Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Спектр прямоугольных импульсов

Диод Шоттки

ОЧЕНЬ ШИРОКО ДЛЯ ОБЩЕГО РАЗВИТИЯ И ПОНИМАЯ МОЖНО ПРОЧИТАТЬ ЗДЕСЬ: http://library.tuit.uz/el_ucheb/microvoln_poluprov_pribori/main/Lectures/lecture6-2.htm

ДШ-полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении.

Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки

Величина внешнего напряжения при положительном знаке V_G > 0 не должна быть больше контактной разности потенциалов Δφ_ms, при отрицательном напряжении V_G < 0 она ограничивается только электрическим пробоем структуры

Зонная диаграмма барьера Шоттки при различных напряжениях на затворе:
а) V_G = 0; б) V_G > 0, прямое смещение; в) V_G < 0, обратное смещение

.. Из приведенного рисунка видно, что роль внешнего напряжения в барьере Шоттки сводится только к регулированию высоты потенциального барьера и величины электрического поля в ОПЗ полупроводника.

Отличительной особенностью контакта «металл – полупроводник» является то, что в отличие от обычного p-n-перехода здесь высота потенциального барьера для электронов и дырок разная. В результате такие контакты могут быть при определенных условиях неинжектирующими, т. е. при протекании прямого тока через контакт в полупроводниковую область не будут инжектироваться неосновные носители, что очень важно для высокочастотных и импульсных полупроводниковых приборов.

особенности работы диода с барьером Шоттки на основе контакта металла с полупроводником n-типа для случая, когда работа выхода металла f0м больше, чем работа выхода полупроводника: При образовании контакта электроны переходят из материала с меньшей работой выхода в материал с большей работой выхода, в результате чего уровни Ферми металла и полупроводника выравниваются. При этом полупроводник оказывается заряженным положительно, а возникающее внутреннее электрическое поле препятствует переходу электронов в металл. Между металлом и полупроводником возникает контактная разность потенциалов.

Благодаря разности работ выхода металла и полупроводника между ними происходит обмен электронами. Электроны из полупроводника, имеющего меньшую работу выхода, переходят в металл с большей работой выхода. В равновесном состоянииметалл заряжается отрицательно, в результате чего возникает электрическое поле, прекращающее однородный переход электронов.

Из-за резкого различия концентраций свободных электронов по обе стороны от контакта практически все падение напряжения приходится на приконтактную область полупроводника. Приложенное внешнее напряжение изменяет высоту барьера лишь со стороны полупроводника. Электроны зоны проводимости отталкиваются возникшим контактным нолем. Создается обедненный слой с пониженной концентрацией подвижных носителей. Около контакта вследствие изгиба границ зон полупроводник n-типа переходит вполупроводник p-типа.

Применяются диоды Шоттки в качестве детекторных и смесительных диодов вплоть до миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн. Изготавливаются они из арсенида галлия. Для уменьшения емкости диаметр контакта уменьшается до 1 мкм и менее. Смесители на диодах Шоттки используются до 300 ГГц. На частоте 170 ГГц коэффициент шума диода Шоттки Кш = 4,8-5,5 дБ, а охлаждение до 20 К снижает его примерно вдвое.

Диоды с барьером Шоттки могут быть использованы для умножения и преобразования частот. Умножение может быть основано как на нелинейной зависимости сопротивления диода от напряжения (нелинейное сопротивление), так и на нелинейной зависимости емкости от напряжения (нелинейная емкость). Эффективность умножения при использовании диода Шоттки на основе арсенида галлия примерно в 3 раза выше, чем у кремниевых диодов с прижимным контактом при одинаковых с ним входной частоте (3 - 4 ГГц) и кратности умножения (три). Особенно существенны преимущества диода Шоттки при преобразовании слабых сигналов. Эти диоды используются также и как быстродействующие переключательные диоды.

Спектр прямоугольных импульсов

Спектр сигнала — в радиотехнике это результат разложения сигнала на более простые в базисе ортогональных функций. В качестве разложения обычно используются преобразование Фурье

Короче импульс - шире спектр. частота=1/т. спектр одиночного импульса непрерывный, а последовательности - линейчатый.
Чаще импульсы - реже составляющие спектра частота=1/т. Длительность импульсов определяет огибающую спекра, а частота импульсов – заполнение.

Всякая периодическая функция может быть представлена в виде разложения в ряд по тригонометрическим функциям

U(t)=a0/2 + сумма(an*cos(nwt)+bn*sin(nwt))

a0 = 2E(тау)/Т, - постоянная составляющая. Тау – это длительность математически равна половине Т(период)

В общем виде:

an = 2/T * интеграл от –тау/2 до тау/2(U(t)*cos(nwt)dt)

bn = 2/T * интеграл от –тау/2 до тау/2(U(t)*cos(nwt)dt) если сигнал симметричен относитльно Х, то не равен 0. Вов всех остальных случаях =0.

An = sin(nw(тау/2))/ (nw(тау/2))*(2Е/q), q – скважность, = Т/тау, Е – аплитуда сигнала.

Спектр сигнала – это график где по оси х отложены n (то есть 0, w, 2w, 3w и т.д), а по y соответсвующий коэффициент an (это как в лабе, что делать с bn хз, лучше про него молчать).

Разложение сигнала в спектр применяется в анализе прохождения сигналов через электрические цепи (спектральный метод). Спектр периодического сигнала является дискретным и представляет набор гармонических колебаний, в сумме составляющий исходный сигнал. Одним из преимуществ разложения сигнала в спектр является следующее: сигнал, проходя по цепи, претерпевает изменения (усиление, задержка, модулирование, детектирование, изменение фазы, ограничение и т. д.). Токи и напряжения в цепи под действием сигнала описываются дифференциальными уравнениями, соответствующими элементам цепи и способу их соединения. Линейные цепи описываются линейными дифференциальными уравнениями, причём для линейных цепей верен принцип суперпозиции: действие на систему сложного сигнала, который состоит из суммы простых сигналов, равно сумме действий от каждого составляющего сигнала в отдельности. Это позволяет при известной реакции системы на какой-либо простой сигнал, например, на синусоидальное колебание с определённой частотой, определить реакцию системы на любой сложный сигнал, разложив его в ряд по синусоидальным колебаниям.