МиКЭТ Экз билеты (каравашкина ставит автомат, если сдал все лабы, рефераты и был активным)

24.​ Намагниченность и магнитная проницаемость диамагнетиков.

см вопрос 22. + Диамагнетики – вещества, у которых магнитная восприимчивость отрицательна и

не зависит от напряжённости внешнего магнитного поля При внесении атома в поле угол орбиты немного изменяется и начинается

прецессионное (изменяющее направление оси вращения) движение, если орбита не была перпендикулярна H.

Диамагнитный эффект является универсальным, присущим всем веществам в любом агрегатном состоянии.

41

Внешним проявлением диамагнетизма является выталкивание диамагнетиков из неоднородного магнитного поля. Этот эффект особенно выражен у сверхпроводников, которые являются идеальными диамагнетиками (эффективная магнитная восприимчивость km = –1)

25.​ Намагниченность и магнитная проницаемость парамагнетиков.

см вопрос 22. + Парамагнетики – вещества с положительной магнитной восприимчивостью, не

зависящей от напряжённости внешнего магнитного поля.

Атомы обладают элементарным магнитным моментом в отсутствии поля, но из-за тепловых движений в структуре упорядоченности нет. Внешнее магнитное поле вызывает преимущественную ориентацию магнитных моментов атомов в одном направлении.

В отличие от диамагнетиков, будучи помещёнными в неоднородное поле, вталкиваются в него.

26.​ Магнитные свойства ферритов.

см. вопрос 23. + Ферриты - это ферримагнитные керамические материалы, представляющие собой

химические соединения оксида железа Fe O с оксидами других металлов (Mn, Zn, Ni, Mg, Ba, Sr и др.). Они обладают высокой магнитной восприимчивостью, которая существенно зависит от напряженности магнитного поля и температуры.

27.​ Магнитные пленки.

см вопрос 22. +

В тонких плёнках направление лёгкого намагничивания оказывается в плоскости

магнитного слоя. Самопроизвольно образуются плоские домены

42

При отсутствии поля в тонкой ферритовой плёнке (с односторонней магнитной анизотропией) преобладает лабиринтная структура доменов. С увеличением напряжённости магнитного поля происходит переориентация по оси лёгкой намагниченности.

По мере увеличения напряженности поля сначала происходит разрыв лабиринтной структуры, а затем образуются цилиндрические магнитные домены (ЦМД), или «магнитные пузырьки».

28.​ Полупроводниковые фотоприемники: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы. Характеристики и параметры.

По принципу действия фотоприёмники делятся на тепловые и фотоэлектрические: В тепловых фотоприёмниках используют изменение сопротивления

чувствительного элемента в зависимости от его нагрева под действием поглощённого им излучения.

43

В фотоэлектрических (фотоэлектронных) полупроводниковых приборах используют внутренний фотоэффект.

Фоторезистор представляет собой тонкую пластину или плёнку полупроводника с омическими контактами на двух противоположных концах.

Падающее на поверхность фоторезистора излучение генерирует в нём свободные носители заряда. В отсутствие светового потока проводимость фоторезистора называется темновой. Под действием оптического излучения происходит увеличение проводимости.

Процессы в фоторезисторы инерционные. Вах линейная, от светового потока меняется наклон

Конструкция фотодиодов выполняется таким образо, чтобы их активная область (переход) была способна эффективно воспринимать оптическое излучение, для этого в корпусе диода имеется прозрачное окно

Параметры фотодиодов: квантовая эффективность (отношение числа сгенерированных пар к числу фотонов), время фотоотклика (определяется временем диффузии носителей в обеднённой области, временем дрейфа через обеднённую область и ёмкостью обеднённой области).

Конструктивным отличием фототранзистора является наличие фотоприёмного окна. Через окно оптическое излучение попадает на переход база-коллектор.

