Автор: Колесников В.Г.
Теги: электроника энциклопедия радиоэлектроника советская энциклопедия цифровая электроника
ISBN: 5-85270-062-2
Год: 1991
Текст
эский словарь
электроника
энциклопедический словарь
НАУЧНО-РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ ИЗДАТЕЛЬСТВА
«СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ»
А. М. ПРОХОРОВ
(председатель)
Л. И. АБАЛКИН
И. В. АБАШИДЗЕ
С. С. АВЕРИНЦЕВ
П. А. АЗИМОВ
С. С. АЛЕКСЕЕВ
В. А. АМБАРЦУМЯН
С. Ф. АХРОМЕЕВ
Ф. С. БАБИЧЕВ
Н. Н. БОГОЛЮБОВ
М. Б. БОРБУГУЛОВ
Е. П. ВЕЛИХОВ
А. К. ВИЛКС
В. В. ВОЛЬСКИЙ
А. П. ГОРКИН
(заместитель
председателя)
Д. Б. ГУЛИЕВ
А. А. ГУСЕВ
(заместитель
председателя)
Н. И. ЕФИМОВ
Ю. А. ИЗРАЭЛЬ
А. Ю. ИШЛИНСКИЙ
М. И. КАБАЧНИК
Ю. А. КАЭВАТС
Г. В. КЕЛДЫШ
В. А. КИРИЛЛИН
В. Н. КИРИЧЕНКО
И. Л. КНУНЯНЦ
И. Д. КОВАЛЬЧЕНКО
В. Н. КУДРЯВЦЕВ
В. Г. КУЛИКОВ
Н. п. ЛАВЕРОВ
Д. С. ЛИХАЧЕВ
Г. И. МАРЧУК
М. М. МИКАЛАЮНАС
Г. И. НААН
М. Ф. НЕНАШЕВ
А. А. НИКОНОВ
Р. Н. НУРГАЛИЕВ
В. Г. ПАНОВ
(первый заместитель
председателя)
Б. Е. ПАТОН
В. М. ПОЛЕВОЙ
Ю. В. ПРОХОРОВ
И. М. ТЕРЕХОВ
В. А. ТРАПЕЗНИКОВ
Н. Т. ТУХЛИЕВ
П. Н. ФЕДОСЕЕВ
К. В. ФРОЛОВ
М. Н. ХИТРОВ
(заместитель
председателя)
Е. И ЧАЗОВ
И. П. ШАМЯКИН
А В ЯБЛОКОВ
Г. А. ЯГОДИН
В. Р. ЯЩЕНКО
электроника
энциклопедический словарь
Главный редактор
В. Г. КОЛЕСНИКОВ
РЕДАКЦИОННАЯ
КОЛЛЕГИЯ
В. А. АФАНАСЬЕВ
К. А. ВАЛИЕВ
Б. Ф. ВЫСОЦКИЙ
Ю. В. ГУЛЯЕВ
Н. Д. ДЕВЯТКОВ
Г. М. ЗВЕРЕВ
К. И. МАРТЮШОВ
В. А. МЕЛЬНИКОВ
В. П. ПАРШИН
М. Л. РУСЕЦКИЙ
А. А. СОРОКИН
В. Н. СРЕТЕНСКИЙ
(зам. главного
редактора)
Я. А. ФЕДОТОВ
И. Ю. ШЕБАЛИН
(зам. главного
редактора)
А. И. ШОКИН
МОСКВА
«СОВЕТСКАЯ
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ»
1991
32.85
Э 45
НАУЧНЫЕ КОНСУЛЬТАНТЫ
В. К. АЛАДИНСКИЙ, И. В. АЛЯМОВСКИЙ, В. Л. АРОНОВ, А. С. БОРОВИК-РОМАНОВ,
И. Н. БУКРЕЕВ, Л. А. ВАЙНШТЕЙН, В. Я. ВАКСЕНБУРГ, А. В. ВАШКОВСКИИ, С. С. ГАПОНОВ,
В Е. ГОЛАНТ, Б Г. ГРИБОВ, А. Н ГУБКИН, А. Г. ГУРЕВИЧ, О. А ДУБРОВИН, М. И. ЕЛИНСОН,
И. Е. ЕФИМОВ, В. П. ЗОТОВ, Э. Е. ИВАНОВ, Н. И. ИОНОВ, Н. А. ИОФИС, И. Г. ИСМАИЛОВА,
Ю. А. КАМЕНЕЦКИЙ, П. Е. КАНДЫБА, А. П. КАРАЦЮБА, Г. С. КОТОВЩИКОВ А. В. КРАСИЛОВ,
Ю. А. КУЗНЕЦОВ, А. П. ЛЕВИН, Л. М. ЛЕВИТСКИЙ, Н. С. ЛИДОРЕНКО, А. В. ЛУКИЧЕВ,
В. Ф. ЛЯРСКИЙ, Е 3. МАЗЕЛЬ В Б. МЕЛЕХИН, Л. М. МОЖАРОВ, А. И. МОРОЗОВ,
А. С. НАЗАРОВ, Ю. Р. НОСОВ, А. Е. ОБОРОНКО, Н. А. ПЕНИН, М. М. ПИМОНЕНКО,
А. С. ПОБЕДОНОСЦЕВ, А Б. ПОЛЯНОВ, С. А. ПРЕОБРАЖЕНСКИЙ, И. С. РЕЗ, В. П. САЗОНОВ
Л. А. СЕМЁНОВ, В. С. СЕРГЕЕВ, Г. Д СОБОЛЕВСКАЯ, В. А. СОЛНЦЕВ, О. В. СОПОВ
А. С. ТАГЕР, Б. В. ТИМОФЕЕВ, Б. Н ФАЙЗУЛАЕВ, В. А. ФЁДОРОВ, Э. П. ФИЛИППОВ,
Т. Б. ФОГЕЛЬСОН, О. К. ФРОЛОВ, Р. А. ХЛЕБНИКОВ, В. Б ХОМИЧ, Н В ЧЕРЕПНИН,
Ю. Д. ЧИСТЯКОВ, Л. А. ШУВАЛОВ, А. Т. ЯКОВЛЕВ.
РЕДАКЦИЯ ТЕХНИКИ
Зав. редакцией И. Ю. ШЕБАЛИН; ст научные редакторы: Г. И. БЕЛОВ, А. А. БОГДАНОВ,
Н. И. НАЗАРОВА; научный редактор Л. В. ЗЕЛЕНОВА; мл. редакторы: Л. А. ГУСЕВА,
М. А. ЯРОШЕВСКАЯ
В подготовке Словаря принимали участие:
Редакция словника — зав. редакцией Л. П. СИДОРОВА, редактор 3. И. ЕРОХИНА,
Г. А. САДОВА.
Л и т е ра т у р н о - к о н т ро л ь н а я редакция—зав. редакцией Г. И. ЗАМАНИ, ст. ре-
дактор И. И. ПЕТРОВА, редакторы Л. В. КРЫЛОВА, Т. Я. РЯБЦЕВА.
Группа библиографии — ст. научный редактор В. А. СТУЛОВ, ст. редактор Т. Н. КО-
ВАЛЕНКО.
Группа транскрипции и э т и м о л о г и и — руководитель группы Е. Л. РИФ, научный
редактор И. П. ОЛОВЯННИКОВА.
Редакция иллюстраций—зав. редакцией А. В. АКИМОВ, ст. художественный
редактор Л Л. СИЛЬЯНОВА.
Группа комплектования—руководитель группы Н. А. ФЕДОРОВА, мл. редактор
Л. Н. ВЕРВАЛЬД.
Техническая редакция—зав. редакцией Р. Т. НИКИШИНА, ст. технический
редактор О. Д. ШАПОШНИКОВА.
Отдел считки и переноса правки—руководитель группы Т. И. БАРАНОВСКАЯ,
ст. корректор Е Е. ТРУБИЦЫНА.
Отдел перепечатки рукописей — зав. отделом Л. А. МАЛЬЦИНА.
Ко р р е к то р с к а я — зав корректорской Н. М. КАТОЛИКОВА.
Производственно-диспетчерский отдел—нач. отдела Н. С. АРТЕМОВ.
Художник Л. Ф. ШКАНОВ.
й
,2302030000
Э007(01)—90
КБ-21-7—1989
ISBN 5-85270-062-2
С Издательство «Советская энциклопедия», 1990.
ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА
Настоящий энциклопедический словарь, содержащий примерно 1800 статей, предназна-
чен прежде всего для специалистов в области электроники и смежных с нею научно-
технических дисциплин, а также для преподавателей и студентов соответствующих
специальностей. Словарь может быть полезен широкому кругу читателей, чья практи-
ческая деятельность в той или иной мере связана с использованием средств электронной
техники.
Большое внимание в словаре уделено физическим основам электроники, явлениям,
процессам, идеям и закономерностям, лежащим в основе создания электронных
приборов. Важное место отводится описанию самих электронных приборов, технологии
их изготовления, используемым материалам, методам и средствам технического
контроля. Рассмотрены также вопросы применения электронных приборов и устройств
в радиотехнике, автоматике, вычислительной технике, энергетике, связи, медицине,
биологии и др.
В словаре читатель найдёт сравнительно краткие обзоры по основным направлениям
электроники (и, в частности, микроэлектроники) и небольшие справочные статьи по
более специальным вопросам. Во многих статьях даются самые краткие исторические
сведения (автор и даты открытий или результатов). Все крупные и многие средние
и малые статьи снабжены библиографическими справками. При отборе литературы
предпочтение отдавалось книжным изданиям. При написании статей в качестве одной
из задач ставилось насыщение их научно достоверными сведениями, в качестве
другой — доступность изложения материала для возможно более широкого круга
читателей.
Статьи энциклопедического словаря «Электроника» расположены в алфавитном
порядке. Если термин имеет синоним, он приводится после основного названия (в скоб-
ках), например КВАНТОСКОП (лазерный кинескоп). В издании широко исполь-
зуется система ссылок, которые выделяются курсивом. Набранное курсивом слово
(или слова) показывает, что в словаре имеется специальная статья под этим названием.
С целью экономии места в словаре наряду с общепринятыми сокращениями слов
(например, «и т. д.», «т. е.») применяют также сокращения и аббревиатуры, исполь-
зуемые в данном издании (их список приведён в начале книги). Если в статье необходимо
повторять слова, составляющие её название, ^о их обозначают начальными буквами,
например в статье «Аморфные полупроводники» — А. п., в статье «Лазер» — Л. К числам,
обозначающим год, слово «год» (или «г.») не даётся. Единицы физических величин
и их сокращённые обозначения даны в соответствии с существующим ГОСТом. Позиции
на иллюстрациях объясняются или в подрисуночных подписях, или в тексте статьи. Все
буквенные обозначения в формулах объясняются в тексте статьи.
ОСНОВНЫЕ
СОКРАЩЕНИЯ
абс.— абсолютный
АВМ — аналоговая вычислительная машина
АСУ — автоматизированная система управления
ат.— атомный
ат. м.— атомная масса
ат. н.— атомный номер
атм.— атмосферный
биол.— биологический
БИС — большая интегральная схема
6. ч.— большая часть, большей частью
в.— век
в т. ч.— в том числе
ВАХ — вольт-амперная характеристика
в-во — вещество
верх.— верхний
внеш.— внешний
внутр.— внутренний
ВЧ — высокая частота, высокочастотный
вып.— выпуск
гг.— годы
гл.— главный
гл. обр.— главным образом
гос.— государственный
гр.— группа
град.— градус
ДВ — длинные волны, длинноволновый
диам.— диаметр
дес.— десяток
дл.— длина
др.— другой
ед.— единица
звук.— звуковой
з-д — завод
ЗУ — запоминающее устройство
изд.— издание
ИК — инфракрасный
илл.— иллюстрация
им.— имени
инж.— инженер
ИС—интегральная схема
ин-т — институт
ИЭТ — изделия электронной техники
КВ — короткие волны, коротковолновый
к.-л.— какой-либо
кол-во — количество
кон.— конец
коэф.— коэффициент
кпд — коэффициент полезного действия
крист.— кристаллический
к-рый — который
ЛБВ — лампа бегущей волны
лии.— линия
лит.— литература
ЛОВ — лампа обратной волны
магн.— магнитный
макс.— максимальный
матем.— математический
междунар.— международный
мин.— минимальный
млн.— миллион
млрд.— миллиард
мн.— многие
мол. м.— молекулярная масса
мощн.— мощность
МЦР — мазер на циклотронном резонансе
наз.— называемый, называется
назв.— название
напр.— например
науч.— научный
нач.— начало
нек-рый — некоторый
неси.— несколько
ниж.— нижний
н.-и.— научно-исследовательский
НПО — научно-производственное объединение
НЧ — низкая частота, низкочастотный
ок.— около
осн.— основной
ОСТ — отраслевой стандарт
отд.— отдельный
ПАВ — поверхностные акустические волны
пер.— перевод
плотн.— плотность
ПО — производственное объединение
пол.— половина
пост.— постоянный
ПП — полупроводник, полупроводниковый
пр.— прочий
преим.— преимущественно
произ-во — производство
пром.— промышленный
пром-сть — промышленность
проф.— профессиональный
ПУЛ — приемно-усилительная лампа
ПЧ — промежуточная частота
разл.— различный
ред.— редакция
рис.— рисунок
р-р — раствор
рт. ст.— ртутный столб
РЭА — радиоэлектронная аппаратура
с.— страница
сб.— сборник
СБИС — сверхбольшая интегральная схема
СВ — средние волны, средневолновый
св.— свыше
св-во — свойство
СВЧ — сверхвысокие частоты, сверхвысокочас-
тотный
сер.— середина
СЙ — международная система единиц
след.— следующий
см.— смотри
совр.— современный
соч.— сочинение
ср.— средний
ст.— статья
стр-во — строительство
т.— том
табл.— таблица
темп-ра — температура
темп-рный — температурный
т. к.— так как
т. н.— так называемый
т. о.— таким образом
техн.— технический
тыс.— тысяча
УВЧ — ультравысокие частоты, ультравысоко-
частотный
уд.— удельный
УЗ — ультразвук, ультразвуковой
УКВ—ультракороткие волны, ультракоротко-
волновый
ус л.— условный
устар.— устаревший
устр-во — устройство
УФ — ультрафиолетовый
физ.— физический
физиол.—- физиологический
ф-ла — формула
ф-ция — функция
ФЭУ — фотоэлектронный умножитель
х-во — хозяйство
хим.— химический
ЦВМ — цифровая вычислительная машина
ЦМД — цилиндрический магнитный домен
ч.— часть
ЧМ—частотная модуляция, частотно-модулиро-
ванный
ч-ца — частица
шир.— ширина
шт.— штука
ЭВМ — электронная вычислительная машина
ЭВП — электровакуумный прибор
эдс — электродвижущая сила
экз.— экземпляр
эксперим.— экспериментальный
эл-н — электрон
эл.-магн.— электромагнитный
ЭЛП — электронно-лучевой прибор
ЭПР — электронный парамагнитный резонанс
ЯМР — ядерный магнитный резонанс
Примечание. В прилагательных и причастиях допускается отсечение окончаний и суффиксов «ельный», «енный», «еский», «ионный»
«ованный» и др. (например, значит., производств., классич., абсорбц., автоматизир.). Применяются также сокращения слов, обозначающих государственную
языковую или национальную принадлежность (например, амер. — американский, лат. — латинский, нем.— немецкий).
электроника
Совр. этап развития человеческого общества
характеризуется всё возрастающим проникновением
электроники во все сферы жизни и деятельности
людей. Достижения в области электроники в значит,
мере (а зачастую в решающей) способствуют
успешному решению сложнейших научно-техн, проб-
лем, повышению эффективности науч, исследований,
созданию новых видов машин и оборудования,
разработке эффективных технологий и систем управ-
ления, получению материалов с уникальными св-вами,
совершенствованию процессов сбора и обработки
информации и др.
Охватывая широкий круг науч., техн, и производств,
проблем, электроника опирается на достижения в
разл. областях знаний. При этом, с одной стороны,
электроника ставит перед др. науками и произ-вом
новые задачи, стимулируя их дальнейшее развитие,
а с другой — вооружает их качественно новыми
техн, средствами и методами исследований.
Предметом науч, исследований в рамках электрон-
ной науки и техники является изучение законов
взаимодействия электронов и др. заряженных частиц
с эл.-магн. полями и разработка методов создания
электронных приборов, в к-рых это взаимодействие
используется для преобразования эл.-магн. энергии
с целью передачи, обработки и хранения инфор-
мации, автоматизации производств, процессов, созда-
ния энергетич. устройств, контрольно-измерит. аппа-
ратуры, средств науч, эксперимента и др. Исклю-
чительно малая инерционность электрона позволяет
эффективно использовать взаимодействия электро-
нов как с макрополями в рабочем объёме электрон-
ного прибора, так и с микрополями внутри атома,
молекулы или крист, решётки для генерирования,
преобразования и приёма эл.-магн. колебаний с час-
тотой до 10‘ Гц, а также инфракрасного, видимого,
рентгеновского и гамма-излучений (1012—10'° Гц).
Последовательное практич. освоение спектра эл.-
магн. колебаний является характерной чертой разви-
тия электроники.
Результаты изучения электронных процессов и яв-
лений, а также исследования и разработка методов
создания электронных приборов и устройств полу-
чают своё воплощение в многообразных средствах
электронной техники, развитие к-рой происходит по
двум тесно переплетающимся направлениям. Первое
из них связано с созданием электронных приборов
разл. назначения, технологией их произ-ва и пром,
выпуском (как правило, массовым), второе — с
созданием на основе электронных приборов разл.
видов аппаратуры, систем и комплексов для решения
сложнейших задач в области вычислит, техники,
информатики, связи, радиолокации, телевидения,
телемеханики и мн. др. областях науч, и практич.
деятельности человека.
Классификация и современное состояние электро-
ники. Электроника включает в себя три осн. области
исследований: вакуумную электронику, твердотель-
ную электронику и квантовую электронику. Каждая
из областей объединяет исследования разнородных
физико-хим. явлений и процессов, имеющих фунда-
ментальное значение для разработки электронных
приборов, родственных по принципам действия,
а также методы расчётов и способы изготовления
таких приборов.
К важнейшим направлениям исследований в об-
ласти вакуумной электроники относится
широкий круг вопросов, охватывающих такие проб-
лемы, как электронная эмиссия (в частности, термо-
и фотоэлектронная эмиссия, туннельная эмиссия);
формирование потоков электронов и (или) ионов,
управление этими потоками; формирование эл.-магн.
полей с помощью резонаторов, замедляющих систем,
устройств ввода и вывода энергии; катодолюминес-
ценция; физика и техника высокого вакуума (его
получение, сохранение, измерение); теплофиз. про-
цессы, связанные с технологией изготовления и ра-
ботой электронных приборов; физико-хим. процессы
на поверхностях электродов и изоляторов; техно-
логия обработки поверхностей, в т. ч. электронной,
ионной и лазерной обработки; получение и поддер-
жание оптим. состава и давления газа в газораз-
рядных приборах и др.
Осн. направления развития вакуумной электроники
связаны с созданием электровакуумных приборов
(ЭВП) след, видов: электронных ламп (диодов,
триодов, тетродов и т. д.), ЭВП СВЧ (магнетронов,
клистронов, ламп бегущей и обратной волны и др.),
мощных релятивистских приборов (гиротронов,
убитронов и др.), приборов, работающих на основе
дифракц. явлений, электронно-лучевых и фото-
электронных приборов (кинескопов, видиконов, су-
перортиконов, электронно-оптич. преобразователей,
фотоэлектронных умножителей и др.), газоразряд-
ных приборов (тиратронов, газоразрядных индика-
торов и др.), рентгеновских трубок и др.
Твердотельная электроника решает за-
дачи, связанные с изучением св-в твердотельных
материалов (полупроводниковых, диэлектрических,
магнитных и др.), влиянием на эти св-ва примесей
и особенностей структуры материала; изучением св-в
поверхностей и границ раздела между слоями
разл. материалов; созданием в кристалле методами
эпитаксии, диффузии, ионного внедрения (имплан-
тации) и др. областей с разл. типами проводимости;
формированием методами плазменного травления,
оптической, электронной, ионной и рентгеновской
литографии диэлектрич. и металлич. плёнок на полу-
проводниковых материалах; созданием гетеропере-
ходов и многослойных структур; исследованием св-в
динамич. неоднородностей; созданием функциональ-
ных устройств микронных и субмикронных разме-
ров, а также способов измерения их параметров.
Осн. направлением твердотельной электроники
является полупроводниковая электроника, связанная
с разработкой и изготовлением разл. видов полу-
проводниковых приборов: полупроводниковых дио-
дов (выпрямительных, смесительных, параметриче-
ских и др.), транзисторов (биполярных и полевых),
тиристоров, аналоговых и цифровых интегральных
схем (ИС) разл. степени интеграции, оптоэлектрон-
ных приборов (светоизлучающих диодов, фотодио-
дов, фототранзисторов, оптронов, светодиодных
и фотодиодных матриц).
Другие важнейшие направления твердотельной
электроники относятся к созданию электронных
приборов, работающих на основе эффектов взаимо-
действия акустич. волн с электронами проводимости
в конденсир. средах (акустоэлектроника), эл.-магн.
волн оптич. диапазона с электронами в твёрдых
телах (оптоэлектроника), эл.-магн. полей с носите-
лями заряда в твёрдых телах при низких темп-рах
(криоэлектроника), а также приборов на основе
пьезозлектрич. эффекта (пьезоэлектроника), магн.
явлений в твёрдых телах (магнитоэлектроника)
и др.
Квантовая электроника охватывает широ-
кий круг проблем, связанных с разработкой методов
и средств усиления и генерации эл.-магн. колебаний
на основе эффекта вынужденного излучения атомов,
молекул и твёрдых тел. Наиболее важные направ-
ления квантовой электроники — создание оптич.
квантовых генераторов (лазеров), квантовых усили-
телей, молекулярных генераторов и др. Ряд харак-
терных особенностей, отличающих приборы кван-
товой электроники от приборов др. типов (высокая
стабильность частоты колебаний, низкий уровень
собственных шумов, большая мощность в импульсе
излучения), позволяет с успехом использовать их
для создания высокоточных дальномеров, кванто-
вых стандартов частоты, квантовых гироскопов,
систем оптич. многоканальной связи, дальней космич.
связи, технологич. установок разл. назначения,
медицинской аппаратуры и др.
Развитие всех направлений электроники сопровож-
дается практическим освоением всё новых областей
спектра зл.-магн. колебаний, повышением уровней
мощности генерируемых колебаний, непрерывным
улучшением таких осн. параметров электронных
приборов, как уровень собственных шумов, эко-
номичность, быстродействие, надёжность, ресурс,
габаритные размеры и масса и ряд других. Однако
процесс этот происходит неравномерно и зависит
как от прогресса в науке и технике, так и от
потребностей практики. На рис. 1 показано, что в вы-
сокочастотной части спектра для миллиметрового
и субмиллиметрового диапазонов длин волн (10й—
10'2 Гц) характерны низкие уровни достигнутой
мощности; это свидетельствует о сравнительно не-
полном использовании возможностей, связанных
с практич. освоением этого перспективного участка
спектра. На рис. 2 показана сравнит, характеристика
разл. СВЧ электронных приборов по их шумовой
темп-ре, определяющей чувствительность и разре-
шающую способность приборов в разл. диапазонах
длин волн.
Совершенствование электронной аппаратуры, рост
её технико-экономич. показателей находятся в пря-
мой зависимости от совершенствования её элемент-
ной базы. В таблице приведены данные, отра-
жающие относит, изменение нек-рых важнейших
характеристик электронных приборов, составивших
элементную базу ЭВМ разл. поколений. Однако на
основе данных, приведённых в таблице, было бы,
напр., неправильно сделать вывод о неизбежности
полного вытеснения электровакуумных приборов
полупроводниковыми. Дело в том, что каждый тип
электронных приборов по отдельным показателям
имеет св и, только ему присущие достоинства.
Так, электровакуумные приборы, уступая полупро-
водниковым по уровню шумов, механич. прочности,
габаритным размерам, имеют неоспоримые преиму-
щества по уровню достигаемой мощности, термо-
стойкости. Именно поэтому все осн. типы электрон-
ных приборов, несмотря на изменения их процент-
ного содержания (по количеству и по массе) в разл.
рода сложных электронных устройствах, сохраняют
своё значение и продолжают совершенствоваться.
При этом развитие электронных приборов гармо-
нически сочетается с ростом их техн, и экономим,
показателей. Это особенно ярко проявляется на
примере ИС, для к-рых по мере роста степени
Электроника. Рис I Максимальные уровни
мощности СВЧ Приборов и отдельных приборов
квантовой электроники (типичные значения):
W — мощность; f — частота- Сплошные линии
соответствуют непрерывному режиму работы,
пунктирные — импульсному.
интеграции уменьшается стоимость единицы инфор-
мации в тысячу и более раз при сравнительно
небольшом увеличении стоимости самих ИС.
Основные характеристики электронных приборо!
Тил приборов Коли- чество функций на при- бор* Габарит- ные раз- меры* Потреб- ляемая мощ- ность* Надёж- ность*
Электровакуумные приборы Полупроводниковые 1 1 1 1
приборы Интегральные схемы Большие инте- 5 101—1 3 10—2*10 I0’1— 2 -10 Ю'—2-10'3 5 10-i—10'! 210‘3—10'3 3—10 10-3-10
тральные схемы 3 Сверхбольшие инте- гральные схемы 5 10'—I03 5 10—10' Ю’4—ЗЮ до ЗЮ-5 10 2-10'* до 5-Ю"5 102—5-Ю2 До уровня практиче- ской безот- казности
’ В относительных единицах.
Краткая история возникновения и развития элек-
троники. Возникновению и развитию электроники
предшествовал общий прогресс науки и техники,
связанный с деятельностью таких учёных, как Г. Га-
лилей, У. Гильберт, М. В. Ломоносов, М. Фарадей,
Дж. К. Максвелл, Г. Герц, Д. И. Менделеев и мн.
другие. Как наука электроника сформировалась
в нач. 20 в. после создания основ электродинамики
(Максвелл, 1861—73), открытия и исследования фо-
топроводимости (У. Смит,
проводимости контакта
(К. Ф. Браун, 1874), исследования
Рис. 2. Минимальные уровни шумов входных СВЧ
приборов (типичные значения): Тш— шумовая
температура; f — частота электромагнитных коле-
баний.
1873), односторонней
мета л л-полу проводник
св-в термоэлект-
Гш, К
Приёмно
усилительные
лампы
300К
Лампы
бегущей
волны
?ок
СВЧ-транзисторы
Параметрические
усилители У
Мазеры
4К
20К
Шумовой
квантовый
предел
ронной эмиссии (О. У. Ричардсон, 1900—01), фото-
электронной эмиссии (Герц, 1887; А. Г. Столетов,
1905), рентгеновских лучей (В. К. Рентген, 1895),
открытия электрона (Дж. Дж. Томсон, 1897), созда-
ния электронной теории (X. А. Лоренц, 1892—1909).
Значит, стимулом развития электроники послужило
создание А. С. Поповым в 1895 практически дей-
ствующей системы передачи-приёма сигналов с по-
мощью эл.-магн. волн (системы радиосвязи). В свою
очередь, первые успехи электроники определили
широкое практическое использование радиосвязи,
сделав возможным как генерирование достаточно
мощных незатухающих эл.-магн. колебаний в широ-
ком диапазоне высоких частот, так и усиление
слабых электрич. сигналов. Эти успехи были связаны
с созданием электронных приборов вакуумного
типа (электровакуумных приборов) на основе дости-
жений вакуумной техники и технологии электрич.
ламп накаливания.
Начало разработке ЭВП было положено изобре-
тением лампового диода (Дж. А. Флеминг, 1904),
трёхэлектродной лампы-триода (Л. де Форест, 1906),
использованием триода для генерирования электрич.
колебаний (А. Мейснер, 1913), разработкой мощных
генераторных ламп с водяным охлаждением для ра-
диопередатчиков систем дальней радиосвязи и радио-
вещания (М. А. Бонч-Бруевич, 1919—25).
Вакуумные фотоэлементы (эксперим. образец
создал Столетов в 1886), фотоэлектронные умно-
жители— однокаскадные (П. В. Тимофеев, 1928) и
многокаскадные (Л. А. Кубецкий, 1930) — позволили
создать звуковое кино, послужили основой для
разработки передающих телевиз. трубок: видикона
(идея предложена А. А. Чернышёвым в 1925), иконо-
скопа (С. И. Катаев и независимо от него В. К. Зво-
рыкин, 1931—32), супериконоскопа (Тимофеев,
П. В. Шмаков, 1933) и др.
Создание многорезонаторного
(Н. Ф. Алексеев и Д. Е. Маляров под руководством
Бонч-Бруевича, 1936—37), отражательного клистрона
(Н. Д. Девятков и др. и независимо от них В. Ф. Ко-
валенко, 1940) послужило основой для развития
радиолокации в сантиметровом диапазоне волн,
а создание пролётного клистрона (идея предложена
Д. А. Рожанским в 1932) и лампы бегущей волны
(Р. Компфнер, 1943) обеспечило дальнейшее развитие
СВЧ систем радиорелейной связи, ускорителей
заряженных частиц и способствовало созданию
систем космич. связи. Одновременно с разработкой
вакуумных электронных приборов создавались и
совершенствовались газоразрядные приборы — ртут-
ные вентили, используемые гл. обр. для преобра-
зования переменного тока в постоянный в мощных
пром, установках, тиратроны для формирования
мощных импульсов электрич. тока в установках
импульсной техники, газоразрядные источники
света и др.
В России первые отечеств, электронные приборы
(вакуумные диоды и триоды) созданы в 1910—17
(В. И. Коваленков, Н. Д. Папалекси, В- И. Волынкин
и др.). После Великой Октябрьской социалистич.
революции началось быстрое развитие отечеств,
электронной пром-сти. В декабре 1918 В. И. Ленин
подписал Положение «О Нижегородской радио-
лаборатории» — первом советском н.-и. центре, с
к-рым связаны мн. достижения в области радио-
f, Гц техники и организации радиовещания. В 1922 поста-
магнетрона
10
новлением ВСНХ в Петрограде создан электро-
вакуумный з-д, к-рый в 1928 слился с электро-
ламповым з-дом «Светлана». В н.-и. лаборатории
этого з-да, организованной С. А. Векшинским, были
проведены многосторонние исследования в области
физики и технологии электронных приборов (по
эмиссионным св-вам катодов, газовыделению метал-
лов и стекла, вакуумной технике и др.). Лаборатория
Векшинского после присоединения к ней ряда др.
лабораторий выросла в нам. 30-х гг. в крупную
н.-и. организацию, получившую в 1934 назв. Отрас-
левая вакуумная лаборатория. В 1928—30 на Мос-
ковском электрозаводе (с 1966 — Московский з-д
электровакуумных приборов) создан отдел электрон-
ных ламп. Для решения научно-техн, задач строи-
тельства мощных радиопередающих станций с кон.
20-х гг. организовано Бюро мощного радиостроения,
преобразованное в 1930 в Отраслевую радио-
лабораторию передающих устройств. В 1933 вступила
в строй самая мощная по тому времени в мире
500-киловаттная радиостанция им. Коминтерна.
В кон. 20-х гг. в СССР началось развитие телеви-
дения. С 1931 (в Москве, а вскоре и в др. городах)
начали проводиться регулярные телевиз. передачи
на средних волнах по системе малокадрового
механич. телевидения. С сер. 30-х гг. механич.
системы постепенно вытеснялись электронными, раз-
работка к-рых начата в России ещё в 1907 (Б. Л. Ро-
зинг).
В 30-х гг. окончательно сформировалась и полу-
чила мировое признание советская школа радио-
техники и радиофизики, подготовлена научно-техн,
база для последующего развития электросвязи,
телевидения, радиолокации, радионавигации и др.
областей науки и техники. К кон. 30-х гг. создана
крупная н.-и. и пром, база по произ-ву электронных
приборов и устройств на их основе.
До 50-х гг. развитие электроники шло в основном
по пути совершенствования ЭВП и устройств на их
основе. Однако всё возрастающие потребности связи,
радиолокации, вычислит, техники и др. привели
к необходимости иметь в качестве элементной
базы сложных электронных устройств такие приборы,
к-рые бы выгодно отличались от электровакуумных
по энергопотреблению, надёжности, габаритным
размерам, технологичности изготовления и др.
Использование крист, полупроводников в качестве
детекторов для радиоприёмных устройств, создание
купроксных и селеновых выпрямителей тока,
изобретение кристадина (О. В. Лосев, 1922), изобре-
тение транзистора (У. Шокли, У. Браттейн, Дж. Бар-
дин, 1948) определило становление и развитие
полупроводниковой электроники. Разработка планар-
ной технологии полупроводниковых структур (кон.
50-х — нач. 60-х гг.) и методов интеграции большого
числа элементарных приборов (транзисторов, дио-
дов, конденсаторов, резисторов) на одной монокрист,
полупроводниковой пластине привела к созданию
нового направления электроники — микроэлектро-
ники, использующей достижения физики твёрдого
тела, прецизионной технологии, схемотехники и
прикладной математики. В технологии электронного
приборостроения произошли революционные изме-
нения, приведшие к созданию принципиально нового
базового элемента электроники — интегральной
схемы, состоящей из сотен, тысяч или миллионов
электронных приборов, размещаемых на одном
полупроводниковом кристалле площадью в неск.
единиц или десятков мм".
Создание в 1955 молекулярного генератора
(Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и независимо от них
Дж. Гордон, Ч. Таунс, X. Цайгер) — первого прибора
квантовой электроники положило начало новому
направлению в электронном приборостроении, свя-
занному с разработкой и использованием генерато-
ров, усилителей и преобразователей эл.-магн.
колебаний, действие к-рых основано на эффекте
вынужденного излучения или нелинейном взаимо-
действии излучения с веществом. Успехи квантовой
электроники привели к глубоким преобразованиям
во мн. областях науки и техники, в т. ч. и в технологии
электронного приборостроения, где, напр., исполь-
зование лазеров, позволяющих концентрировать
световую энергию в пространстве, во времени и в уз-
ком спектральном интервале, легло в основу процес-
сов литографии, контроля микросхем и мн. др.
Технология электронных приборов. В основе
принципа действия электронных приборов лежит
использование разл. физико-хим. процессов в ве-
ществе, а также использование разнообразных
электрич., магн., оптич., электрохим. и др. св-в
материалов, что придаёт исключит, значение физико-
хим. исследованиям и разработкам науч, основ
технологии в ходе создания и конструирования
таких приборов. Важность проблемы обусловлена,
во-первых, зависимостью св-в электронных приборов
от количества и состава примесей в материале, из
к-рого сделан рабочий элемент прибора, от количест-
ва и состава веществ, сорбированных на поверх-
ностях рабочих элементов, а также от состава газа
и степени разряжения среды их окружающей, и,
во-вторых, зависимостью надёжности и долговеч-
ности электронных приборов от стабильности св-в
в используемых материалах. Стабильное высокое
качество электронных приборов при их массовом
выпуске (достигающем сотен млн. и млрд. шт. в год)
может достигаться только за счёт группового произ-ва
с высоким уровнем автоматизации на базе передовой
технологии.
Общие для всех направлений электроники особен-
ности технологий состоят в исключительно высоких
(по сравнению с др. отраслями техники) требо-
ваниях, предъявляемых к св-вам используемых
исходных материалов (в т ч. используемых в ка-
честве технологич. сред), степени защиты изделий
от загрязнений в процессе произ-ва, геометрич.
точности изготовления электронных приборов. С вы-
полнением первого из этих требований связано
создание материалов, обладающих сверхвысокими
чистотой и совершенством структуры, с требуемыми
физико-хим. св-вами — спец, сплавов, монокристал-
лов, керамики, стёкол, растворителей и др. Полу-
чение таких материалов и исследование их св-в
составляет предмет спец, научно-техн, дисциплины —
электронного материаловедения. Одной
из самых острых проблем технологии, связанных
с выполнением второго требования, является борьба
за уменьшение запылённости газовой среды и загряз-
нения жидких сред, в к-рых происходят технологич.
процессы. В ряде случаев допустимая запылённость
составляет не более трёх частиц размером менее
0,5 мкм на 1 дм . О жёсткости требований к гео-
метрич. точности изготовления электронных прибо-
ров свидетельствуют, напр., след, цифры: в отдель-
11
ных случаях относит, погрешность не должна
превышать 10~3%; абсолютная точность размеров
и взаимного расположения элементов ИС достигает
сотых долей мкм.
Для технологии электронного приборостроения
характерно широкое использование таких прогрес-
сивных технологич. операций, как электронно-луче-
вая, ультразвуковая и лазерная обработка и сварка,
электроискровая обработка, электронная, рентгенов-
ская и ионная литография, молекулярная эпитаксия,
ионная имплантация, плазмохим. обработка, а также
использование методов и средств электронной, лазер-
ной и ультразвуковой микроскопии, высокоточных
средств контроля чистоты технологич. сред, исполь-
зование вакуумных установок, обеспечивающих
разряжение до 10“13 мм рт. ст., и др. Сложность мн.
технологич. процессов диктует исключение участия
человека во всех критичных стадиях проектирования
и произ-ва электронных приборов, где он может
быть источником снижения качества продукции за
счёт неизбежных ошибок и вносимых загрязнений.
Это требование в совокупности с необходимостью
повышения производительности труда обусловливает
актуальность проблемы автоматизации самих техно-
логич. процессов и всего произ-ва в целом на базе
применения микропроцессорной техники и ЭВМ разл.
классов. Необходимость создания спец, оборудования
для произ-ва электронных приборов и их испытаний
предопределило появление нового направления в ма-
шиностроении — электронного машино-
строения.
Области применения электроники. Достижения
электронной науки и техники используются почти
без исключения во всех областях человеческой
деятельности. Ускоренными темпами электроника
внедряется в науч, исследования, пром-сть, на транс-
порт, в связь, сельское хозяйство, здравоохранение,
Рис. 3. Системы отображения информации в цент-
ре управления полётами космических объектов.
культуру, быт, военное дело и др. Средства электрон-
ной техники стали неотъемлемой частью сложных
приборов и устройств самого широкого назначения.
Особое место среди них занимают микропроцессоры,
создаваемые на базе больших интегральных схем
(БИС). Совр. микропроцессор представляет собой
полупроводниковый кристалл размером ок. 5X5 мм2,
помещённый в пластмассовый или металлич. корпус.
В кристалле методами планарной технологии форми-
руются десятки и сотни тыс. активных и пассивных
электронных приборов, образующих сложную элек-
тронную систему, к-рая по сравнению с традиц.
электронными устройствами имеет новое, особое
качество (т. н. интеллектуальные свойства), обеспе-
чивающее прохождение электрич. сигналов по задан-
ной программе, выполнение логич. и вычислит,
функций. Решение таких задач достигается путём
формирования на кристалле областей постоянных
и оперативных запоминающих устройств (ПЗУ и ОЗУ),
арифметико-логич. схем, регистров, дешифраторов
команд, входных и выходных шин и др. Существуют
две разновидности микропроцессоров: в виде одной
БИС с фиксированной разрядностью и набором
команд и секционированные в виде неск. БИС.
Последние допускают наращивание функциональных
возможностей за счёт подключения дополнит. БИС
с хранящимися в них микрокомандами.
Повышение степени интеграции микросхем до
(3—5)-105 элементов в кристалле (сверхбольшие
интегральные схемы—СБИС) привело к появлению
микропроцессоров и однокристальных микро-ЭВМ,
к-рые содержат оперативный блок, блок микропро-
граммного управления, ОЗУ, ПЗУ, устройства управ-
ления. Однокристальные микро-ЭВМ, как правило,
имеют постоянные наборы команд, хранящиеся
в собственном ПЗУ. Существ, достоинство микро-
процессоров и микро-ЭВМ определяется возмож-
Рис. 4. Электронно-оптическое устройство для по-
лучения цветной голограммы.
12
ностью встраивать их в самые разнообразные объек-
ты управления.
Внедрение микропроцессоров и микро-ЭВМ в уп-
равление технологич. процессами рассматривается
как новый этап пром, революции. На их основе
развивается произ-во и применение станков с число-
вым программным управлением, пром, роботов,
систем автоматич. контроля качества продукции,
управления цехами и з-дами, создаются гибкие
аьтоматизир. переналаживаемые технологич. участки
и цехи (гибкие автоматизир. произ-ва — ГАП),
ориентированные на выпуск широкой номенклатуры
изделий. Широкое применение электронной техники
в пром-сти ведёт к повышению производительности
труда и качества продукции, освобождает человека
от выполнения однообразных утомительных операций
и работ в условиях опасных для здоровья. На базе
электронной техники реализуются осн. устройства
автоматич. систем управления на объектах непре-
рывного действия — электростанциях, прокатных
станах, печах для плавки металла и др.
Микропроцессоры и микро-ЭВМ составляют основу
устройств контроля и управления технологич. про-
цессами произ-ва самой электронной аппаратуры,
и, в частности, микропроцессоров (обработка полу-
проводниковых подложек, дозировка и подача газов
и паров при наращивании монокрист, слоёв на
подложку и др.).
Микропроцессорная техника не только существен-
но расширяет возможности автоматизации, но и
позволяет использовать принципиально новые методы
управления на основе матем. моделей объектов
управления. Сравнение истинного поведения объекта
с тем, к-рое прогнозируется в ходе функциони-
рования модели, позволяет в необходимых случаях
вести такое управление, когда система приобретает
св-ва оптим. приспособления к окружающим усло-
виям, что исключительно важно для мн. систем
управления — от относительно простых систем авто-
матич. регулирования до роботов с «искусственным
интеллектом».
При исключит, важности всего арсенала микро-
процессорной техники отнюдь не устраняется необ-
ходимость использования в системах автоматики
и управления др. электронных средств. Наоборот,
появляются новые условия для их применения в связи
с общим научно-техн, прогрессом. Это относится
как к простейшим электронным элементам (напр.,
реле), так и к сложным оптич., оптоэлектронным
и др. устройствам.
