АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Твердотільні лазери

Читайте также:
  1. Екзаменаційний білет № 12
  2. Лабораторна робота №2 «Дослідження властивостей напівпровідникових діодів»

Твердотільні лазери в якості активного середовища містять кристалічний або аморфний діелектрик, що має центри люмінесценції. Для малогабаритних оптоелектронних пристроїв, сумісних з мікроелектронних пристроями, основним видом твердотільного лазера є лазер на иттриево-алюмінієвому гранаті (Y 3 Al 5 O12), у кристалічній решітці якого частина атомів ітрію заміщена іонами неодиму (Nd + + +). Ці кристали володіють високою міцністю і теплопровідністю, однорідністю оптико-фізичних параметрів. Для створення когерентного випромінювання використовується-оптична накачування.

Конструктивно твердотільний лазер містить стрижень активної речовини з отполіраваннимі дзеркальними торцями (оптичний резонатор) освітлюваний лампою-спалахом або лампою безперервного горіння, і светособірающей систему, яка забезпечує рівномірну освітленість поверхні стрижня і мінімальний його нагрів (рис.2.15).

Завдяки високій концентрації активних центрів енергія когерентного випромінювання твердотільних лазерів виявляється в десятки разів більше, ніж у інших типів лазерів.Оптична накачування дає більш високе значення ККД, ніж газовий розряд.Високі експлуатаційні характеристики твердотільних лазерів: температурна і радіаційна стійкість, механічна міцність.

Рис.2.15 Конструкція твердотільного лазера з ІК накачуванням

1-стержень активної речовини; 2-ІК-діод; 3-оптична середу; 4-тепловідвід; 5-фіксуюча оправлення.

 

7. Варистор Варисторы - это полупроводниковые резисторы, в которых используется эффект уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении приложенного напряжения, за счет чего они являются наиболее эффективным (и дешевым) средством защиты от импульсных напряжений любого вида.
Отличительной особенностью варистора является симметричная, резко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. За счет этого варисторы позволяют просто и эффективно решать задачи защиты различных устройств от импульсных напряжений.
Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию и при нормальной эксплуатации находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. В рабочем режиме ток через варистор пренебрежимо мал, и он в этих условиях представляет собой изолятор.
При возникновении импульса напряжения варистор благодаря нелинейности вольт-амперной характеристики резко уменьшает свое сопротивление до долей Ома и шунтирует нагрузку, защищая ее, и рассеивая поглощенную энергию в виде тепла. В этом случае через варистор кратковременно может протекать ток, достигающий нескольких тысяч ампер. После гашения импульса напряжения он вновь приобретает очень большое сопротивление.
Одной из характеристик варистора является классификационное напряжение- это напряжение при определенном токе. Как правило, изготовители варисторов в качестве классификационного напряжения указывают напряжение на варисторе при токе 1мА.
Также важной характеристикой варистора является допускаемая мощность рассеивания - она характеризует возможность рассеивать поглощаемую электрическую энергию в виде тепла. Этот показатель в основном определяется геометрическими размерами варистора и конструкцией выводов. Для увеличения мощности рассеивания часто применяют массивные выводы, которые играют роль своеобразного радиатора.
Наиболее массовое производство отечественных малогабаритных варисторов организовано на Ухтинском заводе "Прогресс" Варисторы выполнены в виде дисков толщиной до 10 мм (в зависимости от классификационного напряжения). Варианты исполнения - с проволочными и штуцерными выводами. Для этих варисторов классификационный ток составляет 1 мА, температурный коэффициент напряжения отрицательный не более 0,05% на один градус Цельсия.

 

8Об'ємний п'єзоефект і його застосування

Принцип дії п’єзоелектричних перетворювачів заснований на використанні прямого або зворотного п’єзоелектричних ефектів. Прямий п’єзоефект являє собою здатність деяких матеріалів утворювати електричні заряди на поверхні при прикладенні механічної напруги, зворотний – в зміні механічної напруги або геометричних розмірів зразка матеріалу під впливом електричного поля.