В полевых транзисторах излучение проникает в область канала, что увеличивает его проводимость – это приводит к изменению порогового напряжения на затворе и крутизны характеристики.

29.​ Светодиоды.

Светодиод - полупроводниковый излучающий прибор с одним или несколькими электрическими переходами, преобразующий электрическую энергию в энергию некогерентного оптического (светового) излучения.

Принцип действия - явление электролюминесценции, связанное с самопроизвольной излучательной рекомбинацией носителей заряда, инжектируемых

44

через электронно-дырочный переход. Важное требование - спектр попадал в видимый диапазон.

Определяется внутренним квантовым переходом, который показывает вероятность излучательной рекомбинации.

Основные характеристики светодиодов:

1)​ Яркостная характеристика - это зависимость яркости B от тока через p-n переход 2)​ Спектральная характеристика - зависимость интенсивности светового потока от

длины волны

На рис. а) представлены спектральные характеристики, дающие зависимость относительной мощности от длины волны излучения для светодиода из фосфида галлия (кривая 1) и фосфида арсенида галлия (кривая 2).

30.​ Оптоэлектронные пары. Характеристики и параметры.

Оптоэлектронные пары – полупроводниковые приборы, состоящие из светоизлучающего и фотоприемного элементов, между которыми осуществляется электрическое и/или оптическое (по оптическому каналу) взаимодействие.

45

Прибор, в котором помимо излучателя, фотоприемника и оптической среды в едином корпусе размещаются и дополнительные микроэлектронные или оптические элементы, называется оптроном.

а) с прямой оптической и разорванной электрической связью б) с прямой электрической и разорванной оптической связью

в) с электрической и оптической связями (с цепью обратной связи)

Распространены оптопары, в которых в качестве фотоприёмников используются:

фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры

Параметры для оценки свойств оптронов: Sи – эффективность излучателя

Sф – чувствительность фотоприемника

Kопт – коэффициент передачи по оптическому каналу Kу – коэффициент передачи электронной схемы

31.​ Виды электронной эмиссии в вакуумных приборах.

Чтобы сформировать поток свободных электронов, перемещающихся в вакууме или газе под действием полей, необходимо обеспечить выход электронов из твёрдого тела. Испускание электронов твёрдым телом называется эмиссией и осуществляется путём подведения к телу энергии от внешнего источника.

Энергия, равная разности энергии электрона, покоящегося в свободном пространстве на расстоянии, где силами, действующими на него со стороны поверхности

46

твёрдого тела, можно пренебречь, и энергии, соответствующей уровню электрохимического потенциала, называется работой выхода.

В зависимости от вида энергии, подводимой к веществу, различают: 1)​Термоэлектронная эмиссия осуществляется за счет нагрева вещества. С ростом

температуры вещества увеличивается энергия, получаемая электронами, и возрастает вероятность совершения ими работы выхода и покидания металла.

2)​Электростатическая (автоэлектронная) эмиссия обусловлена сильным электрическим полем, воздействующим на поверхность катода. При большом положительном относительно катода потенциале электрода, расположенного рядом с катодом, у поверхности последнего происходит значительное уменьшение величины и ширины энергетического барьера, который нужно преодолеть электрону для выхода во внешнее пространство (вакуум).

3)​Вторичная электронная эмиссия происходит при бомбардировке поверхности катода потоками быстрых заряженных частиц. ​

​Коэффициент вторичной эмиссии – это отношение общего числа вторичных (выбитых с поверхности тела) электронов к числу первичных (падающих на эту поверхность из электронного потока).

4)​Фотоэлектронная эмиссия обусловлена действием внешнего электромагнитного излучения, воздействующего на поверхность вещества. Катод, использующий фотоэлектронную эмиссию, называется фотоэлектронным или фотокатодом. ​

​Описывается формулой Эйнштейна для фотоэффекта.

32.​ Виды катодов вакуумных приборов.