Широкое использование самых разл. средств
электронной техники стало естеств. и неотъемлемым
условием жизни людей (рис. 3—8). Сегодня, напр.,
трудно представить себе работу совр. транспорта без
использования сложных электронных систем связи,
навигации, автоматич. управления, контроля за
работой узлов и механизмов, обеспечения безопас-
ности движения и др. Значит, успехи медицины
по диагностике и лечению мн. болезней были бы
невозможны без использования достижений электро-
ники. Так, создание компьютерного томографа дало
возможность получать наглядную информацию
о структуре и состоянии отдельных областей челове-
ческого организма; для исследования полых органов
(в частности, кровеносных сосудов) всё чаще приме-
няют оптоэлектронные устройства; в хирургии
(в т. ч. глазной) с успехом используют лазеры,
в кардиологии — электронные стимуляторы сердеч-
ной деятельности; при обследовании желудочно-
кишечного тракта стали применять радиопилюли,
представляющие собой миниатюрные радиопере-
датчики на ИС, и др. Индустриальные методы ведения
сельского хозяйства позволяют широко использовать
ЭВМ для управления технологич. и транспортными
Рис. 6. Электронный микроскоп для исследования
биологических объектов на клеточном уровне.
Рис. 5. Диффузионная печь для получения полу-
проводниковых материалов.
13
операциями; всё большее распространение получают
приборы контроля за жизнедеятельностью растений
и животных. Электронная техника всё глубже
проникает не только в сферу науч, и производств,
деятельности человека, но и в сферу искусства,
образования, быта и др. На основе использования
новейших достижений в области технологии и про-
из-ва электронных приборов продолжают развитие
быстрыми темпами и традиц. области применения
электроники — связь, радиовещание, телевидение
и др.
Перспективы развития электроники. Развитие
электронной науки и техники идёт по двум осн.
направлениям, первое из к-рых связано с решением
проблем информационно-вычислит. обеспечения, а
второе — с проблемами получения и исполь-
зования энергии.
Тенденция развития электронных приборов для
создания информационно-вычислит. средств характе-
ризуется непрерывной миниатюризацией приборов,
повышением их быстродействия, снижением энерго-
потребления, повышением качества и надёжности,
ростом массового пром, выпуска, улучшением эко-
номии. показателей, снижением стоимости электрон-
ных приборов (точнее, стоимости процессов пере-
работки информации). Все эти проблемы наиболее
эффективно решаются в рамках микроэлектроники,
к-рая за последние четверть века прошла путь
от гибридных ИС до монолитных СБИС.
В микроэлектронике непрерывно происходят
крупные изменения в методах и принципах проекти-
рования, технологии изготовления и организации
произ-ва ИС, напр. матричных СБИС. Распространение
т. н. заказных микросхем приводит к принципиально
новым взаимоотношениям между заказчиками и из-
готовителями СБИС. Заказчик, проектируя микро-
схему, выдаёт изготовителю записанную на носителе
Рис. 7. Гелиоустановка с полупроводниковыми
солнечными батареями в системе энергоснабже-
ния жилого дома.
управляющую информацию, с помощью к-рой на
автоматич. линиях в кратчайшие сроки выпускается
необходимое количество нужных микросхем. Талая
система требует стандартизир. формы представления
информации, программной и аппаратной согласо-
ванности автоматизир. систем заказчиков и изго-
товителей.
Главным фактором интенсификации в микро-
электронике является рост степени интеграции
и быстродействия ИС. В перспективе можно рас-
считывать (за счёт уменьшения размеров элементов,
увеличения площади кристалла, использования трёх-
мерных структур и др. решений) на создание ИС
со степенью интеграции 10—109 элементов на
кристалле при быстродействии до долей нс на
вентиль. Использование доменных структур (ферро-
магнитных, сегнетоэлектрических и др.) позволяет
прогнозировать создание запоминающих устройств
на ультрабольших ИС (УБИС) с объёмом памяти
1012—1015 бит. УБИС могут быть использованы для
создания систем искусств, интеллекта и ЭВМ высокого
уровня, предназначенных для решения глобальных
задач (прогнозирования погоды, расчёта космогонич.
систем, оптимизации народнохозяйств. планов и т. п.).
Вычислит, машины на УБИС будут располагать
интеллектуальным интерфейсом и логич. анализом.
Интеллектуальный интерфейс позволит обращаться
с машиной на естеств. языке. Объём информации,
хранящейся в банке данных, достигнет 102—10* Гбит
при быстродействии порядка неск. млрд, операций в с.
Достижение высокого быстродействия связано с со-
вершенствованием архитектуры построения ЭВМ
и созданием ССИС на основе арсенида галлия,
фосфида индия, сверхпроводниковых (включая
высокотемпературные) структур. Появление ЭВМ,
способных воспринимать речевую и визуальную
информацию при высоком быстродействии, будет
Рис. В. Электронный оже-спектрометр для пре-
цизионных измерений свойств материалов.
г
означать новый качеств, скачок в развитии информац.
техники, характеризуемый переходом от обработки
массивов данных к восприятию знаний.
Успехам микроэлектроники сопутствует развиваю-
щаяся планарная технология на основе ионно-
плазменных («сухих») процессов замкнутого типа
(безлюдная и экологически чистая технология),
произ-во сверхчистых материалов, разработка авто-
матич прецизионного оборудования, высокочастот-
ных средств измерений и диагностики, матем.
моделирование и проектирование с использованием
иерархии, систем ЭВМ. Модульный принцип орга-
низации произ-ва электронных приборов открывает
путь к созданию заводов-автоматов. Решающее
значение для выпуска УБИС и ССИС на основе
кремния и материалов группы А В будет иметь
технология ИС с субмикронными размерами отдель-
ных элементов (десятки и сотни нм), доступная
для массового произ-ва. Отдалённый прогноз
развития микроэлектроники связывают с исполь-
зованием упорядоченных молекулярных структур
и электронных систем на основе искусств, биол.
образований.
Энергетич. направление связано с развитием почти
всех осн. видов электронных приборов При этом
использование достижений в области твердотельной
электроники имеет огранич. характер из-за отно-
сительно невысоких кпд полупроводниковых прибо-
ров (солнечные батареи, полупроводниковые преоб-
разователи и др.). Более перспективными для
энергетич. целей (напр., направленной передачи
энергии из космоса), решения технологич. задач
(напр., радиац. нагрева) и медицинских целей
(лазерной хирургии, СВЧ терапии и др.) являются
вакуумные СВЧ приборы (магнетроны, амплитроны
и др.) и приборы квантовой электроники (лазеры
на основе стекла с неодимом, СОг и др.).
Прогнозируется развитие приборов сверхмощной
СВЧ электроники на основе релятивистских эффек-
тов (гиротронов, пролётных суперклистронов и др.)
с уровнями мощности, достаточными для осущест-
вления управляемого термоядерного синтеза (до
10 Вт при длительности импульсов ок. 50 нс). Ожи-
дается создание сверхмощных лазеров рентгенов-
ского и гамма-излучений.
Среди важных направлений развития электроники
следует отметить оптоэлектронику (создание опто-
электронных ИС в монолитном исполнении) откры-
вающую перспективы создания трёхмерных (объём-
ных) быстродействующих микросхем, приборо
отображения информации для стереоскопии, теле-
видения и др. применений. Ожидается дальнейшее
совершенствование твердотельных электронных при-
боров на основе одномерных и трёхмерных сверх-
решёток, имеющих крист, структуру с периоди-
чески (с периодом неск. нм) изменяющейся кон-
центрацией легирующих примесей (сверхрешётки
на гетероструктурах GaAs — AlAs, Ge — Si и др.).
Подобные приборы имеют уникальные электрич.
и оптич. св-ва (эффективное генерирование и уси-
ление колебаний, умножение частоты излучения в
СВЧ и оптич. диапазонах и др.). Будет развиваться
акустоэлектроника на поверхностных и объёмных
акустич. волнах и др. направления твердотельной
электроники, совместное развитие к-рых приведёт
к появлению новых видов многофункциональных
электронных систем. В этом отношении определён-
ные надежды возлагаются на т. н. функциональную
электронику, связанную с изучением динамич.
неоднородностей. Использование в электронных
приборах структур с динамич. неоднородностями
(доменами, солитонами, вихрями магн. потока
в сверхпроводниках и др.) частично снимает огра-
ничения по быстродействию и миниатюризации
(напр., за счёт уменьшения тепловыделения, повы-
шения эффективности связи).
Ожидается значит, прогресс в развитии электрон-
ных приборов и устройств отображения информации.
Наряду с совершенствованием электронно-лучевых
приборов и высокояркостных проекц. приборов
получают широкое распространение плоские экраны
на жидких кристаллах, электролюминесцентных
материалах и др.
Одна из тенденций развития электроники — всё
большее проникновение её методов и средств в био-
логию и медицину. Возникающие в этих областях
знаний проблемы ставят перед электроникой
задачи выбора оптим. путей моделирования биол.
процессов, эффективных способов диагностики и ле-
чения болезней, рациональных способов получения,
передачи, приёма и обработки информации.
Достижения в области электроники становятся
неотъемлемым условием успешного развития мн.
сфер человеческой деятельности. При этом масштабы
и темпы развития электроники вызывают необходи-
мость своевременного и как можно более полного
предвидения совокупности всех последствий этого
процесса. Ожидается, что к 2000 году электронная
пром-сть развитых стран по объёму продукции
выйдет на первое место в мире среди др. отраслей
пром-сти; в сфере электронной науки и техники
будет занята значит, часть трудового населения.
Эти изменения ещё более повысят требования
к профессиональным знаниям, квалификации, орга-
низац. способностям, а также к общему культурному
и интеллектуальному уровню работников, роли
моральных стимулов и заинтересованности в труде.
Глубокое проникновение электроники в жизнь чело-
веческого общества настоятельно требует развития
международного сотрудничества в этой области
знаний, объединения усилий учёных и политич.
деятелей всех стран мира на то, чтобы величайшие
достижения в области электроники использовались
только в мирных целях и являлись бы неисчер-
паемым источником удовлетворения материальных
И духовных потребностей людей. В. Г. Колесников.
Рис. 9. Установка для создания и удержания
высокотемпературной плазмы «Токомак—15».
15
АБЕРРАЦИИ
АБЕРРАЦИИ (от лат. aberratio — уклонение, удаление)
э л ектронн о-о птических систем, искажения изобра-
жений, формируемых в электрич. или (и) магн. полях разл.
электронно-оптических систем. В рамках геометрич. элект-
ронной оптики А. определяются как нарушения точечного
соответствия между предметом и его изображением, обус-
ловленные неидеальной фокусировкой электронных пучков.
В осесимметричных полях такое точечное соответствие
может наблюдаться только в параксиальных (приосевых)
пучках. Однако даже в этой области в реальных электрон-
но-оптич. системах возникают А., из к-рых наиболее су-
щественны хроматич. А. и осевой астигматизм.
Хроматическая А. обусловлена разбросом началь-
ных скоростей эл-нов в плоскости предмета (немонохро-
матичностью электронного пучка). Вследствие хроматич.
А. в плоскости изображения вместо точки получается пят-
но (кружок хроматич. рассеяния), форма к-рого зависит
от положения точки в плоскости предмета (её удаления
от оси; рис 1). Хроматич. А. корректируются с помощью
неосесимметричных (т. н. квадрупольных) линз, обладаю-
щих как рассеивающим, так и собирающим действием. Осе-
вой астигматизм (А. 1-го порядка) связан с наруше-
нием осевой симметрии электрич. и магн. полей. Вслед-
ствие осевого астигматизма для точки, находящейся на оси
системы, на изображении получаются два взаимно перпен-
дикулярных отрезка, расположенных в двух разных сече-
ниях пучка (сагиттальном и меридиональном); изображе-
ния в др. сечениях имеют форму эллипса (рис. 2). Осевой
астигматизм может быть исправлен дополнит, неосесиммет-
ричными линзами-стигматорами, действие к-рых обратно
действию возмущающего поля в корректируемой линзе.
В непараксиальных пучках геометрич. А. связаны с нели-
нейным изменением полей по радиусу пучка. Во мн. осе-
симметричных устр-вах осн. роль играют А. 3-го порядка,
к-рые можно вычислить, если в уравнениях, описывающих
траектории эл-нов, наряду с линейным учесть и нелиней-
ные члены 3-го порядка (кубичные члены) в пространств,
разложении полей. К важнейшим геометрич. А. 3-го поряд-
ка относятся сферическая А., кома, астигматизм
и дисторсия. Первые три вызывают размытие изобра-
жения (рис. 3, 4, 5), дисторсия искажает изображение, не
вызывая его размытия (рис. 6). А. 3-го порядка подраз-
деляются на изотропные, возникающие в чисто электро-
статич. полях, и анизотропные, имеющие место при на-
личии магнитостатич. полей. Геометрич. А= 3-го порядка
трудно поддаются исправлению. На практике их чаще все-
Аберрации. Рис. I. Формы пятен хроматической
аберрации в плоскости изображения (z=zi)
для разных расстояний го предметной точки от
осн системы: гкр— критическое расстояние, зави-
сящее от параметров линзы; х. у, z — коорди-
натные оси.
Рис. 5. Изотропный (I) и анизотропный (2,3) астиг-
матизм: х, у, z — координатные оси; xi и у, —
координаты точки в плоскости изображения при
идеальной фокусировке.
Рис 2. Осевой астигматизм: вверху — астигмати-
ческий пучок, внизу — сечения этого пучка;
Fs и Fm — сагиттальный и меридиональный фокусы
линзы.
Рис. 3. Сферическая аберрация: код лучей, вы-
ходящих из точки в плоскости предмета (Z=
— Zq) под разными углами, фигура рассеяния в
плоскости изображения (Z.—Zi).
Рис. 4. Изотропная кома (1); анизотропные комы
для противоположно направленных магнитостати-
ческих полей (2 и 3): х, у, z — координатные
оси; Xi и yi—координаты точки в плоскости
изображения при идеальной фокусировке.
Рис. 6. Тест-объект (а) и его изображения, иск-
ривлённые в результате бочкообразной (6),
подушкообразной (в) и анизотропной (г) дис-
торсии.
АБОНЕНТСКИЙ
16
го уменьшают диафрагмированием пучка, хотя это приво-
дит к уменьшению яркости изображения.
Кроме геометрич. А. в электронно-оптич. системах имеет
место дифракционная А., обусловленная волновыми
св-вами эл-нов.
Лит. см, при ст. Электронная оптика.
И. И. Голеннцкий, В. Т. Овчаров.
АБОНЕНТСКИЙ ПУНКТ, то же, что терминал.
АБРАЗИВНАЯ ОБРАБОТКА (от лат. abrasio — со-
скабливание), механическая обработка изделий из металла.
стекла, керамики, пластмассы и др. материалов с помощью
абразивов для придания им определённой формы, размер-
ной точности или нужных физико-механич. св-в. Обработку
с применением абразива в сыпучем (порошкообразном),
увлажнённом или жидком (в виде суспензии) состоянии, ког-
да абразивные зёрна не имеют между собой и инструмен-
том прочной связи, принято называть обработкой свобод-
ным абразивом; обработка, производимая абразивом, зёрна
к-рого к.-л. способом закреплены на поверхности инстру-
мента, наз. обработкой связанным абразивом. А. о., как
правило, сопровождается выделением значит, кол-ва тепла,
поэтому для предотвращения появления на обрабатываемой
поверхности трещин термин, происхождения зону обработ-
ки интенсивно охлаждают, напр. керосином, скипидаром,
водой; часто тепло отводится жидкостью абразивной сус-
пензии. В технологии произ-ва изделий электронной тех-
ники наиболее распространены абразивные резка, шлифо-
вание и полирование.
Резка производится гладкими полотнами, проволокой
или дисками из стали, вольфрама или нихрома с помощью
свободного абразива; «алмазными» дисками (режущая
кромка к-рых покрыта алмазной крошкой); абразивными
отрезными кругами; свободным абразивом с помощью УЗ
(см. Ультразвуковая обработка). При резке гладкие полот-
на, совершая возвратно-поступат. движение, захватывают
абразивные зёрна в суспензии, к-рые процарапывают в
обрабатываемом материале канавку чуть шире толщины
полотна. Аналогично производится резка проволокой или
вращающимися гладкими дисками. В качестве абразива ис-
пользуются микропорошки алмаза, карбида бора или кар-
бида кремния. Резка таким способом малопроизводитель-
на, сопровождается быстрым износом инструмента и поэто-
му используется редко (гл. обр. для резки пластин, стерж-
ней, трубок и др. изделий из стекла)=
Наилучшие результаты получаются при резке «алмазны-
ми» дисками с наружной или внутр, режущей кромкой (по-
следние получили преимуществ, распространение). «Алмаз-
ные» диски применяют, напр., для сквозного разделения
«толстых» (св. 0,5 мм) ПП пластин, керамич. и сапфировых
подложек, а также пластин с многослойными соединения-
ми, оксидными плёнками и металлич. покрытиями (см.
Разделение пластин). Этот способ резки позволяет в 2,5—
3 раза (по сравнению с резкой полотнами) увеличить ско-
рость резания (за счёт увеличения частоты вращения дис-
ков до 100 об/с) при более высоком качестве обработки
(отсутствие сколов, трещин и рисок на обрабатываемой
поверхности) и меньшем (на 60%) кол-ве отходов.
Резка с помощью УЗ используется для получения глухих
пазов и фасонных углублений в ПП пластинах, для разделе-
ния пластин на кристаллы.
Шлифование и полирование позволяют повысить гео-
метрич. и размерную точность поверхности обрабатывае-
мых изделий. Шлифование производится свободным
абразивом (суспензия, паста) и связанным (абразивные кру-
ги). Свободным абразивом шлифуют изогнутые поверхно-
сти, напр. экраны кинескопов, ножки и баллоны нек-рых
электровакуумных приборов; связанным абразивом — плос-
кие и сферич. поверхности, напр. керамич. и сапфировые
подложки, ПП пластины и кристаллы. При шлифовании зёр-
на абразива оставляют на обрабатываемой поверхности
выколки — кратеры, царапины (риски), глубина к-рых зави-
сит от размеров абразивного зерна. Поэтому обычно шли-
фование выполняется в два этапа: на первом этапе (чер-
новом шлифовании) применяют абразивные материалы с
размером зёрен от 1000 до 15 мкм; на втором (чистовом
шлифовании) — используют абразивы с зернистостью от
неск. десятков до единиц мкм. В качестве абразива исполь-
зуются алмазный порошок, кварцевый песок, порошки
электрокорунда (белого), карбида кремния (зелёного) и др.
материалы. Связанным абразивом шлифование выполняется
в 1,5—2 раза быстрее, чем свободным абразивом, при луч-
шем качестве обработки и меньшем расходовании мате-
риалов. Качество обработки определяется шероховатостью
поверхности; высшему качеству соответствует 14-й класс
шероховатости.
Полирование, как и шлифование, обычно выполняет-
ся в два этапа: предварит, (или тонкое) и окончат, (или чис-
товое) полирование. Первое выполняется пастами и суспен-
зиями на основе алмазных порошков, пемзы с зернистостью
в неск. мкм; для второго применяют пасты на основе ко-
рунда, сесквиоксида хрома, диоксидов циркония и кремния,
суспензию полирита, пекоканифольные смеси, синтетич.
полировальные смолы, алмазный порошок и др. абразивы
с размером зёрен менее 1 мкм. Для окончат, доводки
обрабатываемой поверхности иногда применяют химико-
механич. травление или анодное полирование.
Лит.: Николаев И. М-, Оборудование и технология производства полу-
проводниковых приборов, М., 1977; Антонов В- А., Технология произ-
водства электровакуумных и полупроводниковых приборов, М., 1979; Пи-
чугин И. Г., Таиров Ю. М., Технология полупроводниковых приборов,
М., 1984; Курносов А. И-, Юдин В. В., Технология производства полу-
проводниковых приборов и интегральных микросхем, 3 изд., М-, 19В6.
В. И. Каракеян, В. А. Колеров, В. Е. Онищук.
АБСОРБЦИЯ (лат. absorptio, от absorbeo — поглощаю)
газов, поглощение газа всем объёмом жидкости или
твёрдого тела (абсорбентом). А. состоит из двух эта-
пов — поглощения газа поверхностью абсорбента (адсорб-
ции) и последующего растворения (объёмной диффузии)
в нём. А. используется для очистки технологич. газов, по-
глощения остаточных газов в вакуумных системах (повы-
шения вакуума, см. Геттер), для изменения св-в абсорбента
(напр., при создании катодов электровакуумных приборов).
Процессом, обратным А., является дегазация (удаление
с поверхности и из объёма абсорбента растворённых в нём
газов; иногда наз. также десорбцией).
АВТО... (от греч. autos — сам), часть сложных слов, соот-
ветствующая по смыслу словам «само», «автоматический»
(напр., автоколебания, автофазировка).
АВТОйОННАЯ ЭМИССИЯ (полевая ионная
эмиссия), образование ионов в разреженной газовой сре-
де гл. обр. за счёт туннельного освобождения одного или
неск. электронов атома (или молекулы) в сильном электрич.
поле. В зависимости от потенциала ионизации атома (моле-
кулы) необходимая для А. э. напряжённость поля может со-
ставлять от 107 до 5-108 В/см. А. э., имеющая место непо-
средственно у металлич. поверхности электродов, протека-
ет с участием полевой адсорбции и чувствительна к особен-
ностям потенц. рельефа поверхности.
Лиг.: Мюллер Э. В., Цонг T. Т., Полевая ионная микроскопия, полевая
ионизация и полевое испарение, пер. с англ., М-, 19В0.
АВТОМАТ (от греч. automates — самодействующий),
1) устройство (или совокупность устройств), к-рое без не-
посредств. участия человека выполняет процессы приёма,
преобразования, передачи и использования энергии, мате-
риалов или информации в соответствии с заданной програм-
мой. Применение А. повышает производительность труда,
скорость и точность выполнения операций, освобождает
человека от утомительной однообразной работы, исключает
необходимость находиться в условиях, опасных для жизни
или вредных для здоровья. А. получили распространение
во всех отраслях техники; их широкое всестороннее ис-
пользование в пром-сти, связи, на транспорте, в энергети-
ке является одним из осн. факторов научно-техн, про-
гресса (см. Автоматизация производства).
Программа, определяющая последовательность действий
А., либо закладывается в конструкцию А. или схему его
устр-ва управления, либо задаётся извне с помощью носи-
телей данных (напр., на магн. лентах или перфокартах, а в
сложных совр. А.— на оптич. и магн. дисках). Основу прос-
тых А. с жёсткой, неизменяемой программой, выполняю-
щих одну к.-л. операцию (ф-цию), составляют эл.-магн.
17 АВТОМАТИЗАЦИЯ
и электронные реле, токовые ключи, усилители электрич.
колебаний, фотоэлементы и т. п. В состав более сложных
А., способных избирательно выполнять неск. операций
(ф-ций), входят логич. элементы, схемы сравнения, простей-
шие ЗУ (напр., в виде регистров) ёмкостью в неск. десят-
ков байт, аналого-цифровые или цифро-аналоговые пре-
образователи и т. п. Сложные А. с гибкой, перестраиваемой
программой, как правило, имеют программируемое устр-во
управления, т. н. электронный мозг — микропроцессор или
микро-ЭВМ (с соответствующим матем. обеспечением), ана-
лого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, дис-
плеи, пульт управления, системы дистанц. управления и конт-
роля и др. устр-ва.
Простейшими А. являются, напр., электронные часы, авто-
матич. счётчики пассажиров на транспорте, автоматич. сто-
рожа. К более сложным А. относятся игральные автоматы,
автоматич. стиральные машины, станки-автоматы с числовым
программным управлением; такие А. более универсальны,
их программы могут корректироваться в нек-рых преде-
лах по желанию пользователя. Наиболее сложные А. —
электронные вычислительные машины, промышленные ро-
боты, робототехнологические комплексы, межпланетные
станции и т. п. автоматич. системы, действия к-рых опре-
деляются зачастую не только заданной программой (а
их у одного такого А. может быть неск. десятков), но и кри-
териями оптимизации управляемого объекта и получаемыми
результатами. Всё более широкое распространение находят
сложные А., создаваемые на базе микроэлектронной тех-
ники, способные запоминать и обобщать опыт своей работы,
целесообразно используя его в соответствии с изменяю-
щимися условиями или целями функционирования.
2) В кибернетике под А. понимается матем. модель
реально существующих или принципиально возможных сис-
тем, к-рые воспринимают, хранят и обрабатывают дискрет-
ную информацию.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ изделий
электронной техники, применение средств вычислит,
техники и оргтехники для проектирования электронных
приборов и устройств, систем и т. п. — от расчёта харак-
теристик проектируемого изделия до изготовления техн,
документации и анализа результатов испытаний готового
образца. В отличие от «ручного» проектирования, резуль-
таты к-рого во многом определяются инженерной подго-
товкой конструкторов (разработчиков), их производств,
опытом, проф. интуицией и т. п., автоматизир. проектиро-
вание позволяет исключить субъективизм при принятии
решений, значительно повысить точность расчётов, выбрать
оптим. варианты проектных решений на основе анализов
всех или большинства вариантов с оценкой техн., техноло-
гии. и экономии, характеристик произ-ва и использования
проектируемых изделий, значительно повысить качество
конструкторской и технологии, документации (КД), сущест-
венно сократить сроки проектирования и изготовления, эф-
фективнее использовать технологии, оборудование.
Методы и средства А. п. различны и зависят от характера
и назнанения разрабатываемого изделия. В электронной
пром-сти наиболее ощутимые результаты даёт А. п. ПП
приборов, особенно ИС, БИС, СБИС, микропроцессоров.
В электронной пром-сти СССР созданы и успешно функцио-
нируют системы автоматизир. проектирования (САПР),
специализированные на разработку ПП приборов. В состав
САПР входят след. техн, средства: ЭВМ, графопостроитель,
ЗУ на магн. лентах или дисках, а также оборудование ин-
дивидуальных рабочих мест — алфавитно-цифровые и гра-
фич. дисплеи, кодировщики графим, информации, графо-
построители и пр. Матем. обеспечение САПР представляет
собой совокупность документов, содержащих описания
матем. моделей проектируемых устр-в (систем), алгоритмы
проектирования, алгоритмич. языки, терминологию, стан-
дарты и др. информацию. Программное обеспечение САПР
подразделяется на общесистемное и прикладное. Компо-
нентами общесистемного программного обеспечения явля-
ются операционные системы, трансляторы с алгоритмич.
языков, эмуляторы, супервизоры и т. д. В состав приклад-
ного программного обеспечения входят пакеты приклад-
ных программ, предназнач. для получения проектных ре-
шений. Информац. обеспечение содержит документы с
описаниями стандартных процедур проектирования, типовых
проектных решений, типовых элементов проектируемых
изделий и др.
По степени однородности задач и методов их решения
в процессе автоматизир. проектирования ИЭТ можно вы-
делить четыре осн. этапа. Системотехническое про-
ектирование, при к-ром выбираются и формулируют-
ся цели проектирования, формируется структура будущего
изделия, определяются его осн. технико-экономич. харак-
теристики. Функциональное (схемотехническое)
проектирование, в ходе к-рого выбирается функцио-
нально-логич. база, разрабатываются принципиальные элек-
трич. схемы ИЭТ в целом и его составных частей, опти-
мизируются параметры ИЭТ. Техническое (конструк-
торское) проектирование решает задачи синтеза
конструкций ИС, БИС, СБИС и др. изделий в целом, опре-
деляет компоновку и размещение элементов, разрабаты-
вает схему электрич. соединений на всех уровнях (микро-
схем, ячеек, микроблоков и т. д.). В ходе техн, проектиро-
вания проводится анализ тепловых режимов ИЭТ и их эл.-
магн. совместимости, оформляется внеш, вид изделия.
Этап техн, проектирования заканчивается созданием пол-
ного комплекта конструкторской документации на изделие
(напр., в виде таблиц, чертежей, сигналограмм на носителях
данных). П р о е к т и р о в а н и е технологических про-
цессов предусматривает определение состава технологии,
оборудования для произ-ва конкретного вида ИЭТ, поиск
готовых унифицир. средств технологии, оснащения или
проектирование спец, технологии, оборудования, изготовле-
ние комплекта технологии, документации. Совр. САПР дают
возможность комплексно решать задани всех этапов про-
ектирования ИЭТ, начиная с анализа техн, задания и кон-
чая выпуском необходимой конструкторской и технологии,
документации.
А. п. — одно из направлений комплексной автоматиза-
ции производства в электронной пром-сти, важный фактор
совершенствования электронного приборостроения, осо-
бенно в связи с быстро развивающейся микроминиатю-
ризацией электронных приборов, созданием БИС и СБИС —
сложных микросхем, содержащих десятки и сотни тыс.
элементов на одном кристалле. Кроме А. п. ПП приборов
методы автоматизир. проектирования применяют при раз-
работке микропроцессоров, микро-ЭВМ (в т. и. электрон-
ных микрокалькуляторов), функцион. преобразователей,
разл. элементов и блоков радиотехн. аппаратуры, опера-
ционных усилителей, измерит, и контрольной аппаратуры
и др.
Лит..- Корячко В. П., Курейчик В- М., Но ре н ков И. Г1., Теорети-
ческие основы САПР, М., 1987; Грувер М., Зиммере Э., САПР и авто-
матизация производства, пер. с англ., М-, 1987.
В. Н. Гридин, В. Б. Михайлов.. В. А. Сорокопуд,
В. И. Федосов.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА, комплекс ме-
роприятий, направленных на освобождение человека от не-
посредств. участия в процессах получения, преобразова-
ния, передачи и использования энергии, материалов или
информации за счёт передачи этих функций машинам и
механизмам. В условиях автоматизир. произ-ва за челове-
ком остаются в основном ф-ции наблюдения и контроля
за работой машин, их наладки и ремонта. А. п. является
одним из осн. факторов, обеспечивающих макс, рост про-
изводительности труда и эффективности обществ, произ-ва.
А. п. осуществляется на основе широкого использования
ЭВМ, микропроцессоров, дисплеев, автоматич. измерит.,
преобразующих, передающих, исполнит и др. устр-в, объе-
диняемых в а в т о м а т и з и р о в а н н ы е системы. В этих
системах автоматич. устр-ва осуществляют сбор информа-
ции об объекте управления, её передачу, преобразование
и обработку, формирование управляющих команд и их вы-
полнение на управляемом объекте, т. е. те ф-ции, к-рые
легче всего поддаются формализации; человек-оператор
определяет цели и критерии управления и корректирует
их при изменении условий, т. е. выполняет ф-ции наблю-
дения за работой автоматич. устр-в, при необходимости
2 Энц. словарь «Электроника»
АВТОМАТИЗАЦИЯ
18
изменяет программу их работы и принимает общие реше-
ния по управлению в изменившихся или сложных ситуа-
циях. В электронной пром-сти СССР используются автома-
тизир. системы раз л. назначения: автоматизир. системы
управления предприятием (АСУП), технологии, процессами
(АСУТП); автоматизир. системы проектирования (САПР);
автоматизир. диспетчерские системы и др. Наиболее эф-
фективны комплексные системы, охватывающие определён-
ные взаимосвязанные области управления, проектирования,
произ-ва и эксплуатации.
А. п. в электронной пром-сти в значит, мере определяет-
ся особенностями произ-ва и спецификой выпускаемых из-
делий, к-рые сводятся в основном к следующему: дискрет-
ный или квазинепрерывный характер технологии, процес-
сов в произ-ве ИЭТ; чрезвычайно широкая номенклатура
выпускаемых ИЭТ и частая их смена (так, номенклатура
конденсаторов насчитывает десятки тыс. типономиналов и
меняется в среднем каждые семь лет, номенклатура рези-
сторов — тысячи типономиналов и меняется каждые 7—
8 лет, ПП приборов — также тысячи типономиналов и ме-
няется каждые 5—6 лет, ИС — тысячи наименований и ме-
няется каждые 4—5 лет и чаще); значит, разница в объёме
выпуска разл. видов ИЭТ в год — от неск. млн. штук (рези-
сторы, конденсаторы, ПП приборы) до десятков и даже
единиц (отд. виды СВЧ приборов и ИС); высокие требова-
ния к надёжности и долговечности ИЭТ, точности их пара-
метров (напр., выпускаются конденсаторы с отклонением
от номинала в сотые доли процента, резисторы — с от-
клонением от номинала в тысячные доли процента с долго-
вечностью в сотни тыс. ч); миниатюризация ИЭТ (размеры
мин. элемента совр. ИС составляют доли мкм); непрерыв-
ное усложнение технологич. процессов, их высокая преци-
зионность (мн. технологич. процессы при изготовлении ПП
приборов и ИС осуществляются на молекулярном и атом-
ном уровнях; процессы диффузии, эпитаксии, выращивания
монокристаллов протекают при темп-ре св. 1000 °C, вы-
держиваемой с точностью до десятых долей град.); не-
прерывно возрастающая сложность управления технологич.
процессом (так, при процессах диффузии и эпитаксии не-
обходимо постоянно поддерживать с высокой точностью
5—7 разл. параметров, при сборке БИС элементы совме-
щают с точностью в неск. мкм, контроль БИС проводится
по сотням тестов, разработка топологии совр. БИС требует
анализа десятков и сотен вариантов размещения их эле-
ментов).
Дискретный характер большинства технологич. процессов
в произ-ве ИЭТ обусловливает необходимость тщательного
регулирования всех технологич. параметров этих процессов
для обеспечения макс, воспроизводимости результатов. Так,
напр., при диффузии примесей в ПП требуется обеспечи-
вать высокую стабильность темп-ры в рабочей зоне, а так-
же состава и давления рабочей среды; при осаждении тон-
ких плёнок в вакууме стабилизируют остаточное давление,
состав остаточной атмосферы, темп-ру подложки, скорость
испарения осаждаемого материала и т. д. Кроме того,
дискретный характер процесса изготовления ИЭТ оказы-
вает большое влияние на производительность оборудова-
ния, т. к. в цикл обработки каждого изделия или группы
изделий входит подготовит, время, к-рое для мн. процес-
сов составляет 90% и более общего времени цикла. Есть
неск. путей, приводящих к исключению или значит, умень-
шению влияния дискретности производств, процесса на ка-
чество и однородность его результатов. Одним из таких
путей является внедрение автоматизированных систем уп-
равления технологическими процессами, обеспечивающих
оперативный контроль и регулирование всех осн. парамет-
ров технологич. процесса. Эти системы весьма сложны,
требуют наличия надёжных и прецизионных датчиков регу-
лируемых параметров и не уменьшают потерь времени на
подготовит, период. Второй путь — увеличение кол-ва одно-
временно обрабатываемых изделий. В этом случае партия
изделий обрабатывается в одинаковых условиях, что обеспе-
чивает высокую воспроизводимость изделий в партии. При
этом сокращается подготовит, время, приходящееся на од-
но изделие. Однако проблема воспроизведения однород-
ных результатов обработки при переходе от партии к пар-
тии остаётся и для её решения требуется практически
такая же АСУТП. Третий путь — это превращение дискрет-
ного производств, процесса в квазинепрерывное, при к-ром
условия в рабочей зоне остаются стабильными при пооче-
рёдной обработке большого количества изделий, а их за-
грузка в рабочую зону и выгрузка из неё обеспечиваются
спец, устройствами, не нарушающими этой стабильности.
Напр., вакуумная напылительная установка снабжается шлю-
зами, позволяющими вводить изделия в камеру напыления
и выводить их из неё без нарушения вакуума в ней. Произ-
водительность такого оборудования практически не зависит
от подготовит, времени, т. к. оно распределяется на очень
большое количество изделий, обрабатываемых между оста-
новками оборудования.
Широкая номенклатура выпускаемых ИЭТ часто приво-
дит к необходимости изготовлять на одном предприятии
поочерёдно* изделия разл. типономиналов. Обычно выпуск
таких ИЭТ обеспечивается с помощью оборудования, при-
годного Для проведения определённых операций техно-
логич. процесса при обработке однородных изделий всех
типономиналов, а также специализир. оборудования, на
к-ром выполняются отд. операции при изготовлении лишь
одного к.-л. изделия. Создание автоматизир. робототех-
нологии. комплексов и гибких автоматизир. систем (ГАС),
способных перестраиваться на выпуск разл. родств. изде-
лий, при использовании типовых технологич. процессов
позволяет значительно уменьшить парк специализир. обо-
рудования и сократить время его простаивания. Значение
ГАС особенно возрастает в связи со всё увеличивающейся
динамикой электронной пром-сти, требующей всё более
частой смены номенклатуры ИЭТ.
Значит, разница в объёме выпуска разл. изделий обус-
ловливает необходимость по-разному решать вопросы
автоматизации их произ-ва. Так, если произ-во массовых
и крупносерийных изделий, где осн. целью автоматизации
является повышение производительности труда, даёт на-
ибольший эффект при оснащении его специализир. авто-
матич. линиями, часто с «жёсткими» транспортными связя-
ми, то мелкосерийное и индивидуальное произ-во, где
основным является повышение качества изделий и коэф,
использования оборудования, целесообразнее оснащать
перестраиваемыми робототехнологич. комплексами (уп-
равляемыми с помощью средств вычислит, техники)
с «гибкими» транспортными связями. В каждом конкрет-
ном случае для выбора той или иной производств,
схемы проводится тщательный технико-экономич. ана-
лиз.
Высокие требования к надёжности и долговечности ИЭТ
обеспечиваются, помимо правильного подбора исходных
материалов, точным соблюдением технологич. режимов на
всех этапах изготовления ИЭТ с помощью АСУТП, своеврем.
отбраковкой потенциально негодных изделий, что требует
промежуточного контроля качества изделий после прове-
дения операции или группы операций, является основа-
нием для автоматич. регулирования параметров технологич.
режимов на всех операциях.
Особенности произ-ва разл. ИЭТ требуют индивидуаль-
ного подхода к его автоматизации с учётом характера
и типа осн. технологич. операций, серийности выпуска из-
делия, его сложности и т. п. Вместе с тем в А. п. разл.
ИЭТ имеются общие закономерности: создание полуавто-
матов и автоматов для выполнения отд. операций, объеди-
нение их в комплексы и линии с прямоточными системами
транспортирования, создание автоматич. агрегатов для вы-
полнения неск. технологич. операций, оснащение техно-
логич. оборудования электронными системами управления,
контроля и регулирования, внедрение «гибких» систем
транспортирования с применением робототехники и центра-
лизованной автоматизир. системы управления произ-вом.
А. п. позволяет резко увеличивать темпы роста выпуска ИЭТ
и производительности труда, повышать надёжность и долго-
вечность электронных приборов, снижать их себестоимость.
Одним из гл. направлений А. п. в 80-е гг. является созда-
ние робототехнологич. комплексов, гибких перестраива-
емых автоматич. комплексов оборудования, способных обе-
спечивать выпуск разл. ИЭТ по безлюдной технологии.
Лит.: Комплексная автоматизация производства РЭА, Л., 1983; Ел шин
Ю. М., Автоматизированные рабочие места при проектировании РЭА, М.,
1983; Электронная техника в автоматике. Сб. ст., в. 17, М., 1986; Э й р и с Р.,
Миллер С., Перспективы развития робототехники, пер. с англ., М-, 1986;
Грувер М., Зиммере Э., САПР и автоматизация производства, пер.
С англ., М., 1987; 8ойчинский А. М., Диденко Н. И., Лузин В. П.,
Гибкие автоматизированные производства. Управление технологичностью
РЭА, М., 1987; Попов Е. П-, Робототехника и гибкие производственные
системы, М., 1987; К о р я ч ко В. П., Курейчик 8 - М ., Норенков И. П.,
Теоретические основы САПР, М., 1987.
С. А. Преображенский, А. И. Савин.
АВТОМАТИЗЙРОВАННАЯ СИСТЁМА УПРАВЛЕ-
НИЯ ТЕХНОЛОГЙЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ
(АСУТП), человеко-машинная система, обеспечивающая
автоматизир. сбор и обработку технологич. и технико-
экономич. информации, выработку и реализацию управляю-
щих воздействий на объект управления в соответствии с
принятым критерием. Применение АСУТП позволяет повы-
шать производительность труда и качество выпускаемой
продукции за счёт точного ведения технологич. процесса
и оперативного контроля состояния оборудования.
Многообразие технологич. процессов в массовом
произ-ве ИЭТ вызывает необходимость оснащения предпри-
ятий, выпускающих такие изделия, АСУ как отд. техно-
логич. операциями, так и технологич. процессом в целом
на уровне линий, участков, цехов. Вместе с тем специфич.
особенности управляемых объектов, различие целей и задач
управления обусловливают большое разнообразие струк-
турных схем АСУТП (рис.). При создании АСУТП определяют
конкретные цели функционирования системы в составе
автоматизир. технологич. комплекса (АТК), а также её
назначение в общей системе управления предприятием.
Ф-ции АСУТП подразделяются на управляющие, информац.
и вспомогательные. Управляющие ф-ции — непосредств.
управление технологич. процессом с помощью исполнит,
органов; информац. функции — сбор, обработка и пред-
ставление информации о состоянии АТК оператору или
передача этой информации для последующей обработки
в вышестоящую систему управления; вспомогат. ф-ции —
решение внутрисистемных задач (обеспечение заданного
алгоритма функционирования техн, средств, контроль сос-
тояния технологич. оборудования и т. д.). Выполнение ф-ций
обеспечивается взаимодействием техн., программного, ин-
формац. и организац. обеспечения АСУТП, а также обслу-
живающего персонала.
Техн, обеспечение АСУТП представляет собой комплекс
техн, средств, в состав к-рого входят вычислит, и управ-
ляющие устр-ва, средства получения, преобразования, ре-
гистрации и передачи информации, исполнит, механизмы.
Основу техн, обеспечения АСУТП составляют мини- и ми-
кро-ЭВМ, микропроцессоры, аналого-цифровые и цифро-
аналоговые преобразователи, контроллеры и др. средства
вычислит, техники. Программное обеспечение представля-
ет собой набор программ и алгоритмов обработки инфор-
мации, циркулирующей в АСУТП или поступающей извне.
Информац. обеспечение включает информацию, характе-
ризующую состояние АТК и ход технологич. процесса,
классификаторы информации, системы кодирования, норма-
тивно-справочную информацию и пр. Организац. обеспе-
чение содержит совокупность описаний функцион., техн, и
организац. структур, а также набор инструкций, необхо-
димых для работы обслуживающего персонала.
АСУТП наиболее целесообразны на сложных техноло-
гич. комплексах с большим числом регулируемых парамет-
ров, когда управление технологич. процессом со стороны
оператора становится неэффективным либо невозможным
из-за ограниченности его психофизиол. возможностей.
Особое значение приобретают АСУТП в гибких производ-
ственных системах, их использование позволяет заметно
сократить время переналадки технологич. оборудования
при смене выпускаемой продукции, т. к. такая переналад-
ка сводится, по существу, к замене программы в управляю-
щей ЭВМ (смена инструментов и режима работы техноло-
гич. установок осуществляется автоматически).