В якості п’єзоелектричних матеріалів використовують зазвичай природний матеріал – кварц, турмалін, а також штучно поляризовану кераміку на основі титанату барію (BaTiO3), титанату свинцю (PbTiO3) і цірконату свинцю (PbZrO3). Можна використовувати і інші матеріали.

Кількісно п’єзоефект оцінюється п’єзомодулем Кd, що встановлює залежність між виникаючим зарядом Q і прикладеною силою F,

Q=KdF. (2.6.1)

Із п’єзоматеріалів найбільш розповсюджений кварц, що пояснюється його задовільними п’єзовластивостями, дуже високим опором, стійкістю до впливу температури і вологи, високою механічною міцністю. Кварц має незначний коефіцієнт лінійного розширення, його п’єзомодуль, що дорівнює 2,3×10-12 Кл/Н, практично не залежить від температури до 2000 С, в діапазоні від 200–5000 С змінюється незначно, при 5730 С стає рівним 0; питомий електричний опір – порядку 1016 Ом/м, модуль пружності Е=7,7×1010 Па.

П’єзокераміка являє собою продукт відпалу спресованої суміші, яка містить мілко роздроблені сегнетоелектричні кристали. Характерною відмінністю сегнетоелектриків є їх доменна структура з хаотично зорієнтованими полярними напрямками доменів. П’єзоелектричних властивостей сегнетоелектрична п’єзокераміка набуває після поляризації в електричному полі.

Механічна міцність п’єзокераміки дуже висока, але залежить від технології і якості обробки площин, що торкаються. П’єзомодуль, діелектрична проникність та їх стабільність залежать від вибору напрямку поляризації, напрямку дії сили F і зняття заряду Q.

П’єзокераміка на основі ніобату свинцю (НБС) і цирконату-титанату свинцю (ЦТС) більш стабільна, ніж на основі титанату барію, однак поступається їм в чутливості. Так, п’єзокераміка на основі титанату барію має точку Кюрі 1200С при п’єзомодулі порядку 100×1012 Кл/Н, а п’єзокераміка ЦТС-19 точку Кюрі 2900 С і в два рази більш високе значення п’єзомодуля.

Всі природні п’єзоматеріали мають кристалічну структуру, яка визначає властивості п’єзоперетворювачів. Так, кварц має кристалічну структуру, в якій можна виділити шестигранну призму. По відношенні до неї в кристалі виділяють три типи осей: повздовжну, або оптичну вісь Z, що проходить через центр призми; електричні осі Х і Z, що проходять через ребра призми кристалу нормально до оптичної осі (три) і механічні, або, нейтральні, осі Y, нормальні до граней кристалу (їх також три). П’єзочутливий елемент зазвичай вирізають з кристалу кварцу у вигляді пластини (паралелепіпеда), сторони якої паралельні осям кристалу (рис. 2.6.1, а).

 

9П'єзотрансформатор

Промышленность также выпускает пьезотрансформаторы. Эти компоненты не имеют обмоток, а их принцип действия основан на наличии пьезоэффекта. Пьезотрансформатор состоит из кристалла вещества, в который вожжены серебряные электроды, обладающего пьезоэффектом, т.е. способностью к обратимым механическим деформациям под влиянием на него электрического поля. К таким веществам относят титанит бария, кварц, турмалин и прочие. Когда переменное напряжение подают на два предназначенные для этого электрода пьезотрансформатора, в кристалле сегнетодиэлектрикавозникают упругие колебания, которые дойдя до другой пары электродов, приводят к появлению между ними ЭДС. Пьезотрансформа-торы могут функционировать в узкой полосе частот, на которой можно наблюдать резонансные явления. Крепление пьезотрансформаторов осуществляют мягкими кронштейнами или скобами в тех местах, в которых амплитуда изгиба пьезопластин минимальна. Наибольшая мощность пьезотрансформаторов обычно не велика и часто составляет всего от 5Вт до 30Вт.22 Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskat

 

10. Прилади на акустичних поверхневих хвилях

Поверхневі акустичні хвилі (ПАР) - пружні хвилі, що поширюються уздовж поверхні твердого тіла або уздовж кордону з іншими середовищами. ПАР поділяються на два типи: з вертикальної поляризацією і з горизонтальною поляризацією (хвилі Лява).

