. Введение донорной примеси (например, фосфора в германии), как мы уже установили, сильно увеличивает число электронов в зоне проводимости, не меняя при этом числа дырок в валентной зоне. Это значит, что вероятность заполнения уровней зоны проводимости должна расти и следовательно, уровень Ферми должен сместиться вверх от середины запрещенной зоны ко «дну» зоны проводимости.
Аналогичные рассуждения позволяют утверждать, что в полупроводнике р-типа уровень Ферми должен сместиться от середины запрещенной зоны вниз к «потолку» валентной зоны.