Вбольшинстве электровакуумных приборов применяются термоэлектронные катоды (термокатоды).

По способу нагрева катоды бывают:

●​ Прямонакальные катоды выполняются из тонкой проволоки (или ленты), которую закрепляют на массивных держателях, присоединяемых к источнику тока накала. Такие катоды наиболее стойкие к разрушению под действием бомбардировки ионов, возникающих за счёт ионизации остаточных газов.

47

●​ Подогревные катоды (косвенного накала) содержат изолированную нить подогрева и катод (обычно в виде цилиндра). Такие катоды обладают некоторой инерционностью в изменении температуры.

Наиболее распространены: однородные металлические, активированные металлические, полупроводниковые и металлополупроводниковые термокатоды.

●​ Однородные металлические. Рабочая температура T>2000 С, плотность тока ​ j<1 А/см2

●​ Активированные металлические катоды: поверхность активируется металлом с малой работой выхода. Плотность тока увеличивается (до 10 А/см2), а рабочая температура становится меньше (T ~ 1500…1700 С).

●​ Полупроводниковые и металлополупроводниковые имеют стойкость к ионной бомбардировке и отравлению газами. Имеют малую рабочую температуру (T<1000 С), большая эмиссионная способность (до 150 А/см2).

33.​ Принцип действия и статические ВАХ вакуумного триода.

Если в двухэлектродной лампе между катодом и анодом разместить третий электрод, то получится лампа, которая называется триодом. Имеет три электрода: катод (K), анод (A) и управляющую сетку (C), расположенную между ними.

В случае больших отрицательных напряжений на сетке все электроны могут быть возвращены к катоду (в пространстве катод-сетка существует тормозящее поле). Ток анода в этом случае равен нулю – состояние отсечки.

Наименьшее по модулю отрицательный потенциал сетки, при котором Iа = 0,

называется напряжением запирания.

Если напряжение на сетке по модулю меньше напряжения запирания, то электрическое поле в пространстве катод-сетка – ускоряющее, электроны устремляются к аноду – возникает анодный ток, который возрастает с уменьшением отрицательного потенциала сетки.

При положительном потенциале на сетке часть электронов захватывается сеткой, образуя сеточный ток, в то время как анодный ток уменьшается

48

Ключевые параметры:

1)​ Крутизна анодной характеристики – чувствительность тока к напряжению сетки. (dIa/dUa)

2)​ Внутреннее сопротивление - величина, обратная наклону анодной характеристики. (dUa/dIa)

3)​ Крутизна анодно-сеточной характеристики S = dIа / dUc 4)​ Коэффициент усиления по напряжению Кu = dUа/dUc

34.​ Принцип действия и статические ВАХ вакуумного тетрода.

К триоду добавляется вторая сетка (С2) — экранирующая, расположенная между управляющей сеткой (С1) и анодом. Основная функция второй сетки – сократить межэлектродную ёмкость

Uc1 < φc2 < Ua

За счёт большого ускорения электроны выбивают вторичные электроны с анода. Из-за вторичной электронной эмиссии с анода при его определенных потенциалах (когда он становится меньше потенциала экранирующей сетки) возникает динатронный эффект или вторично-эмиссионный провал на анодных характеристиках. Электроны с анода начинают лететь на более положительную экранирующую сетку, что вызывает падение анодного тока.

49

35.​ Принцип действия и статические ВАХ вакуумного пентода.

Для устранения динатронного эффекта между экранирующей сеткой (С2) и анодом добавляют третью сетку (С3) — защитную (антидинатронную) или подавительную. Она соединяется с катодом (нулевой или небольшой отрицательный потенциал). Эта сетка подавляет вторичную эмиссию, т.е. возвращает вторичные электроны обратно на анод за счет тормозящего поля.

36.​ Постоянные резисторы.

Резистором называется элемент, обладающий свойствами активного электрического сопротивления; является пассивным структурным элементом электрической цепи, его

50