Лиг.: Рубаник В. П., Основные принципы разработки и функцио-
нирования АСУ, К., 1977; Вальков В. М., Вершин В. Б., Автома-
тизированные системы управления технологическими процессами, 2 изд.,
Л., 1977; Автоматизированные системы управления технологическими про-
цессами, М., 1977; Малые ЭВМ и их применение, под ред. Б. Н. Наумова,
М., 1980; Кабалевский А. Н., Малые ЭВМ. Функциональное проек-
тирование, М., 1986. С. А. Преображенский.
АВТОМАТИЗЙРОВАННЫЙ МОНТАЖНЫЙ СТбЛ,
рабочее место сборщика-монтажника электронной аппара-
туры, оснащённое устройствами и приспособлениями, обес-
печивающими качеств, выполнение работ. Совр. А. м. с.
оснащены спец, кассами, к-рые автоматически по заданной
программе, введённой в специализир. мини-ЭВМ, выдают
нужную в данный момент деталь, и светолучевым проек-
тором, автоматически высвечивающим место на плате, где
эта деталь должна быть установлена. А. м. с. бывают от-
крытые (с отсасывающей или приточной системой воздуш-
ной вентиляции) и закрытые (рабочая зона к-рых герме-
тизирована и заполняется инертным газом; монтаж ведёт-
ся через спец, окна в кожухе, закрывающем рабочую
зону, с помощью резиновых рукавов-перчаток). Различают
А. м. с. для монтажа с применением либо пайки, либо
контактной сварки; первые оснащаются паяльником или
ванночкой с расплавленным припоем, вторые — приспособ-
лением для контактной точечной сварки. А. м. с. исполь-
зуются для сборки ИЭТ (в частности, печатных плат, микро-
сборок) в лабораторных и полупроизводств, условиях.
Применение А. м. с. значительно повышает производитель-
ность труда и уменьшает кол-во ошибок в монтаже, особен-
но при сборке сложных печатных плат с большим числом
монтируемых Элементов. С. А. Преображенский.
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ в
радиотехнике (АПЧ), автоматическое поддержание за-
данного значения частоты электрич. колебаний автогене-
раторов. Применяется преим. в радиопередатчиках и синте-
заторах частот для стабилизации частоты задающих гене-
Двв
УВВИ
У вы
Автомвтизироввиная система управления техно-
логическим процессом (АСУТП). Типовая струк-
турная схема автоматизированной системы управ-
ления технологическими процессами. Управляю-
щая вычислительная машина (УВМ) в соответст-
вии с заданной программой с учётом сигналов
> датчиков (Д) производственных операций (ПО)
и датчиков возмущающих воздействий (ДВВ) фор-
мирует управляющие сигналы, которые через
устройства ввода-вывода информации (УВВИ) по-
даются на исполнительные органы (ИО) для регу-
лировки параметров технологического процесса
(ТП). Оператор (О), получая через устройство
контроля оператора (УКО) показатели датчиков,
а через УВВИ обработанную УВМ информацию,
анализирует их и формирует необходимые уп-
равляющие команды на ИО. При необходимости
статистическая и технико-экономическая инфор-
мация о ходе технологического процесса пере-
даётся от оператора или непосредственно от
УВМ в автоматизированную систему управления
предприятием (АСУП).
Автоматическая подстройке частоты. Функцио-
нальная схема системы автоматической подстрой-
ки частоты: УГ — управляемый генератор; Д —
дискриминатор; F3r— частота сигналов эталон-
ного генератора; Fyr — частота сигналов управля-
емого генератора; Uynp—управляющее напря-
жение.
Гэ,
АВТОМАТИЧЕСКАЯ
20
раторов, в супергетеродинных радиоприёмниках для точ-
ной настройки на нужную длину волны. Простейшая систе-
ма АПЧ (рис.) состоит из управляемого (по частоте) гене-
ратора и дискриминатора, в к-ром частота колебаний срав-
нивается с частотой эталонных сигналов. При несовпадении
этих частот на выходе дискриминатора возникает пост,
напряжение, величина и знак к-рого зависят от величины
и знака разности сравниваемых частот. Это напряжение
подаётся на управляемый генератор, в результате чего
меняется режим его работы и как следствие — частота
генерируемых колебаний (приближается к эталонной). В за-
висимости от типа дискриминатора (частотного или фазово-
го) различают частотную и фазовую АПЧ; частотные обес-
печивают подстройку генератора с нек-рой остаточной
ошибкой, фазовые — точное совпадение частоты генератора
с эталонной. Существуют также комбинир. системы АПЧ
с частотными и фазовыми дискриминаторами.
АВТОМАТЙЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА УСИЛЕНИЯ
(АРУ), автоматическое поддержание заданного уровня вы-
ходного сигнала радиоприёмника в условиях изменения
интенсивности принимаемых сигналов. АРУ устраняет пере-
грузки в каскадах приёмника и обеспечивает нормальную
работу его выходных устр-в. Принцип действия АРУ заклю-
чается в автоматич. компенсации изменений уровня выход-
ного сигнала (при изменении уровня входных сигналов)
путём соответствующей регулировки коэф, усиления при-
ёмника.
Системы АРУ в совр. радиоаппаратуре (рис.), как правило,
строятся с использованием операционных усилителей, де-
текторов и др. элементов в микроэлектронном исполнении,
часто в виде одной ИС. Типовые параметры систем АРУ,
выполненных на серийно выпускаемых ИС: глубина регули-
рования 60—80 дБ, нестабильность уровня выходного сиг-
нала 5—10%.
Лит.: Зангер Г., Электронные системы. Теория и применение, пер.
с англ., М., 1980; Кривицкий Б. X., Салтыков Е. Н., Системы
автоматической регулировки усиления, М-, 1982.
АВТОМАТЙЧЕСКИЙ МАНИПУЛЯТОР, то же, что
промышленный робот.
АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМЙССИЯ (полевая элект-
ронная эмиссия, туннельная эмиссия, элект-
ростатическая эмиссия), испускание электронов
твёрдыми или жидкими проводниками либо полупровод-
никами (эмиттерами) под действием внеш, электрич. поля
высокой напряжённости (Е~107 В/см); разновидность хо-
лодной эмиссии. Обнаружена в 1897 Р. Вудом (США);
в 1928—29 Р. Фаулер (США) и Л. Нордхейм (Германия)
дали теоретич. объяснение А. э. на основе туннельного
эффекта. Наиболее полно изучена А. э. металлов в ваку-
ум. Важные особенности такой А. э.: высокие предель-
ные значения плотности тока j (до 108—1О10 А/см2) и
экспоненциальный характер зависимости j от Е. При
темп-ре 0 К эта зависимость имеет вид (Фаулера — Норд-
хейма закон):
j»A(E2/q>)exp{—B(<f3 2/Е)},
где ф — работа выхода электронов, А и В коэф., слабо
зависящие от св-в эмиттера (в частности, ф), а также от
величины Е. Вплоть до 106 А/см2 при темп-ре 0 К в
соответствии с законом Фаулера — Нордхейма зависимость
(j)=f(1/E) с достаточной степенью точности графически
выражается прямой линией. Отклонение этой зависимости
от линейной при j?>106 А/см2 связано с влиянием прост-
ранственного заряда или с особенностями формы припо-
верхностного потенциального барьера. При j«10H—
10 ° А/см2 А. э. может перейти в вакуумный пробой с
разрушением эмиттера. Этот переход сопровождается ин-
тенсивной, т. н. взрывной электронной эмиссией. А. э. метал-
лов в вакуум слабо зависит от темп-ры Т эмиттера. Малые
отклонения значений j (Т) от j (О) пропорциональны Т2. При
достаточно высоких темп-pax эта закономерность нарушает-
ся: возникает термоавтоэлектронная эмиссия, к-рая с ростом
Т и понижением Е переходит в термоэлектронную эмиссию,
усиленную полем (см. Шоттки эффект). Энергетич. спектр
эл-нов при А. э. из металла весьма узок (его полуширина
лежит в пределах 0,05—0,3 эВ). Форма спектра зависит
от распределения эл-нов по энергиям внутри эмиттера,
а также от наличия на его поверхности примесей, особенно
неметаллич. происхождения.
А. э. ПП изучена менее полно. Для неё характерны:
ограничения j, обусловленные меньшей, чем в проводниках,
концентрацией эл-нов проводимости; дополнит, влияние
электрич. поля на величину j из-за проникновения поля
в ПП; термо- и фоточувствительность; чувствительность
к особенностям зонной структуры ПП, а также к пере-
распределению потенциала при протекании тока через об-
разец.
Применение А. э. связано с возможностью получения
больших значений j, создания электронных пучков большой
интенсивности, а также с такими св-вами А. э., как безы-
нерционность и ярко выраженная нелинейность ВАХ. Ис-
пользуется А. э. в электровакуумных приборах, устр-вах
сильноточной электроники, СВЧ техники, электронной и
туннельной сканирующей микроскопии. Напр., автоэмисси-
онный диод с люминесцирующим экраном в качестве ано-
да, представляющий собой безлинзовый электронный
микроскоп (см. Электронный проектор), обладает раз-
решением 2—6 нм и увеличением 105—106. Такой прибор
позволяет визуализировать угловые распределения величи-
ны j (а соответственно ф и Е); он широко используется
для исследования разнообразных явлений на поверхности
проводящих кристаллов. В высоковольтных вакуумных
устр-вах А. э. может играть вредную роль, приводя к увели-
чению токов утечки и возникновению электрич. пробоя.
Лит.; Ненакаливаемые катоды, под ред. М. И. Елинсоиа, М., 1974, гл, 6, 7.
В. Н. Шредник.
АВТОЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, то же, что
электронный проектор.
АДАПТЙВНАЯ 6 П ТИК А, см. в ст. Нелинейная оптика.
АДГЁЗИЯ (от лат. adhaesto — прилипание, сцепление, при-
тяжение), сцепление соприкасающихся поверхностей двух
разнородных жидких или твёрдых тел, обусловленное гл.
обр. взаимодействием между частицами (атомами, ионами,
молекулами) или хим. связью. Сцепление частиц в-ва, сос-
тавляющих одну фазу, наз. когезией. А. измеряется
силой или работой разобщения поверхностей, приходящей-
ся на единицу площади их контакта. Играет важную роль
в процессах пайки, диффузионной сварки, склеивания, осаж-
дения тонких плёнок, нанесения разл. покрытий и др.
Повышают А. очисткой контактирующих поверхностей.
Автоматическая регулировка усиление (АРУ).
Функциональные схемы систем автоматической
регулировки усиления: а — без обратной связи;
б — с обратной связью; УПЧ — усилитель проме-
жуточной частоты; Д — детектор радиоприёмни-
ка; ВК — выходные каскады (усилители); УАру —
усилитель системы АРУ; Ддру — детектор систе-
мы АРУ; Еп — запирающее напряжение.
21
АКТИВНЫМ
Лит.: Зимом А. Д., Что такое адгезия, М., 1983; Вакула В. Л.,
Приты кин Л. М., Физическая химия адгезии полимеров, М., 1984.
АДИАБАТЙЧЕСКАЯ П^ШКА, разновидность магнет-
ронной пушки, служит для формирования трубчатого элект-
ронного потока с винтовыми траекториями электронов
(«винтового потока») и малым разбросом электронов по
скоростям. А. п. содержит осесимметричные катод и анод,
имеющие форму усечённых конусов и расположенные в
нарастающем краевом поле соленоида (рис.). В А. п. вы-
летающие из катода эл-ны под действием скрещенных
электрич. и магн. полей приобретают осцилляторное (ко-
лебательное) движение и угловой дрейф, а под действием
продольной составляющей электрич. поля — смещение
вдоль оси. По мере продвижения эл-нов в осевом на-
правлении электрич. поле и угловой дрейф уменьшаются
и траектории эл-нов преобразуются в винтовые линии. Даль-
нейшее движение эл-нов происходит в плавно нарастаю-
щем магн. поле, когда в пределах шага винтовой линии
параметры электронного потока меняются незначительно
(т. н. адиабатич. изменение поля). Колебат. энергия эл-нов
увеличивается пропорционально напряжённости магн. поля
на оси, при этом осевая скорость эл-нов уменьшается,
а электронный поток, следуя сходящимся силовым линиям
магн. поля, испытывает компрессию (сжатие). Возможен
вариант А. п., работающей в двухпотенциальном режиме,
при к-ром электрич. поле сообщает эл-нам дополнит, энер-
гию на участке между первым и вторым анодами. Малый
разброс осцилляторных скоростей в А. п. достигается благо-
даря использованию режима темп-рного ограничения
электронной эмиссии, когда электрич. поле на катоде лишь
незначительно ослаблено полем пространств, заряда пучка,
а также использованию эмитирующей поверхности в виде
узкой (в осевом направлении) полоски. А. п. находят при-
менение в мазерах на циклотронном резонансе.
Лит.; Гольденберг А. Л., Панкратова Т. Б., «Электронная тех-
ника. Cqp. 1. Электроника СВЧ», 1971, в. 9, с. 81—89. В. С. Мусатов.
АДСОРБЦИЯ (от лат. ad — на, при и sorbeo — погло-
щаю), концентрирование вещества (а д с о р б а т а) из объёма
газообразной или жидкой среды на поверхности её раз-
дела с жидкостью или твёрдым телом (адсорбентом).
А. происходит под действием сил притяжения частиц в-ва
(молекул, атомов, ионов) в поверхностном слое адсорбента.
В зависимости от характера взаимодействия молекул (ато-
мов, ионов) адсорбента и адсорбата различают физи-
ческую и химическую А. Физ. А. не сопровождается
хим. изменениями молекул, причём молекулы адсорбата
могут мигрировать по поверхности адсорбента. При хим.
А. (хемосорбции) происходит существ, изменение элект-
ронной структуры адсорбир. молекулы (перенос заряда,
образование хим. связи и т. п.). Адсорбир. молекулы через
нек-рое время (время А.) покидают поверхность адсор-
бента — процесс, обратный А., получивший назв. десорб-
ции. А. широко используется в технологии получения сверх-
чистых в-в, плёночных структур, для изменения св-в ад-
сорбента (напр., при создании катодов электровакуумных
приборов), очистки технологич. газов, а также для погло-
щения остаточных газов в вакуумных системах.
Н. И. Ионов.
АЗбТ (лат. Nitrogenium), N, химический элемент V гр.
периодич. системы Менделеева; ат. н. 7, ат. м. 14,01. Газ
без цвета и запаха; плотн. 1,25 кг/м3; tnJ1=—209,9 °C,
tKMn= —195,В °C. При обычных условиях химически инертен.
а
В электронном приборостроении используется гл. обр.
в качестве инертной среды во мн. технологич. процессах
(напр., при выращивании монокристаллов и эпитаксиальных
плёнок, сборке ПП приборов), как газообразный диэлектрик
(в герметизир. устр-вах), в составе газовой смеси (в нек-рых
газоразрядных приборах); жидкий А. применяется как хлад-
агент для получения и поддержания низких темп-p в крио-
электронных устр-вах. Из соединений А. наиболее широко
используются нитриды (напр., для изготовления элемен-
тов и приборов опто- и акустоэлектроники, для создания
диэлектрич. и защитных покрытий в ПП приборах и ИС).
аквадАг, то же, что коллоидно-графитовый препарат.
АКТЙВНАЯ СРЕДА, вещество, в к-ром на подходящих
энергетич. уровнях может быть создана инверсия населён-
ностей посредством внеш, возбуждения (накачки). А. с.
используются в приборах квантовой электроники для уси-
ления и генерации эл.-магн. колебаний на основе явления
вынужденного излучения. В качестве А. с. применяют разл.
в-ва в твёрдом, жидком или газообразном состоянии. Так,
А. с. газовых лазеров служит газ (или смесь газов), воз-
буждаемый электрич. разрядом, пучком быстрых эл-нов,
посредством быстрого (сверхзвукового) адиабатич. расши-
рения или в результате хим. реакций. Вынужденное излу-
чение в газовых А. с. возникает за счёт излучат, переходов
возбуждённых атомов (ионов) или молекул газа. В качестве
А. с. твердотельных лазеров и жидкостных лазеров исполь-
зуются оптически прозрачные кристаллы, стёкла или жид-
кости, в состав к-рых вводятся примеси активаторов (ионов
актиноидов, редкоземельных и др. переходных элементов,
а также молекул органич. красителей). Возбуждение в
таких А. с. достигается за счёт энергии источника оптич.
излучения (ламп-вспышек, дуговых ламп и т. п.); вынужден-
ное излучение возникает в результате излучат, переходов
между энергетич. уровнями ионов-активаторов. В полупро-
водниковых лазерах А. с. создаётся в объёме электронно-
дырочного перехода ПП структуры при её возбуждении
инжекционным током, текущим в прямом направлении,
а также при электронной бомбардировке; вынужденное
излучение происходит в результате рекомбинации свобод-
ных эл-нов и дырок.
Лит.: Рябцев Н. Г., Материалы квантовой электроники, М., 1972; Ка-
минский А. А., Лазерные кристаллы, М., 1975; Справочник по лазерам,
пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова, т. 1—2, М., 1978; Звелто О.,
физика лазеров, пер. с англ., 2 изд. М., 1984; Карлов Н. В., Лекции по
квантовой электронике, 2 изд., М., 1988. Е. А. Шалаев.
АКТИВНЫЙ ЭЛЕМЁНТ лазера, важнейший элемент
конструкции лазера, основу к-рого составляет активная
среда. В А. э. непосредственно осуществляется генерация
лазерного излучения при воздействии излучения или тока
б
А диабетическая пушка. Схематическое изобра-
жение адиабатической пушки (а) и распределе-
ние магнитного поля в ней (б): I — катод;
2 — эмитирующий участок катода; 3 — первый
анод; 4 — второй анод; 5 — проекция траекто-
рии электрона на меридиональную плоскость
(плоскость, проходящую через ось пушки и
точку, в которой находится электрон); 6 — про-
екции траектории электрона на плоскость,
перпендикулярную оси Z.
АКУСТИЧЕСКАЯ
22
накачки на частицы активной среды (молекулы, атомы,
ионы и т. п.). А. э. твердотельного лазера, как правило,
изготовляется в виде цилиндра или пластины из активного
в-ва с тщательно обработанными (с шероховатостью менее
Х/10, где 1 — длина световой волны) торцевыми поверх-
ностями, через к-рые выходит лазерное излучение. Через
боковые поверхности А. э. подводится излучение накачки
и отводится выделяемое при генерации тепло. Для особо
мощных твердотельных лазеров А. э. может быть выполнен
в виде системы пластин (или дисков), между к-рыми цир-
кулирует хладагент, прозрачный для излучения накачки.
В тех случаях, когда активной средой является газ или
жидкость, А. э. представляет собой заполненный ими замк-
нутый объём, напр. кювету с окнами, прозрачными для
лазерного излучения. В зависимости от мощности и назна-
чения лазеров А. э. изготовляются разл. размеров — длиной
от неск. десятков микрон (в ПП лазерах) до неск. метров
(в МОЩНЫХ ГазОВЫХ лазерах). Г. М. Зверев.
АКУСТИЧЕСКАЯ ЛЙНИЯ ЗАДЁРЖКИ, линия за-
держки, действие к-рой основано на малой скорости распро-
странения акустических волн в твёрдых телах. Для задерж-
ки эл.-магн. сигнала его преобразуют в акустич. сигнал,
к-рый после прохождения по звукопроводу определённой
длины вновь преобразуется в эл.-магнитный. А. л. з. состоит
из входного и выходного электроакустических преобразо-
вателей и звукопровода. В зависимости от способа вклю-
чения в электрич. цепь различают А. л. з., работающие
«на проход» и «на отражение» (рис. 1). В А. л. з. первого
типа входной и выходной преобразователи разделены, в
А. л.з. второго типа один и тот же преобразователь работает
как входной (в момент подачи на него сигнала) и как
выходной.
Основные параметры А. л. з. Время задержки f3 за-
висит от длины пути, проходимого акустич. волнами в звуко-
проводе, и скорости их распространения в звукопроводе.
Рабочая частота f0 примерно равна резонансной частоте
преобразователей. Полоса пропускания Af опреде-
ляется в основном добротностью преобразователей. В ши-
рокополосных А. л. з. Af зависит также от частотной харак-
теристики потерь акустич. волн, распространяющихся в
звукопроводе. Потери в А. л. з., определяемые коэф.
D=10 lg WBX/WBblx, где WBX и WBblx — мощности сигнала
соответственно на входе и выходе А. л. з., складываются
из потерь на двукратное электромеханич. преобразование
на входном и выходном преобразователях и потерь при
распространении акустич. волн в звукопроводе.
Уровень ложных сигналов (УЛС) характеризуется
отношением амплитуды наибольшего из ложных сигналов
к амплитуде задерживаемого сигнала. К ложным относятся
все сигналы на выходе А. л. з., задержка к-рых отличается
от заданной. УЛС зависит от конструктивных особенностей
звукопровода. Температурный коэффициент за-
держки (ТКЗ) определяется в основном зависимостью
скорости распространения акустич. волн в звукопроводе
от темп-ры. Максимальная подводимая мо щ-
ность зависит от электрич. прочности материала преобра-
зователя. В зависимости от типа используемых акустич.
волн различают А. л. з. на объёмных и на поверхностных
акустич. волнах.
А. л. з. на объёмных акустических волнах. В таких А. л. з
энергия акустич. волны локализуется по сечению звуко-
провода, размеры к-рого существенно превышают длину
волны. Время задержки в звукопроводе заданного раз-
мера можно увеличить многократным отражением акустич.
волн от звукопровода. В таких А. л. з. используются либо
плёночные преобразователи (напр., текстурированные
преобразователи на основе CdS, ZnO), либо пластинки
пьезокерамики, крист, кварца или ниобата лития, к-рые
напыляются или закрепляются (приклеиваются или при-
вариваются с помощью диффузионной сварки) на тор-
цевых поверхностях звукопровода. Для изготовления
звукопровода А. л. з. для частот 100—200 МГц используются
в основном плавленый кварц или термостабильное стекло,
для частот св. 200 МГц — крист, кварц, рубин или гранат.
Условно выделяют три типа А. л. з. на объёмных волнах:
с фиксир. задержкой (работают «на проход», t30,1—30 мкс);
с длит, задержкой (выполнены в виде многогранного
блока с распространением акустич. волн между его гра-
нями по ломаной траектории, работают «на проход», t3
до 5 мс); многоэховые с длит, задержкой (отражающая
торцевая поверхность звукопровода выполнена в виде сфе-
ры, работают «на отражение», t3 до 100 мкс).
А. п. з. на поверхностных акустических волнах. В таких
А. л. з. энергия поверхностных акустических волн (ПАВ) ло-
кализуется в приповерхностном слое, глубина к-рого соиз-
мерима с длиной акустич. волны. В этом случае используют
встречно-штыревые преобразователи (ВШП), нанесённые
на поверхность пластины, к-рая служит звукопроводом
(рис. 2, а). А. л. з. на ПАВ работают в основном «на
проход». Увеличение t3 достигается использованием т. н.
спиральных, или циклич., А. л. з. на ПАВ, в к-рых звуко-
провод имеет две скруглённые торцевые поверхности, что
обеспечивает многократную циркуляцию волн (рис. 2,6).
Широкое распространение получили дисперсионные
А. л. з. на ПАВ, к-рые позволяют относительно просто
осуществлять преобразование и обработку сигналов. Эф-
фект дисперсии в них имитируется благодаря разнице в
расстояниях между металлич. электродами входного и вы-
ходного ВШП (участки ВШП с разл. шагом работают на раз-
ных частотах, рис. 3). Типичные параметры А. л. з. представ-
лены в табл.
Акустическая пииив задержки. Рис. 1. Схемы
включения акустических линий задержки, работа-
ющих хна проходи (а) и «на отражение»
23
АКУСТИЧЕСКИЙ
Основные периметры акустических пиний задержки
Линия задержки Материал звукопро- вода Параметры
t3, макс 1о, мг ц Л»/». D, дБ ткз, к 1 *
На объём- Стекло ных акусти- Плавленый ческих кварц волнах А12О до 1000 до 4000 0,1—20 4—60 15—60 (1—18) •103 0.2—0,5 0,2—0,5 0,05—0,8 до 70 до 60 до 80 до 3 10'5 10 Л 10 5
На поверх- L1Nbo 1—65 5—2500 0,04—0,6 10—50 9-Ю’5,
постных Вв GeO, до 1000 40—80 до 0,8 до 50 1,3-107
акустиче- до 300 5—200 до 0,5 до 45 4-Ю'6 * В
ских вол-
нах
Лит.; Соколинский А. Г., Сухаревский Ю. М., Магниевые ульт-
развуковые линии задержки, М,, 1966; Захарьящев Л. И., Конструи-
рование линий задержки, М., 1972; Морозов А. И., Проклов В. В.,
Станковский Б. А., Пьезоэлектрические преобразователи для радио-
электронных устройств, М., 1981. С. И. Иванов.
АКУСТИЧЕСКИЕ ВбЛНЫ упругие возмущения, рас-
пространяющиеся в твёрдой, жидкой и газообразной сре-
дах. Диапазон частот А. в. — от долей Гц до 1013 Гц, в
к-ром выделяются инфразвуковые (примерно до 16 Гц),
звуковые (от 16 до 2-104 Гц), УЗ (от 2 104 до 109 * * * Гц) и
гиперзвуковые (от 109 до 1013 Гц) волны. Распространение
А. в. в среде сопровождается переносом энергии. А. в.
характеризуются амплитудой колебат. смещения ч-ц среды
и его направлением, частотой колебаний, длиной волны,
фазовой и групповой скоростями, а также законом рас-
пределения смещений и напряжений по фронту волны.
В любой упругой среде распространение А. в. сопровож-
дается их затуханием. Если на пути А. в. возникает к.-л.
препятствие, то происходит дифракция волн на этом пре-
пятствии.
В жидкостях и газах, к-рые обладают упругостью объёма,
но не обладают упругостью формы, распространяются толь-
ко продольные волны разрежения — сжатия.
В неограниченной твёрдой среде возможны А. в. двух
типов: продольные и сдвиговые (поперечные). Если среда
однородна и изотропна, то при распространении продоль-
ных А. в. направление движения ч-ц среды совпадает с
направлением распространения волны (рис., а). В случае
сдвиговых А. в. направление движения ч-ц среды перпен-
дикулярно направлению распространения волны (рис., б).
На границе твёрдого тела с вакуумом, газом, жидкостью
или с др. твёрдым телом распространяются поверхностные
акустические волны, являющиеся комбинацией неоднород-
ных продольных и сдвиговых волн, амплитуды к-рых экс-
поненциально убывают при удалении от границы.
В ограниченных твёрдых телах (пластинах, стержнях),
представляющих собой твёрдые волноводы, распространя-
Акустические волны. Движение частиц в продоль-
ной (а) и сдвиговой (б) волне.
б
а
Направление распространения волны
Направление смещения частиц
ются волны, каждая из к-рых является комбинацией неск.
продольных и сдвиговых волн.
В анизотропных средах (напр., анизотропных кристал-
лах) св-ва А. в. зависят от типа кристалла и направления
их распространения. В общем случае в кристалле в любом
направлении всегда распространяются три волны: квази-
продольная и две квазипоперечные, в к-рых преобладают
соответственно продольные и поперечные смещения. Каж-
дая волна имеет свою скорость. При распространении А. в.
в кристаллах возможно возникновение различия в направ-
лениях фазовой и групповой скоростей, вращения плоскости
поляризации, усиления волн вследствие акустоэлектронного
взаимодействия и др. эффекты.
Распространение А. в. сопровождается её затуханием, осн.
причинами к-рого являются: расхождение А. в. по мере
её удаления от источника; рассеяние А. в. на неоднород-
ностях среды; необратимый переход энергии А. в. в др.
формы (напр., в тепловую), т. е. её поглощение (см. Зату-
хание волн).
А. в. широко используют в акустоэлектронике, в де-
фектоскопии, гидролокации, сейсмологии и др.
Лит.: Федоров Ф. И., Теория упругих волн в кристаллах, М., 1965;
физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 1, ч. А, М.,
1966; Бреховских Л. М., Волны в слоистых средах, 2 изд., М., 1973;
Викторов И. А., Звуковые поверхностные волны в твердых телах, М.,
1981; Ландау Л. Д=, Лифшиц Е. М-, Теория упругости, 4 изд., М.,
1987. И. А. Викторов.
АКУСТИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП, микроскоп, позволя-
ющий получать увеличенное изображение мелких объектов
и их деталей с помощью акустич. волн. Предложен С. Я. Со-
коловым в 1936.
Наибольшее распространение получили сканирующие
А. м. просвечивающего и отражающего типов. С к а н и р у ю-
щий А. м. просвечивающегс типа (рис.) состоит
из электроакустического преобразователя (излучателя), воз-
буждающего акустич. волны в основном в диапазоне 0,1 —
1,0 ГГц, двух акустич. линз (одна из к-рых фокусирует
акустич. волны на исследуемом объекте, другая собирает
волны, прошедшие через этот объект) и электроакустич.
преобразователя (приёмника), к-рый преобразует акустич.
волны в электрич. сигналы, модулирующие яркость луча
в электронно-лучевом приборе (ЭЛП) устр-ва отображения.
Сканирующий А. м. отражающего типа состо-
ит из одного электроакустич. преобразователя и одной аку-
стич. линзы. В таком А. м. электроакустич. преобразователь
осуществляет как возбуждение акустич. волн (к-рые фоку-
сируются акустич. линзой на исследуемом объекте, а после
отражения от объекта ею же собираются), так и их преоб-
разование после отражения от объекта. Изображение ис-
следуемого объекта в А. м. формируется в процессе ска-
Акустический микроскоп. Схематическое изобра-
жение акустической ячейки акустического микро-
скопа I — электроакустический преобразова-
тель,- 2 — звукопровод; 3 — акустическая линза;
4 — иммерсионная жидкость; 5 — держатель;
6 — исследуемый объект
Направление распространения волны
Направление смещения частиц
АКУСТООПТИКА
24
нирования этого объекта пучком акустич. волн синхронно
с растровой развёрткой луча ЭЛП. А. м. обеспечивает уве-
личение до 104 при разрешающей способности до 0,005 мкм.
Использование А. м. позволяет получать информацию
об исследуемых объектах, к-рую нельзя получить с по-
мощью др. устр-в (напр., осуществлять визуализацию под-
поверхностной структуры оптически непрозрачных объек-
тов). А. м. применяют в микроэлектронике, минералогии,
металлографии, биологии, медицине.
Лит.: Куэйт К. Ф., Алтая ар А., В и кр ам ас и н гхе X. К.,
«ТИИЭР», 1979, т. 67, № 8, с. 5—31; Кулаков М. А., Морозов А. И.,
«Электронная пром-сть», 1983, в. 6, с. 36—37. М. А. Кулаков.
АКУСТОбПТИКА, раздел акустоэлектроники, изучаю-
щий взаимодействие эл.-магн. волн (в основном оптич.
диапазона) с акустич. (звуковыми) волнами в твёрдых телах
и жидкостях. Одним из осн. следствий акустооптич. взаимо-
действия является изменение характеристик оптич. излу-
чения в среде при распространении в ней акустич.
волны. Распространение акустич. волны в среде вызывает
периодич. изменение показателя преломления этой среды,
что приводит к возникновению структуры, аналогичной диф-
ракционной решётке с периодом, равным длине акустич.
волны и движущейся со скоростью звука. При прохож-
дении в такой среде оптич. излучения с шириной пучка
— длина акустич. волны) возникают помимо основ-
ного пучки отклонённого (дифрагированного) света, харак-
теристики к-рых (направление в пространстве, поляризация
и интенсивность) зависят от параметров акустич. волны
(частоты, поляризации, интенсивности и толщины пучка
акустич. волн), оптич. излучения (частоты и поляризации),
а также от угла между направлениями распространения
световых и акустич. волн (а кустооптическая дифрак-
ция, рис. 1). При достаточно большой интенсивности оптич.
излучения характер акустооптич. взаимодействия зависит
также от величины этой интенсивности. Если интенсивность
оптич. излучения составляет 50—100 Мвт/см2, то акусто-
оптич. дифракция может привести к усилению относитель-
но слабых акустич, волн или их генерации в результате
вынужденного Мандельштама — Бриллюэна рассеяния (см.
Вынужденное рассеяние света).
Различают брэгговскую акустооптич. дифракцию и диф-
ракцию Рамана — Ната. Брэгговская дифракция имеет место
при высокой частоте акустич. волн (—100 МГц и выше) и
характеризуется тем, что дифракция плоской монохроматич.
световой волны на плоской монохроматич. акустич. волне
эффективна только при определённом угле О, близком
к брэгговскому углу (см. Брэгга — Вульфа условие); при
этом кроме основного возникает только один дифракц.
порядок оптич. излучения.
В области более низких частот акустич. волн при малых
величинах угла 0 (близких к нулю) имеет место диф-
ракция Рамана — Ната, к-рая характеризуется одноврем.
появлением мн. сравнимых по интенсивности дифракц. по-
рядков оптич. излучения.
При прохождении в среде оптич. излучения с шириной
пучка d<CXs (рис. 2) возникает акустооптическая ре ф-
ракция (изменение хода световых лучей в неоднородной
деформируемой среде), при к-рой световая волна после
прохождения пучка акустич. волн толщиной L отклоняется
от своего первонач. направления на угол р, пропорцио-
нальный длине пути светового луча в звуковом поле и
градиенту показателя преломления среды.
Акустооптич. взаимодействие используется в оптике, оп-
тоэлектронике, лазерной технике для управления в основ-
ном когерентным оптич. излучением (обычно ИК и види-
мого диапазонов длин волн) с помощью акустич. волн,
частоты к-рых лежат в пределах от единиц МГц до
единиц ГГц. Акустооптические устройства (дефлекторы, мо-
дуляторы, фильтры и др.) позволяют управлять амплитудой,
поляризацией, спектр, составом оптич. излучения и направ-
лением его распространения. Использование акустооптич.
методов в физ. исследованиях позволяет изучать харак-
теристики акустич. полей и св-ва материалов, в к-рых имеет
место акустооптич. взаимодействие, а также осуществлять
визуализацию акустич. полей.
Лит..- Гуляев Ю. В., Проклов В. В., Шкердин Г. Н., «УФН»,
1978, т. 124, в. 1, с. 61—111; Ультразвук. Маленькая энциклопедия, М.,
1979, Балакший В. И.( Парыгин В. Н., Чирков Л. Е., Физические
основы акустооптики, М., 1985. Г. Н. Шкердин.
АКУСТООПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА, устройства,
действие к-рых основано на взаимодействии эл.-магн. волн
оптич. диапазона с акустическими в твёрдых телах и жид-
костях. Действие большинства совр. А. у. основано на
использовании дифракции света на УЗ (а кустооптиче-
ской дифракции) в твёрдых телах. А. у. позволяют
управлять характеристиками оптич. излучения (амплитудой,
поляризацией, спектр, составом светового сигнала и др.),
а также обрабатывать информацию, носителем к-рой яв-
ляется световая или акустич. волна. Осн. элемент А. у. —
акустооптич. ячейка, состоящая из электроакустического
преобразователя, возбуждающего акустич. волну, и свето-
звукопровода, в объёме к-рого происходит дифракция света
на этой волне. По функцион. назначению различают след.
А. у.: модуляторы, дефлекторы, фильтры, процессоры и др.
Акустооптический модулятор — модулятор
света, принцип действия к-рого осн. на перераспределении
световой энергии между проходящим и дифрагированным
на акустич. волне светом. Такие модуляторы позволяют
управлять интенсивностью и частотой оптич. излучения.
Обычно используются модуляторы дифрагир. света, т. к.
100%-ная модуляция проходящего оптич. излучения требует
значит, акустич. мощностей. Осн. характеристики акусто-
оптич. модулятора: эффективность — доля дифрагир. света;
полоса пропускания Af и быстродействие т. Быстродей-
ствие и макс, ширина полосы пропускания определяются
временем прохождения акустич. волны через апертуру
светового пучка: Ммакс=1 /t=v/L, где v — скорость рас-
пространения акустич. волны в светозвукопроводе, L —
толщина пучка акустич. волн. Выделяют планарные акусто-
оптич. модуляторы, действие к-рых осн. на взаимодействии
оптич. излучения и поверхностной акустич. волны (рис. 1).
Такие модуляторы используются в качестве активных эле-
ментов интегрально-оптических схем.
Принцип действия а ку стоо п ти чес к о го дефлекто-
ра осн. на явлении акустооптич. дифракции или рефракции.
Такие дефлекторы предназначены как для отклонения све-
тового луча в пространстве в заданных фиксированных
Акустооптика. Рис. 1. Ди-
фракция света на звуке:
в — угол падения света на
звуковой пучок; D — ширина
звукового пучка; Л5 — длина
акустической волны; к и К —
волновые векторы света и
звука соответственно; L —
толщина звукового пучка.
Рис. 2. Рефракция света
на звуке: d — ширина
светового пучка; Xs —
длина акустической вол-
ны; р — угол отклоне-
ния светового пучка; L —
толщина звукового пуч-
ка.
▲КУСТООПТИЧЕСКИЕ
25
направлениях, так и для непрерывной развёртки светового
луча (сканеры). В дифракц. акустооптич. дефлекторе
(рис. 2) угол отклонения дифрагир. луча меняется при
изменении частоты акустич. волны. Такие дефлекторы осу-
ществляют как однокоординатное, так и двухкоординатное
отклонение светового луча. В последнем случае исполь-
зуются два скрещенных одномерных дефлектора, как пра-
вило, совмещённых в одной акустооптич. ячейке, в к-рой
акустич. волны возбуждаются в двух взаимно перпенди-
кулярных направлениях. Осн. характеристики дифракц. аку-
стооптич. дефлектора: разрешающая способность — число
различимых положений светового луча в пределах макс,
углового перемещения; эффективность — отношение ин-
тенсивности отклонённого света к интенсивности падающе-
го; быстродействие и связанная с ним полоса пропускания,
представляющая собой диапазон частот акустич. волн, внут-
ри к-рого возможна дифракция падающего света.
В рефракц. акустооптич. дефлекторе отклонение светово-
го луча осуществляется вследствие искривления его пути
при прохождении через среду с неоднородной деформа-
цией (к-рая возникает под действием стоячей или бегущей
акустич. волны). Такие дефлекторы являются низкочастот-
ными устр-вами (частота акустич. волн не превышает
0,5 МГц), осуществляющими развёртку светового луча по
синусоидальному закону.
Акустооптический фильтр — оптич. фильтр, се-
лективные св-ва к-рого обусловлены взаимодействием с мо-
нохроматич. акустич. волнами лишь тех световых волн, дли-
ны к-рых с достаточной точностью удовлетворяют условию
Брэгга. Такие фильтры позволяют выделять из широкого
спектра оптич. излучения достаточно узкий интервал длин
световых волн. Изменяя частоту акустич. волн, можно вы-
деляемый интервал перемещать по оптич. спектру в ши-
роких пределах. Различают акустооптич. фильтры с колли-
неарным (у к-рых направления распространения света и
звука совпадают или противоположны) и с неколлинеар-
ным взаимодействием (рис. 3). Осн. характеристики акусто-
оптич. фильтра: ширина полосы пропускания ДЛ.о и разре-
шающая способность, равная ДЛо/Хо, где Ло — длина све-
товой волны в вакууме; диапазон оптич. перестройки,
эффективность и быстродействие.
Акустооптический процессор, оптический про-
цессор, в к-ром пространственно-временная модуляция
оптич. излучения осуществляется с помощью дифракц.
акустооптич. дефлектора (рис. 4). Такие процессоры обес-
печивают обработку информации в реальном масштабе
времени в широком частотном диапазоне (до 10 ГГц).
Акустооптич. процессоры осуществляют след, операции:
преобразование Фурье акустич. сигнала, нахождение взаим-
ной корреляции заданной ф-ции с опорной, генерирование
сигналов с заданной формой и пр. Применяются в
устр-вах оптической обработки информации.
Для создания А. у. используются материалы, отличаю-
щиеся значит, прозрачностью в соответствующей области
оптич. спектра и слабым поглощением акустич. волн в
диапазоне рабочих частот. Важнейшей характеристикой
таких материалов является показатель акустооптического
качества М, к-рый определяет эффективность акустооптич.
дифракции т] при заданной мощности акустич. волны
Ps (г|~М-Р$/Хо) для выбранных направлений распростра-
нения и поляризации света и звука. Для каждого кон-
кретного случая установлены три вида показателя акусто-
оптич. качества
л6р2
QV
-г«
QV* QV' J
где п — показатель преломления материала, р — эффек-
тивная упругооптич. константа, q — плотность материала,
v — скорость распространения акустич. волны в этом ма-
териале) применительно к разл. по назначению А. у., в
к-рых данный материал используется. Так, для создания
широкополосных однокоординатных модуляторов и деф-
лекторов материал выбирают по значению показателя аку-
стооптич. качества Mi, узкополосных модуляторов и фильт-
ров — М2, двухкоординатных дефлекторов — Мз-
Наиболее распространёнными материалами, используе-
мыми для создания А. у., являются спец, стёкла, а также
монокристаллы ТеОг и LiNbO3, прозрачные в видимом
и ближнем ИК диапазонах; из материалов, прозрачных
в дальнем ИК диапазоне, наибольшее применение полу-
чил Ge,
▲кустооптические устройства. Рис. 1. Схема пла-
нарного акустооптического модулятора света:
1 — генератор высокой частоты; 2 — пьезоэлект-
рическая подложка; 3 — оптический волновод;
Звук
Рис. 4. Структурная схема низкочастотного акус-
тооптического процессора: 1 и 3 — сигнальный
и опорный модуляторы; 2 и 4 — оптические
фильтры; 5 — фотодетектор; 6 — электроакусти-
ческий преобразователь.
4 — встречно-штыревой преобразователь; |0—
падающий световой луч; |д — дифрагированный
световой луч; 16— проходящий световой луч;
стрелками указаны направления распространения
световых и звуковых волн.
Рис. 2. Схема дифракционного акустооптического
дефлектора: 1—акустооптическая ячейка; 2—
электроакустический преобразователь; 3 — фото-
приёмное устройство; -ф — максимальное угловое
перемещение светового луча.
Схема акустооптических фильтров на
основе коллинеарной (а) и неколлинеарной (б)
дифракций: 1 — поляризатор; 2 — акустооптичес-
кая ячейка; 3 — поглотитель акустических волн;
4 — анализатор; 5 — электроакустический преоб-
разователь; стрелками указана поляризация све-
товых лучей.