До найбільш часто зустрічається окремих випадків поверхневих хвиль можна віднести наступні: [2]

  • Хвилі Релея (або релєєвськоє), в класичному розумінні поширюються уздовж кордону пружного півпростору з вакуумом або достатньо розрідженій газовим середовищем.
  • Затухаючі хвилі релєєвського типу на кордоні твердого тіла з рідиною.
  • Незгасаючих хвиля з вертикальною поляризацією, що біжить по межі рідини і твердого тіла
  • Хвиля Стонлі, що розповсюджується вздовж плоскої межі двох твердих середовищ, модулі пружності та щільності яких не сильно різняться.
  • Хвилі Лява - поверхневі хвилі з горизонтальною поляризацією (SH типу), які можуть поширюватися в структурі пружний шар на пружному півпросторі.

1. Хвилі Релея

Хвилі Релея, теоретично відкриті Релея в 1885 році, можуть існувати у твердому тілі поблизу його вільної поверхні, що межує з вакуумом. Фазова швидкість таких хвиль спрямована паралельно поверхні, а коливаються поблизу неї частки середовища мають як поперечну, перпендикулярну поверхні, так і поздовжню складові вектора зміщення. Ці частинки описують при своїх коливаннях еліптичні траєкторії в площині, перпендикулярній поверхні і проходить через напрям фазової швидкості. Зазначена площину називається сагиттальной. Амплітуди поздовжніх і поперечних коливань зменшуються в міру віддалення від поверхні вглиб середовища по експоненціальним законами з різними коефіцієнтами загасання. Це призводить до того, що еліпс деформується і поляризація далеко від поверхні може стати лінійною. Проникнення хвилі Релея в глибину звукопровода становить величину порядку довжини поверхневої хвилі. Якщо хвиля Релея збуджена в п'єзоелектрики, то як усередині нього, так і над його поверхнею у вакуумі буде існувати повільна хвиля електричного поля, викликана прямим п'єзоефектом.

Застосовуються в сенсорних дисплеях з поверхневими акустичними хвилями. [3] [немає в джерелі 29 днів]


Хвилі Лява - поверхневі хвилі з горизонтальною поляризацією (SH типу), які можуть поширюватися в структурі пружний шар на пружному півпросторі.

 

11 Хемоелектронні прилади

12 В области электроники биотехнология может быть использована для создания улучшенных типов биосенсоров и новых приводящих устройств, называемых биочипы.

Биотехнология делает возможным создание устройств, в которых белки являются основой молекул, действующих как полупроводники. Для индикации загрязнений различного происхождения в последнее время стали использовать не химические реагенты, а биосенсоры – ферментные электроды, а также иммобилизованные клетки микроорганизмов. Ферменты обладают высочайшей чувствительностью.

Биоселективные датчики создают также путем нанесения на поверхность ионоселективных электродов целых клеток микроорганизмов или тканей. Например, Neurospora europea – для определения NH3, T richosporon brassiacae – для определения уксусной кислоты.

В качестве сенсоров используют также моноклональные антитела, обладающие исключительно высокой избирательностью. Лидерами в производстве биодатчиков и биочипов являются японские компании, такие как Hitachi, Sharp. Например, компания Hitachi в начале 90-х годов создает проектную групп численностью в 200 человек исключительно для работ в области биоэлектроники. Компания Sharp проводит исследования по разработке компьютеров с биокомпонентами.

Появляется новый тип полупроводников, проводящую функцию в которых осуществляют молекулы белков. Такие ферментные системы работают с большей скоростью, чем кремниевые полупроводники. Биочипы имеют небольшие размеры, надежны и способны к самосборке. Еще одна японская компания, Sony, запатентовала способ производства высококачественных акустических систем из целлюлозы, образуемой бактериями. Гелеобразная целлюлоза высушивается. Полученный материал имеет структуру сот и используется в качестве плоской диафрагмы акустических систем.

