Нова схемотехніка біполярних віс
1. Традиційні біполярні схемотехніки + ДШ.
Додаткові переваги ТТЛ+ДШ:
діод Шоттки не має п-н переходу, тому не має режиму насичення. В ньому малі значення прямого падіння напруги і без інерційність. Тому в результаті цього у таких структур швидкість переключення зростає вдвічі без збільшення споживчої потужності.
І2Л схеми.
(а) – електрична принципова схема І2Л приладу, (б) – структурна схема. Основа такої схеми є І2Л вентиль, який складається з комплементарної пари. В його структурі і схемі є н-п-н 2-го транзистора багатоколлекторний транзистор. У структурі – це вертикально розташований транзистор. ВТ1 – п-н-п типу. Це горизонтальна структура. База ВТ2 – це колектор ВТ1 і емітер ВТ2 – база ВТ1.
2-га особливість – транзистор ВТ2 має інверсну структуру. Таке обєднання робить всю площу вентиля меншу, ніж площа 1-го багатоемітерного транзистора. Інверсне включення ВТ2 дозволяє уникнути ізоляції. Елементи само ізольовані. За цих причин І2Л схеми мають спрощену технологію і підвищену щільність упаковки елементів.
Порівняємо І2Л з ТТЛ.
1. І2Л вентиль в 10 разів менша за розмірами
2. Споживча потужність на 2 порядки менша.
3. Мінімальне значення фактора якості порівняльно з будь-якими схемами. Pспож* tauз=W
Приблизно W=1пДж. Може бути 0,1-10. ТТЛ+ДШ-10-20пДж.
У КМОН – 4пДж.
На кристалі можна отримувати більш 2 тисяч ЕЛВ. Додаткові переваги дає І2Л+ДШ.
Самостійно: порівняння схем, Підручник, 549-552.
Квантові технології електронної техніки
В основі квантових технологій лежить використання фото-приладів. Є наступні напрямки створення таких приладів: вакуумні, газорозрядні і твердо тільні.
Серед таких приладів ми виділяємо інжекційні, тобто прилади з п-н переходом і прилади з накачкою енергії від зовнішнього джерела.
Основа принципу дії визначається фотоелектричними властивостями твердого тіла.
Фотопровідність напівпровідників. Підручник: с.191-196.
Розглянемо діаграму
При чому, діють одночасно 2 процесси:
1. Генерація носіїв заряду и рекомбінація носіїв заряду
ета – коефіцієнт поглинання
І – інтенсивність світла
Одночасно з цим проходить рекомбінація, величина.
Дельта н – зміна носіїв
Тау н – час життя.
Стаціонарна провідність, яка виникає при сумісній дії генерації і рекомбінації. Процес рекомбінації на зонній діаграмі описується таким чином: є 3 механізми - об’єднання.
Найбільш важливий – 1-й механізм, бо механізми 2 і 3 мають наслідком перетворення енергії електрона в теплову енергію – енергію фононів.
Механізм 1 має 2 складові – перетворення енергії електрону у енергію випромінювання. У свою чергу для нас важлива квантова складова, при цьому ці кванти можуть випромінюватись ззовні кристалу, чи в об’ємі кристалу. Аш ню зветься випромінювальна рекомбінація, кт – безвипромінювальна.
Для квантових найбільш важливий 1-й механізм.
Таким чином з’являється фотопровідність.
Повною мірою цей процес описує принцип дії фото приладів на основі обємних кристалів напівпровідника(без п-н переходу). приклад – фоторезистори.
Фотоелектричні явища в п-н переході
Фотодіоди та фотоприймачі
Світлодіоди: під дією світлового потоку відбувається генерація носіїв заряду. Додаткові носії заряду змінюють. Характеристика з 1 до 4.
ФАХ ФД змінюється. Якщо виключити – буде схема фотоперетворювача світлової енергії у електричну.
Фотоперетворювачі
Їх функція перетворювати світлову енергію у електричну.
Принцип дії: коли ми подаємо світовий потік і потенційний бар’єр зменшується на величину(фото ЕДС). На навантаженні виникає напруга.
Світлодіоди.
Функція – перетворення електричної енергії у світлову. Візична основа – випромінювальна рекомбінація носіїв заряду в області п-н переходу. Ефективність такого перетворення
Delt E=Eвипр+Ебезвипр
Когерентні джерела випромінювання. Оптичні квантові генератори. Лазери.
1. Стимульоване випромінювання.
1.1 Дія рекомбінаційного випромінювання на стан твердого тіла.
1.2. Практичне використання таких процесів.
Розглянемо найпростішу систему двохрівневу.
Розподіл підкоряється розподілу Больцмана і в рівноважному стані характеризується співвідношенням н1>н2. Умови рівноважного стану: н2/н1=exp(E2-E1/kt)/ E2>E1, тому у формулі 1 співвідношення н2/н1 менш 1. Таким чином при термодинамічній рівновазі основний стан заповнений більш щільно, ніж збуджений. Припустимо, що на таку систему діє світлова енергія з частотою hw12. Ця енергія стимулює 2 процеси одночасно:
1. поглинення енергії, тобто перехід Е1 в Е2.
2. Випромінювання енергії. Перехід Е2 на Е1.
Важливо в цьому те, що цей процес керується випромінюванням. На частоті w12. Випромінювання, яке при цьому виникає називають стимульованим індукованим чи змушеним.
Це відрізняється від випромінювання, яке виникає свавільно і зветься спонтанним.