'///////SSSS///.
АКУСТОЭЛЕКТРОНИКА
Лит.: Физическая акустика, под ред. У. Мэзона и Р. Терстона, пер.
с англ., т. 7, M.f 1974; Гуляев Ю В., Проклов 8. В., Шкердин Г. Н
в кн.: Проблемы современной радиотехники и электроники, М., 1980;
Левин В. М., Маев Р. Г., Проклов В. В-, Свет и звук: взаимо-
действие в среде, М-, 1981; Обработка радиосигналов акустоэлектронными
и акустооптическими устройствами, Л., 1983. В. В. Проклов.
АКУСТОЭЛЕКТРбНИКА, раздел электроники, связан-
ный с исследованием взаимодействия акустич. волн с эл.-
магн. полями и электронами проводимости в конденсир
средах, а также с созданием акустоэлектронных устройств,
работающих на основе этих эффектов. К А. часто относят
также исследование эффектов возбуждения и распростра-
нения акустич. волн в конденсир. средах. Различие эф-
фектов, используемых для создания акустоэлектронных
устр-в, определило условное разделение А. на высоко-
частотную (микроволновую) акустику твёрдого тела (эф-
фекты возбуждения, распространения и приёма акустич.
волн высокочастотного диапазона и гиперзвуковых волн),
собственно А. (взаимодействие акустич. волн с эл-нами
проводимости в твёрдых телах) и акустооптику (явления
взаимодействия световых волн с акустическими).
А. сформировалась как самостоят. раздел электроники
в 60-х гг. 20 в., когда начались интенсивные исследования,
связанные с открытием эффекта усиления акустич. волн
дрейфующими эл-нами проводимости в кристаллах суль-
фида кадмия. Бурное развитие А. было вызвано необхо-
димостью создания простых, надёжных и миниатюрных
устр-в обработки радиосигналов для радиоэлектронной ап-
паратуры. С помощью устр-в А. осуществляется преобра-
зование сигналов во времени (задержка сигналов, из-
менение их длительности), по частоте и фазе (преобра-
зование частоты и спектра, сдвиг фаз), по амплитуде (уси-
ление, модуляция), а также более сложные функцион.
преобразования (интегрирование, кодирование и декодиро-
вание, получение ф-ции свёртки, корреляция сигналов); в
ряде случаев акустоэлектронные методы преобразования
сигналов являются более простыми (по сравнению, напр.,
с электронными методами), а иногда и единственно
возможными. Возможности такого использования устр-в А.
обусловлены малой скоростью распространения акустич.
волн (по сравнению со скоростью распространения эл.-магн.
волн) и разл. видами взаимодействия этих волн с эл.-магн.
полями и эл-нами проводимости в твёрдых телах, а также
малым поглощением акустич. волн в кристаллах (высокой
добротностью акустич. колебат. систем).
В устр-вах А. используются как объёмные, так и по-
верхностные акустич. волны. Для изготовления акустоэлект-
ронных устр-в используются в основном пьезоэлектрич.
материалы и слоистые структуры, состоящие из слоёв пьезо-
электрика и ПП, а также сегнетоэлектрики, ПП, не обла-
дающие пьезоэлектрич. св-вами, и др=
В большинстве устр-в А. осуществляется преобразование
высокочастотных электрич. сигналов в акустич. волны (воз-
буждение акустич. волн), к-рые распространяются в звуко-
проводе, а затем вновь преобразуются в высокочастотный
сигнал (приём акустич. волн). Для возбуждения и приёма
объёмных акустич. волн используются в основном пьезо-
электрические преобразователи: пьезоэлектрич. пластинки
(на частотах до 100 МГц), пьезополупроводниковые пре-
образователи (диффузионные или с запирающим слоем,
в диапазоне частот 50—300 МГц), плёночные преобразо-
ватели (на частотах св. 300 МГц), а для возбуждения и
приёма поверхностных акустич. волн (ПАВ) — встречно-
штыревые преобразователи.
Первыми устр-вами А. были устр-ва на объёмных волнах:
линии задержки, осуществляющие задержку сигналов в диа-
пазоне частот до 50 МГц, и кварцевые резонаторы, пред-
назначенные для стабилизации частоты генераторов (см.
Кварцевый генератор). Позднее были созданы акустиче-
ские микроскопы и интроскопы.
Наибольшее распространение получили акустоэлектрон-
ные устр-ва на ПАВ, что обусловлено малыми потерями
на преобразование при возбуждении волн, возможностью
управления распространением волн в любых точках зву-
копровода (на пути распространения волн), а также воз-
можностью создания устр-в с управляемыми частотными,
фазовыми и др. характеристиками. К таким устр-вам А.
относятся: резонаторы на поверхностных акустических
волнах, к-рые применяют в качестве узкополосных акусто-
электронных фильтров, а также вводят в контур генера-
торов для стабилизации их частоты; линии задержки (в
т. ч. для длит, задержки сигналов в элементах памяти);
фильтры на поверхностных акустических волнах (напр., по-
лосовые, согласованные); устр-ва кодирования и декодиро-
вания сигналов и др.
В А. взаимодействие акустич. волн с эл-нами проводи-
мости в проводниках и ПП, а также в слоистых струк-
турах приводит к таким явлениям, как электронное уси-
ление или поглощение акустич. волн, акустоэлектрич. эф-
фект (см. А кустоэлектронное взаимодействие) и др. Эти
эффекты лежат в основе работы разл. устр-в А.: акусто-
электронных усилителей и акустоэлектронных генераторов,
устр-во свёртки и корреляции сигналов, акустоэлектронных
фазовращателей, а также устр-в считывания, хранения и
записи информации и др.
На взаимодействии световых и акустич. волн в конденсир.
средах осн. работа акустооптических устройств (дефлекто-
ров, модуляторов, фильтров и др.), использование к-рых
позволяет управлять амплитудой, поляризацией, спектр,
составом оптич. излучения, а также направлением его рас-
пространения. См. также Акустооптика.
Лит.: Викторов И. А., Физические основы применения ультразву-
ковых волн Рэлея и Лэмба в технике, М., 1966; Каринский С. С-,
Устройства обработки сигналов на ультразвуковых поверхностных волнах,
М., 1975; Поверхностные акустические волны — устройства и применения,
пер. с англ., М-, 1976; Гуляев Ю. В., Проклов В. В., Шкердин Г. Н.,
«УФН», 1978, т. 124, в. 1, с. 61—111; Гуляев Ю- В., в кн.: Проблемы
современной радиотехники и электроники, М., 1 980; Поверхностные акусти-
ческие волны, под ред. А. Олинера, пер. с англ., М., 1981; Фильтры на
поверхностных акустических волнах, под ред. Г. Мэттьюза, пер. с англ.,
М., 1981; Островский И, В., «Письма в ЖЭТФ», 1981, т. 34, в. 8, с. 467—
71; Дьелесан Э., Руайе Д., Упругие волны в твердых телах. Приме-
нение для обработки сигналов, пер. с франц., М., 1982. Ю. В. Гуляев.
акустоэлектрОнное взаимодёиствие,
взаимодействие акустич. волн с электронами проводимости
в твёрдых телах, обусловленное тем, что при распростра-
нении акустич. волн в крист, твёрдом теле происходит
деформация его крист, решётки и соответственно возник-
новение внутрикрист. сил, действующих на электроны. А. в.
сопровождается обменом энергией и импульсом между
акустич. волной и эл-нами проводимости, что приводит
к ряду эффектов. Напр., передача энергии акустич. волны
эл-нам проводимости приводит к электронному поглощению
звука, а передача импульса — к возникновению т. н. акусто-
электрич. тока или эдс (а кустоэлектрическому эф-
фекту). Если к кристаллу приложить внеш. пост, электрич.
поле, создающее дрейф эл-нов в направлении распростра-
нения акустич. волны, то при скорости дрейфа, превышаю-
щей скорость звука, эл-ны передают акустич. волне часть
энергии, полученной ими от поля, — происходит элект-
ронное усиление звука дрейфующими носителями
заряда.
Скорость распространения акустич. волны зависит от кон-
центрации и подвижности эл-нов в твёрдом теле, а также
от скорости их дрейфа, что обусловлено частичным экра-
нированием эл-нами электрич. полей, возникающих при
распространении акустич. волн и влияющих на упругие
св-ва кристалла.
В акустоэлектронике наибольшее практич. значение имеет
пьезоэлектрич. А. в. Такое взаимодействие наблюдается
в пьезоэлектрич. ПП, в слоистых структурах, состоящих
из пьезоэлектрика и ПП, а также на границе пьезоэлект-
рика с вакуумом.
В пьезополупроводниках (напр., CdS, CdSc, GaAs, InSb,
Те) деформация, возникающая при распространении аку-
стич. волны, сопровождается (вследствие прямого пьезо-
электрического эффекта) появлением перем, электрич. по-
ля, амплитуда и фаза к-рого зависят от объёмного заряда
эл-нов проводимости. В свою очередь, это поле вызывает
(вследствие обратного пьезоэффекта) деформацию кри-
сталла пьезополупроводника и соответственно изменение
характера распространения акустич. волны.
В слоистой структуре А. в. происходит посредством
27
▲КУСТОЭЛЕКТРОННЫЕ
i
t
I
I
I
I
I
♦
перем, электрич. полей, возникающих в граничащих слоях.
Так взаимодействует ПАВ, распространяющаяся в пьезо-
электрике (кварце, ниобате лития и др.), с эл-нами
проводимости слоя ПП (Si, Ge и др.), нанесённого в ви-
де тонкой плёнки непосредственно на поверхность
пьезоэлектрика, либо расположенного от него на
расстоянии значительно меньшем, чем длина акустич.
волны.
ПАВ, распространяющаяся в пьезоэлектрике вдоль его
границы с вакуумом, взаимодействует со свободными эл-
нами в вакууме, а также с эл-нами, находящимися в поверх-
ностном слое пьезоэлектрика.
А. в. лежит в основе работы ряда акустоэлектронных
устройств. Напр., на электронном усилении акустич. волн
осн. принцип действия акустоэлектронных усилителей, аку-
стоэлектронных генераторов и активных акустических линий
задержки; зависимость скорости распространения акустич.
волны от величины электрич. поля, создающего дрейф
эл-нов, лежит в основе работы нек-рых типов акустоэлект-
ронных фазовращателей и модуляторов; акустоэлектри-
ческий эффект используют для детектирования акустич»
сигналов, напр. в акустических микроскопах.
При малой интенсивности акустич. волн эффекты, воз-
никающие вследствие А. в., практически не зависят от ампли-
туды волны. При увеличении интенсивности акустич. волны
(обычно св. 1 Вт/см2) А. в. проявляется в виде нелинейных
акустоэлектронных эффектов, напр. генерации акустич. гар-
моник и субгармоник. Нелинейные акустоэлектронные эф-
фекты можно наблюдать также при взаимодействии встреч-
ных акустич. волн. В области их взаимодействия возникают
локальные электрич. токи, пропорциональные произведени-
ям концентраций эл-нов проводимости и напряжённостей
электрич. полей, связанных с каждой из волн в отдель-
ности. В результате возникают объёмные заряды и электрич.
поля на суммарной и разностной частотах взаимодейст-
вующих акустич. волн. Такое взаимодействие используется,
напр., в акустоэлектронных процессорах
Лит.: Гуревич В Л., «ФТП», 1968, т. 2, № 11, с. 1557—92;
Гуляев Ю. В., «ФТТ», 1970, т. 12, в. 2, с. 652—55; Гальперин Ю. М.
и др., «УФН», 1971, т. 105, в, 4, с. 774—75; Такер Дж,, Рэмптон В.,
Гиперзвук в физике твердого тела, пер. с англ., М-, 1975; Гальпе-
рин Ю. М., Гуревич В Л , Акустоэлектроника полупроводников и
металлов, М., 1978. Г. Д. Мансфельд.
АКУСТОЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА, устройства
для преобразования и аналоговой обработки информации
на основе акустоэлектронного взаимодействия. А. у. позво-
ляют преобразовывать сигналы во времени (задержка сиг-
налов, изменение их длительности), по частоте и фазе
(сдвиг фаз, преобразование частоты и спектра), по ампли-
туде (усиление, модуляция), а также выполнять более слож-
ные функцион. преобразования (интегрирование, кодиро-
вание и декодирование, получение ф-ции свёртки, кор-
реляции сигналов и др.) в устр-вах радиолокации и даль-
ней связи, в системах автоматич. управления, вычислит»
устр-вах и др. Использование А. у. позволяет в ряде слу-
чаев осуществлять такие преобразования достаточно про-
стым способом и часто бывает более целесообразным
из-за меньших габаритных размеров, массы, а иногда и
стоимости (по сравнению с др. устр-вами, выполняющими
аналогичные ф-ции).
В А. у. используются акустич. волны в основном ультра-
звукового и гиперзвукового диапазонов как объёмные (от
1 МГц до 20 ГГц), так и поверхностные (от 5 МГц до
неск. ГГц). Большинство А. у. выполняется на поверхност-
ных акустических волнах (ПАВ). Такие А. у. имеют малые
потери на преобразование при их возбуждении и приёме
(неск. дБ), обеспечивают возможность снимать сигнал и
управлять распространением волн в любых точках звуко-
провода (как правило, на пути распространения волн), а
также управлять характеристиками этих устр-в.
Осн. параметры А. у.: рабочая частота и полоса частот,
определяемые в основном характеристиками электроаку-
стического преобразователя; потери, вносимые на преобра-
зование и поглощение волн; время обработки сигнала,
определяемое размерами звукопровода и скоростью рас-
пространения в нём акустич. волн; информац. ёмкость,
определяемая как fAf, где f — время задержки сигнала,
Af — полоса частот.
По физ. принципам, лежащим в основе работы, разли-
чают линейные (пассивные и активные) и нелинейные А. у.
К пассивным линейным А. у. относятся устр-ва час-
тотной фильтрации (акустоэлектронные фильтры) и стабили-
зации частоты (акустоэлектронные резонаторы), акустич.
линии задержки, согласованные фильтры, кодирующие и
декодирующие устр-ва. Наибольшее распространение полу-
чили акустоэлектронные фильтры (пьезоэлектрические
фильтры на объёмных волнах или ПАВ). Акустоэлектрон-
ные фильтры применяют, напр., в аппаратуре радиовещания
и телевидения, космич. связи и радиолокации. Такие фильт-
ры используются для выделения нежелательных сигналов
из поступающих в устр-во, для интегрирования (накапли-
вания) сигнала или изменения его частотного спектра.
Фильтры на поверхностных акустических волнах отличаются
простотой конструкции, технологичностью, воспроизводи-
мостью характеристик, что обеспечивает возможность их
массового произ-ва. Использование ПАВ позволяет созда-
вать фильтры с достаточно сложными частотными харак-
теристиками, к-рые обеспечиваются подбором топологии
встречно-штыревых преобразователей. Величина вносимых
потерь в пределах полосы пропускания для фильтров на
ПАВ составляет неск. дБ, фазовые ошибки — неск. град.,
а подавление сигнала вне полосы пропускания и паразит-
ного сигнала достигает 70 дБ.
Среди акустоэлектронных резонаторов наиболее распро-
странены кварцевые пьезоэлектрические резонаторы с вы-
сокой добротностью, к-рые позволяют стабилизировать ча-
стоту генератора до 10^10 за месяц (см. также Резонатор
на поверхностных акустических волнах).
Акустич. линии задержки осуществляют задержку эл.-
магн. сигнала от десятых долей мкс до десятков мс и
различаются конструкцией, назначением, рабочей частотой
(от неск. МГц до неск. десятков ГГц). Дисперсионные линии
задержки, или т. н. согласованные фильтры, оптимизируют
отношение сигнал-шум.
К активным линейным А. у. относятся акусто-
электронные усилители, акустоэлектронные генераторы,
а также активные линии задержки, активные отражатели
акустич. волн и др. А. у., содержащие элементы, в к-рых
происходит акустоэлектронное усиление (т. н. активные
акустоэлектронные элементы).
К нелинейным А. у. относятся: управляемые линии
задержки, преобразователи частоты, нек-рые типы акусто-
электронных фазовращателей, параметрич. усилители, де-
текторы и др. устр-ва, принцип действия к-рых осн. на
нелинейном акустоэлектронном взаимодействии. Наиболь-
ший интерес для применения в системах обработки ин-
формации представляют собой нелинейные акустоэлектрон-
ные процессоры и акустоэлектронные корреляц. устр-ва.
Для создания А. у. в качестве исходных используются
материалы, осн. характеристиками к-рых являются скорость
распространения акустич. волны, коэф, затухания акустич.
волны, темп-рный коэф, задержки акустич. волны, коэф,
электромеханической связи, плотность, а для активных А. у.
также уд. электропроводность и подвижность носителей
заряда.
Наиболее распространёнными материалами для созда-
ния пассивных А. у. являются: для устр-в на объёмных
акустич. волнах — монокристаллы StOs, LiNbO3, АкОз,
Y3Al5O)2f а Для устр-в на ПАВ — LiNbOa, LiTaOa, Bii2GeO20f
L1IO3, а также тонкие плёнки ZnO и AIN на непьезоэлект-
рич. подложке (напр., сапфире). Для создания активных
А. у. на объёмных акустич. волнах используются CdS и
CdSe, к-рые характеризуются достаточно хорошими пьезо-
электрич. св-вами и допускают управление концентрацией
свободных носителей заряда при значит, их подвижности,
а для устр-в на ПАВ — ещё и слоистые структуры, состоящие
из пьезоэлектрика (в основном LtNbO ) и тонкой ПП плён-
ки (обычно из InSb).
Лит.: Каринский С. С-, Устройства обработки сигналов на ультра-
звуковых поверхностных волнах, М,, 1975; Ультразвук, Маленькая энцикло-
педия, М., 1979; Гуляев Ю, В.,Сафаева Г. С., Хабибуллаев Б. К.,
Акустоэлектронные явления и их применение, Таш,, 1980; Поверхностные
▲КУСТОЭЛЕКТРОННЫЙ
28
акустические волны, пер. с англ., М., 1981, Акустические кристаллы. Спра-
вочник, М., 1982; Орлов В. С., Бондаренко В. С., Фильтры на
поверхностных акустических волнах, М., 1984; Речицкий В. И., Радио-
компоненты на поверхностных акустических волнах, М., 1984; его же,
Акустоэлектронные радиокомпоненты. Схемы, топология, конструкции, М.,
1987; Нелинейные акустоэлектронные устройства и их применение, М.,
1985.
С. В. Богдвнов, В. С. Бондаренко, Д. В. Шелопут.
АКУСТОЭЛЕКТРбННЫЙ ГЕНЕРАТОР, активное аку-
стоэлектронное устройство, предназначенное для генерации
акустических волн. Принцип действия А. г. осн. на явлении
усиления акустич. волн дрейфующими носителями заряда
в твёрдых телах (см. Акустоэлектронное взаимодействие).
Различают А. г. объёмных и поверхностных акустич. волн.
Простейший А. г. объёмных акустических волн
представляет собой пьезополупроводниковую пластину
(акустич. резонатор), на торцевые поверхности к-рой на-
несены электроды (рис., а). Для возникновения в пластине
дрейфа носителей заряда к электродам прикладывается
пост, электрич. напряжение (т.н. дрейфовое напря-
жение). Если направление распространения акустич. волн
в А. г. совпадает с направлением дрейфа, то происходит
их усиление. При достаточно высокой скорости дрейфа
приращение энергии в результате усиления акустич. волн
преобладает над потерями, связанными с отражением и
поглощением отражённых от граней пластины волн (аку-
стич. положит, обратная связь). Это приводит к генерации
акустич. колебаний, амплитуда и спектр к-рых определяют-
ся концентрацией носителей заряда, скоростью дрейфа
этих носителей и толщиной пластины.
В А. г. поверхностных акустических волн
(А. г. ПАВ) усиление волн осуществляется резонатором на
поверхностных акустических волнах. В таких А. г. положит,
обратная связь может осуществляться либо с помощью отра-
жателей на ПАВ, расположенных на поверхности звукопро-
вода вблизи его краёв (акустич. положит, обратная связь),
либо включением резонатора на ПАВ в цепь обратной
связи транзисторного усилителя (электрич. положит, обрат-
ная связь). Наибольшее распространение получили А. г.
ПАВ с электрич. положит, обратной связью (осцилля-
торы, рис., б).
Лит.: Гуревич В. Л., Лайхтман Б. Д., «ФТТ», 1965, т. 7, № 11,
С. 3218—26; Гуляев Ю, В. и др., «Письма в ЖТФ», 1980, т. 6, в. 1,
с. 49—52. Ю. м. Гальперин.
АКУСТОЭЛЕКТРбННЫЙ УСИЛЙТЕЛЬ, активное
акустоэлектронное устройство, предназначенное для усиле-
ния акустических волн. Принцип действия А. у. осн. на
явлении усиления акустич. волн дрейфующими носителями
заряда в твёрдых телах (см. Акустоэлектронное взаимо-
действие). Акустич. волны, подлежащие усилению, возбуж-
даются в А. у. с помощью электроакустического преобра-
зователя.
Различают А. у. объёмных и поверхностных акустич. волн.
В А. у. объёмных акустических волн взаимодей-
ствие этих волн с дрейфующими носителями заряда и
их усиление происходят в объёме пьезополупроводника,
выполненного обычно в виде пластины. Для возникновения
дрейфа носителей заряда в пластине к её торцевым по-
верхностям прикладывают определённое электрич. напря-
жение (т. н. дрейфовое напряжение). Для получения уси-
ления акустич. волны св. 10 дБ требуется достаточно
высокое дрейфовое напряжение, к-рое при непрерывном
режиме работы А. у. вызывает значит, его нагревание, и,
следовательно, его разрушение, что обусловливает исполь-
зование таких усилителей только в импульсном режиме.
При работе А. у. в импульсном режиме дрейфовое на-
пряжение подаётся в виде импульсов, длительность к-рых
равна времени распространения акустич. волны в звуко-
проводе (пьезополупроводнике) или незначительно превы-
шает его; при этом осуществляется также синхронизация
импульсов напряжения с импульсами усиливаемого сигнала.
Применение таких А. у. ограничивает импульсный режим
их работы.
Среди А. у. поверхностных акустических волн
(А. у. ПАВ) наибольшее распространение получили усили-
тели, выполненные на основе слоистых структур, состоя-
щих из пьезоэлектрика (в к-ром распространяется ПАВ)
Акустоэпектронный гене р втор. Схема акусто-
электронного генератора (а) и осциллятора (б)
ПАВ: 1 — пьезополупроводниковая пластина с
электродами; 2 — звукопровод; 3 — встречно-
штыревой преобразователь; 4 — транзисторный
усилитель.
Акустоэпектронный усилитель. Схемы акусто-
электронных усилителей ПАВ на основе слоистой
структуры с воздушным зазором (а) и на
основе монолитной слоистой структуры (б):
1 — воздушный зазор; 2 — омические контакты;
3 — плёнки диэлектрика.
Акустоэпектронный фазовращатель. Схематиче-
ское изображение акустоэлектронного
фазовращателя: а —с управляющими электро-
дами; б — многоканального; 1 — входной встреч-
но-штыревой преобразователь; 2 — участок зву-
копровода длиной L, к которому приложено
электрическое напряжение; 3 — выходной встре-
чно-штыревой преобразователь; 4 — управляю
щие электроды; 5 — источник управляющих
электрических сигналов; 6 — звукопровод; 7 —
регулируемые аттенюаторы; 1 — длина поверх-
ностной акустической волны.
29
АМОРФНЫЕ
и ПП (в к-ром происходит дрейф носителей заряда),
разделённых воздушным зазором (рис., а) или тонкой плён-
кой диэлектрика (монолитный А. у., рис., б). В таких А. у.
взаимодействие ПАВ с дрейфующими носителями заряда
происходит в той области ПП кристалла, в к-рую прони-
кает сопровождающее ПАВ перем, электрич. поле. Слои-
стые структуры позволяют использовать в качестве среды
для распространения ПАВ пьезоэлектрики с достаточно
большим коэф, электромеханической связи (напр., LiNbOj),
а для дрейфа носителей заряда — ПП со значит, подвиж-
ностью носителей заряда и требуемой проводимостью
(напр., InSb). Применение А. у. на основе слоистых струк-
тур обеспечивает эффективное непрерывное усиление ПАВ,
а также подавление паразитных сигналов, обусловленных
отражением ПАВ от торцов кристалла и от преобразо-
вателей. В таких А. у. коэф усиления достигает 30—60 дБ/см
при коэф. шума~ 10 дБ в частотном диапазоне от 100
до 500 МГц (с полосой пропускания ~ 5—20%).
А. у. используются в акустич. линиях задержки, конволь-
верах, корреляторах и др. акустоэлектронных устр-вах.
Лит.: Котелянский И. М. и др., «ФТП», 1978, т. 12, в. 7, с. 1267—72;
Гуляев Ю. В., Медведь А. В.„ в кн.: Проблемы современной
радиотехники и электроники, М., 1987. А. В. Медведь.
АКУСТОЭЛЕКТРОННЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ, фа-
зовращатель, в к-ром для изменения фазы эл.-магн. коле-
баний их преобразуют в акустические и обратно, изменяя
при этом фазу акустич. колебаний. Наиболее распростра-
нёнными являются А. ф. на поверхностных акустических
волнах (ПАВ). Выделяют А. ф., в к-рых изменение фазы
ПАВ осн. либо на изменении скорости распространения
волны, либо на суммировании неск. когерентных акустич.
волн, возбуждаемых с определённой (строго фиксирован-
ной) задержкой друг относительно друга. В А. ф. первого
типа изменение скорости распространения ПАВ осуществля-
ется под влиянием разл. воздействий, прикладываемых к
звукопроводу (рис., а). В таких А. ф. управляющее воз-
действие вызывает изменение либо упругих св-в звуко-
провода, вследствие возникающего в нём акустоэлектрон-
ного или электро-, тензо-, термо-, магнитоупругого взаимо-
действия, либо электрич. граничных условий на поверхно-
сти звукопровода. Напр., под действием света меняется
электропроводность светочувствит. материала, нанесённого
на поверхность звукопровода из пьезоэлектрика, что при-
водит к изменению электрич. поля на поверхности зву-
копровода и соответственно скорости распространения ПАВ.
При этом изменение фазы ПАВ
. „ L Av
Д<р=2 л —•-----,
v I v
где X—длина ПАВ, Av/у— изменение скорости распро-
странения волны, L — участок звукопровода, к к-рому при-
кладывается внеш, воздействие. Использование таких А. ф.,
напр. на основе электроупругого взаимодействия, обеспе-
чивает плавное управление фазой ПАВ в пределах от 0 до
360 ° в частотном диапазоне от 10 до 100 МГц при управ-
ляющих напряжениях от 1 до 10 кВ.
В А. ф. второго типа (рис.,6) эл.-магн. колебания пре-
образуются в неск. когерентных ПАВ с помощью встреч-
но-штыревых преобразователей, расположенных на поверх-
ности звукопровода таким образом, что обеспечивается
необходимая задержка волн друг относительно друга. Такой
А. ф. представляет собой многоканальное устр-во, в к-ром
амплитуда каждой возбуждённой в канале ПАВ регули-
руется аттенюатором (напр., варикапом), включённым на
его входе. Использование таких А. ф. (с числом каналов
больше двух) обеспечивает плавное управление фазой ПАВ
в пределах от 0 до 360° при управляющих напряжениях
от 10 до 20 В в частотном диапазоне^ 10% f©. где fo—
несущая частота.
А. ф. широко используется в РЭА.
Лит.: Каринский С. С., Устройства обработки сигналов на ультра-
звуковых поверхностных волнах, М., 1975; Речицкий В. И., Акусто-
электронные радиокомпоненты, М., 1980; Алексеев А. Н., Зло-
к а зов М. В., «Зарубежная электронная техника», 1980, № 10, с. 3—63.
А. Н. Алексеев, С. С. Каринский.
АКЦЁПТОР (от лат. acceptor — принимающий), примес-
ный атом в полупроводнике, способный захватывать элект-
рон из валентной зоны, что эквивалентно появлению в ней
дырки. Напр., из примесей замещения типичными А. для
Ge и Si являются элементы III гр. периодич. системы
Менделеева — В, Al, Ga, In. А. создаёт в запрещённой
зоне ПП на небольшом расстоянии от потолка валентной
зоны локальный энергетич. уровень, наз. акцепторным
уровнем. Энергия ионизации А. существенно меньше
ширины запрещённой зоны. Поэтому в ПП, содержащих
А., процесс захвата валентных эл-нов А. преобладает над
процессом их теплового заброса в зону проводимости
и, следовательно, концентрация дырок в валентной зоне
много больше концентрации эл-нов в зоне проводимости
(такой ПП наз. дырочным или ПП p-типа). А. может быть
также точечный дефект крист, решётки ПП.
Введение А. (в виде примесей) в ПП, как и доноров,
позволяет в широких пределах управлять св-вами ПП, что
используется, в частности, при создании электронно-дыроч-
ных переходов. См. также Примеси в полупроводниках.
М. С. Мурашов.
АЛЮМИНИИ (лат. Aluminium), Al, химический элемент
III гр. периодич. системы Менделеева, ат. н. 13, ат. м. 26,98.
Серебристо-белый пластичный металл с высокой электро-
проводностью (q=2,65 мкОм-см для А. чистотой 99,99%
при 20 °C); плотн. 2698,9 кг/м3; tnn=660 °C, 1кип=ок. 2500 °C.
Химически активен (на воздухе покрывается защитной ок-
сидной плёнкой).
В электронном приборостроении используется преим.
для изготовления токопроводящих и конструкц. элементов
электронных приборов и узлов радиоэлектронной аппара-
туры, в качестве акцепторной примеси при легировании
ПП материалов, для создания зеркальных покрытий во
мн. электронных приборах, входит в состав гранатов и фер-
рогранатов; сплавы на основе А. (напр., магналий, дура-
люмин, силумин) используются гл. обр. как конструкц.
материалы. Из соединений А. наиболее широко применя-
ются AI2O3 (напр., сапфир и рубин для изготовления ИС
и приборов квантовой электроники), AlAs и AIP (для из-
готовления ПП приборов и ИС).
АМБИПОЛЯРНАЯ ДИФФУЗИЯ (от лат. ambo — оба
и греч. polos — ось, полюс) (двуполярная диффузия),
совместное перемещение заряженных частиц обоих знаков,
происходящее в направлении падения их концентрации.
Наблюдается, напр., в слабоионизованной плазме или в
полупроводнике, обладающем свободными носителями
обоих знаков в отсутствие магн. поля. А. д играет важную
роль в работе газоразрядных и ПП приборов, напр., сов-
местно с рекомбинацией носителей заряда определяет вре-
мя восстановления их равновесного состояния (в тиратро-
нах, фотодиодах и др.).
Лит.: Голант В. Е-, Жилинский А. П., Сахаров И. Е.,
Основы физики плазмы, М., 1977; Жилинский А. П., Цендин Л. Д.,
«УФН», 1980, т. 131, в. 3, с. 343—85.
АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ (от греч. amorphos — бес-
форменный), твёрдое состояние веществ, характеризующе-
еся изотропией свойств и отсутствием точки плавления
(вещество размягчается и переходит в жидкое состояние
постепенно). Эти особенности обусловлены тем, что у в-ва
в А. с. отсутствует строгая периодичность в расположении
атомов, ионов, молекул на протяжении сотен и тысяч перио-
дов (дальний порядок), но существует согласованность в
расположении соседних ч-ц (ближний порядок). В отличие
от крист, состояния, А с. термодинамически метастабильно.
А. с. 'зникает при переохлаждении расплавов или при их
быстром охлаждении (напр., металлич. расплавов со ско-
ростью 107 К/с). В А. с. могут находиться стёкла (поэтому
А. с. часто наз. стеклообразным), полимеры. В элект-
ронном приборостроении нашли широкое применение
аморфные полупроводники и металлич. стёкла.
Лит.: Мотт Н-, Дэвис Э., Электронные процессы в некристалли-
ческих веществах, пер. с англ., т. 1—2, 2 изд., М., 1982.
АМОРФНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИК^, аморфные ве-
щества, обладающие свойствами полупроводников. Разли-
чают ковалентные А.п. — аморфные Ge, Si, Те (a-Ge,
АМПЛИТРОН
30
a-Sir а-Те), ПП соединения типов AU,BV (GaAs, GaP) и
A1 BIV (CdS, CdSe); ПП стёкла — халькогенидные (As^Seo,
GeSe2 и др.) и оксидные (V2O5 — Bi2O3 — Р2О5 и др.), а
также сильнолегированные ПП (Si:H, Si:F и др.).
А. п. относятся к классу неупорядоченных систем. Особен-
ности электрофиз. св-в А. п. связаны с их энергетич. спект-
ром эл-нов. Разупорядоченность структуры А. п. (наличие
только ближнего порядка) приводит к размытию кра-
ёв разрешённых зон и появлению энергетич. уровней, лока-
лизованных состояний, в диапазоне энергий, к-рый в иде-
альном кристалле соответствует запрещённой зоне. Меха-
низм электропроводности А. п. определяется положением
Ферми уровня в области локализованных состояний. При
низких темп-pax преобладает прыжковая проводимость,
при более высоких — проводимость, обусловленная тепло-
вым забросом эл-нов в область делокализованных состо-
яний. А. п. отличаются от кристаллических низкой подвиж-
ностью носителей заряда (4000 см2/В*с в крист. Ge и
0,15 см2/В*с в a-Ge) и малой чувствительностью к леги-
рованию (для заметного изменения проводимости требует-
ся концентрация примесей порядка 1О20 см~3).
Получают А. п. в условиях, затрудняющих процесс кри-
сталлизации (низкие темп-ры, высокая скорость охлажде-
ния, мощное ионизир. излучение, легирование Н, F, CI,
инертными газами). Напр., стёкла изготовляют охлаждением
расплава или испарением в вакууме, a-Ge и a-Si — катод-
ным распылением, их газообразных соединений (GeH4,
S1H4).
А. п. обладают рядом уникальных св-в, определяющих
их практич. применение. А. п. могут переходить из вы-
сокоомного состояния в низкоомное под действием элект-
рич. поля (эффект электрич. переключения), что позволяет
использовать их в качестве пороговых переключателей эле-
ментов памяти. Халькогенидные стёкла прозрачны для ИК
области спектра и обладают фотопроводимостью, харак-
теризуемой максимумом в определённом интервале
длин волн, поэтому их применяют как фоточувствит. среду
для оптич. записи информации (в т. ч. голографической)
и как материал для световодов и мишеней видиконов.
Гидрогенизир. a-Si, в к-ром созданы р—п-переходы, ис-
пользуется в солнечных батареях.
Лит.: Аморфные полупроводники, под ред. М. Бродски, пер. с англ.,
М., 1982; Аморфные полупроводники и приборы на их основе, пер. с англ.,
М-, 1986; Аморфные и поликристаллические полупроводники, пер. с нем.,
М., 1987. В. Г. Литовченко.
АМПЛИТРОН (от англ. amplifier — усилитель
и ...трон), мощный магнетронного типа усилитель
обратной волны с замкнутым электронным пото-
ком, в к-ром используыся кольцевая замедляющая сис-
тема с нечётным числом периодов. Изобретён в 1949 амер,
инж. У. Брауном, давшим ему помимо «А.» и др. назв. —
платинотрон. Схема А. представлена на рис. Размыкание
кольцевой замедляющей системы в А., необходимое
для ввода и вывода СВЧ энергии, а также для
осуществления режима бегущей волны, обеспечивается
благодаря разрыву в связках используемой замедляющей
системы бугельного типа. Электронный поток А. анало-
гичен электронному потоку магнетрона, с к-рым А.
(по сравнению с др. усилителями магнетронного типа)
наиболее близок по конструкции и характеристикам.
Использование замкнутого моду лир. электронного пото-
ка предопределяет наличие связи между входом уси-
лителя и его выходом. Снижение вредного влияния
этой связи обеспечивается вследствие взаимно противо-
положного движения электронного потока и усиливаемой
эл.-магн. волны. При этом модулир. электронный поток
осуществляет передачу сигнала связи всегда в одном
направлении — со входа на выход А. Вследствие замк-
нутости электронного потока в А. должны выпол-
няться условия, при к-рых сгруппированный электронный
поток, переходя через точку разрыва в связках, не
подвергался бы перегруппировке. Это обстоятельство
налагает ограничения на полосу усиливаемых час-
тот, к-рая у А. является тем не менее достаточно широ-
кой и достигает 5—10% от ср. частоты. В А., работаю-
щем в качестве широкополосного усилителя, л-вид коле-
баний (как правило, основной для магнетрона) является
паразитным. Для его подавления используется замедляю-
щая система с нечётным числом периодов. Осн. энергетич.
параметры А. — мощность и кпд — достигают 10 МВт (в
импульсном режиме) и 80% соответственно (т. е. того же
порядка, что и в магнетроне). К достоинствам А. отно-
сятся: простота конструкции, малые габаритные размеры
и масса, надёжность и долговечность; к недостаткам —
сравнительно низкий коэф, усиления (10—15 дБ) и высо-
кий (по отношению к др. приборам этого класса) уро-
вень паразитных колебаний. А. широко применяются в пере-
дающих устр-вах радиолокац. станций, систем связи, нави-
гации, телеметрии и др. (гл. обр. в импульсном режи-
ме).
Лит.: Цейтлин М. Б., Фурсаев М. А., Бецкий О. В., Сверхвысо-
кочастотные усилители со скрещенными полями, М., 1 978.
Л. Г. Суходолец.
АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
(АЧХ), зависимость амплитуды сигнала на выходе устрой-
ства от частоты входного синусоидального сигнала пост,
амплитуды при работе этого устройства в линейном ре-
Амплитрон. Схема амплитрона: 1 —катод; 2 —
анодная замедляющая система бугельного
типа; 3 — вектор постоянного магнитного поля,
создаваемого внешним источником; 4 — сгруппи-
рованный электронный поток; 5—связки замед-
ляющей системы; 6 — силовые линии электри-
ческого СВЧ поля; 7 — разрыв в связках замед-
ляющей системы; 8 — вывод СВЧ энергии; 9 —
ввод СВЧ энергии; Ю — вектор постоянного
электрического поля, создаваемого приложен-
ным между катодом и анодом напряжением;
11 — основное направление усредненного пере-
носного движения электронов; 12— направление
распространения энергии усиливаемого сигнала.
31
АНИЗОТРОПИЯ
жиме. Если устр-во предназначено для усиления или пе-
редачи электрич. сигналов, то его АЧХ определяется по
зависимости коэф, усиления или передачи от частоты. Для
преобразователей энергии одного вида в другой (напр.,
громкоговорителей, микрофонов) АЧХ отражают зависи-
мость их выходной мощности, чувствительности или кпд
от частоты. АЧХ находят теоретически (путём расчётов) или
экспериментально; она может быть представлена в ана-
литич. или графич. виде. Для наглядности АЧХ чаще изобра-
жают в виде графика, на к-ром по оси абсцисс откла-
дывается частота (иногда в логарифмич. масштабе), а по
оси ординат — значения амплитуды (часто в дБ) выходно-
го сигнала, коэф, передачи, кпд (рис.). По АЧХ опреде-
ляют разл. параметры устр-в (напр., полосу пропуска-
ния частот электрич. усилителей, фильтров и громко-
говорителей, устойчивость систем автоматич. регулирова-
ния). Часто АЧХ упрощённо наз. частотной характе-
ристикой.
АНАЛОГОВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА
(АВМ), вычислительное устройство для воспроизведения
(моделирования) определённых зависимостей (соотноше-
ний) между непрерывно изменяющимися физ. величинами
(машинными переменными) — аналогами соответствующих
исходных переменных решаемой задачи. Наиболее распро-
странены электронные АВМ, в к-рых машинными перемен-
ными служат электрич. напряжения и токи, а искомые
соотношения моделируются физ. процессами, протекаю-
щими в электрич. цепях.
Основу совр. электронных АВМ составляют решаю-
щие устройства. Простейшее решающее устр-во пред-
ставляет собой модель одной определённой матем. опера-
ции, напр. суммирования, умножения, интегрирования. Важ-
нейшим типом решающего устр-ва является решающий
усилитель.
Для моделирования к.-л. матем. соотношений либо опре-
делённого класса матем. зависимостей (напр., систем обык-
новенных дифференц. уравнений) решающие устр-ва соеди-
няют между собой в определённой последовательности
в соответствии со структурной схемой реализуемой моде-
ли. Соединённые между собой простейшие решающие
устр-ва определённого типа образуют типовой блок, наз.
операционным аналоговым устройством или
структурной моделью прямой аналогии. В зависимости от
типа решающих устр-в и схемы их соединения типовые
блоки выполняют линейные матем. операции — сумми-
рование, интегрирование, умножение на пост, величи-
ну и др. (линейные блоки) или нелинейные — умно-
жение (перемножение), деление и т. п. (нелинейные бло-
ки).
Набор решаемой задачи на АВМ (установка исход-
ных соотношений) осуществляется путём соединений вход-
ных и выходных гнёзд отд. типовых блоков либо вруч-
ную с помощью коммутац. проводников на спец, набор-
ной панели, либо автоматически посредством электрон-
ных элементов связи (релейных устр-в, электронных клю-
чей). Помимо типовых блоков и системы набора задач
в состав АВМ входят устр-ва управления и контроля,
устр-ва отображения и (или) регистрации аналоговой ин-
формации, блоки стабилизир. электропитания и др. Типо-
вые блоки и большинство др. устр-в электронных АВМ
выполняются в виде интегральных схем, гибридных инте-
гральных схем или микросборок.
АВМ применяются гл. обр. для решения дифференц.
уравнений, описывающих электрич., тепловые, гидравлич.,
магн. и др. системы, процессы массо- и теплообмена
и т. д., а также для исследования систем автоматич. регу-
лирования и как устр-ва управления технологич. процес-
сами. Эти задачи решаются на АВМ быстрее, чем на циф-
ровых вычислительных машинах (ЦВМ), но с большей по-
грешностью, обусловленной неидеальностью работы отд.
решающих устр-в, неточностью установки нач. условий и
др. факторами. АВМ позволяют также решать задачи в ус-
коренном и реальном масштабах времени; имеют сравни-
тельно невысокую стоимость. В совокупности с ЦВМ обра-
зуют гибридные вычислит, системы, сочетающие достоин-
ства аналогового и цифрового способов обработки инфор-
мации.