 

13Прилади на циліндричних магнітних доенах

Магнітоелектроніка. Основні відомості з теорії магнетизму і магнітних матеріалів. Криві намагніченості, петлі гістерезісу. Логічні та запам'ятовуючі магнітні елементи. Тонкоплівкові магнітні елементи. Залежність структури і властивостей магнітних матеріалів від товщини плівки. Запам'ятовуючі пристрої на магнітних плівках. Запам'ятовуючі пристрої на циліндричних магнітних доменах. Генерація, анігіляція, стійкість, способи переміщення циліндричних магнітних доменів. Особливості побудови цифрових пристроїв на циліндричних магнітних доменах. Магнітні матеріали для елементів з циліндричнмими магнітними доменами.

14. Ефект Холла і перетворювачі Холла

Коли провідник із струмом, що протікає по ньому, поміщається в магнітне поле так, що напрям струму виявляється перпендикулярним магнітним силовим лініям, то утворюється поперечне електричне поле, пропорційне добутку щільності магнітного потоку і силі електричного струму. Цей ефект виникає в провідниках, проте найбільш суттєвий він в напівпровідниках, де відомий під назвою ефекту Холла.

На мал. 16 показана напівпровідникова пластина, до якої прикладено магнітне поле з індукцією В, перпендикулярне струму I, що протікає через неї, і електричне поле, що виникає при цьому, з напруженістю Е. Відношення між магнітною індукцією, струмом і напруженістю визначається таким чином:

 

E = - RH (IB)

де RH = 1/ne - коефіцієнт Холла; п - концентрація зарядів, що протікають через одиницю об'єму і утворюють електричний струм в провіднику або напівпровіднику; е - заряд носія зарядів.

Ефект Холла використовується в багатьох типах перетворювачів, призначених для виміру магнітного поля, а також в безконтактних перемикальних приладах.

15 11.2.2 Магниторезисторы

15 Магниторезисторы - это электронные компоненты, действие которых основано на изменении электрического сопротивления полупроводника (или металла) при воздействии на него магнитного поля.

Механизм изменения сопротивления довольно сложен, так как является результа­том одновременного действия большого числа разнообразных факторов. К тому же он неодинаков для разных типов приборов, технологий и материалов. Магниторезисторы характеризуются такими параметрами, как магнитная чув­ствительность, номинальное сопротивление, рабочий ток, термостабильность и быстродействие, диапазон рабочих температур.

Магниторезистор представляет собой подложку с размещенным на ней магниточувствительным элементом (МЧЭ). Подложка обеспечивает механическую прочность прибора. Элемент приклеен к подложке и защищен снаружи слоем лака. МЧЭ может размещаться в оригинальном или стандартном корпусе и снабжаться ферритовым концентратором магнитного поля или «смещающим» постоянным микромагнитом.

16. Магнітотранзистор. Структура і принцип дії

Магнітотранзистори є одним із сучасних класів сенсорів магнітного поля [1; 2]. Їх

характеризує висока магнітна чутливість, простота виконання у складі інтегральних схем,

низьке енергоспоживання та можливість багатофакторного керування режимами роботи

Таким чином, колекторні струми магнітотранзистора визначаються як:

I 0,5I 1 K B 1 K B C1 S0 S Y c Z =+ + ()(), I 0,5I 1 K B 1 K B C2 S0 S Y c Z =+ − ()().

 

Рис. 4. Залежність сили струму, що протікає через магнітотранзистор, від величини магнітної індукції при різній напрузі

В даний час магнітотранзистори знаходять широке застосування в якості безконтактних магнітокеруючих перемикачів струму. На їхній основі створюються безколекторні електродвигуни постійного струму, пристрою синхронізації швидкості обертання електродвигунів, схеми електронного запалювання автомобілів, безіндукційні голівки зчитування магнітних записів та інше.

18 Ефект Ганна

Виникнення негативної диференційної провідності в однорідних напівпровідниках під дією сильного електричного поля. Міждолинне розсіювання носіїв заряду у певних умовах може приводити до виникнення коливань струму із частотою порядку 1010 Гц при прикладенні до однорідного напівпровідника сильного постійного електричного поля. Це явище, назване ефектом Ганна, уперше спостерігалось на СаАs.