Лит. см. при ст. Электронная вычислительная машина
АНАЛОГОВАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁМА, инте-
тральная схема, в к-рой приём, преобразование (обработ-
ка) и выдача сигналов осуществляются посредством плав-
ного (непрерывного) изменения напряжения (или тока);
выходной сигнал на любом из элементов А. и. с. являет-
ся непрерывной функцией входного.
В отличие от цифровых интегральных схем, в к-рых
сигнал передаётся скачкообразным изменением напряже-
ния (тока) в двух (реже трёх и более) уровнях, опреде-
ляемых, как правило, напряжением источника питания, в
А. и. с. сигнал в тех же пределах может передаваться лю-
быми значениями напряжения (тока). А. и. с. имеют, как
правило, нерегулярную структуру, а следовательно, более
сложную и разнообразную топологию и меньшую, чем у
цифровых ИС, плотность упаковки. На базе А. и. с. строят,
напр., операционные усилители, аналоговые перемножите-
ли; применяются в аналоговых вычислит, машинах, радио-
техн. аппаратуре, устр-вах телеметрии и автоматич. управ-
ления, измерит, приборах и т. д.
Лиг.: Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы, под ред_
С. В. Якубовского, 2 изд., М., 1984; Со к л оф С.„ Аналоговые интеграль-
ные схемы, пер. с англ., М., 1988.
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ преобразователь
(АЦП), устройство, осуществляющее автоматич. преобразо-
вание непрерывно изменяющейся аналоговой величины в
цифровой код. Процесс аналого-цифрового преобразова-
ния в общем случае включает процедуры квантования
(дискретизации непрерывной величины по времени,
уровню или обоим параметрам одновременно) и кодиро-
вания. При квантовании непрерывная величина преобра-
зуется в последовательность её мгновенных значений, выде-
ленных по определённому закону и в совокупности отоб-
ражающих (с заранее установленной ошибкой) исходную
величину. Наиболее часто в качестве исходной непрерыв-
ной величины используется электрич. ток или напряже-
ние, частота или фаза электрич. колебаний. Так, для кван-
тования по времени перем, тока его пропускают через
контакты периодически включаемого реле (либо через то-
ковый ключ), в результате образуется последователь-
ность электрич. импульсов, амплитуда к-рых соответствует
мгновенным значениям тока в момент замыкания кон-
тактов (срабатывание ключа). При кодировании выделен-
ные в процессе квантования мгновенные значения исход-
ной величины измеряются и результаты фиксируются в ви-
де цифрового кода (обычно в двоичной, двоично-деся-
тичной или десятичной системах счисления).
Процессы квантования и кодирования в совр. АЦП вы-
полняются с помощью аналоговых и цифровых интеграль-
ных схем, микропроцессоров, электронно-лучевых прибо-
ров. АЦП широко применяются в системах передачи дан-
ных, измерительно-информац. системах, в устр-вах авто-
матич. управления, автоматич. регистрирующих приборах
и др.
Лит.: Гитис Э. И., Пискулов Е. А., Аналого-цифровые преобразо-
ватели, М., 1981; Федорков Б. Г., Телец В. А., Дегтерен-
к о В. П-„ Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые пре-
образователи, М., 1984; Аналоговые и цифровые интегральные микро-
схемы, под ред. С. В. Якубовского, 2 изд., М., 1984. С. А. Илюшин.
АНИЗОТРОПИЯ (от греч. amsos — неравный и tropos —
направление), зависимость физ. свойств (механич., оптич.,
магн., электрич. и др.) вещества от направления. Естест-
венная А.—характерная особенность кристаллов. Неа-
низотропны лишь немногие св-ва кристаллов, напр. плот-
ность и уд. теплоёмкость. А. св-в кристаллов тесно свя-
зана с их симметрией и проявляется тем сильнее, чем
ниже симметрия кристалла. Причина А. кристалла —
упорядоченное расположение в них ч-ц, при к-ром рас-
стояние между соседними ч-цами и силы связи между
ними различны в разл. направлениях. А. нек-рых жидкос-
тей, особенно жидких кристаллов, объясняется асимметри-
ей и определённой ориентацией молекул.
Поликрист, материалы в целом изотропны. А. св-в в них
проявляется под действием упругих напряжений, электрич.
АНОД
32
и магн. полей, тепловых воздействий и др. Так, при дей-
ствии на поликрист, ферро- и ферримагн. материал на-
правленных механич. напряжений, при его термич. обработ-
ке ниже точки Кюри в присутствии магн. поля или термо-
механич. обработке возникает магнитная текстура. Искус-
ственная оптическая А. может возникнуть в изотроп-
ных средах под действием электрич. поля (Поккельса эф-
фект, Керра эффект), магн. поля (Фарадея эффект), поля
упругих сил (фотоупругость) и др.
На использовании анизотропных св-в в-в основано при-
менение поляроидов, элементов памяти на ЦМД, индика-
торов на жидких кристаллах и др.
Лит.: Шаскольская М. П., Очерки о свойствах кристаллов, М., 1978;
Киттель Ч., Введение в физику твердого тела, [пер. с англ.], М., 1978;
Сиротин Ю. И., Ш ас к о л ьс к а я М. П., Основы кристаллофизики, 2 изд.,
М., 1979.
АНОД (от греч. anodos — движение вверх, восхожде-
ние), электрод электронного или электротехн. прибора
или устройства (напр., электровакуумного прибора,
гальванич. элемента, электролитич. ванны), характеризую-
щийся тем, что движение электронов во внеш, цепи на-
правлено от него. В электронных приборах А. соеди-
няется с положит, полюсом источника электрич. тока.
Конструктивные особенности и материал А. определяются
спецификой его работы в приборе. В электронных лампах
и газоразрядных приборах А. (рис.) служит коллектором
(приёмником) эл-нов. Его изготовляют из Ni, Мо, Си, гра-
фита и др. материалов; при этом А. придают форму,
затрудняющую попадание эл-нов (как первичных, так и вто-
ричных) на др. электроды. Для уменьшения вторичной
электронной эмиссии с А. на его внутр, (обращённую к ка-
тоду) поверхность обычно наносят антиэмиссионные покры-
тия. Мощность, выделяемая на А., отводится посредством
теплоизлучения, теплопроводности (по элементам креп-
ления), конвекции воздухе (в случаях, когда анод явля-
ется частью вакуумно-плотной оболочки прибора), а также
путём применения систем охлаждения (см. Охлаждение
электронных приборов). Для увеличения излучат, способ-
ности внеш, поверхность А. покрывают спец, материала-
ми, нередко обладающими к тому же геттерирующими
св-вами (напр., производят титанирование или циркони-
рование А.).
В рентгеновских трубках А. выполняет ф-ции мишени,
при бомбардировке к-рой пучком ускоренных эл-нов воз-
буждается рентгеновское излучение. Энергия эл-нов на А.
преобразуется в рентгеновское излучение (1—5%), тепло
(ок. 90%); остальная часть энергии расходуется на об-
разование вторичных эл-нов. Жёсткость возбуждаемо-
го рентгеновского излучения пропорциональна ат.
номеру хим. элемента (материала А.). А. рентгеновской
трубки изготовляют из тугоплавкого или обладающего
большой теплопроводностью металла (напр., W, Мо, Си,
Аи, Ад); в большинстве случаев А. охлаждается в процессе
работы проточной водой.
В электронно-лучевых приборах и электровакуум-
ных СВЧ приборах О-т и п а А. входит в состав
электронно-оптической системы и служит для создания
необходимой конфигурации электрич. поля, обеспечиваю-
щего получение заданного тока и формы электронного
пучка (о форме А. см. в ст. Электронная пушка). В магне-
тронного типа приборах А. называют положит, электрод,
выполняющий одновременно ф-ции замедляющей системы
И коллектора. Н. В. Черепнин.
АНОДИРОВАНИЕ (электрохимическое оксиди-
рование), получение оксидной (окисной) плёнки на по-
верхности изделий из металлов, сплавов и полупровод-
ников, включённых анодом, при электролизе или в электрич.
разряде в кислородсодержащих средах. Образование
оксида при А. изменяет поверхностные св-ва материалов:
электропроводность, твёрдость, термостойкость, износо-
устойчивость, каталитич. активность и др. Различают А.
в электролитах, в расплавах солей, в газоразрядной
плазме и плазменно-электролитическое.
А. в электролитах (водных р-рах кислот или ще-
лочей) — наиболее распространённый и универсальный
способ создания оксидных плёнок толщиной 1—250 мкм,
напр. для получения диэлектрич. слоёв в электролитич.,
оксидно-полупроводниковых и оксидно-металлич. конден-
саторах, антикоррозионных и декоративных покрытий,
грунтовых слоёв под лаки и краски.
А. в расплавах солей (с темп-рой эвтектики
250—В00 К) применяют при создании диэлектрич. плёнок
толщиной 20—400 мкм для конденсаторов и электроизо-
ляц. плёнок повыш. твёрдости.
А. в газоразрядной плазме тлеющего разряда,
служащей источником ионов кислорода, проводится при
давлении 1—100 Па и хорошо сочетается с операциями
планарной технологии. Иногда А. проводится в газовой
плазме высокочастотного разряда. Таким способом полу-
чают тонкоплёночные элементы ИС, формируется меж-
компонентная изоляция микросхем.
Плазменно-электролитическое А« проводится
в парогазовой атмосфере (при давлении 103—105 Па)
с большим содержанием ионов кислорода. Такая атмосфера
образуется в результате интенсивного испарения электро-
лита водного р-ра кислот или щелочей под воздействием
электрич. разряда между электродами, один из к-рых
(обычно катод) находится в электролите, а другой (анод,
т. е. анодируемое изделие) — над ним вне электролита.
Плазменно-электролитич. А. применяют для получения
диэлектрика в высоковольтных и прецизионных конден-
саторах, создания антикоррозионных покрытий, при под-
гонке в номинал керметных резисторов и т. д.
Лит.: Анодная защита металлов, М., 1964; Анодные окисиые покрытия
на легких сплавах. К., 1977; Файзуллин Ф. Ф., Аверьянов Е. Е.,
Анодирование металлов в плазме, Каз., 1977; Справочник по электро-
химии, Л., 1981; Аверьянов Е. Е„ Плазменное анодирование в радио-
электронике, М-, 1983; его же, Справочник по анодированию, М.,
1988; Анодные оксидные покрытия на металлах и анодная защита,
2 изд., К-, 1985. Е. Е. Аверьянов, А. Ф. Богоявленский.
АНОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, зависимость анод-
ного тока электровакуумного прибора (электронной лампы
или газоразрядного прибора) от напряжения на аноде
при определённых неизменяемых напряжениях на осталь-
ных его электродах.
АНОДНО-СЁТОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, зависи-
мость анодного тока электровакуумного прибора (элект-
ронной лампы или газоразрядного прибора) от напря-
жения на сетке (преим. управляющей) при определённых
неизменяемых напряжениях на остальных его электродах.
АНОДНЫЙ ТОК, электрический ток, проходящий
через анод электровакуумного прибора. Определяется
величиной электронного потока в ЭВП. Различают сред-
нее, импульсное и амплитудное значения А. т.
АНТЁННА (от лат. antenna — мачта, рея), устройство,
предназначенное (обычно в сочетании с радиопередат-
чиком или радиоприёмником) для излучения или (и)
приёма радиоволн.
Широкий диапазон длин радиоволн, излучаемых или
принимаемых А. (от десятков км до долей мм), и мно-
гообразие областей использования А. (радиосвязь, радио-
локация, радиоастрономия, метеорология, медицина и т. д.)
обусловливают большое число типов и конструкций А.
На длинных, ср. и коротких волнах используют в основном
(рис. 1) симметричные и несимметричные вибраторы, А.
типа «волновой канал», фазированные антенные решётки,
логопериодич. А., рамочные А. Для повышения эффектив-
ности последние часто снабжают магн. сердечником (магн.
А.). В А. СВЧ диапазона можно выделить (условно)
ряд типов А.: рупорные, линзовые, щелевые, диэлектрич.,
зеркальные и др. Общий вид нек-рых А. приведён на
рис. 2.
Одна из осн. характеристик А.— диаграмма направ-
ленности (ДН) — угловое распределение в пространстве
мощности эл.-магн. поля, излучаемого (принимаемого) А.
По виду ДН различают А. ненаправленные (или слабо-
направленные) и направленные (в т. ч. А. с очень острой
ДН, наз. лучом). Напр., в А. радиолокац. систем, пред-
назначенных для обзора пространства, ДН узкая в гори-
зонтальной плоскости и широкая в вертикальной либо
состоит из множества узких лучей, сканирующих простран-
ство; радиоастрономич. А. и А. систем космич. связи
33
АНТИБЛИКОВЫЙ
обладают чрезвычайно узкой ДН для точного определения
координат объекта.
Характерная особенность совр. антенной техники — ис-
пользование А. с обработкой сигнала (цифровой, анало-
говой, пространственно-временной, методами когерентной
и некогерентной оптики и т. д.). К таким А. относятся,
напр., фазированные решётки (ФАР) с управлением ДН
от ЭВМ, радиоастрономич. система апертурного синтеза
(принцип апертурного синтеза заключается в использо-
вании ряда А., последовательно занимающих определённые
положения, и обработке их сигналов по заданному закону).
Перспективны глобальные наземные и космич. системы
апертурного синтеза, объединённые через искусств, спут-
ники Земли.
Лит.: Антенны. Современное состояние и проблемы, под ред. Л. Д. Бах-
раха, Д. И. Воскресенского, М., 1979; Гостюхин В. Л., Гринева К. И.,
Трусов В. Н., Вопросы проектирования активных ФАР с использованием
ЭВМ, М., 1983; Кинг Р., Смит Г., Антенны в материальных средах,
пер. с англ., кн. 1—2, М-, 1984.
АНТИ... (греч. anti-против), приставка, обозначающая
противоположность; то же, что «противо...» (напр., анти-
бликовый фильтр).
АНТИАДГЕЗИбННАЯ ЛЁНТА (от анти... и лат.
adhaesio — прилипание), лента или плёнка, используемая
для предотвращения слипания соприкасающихся поверх-
ностей разл. материалов и изделий при их хранении и
транспортировке. Обычно изготовляется из полимерных
материалов с пониж. адгезией (полиэтилена, фторопласта,
поливинилхлорида) либо из бумаги или фольги, покрытых
с одной или двух сторон слоем антиадгезионного в-ва
(парафина, полиэтилена и т. п.). А. л. широко применяется
также для защиты от механич. повреждений поверхностей
постоянно липких клеевых слоёв, плёночных поляриза-
торов для жидкокрист. индикаторов, искусств, замши для
полировки пластин из германия, кремния, стекла, для
предохранения от вытирания или высыхания липкого
слоя, наносимого на поверхности материалов в техно-
логич. целях (напр., липких лент конструкц. назначения,
отверждающихся плёночных клеёв, замазок, поролона
с липкой поверхностью для крепления отклоняющих
систем электронно-лучевых приборов).
АНТИБЛЙКОВЫЙ ФИЛЬТР, покрытие на поверхности
экрана электронно-лучевого прибора, служащее для умень-
шения зеркальной составляющей отражённого внеш,
света (внеш, засветки) при мин. искажении яркости свечения
экрана и разрешающей способности прибора. А. ф.
создают: мелким матированием внеш, поверхности экрана
Анод. Аноды (примеры конструкций) приёмно-
усилительных (а) и генераторных (6) ламп.
Антенна. Рис. 1. Типы антенн: симметричный
(а) и несимметричный (6) вибраторы; диполь
Надененко (в); антенна типа «волновой канал»
(г); рамочная антенна (д); логопериодическая
вибраторная антенна (е); рупорная антенна (ж);
линзовая антенна (з); волноводная щелевая ан-
тенна (и); диэлектрическая антенна (к).
Вибратор
литания
^/Вибратор
6 6
К передатчику
---Фронт
волны,про-
। шедшей
через
линзу
3 Энц. словарь «Электроника!
АНТИБЛИКОВЫЙ
34
Рис. 2. Общий вид антенн различных типов-
а — вибраторная антенна искусственного спутника
Земли; б — параболическая антенна Серпухов-
ского радиотелескопа; в — двухзернальная пара-
болическая антенна; г — слабонаправленная лого-
периодическая антенна спирального типа; д —
радиотелескоп Пулковской обсерватории; е—
рупорно-параболические антенны радиорелей-
ной линии связи, ж — телевизионная щелевая ан-
тенна
Г
35
АНТИЭМИССИОННЫЕ
ЭЛП с последующим хим. травлением для получения
прозрачной мелкоструктурной поверхности; напылением
мелкоструктурных покрытий разл. хим. состава; нанесе-
нием тонких просветляющих плёнок (обычно в сочетании
с матированием); наложением мелкоструктурной сетки
на экран и др. А. ф. позволяет снизить зеркальное отра-
жение внеш, засветки до 0,35%. При высоком уровне
внеш, освещённости уменьшают также диффузную сос-
тавляющую отражённого света, возникающую в основном
от слоя люминофора (ок. 80% падающего внеш, потока
света). В этом случае либо саму вакуумную оболочку
выполняют из контрастного (дымчатого) стекла, либо
наклеивают (с помощью спец, смол) тонкий слой
контрастного или спектрально избирательного стекла на
экран (последний способ применяют при работе ЭЛП
в условиях очень высоких освещённостей — до 10s лк).
Находят применение также тёмные плёнки оксидов олова,
нанесённые на внутр поверхность экрана. Наиболее
распространён комбинир. способ (сочетание контрастного
и бликозащитного фильтров), позволяющий снизить
отражение света от экрана ЭЛП до 0,5%. т. А. крутилина.
АНТИИЗОКОН (от анти... и изокон), передающий
электронно-лучевой прибор класса суперортиконов, в к-ром
имеется система разделения обратного электронного луча
(отражённого от мишени), пропускающая лишь зеркально-
отражённые электроны. Наличие системы разделения
обеспечивает А. более высокую по сравнению с передаю-
щими ЭЛП др. типов контрастную чувствительность
(2.0-2,5% при рабочей освещённости) и более высокое,
чем у суперортикона, отношение сигнала к шуму (особенно
при передаче изображений с малым контрастом).
АНТИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ (от анти... и сегнетоэлек-
трики), моно- или поликристаллические диэлектрики со
скомпенсированной спонтанной поляризацией в подъячей-
ках сверхструктуры (вследствие чего они макроскопически
не проявляют свойств, присущих нецентросимметричным
структурам, напр. сегнетоэлектрическим). А. обладают фа-
зовым переходом, сопровождающимся заметной аномаль-
ной темп-рной зависимостью диэлектрич. проницаемости и
неоднозначной зависимостью электрич. поляризации от
напряжённости электрич. поля в области достаточно
больших полей (двойные петли гистерезиса). Выше точки
Кюри А. переходит в параэлектрич. состояние (см. Пара-
электрики). Возможны фазовые переходы А. в сегнето-
электрич. состояние при изменении темп-ры, под действием
электрич. поля или механич. напряжений. Типичными А.
являются PbZrO.3, ЫаЫЬОз, NH4H2PO4 и др. Применяются
в пьезоэлектрич. и электрооптич. устр-вах, конденсаторах
большой уд. ёмкости и т. д.
Лит. см. при ст. Сегнетоэлектрики.
АНТИФЕРРОМАГНЕТИЗМ (от анти... и ферромагне-
тизм), совокупность магн. свойств группы в-в (анти-
ферромагнетиков), в к-рых элементарные магн. моменты
соседних атомов (ионов) ориентированы антипараллельно,
так что намагниченность в-ва в целом в отсут-
Антиферромагне-
тизм. Зависимость
магнитном воспри-
имчивости / поли-
кристалла МпО от
температуры Г :TN —
температура Нееля.
ствие магн. поля равна нулю; вид магнетизма. А. возни-
кает в определённом интервале темп-p и обусловлен
отрицат. обменным взаимодействием между соседними
атомами или ионами решётки, более сильным, чем раз-
упорядочивающее действие теплового движения (в отличие
от ферромагнетизма, при к-ром обменное взаимодействие
положительно и все магн. моменты направлены в одну
сторону). Величина энергии обменного взаимодействия
определяет Нееля температуру TN, ниже к-рой в-во
находится в антиферромагн. состоянии, а выше — в пара-
магнитном (см. Парамагнетизм). Переход в-ва из одного
состояния в другое при TN представляет собой фазовый
переход 2-го рода, что обусловливает вблизи TN аномаль-
ный характер темп-рной зависимости магн. восприим-
чивости (рис.), уд. теплоёмкости, коэф, теплового расши-
рения и др. величин.
Антиферромагн. структуру в-ва можно представить
как систему вставленных друг в друга магн. подрешёток,
в узлах каждой из к-рых находятся магн. ионы одного
сорта, имеющие одинаковые по величине и направлению
магн. моменты. Под действием внеш. пост. магн. поля
антиферромагнетики, подобно парамагнетикам, приоб-
ретают слабую намагниченность. На частотах, близких
к собств. частотам прецессии моментов магн. подрешёток
(обычно в диапазоне миллиметровых или более коротких
волн), наблюдается избират. поглощение энергии эл.-магн.
волн (антиферромагнитный резонанс).
Лит.- Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Нагаев Э. Л., «УФН»,
1975, т. 117, в. 3, с. 437—92; Белов К. П., Редкоземельные магнетики
и их применение, М., 1980; Андреев А. Ф., Марченко В. И., «УФН»,
1980, т. 130, в. 1, с. 39—63. В. В. Тарасенко.
АНТИФЕРРОМАГНЁТИКИ, вещества, обладающие
антиферромагн. порядком магн. моментов атомов или ионов
(см. Антиферромагнетизм). Обычно в-во становится А.
ниже Нееля температуры TN и, как правило, остаётся
им вплоть до 0 К. К А. относятся: твёрдый кислород
(a-модификация при темп-ре Т<24 К), Cr (TN=310 К),
a-Mn (TN=100 К), ряд редкоземельных металлов (с TN
от 60 К у Tu до 230 К у ТЬ), ок. 1000 соединений, содер-
жащих переходные металлы (оксиды, фториды, сульфиды,
галогениды, карбонаты и др., напр. NiO, МпО, FeO, СоО,
NiF2, MnF2, N1SO4, CuCI2-2H2O, СоСОз, FeCCh), а также
ортоферриты. Нек-рым А. (а-Ре2Оз, ортоферритам и др.)
присущ слабый ферромагнетизм (небольшая спонтанная
намагниченность, возникающая в результате нестрогой
антипараллельности моментов магн. подрешёток). А.
перспективны для использования в устр-вах записи и об-
работки информации на ЦМД. А., у к-рых магн. моменты
лежат в базисной плоскости кристалла (напр., а-Ре2Оз,
FeBOs), могут применяться при создании акустич. линий
задержки, перестраиваемых магн. полем, ортоферриты —
в качестве магн элементов в магнитооптич. ЗУ. В послед-
нем случае область применения А. ограничена таким
темп-рным интервалом, в к-ром слабая спонтанная
намагниченность направлена вдоль гл. оптич. оси кристалла.
В. В. Тарасенко.
АНТИЧАСТИЦЫ. см. в ст. Элементарные частицы.
АНТИЭМИССИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ, слои вещества,
наносимые на детали электровакуумных приборов (сетки,
анод, резонаторы, выводы энергии и т. п. элементы) для
уменьшения термоэлектронной или вторичной электронной
эмиссии с их поверхности Осн. требования, предъявляемые
к А. п.: хим. и термин, стойкость, способность работать
в широком диапазоне темп-p, при любых давлениях
остаточных газов, возможность создавать однородные
по составу покрытия определённой толщины с хорошей
адгезией к подложке. Обычно для А. п. используются
в-ва, обладающие большой работой выхода электронов
и (или) низким коэф, вторичной эмиссии; такими же
св-вами обладают нек-рые соединения, образующиеся
на поверхности деталей ЭВП при взаимодействии в-ва
покрытия с активными в-вами, испаряющимися с термо-
электронных катодов
Для уменьшения термоэлектронной эмиссии детали
ЭВП покрывают слоем Au, Ag, Ti, Cr, W, С, смеси оксидов
W и Та, сплавов Au—Pt, Au—Ti, Ag—Pt, Cu—Al,
АПЕРТУРА
36
Sn — Ni и др. Для снижения коэф, вторичной электронной
эмиссии, напр. с целью уменьшения динатронного эффекта,
на детали ЭВП наносят слои Au, Сг, Ti, Zr, карбида или
борида хрома и титана, графита; иногда с этой целью
используют платиновую чернь, пористые плёнки серебра,
меди и др. металлов.
Локальное подавление эмиссии эл-нов на катоде для
получения электронных потоков заданной конфигурации
и их фокусировки непосредственно в прикатодной области
достигается с помощью А. п., наносимого в вакууме на
определённые участки поверхности термоэлектронных
катодов; для покрытия используются, напр., Ti, Сг.
Лит.: Технология и оборудование производства электровакуумных
приборов, М., 1979. А. П. Коржавый.
АПЕРТУРА (от лат. aperfura — отверстие), 1) А. опти-
ческой системы — величина, характеризующая действую-
щее отверстие этой системы; определяется размерами
линз, зеркал и др. оптич. элементов, ограничивающими
световой пучок, входящий в оптич. систему. Угловая А.—
угол 2а между крайними лучами конич. светового пучка,
входящего в оптич. систему. Числовая А. равна п sin а,
где п — показатель преломления среды, в к-рой распро-
страняется световой пучок перед входом в оптич. систему.
Угол а наз. апертурным углом. 2) А. электронно-
лучевого прибора — размеры поперечного сечения элект-
ронного луча в плоскости экрана приёмного ЭЛП (напр.,
кинескопа) или мишени передающего ЭЛП. 3) А. антенны —
площадь поверхности передающих и приёмных антенн
(рупорных, линзовых, параболич. и др-), через к-рую
излучается (принимается) осн. часть энергии эл.-магн. волн.
АППАРАТУРНЫЕ ШУМЫ, нерегулярные электрич.
колебания, возникающие гл. обр. во входных цепях (уси-
лителях, фильтрах) радиоэлектронной аппаратуры и соз-
дающие разнообразные помехи, к-рые мешают приёму,
наблюдению или измерению полезных сигналов. В радио-
приёмнике, напр., эти колебания могут прослушиваться
в телефонах или через громкоговоритель как шорохи,
трески и др. шумы. Осн. причинами появления А. ш.
являются флуктуации электрич. зарядов в элементах
и цепях электронного устр-ва, плохие контакты. А. ш.
принято характеризовать шумовым напряжением либо
шумовой мощностью (численно равной мощности, к-рая
выделяется на сопротивлении в 1 Ом при действии на него
шумового напряжения) или шумовой температурой.
Помимо А. ш. в радиоэлектронной аппаратуре могут
возникать случайные электрич. колебания, обусловленные
воздействием внеш, факторов — атм. разрядов, космич.
радиоизлучения и др.
Снижение уровня А. ш. достигается, напр., спец, фильтра-
ми, конструкцией элементов устр-ва, тщательным выпол-
нением всех технологич. операций в процессе его
изготовления, установлением оптим. теплового режима.
А. Ф. Мевис.
АРГОНОВЫЙ ЛАЗЕР, газовый лазер, в к-ром генерация
излучения происходит на определённых энергетич. пере-
ходах ионов аргона в дуговом разряде низкого давления.
Один из наиболее мощных источников непрерывного
лазерного излучения в сине-зелёной области спектра
(0,45—0,52 мкм). Осн. длины волн — 48В и 514,5 нм. А. л.
могут излучать также в УФ области спектра (340—370 нм).
Мощность излучения в непрерывном режиме от 50 мВт
до 500 Вт, кпд не св. 0,15%. А. л. характеризуются высоким
потреблением мощности (от 10 до 100 кВт). Требуют
интенсивного водяного или воздушного охлаждения.
Долговечность А. л. ограничена в основном сроком службы
разрядной трубки, к-рая постепенно разрушается под
действием высоких тепловых нагрузок. Существуют А. л.,
работающие в импульсном режиме.
АРКОТРбН, меломощный газоразрядный прибор само-
стоят. дугового разряда с ненакаливаемым (алюмосили-
катным) катодом, имеющий вспомогат. анод для поддержа-
ния начального (подготовительного) газового разряда.
Наполняется инертным газом при давлении 100—500 ГПа;
вспомогат. анод расположен в непосредств. близости
от катода. А. работает при постоянно горящем вспомогат.
дуговом разряде, играющем роль плазменного катода.
Осн. дуговой разряд между катодом и анодом форми-
руется при подаче на управляющий электрод-сетку
положит, импульса напряжения (150—300 В). Анодное
напряжение А. составляет 220—3000 В; падение напря-
жения на приборе 20—30 В; ср. рабочий ток 1—6 А (им-
пульсный ток может достигать тысяч А); мощность вспо-
могат. разряда 2—3 Вт. А. предназначался для работы
в качестве управляемого вентиля в выпрямителях тока
и коммутирующих устр-вах. Из-за относительно высокого
напряжения зажигания и значит, потерь мощности в цепи
вспомогат. разряда к кон. 80-х гг. А. практически пол-
ностью вытеснены полупроводниковыми приборами (гл.
обр. тиристорами).
Лит. см. при ст. Газоразрядные приборы.
АРСЕНЙД ГАЛЛИЯ, GaAs, химическое соединение
типа A111 Bv. Тёмно-серые с фиолетовым оттенком крис-
таллы,- 1ПЛ=1238 °С; в вакууме диссоциирует при 850 °C;
равновесное давление паров мышьяка над расплавом
стехиометрич состава составляет ~1-106 Па (1ПЛ); плот-
ность 5037 кг/м3; крист, решётка типа сфалерита с периодом
0,56535 нм (300 К); молекулярная масса 144,64; коэф,
термин, линейного расширения 6,0-10—6 град-' (300 К).
Прямозонный полупроводник с шириной запрещён-
ной зоны 1,43 эВ (300 К); подвижность электронов
В500 см2-В- ’-с-1 (300 К), подвижность дырок 450
см2-В-'-с-' (300 К).
В электронном приборостроении А. г. по масштабам
использования занимает 2-е место после кремния. В ка-
честве исходного материала для выращивания моно-
кристаллов А. г. используются слитки поликрист. А. г.,
синтезируемые либо в запаянных кварцевых ампулах
в условиях строгого контроля давления паров мышьяка
в рабочем объёме, либо прямым путём в установках
высокого давления под слоем флюса в атмосфере
инертного газа при давлении до 7-Ю6 Па. Часто процесс
синтеза совмещают с процессом последующего выращи-
вания монокристалла в той же аппаратуре. При этом
при выращивании по методу Чохральского не обязательно
использование камер высокого давления Синтез под
слоем флюса можно осуществить путём введения в расплав-
ленный галлий паров мышьяка из спец, питателя, под-
держиваемого при строго фиксировенной темп-ре. Осн.
методами получения монокристаллов являются: вытягива-
ние по методу Чохральского из-под слоя жидкого флюса
(борного ангидрида) и горизонтально направленная
кристаллизация на ориентированную затравку в кварцевом
контейнере, размещаемом в запаянной кварцевой ампуле.
Для придания требуемых электрофиз. св-в в А. г. вводят
легирующие примеси: донорные — S, Se, Те; акцептор-
ные — Be, Mg, Cd, Zn, Мп; амфотерные (обычно при-
меняемые в качестве донорных) — Ge, Si. Высокоомный
А. г. (с уд. электрич. сопротивлением —4 О6 Ом-см) полу-
чают легированием ионами Fe, Сг. На основе А. г. и его
твёрдых р-ров (Оа,_дА1хА5 и Ga,_Kln,As) изготовляют
полевые транзисторы, БИС и СБИС, диоды Ганна, лавин-
но-пролётные диоды, светодиоды, датчики Холла, при-
боры с зарядовой связью, высокотемп-рные выпрямит,
диоды, ПП СВЧ приборы, сверхбыстродействующие ИС,
гетеролазеры, модуляторы света и др. электронные
приборы и устр-ва.
Лит.: Мильвидский М. Г., Пелевин О. В., Сахаров Б. А., Фи-
зико-химические основы получения разлагающихся полупроводниковых
соединений, М., 1974; Мильвидский М. Г., Полупроводниковые
материалы в современной электронике, М-, 1986; Пасынков В. В.,
Сорокин В. С., Материалы электронной техники, 2 изд., М., 1986; Арсе-
нид галлия в микроэлектронике, пер. с англ., М., 1988. В. Н. Ламм.
АТОМ (от греч. atomos — неделимый), мельчайшая
частица хим. элемента, являющаяся носителем его св-в.
В центре А. находится положительно заряженное ядро,
в к-ром сосредоточена почти вся масса А.; вокруг движутся
эл-ны, образующие электронные оболочки, размеры к-рых
(~10 см) определяют размеры А. Ядро А. состоит из
протонов и нейтронов. Число эл-нов в А равно числу
протонов в ядре (заряд всех эл-нов А. равен заряду ядра),
число протонов равно порядковому номеру элемента в пе-
37
АЭРОИОНИЗАТОР
риодич. системе Менделеева. Суммарное число протонов
и нейтронов наз. массовым числом. А., имеющие
одинаковое число протонов, но разное число нейтронов,
наз. изотопами. Масса А. имеет величину порядка
10— —10— г; обычно массу выражают в атомных едини-
цах массы (см. Атомная масса). Большинство св-в А.
определяется строением и характеристиками его внеш,
электронных оболочек, в к-рых эл-ны связаны сравнительно
слабо (энергия связи от неск. эВ до неск. десятков эВ);
соединяясь химически, А. образуют молекулы. А. могут
присоединять или отдавать эл-ны, становясь отрицательно
или положительно заряженными ионами. Важнейшая
характеристика А.— его энергия, к-рая может принимать
лишь дискретные значения, соответствующие устойчивым
состояниям А., и изменяется скачкообразно путём кван-
тового перехода. Совокупность частот возможных перехо-
дов определяет оптич. спектр А.: переходов с нижних
уровней на верхние — спектр поглощения, с верхних
на нижние — спектр испускания. Каждому квантовому
переходу соответствует определённая спектральная линия.
Спектры А. являются линейчатыми, т. е. состоят из отд.
спектральных линий; А. разл. в-в присущ свой индиви-
дуальный спектр. Методы, осн. на измерении частот
спектральных линий и их интенсивностей, применяются
для решения задач спектроскопии. Индивидуальность
спектров А. используется в хим. анализе для качеств,
определения элементного состава в-ва, а зависимость интен-
сивности линий от концентрации излучающих А.— для
количеств, анализа в-в.
Лиг.; Борн М., Атомная физика, пер. с англ., 3 изд., M.d 1970;
Ш польский Э. В., Атомная физика, 7 изд., т. 1, М., 1984. Р. М. Имамов.
АТОМАРНЫЙ ЛАЗЕР, газовый лазер, в к-ром гене-
рация излучения происходит на переходах между энергетич.
уровнями атомов. К типичным А. л. относятся гелий-нео-
новый лазер и лазер на парах меди. В А. л. для создания
инверсии населённостей, как правило, используется воз-
буждение атомов буферного газа (чаще всего гелия)
с последующей передачей их энергии атомам осн. газа
(напр., неона) путём неупругих соударений.
АТОМНАЯ МАССА, относительное значение массы
атома, выраженное в атомных единицах массы. За атомную
единицу массы принимают !/|2 массы нуклида углевода
12С, что в единицах СИ составляет 1,6605655(86) • 10— кг
(на 1987). В отличие от массового числа, А. м.— дробная
величина. А. м. изотопов одного хим. элемента различны,
природные элементы состоят из смеси изотопов, поэтому
за А. м. принимают ср. значение А. м. изотопов с учётом
их процентного содержания. Эти значения приведены в пе-
риодич. системе элементов (кроме трансурановых эле-
ментов, для к-рых указаны массовые числа). С наиболь-
шей точностью (до 0,001 %) А. м. можно определить
с помощью масс-спектрометра.
АТТЕНЮАТОР (от франц, attenuer — уменьшать, ослаб-
лять), радиотехническое устройство, служащее для ступен-
чатого или плавного понижения (ослабления) напряжения,
силы тока или мощности электрич. (эл.-магн.) колебаний.
Выполняется как отд. устр-во или встраивается в измерит,
и др. приборы. Различают развязывающие А.— не-
калиброванные или с малой точностью установки ослабле-
ния, и измерительные А.— с высокой точностью
установки ослабления.
Конструкция А. определяется гл. обр. его рабочим
диапазоном частот. На частотах до 200 МГц А. обычно
выполняют на резисторах и конденсаторах (рис. 1). Пониже-
ние напряжения (силы тока) в таких А. достигает 120 дБ (101
раз). На частотах выше 200 МГц (до 80 ГГц) наибольшее
применение находят поглощающий и предельный А. В по-
глощающем А. ослабление мощности эл.-магн. волн
связано с поглощением их или во внеш- графитовом
слое пластины, помещённой внутри радиоволновода, или
в высокоомном внутр, проводнике (нихром и др.) и диэлек-
трике (полистирол и др.), заполняющем коаксиальную
линию (рис. 2). В предельном А. используется явление
сильного затухания мощности проходящих в радиоволно-
воде эл.-магн. волн длиной, значительно превышающей
критич. длину волны для данного радиоволновода (рис. 3).
Поглощающий А. ослабляет мощность от долей дБ до 100 дБ,
а предельный А.— от 10 до 120 дБ. А. применяют в разл.
электро- и радиоизмерит. аппаратуре, для электрич.
развязки исследуемой цепи и генератора и т. д.
Лит.: Валитов Р. А., Сретенский В. Н.„ Радиотехнические изме-
рения, М-, 1970; Ш курин Г. П., Справочник по электро- и электронно-
измерительным приборам, М., 1972.
АУДИОМЕТР [от лат. audio — слышу и ...метр(ия)],
электронный медицинский аппарат для измерения остроты
слуха путём определения порога слухового восприятия.
А. представляет собой перестраиваемый генератор элек-
трич. колебаний звуковой частоты, к выходу к-рого подклю-
чаются головные телефоны (воздушного или костного
звукопроведения). Обычно А. работают на фиксированных
частотах (напр., 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 4 и 8 кГц) и обеспе-
чивают возможность регулирования уровня генерируемых
сигналов в пределах от —15 до -|—126 дБ с интервалом
±3 дБ.
аэроионизАтор, устройство, используемое для на-
сыщения воздуха в помещении лёгкими отрицат. аэроио-
нами в профилактич. и лечебных целях. Преимуществ,
распространение получил аэроионизатор Чижевского. При-
бор содержит источник пост, тока высокого напряжения
(20—50 кВ) и группу остроконечных игольчатых электродов,
размещённых в определённом порядке на общем электро-
проводящем основании, соединённом с отрицат. полюсом
источника тока. Эл-ны, стекающие с игольчатых электро-
дов, захватываются молекулами воздуха и др. ч-цами.
А. применяют при лечении нек-рых форм сердечно-сосу-
дистых заболеваний, болезней дыхат. путей, лёгких и др.
Аттенюа-ор Э рическая схема низко-
частотного пен атого резистивного аттенюа-
тора.- Uex и JBfc| — входное и выходное напря-
жения; Ri. R и R — резисторы-
Рис. 2. Схемы поглощающих аттенюаторов для
коаксиальных линий (а) и волноводов (6); П —
поглотитель
Рис. 3. Схемы предельных аттенюаторов для
коаксиальных линий (а) и волноводов (6): 1 —
элементы индуктивной связи; 2 — элементы ём-
костной связи; 3 — согласующие резисторы;
Е — тип волны.
БАЗА
38
БАЗА транзистора, область биполярного транзи-
стора между эмиттерным и коллекторным р—п-пере-
ходами. Состоит из активной и пассивной частей. В актив-
ной части Б. т. неосновные носители заряда, инжекти-
рованные в неё эмиттером, частично рекомбинируя
с осн. носителями заряда, перемещаются к коллектору.
Осн. механизмом переноса носителей заряда является
диффузия (при равномерном легировании Б. т.) или дрейф
(при неравномерном). Пассивная часть Б. т. служит
в основном для присоединения контактных выводов.
Для уменьшения сопротивления пассивной части Б. т. её
легируют на 1—2 порядка сильнее, чем активную часть.
Лит. см. при ст. Транзистор.
БАКТЕРИЦИДНАЯ ЛАМПА, газоразрядный источник
УФ излучения (Х.= 253 нм) мощностью 15—60 Вт, предназ-
наченный для обеззараживания воздуха в помещении, воды,
облучения предметов обихода с целью их стерилизации.
Б. л. представляет собой трубку из увиолевого стекла,
наполненную небольшим кол-вом паров Нд под давлением
неск. сотен Па; на концах трубки впаяны спиральные
электроды из W. УФ излучение Б. л. возникает при электрич.
разряде в парах Нд, происходящем между электродами
при подаче на них напряжения.
БАЛЛОН ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО ПРИБОРА,
внешняя оболочка прибора, выполненная из вакуумно-
плотных материалов (стекла, металла, керамики или их
сочетаний). Размеры, форму и материал Б. э. п. выбирают
с учётом его допустимой рабочей темп-ры, а толщину
стенок — с учётом требуемой механич. прочности и ва-
куумной герметичности в условиях как эксплуатации, так
и хранения прибора. Б. э. п. также используют для креп-
ления системы электродов прибора или как межэлект-
родный изолятор (напр., в генераторных лампах и рентге-
новских трубках).
БЕГУЩИЕ ВбЛНЫ, волны (эл.-магн., упругие и т. д.),
возбуждаемые обычно в линиях передачи и др. направ-
ляющих системах; в отличие от стоячих волн переносят
энергию вдоль направления распространения от источника
к приёмнику (нагрузке). Б. в. существуют также в свобод-
ном пространстве, в неограниченных диэлектрич. и ПП
средах. Режим Б. в. в линии передачи возможен, когда
нагрузка полностью, без отражения, поглощает поступаю-
щую к ней энергию. Нагрузка, удовлетворяющая этому
условию, наз. согласованной; сопротивление согла-
сованной нагрузки равно волновому сопротивлению пинии
При неполном поглощении в нагрузке устанавливается ре-
жим, при к-ром результирующее возмущение можно
представить как сумму бегущей и стоячей волн; степень
приближения к режиму Б. в. в этом случае характери-
зуется коэффициентом бегущей волны (величина, обратная
коэффициенту стоячей волны). Фазовая скорость v эл.-магн.
Б. в. в линии передачи может быть больше, равна или
меньше скорости света с в вакууме. Соответственно
различают быстрые (vj>c) и медленные (v<c) Б. в. Быст-
рые Б. в. возбуждаются в линиях передачи с гладкими
металлич. стенками (волноводах, коаксиальных линиях).
Медленные Б. в. могут распространяться, напр., в линиях
с диэлектриком, периодич. структурах. На взаимодей-
ствии Б. в. с электронными потоками основана работа
ламп бегущей волны, ламп обратной волны и др. ЭВП
СВЧ. Р. А. Силин.
БЕЗОТКАЗНОСТЬ, свойство изделия непрерывно
сохранять работоспособность в заданных условиях эксплуа-
тации в течение нек-рого промежутка времени или вплоть
до выполнения определённого объёма работы, без вы-
нужденных перерывов. Б. характеризует надёжность изде-
лия и определяется набором показателей, устанавли-
ваемых с учётом вида изделия и условий его эксплуатации.
Большинство ИЭТ (электровакуумные, газоразрядные и ПП
приборы, ИС, резисторы, конденсаторы и т. п.) относятся
к невосстанавливаемым (перемонтируемым) изделиям.
Показателями Б. таких ИЭТ служат: вероятность без-
отказной работы (Р) — вероятность того, что в преде-
лах заданной наработки (кол-ва проработанных часов)
отказ изделия не возникает; интенсивность отказов
(X) — условная плотность вероятности возникновения отказа
изделия, определяемая для рассматриваемого момента
времени при условии, что до этого момента отказа не
произошло; средняя наработка до отказа (fo) —
матем. ожидание наработки изделия до первого отказа;
гамма-процентная наработка до отказа (fOY) —
наработка, в течение к-рой не наступит отказ изделия
с заданной вероятностью у/100. Для электронных при-
боров X является наиболее употребит, показателем Б.;
для совр. ПП приборов и ИС Х=Ю"~—1(Г6ч- . Показа-
тели Р, to и fOY связаны с X следующими соотношениями:
P(f)=e~M (где X=const); fo='/k; 1о1,= '/х-1пу/100. Пока-
затели Б. определяются по результатам эксплуатации
(или испытаний) с привлечением методов матем. статистики
и имитационного моделирования, а также при автоматизир.
проектировании ИЭТ на основе априорных данных.
Э. Д. Молчанов, 3. М. Фельдман.
БЕЗЫЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ ПЕРЕХОДЫ, см. В ст. Кван-
товые переходы.
БЕРЙЛЛИИ (лат. Beryllium), Be, химический элемент II гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 4, ат. м. 9,0121В.
Лёгкий серебристо-серый металл; уд. электрич. сопротив-
ление 4,1 мкОм-см; плотн. 1844,5 кг/м3; fnn=1287°C,
fKMn=2507 °C. Химически весьма активен (на воздухе
покрывается защитной оксидной плёнкой) Соединения Б.
токсичны.
В электронном приборостроении используется для изго-
товления окон рентгеновских трубок, создания холодных
катодов газоразрядных приборов; сплавы, содержащие Б.,
напр. бериллиевая бронза, применяются для изготовления
зеркал резонаторов хим. лазеров, элементов СВЧ ЭВП.
Из соединений Б. наиболее часто применяются ВеО,
бериллаты щелочных и щёлочноземельных металлов и бе-
риллиды переходных металлов (ZrBej, ТаВе2, NbBe<),
напр. в качестве активного компонента вторично-эмис-
сионных катодов; ВеО входит в состав бериллиевой радио-
керамики (брок ери та), BeFe используется как компонент
галогенидных стёкол.
БЕСКОРПУСНбЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИ-
БОР, полупроводниковый прибор (или совокупность
однотипных полупроводниковых приборов, выполненных
на основе одного кристалла или на общей подложке),
не имеющий герметичного корпуса. Б. п. п. предназначены
для работы в гибридных интегральных схемах и микро-
сборках, причём герметизация прибора обеспечивается
конструкцией электронного устр-ва, в к-рое они вмонти-
рованы. Б. п. п. разработаны в нач. 70-х гг. 20 в.
Б. п. п. наряду с нек-рыми пассивными элементами
(напр., катушками индуктивности) монтируют в микро-
схему на т. н. контактные площадки пайкой или сваркой,
в то время как контактные площадки и остальные пассивные
элементы (резисторы, конденсаторы и др.) наносятся на
подложку, как правило, в виде однослойных или много-
слойных структур, неразъёмно связанных между собой
плёночными проводниками.
39
БИОРАДИОТЕЛЕМЕТРИЯ
Б. п. п. выпускаются с гибкими или жёсткими выводами
(рис.) либо без выводов (в последнем случае металлизир.
поверхности Б. п. п. непосредственно соприкасаются с кон-
тактными площадками). Б. п. п. могут устанавливаться на
Кристаллодержателе (подложке) либо использоваться без
него (т. н. навесные Б. п. п.). Кристалле держатель для
Б. п. п. выполняют из керамики, ситаллов и фотоситаллов,
сапфира, кремния, металлов и т. д. Конструкция Б. п. п.
с гибкими выводами проста для проведения испытаний
и измерений параметров прибора до его монтажа. Недо-
статком таких Б. п. п. является более низкая механич.
прочность и надёжность соединений, чем у Б. п. п. с жёст-
кими выводами, и, кроме того, наличие гибких выводов
затрудняет механизацию и автоматизацию сборочных опе-
раций. Использование в Б. п. п. жёстких выводов, обычно
выполненных в виде выступов разл. формы (сферич.,
конич., цилиндрич. и т. п.), позволяет осуществлять их
присоединение единовременно (за одну операцию), а также
увеличить плотность элементов в составе микросхемы.
Конструкция Б. п. п. без выводов наиболее проста в изго-
товлении, однако затрудняет контроль его электрич.
параметров. Наличие кристаллодержателей даёт возмож-
ность реализовать преимущества Б. п. п. с жёсткими вы-
водами при автоматизации сборочных операций и значи-
тельно облегчает отвод тепла от кристалла, что весьма
существенно для мощных ПП приборов.
Б. п. п., в отличие от своего корпусного аналога, имеет
меньшие (в 10—100 раз) габаритные размеры и массу,
уменьшенные индуктивности выводов. Конструкция Б. п. п.
позволяет улучшить условия согласования активной и пас-
сивной частей микросхемы, что особенно важно в СВЧ
диапазоне.
Лит.: Бескорпусные полупроводниковые приборы, М., 1973.
Ю. М. Кутыркии.
биАкс (от лат. bis — дважды и axis — ось), ферритовый
сердечник из магнитно-мягкого материала (обычно с прямо-
угольной петлей гистерезиса) с двумя взаимно перпен-
дикулярными отверстиями, перемычка между к-рыми явля-
ется общим участком магнитопроводов, охватывающих
каждое из отверстий. Предназначены для применения в ка-
честве ячеек памяти, способных хранить информацию
в двоичном коде со считыванием без её разрушения.
Запись и считывание информации осуществляются пере-
магничиванием магнитопроводов под влиянием импульсов
тока, пропускаемых по проводникам через отверстия Б.
(рис.).
БИНЙСТОР [от лат. bini — два и (тир)истор], тиристор,
имеющий два управляющих электрода. Выполняется на
основе четырёхслойной структуры типа р—п—р—п, т. е.
содержит три последовательно расположенных электронно-
дырочных перехода. В рабочем режиме крайние р—п-пе-
реходы смещены в прямом направлении, а средний —
в обратном. При малых напряжениях на Б. его сопро-
тивление велико и определяется током утечки среднего
р—п-перехода (Б. выключен). При ©предел, напряжении,
наз. напряжением переключения, сопротивление
Б. резко падает — Б. включается. Подача на один из
управляющих электродов напряжения, приводящего к сме-
щению среднего р—п-перехода в прямом направлении,
уменьшает напряжение переключения прибора. Время
включения Б. обычно лежит в интервале 10 —10 с;
токи включения могут достигать сотен А. Б. приме-
няются, напр., в мощных переключателях тока, НЧ гене-
раторах (с рабочими частотами до 15 кГц).
Лиг. см. при ст. Тиристор.
БИОПОТЕНЦИАЛЫ, электрические потенциалы, возни-
кающие в результате электрохим. процессов в тканях
и отд. клетках живого организма в процессе его функцио-
нирования. Напр., сердечная мышца генерирует Б. с ампли-
тудой 1—5 мВ в диапазоне частот 0,1—200 Гц; при сокра-
щениях мускулов тела возникают электрич. колебания
с амплитудой 10—50 мкВ на частоте 10—15 кГц; процесс
распространения возбуждения вдоль нервных волокон
сопровождается весьма интенсивным изменением Б.— от
0 до 0,15 В с частотой неск. кГц. Б. широко используются
в биологии для контроля за состоянием и деятельностью
организма человека или животного; значительно реже Б.
применяют для управления техн, системами — приборами,
аппаратами, механизмами (см. Биоуправление).
БИО РАДИО ТЕ ЛЕМЕ ТРЙЯГ измерение на расстоянии
показателей, характеризующих состояние биол. объекта
(человека, животного) либо протекающие в нём биол.
или физиол. процессы с последующей передачей резуль-
татов измерений по каналам радиосвязи. Для получения
нужной биол. информации на исследуемом объекте
укрепляют соответствующие датчики, преобразующие
измеряемые величины в электрич. сигналы, к-рые посред-
ством радиопередатчика в зашифрованном виде пере-
даются на пункт наблюдения. Принятые с помощью радио-
приёмника сигналы усиливаются, дешифруются и преоб-
разуются (при необходимости) в сигналы др. вида, удобные
для регистрации и (или) обработки (напр., на ЭВМ).
Бескорпусной полупроводниковый прибор. Бес-
корпусные полупроводниковые приборы на крис-
талл одержателе: а —с гибкими ленточными
выводами; б — с жёсткими выводами; в — с гиб-
кими проволочными выводами в стеклянном
цоколе радиолампы.
Биакс. Симметричный биакс с проводниками запи-
си (',„) онроса ('опр) и считывания (е„Ь1Х); общий
участок магнитопроводов обозначен пунктиром.
При записи информации перемагничивается маг-
нитопровод вокруг отверстия с проводником
1ЭГ (информационный магнитопровод) и в пере-
мычке устанавливается результирующий магнит-
ный поток; направление остаточной намагничен-
ности информационного магнитопровода соответ-
ствует записи «О» или «1» двоичного кода.
При считывании информации перемагничивается
магнитопровод вокруг отверстия с проводником
1опр и ориентация магнитного потока в пере-
мычке меняется, что приводит к изменению
состояния информационного магнитопровода и
появлению считанного сигнала евых. По окон-
чании считывания магнитное состояние инфор-
мационного магнитопровода самовосстанавли-
вается.
БИОУПРАВЛЕНИЕ
40
Б. позволяет проводить биол. и медицинские иссле-
дования на очень больших расстояниях (напр., при наблю-
дении за состоянием здоровья космонавтов); измерять
биол. показатели движущихся объектов, в т. ч. реакции
животных в обычной для них среде обитания и в таких
условиях, при к-рых др. методы исследования невозможны
(напр., при полёте птиц); изучать процессы, протекающие
во внутр, органах человека, для чего используются сверх-
миниатюрные радиопередатчики (радиокапсулы, вводимые,
напр., в желудок или кишечник). В. В. Колтун.
БИОУПРАВЛЁНИЕ, способ управления механизмами,
приборами и устройствами, при к-ром в качестве управ-
ляющих сигналов используются различные проявления жиз-
недеятельности организма человека. Для Б. могут быть
использованы биопотенциалы, звуки, сопровождающие
процесс дыхания и работу сердца, колебания темп-ры
тела и т. д. Наибольшее распространение получили
системы с биоэлектрич. управлением, в к-рых биопотен-
циалы, генерируемые головным мозгом, сердечной мыш-
цей, нервами, скелетными мышцами, подвергаются усиле-
нию и преобразованию в к.-л. др. сигналы (напр., механич.
перемещение) для воздействия на управляемый объект.
Такие системы применяются в технике (напр., для управ-
ления манипулятором, летат. аппаратом, когда на пилота
действуют сильные перегрузки и движения его затруд-
нены), но особенно широко в медицине. Напр., биопотен-
циалы головного мозга служат для контроля глубины
наркоза во время хирургич. операций. Б. с использованием
биопотенциалов сердца применяется в диагностич. при-
борах, обеспечивающих включение сигнализации и реги-
стрирующей аппаратуры (напр., при нарушениях сердечного
ритма, кислородном голодании сердечной мышцы и др.),
и в медицинских приборах, служащих для автоматич.
поддержания ф-ций организма (напр., в водителях сердеч-
ного ритма, на к-рые управляющие
сигналы подаются
при нарушении естеств. ритма работы сердца или его
остановке, в аппаратах для искусств, кровообращения —
устр-вах для временной разгрузки больного сердца и вы-
полнения его ф-ций). Значит, группу устр-в с биоэлектрич.
управлением составляют активные протезы, для управления
к-рыми используются биопотенциалы, возникающие в
нервно-мышечных тканях здоровых, частично ампутирован-
ных или парализованных конечностей.
БИПОЛЯРНАЯ СТРУКТУРА (от лат. bi---------двойной,
двоякий и греч. polos — ось, полюс), упорядоченная
совокупность областей с электронной и дырочной прово-
димостью, сформированных в кристалле полупроводника
для создания на их основе биполярных транзисторов,
полевых транзисторов с управляющим переходом и др.
полупроводниковых приборов (как дискретных, так и в сос-
таве интегральных схем). Б. с. формируют гл. обр в кристал-
лах Si и Ge методами планарной технологии. В созданных
на основе Б. с. ИС активными элементами, как правило,
служат биполярные и полевые транзисторы. Ф-ции пассив-
ных элементов ИС выполняют компоненты биполярных
транзисторов; в качестве диодов и конденсаторов исполь-
зуются р—п-переходы и переходы металл — полупро-
водник; резисторами служат базовые и коллекторные
области.
На основе Б. с. можно реализовать достаточно большой
набор ИС, различных по быстродействию, мощности
рассеяния, помехоустойчивости и т. п. Наибольшим быстро-
действием среди ИС на кремниевой Б. с. обладают ИС
эмиттерно-связанной транзисторной логики; осн. фактором,
ограничивающим быстродействие др. разновидностей ИС,
напр. транзисторно-транзисторной логики (ЭСЛ), интеграль-
ной инжекционной логики (И2Л), инжекционно-полевой ло-
гики (ИПЛ), является накопление неосновных носителей
зарядов в рабочих областях Б. с. В этом заключается прин-
ципиальный недостаток Б. с. по сравнению с МДП-структу-
I—Р Н
0,5
40
Рис. 2. Распределение неосновных носителей за-
ряда С в области эмиттера (Э), базы (Б) и кол-
лектора (К) биполярного транзистора в актив-
ном режиме (а), режиме отсечки (б) и режиме
насыщения (в), для транзистора с однородной
базовой областью (кривая 1) и дрейфового
транзистора (кривая 2).
Биполярный транзистор. Рис. I. Схематическое
изображение биполярных транзисторов п—р—л-
гипа (а) и р—п—p-типа (б) в схемах усилителя
электрических колебаний; условные обозначения
их иа электрических схемах (в, г) и их выходные
характеристики (д): Э—эмиттер, К — коллектор;
Б — база; RH — нагрузка; PH — режим насы-
щения; РО — режим отсечки; АР — активный
режим; U — напряжение источников питания;
i —ток; стрелками обозначено направление дви-
жения электронов (противоположное направле-
нию тока).
I» мА
0.4
30
20
10
0,3
АР
0.2
/6 = 0.1
41
БИПОЛЯРНЫЙ
рой. Чтобы уменьшить влияние фактора накопления
неосновных носителей заряда на быстродействие би-
полярных транзисторов, используют ненасыщенный режим
их работы или режим ограничения насыщения. Повыш.
быстродействие биполярных транзисторов обеспечивается
также их способностью коммутировать большие (по сравне-
нию с МДП-транзисторами) токи (до 10— А), необходимые
для заряда паразитных ёмкостей ИС. Однако по плотности
компоновки ИС на Б. с. уступают ИС на МДП-структурах
из-за наличия элементов изоляции и областей, выполняю-
щих ф-ции резисторов, занимающих значит, часть под-
ложки (кристалла), большого числа контактов и сложности
внутрисхемных металлизир. соединений. Плотность компо-
новки можно увеличить, если совмещать неск. (два и более)
элементов ИС (транзисторов, диодов, резисторов) своими
рабочими областями, к-рые по условиям функционирова-
ния находятся под одним потенциалом; при этом один
и тот же структурный компонент (р—п-переход или
диффузионная область) выполняет одновременно неск.
ф-ций, что позволяет сократить число изолир. областей
и упростить внутрисхемные соединения. Наиболее полно
такое совмещение ф-ций достигается в ИС И2Л и ИПЛ,
в к-рых плотность компоновки достигает неск. тыс. эле-
ментов на 1 мм2.
Лит..- Микромощные интегральные схемы, М., 1975; Ефимов И. Е.,
Козырь И. Я., Горбунов Ю. И., Микроэлектроника, 2 изд., М., 1986;
Аваев Н. А., Наумов Ю. Е, Элементы сверхбольших интегральных
схем, М., 1986; Квас ков В. Б., Полупроводниковые приборы с биполярной
проводимостью, М., 1988. В. Я. Кремлей.
БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР, транзистор с тремя
чередующимися полупроводниковыми областями элект-
ронного (п) или дырочного (р) типов проводимости, в к-ром
протекание рабочего тока обусловлено носителями заряда
обоих знаков (электронами и дырками). Различают Б. т.
р—п—p-типа и п—р—п-типа (рис. 1). Принцип действия
Б. т. основан на управлении потоком неосновных носителей
заряда, протекающим через ср. область, к-рая наз. базой
транзистора. Электронно-дырочный переход, обычно сме-
щённый в прямом направлении и обеспечивающий инжек-
цию неосновных носителей заряда в базу, наз. эм и т тер-
ны м, а ПП область, отделяемая этим переходом от базы,—
эмиттером транзистора. Переход, смещённый в обратном
направлении и обеспечивающий собирание неосновных
носителей заряда, инжектированных эмиттером, наз.
коллекторным, а ПП область, отделяемая этим
переходом от базы,— коллектором транзистора. В Б. т.
эмиттерный и коллекторный переходы расположены
параллельно; базовая область имеет толщину (от долей
мкм до неск. десятков мкм), во много раз меньшую,
чем её размеры в направлении, параллельном границам
переходов. ПП области Б. т. имеют невыпрямляющие
контакты, к-рые соединяются с выводами эмиттера, базы
и коллектора.
В качестве осн. исходного материала для изготовления
Б. т. используются Ge и Si. Однако уже в кон. 80-х гг.
Б. т. практически перестали разрабатывать и их доля в еже-
годном выпуске транзисторов непрерывно сокращается.
Это связано, во-первых, с ограниченностью природных
ресурсов Ge, а во-вторых, с тем, что по всем параметрам
совр. кремниевые Б. т. превосходят германиевые.
Кремниевые Б. т. изготовляют в основном методами
планарно-эпитаксиальной технологии (исключение состав-
ляют мощные высоковольтные Б. т., изготовляемые на осно-
ве меэа-технологии). Характерные размеры областей
базы и эмиттера Б. т. в направлении, перпендикулярном
поверхности ПП кристалла, от 0,1 мкм до десятков мкм,
а в направлении, параллельном этой поверхности,— от
0,8—1 мкм до неск. мм.
Осн. области применения Б. т., как дискретных, так и в сос-
таве ИС,— генерирование, усиление или преобразование
электрич. сигналов. К осн. параметрам Б. т. относят коэф.
с----
Вход
о----
Рис. 3. Схемы включения биполярного транзисто-
ра с общей базой (а), с общим эмиттером
(б), с общим коллектором (в)
Рис. 4. Биполярные транзисторы.
БЛОК
42
передачи по току (от неск. единиц до неск. сотен), гранич-
ную частоту (от сотен кГц до 8—10 ГГц), отдаваемую
мощность (от мВт до сотен Вт), коэф, шума (в малошумящих
Б- т. 1,5—2,0 дБ), время переключения (от сотен пс для
транзисторов-элементов СБИС до десятков мкс), а также
предельные параметры эксплуатации: максимально до-
пустимые значения напряжений коллектор — база (коллек-
тор — эмиттер) и эмиттер — база, тока коллектора, допу-
стимой мощности рассеяния. Максимально допустимые
значения токов в Б. т. лежат в пределах от десятков мкА
(для Б. т.— элементов ИС) до сотен А, напряжений коллек-
тора — от неск. В (в ИС) до неск. кВ, допустимая мощность
рассеяния — от единиц мкВт (в составе ИС) до 1 кВт и более.
В Б. т. режим работы определяется полярностью напря-
жений, прикладываемых к эмиттерному и коллекторному
переходам (рис. 2). Если к выводам коллектора и базы
или коллектора и эмиттера прикладывают напряжение
такой полярности, что коллекторный переход смещается
в обратном направлении, то при прямом смещении на
эмиттерном переходе Б. т. находится в активном ре-
жиме, или режиме усиления (открытое состояние
Б. т.), а при обратном смещении — в режиме отсечки
(закрытое состояние Б. т.). При прямом смещении на обоих
переходах Б. т. находится в режиме насыщения.
В активном режиме из эмиттерной области Б. т. в базовую
область инжектируются неосновные носители заряда,
к-рые, частично рекомбинируя, переносятся к коллектор-
ному переходу и через коллекторную область попадают
в коллекторный вывод, образуя ток коллектора 1К. Базовый
ток /Б во много раз меньше эмиттерного и коллектор-
ного 1К токов и равен их разности (/Б=/э—1К). Напря-
жением, прикладываемым к эмиттерному переходу,
регулируют кол-во неосновных носителей заряда, инжек-
тируемых в базовую область, т. е. протекающий через
Б. т. ток. При прямом смещении эмиттерного перехода
токи через Б. т. также могут сохранять малые значения,
пока приложенное напряжение не превышает порогового
значения (для кремниевых Б. т. ок. 0,6 В; для германие-
вых — ок. 0,3 В). Величина прямого порогового смещения
определяет границу между активным режимом работы
Б. т. и режимом отсечки. В режиме насыщения из-за
инжекции неосновных носителей заряда коллекторным
переходом возрастает их кол-во в активной части базы,
а также происходит накопление неравновесных носителей
заряда в пассивной части базы. Переключение Б. т. из
режима насыщения в активный режим происходит не
мгновенно, а в течение нек-рого промежутка времени
(необходимого для полной рекомбинации неосновных
носителей заряда у коллекторного перехода), к-рый
наз. временем рассасывания.
Вследствие симметричной структуры Б. т. может ис-
пользоваться также в инверсном режиме (поляр-
ность смещений на эмиттерном и коллекторном пере-
ходах меняется на противоположную по сравнению с
обычным — неинверсным режимом). Однако из-за того,
что площадь коллекторного перехода у Б. т. значитель-
но больше площади эмиттерного перехода, большая часть
неосновных носителей заряда, инжектированных коллек-
тором, не достигает эмиттерного перехода. Выделяют так-
же режим малого сигнала, к-рый соответствует ра-
боте Б. т. в активном режиме, когда при малой величи-
не входного сигнала параметры транзистора считают пост,
величинами; режим большого сигнала, к-рый ха-
рактеризуется перемещением рабочей точки транзистора
в пределах значит, участков его выходной характери-
стики. Е. 3. Мазель.
Схемы включения Б. г. определяются по электроду, об-
щему для входной и выходной цепей Б. т. Различают схе-
мы включения: с общей базой (рис. 3,а), общим эмит-
тером (рис. 3,6) и общим коллектором (рис. 3,в). Для схем
включения с общим эмиттером и общим коллек-
тором управляющим является базовый ток 1Б, а для схемы
включения с общей базой — эмиттерный ток Б. т., вклю-
чённый по схеме с общей базой, характеризуется высо-
ким значением напряжения пробоя (равно напряжению
пробоя коллекторного перехода), лучшими частотными
св-вами (по сравнению с др. схемами включения). Статич.
коэф, передачи по току равен отношению тока коллек-
тора к току эмиттера (Ь21б ='к/^э) и близок к единице,
а усиление по мощности определяется только усилением
по напряжению. Недостатком этой схемы включения явля-
ется необходимость использовать два разнополярных ис-
точника питания. У Б. т., включённого по схеме с общим
эмиттером, статич. коэф, передачи по току равен отно-
шению тока коллектора к току базы [h2iэ— /К//Б=Ь2| б/
(1—и значение от неск. единиц до неск.
сотен, а коэф, усиления по напряжению пропорционален
сопротивлению нагрузки в коллекторной цепи и достига-
ет неск. сотен. В усилителе на Б. т., включённом по схе-
ме с общей базой или общим эмиттером, сдвиг фазы
на низкой частоте между входным и выходным сигнала-
ми составляет 180°, а в усилителе на Б. т., включённом
по схеме с общим коллектором, сдвиг фазы равен нулю.
При включении Б. т. по схеме с общим коллектором
(эмиттерный повторитель) его статич. коэф, усиления по
напряжению близок к единице, а усиление по мощности
определяется коэф, передачи тока от базы к эмиттеру,
к-рый равен Ь21э4~1- Б. т., включённый по схеме с общим
эмиттером, используют в качестве усилителя тока, напря-
жения или мощности; применяют во всех частотных диа-
пазонах. Б. т., включённый по схеме с общей базой,— в
качестве усилителя напряжения или мощности с малым
входным сопротивлением; применяют в осн. диапазоне
СВЧ. Б. т., включённый по схеме с общим коллектором,—
в качестве усилителя тока или мощности с большим вход-
ным сопротивлением; практически не применяют в диа-
пазоне СВЧ.
Лит.: Агаханян Г. М.„ Основы транзисторной электроники, М., 1974;
Степаненко И. Г1., Основы теории транзисторов и транзисторных схем,
4 изд., М., 1977; Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер.
с англ., кн. 1—-2, М., 1984; Полупроводниковые приборы: транзисторы.
Справочник, 2 изд., М., 1985; Блихер А., Физика силовых биполярных
и полевых транзисторов, пер. с англ., Л., 1986. А. И. Миркин.
БЛОК радиоэлектронной аппаратуры, функцио-
нально законченная часть радиоэлектронного устройства,
выполняющая нек-рую определённую функцию (напр.,
усиление, преобразование или генерирование электрич.
сигналов). Представляет собой совокупность функцион. уз-
лов и (или) электронных приборов и радиокомпонентов,
конструктивно объединённых в единое целое, напр. Б.
питания, Б. приёмопередатчика в радиодальномерном
устр-ве, Б. памяти ЭВМ. В зависимости от вида состав-
ляющих элементов Б. может иметь разл. конструктивное
оформление: моноблок (или субблок), содержащий ЭВП,
дискретные ПП приборы, ИС и радиокомпоненты, жгуто-
вый или печатный монтаж; микросборку; интегральную схе-
му. Напр., ламповый или транзисторный Б. питания ста-
ционарной радиоаппаратуры обычно выполняется в виде
моноблока (заключённого в отд. корпус или в бескор-
пусном исполнении) с элементами крепления, амортиза-
ции и т. д.; Б. цветности или Б. развёрток в телевиз.
приёмниках также выполняются в виде съёмных суббло-
ков; Б. процессора электронных микрокалькуляторов обыч-
но представляет собой БИС в кристаллодержателе.
Лит.: Компоновка и конструкции микроэлектронной аппаратуры, М.,
1982. А. С. Назаров.
блОкинг-генерАтор (англ, blocking, букв. — задер-
живание), релаксационный генератор с сильной трансфор-
маторной обратной связью, создающий электрич. импуль-
сы малой длительности (мкс), периодически повторяю-
щиеся через сравнительно большие промежутки времени.
Выполняется на электронной лампе (триоде) или транзис-
торе (рис. ). Сильная положит, обратная связь вызывает при
формировании переднего фронта и спада импульса лави-
нообразное нарастание и уменьшение силы тока в триоде
(транзисторе). Длительность генерируемого импульса оп-
ределяется временем заряда конденсатора током, проте-
кающим в цепи управляющей сетки лампы (или базы тран-
зистора) во время формирования вершины импульса, и па-
раметрами трансформатора, а длительность промежутков
между импульсами (в автоколебат. режиме)—временем
t
i
(БИС),
разряда конденсатора
работы Б.-г. автоколебательный (самовозбуждение коле-
баний) и ждущий (заторможённый), когда генерирование
импульса вызывается каждый раз внешним (запускающим)
БОЛЬШАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ
Б
импульсом.
Осн. достоинства: простота схемы, лёгкая синхрониза-
ция и стабилизация частоты колебаний, возможность по-
лучения большой мощности в импульсе при малой ср.
мощности. Применяется в импульсной технике, в генера-
торах развёртки телевиз. и радиолокац. устр-в, в делите-
лях частоты и др. радиоэлектронных устр-вах.
БбЗЕ—ЭЙНШТЕЙНА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ [по имени
инд. физика LLI. Бозе (Sh. Bose) и А. Эйнштейна (A. Ein-
stein)], описывает распределение по энергиям системы тож-
дественных частиц с целым (в т. ч. нулевым) спином —
бозонов (напр., фононов). Согласно Б.—Э. р., ср. число
ч-ц п, в состоянии с энергией определяется по фор-
муле
I
“ £-И
е~0т 1
где i — набор квантовых чисел, характеризующих состоя-
ние ч-цы, р, — хим. потенциал, к — постоянная Больцмана,
Т — абс. темп-pa. При малой плотности числа ч-ц и высо-
ких темп-pax Б.—Э. р. переходит в Больцмана распреде-
ление. Б.—Э. р. используется при расчётах термодинамич.
характеристик эл.-магн. излучения и конденсированных
сред при низких темп-рах.
Лит. см. при ст. Статистическая физика.
БОЛЬЦМАНА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ [по имени австр.
физика Л. Больцмана (L. Boltzmann)], определяет вероят-
ность заполнения энергетич. состояний в системах частиц
(в идеальных газах), находящихся в состоянии термоди-
намич. равновесия. Выражается зависимостью
Д£)=Дехр(-£/ЙТ’),
где С — энергия, Т — абс. темп-pa, А — нормировочная
константа, к — постоянная Больцмана. Из Б. р. следует,
что отношение населённостей уровней атомов и молекул
имеет вид
^/^ = ехр[
где Nm, Nn, и £n — населенности и энергии m-го и
п-го уровней. Б. р. широко используется в физике полу-
проводников, напр. для описания невырожденных ПП.
Лит. см. при ст. Статистическая физика.
Бпокинг-генератор Типовые схемы блокинг-гене-
ратора: а — на электронной лампе — триоде (Л),
б—на транзисторе (Т), Гр — трансформатор в
ная интегральная схема с большой степенью интеграции.
Цифровая БИС на основе МДП-структур содержит от
1000 до 10000 элементов, на основе биполярных струк-
тур — от 500 до 2000 элементов; аналоговая БИС — от
100 до 300 элементов. Отличит, особенностью БИС явля-
ются мин. размеры её элементов и межэлементных сое-
динений (вплоть до полного исключения последних). Раз-
личают монолитные и гибридные БИС. Среди монолит-
ных БИС наибольшее распространение получили ПП БИС на
основе МДП-структур, что обусловлено малыми размерами
их активных элементов, а также более простой техноло-
гией изготовления по сравнению с монолитными БИС на
основе биполярных структур. В гибридных БИС дискрет-
ные бескорпусные ПП приборы и ПП ИС монтируются
на плёночной подложке. Такие БИС обеспечивают более
широкий частотный диапазон (по сравнению с монолит-
ными БИС). К осн. недостаткам гибридных БИС относят-
ся: меньшая, чем у монолитных БИС, плотность упаковки
элементов, к-рая приводит к увеличению размеров и массы
БИС, меньшая надёжность из-за сравнительно большого
числа сварных соединений. Расчёт, проектирование и техно-
логич. реализация БИС осуществляются в основном с по-
мощью ЭВМ.
По функцион. назначению различают БИС, предназна-
ченные для использования в микропроцессорных комплек-
тах, в качестве запоминающих устр-в, аналого-цифровых
и цифровых преобразователей, усилителей и др. БИС яв-
ляются осн. элементной базой микро-ЭВМ, а также широ-
ко используются для создания ЭВМ др. типов, что обес-
печивает повышение их надёжности, уменьшение габарит-
ных размеров и массы, а также существенное снижение
потребляемой ими мощности.
Лит. см. при ст. Интегральная схема. В. И. Пяткин.
БОРИДЛАНТАНОВЫЙ КАТбД термоэлектронный
катод, выполненный на основе гексаборида лантана
(LaBe). Для изготовления Б. к. используются таблетки или
штабики, полученные из порошка LaBg холодным или го-
рячим прессованием, либо стержни из поликрист. LaB6,
полученные плавлением прессованных стержней с помощью
электронного луча.
В зависимости от конструкции Б. к. бывают как с элект-
ронным разогревом, так и прямонакальные. Рабочая
темп-pa Б. к. 1500—1600 °C, работа выхода эл-нов ~2,7 эВ,
плотность тока эмиссии до 50 А/см2. Б. к. отличается вы-
сокой устойчивостью к ионной бомбардировке и отрав-
лению; его можно многократно использовать в вакуум-
ной системе после ее разгерметизации.
Б. к. применяются, напр., в электронных коммутаторах,
ускорителях заряженных ч-ц (циклотронах, бетатронах), в
Большая интегральная схема.
цепи обратной связи; RH — нагрузка; С — кон-
денсатор; R — резистор; Д — диод; Е — источник
литания
Б
БРИЛЛЮЭНА
44
электронных пушках установок сварки электронным лучом
и электронолитографии. Однако из-за высоких рабочих
темп-p, хрупкости и высокой хим. активности LaBe Б. к.
не получили широкого распространения.
Лиг.: Термоэлектронные катоды, М.—Л., 1966; Ver hoe ven J. D., Gib-
son E, D.„ «J. Phys. E: Sci Instrum.», 1976, v. 9, p.65—69. В Ф. Жёлобова.
БРИЛЛЮЭНА ПОТбК [по имени франц, физика
Л. Бриллюэна (L. Brillouin)], интенсивный электронный по-
ток неизменного радиуса в однородном магн. поле (на-
правление оси Б. п. совпадает с направлением магн. по-
ля). Характеризуется однородной плотностью пространств,
заряда и пост, продольными составляющими скорости
эл-нов и плотности тока. Формируется при помощи элект-
ронной пушки, способной создать в нек-ром сечении элект-
ронный пучок с заданным радиусом и нулевыми радиаль-
ными составляющими скорости. Обязат. условием форми-
рования Б. п. является полная экранировка катода пушки
от магн. поля. В переходной области магн. поля элект-
ронно-оптической системы (области неоднородного магн.
поля), где на эл-ны действует азимутальная составляющая
силы Лоренца (рис.), эл-ны приобретают вращат. движе-
ние. При вращении эл-нов вокруг оси силы кулоновско-
го расталкивания пространств, заряда компенсируются
радиальной составляющей силы Лоренца. В однородном
магн. поле Б. п. лишь сохраняет вращат. импульс, пово-
рачиваясь вокруг своей оси как единое целое. Поскольку
для фокусировки Б. п. требуется наименьшее магн. поле
(по сравнению с потоками др. типов), а продольные сос-
тавляющие скорости зл-нов Б. п. одинаковы, то такой
электронный поток является идеальным для ряда ЭВП СВЧ
О-типа. Экспериментально получены электронные потоки,
близкие по св-вам к Б. п., однако имеющие небольшие
пульсации и размытость границы. См. также Электронный
пучок.
Лит.: Brillouin L., «Phys. Rev.», 1945, v. 67, № 7—8, p. 260—66;
Алямовский И. В., Электронные пучки и электронные пушки, М., 1966.
И. В. Алямовский.
БРЭГГА—ВУЛЬФА УСЛОВИЕ [по имени англ, учё-
ного У. Л. Брэгга (W. L. Bragg) и рус. учёного Г. В. Вуль-
фа], устанавливает направление интерференционных мак-
симумов рентгеновских лучей, рассеянных кристаллом. Со-
гласно Б.—В. у., 2d sin 0=mZ, где d — расстояние между
отражающими кристаллографии, плоскостями, 0 — угол
между отражающей плоскостью и отражённым лучом,
m — целое число, наз. порядком отражения, X — длина
волны (рис.).
Б.—В. у. позволяет определить межплоскостное расстоя-
ние d в кристалле, поскольку X обычно задана, а угол
0 (наз. брэгговским углом) можно измерить экспе-
риментально. Б.—В. у. справедливо также при дифракции
в периодич. структурах эл.-магн. излучения радио- и
оптич. диапазонов, при дифракции световых волн на УЗ,
при дифракции у-излучения, эл-нов и нейтронов в крист,
решётках.
БРЮСТЕРА ЗАКОН [по имени англ, физика Д. Брюс-
тера (D. Brewster)], утверждает, что если луч света пада-
ет на поверхность диэлектрика под углом <р таким, что
tg <р=п (где п — относит, показатель преломления), то отра-
жённый луч оказывается полностью поляризован. Угол q>
наз. углом Брюстера.
Б. з. лежит в основе работы устр-в оптической обра-
ботки информации, интегральной оптики. См. также Отра-
жение волн.
Б9ККИ лучй, см. в ст. Рентгеновское излучение.
БУМАЖНЫЙ КОНДЕНСАТОР, электрич. конденса-
тор, в к-ром в качестве диэлектрика используется спец,
конденсаторная бумага, пропитанная минеральным (напр.,
конденсаторным маслом) или синтетическим (напр., ок-
толом) веществом с хорошими изоляц. свойствами, а об-
кладками служат либо алюминиевая фольга, либо тонкий
слой металла, нанесённый непосредственно на бумагу (та-
кие конденсаторы наз. металлобумажны мн); разно-
видность конденсатора с органическим диэлек-
триком. Номинальная ёмкость Б. к. от сотен пФ до сотен
мкФ, номинальное напряжение от сотен В до десятков
кВ; удельный заряд фольговых Б. к. до 15 мкКл-см—3,
металлобумажных — до 70 мкКл-см—3. Б. к. предназна-
чены для работы на пост., перем., пульсирующем и им-
пульсном напряжении в электротехнич. и радиоэлектрон-
ной аппаратуре.
Лит. см. при ст. Конденсатор.
БУША ТЕОРЁМА [по имени нем. учёного X. Буша
(Н. Busch)], устанавливает, что при движении электронов
в аксиально-симметричных эл.-магн. полях приращение
момента количества движения (углового момента) электро-
на в двух точках траектории, отстоящих на расстояниях
г и го от оси симметрии, удовлетворяет следующему со-
отношению:
г2ш — ГоШ0 = (ф — ф ) ,
zn
где со и юс — угловые скорости электрона в точках с ра-
диусами г и го; т] — удельный заряд электрона; Ф—Фо —
разность магн. потоков через соответствующие выбран-
ным точкам поперечные сечения поверхности, образован-
ной вращением траектории вокруг оси симметрии. Б. т.
Бриллюэна поток. Схема формирования потока
Бриллюэна- 1 — поток магнитного поля пере-
ходной области электронно-оптической системы;
2 — направление действия силы Лоренца в облас-
ти неоднородного магнитного поля; 3 — направ-
ление действия силы Лоренца в области од-
нородного магнитного поля; 4 — траектория
«граничного» электрона; 5 — контур электрон-
ного потока; 6 — распределение продольной
составляющей индукции магнитного поля Вг
вдоль осн электронного потока Z
Брэгга-Вупьфа условие. Схема расположения ин-
терференционных максимумов при отражении
рентгеновских лучей от системы параллельных
кристаллографических плоскостей; d — меж-
плоскостное расстояние; 0 — угол между от-
ражающей плоскостью и отражённым лучом.
Брюстера закон. Ход падающего и преломлён-
ного лучей у границы раздела двух сред при
падении света под углом Брюстера: Е| и Ег—
лежащая в плоскости падения и перпендикуляр-
ная к ней составляющие электрического вектора;
<р — угол Брюстера.
45
БЫТОВЫЕ
МИНИН мН»
Б
позволяет вычислить угловые скорости эл-нов в электрон-
но-оптич. системах, ЭВП СВЧ.
БЫТОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ, устройства
бытового назначения, в к-рых осн. функцион. узлы вы-
полнены на электронных приборах (электровакуумных и
газоразрядных лампах, электронно-лучевых, полупровод-
никовых приборах, интегральных схемах, микросборках
и т. д.). Б. э. п. можно условно подразделить на радио-
приёмные (вещат. радиоприёмники и телевизоры); устр-ва
записи и воспроизведения звука (магнитофоны, электро-
фоны, диктофоны); устр-ва записи и воспроизведения
изображения (видеомагнитофоны, видеокамеры, видео-
проигрыватели); приборы времени (электронные часы,
таймеры); микрокалькуляторы; медицинские приборы ин-
дивидуального пользования (слуховые аппараты, измери-
тели артериального давления); электромузыкальные ин-
струменты; электронные игры (телевиз. игровые приставки,
электронный тир); пр. устр-ва разл. назначения (микро-
волновая печь, электронная зажигалка для газа, электрон-
ный сторож, кварцевый облучатель, ионатор, электрон-
ный импульсный осветитель, цветомузыкальная установка,
электронные весы и др.).
Б. э. п. выполняются в виде автономных устр-в, часто
с встроенными источниками питания (напр., аккумулято-
ютамь» приборы. Комплект ап-
део описи (1), микроволновая
, ый аппарат (3), импульсный
^проигрыватель (5)
' электронные и электрончс-механи-
ческие часы (6), магнитофон (7), телевизо-
ры (8)
ВАКУУМ
46
рами), а также в виде узлов (блоков) в составе обору-
дования (аппаратов) бытового назначения (напр., микро-
процессоры в автоматич. стиральных машинах, таймеры
в электроплитах, бактерицидные лампы в надплитных
воздухоочистителях, устр-ва воспроизведения звука в кино-
проекц. аппаратах). Осн. характеристики, определяющие
качество Б. э. п.: надёжность, эстетичность, удобство и
безопасность эксплуатации. Развитие полупроводниковой
электроники и микроэлектроники позволило значительно
повысить надёжность Б. э. п. и уменьшить их массу и габа-
ритные размеры. п. П. Калатупов.
Бытовые электронные приборы. Радиоприёмники
(9), магнитоэлектрофон (10), микрокалькулято-
ры (11).
вАкуум (от
лат. vacuum — пустота), среда, представ-
ляющая собой газ при давлении меньше атмосферного.
Понятие «В.» применяется к газу в замкнутом сосуде,
но нередко оно распространяется и на газ в свободном
пространстве, напр. в космосе.
Физ. процессы в В. зависят от соотношения между ср.