19 Режим обмеженого накопичення об'ємного заряду для діодів Ганна

Ефект Ганна полягає у тому, що при досить великій напрузі, прикладеній до напівпровідника, у цьому напівпровіднику виникають НВЧ-коливання. Цей ефект був ретельно досліджений, з'ясовані фізичні процеси, що відбуваються у напівпровідниках при високій напруженості діючого у них електричного поля, і розроблені, отримавши вже достатньо широке розповсюдження, прилади для генерування коливань на НВЧ.

Діод Ганна являє собою напівпровідниковий кристал без п- р- переходу (рис. 4.1), у якому створене сильнепостійне електричне поле. Для включення діод має два електроди: анод і катод. Повинен застосовуватися напівпровідник із двома зонами провідності, наприклад арсенід галію. Дослідження подібних напівпровідників показало, що у цих двох зонах провідності електрони мають різну рухливість. У зоні, розташованої вище, тобто відповідної більше високим рівням енергії, рухливість електронів менше.

20 Кріоелектроніка

Кріоге́нна електро́ніка — напрямок електроніки, що охоплює дослідження при кріогенних температурах (нижче 120 К) специфічних ефектів взаємодії електромагн. поля з носіями зарядів в твердому тілі і створення електронних приладів і пристроїв, що працюють на основі цих ефектів, — кріоелектронних приладів.

Перспективи розвитку К. пов'язані з пошуками нових матеріалів, зокрема щодо високотемпературних надпровідників, наприклад на основі металооксидів (кераміки, на якій в 1987 отримана надпровідність при температурі ~ 100 К), вдосконаленням технології створення елементів мікронних і субмікронних розмірів, розвитком кріогенної техніки, розробкою багатофункціональних приладів в гібридно-інтегральному виконанні з різким зменшенням габаритних розмірів і поліпшенням техніко-економіч. характеристик кріогенних систем. До осн. напрямків розробок в області К. відносяться:

· підвищення частотного діапазону кріоелектронної приймально-підсил. систем водневого (або азотного) рівня охолодження на основі НП параметрич. підсилювачів до верх. межі сантиметрового діапазону довжин хвиль;

· створення кріоелектронних малошумлячих високонадійних і дешевих транзисторних підсилювачів

сантиметрового і міліметрового діапазонів довжин хвиль на транзисторах з високою рухливістю електронів (НЕМТ-транзисторах);

· освоєння міліметрового і субміліметрового діапазонів довжин хвиль на основі

змішувальних (на діодах з бар'єром Шотткі), НП параметрич. і надпровідникових приладів з гранично малими шумами;

· вдосконалення і пром. випуск ІЧ приймачів різн. рівня охолодження;

· створення і пром. випуск надпровідникових приладів для обчисл. техніки, а також надпровідникових

магнітометрів, високостабільних генераторів, резонаторів, фільтрів, детекторів;

· підвищення ступеня інтеграції кріоелектронних НВЧ приладів з використанням в одному кріостаті різн. функціон. вузлів (охолоджуваних малошумлячих антен, підсилювачів, стабіліз. генераторів, фільтрів тощо).

 

21Високотемпературна надпровідність і її особливість

Високотемпературні надпровідники (Високі T c) - сімейство матеріалів (надпровідних керамік) із загальною структурною особливістю, відносно добре розділеними мідно-кисневими площинами. Їх також називають надпровідниками на основі купратов. Температура надпровідного переходу, яка може бути досягнута в деяких складах в цьому сімействі, є найвищою серед усіх відомих надпровідників. В даний час рекордним значенням критичної температури T c = 135 K (під тиском T c = 165 K, -109 C) має речовина HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8 + x,

 

22 Лямда-діоди і лямда-транзистори

Свою назву лямбда-діод отримав завдяки своїй

вольтамперній характеристиці (ВАХ), що має форму грецької

літери λ. Параметри ВАХ

аналога лямбда-діода можна змінювати в широких межах шляхом

підключення затворів польових транзисторів до резисторних

дільників напруги Завдяки перемикальним властивостям, електроспоживання

лямбда-діода в замкненому стані мізерно мале

 


Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.012 сек.)