длиной свободного пробега А- ч-ц газа (молекул, атомов)
и размером d, характерным для каждого конкретного при-
бора или процесса (расстояние между стенками вакуум-
ной камеры, диаметр вакуумного трубопровода, расстоя-
ние между электродами ЭВП и т. п.). В зависимости от
соотношения между А и d различают низкий В. (A<$Cd),
средний (A~d) и высокий (A^§>d). В обычных вакуумных
установках и приборах (d«10 см) низкому В. соответству-
ет давление р>102 Па, среднему — от 102 до 10"*1 Па,
высокому — от 10~1 до 10г—6 Па.
В низком В. св-ва газа определяются частыми столк-
новениями между ч-цами, сопровождающимися обме-
ном энергией. Явления переноса в низком В. (теплопро-
водность, диффузия, внутр, трение) характеризуются плав-
ным изменением (или постоянством) градиента переноси-
мой величины. При этом переносимое кол-во тепла или
в-ва не зависит от давления. При прохождении тока в низ-
ком В. определяющую роль играет ионизация газа.
В высоком В. св-ва газа определяются столкнове-
ниями ч-ц со стенками. Ч-цы движутся прямолинейно, не
сталкиваясь между собой, и кол-во переносимого тепла
или в-ва пропорционально давлению. Прохождение тока
в высоком В. возможно только в результате испуска-
ния эл-нов и ионов электродами. Ионизация молекул (или
атомов) газа в высоком В. существенна только в тех слу-
чаях, когда длина пробега заряженных ч-ц становится зна-
чительно больше расстояния между электродами (напр.,
при движении ч-ц по сложным траекториям в магн. поле).
Св-ва газа в среднем В. являются промежуточными меж-
ду его св-вами в низком и высоком В.^Существует также
понятие сверхвысокого В. (рСЮ-” Па), к-рое связа-
но не с величиной отношения A/d, а со временем т, необ-
ходимым для образования мономолекулярного слоя газа
на поверхности твёрдого тела, помещённого в В. и перво-
начально свободного от адсорбир. газа. Величина т обрат-
но пропорциональна давлению р. При р<10 Па т мо-
жет превышать неск. десятков секунд. Примером сверх-
высокого В. может служить атмосфера Земли на высоте
св. 200 км.
В. является рабочей средой во мн. электронных прибо-
рах и устр-вах. Для создания В. в таких приборах произ-
водят вакуумирование рабочего объёма (см. Откачка),
для поддержания В. в готовых приборах предусмотрены
спец, газопоглотители (геттеры). В. используется в качестве
технологич. среды при напылении плёнок, очистке в-в от
примесей, выращивании кристаллов и др.
Лит..- Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ.,
М., 1964; Грошковский Я., Техника высокого вакуума, пер. с польск.,
M., 1975; Основы вакуумной техники, 2 изд., М-, 1981; Розанов Л. Н,,
Вакуумная техника, М., 1982. А. В. Дружинин.
ВАКУУМИРОВАНИЕ материалов, процесс удаления
газовых примесей из жидких или полужидких материа-
47
ВАКУУММЕТР
лов для улучшения их технологич. или эксплуатац. свойств.
В. подвергаются, напр., керамич. и ферритовые шликеры
перед литьём или прессованием из них деталей, ком-
паунды перед пропиткой, электролиты для конденсаторов
и аккумуляторов и др. В. проводится в герметичном со-
суде (баке), подсоединённом к системе откачки (рис.).
Для ускорения процесса удаления газов из внутр, слоёв
жидкости в баке имеется приспособление (типа вентиля-
тора) для равномерного перемешивания вакуумируемого
в-ва. Часто для уменьшения вязкости жидкости бак подо-
гревают с помощью электронагреват. элементов, разме-
щённых в корпусе бака.
ВАКУУММЕТР [от вакуум и ...метр(ия)] (вакуумный
манометр), прибор для измерения давления разрежен-
ного газа. Универсального В. для измерений во всей об-
ласти низких давлений (от 105 до 10 Па) не существует.
В зависимости от устр-ва и принципа действия В. раз-
деляются на жидкостные, механич., компрессионные, теп-
ловые, ионизац., магн., электроразрядные, вязкостные,
радиометрические. Для измерений в широком диапазо-
не давлений применяют неск. В. разл. типов (рис. 1).
Давление в В. определяется с помощью к.-л. физ. вели-
чины, известным образом связанной с давлением (напр.,
деформации чувствит. элемента, вязкости, теплопровод-
ности газа, тока ионизации эл-нами или радиоактивным
излучением). Осн. части В.: измерительный преобразова-
тель давления в др. физ. величину (обычно электрич. сиг-
нал) и измерит, блок, непосредственно измеряющий этот
сигнал с выдачей результата измерения на отсчётное
устр-во, выполненное чаще всего в виде шкалы, програ-
дуированной в единицах давления.
В жидкостных В. (рис. 2) преобразователем дав-
ления служит столб жидкости (ртути или масла с низкой
упругостью пара), уравновешивающий давление газа при
измеряемом давлении и известном опорном давлении. Осн.
недостатки таких В.: проникновение паров жидкости в ва-
куумную систему, а также небольшой диапазон измеряе-
мых давлений (ниж. предел до IO"1 Па).
В механических В. давление газа воспринимает
чувствит. (упругий) элемент (сильфон, мембрана и т. д.).
В мембранном В. (рис. 3) деформация мембраны, про-
порциональная разности опорного и измеряемого давле-
ний, действующих на её противоположные стороны, пе-
редаётся стрелочному указателю. Опорное давление в та-
ких В. поддерживается постоянным и обычно на 2—3 по-
рядка ниже измеряемого. Для повышения чувствитель-
ности механич. В. (гл. обр. при измерении низких дав-
лений) упругий элемент соединяют с вторичным преоб-
разователем (ёмкостным, индуктивным и др.), что позво-
ляет расширить диапазон измерений до 10 4 Па (рис. 4).
В тепловых В. используется зависимость теплопро-
водности разреженных газов от давления. Чувствит. эле-
ментом преобразователя давлений является проводник
(обычно металлич. нить), нагреваемый электрич. током.
Давление определяют либо по изменению электрич. мощ-
ности, необходимой для поддержания пост, темп-ры ни-
ти, либо по изменению её темп-ры при пост, токе через
нить. Темп-pa нити оценивается по её электрич. сопротив-
лению (термоэлектрические В. сопротивления) или с по-
мощью термопары, присоединённой к нити (термопарные
В.). Тепловые В. широко применяются для измерения
предварит, разрежения (форвакуума) в вакуумных уста-
новках.
В электронных ионизационных В. (рис. 5) эл-ны,
испускаемые накалённым катодом, на пути к аноду уско-
ряются и ионизуют молекулы газа; образовавшиеся ионы
создают в цепи коллектора ток, пропорциональный давле-
нию. С помощью ионизац. В. можно измерять вакуум в
широких пределах (рис. 1). При измерении давлений по-
рядка 100 Па для уменьшения влияния рекомбинации
ионов используют В. с короткими траекториями эл-нов.
Работа при низких давлениях газа (менее 10~7 Па) тре-
бует, наоборот, увеличения путей эл-нов (напр., за счёт
включения магн. поля). В этом случае необходимо также
уменьшать поверхность коллектора ионов, чтобы снизить
паразитные токи, обусловленные рентгеновским излуче-
ю5
Вакуумметр. Рис. 1 Диагазоны давлении изме-
ряемых вакуумметрами (пунктирными линиями
показаны предельные даеления)
Рис. 2 Жидкостный U-сбразный вакуумметр с
открытым (а) и закрытым (б) коленом: Ро — опор-
ное давление; Ри — измт ряемое давление, h -
высота столба жидкости.
Жидкостные
Деформационные
Мембране—емкостные
Ко мпрессионные
Тепловые
Ионизационные
Магнитные эпектроразрлдные
2
Вязкостные
Радиометрические
мм рт.ст.
N и
Ваку/мирование материалов. Схема установки
для з ткуумирования жидких и полужидких мате-
риал л 1 —бак; 2 — вакуумируемая жидкость,-
3 — и >оемвшивающее приспособление; 4 — наг-
реваг » п>ные элементы электроподогрева.
Рис. 3. Мембранный ва» > умметр: I — мембрана,
2 — корпус; 3 — пере/ i яя прозрачная поверх-
ность вакуумметра; 4 — присоединительный фла
нец; 5 — система рычакв; 6 стрелка
Рис. 4. Мембранно-емы стный вакуумметр I
корпус, 2 — мембране, 3 — пластина конденс
тора; 4 — вторичный преобразователь, э— блок
питания и отсчётное устройство, 6 — соедини-
тельный кабель, Ро — спорное давление
Рис. 5. Схематическое . ображение электронного
ионизационного вакуумметра: А анод, К —
катод; Кол — коллектор
Рис. 6. Схематическое изображение магни ноге
|0"5 10’7 ю 9 10“"
|0”Ю Ю-,2 |0-14электроразрядного вакуумметра; Р — давление,
А — анод; К — катод; Г — гальванометр. Н на-
пряжённость магнитнего поля; R - резистор,
U — напряжение между электродами,
северный и южный полюсы магнита
I02 10 Ю'2 ГО’4 10“6 кг8
Давление,
Давление, Па
ю3 ю ю1 ю’3
Ci
Рис
А
к
ВАКУУМНАЯ
48
нием анода. Чувствительность ионизац. В. зависит от вели-
чины электронного тока; ионные токи в таких В. малы,
поэтому в их схему обычно включают блок стабилизации
эмиссии эл-нов и усилитель ионного тока. Ионизац. В. слу-
жат гл. обр. для измерения высокого и сверхвысокого
вакуума.
В магнитном электроразрядном В. давление
определяют по току электрического разряда, возникающе-
го в сильно разреженных газах при совместном действии
электрич. и магн. полей. Распространённый преобразо-
ватель давления такого В. содержит две плоско-парал-
лельные катодные пластины и расположенный между ни-
ми кольцевой анод; электроды помещены в магн. поле,
создаваемое пост, магнитом (рис. 6). Совр. В. этого клас-
са можно измерять сверхвысокий вакуум (до 10—11 Па).
В вязкостных В. используется зависимость внутр, тре-
ния разреженных газов от давления. Обычно мерой по-
следнего является декремент или время затухания коле-
баний тела, движущегося в сосуде, содержащем газ при
измеряемом давлении. Для элементарных газов градуи-
ровочная характеристика вязкостных В. может быть точно
рассчитана, благодаря чему нек-рые В. этого типа приме-
няются в качестве образцовых.
Действие радиометрических В. основано на прояв-
лении радиометрич. эффекта — взаимном отталкивании
двух пластин, поддерживаемых при разл. темп-pax и поме-
щённых в разреженную газовую среду. Отклонение плас-
тин пропорционально давлению газа, если расстояние
между ними меньше длины свободного пробега молекул.
Диапазон давлений, измеряемых радиометрич. В., состав-
ляет от единиц до 10 6 Па.
С помощью В. измеряют полное давление газа. Для
измерения парциальных давлений компонентов газа обыч-
но пользуются маес-спектрометрами, работа к-рых
основана на воздействии магн. и электрич. полей на пучки
ионов, летящих в вакууме. Диапазон измерений парци-
альных давлений 103—IO*-10 Па.
Лиг.: Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ.,
М., 1964; Востров Г. А., Розанов Л. Н., Вакуумметры, М., 1967;
Грош конский Я., Техника высокого вакуума, пер. с польск., М., 1975;
Кузьмин. В. В., Левина Л. Е., Творогов И. В., Вакуумметрическая
аппаратура техники высокого вакуума и течеискания, М., 1984.
А. М. Григорьев.
ВАКУУМНАЯ НАПЫЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА, уст-
ройства и оборудование для управляемого нанесения плё-
ночных покрытий в вакууме методом направленного осаж-
дения частиц из потока испаряемого или распыляемого
вещества. В. н. т. используется для формирования тонко-
плёночных элементов ИС и ПП приборов, токопроводя-
щих слоёв на заготовках резисторов, металлизир. слоя
на конденсаторной бумаге, отражающих поверхностей
оптич. элементов лазеров, эмиссионных и антиэмиссион-
ных покрытий деталей лазеров, эмиссионных и антиэмис-
сионных покрытий деталей электровакуумных приборов.
В технологии микроэлектроники для создания тонкоплё-
ночных элементов применяются вакуумные напылит, уста-
новки, в состав к-рых входят рабочие и шлюзовые каме-
ры с транспортными механизмами, подложкодержателя-
ми, испарителями и распылит, устр-вами, нагревателями,
очистителями поверхности подложек, датчиками парамет-
ров плёнки. На св-ва плёнок в процессе их формирова-
ния значит, влияние оказывают ч-цы в-ва, содержащиеся
в атмосфере рабочей камеры вакуумной напылит, уста-
новки и оседающие на подложку вместе с ч-цами мате-
риала плёнки. Чтобы уменьшить вредное влияние оста-
точной атмосферы на качество плёнок, воздух из каме-
ры откачивают до давления 10—4—10—7 Па с помощью
вакуумной системы, включающей вакуумные насосы, ло-
вушки, коммутац. аппаратуру, датчики контроля вакуума.
В состав вакуумной напылит, установки входят также систе-
мы электропитания, контроля и управления, а также
вспомогат. устр-ва.
По методу нанесения плёнки различают установки термич.
испарения, ионного распыления, комбинир. типа, в к-рых
системы термич. испарения и ионного распыления совме-
щаются в едином конструктивном исполнении. В установ-
ках. термич. испарения используется либо тепло, выде-
ляющееся при прохождении электрич. тока через на-
греватель, либо кинетич. энергия электронного пучка (см.
Испаритель). В установках ионного распыления исполь-
зуются диодные (катодные), триодные, магнетронные и ВЧ
системы распыления (см. Ионное распыление). Комбинир.
установки предполагают наличие двух и более разл.
источников для образования многослойных плёночных
структур при последоват. осаждении в едином вакуумном
цикле. Наиболее полно совр. требованиям микроэлектро-
ники удовлетворяют электронно-лучевые испарители повыш.
мощности (св. 10 кВт) с локальной зоной испарения и
магнетронные системы распыления.
По режиму работы различают вакуумные напылит, уста-
новки периодич., полунепрерывного и непрерывного дей-
ствия. Наибольшее распространение получили установки
периодического действия, у к-рых рабочая камера
открывается после каждого цикла напыления; они просты
по исполнению, допускают быструю смену технологич.
49
ВАКУУМНАЯ
процессов, удобны в обслуживании, имеют сравнительно
невысокую стоимость при хорошем качестве изготовля-
емых плёнок. Высокая производительность установок
периодич. действия обеспечивается одноврем. обработкой
большого числа подложек. Установки периодич. действия
бывают колпаковые и камерные. Колпаковые имеют
стеклянный или металлич. колпак, накрывающий рабочую
зону во время нанесения плёнок. В камерных установ-
ках рабочая камера заключена в цилиндрич. или короб-
чатую конструкцию с подвижными фланцами или дверца-
ми. Как правило, колпаковые установки имеют объём
рабочей камеры до 150 л, у камерных установок — св.
150 л. Осн. недостаток установок периодич. действия —
непроизводит. потеря времени на откачку воздуха из ра-
бочей камеры перед каждым циклом. На рис. 1 показа-
на схема установки периодич. действия камерного типа
с двумя электронно-лучевыми испарителями.
Вакуумные напылит, установки полунепрерывного
действия, снабжённые входными и выходными шлюза-
ми, позволяют полностью или частично совмещать про-
цессы откачки воздуха и осаждения плёнок в рабочей
камере. Повыш. качество плёнок, получаемых в таких ка-
мерах, обусловлено тем, что и система испарения (или
распыления), и сама рабочая камера длит, время не кон-
тактируют с атмосферой. Необходимая производительность
этих установок обеспечивается также за счёт групповой
обработки подложек, хотя число этих подложек, вводи-
мых одновременно в зону обработки, заметно меньше,
чем в установках периодич. действия.
На рис. 2 приведена схема четырёхпозиционной уста-
новки полунепрерывного действия с магнетронной систе-
мой распыления. Обработка пластин производится на пла-
нетарном подложкодержателе, к-рый последовательно
переводится с позиции на позицию с помощью карусе-
ли. На первой позиции (шлюзовая камера) загружают под-
ложки через откидную крышку. На этой же позиции про-
изводится предварит, плазмохим. очистка пластин в газо-
вой (фреон с кислородом) среде. На второй позиции (на
рис. не показана) подложки нагревают с помощью квар-
цевых ламп. На третьей и четвёртой позициях произ-
водится нанесение плёнок магнетронным распылением. По-
зиции распыления изолируются от общей камеры по-
средством вакуумной блокировки.
На рис. 3 представлена схема установки непрерыв-
ного действия для нанесения плёнок металлов и спла-
вов с поштучной обработкой и автоматич. кассетной за-
грузкой и разгрузкой пластин. В рабочей камере разме-
Рис. 3. Схема установки непрерывного действия:
I—кассета; 2—входной шлюз; 3 — затвор;
4—-рабочая камера; 5—нагреватель; 6 — маг-
нетронный распылитель; 7 — подложки; 8 — каме-
ра распыления; 9 — выходной шлюз; 10 — каркас;
И —высоковакуумная система; 12—конвейер.
щён ленточный транспортёр, перемещающий подложки от
входного шлюза к нагревателю, далее к источнику рас-
пыляемого в-ва (магнетрону) и к выходному шлюзу.
Магнетрон изолирован от общей камеры вакуумной бло-
кировкой, обеспечивающей необходимые давление и состав
рабочего газа в зоне распыления.
Пластины перед напылением укладывают в кассету,
к-рая устанавливается во входном шлюзе, и после его
откачки по одной подаются на общий конвейер. Пройдя
рабочие позиции, пластины с нанесённой плёнкой попа-
дают в выходной шлюз, загружаются в кассету и затем
извлекаются из шлюза после его разгерметизации. Перед
напуском газа в шлюз последний изолируется от рабо-
чей камеры затвором. Управление такой установкой про-
изводится от микропроцессора, обеспечивающего работу
всех исполнит, механизмов по заданному циклу и под-
держание заданных параметров магнетрона и нагрева-
теля пластин.
Важным условием повышения качества получаемых плё-
нок является контроль их параметров, осуществляемый
непосредственно в процессе осаждения. Для этого в рабо-
чих камерах размещают устройства, контролирующие тол-
щину плёнки, её удельное сопротивление и отражатель-
ную способность (по к-рой судят о степени шерохова-
тости поверхности плёнки), состав рабочих газов. Сигна-
лы с выхода устройств встроенного контроля подаются
в систему управления вакуумной напылит, установки для
активного регулирования параметров. Ю. А. Мелехин.
ВАКУУМНАЯ электроника, раздел электроники,
включающий исследования взаимодействия потоков сво-
бодных электронов с электрич. и магнитными полями в
вакууме, а также методы создания электронных приборов
и устройств, в к-рых это взаимодействие используется.
Первым вакуумным электронным прибором был элект-
ровакуумный диод, изобретённый в 1905 англ, учёным
Дж. А. Флемингом. Интенсивное развитие В. э. началось
с 1907 после создания амер, инженером Л. де Форестом
трёхэлектродной электронной лампы (триода) — вакуум-
ного прибора с сеточным управлением электронным по-
током. Создание электронных ламп дало толчок бурному
развитию в 10—20-х гг. радиосвязи и радиовещания, а появ-
ление в 30-х гг. приёмных и передающих электронно-
лучевых приборов обусловило возникновение электронного
телевидения.
Актуальность задач В. э. привлекла в 30—50-х гг. к рабо-
те над её проблемами большое число учёных и инжене-
ров во многих развитых странах мира. Были подробно
изучены особенности электронных процессов в приборах
В. э., созданы методы расчётов, предложены конструкции
многосеточных приёмно-усилительных ламп, усовершен-
ствованы генераторные лампы. Сформировалась самостоят.
область знаний — технология приборов В. э., включающая
материаловедение и специализир. машиностроение. Появи-
лись заводы по производству таких приборов, положившие
начало развитию электронной промышленности.
Качественно новый этап в развитии В. э. связан с ос-
воением области высоких частот св. 500 МГц. Вследствие
инерции эл-нов механизм сеточного управления электрон-
ным потоком, работающий на относительно низких радио-
частотах, теряет свою эффективность с повышением часто-
ты, как только период эл.-магн. колебаний оказывается
соизмеримым со временем пролёта эл-нов в межэлектрод-
ном пространстве. В 30—40-х гг. разработаны принципы
динамич. управления электронным потоком и созданы
вакуумные приборы новых классов (клистроны, магнетро-
ны, лампы бегущей волны, мазеры на циклотронном ре-
зонансе и др.), работа к-рых основана на взаимодействии
эл-нов с эл.-магн. СВЧ полями. Важную роль в работе этих
приборов играют процессы группирования электронов, на-
ведение тока во внеш, цепях при движении носителей
заряда, а также принципы отбора ВЧ энергии от электрон-
ных потоков. Сформировалось особое направление В. э. —
СВЧ электроника.
До 60-х гг. В. э. представляла практически всю электро-
нику» Изобретение транзистора и последовавшее за этим
4 Энц. словарь «Электроника»
ВАКУУМНО-ПЛОТНОЕ SO
бурное развитие полупроводниковой электроники ограни-
чило область применения маломощных приборов В. э. от-
носительно узким кругом задач, связанных гл. обр. с ра-
ботой в условиях интенсивного радиационного или мощно-
го импульсного эл.-магн. облучения. Однако те области
техники и технологии, где необходимы мощные источ-
ники эл.-магн. поля, — радиовещание, телевидение, уско-
рительная техника, плазменная технология и плазмохи-
мия, дальняя связь, радиолокация и др. — в основном ба-
зируются на В. э. Область применения вакуумных прибо-
ров определяется следующими особенностями исполь-
зуемых в них физ. явлений и процессов. Во-первых, при
взаимодействии эл-нов с эл.-магн. полями в вакууме нет
столкновений эл-нов со связанными атомами, а вероят-
ность столкновений с атомами остаточных газов пре-
небрежимо мала. Поэтому тепловые потери энергии эл-нов
в пространстве взаимодействия также малы и не ограничи-
вают коэф, полезного действия прибора. Кпд нек-рых
типов генераторных ламп, модуляторных ламп, магнетро-
нов и клистронов достигает или превышает 90%. Во-вто-
рых, остаточная (не отданная эл.-магн. полю) энергия элект-
ронных потоков в вакуумных приборах рассеивается на
электродах с большой поверхностью, к-рые могут интен-
сивно охлаждаться; это позволило создать приборы мощ-
ностью до неск. десятков МВт и выше.
В. э. больших мощностей — одно из важнейших направ-
лений совр. электроники Развитие В. э. стало возможным
благодаря фундаментальным достижениям в области физи-
ки твёрдого тела, жидкости и газа, материаловедения и
теплофизики. Кроме того, В. э. опирается на результаты
исследований по проблемам электронной эмиссии, элект-
ронной оптики, пробоев вакуумных зазоров, а в СВЧ диа-
пазоне — также электродинамики и электродинамических
систем.
В зависимости от принципа действия, назначения и техно-
логич. особенностей приборы и устр-ва В. э., составляю-
щие широкий класс электровакуумных приборов, делятся на
электронные лампы, электровакуумные СВЧ
приборы, электронно-лучевые приборы, рент-
геновские трубки и фотоэлектронные прибо-
р ы. К вакуумным приборам и устр-вам относятся не-
многочисл. группа вакуумных индикаторов и вакуумные
интегральные схемы, а также электронно-лучевые техно-
логич. установки и др.
Специфическими для технологии приборов В. э. явля-
ются следующие осн. процессы: получение и обеспече-
ние длит, сохранения высокого вакуума либо заданного
состава остаточного газа в объёме прибора, обеспече-
ние высокой электрической прочности вакуумных зазо-
ров и изготовление катодов. Катод, служащий источни-
ком эл-нов, является общим элементом всех приборов
и устр-в В. э. Св-ва катодов определяют достижимый
уровень важнейших характеристик вакуумных приборов —
долговечности и надёжности. С улучшением этих харак-
теристик связано применение мощных приборов В э.
как источников ВЧ и СВЧ излучения в радиолокации, радио-
навигации, космич. связи, а также для повышения эффек-
тивности пром, и сельскохозяйств. произ-ва. Дальнейшее
развитие В. э. предусматривает как совершенствование
имеющихся, так и разработку новых более эффективных
Вакуумно-плотное соединение. Рис. 1. Разъёмные
вакуумно-плотные соединения с металлической
(а) и эластичной (б) прокладками: I — проклад-
ка; 2 — фланец.
физико-конструктивных и технологич. принципов построе-
ния МОЩНЫХ электровакуумных приборов. В. А. Афанасьев.
ВАКУУМНО-ПЛОТНОЕ СОЕДИНЁНИЕ, разъёмное
или неразъёмное соединение деталей и узлов вакуумных
приборов и систем, обеспечивающее в них длит, сохра-
нение заданной глубины вакуума. ✓
Разъёмные В.-п. с. (рис. 1) выполняют с использо-
ванием металлических (AI, Си, Ад, Аи) или эластичных
органических (вакуумная резина, полиуретан, фторопласт)
прокладок, а также вакуумных масел, смазок, лаков и
герметиков. Вакуумная плотность достигается за счёт уп-
ругой деформации прокладок, располож. между смеж-
ными соединёнными деталями. Неразъёмные В.-п. с.
(рис. 2), получившие широкое распространение в электро-
вакуумных приборах, выполняют пайкой или сваркой
(паяные часто наз. вакуумным спаем). При соз-
дании паяных и сварных В.-п. с. тонких оболочек (до 3 мм)
необходимо, чтобы текстура материала оболочки (ориен-
тировка кристаллитов вдоль направления прокатки мате-
риала) располагалась перпендикулярно плоскости вакуум —
атмосфера (рис. 2,а). Большие трудности возникают при
создании неразъёмных В.-п. с. разнородных материалов,
напр. металлов с керамикой (см. Металлокерамиче-
ское вакуумно-плотное соединение), стеклом, ферритами.
Осн. параметры — вакуумная плотность и механич. проч-
ность; для прогреваемых В.-п. с. важной эксплуатац.
характеристикой является также термостойкость, опреде-
ляемая кол-вом циклов изменения темп-ры от низкой к
высокой и обратно без возникновения течи в соеди-
нении. Способность В.-п. с. сохранять требуемый вакуум оп-
ределяется течеискателем.
Лиг..* Вакуумные системы и их элементы, М., 1968,- Ковалев-
ским Р. Е., Чекмарёв А. А., Конструирование и технология вакуумно-
плотных паяных соединений, М., 1968. В. К. Ерошев
ВАКУУМНЫЙ КОНДЕНСАТОР, электрический кон-
денсатор, обкладки (ёмкостные электроды) к-рого разде-
лены вакуумным промежутком; разновидность конденса-
тора с газообразным диэлектриком (рис.). Номи-
Рис. 2. Типичные паяные (а — г) и сварные (д — з)
вакуумно-плотные соединения: 1 — направление
кристаллитов материала; 2 — припой.
а б е ж з
I
ВАКУУМНЫЙ
51
содержанием паров воды в пластинчато-роторном В. н.
используется газобалластное устр-во, к-рое позволяет
предотвращать конденсацию паров воды за счёт заполне-
ния камеры насоса определённым объёмом воздуха (бал-
ластным газом). Двухроторный В. н. (рис. 3) состоит из
нальная ёмкость В к. от единиц до тысяч пФ; пределы
рабочих напряжений 10*—106 В (амплитудное значение)
и токов 10—10'* А (эффективное значение); tg 6=(0,1—3)Х
XIО-4 на частоте 10° Гц (диэлектрич. потери в вакууме
практически отсутствуют и определяются в основном по-
двух фигурных роторов, к-рые при вращении создают в
терями в обкладках и в изоляц. оболочке). В. к. применя-
ют преим. в радиопередающей аппаратуре, работающей
в диапазоне частот 1—100 МГц, а также в разл. мощных
высокочастотных и высоковольтных электротехн. устр-вах.
Лит.: Буц 8. П., Железнов М. Т-, Юр и нов М. М., Вакуумные
конденсаторы, Л-, 1971; Справочник по электрическим конденсаторам,
М.г 1983; Горячева Г. А., Добромыслов Е. Р., Конденсаторы, М.,
1984.
ВАКУУМНЫЙ НАСбС устройство, предназначенное
для удаления газов и паров из замкнутого объёма с целью
получения вакуума. По принципу действия различают
механич., пароструйные, сорбционные и криогенные В. н.
В зависимости от диапазона давлений, обеспечиваемого
В. н., различают низковакуумные (от 105 до 102 Па), сред-
невакуумные (от Ю2 до 10—1 Па), высоковакуумные (от
10—1 до 10~6 Па) и сверхвысоковакуумные (св. 10 6 Па)
насосы (рис. 1).
Осн. эксплуатац. параметры В. н.: предельное давление
(остаточное давление или предельный вакуум), к-рое может
быть обеспечено насосом; быстрота откачки — объём газа,
откачиваемый при данном давлении в единицу времени;
допустимое (наибольшее) выпускное давление на выходе
насоса, дальнейшее повышение к-рого нарушает нормаль-
ную работу насоса, а также состав остаточной атмосферы.
Механические В. н. бывают вращательные, двухро-
торные и турбомолекулярные. Среди вращательных В. н.
наибольшее распространение получил пластинчато-ротор-
ный насос с масляным уплотнением (рис. 2). Всасывание
и выталкивание газа в таком В. н. осуществляется при
изменении объёмов ячеек, образованных эксцентрично рас-
положенным ротором, в прорезях к-рого помещены под-
вижные пластины. Уплотнение зазоров между деталями
В. н., а также частичное его охлаждение обеспечивают-
ся маслом. Для откачки парогазовых смесей с большим
Вакуумный насос. Рис. 1 Диапазоны давлении,
обеспечиваемых различными вакуумными насо-
сами
низкий средний ________________высокий
вакуум вакуум вакуум
сверхвысокий
вакуум
Вакуумный конденсатор. Конструкции вакуумных
конденсаторов: а— постоянной ёмкости; б— пе-
ременной ёмкости; 1 — обкладки; 2 — основания;
3— выводы; 4— вакуумно-плотная изоляционная
оболочка; 5 — стакан; 6 — цилиндрическая на-
правляющая; 7 — втулка; 8 — регулировочный
винт; 9 — металлический сильфон.
ВАКУУМНЫЙ
камере насоса направленное движение газа. Такие В. н.
обладают достаточно большой быстротой откачки, однако
для их работы требуется предварит, разрежение ^10“1 Па.
В турбомолекулярном В. н. используется преимуществ,
движение молекул газа в направлении его откачки при
вращении ротора, состоящего из дисков (рис. 4). Использо-
вание таких В. н. позволяет получать предельное разре-
жение до 10 7 Па при практически безмасляной оста-
точной атмосфере.
Пароструйные В. н. разделяются на диффузионные
(высоковакуумные) и бустерные. Действие пароструйных
В. н. осн. на захвате ч-ц откачиваемого газа струёй пара.
В таких насосах пар образуется в результате нагрева ра-
бочей жидкости (в основном вакуумного масла) в ки-
пятильнике, к-рый расположен в ниж. части В. н. Диф-
фузионные В. н. предназначены для получения остаточ-
ного давления до 10 Па и ниже. Бустерные насосы
эффективны в диапазоне давлений 10—10~ Па, что обус-
ловлено высокой мощностью подогревателей, а также ис-
пользованием летучих масел.
В сорбционных В. н. действие осн. на способности
сорбентов (напр., Ti, Мо) поглощать газ. В таких В. н.
внутр, поверхность камеры покрывается либо плёнкой хи-
мически активного металла (геттерный В. н.), либо слоем
пористого адсорбента (адсорбционный В. н.). Для удале-
ния инертных газов, к-рые практически не поглощаются
плёнками металлов, применяют в основном геттерно-ион-
ные насосы. Наибольшее распространение среди геттерно-
ионных В. н. получили магниторазрядные насосы, в к-рых
сорбционный способ поглощения химически активных газов
сочетается с ионным способом откачки инертных газов и
углеводорода (их ионизацией сильным электрич. разрядом
и удалением ионизир. молекул магн. полем) (рис. 5).
В таком В. н. анод представляет собой набор ячеек, на к-рых
осаждается геттер (в основном Ti), распыляемый с като-
дов. В магниторазрядном В. н. газовый разряд в диапа-
зоне рабочих давлений 10“’—10-8 Па поддерживается
магн. полем с напряжённостью 5,6-104—1,2-10* А/м. В
S2
сорбционных В. н. быстрота откачки зависит от того, ка-
кой газ откачивается. Напр., быстрота откачки водоро-
да — 5000 л/с, азота — 2000 л/с, аргона — 50 л/с.
Действие криогенных В. н. осн. на поглощении газа
поверхностью, охлаждённой до низкой (криогенной)
темп-ры. Различают криогенные В. н. заливного типа и с
автономным холодильным устр-вом. В. н. заливного типа
содержит ёмкость, заполненную хладагентом (обычно
Н), и защитную ёмкость, заполненную жидким N (т. н.
азотный экран), на поверхности к-рых конденсируются
молекулы откачиваемого газа. В. н. с автономным холо-
дильным устр-вом содержит (рис. 6) газовую холодиль-
ную машину (обычно с темп-рными уровнями от 70
до 100 К). Для получения сверхвысокого вакуума приме-
няются криосорбционные В. н., к-рые представляют собой
криогенные насосы с тонкой плёнкой сорбента на внутр,
поверхности камеры.
В электронном приборостроении В. н. обычно исполь-
зуют в составе вакуумных агрегатов (конструктивно объе-
диняющих в единое целое В. н., вакуумные клапаны, ло-
вушки, реле, трубопроводы и др. устр-ва) для создания
вакуума, в разл. технологич. установках (см. Вакуумная
напылительная техника) и в электровакуумных приборах
(см. Откачка).
Лит..- Основы вакуумной техники, 2 изд., М-, 1981. В. П. Борисов.
ВАКУУМНЫЙ СПАЙ, см. в ст. Вакуумно-плотное сое-
динение.
ВАЛЁНТНАЯ ЗбНА, энергетическая область разре-
шённых электронных состояний в твёрдом теле; при
темп-ре Т=0 К целиком заполнена валентными электро-
нами. Понятие В. з. в основном используется при опи-
сании законов движения носителей заряда в полупровод-
никах. Под влиянием теплового движения (Т=#0К), а также
внеш, воздействий (освещение, ионизир. облучение, вве-
дение примеси и т. п.) часть эл-нов переходит из В. з. в зону
проводимости (становясь электронами проводимости) или
на примесные уровни в запрещённой зоне. В результате
S3
ВАРИКАП
в В. з. появляется нек-рое число незаполненных электрон-
ных состояний — дырок, к-рые, как и эл-ны проводимости,
являются свободными носителями заряда и участвуют в
электропроводности ПП.
вапотрон (от лат. vapor—пар и ...трон), мощная
генераторная лампа, в к-рой охлаждающая анод вода
доводится до кипения (см. Охлаждение электронных при-
боров). Охлаждение анода кипением (испарением) воды бо-
лее эффективно по сравнению с обычным водяным охлаж-
дением, т. к. при этом отводится теплота, необходимая
не только для нагрева воды до темп-ры кипения, но и для
парообразования. Для В. характерен т. н пузырьковый
режим кипения: с ростом темп-ры анода до точки кипе-
ния воды (или неск. выше) на его наружной поверх-
ности образуются пузырьки пара, к-рые постепенно растут
и затем поднимаются на поверхность воды, унося теп-
ловую энергию. Чтобы предотвратить переход пузырько-
вого режима в плёночный (образование на поверхности
анода сплошной плёнки пара, имеющей низкую тепло-
проводность), наружную поверхность анода В. снабжают
конич. выступами (зубцами), препятствующими возникно-
вению такой плёнки, а следовательно, перегреву анода
и выходу В. из строя. Система охлаждения В обычно
замкнутая: пар из бачка, в к-рый помещён анод, посту-
пает в конденсатор, а вода из конденсатора возвраща-
ется через водосборник обратно в бачок В. (рис.).
Н. В. Черепнин.
ВАРИКАП [англ, varicap, от vari(able) — переменный и
cap(acity) — ёмкость], полупроводниковый диод, ёмкость
к-рого (ёмкость электронно-дырочного перехода) нели-
нейно зависит от приложенного электрич. напряжения
(смещения). В качестве В. используют ПП диоды при об-
ратном пост, смещении, когда проявляется только барьер-
ная ёмкость полупроводникового перехода. В. изготовляют
на основе Ge, Si и GaAs. Осн. параметры В.: номинальная
(начальная) ёмкость С, добротность Q и коэф, перекры-
тия по ёмкости Кс. Номинальную ёмкость В. изме-
ряют обычно при мин. значениях обратного напряжения
б
Umin (как правило, от —1 до —6 В); её величина
определяется ПП материалом (уровнем концентрации при-
месей в нём), площадью р—п-перехода и составляет от
долей пФ до сотен пФ. Добротность (отношение реак-
тивного сопротивления В. на частоте сигнала к сопротив-
лению потерь при заданном значении ёмкости или обрат-
ного напряжения) измеряют обычно при тех же обрат-
ных напряжениях, что и ёмкость. Как правило, В. рабо-
тают в диапазоне высоких и сверхвысоких частот (С>1 МГц),
для к-рых QB4=1/2jrfCr, где г— последовательное (относи-
тельно С) сопротивление диода, включающее сопротив-
А Вапотрон. Схема охлаждающей системы вапотро
ВАРИКОНД
S4
ление потерь в объёме ПП, сопротивление контактов и
элементов конструкции (В., используемые в ВЧ и СВЧ
диапазонах, иногда наз. также варакторами). К кон.
80-х гг. достигнуты QB4^500 на f=50 МГц при С=10 пФ.
C(Umin)
Коэффициент перекрытия Кс=----------—— позволяет
определить величину изменения ёмкости В. в диапазоне
рабочих напряжений U от Umln до Uma„ (Uma, по абс.
величине может достигать 200 В). Характерные значения
Кс составляют 2—20, причём, если плавные и резкие
р—п-переходы имеют обычно то в случае сверх-
резких р—п-переходов Кс может изменяться в более ши-
роких пределах. Поскольку ёмкость В. зависит также от
темп-ры, вводят температурный коэффициент
(ТКЕ), определяемый как относит, изменение ёмкости при
изменении темп-ры на 1 град. Так, для ^ремниевых В.
с резким р—п-переходом ТКЕ СМ500-10 град при
|U| =4 В; с усилением зависимости ёмкости от напря-
жения, а также при понижени^ Umjn ТКЕ возрастает и при
1 В может достигать 5000-10 град .
В радиоэлектронных устр-вах св-во нелинейного изме-
нения ёмкости В. используют для получения параметрич.
усиления, умножения частоты и т. д., а возможность
электрич. управления ёмкостью — для дистанц. и безынер-
ционной перестройки резонансной частоты колебат. кон-
тура.
Лит.: Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ.,
кн. 1—2, М., 1984. С. К. Коровин.
ВАРИКОНД [англ, varicond, от vari(able) — переменный
и cond(enser) — конденсатор], сегнетокерамический кон-
денсатор с резко выраженной нелинейной зависимостью
ёмкости от напряжённости электрич. поля (В. с электрич.
управлением ёмкостью) или от темп-ры (температурно-
чувствит. В., или те р мо ко н д е н сат о р ы). Для изготов-
ления В. используют неск. видов сегнетокерамики на ос-
нове твёрдых р-ров титаната бария, характеризующихся
сильным размытием области фазового перехода в рабо-
чем интервале темп-p; коэф, нелинейности, оцениваемый
отношением макс, диэлектрич. проницаемости к минималь-
ной при наложении управляющего поля смещения, дости-
гает 15 в В., предназначенных для работы на НЧ, и 1,1—2 —
на СВЧ. По конструкции различают дисковые, пластинча-
тые и плёночные (СВЧ) В. Характеризуются высокой
Варистор Вольт-амперные характеристики вари-
сторов: 1—6 — на основе ZnO; 7, 8 — на основе
SiC.
механич. прочностью, долговечностью, устойчивы к вибра-
циям и действию влаги. Осн. недостаток — временная и
темп-рная нестабильность параметров. Применяются в
устр-вах автоматики и СВЧ техники, электронных часах с
термокомпенсацией, медицинских приборах и др.
Лит.: Вербицкая Т. Н., в кн.: Вариконды в электронных импульсных
схемах, М., 1971, с. 27—58; Сегнетоэлектрики в технике СВЧ, М.,
1979. Б. А. Ротенберг.
ВАРЙСТОР [англ, varistor, от vari(able) — переменный и
(resi)stor — резистор], полупроводниковый резистор, со-
противление к-рого изменяется при изменении приложен-
ного напряжения, вследствие чего его вольт-амперная
характеристика (ВАХ) нелинейна. Нелинейность ВАХ В. обус-
ловлена увеличением электропроводности оксидных плёнок
на поверхности кристаллитов резистивного материала в
сильных электрич. полях, замыканием точечных контактов
между кристаллитами из-за их разогрева и др. фактора-
ми. Конструктивно В. обычно выполняются в виде дисков,
таблеток, стержней; существуют бусинковые и плёночные
В. Широкое распространение получили стержневые под-
строечные В. с подвижным контактом. Изготовляются В.
путём высокотемп-рного обжига заготовок из порошкооб-
разного резистивного материала (преим. SiC, ZnO) со
связующими в-вами (глина, жидкое стекло, лаки, смолы
и т. п.). После термообработки поверхность заготовки
металлизируют для обеспечения омического контакта с вы-
водами прибора. Готовый В. герметизируется с помощью
разл. эмалей, компаундов и пластмасс.
К осн. характеристикам В. относятся: ВАХ (рис.); рабо-
чие напряжение и ток; коэф, нелинейности а (отноше-
ние сопротивления В. постоянному току к дифференц.
сопротивлению при заданном напряжении); темп-рные
коэф, (статич. сопротивления, напряжения, тока). Диапа-
зон рабочих напряжений В. от неск. В до неск. десятков
кВ, токов — от 0,1 мА до 1 А, коэф, нелинейности 2—10 у
В. на основе SiC и 20—100 у В. на основе ZnO,
темп-рный коэф, напряжения для всех типов В. не превы-
шает 0,1 % на град.
На основе В. изготовляются умножители частоты, моду-
ляторы, устр-ва электрозащиты и поглощения перенапря-
жений И др. А. о. Олеск.
ВЁНТИЛЬ (от нем. VentiI — клапан) электрический,
название электрич. приборов, обладающих в зависимости
от направления электрич. тока высокой (для токов прямо-
го направления) или низкой (для токов обратного направ-
ления) проводимостью (т. н. односторонняя прово-
димость). Эта особенность В. обусловила широкое ис-
пользование их в качестве активного элемента выпрями-
телей, инверторов, преобразователей частоты, коммутирую-
щих устр-в и т. д. Вентильный эффект возможен на гра-
нице металла и электролита (электролитические В.),
металла и газа (газоразрядные В.), металла и вакуума
(электронные, или электровакуумные В.), металла
и ПП или двух ПП с разл. типами проводимости (полу-
проводниковые В.).
Различают управляемые и неуправляемые В. Управ-
ляемый В. обладает св-вом проводить электрич. ток
только при наличии тока в цепи управляющего электро-
да. В неуправляемых В. управляющий электрод от-
сутствует и переход из состояния с низкой проводимостью
в состояние с высокой проводимостью обусловливается
подачей на В. напряжения, превышающего напряжение
включения. В качестве В. применяются разл. электронные
приборы: диоды (электровакуумные, ПП, газотроны),
ртутные вентили, тиратроны, игнитроны, тиристоры и др.
Осн. параметры В.: мощность (обычно от десятых
долей Вт до десятков кВт), величина выпрямленного тока
(от сотых долей А до сотен А), падение напряжения (от
десятых долей В до неск. десятков В), обратное напря-
жение, при к-ром наступает электрич. пробой межэлект-
родного промежутка (от десятков В до сотен кВ), а также
время включения, время выключения (восстановления) и
нек-рые другие. М. В. Широков.
ВЕНТИЛЬНАЯ МАТРИЦА, кристалл полупроводника,
на к-ром с помощью определённых (стандартных) фото-
55
ВИДЕОЗАПИСЬ
шаблонов сформирован набор простейших активных и пас-
сивных элементов (электронных ключей, логич. элементов
типа «И—НЕ», «ИЛИ—НЕ», диодных сборок и т. п., для
простоты условно наз. вентилями). Используется в ка-
честве исходной заготовки (полуфабриката) при создании
специализир. БИС и СБИС, что позволяет в неск. раз
сократить время проектирования сложных микросхем и за-
траты на их изготовление. Окончат, топология микросхе-
мы на основе В. м. формируется с помощью спец, фото-
шаблонов в соответствии с требуемой функцией, схемой
создаваемого устр-ва.
ВЗРЫВНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ, интенсив-
ное испускание электронов, обусловленное взрывным пере-
ходом материала эмиттера из конденсир. фазы в плотную
плазму в результате разогрева локальных областей като-
да при протекании собственного эмиссионного тока. На
практике В. э. э. возбуждают обычно посредством авто-
электронной эмиссии (АЭ). При подаче импульса напря-
жения на электроды, находящиеся в вакууме, при пере-
грузке катода током АЭ у катода образуется плазмен-
ный сгусток (катодный факел), к-рый, распространяясь
к аноду, через небольшой интервал времени At (~10 с)
замыкает промежуток катод — анод. За время At имеет
место В. э. э., на неск. порядков превосходящая по току
исходную АЭ. Подбором материала катода, а также пара-
метров питающего импульса напряжения и нагрузки удаётся
добиться хорошего воспроизведения эмиссионных св-в ка-
тода после каждого импульса. Т. о., в режиме В. э. э.
многократно получают мощные импульсы тока (до неск.
млн. А). Поскольку в большинстве случаев плазма при
В. э. э. создаётся за счёт взрыва самих катодов, они по
конструкции одинаковы с катодами для АЭ (острия, лезвия,
шероховатые поверхности и т. п.). С точки зрения долго-
вечности, лучшей воспроизводимости эмиссионных св-в,
наиболее подходящими являются материалы с высокой
электро- и теплопроводностью (Си, Ag, Au, AI), отличаю-
щиеся меньшим переносом в-ва при взрывах. Для В. э. э.
с предварительно созданной плазмой перспективны като-
ды, выполненные на основе композиции металла и диэлект-
рика. В. э. э. применяется в генераторах мощных электрон-
ных пучков и др. устр-вах сильноточной электроники.
Лиг.: Бугаев С. П. и др., «УФК», 1975, т. 115, с. 101—20; Ме-
сяц Г. А., Проскуровский Д. И., Импульсный электрический разряд
в вакууме, Новосиб., 1984. В. Н. Шредник.
ВИДЕО... (от лат. video — смотрю, вижу), часть сложных
слов, указывающая на отношение к электрич. сигналам,
к-рые несут информацию об изображении (видеосигнал),
а также к системам и устр-вам, используемым в систе-
мах передачи изображения (видеомагнитофон).
ВИДЕОДЕТЁКТОР, устаревшее назв. детекторного
СВЧ диода.
ВИДЕОЗАПИСЬ, запись изображений (напр., телевиз.
программ, визуальной информации с экранов электронно-
лучевых приборов и т. п.) с целью их сохранения и после-
дующего воспроизведения. В отличие от фото- и кино-
съёмки при В. изображение предварительно преобразуется
в последовательность электрич. сигналов (видеосигналов),
к-рые и фиксируются тем или иным способом на носителе
записи. В зависимости от вида носителя и способа воздей-
ствия на него при записи и считывании (воспроизведении)
видеоинформации различают магн., оптич., электростатич.,
механич. В.
Магнитная В., получившая преимуществ, распростра-
нение, по существу аналогична магнитной записи звука
и осуществляется на магн. ленте или диске при помощи
видеомагнитофона, в к-ром записывающим и (или) счи-
тывающим элементом является магнитная головка. При
записи в обмотку магн. головки подаётся электрич. сиг-
нал, модулированный по частоте видеосигналом. Перем,
магн. поле, создаваемое в рабочем зазоре магн. головки,
намагничивает прилегающую к нему (в данный момент
времени) область носителя записи. Воспроизводящим эле-
ментом является также магн. головка. При считывании
магн. поле движущейся сигналограммы создаёт изменяю-
щийся магн. поток в сердечнике головки. Возникающее
при этом в обмотке головки напряжение усиливают и
демодулируют, восстанавливая таким образом записанный
ранее сигнал. Для записи (считывания) широкополосных
видеосигналов (полоса частот до 8—10 МГц) требуется
большая скорость перемещения носителя записи относи-
тельно магн. головки. Это достигается применением за-
писывающего элемента спец, конструкции, напр. для В. на
магн. ленту используется не одна, а неск. магн. головок,
укреплённых на окружности диска, вращающегося поперёк
(поперечно-строчная запись) или под нек-рым углом к на-
правлению движения магн. ленты (наклонно-строчная за-
пись). Качество магн. В. в значит, мере зависит от ста-
бильности перемещения носителя и частоты вращения
магн. головок, уровня аппаратных шумов и нелинейных
искажений. Улучшение качества В. обеспечивается приме-
нением электронных систем синхронизации лентопротяж-
ного механизма и привода головок, частотной коррекции
и шумоподавления. Первые студийные видеомагнитофо-
ны созданы в США в 1956. В февр. i960 по Центральному
телевидению СССР впервые был показан концерт, запи-
санный на магн. ленту при помощи отечеств, видеомаг-
нитофона «Кадр». Магн. В. по сравнению с др. спосо-
бами записи изображения дала новые техн, возможности
для подготовки телепрограмм, создания видеотек, видео-
архивов и др. Магн. В. выгодно отличается возможностью
многократного использования носителя, допускает элект-
ронный монтаж фрагментов фиксируемого изображения,
доступна широкому кругу пользователей неспециалистов
в области электроники, применяется для регистрации
видеоинформации во мн. областях науки и техники;
кассетные видеомагнитофоны получили широкое распро-
странение в быту, напр. при съёмке и демонстрирова-
нии любительских телефильмов.
При оптической В. на носитель записи воздействуют
сфокусир. световым пучком, чаще всего лазерным лу-
чом. В результате такого воздействия отд. участки носи-
теля изменяют свои оптич. характеристики (напр., коэф,
отражения, преломления или поглощения света, величину
угла магнитооптич. вращения плоскости поляризации). За-
писывающим элементом в устр-вах оптич. В. является оптич.
головка, содержащая лазер, модулятор света и систему
фокусировки лазерного излучения. Носители для оптич. В.
изготовляют обычно в виде дисков (см. Оптический диск).
Сигналограмма на оптич. диске представляет собой круго-
вую или спиральную дорожку, сформированную из после-
довательности участков поверхности диска с изменённы-
ми оптич. характеристиками; размер одного такого участ-
ка — пита — ок. 1 мкм. Оптич. диск с сигналограммой либо
используется непосредственно с целью воспроизведения
записанного на нём изображения, либо с его помощью
изготовляют диск-оригинал для последующего тиражиро-
вания дисков-копий, предназначенных только для воспро-
изведения видеосигналов. Воспроизведение изображения с
оптич. диска осуществляется оптич. головкой, к-рая фоку-
сирует луч маломощного непрерывного лазера на дорож-
ке записи, воспринимает прошедшее через диск или от-
ражённое от него излучение, промодулированное сигна-
лограммой, и преобразует его в электрич. сигнал. Су-
ществ. преимущество оптич. В. перед др. видами В. —
отсутствие механич. соприкосновения записывающего (вос-
производящего) элемента с носителем записи, что обеспе-
чивает продолжит, срок службы носителя.
Первые оптич. диски с нестираемой сигналограммой и
лазерные видеопроигрыватели для них появились в 1978
(Нидерланды). Оптич. диски отличаются очень высокой
поверхностной плотностью записи информации (на 1—2 по-
рядка выше, чем при магн. В.); это позволяет на диске
диам. 30 см записать телевиз. программу длительностью
до 60 мин. В 80-е гг. (США, Япония) созданы оптич. диски
и аппаратура для однократной В. и многократного вос-
произведения записанной видеоинформации; разработаны
также оптич. диски для многократной записи (т. н. ревер-
сивные оптич. диски). Оптич. диски с нестираемой сигна-
лограммой используются, напр., для просмотра телевиз.
программ и видеофильмов в домашних условиях, в уч.
ВИДЕОИМПУЛЬС
S6
процессе, для создания архивов видеоинформации; диски,
допускающие перезапись сигналограмм, применяют преим.
для подготовки телевиз. программ.
При электростатической В. сигналограмма пред-
ставляет собой упорядоченное пространств, распределе-
ние электрич. зарядов (потенц. рельеф) на поверхности
носителя обычно в виде диска. Электростатич. В. как спо-
соб записи изображения разработана в нач. 70-х гг. (США).
Электростатич. диски с сигналограммой изготовляют мат-
рицированием, и они используются только для воспроиз-
ведения видеоинформации (как грампластинки) с помощью
спец, ёмкостного преобразователя. Для обратимых про-
цессов записи — воспроизведения изображений электро-
статич. способом используют тонкие пластинки из ПП или
сегнетоэлектрика, на поверхности к-рых потенц. рельеф
создаётся сканирующим электронным лучом. Считывание
записанной таким образом сигналограммы (или её стира-
ние) осуществляется при помощи электронного (как в
обычных передающих ЭЛП) или светового луча. Электро-
статич. В. из-за сложности считывания видеоинформации
практически не применяется.
Механическая В. (разработана в нач. 70-х гг., Англия,
ФРГ) выполняется в принципе так же, как и механич.
звукозапись: носителем записи служит металлич. или пласт-
массовый диск, на поверхности к-рого посредством рез-
ца фиксируется сигналограмма обычно в виде спиральной
канавки, глубина и (или) ширина к-рой меняются в соот-
ветствии с изменением параметров видеосигнала. Изобра-
жение, записанное таким образом, воспроизводится при
помощи видеопроигрывателя. Механич. В. так же, как и
электростатическая, распространения не получила.
Перспективным направлением развития В. является при-
менение методов цифрового кодирования видеоинформа-
ции. Это позволяет резко повысить качество записи,
особенно при многократной перезаписи, что очень важно
в телевиз. вещании. В сер. 80-х гг. появились первые
цифровые видеомагнитофоны с записью на магн. ленту
(США, Япония) и устр-ва цифровой В. на реверсивных
оптич. дисках (Япония) (см. Цифровая запись).
Лит..- Г ит л иц М. В., Лишин Л. Г., Видеомагнитофоны и нх примене-
ние, М., 1980; Робинсон Д. Ф., Магнитная видеозапись. Теория и
практика, пер. с англ., М-, 1980; Фрндлянд И. В., Сотников В. Г.,
Бытовые видеомагнитофоны, М., ---- - - - -
запись, пер. с венг., М., 1987.
ВИДЕОИМПУЛЬС, см. в ст. Электрический импульс.
ВИДЕОКАМЕРА, портативное устройство, состоящее из
конструктивно объединённых передающей телевизионной
камеры и кассетного видеомагнитофона, предназначена для
видеозаписи. В отличие от киносъёмочного аппарата обес-
печивает возможность просмотра отснятого сюжета сразу
же после съёмки. Первые профессиональные В. для теле-
виз. репортажей созданы в Японии и США в нач. 80-х гг.;
несколько позже появились бытовые В. Для преобразо-
вания изображения в электрич. сигнал в В. используют
миниатюрные электронно-лучевые приборы (сатиконы,
плюмбиконы и др.) или матрицы на приборах с зарядовой
связью. Как правило, В„ снабжены объективами с перем,
фокусным расстоянием и электронным видеоискателем,
к-рый можно использовать в качестве экрана для конт-
рольного воспроизведения записанных программ, а также
системами автоматич. регулировки уровня видеосигналов.
Запись видеосигналов в В. осуществляется на магн. лентах
шир. 12,7 или 8 мм в стандартных кассетах; на одной
такой кассете можно записать телевиз. программу дли-
тельностью от 90 до 240 мин. Полоса частот видеосигнала
до 3,5—4 МГц у профессиональных В. и до 2,5 МГц у быто-
вых; масса профессиональных В. (с кассетой и источ-
никами питания — аккумуляторами или батареями) до 6—
8 кг, бытовых — до 3 кг; потребляемая мощн. до 30 и
8 Вт соответственно.
Лит. см. при ст. Видеозапись. Б. С. Введенский.
ВИДЕОМАГНИТОФОН, устройство для записи на маг-
нитной ленте телевизионных видеосигналов (со звуковым
сопровождением) для их сохранения и последующего
воспроизведения. По принципу действия аналогичен обыч-
1986; Вайда 3., Современная видео-
Б. С. Введенский.
ному магнитофону, но в отличие от него имеет более
широкую полосу пропускаемых частот (до 6—7 МГц), что
обеспечивается высокой скоростью взаимного относитель-
ного перемещения магн. головки и ленты. Для этого в
В. используется не одна головка на канал записи (вос-
произведения), как в обычном магнитофоне, а несколько
(до 4) головок, закреплённых по окружности диска, вра-
щающегося поперёк (поперечно-строчная запись) или под
нек-рым углом к направлению движения ленты (наклон-
но-строчная запись) (рис.).
Первые В. с поперечно-строчной записью созданы в 1956
в США. Запись и воспроизведение в таких В. ведётся
на ленте шир. 50,8 мм четырьмя магн. видеоголовками,
установленными на диске, вращающемся с частотой
15 000 об/мин при скорости относит, перемещения магн.
головки и ленты до 40 м/с. Усовершенствованные В.
такого типа используются в телевиз. вещании. В 70-х гг.
в ФРГ, США, Японии, СССР и др. странах разработаны
В. с наклонно-строчной записью на ленте шир. 25,4 мм
(скорость относит, перемещения магн. головки и ленты —
21—24 м/с, частота вращения блока головок — 1500—3000
об/мин). Сравнительно большая длина строки видеозапи-
си в наклонно-строчных В. позволяет записывать на ней
полный телевиз. кадр и затем воспроизводить его при
неподвижной ленте (режим «стоп-кадра»).
Студийные В. обоих типов позволяют записывать стан-
дартные цветные программы телевиз. вещания и имеют
примерно одинаковые параметры: полоса видеосигналов
5—6 МГц, отношение сигнал/шум видеоканала 43—46 дБ.
В 80-е гг. широкое распространение получили полупро-
фессиональные и бытовые кассетные В. с наклонно-строчной
записью на ленту шир. 19,05; 12,7; 8 и 6,3 мм. Для них
характерна упрощённая конструкция лентопротяжного ме-
ханизма и электронных узлов. При скорости относит, пере-
мещения магн. головки и ленты 5—10 м/с в таких В.
обеспечивается полоса частот 3,5 МГц и отношение сиг-
нал/шум до 40 дБ. Сигналы звукового сопровождения в
В. записываются неподвижными магн. головками (как и при
магн. звукозаписи) вдоль одного из краёв ленты. Поло-
са частот звукового канала В. 50—15 000 Гц, отношение
сигнал/шум 50—55 дБ. По др. краю ленты также непо-
движной головкой записываются синхросигналы, к-рые ис-
пользуются в системе автоматич. регулирования частоты
вращения диска с головками и скорости перемещения ленты
для обеспечения при записи постоянства расстояния между
дорожками записи (шаг записи), а при воспроизведении —
точного следования головок по дорожкам. Т. к. каждая
из головок соприкасается с лентой в течение нек-рой
части своего полного оборота, то для получения непре-
рывного видеосигнала применяют электронный переключа-
тель, поочерёдно подключающий головки к усилителю за-
писи (воспроизведения). Для уменьшения искажений вос-
производимого видеосигнала, возникающих из-за различия
характеристик головок, непостоянства контакта их с магн.
лентой и др. причин, при записи применяют частотную
модуляцию видеосигнала, с последующей его демодуля-
цией при воспроизведении.
Чтобы снизить уровень шумов во входных цепях усили-
телей записи и воспроизведения В., применяют мало-
шумящие активные элементы, в частности полевые тран-
зисторы. Электрич. часть большинства совр. В. выполняется
на многофункцион. аналоговых и цифро-аналоговых БИС.
Лит.: Гитлиц М- В., Лишин Л. Г., Видеомагнитофоны и их при-
менение, М.—Будапешт, 1980; Фридлянд И. В., Сошников В. Г.,
Бытовые видеомагнитофоны, М., 1986. Б. С. Введенский. И. Б. Федюк.
ВИДЕОСИГНАЛ, электрический сигнал с широким спект-
ром частот (обычно от неск. Гц до неск. МГц), исполь-
зуемый для создания изображения в телевидении, радио-
локации, факсимильной связи. В. образуется светоэлектрич.
преобразователями (напр., суперортиконом или видико-
ном — в телевидении; фотоэлементом — в факсимильной
связи) или в результате детектирования принятых радио-
локатором эл.-магн. волн. В телевидении мгновенные зна-
чения В. на выходе передающего электронно-лучевого при-
бора пропорциональны яркости отд. участков изображения
видикон
на её светочувствит. поверхности. Возможные значения
размаха В. в чёрно-белом и цветном телевидении огра-
ничены уровнями чёрного, являющегося опорным уровнем
(В. равен 0), и белого (макс, значение В.). Для вещатель-
ных телевиз. систем нижняя граничная частота спектра
В. равна частоте смены полей (50—60 Гц), а верхняя —
наибольшей частоте изменений яркости передаваемого изо-
бражения вдоль строки (6—6,5 МГц). В фототелеграфии
световое пятно последовательно пробегает неподвижное
изображение; отражённые лучи попадают в преобразова-
тель, образуя В. Наибольшая частота спектра такого В.
зависит от скорости развёртки изображения и изменяется
в широких пределах (ВО—6000 Гц). В радиолокации В.
имеет чётко выраженную импульсную форму и нижняя
граничная частота его спектра равна частоте повторения
излучаемых импульсов (50—400 Гц), а верхняя— 1—10 МГц.
ВИДЕОТЕРМИНАЛ, то же, что дисплей.
видикбн (от лат. video — вижу и греч. eikon — изобра-
жение), телевизионный передающий электронно-лучевой
прибор с накоплением заряда, действие к-рого основано
на внутр, фотоэффекте. По сравнению с передающими
ЭЛП др. классов (с внеш, фотоэффектом) В. отличают
простота устр-ва и настройки, надёжность в эксплуатации,
высокие фотоэлектрич. параметры, малые габаритные раз-
меры и масса. Идея В. была высказана сов. физиком
А. А. Чернышёвым в 1925. Создание В. обусловило быстрое
развитие прикладного телевидения, а их дальнейшее усовер-
шенствование привело к широкому применению В. в аппа-
ратуре цветного телевиз. вещания.
Устр-во В. показано на рис. В цилиндрич. трубке раз-
мещён электронный прожектор, создающий электронный
пучок небольшого диам. (15—30 мкм) при токе порядка до-
лей или единиц мкА. Для фокусировки и отклонения
электронного луча в В. используются электростатич. и (или)
магн. поля (см. Электронно-оптическая система). Одним
из важнейших узлов В. является фотопроводящая мишень,
к-рая содержит т. н. сигнальную пластину (прозрачную
проводящую плёнку со стороны проецируемого изображе-
ния) и расположенный на ней со стороны электронно-оптич.
системы фотопроводящий слой. Вследствие непрерывного
сканирования рабочей поверхности мишени электронным
лучом фотопроводящий слой всегда заряжен. Элементар-
ные участки мишени, равные по площади сечению луча,
заряжаются лучом в моменты их коммутации. В осталь-
ное время — до следующего прихода луча в ходе раз-
вёртки (т. е. практически в течение всего кадра)—данный
участок мишени разряжается. Скорость разряда зависит
от освещённости. Чем больше освещённость участка изо-
бражения, тем меньше сопротивление фотопроводника
и тем быстрее происходит его разряд. К моменту прихода
луча потенциал мишени в различно освещённых участках
неодинаков (на мишени образуется потенциальный рельеф),
соответственно неодинаков и заряд этих участков. Заряд,
«высаживаемый» на поверхность мишени в момент ком-
мутации, в силу электростатич. отталкивания выводит во
внеш, цепь такой же по величине заряд из сигнальной
пластины. Заряд, теряемый мишенью в течение кадра,
равен заряду, получаемому ею в момент коммутации.
Т. о., в цепи сигнальной пластины протекает ток, значение
к-рого однозначно связано с распределением освещённости
по поверхности мишени. Коммутация элементов мишени в
В. осуществляется пучком быстрых (о>>1) либо медленных
(о<1) эл-нов, где и — коэф, вторичной электронной
эмиссии.
Мишени В., отличающиеся большим разнообразием по
конструкции (одни состоят из двух или трёх слоёв,
другие имеют мозаичную структуру или включают гладкие
и пористые прослойки), делятся на фоторезистивные и фо-
тодиодные. В фоторезистивных мишенях процесс
разряда определяется объёмными св-вами фотопроводяще-
го слоя; фотоэффект в них характеризуется значит, инер-
ционностью. Типичный материал фоторезистивных мише-
ней — трёхсернистая сурьма (86283); используются также
аморфный 8е и нек-рые др. ПП. В фотодиодных ми-
шенях разряд определяется св-вами р—п-перехода, к-рые
обеспечивают полное разделение световых носителей и в
связи с этим безынерционность, линейность световой
характеристики, предельно высокую чувствительность при-
бора. В качестве материала таких мишеней обычно служат
РЬО, Si, CdSe и др.
В зависимости от типа используемой мишени В. делятся
на кремниконы, плюмбиконы, кадмиконы, сатиконы, нью-
виконы, халниконы, эндиконы и др. В. создают сигнал
изображения при мин. освещённости мишени от десятых
долей до десятков лк, обеспечивая разрешающую спо-
собность от 400 до 10 000 линий. Чувствительность передаю-
щих телевиз. камер на В. ограничена шумами усилителя и ра-
стёт при их уменьшении. Если потери из-за такого ограниче-
ния велики (напр., при сверхвысоком разрешении), то ис-
пользуются В., в к-рых отражённый от мишени луч усилива-
ется вторично-электронным умножителем.
Для цветного телевидения созданы В., генерирующие
два или три видеосигнала.
Лит.: Гершберг А Е., Передающие телевизионные трубки с внут-
ренним фотоэффектом, 2 изд., Л., 1973; Гершберг А. Е., Вишнев-
ский Г. И., Многосигнальные видиконы, Л., 1983.
А. Е. Гершберг.
сигнальная пластина.
Видикон. Схема видикона (а) и его внешний
вид (б): ЭП — электронный прожектор; А — ус-
коряющий анод; С — мелкоструктурная сетка,
выравнивающая электростатическое поле (слу-
жит также коллектором вторичных электронов);
.ФС — фотопроводящнн слой мишени; СП—-
ВИДИМЫЙ
58
ВИДИМЫЙ СВЕТ
(видимое излучение), оптиче-
ское излучение, непосредственно воспринимаемое чело-
веческим глазом. Длины волн X В. с. лежат приблизи-
тельно в диапазоне от 400 до 760 нм. Оптич. излучение
разл. длин волн в этом диапазоне воспринимается чело-
веком как разл. цвета. Способность глаза человека воспри-
нимать В. с. разл. длины волны отображается кривой
спектральной чувствительности челове-
ческого зрения (кривой видност и) (рис.), изобра-
жающей зависимость 1/ЕЛ от (X), где Е? —энергии (в отно-
сит. единицах) монохроматич. излучений, равноярких для
зрения. Максимум кривой видности соответствует к—555 нм,
при этом Е} принимается за 1.
ВИЗУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ, метод обнаружения и ана-
лиза внешних дефектов изделий электронной техники, воз-
никающих на разл. этапах производства, осуществляемый
оператором с использованием оптич. средств; один из
видов контроля качества электронных приборов. Наиболее
трудоёмким считается В. к. монолитных и гибридных ИС
и особенно кристаллов со сформированными на них бипо-
лярными или МДП-структурами. Обычно контролю подвер-
гаются кристаллы после всех процессов литографии и раз-
деления пластин. Однако часто, исходя из условий техно-
логии изготовления ИС, В. к. кристаллов проводят на не-
разделённой ПП пластине
При В. к. выявляют поверхностные дефекты полупро-
водниковых пластин, коррозию и отслаивание металлич.
плёнок, неотравленные участки, смещение металлизир. раз-
водки, открытые участки р—п-переходов, смещение слоёв
при фотолитографии, дефекты напыления резисторов и т. п.
При определении дефектов пользуются эталонными образ-
цами ИЭТ, конструкторскими чертежами, фотографиями,
операц. картами технологич. процесса; величины откло-
нений оценивают сравнением с заданными на чертеже или
фотографии размерами топологич. элементов кристалла.
Осн. техн, средством В. к. является микроскоп; напр.,
в микроэлектронике широко применяется металлография,
микроскоп ММУ-3. Однако длит, работа с микро-
скопом приводит к быстрой утомляемости зрения контро-
лёра и к снижению качества контроля. С целью повышения
эффективности контроля созданы установки В. к. с автома-
тич. подачей и съёмом контролируемого образца,
программируемым перемещением координатного стола
с образцом относительно входного зрачка микроскопа,
автоматизир. регистрацией и удалением бракуемых из-
делий. Особенно перспективны автоматизир. установки В. к.,
оснащённые микропроектором с растровым экраном, даю-
щим достаточно яркое и чёткое изображение, приближаю-
щееся по качеству к изображению, получаемому с помощью
микроскопа.
Лит.: Оптические методы контроля интегральных микросхем. Состояние
и перспективы совершенствования, М., 1982.
А. П. Токарев, А. В. Ярош.
ВИНТОВАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ вполупроводни-
ках, возмущение плотности электронно-дырочной плазмы
в продольных электрич. и магн. полях, при к-ром плаз-
1.0
о,В
0.В
0,4
02
Видимый свет. Кривая спектральной чувствитель-
ности человеческого зрения (кривая видности).
О
380 420 460 500 540 580 620 660 700 740
менный шнур с током в полупроводниковом образце
принимает форму винтовой линии с осью, направленной
вдоль магн. поля (рис.). В электрич. цепи, содержащей
ПП стержень, помещённый в продольное магн. поле, В. н.
проявляется в виде осцилляций тока, возникающих вслед-
ствие сноса плазменного шнура в направлении поля при
неодинаковых равновесных концентрациях эл-нов и дырок
в плазме. Впервые В. н. наблюдалась в Ge (Ю. Л. Иванов,
С. М. Рывкин, СССР, 1958), позже — в Si и InSb при
возбуждении плазмы ударной ионизацией, светом и т. д.
В. н. в ПП применяется для моделирования процессов
неустойчивости в газовой плазме при решении проблем,
связанных со стабилизацией плазмы, напр. в установках
термоядерного синтеза.
Лит.: Пожела Ю. К., Плазма и токовые неустойчивости в полупро-
водниках, М., 1977.
ВИРТУАЛЬНЫЙ КАТОД (от ср.-век. лат. virtualis —
возможный), условная эквипотенциальная поверхность в
межэлектродном пространстве электровакуумного при-
бора, характеризующаяся минимальным отрицательным по
отношению к катоду-эмиттеру потенциалом. Возникнове-
ние в межэлектродном пространстве ЭВП области с
отрицат. потенциалом обусловлено пространств, зарядом
эл-нов. Такая область является потенциальным барьером,
преодолеть к-рый могут только эл-ны, обладающие доста-
точно высокими начальными скоростями. Для таких
эл-нов поверхность с мин. отрицат. потенциалом служит
как бы источником (катодом). Понятие «В. к.» играет важ-
ную роль в теории ЭВП СВЧ, в частности при описании
процессов в прикатодной области малошумящих и в
коллекторе мощных низковольтных приборов.
В широком смысле под В. к. понимается любая
эквипотенциальная поверхность, через к-рую не может
пройти часть эл-нов, напр. поверхность поворота в отра-
жательном клистроне, сложные поверхности в мно-
госекционных коллекторах с рекуперацией энергии элек-
тронов.
ВЙСМУТ (лат. Bismuthum), Bi, химический элемент V гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 83, ат. м. 208,9804.
Серебристо-серый с розоватым оттенком металл с высокой
электропроводностью (уд. электрич. сопротивление
1,16 мкОм-см при 20 °C); обладает выраженными диа-
магн. св-вами; плотн. 9800 кг/м3; fnn=271,4 °C, 1кип=1564 °C.
В электронном приборостроении используется как донор-
ная примесь в ПП материалах, входит в состав мягких
Винтовая неустойчивость в полупроводни-
ках. Сдвиг электронной составляющей плазмен-
ного шнура (пунктирная линия) относительно ды-
рочной составляющей (сплошная линия) при вин-
товой неустойчивости: Z — ось плазменного шну-
ра; Еп — напряжённость электрического поля;
Во — магнитная индукция.
Водоподготовка. Типовая технологическая схема
получения особо чистой воды для нужд элект-
ронного приборостроения; Прф — предваритель-
ная фильтрация; ООс — обратный осмос; Дг—
дегазация; ПДн — первичная деионизация; МФ —
микрофильтрация; Н — накопитель чистой воды;
ФСД — фильтрация смешанного действия;
УФСт — стерилизация УФ излучением; ФФ —
финишная фильтрация; ТП — технологический
процесс; Тф — тонкая фильтрация; Дн — деио-
низация.
59
ВОЛНОВОД
припоев и нек-рых магн. материалов. Благодаря способ-
ности изменять своё электрич. сопротивление под дейст-
вием внеш. магн. поля В применяется в измерителях магн.
индукции. Из соединений В. наиболее распространены халь-
когениды BijSes и Bi/Гез (в термоэлектрических генерато-
рах и солнечных батареях), CrAgBi (в фотоумножителях),
BiFeO । — сегнетоэлектрик.
ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ, то же, что периферий-
ные устройства ЭВМ.
ВНЕШНИЙ ФОТОЭФФЕКТ, то же, что фотоэлектрон-
ная эмиссия.
ВНУТРИКРИСТАЛЛЙЧЕСКОЕ ПОЛЕ, электрическое
поле, создаваемое внутри кристаллов ионами, атомами
или молекулами, расположенными в узлах либо междо-
узлиях крист, решётки. Реже В. п. наз. также магн.
поле, существующее внутри нек-рых кристаллов (напр,
кристаллов, содержащих парамагн. ионы). Напряжённость
электрич. В. п., напр. в ионных кристаллах, может достигать
Ю10 В/м и более. В идеальных кристаллах пространств,
изменение напряжённости электрич В. п. носит перио-
дич. характер, в реальных, имеющих разл. дефекты, эта
периодичность нарушается. Наличие электрич. В п. приводит
к сдвигу и расщеплению энергетич. уровней эл-нов в атоме
(см. Штарка эффект. Зонная теория). Со случайным
характером распределения электрич В. п. в реальных
кристаллах связано, в частности, неоднородное уширение
спектр, линий люминесценции примесных центров.
ВОДОПОДГОТОВКА, обработка воды, предназначен-
ной для технологич. нужд, с целью очистки её от имею-
щихся загрязнений. В производстве ИЭТ очищенная вода
используется для приготовления хим. р-ров (в частности,
травителей), электролитов, моющих р-ров (напр., для от-
мывки изделий после хим. обработки), разл. эмульсий,
суспензий и т. п. Особенно важна В. в процессах изготовле-
ния ПП приборов и ИС. Это обусловлено, во-первых, жёст-
кими ограничениями в отношении примесей в материале,
влияющих на его электрофиз. св-ва (напр., в монокристал-
ле Si, используемом в произ-ве БИС, допускается содер-
жание примесей не более 10 —10— %); поэтому в тех-
нологии ПП приборов применяются только особо чистые
среды, практически не содержащие примесей. Во-вторых,
элементы ПП приборов и ИС часто имеют размеры порядка
мкм и даже долей мкм и присутствие в воде, исполь-
зуемой для отмывки ПП пластин или готовых изделий,
к.-л. твёрдых ч-ц или ионов солей либо металлов, осе-
дающих на поверхность пластины (изделия), может привести
к ухудшению электрич. характеристик прибора (напр., к
увеличению дока утечки или замыканию токоведущих доро-
жек) и снижению выхода годных.
Даже при очень тщательной очистке в воде остаётся
нек-рое кол-во загрязнений. Поэтому в технологии различ-
ных ИЭТ устанавливаются свои технически и экономически
оправданные нормы предельного содержания в воде посто-
ронних в-в. Напр., в произ-ве БИС приемлемой считается
вода с уд. электрич. сопротивлением 12—18 МОм* см и
числом микрочастиц (размером 0,2—0,5 мкм) не более
100 шт. на 1 мл воды при полном отсутствии в ней микро-
организмов; при изготовлении ЭЛП используется вода
с уд. электрич. сопротивлением не менее 1 МОм* см, прак-
тически не содержащая органич. в-в.
В. — процесс многоступенчатый. Напр., при заборе воды
из водопроводной сети или из природного источника вода
последовательно подвергается предварит, фильтрации,
обратному осмосу, дегазации, первичной деионизации и
микрофильтрации, после чего она поступает в накопитель.
Перед использованием в технологич. процессе воду из нако-
пителя обрабатывают на фильтрах смешанного действия
(вторичная деионизация), стерилизуют и пропускают через
фильтры финишной очистки. Использованная вода в зави-
симости от степени и характера её загрязнения либо сразу
же возвращается в накопитель, либо снова подвергается
очистке (рис.).
Предварительная фильтрация проводится для
очистки воды от твёрдых (органич. и неорганич. происхож-
дения) ч-ц размером более неск. долей мм посредством
фильтров из материалов с пористой структурой (напр.,
из хл.-бум. или шерстяной ткани, стекловолокна).
Обратный осмос представляет собой процесс фильт-
рации р-ров под давлением через полупроницаемые мемб-
раны, пропускающие молекулы растворителя и полностью
или частично задерживающие молекулы или ионы раст-
ворённых в-в. Таким способом можно выделить чистую
воду из р-ра с примесями любого дисперсно-фазового
состава. Однако в реальных условиях универсальность
и эффективность такого способа очистки воды сильно зави-
сят от состава примесей и их концентрации, типа мембра-
ны и т. д.
Близок к обратному осмосу по механизму действия метод
ультрафильтрации, основанный на различии молеку-
лярных масс или молекулярных размеров компонентов
разделяемой смеси.
Дегазация воды, в частности удаление из неё СОг,
производится во встречных потоках воды и воздуха. Уста-
новка для дегазации — дегазатор — представляет собой
вертик. полый цилиндр с горизонт, перегородками (на-
садками). Вода в цилиндре свободно падает сверху вниз
и разбивается о перегородки, образуя водяную пыль, через
к-рую снизу вверх пропускается под давлением воздушный
поток, в результате чего растворённые в воде газы абсор-
бируются воздухом и уносятся в атмосферу.
Деионизация состоит в последовательном пропуска-
нии минерализ. воды через фильтры с катионо- и ани-
онообменными смолами и их смесями. Ионообменные смо-
лы, содержащие ионы водорода (Н ) и гидроксила (ОН ),
удаляют из воды ионы солей обменным процессом. П|эи
этом ионы Н' замещают ионы металлов (Na+, Са2+, Мд
и др.), а ионы ОН- — отрицат. ионы (SOa~, Cl , НСО2
и др.). Ионы Н4 и ОН-, освобождаясь, соединяются и
образуют молекулы воды (Н2О). Иногда для повышения
уд. электрич. сопротивления воды до 15—18 МОм* см её
дополнительно пропускают через фильтры смешанного дей-
ствия, заряженные смесями катионо- и анионообменных
смол.
Для микрофильтрации используют фильтры трёх
видов: волоконные (на основе синтетич. нитей), предназнач.
для очистки воды от ч-ц размером 5 мкм и более;
гофрированные (из фильтровальных картонов) для задержа-
ния ч-ц размером св. 1—2 мкм; мембранные, предназнач.
для удаления микрочастиц и микроорганизмов размером
св. 0,2 мкм.
Наиболее эффективным методом удаления из воды бак-
терий и микроорганизмов является УФ стерилизация
воды с последующей микрофильтрацией. УФ стерилизатор
представляет собой трубу, внутри к-рой размещаются мощ-
ные кварцевые лампы УФ излучения. Проходя через слой
воды, УФ излучение убивает находящиеся в ней микро-
организмы.
Контроль качества очистки воды осуществляется неск
способами. Наиболее простым из них является измерение
её уд. электрич. сопротивления. Пром, способом оценки
чистоты воды по микрочастицам является метод прямого
счёта, заключающийся в пропускании нек-рого кол-ва воды
через контрольную мембрану с последующим подсчётом
(с помощью микроскопа) осевших на неё микрочастиц
или использованием счётчиков микрочастиц. Содержание
микроорганизмов в воде определяют методом посева
с последующей инкубацией при 28—30 °C в течение 48 ч
и подсчётом выросших колоний.
Лит.: Дытнерский Ю. И., Обратный осмос и ультрафильтрация,
М., 1978; Гребенюк В. Д.( Мазо А. А., Обессоливание воды иони-
тами, M., 1980; Дубяга В. Д„, Перепечкин Л. П., Катале в-
ский Е. Е., Полимерные мембраны. M., 1981. В. А. Мороз.
волновбд, устройство, канал в неоднородной среде,
вдоль к-рых могут распространяться волны — акустические
(в акустич. В.), эл.-магн. (в радиоволноводах, световодах),
сейсмические и т. д. Акустич. В. обычно представляет
собой трубы со звукоотражающими стенками. Радиовол-
новоды — полые (рис. 1) или частично заполненные диэлект-
риком (рис. 2) металлич. трубы либо стержни из диэлект-
волновод
60
рика (диэлектрич. радиоволноводы). Чаще всего радиовол-
новоды используются как линии передачи; отрезки радио-
волноводов служат резонаторами электронных приборов.
По сравнению с двухпроводными линиями передачи радио-
волноводы позволяют передавать большую мощность с
меньшими потерями. Полые радиоволноводы используют
в диапазоне длин волн 0,2—30 см. Преимуществ, распро-
странение получили прямоугольные радиоволноводы. Круг-
лые радиоволноводы используют в линиях передачи повыш.
мощности или в линиях с вращающимися волноводными
сочленениями. В тех случаях, когда необходимо умень-
шить размеры поперечного сечения В. и расширить его
рабочую полосу частот, применяют П-, Н- или коконо-
образные радиоволноводы. Для создания эл.-магн. поля с
круговой поляризацией (напр., в антенных решётках) ис-
пользуют крестообразные радиоволноводы. Металлич. ра-
диоволноводы, частично заполненные диэлектриком (преим.
прямоугольные и круглые), применяются в диапазоне мил-
лиметровых волн в основном для передачи сигналов повыш.
мощности, диэлектрич. радиоволноводы — в диапазоне
миллиметровых и субмиллиметровых волн для передачи
сигналов малой мощности.
Характерная особенность В. — возможность существова-
ния в них дискретного набора бегущих гармония, волн.
в — П-образного; г— Н-образного; д — коконо-
образного; е — крестообразного. д
Рис. 2. Примеры поперечных сечений радио-
волноводов в виде металлических труб, содер-
жащих слой диэлектрика: а — прямоугольного,-
б — круглого; в — прямоугольного со сложным
металло-диэлектрическим профилем; t — ме-
талл; 2 — диэлектрик.
Рис 3 Структу, а электрического (сплошные ли-
нии) и магнитного (пунктирные линии) полей Hmn-
и Е|Т|П-волн в прямоугольном радиоволноводе:
m — число полуволн, укладывающихся вдоль ши-
рокой сте» ки. п — вдоль узкой.
а 1 2
«и
Нг\
61
волновод
Рис, 4. Структура электрического (сплошные ли- полуволн по периметру сечения, п — число вари-
нии) и магнитного (пунктирная линия) полей Нтп- ацнй поля по радиусу.
и Етп-волн в круглом радиоволноводе: m -— число
ВОЛНОВОЕ 62
наз. нормальными волнами (синонимы — собст-
венные волны, типы волн, м о ды ), каждая из к-рых
распространяется со своей фазовой скоростью и групповой
скоростью- Каждой нормальной волне соответствует своя
зависимость волнового числа к от частоты со (дисперсион-
ная характеристика), своё распределение поля в сечении
В., а для В. без потерь — также область частот o)o<C(D<Coo,
наз. полосой пропускания, в к-рой волна распро-
страняется без затухания (коэф, затухания ап=0). Вне поло-
сы пропускания волны затухают (ап>>0), при этом говорят,
что В. становится запредельным. Величина (Do наз.
частотой отсечки; частота о)кр, при к-рой действит.
часть волнового числа равна нулю, наз. критической.
Для полых радиоволноводов (Do=(DKp; для неэкранир. радио-
волноводов, частично заполненных диэлектриком, со0 не
обязательно совпадает с сокр. Внеш, источники, как правило,
возбуждают в В. совокупность нормальных волн, часть
к-рых затухает при удалении от источника. Эти типы волн
образуют т. н. ближнее поле. Обычно для работы ис-
пользуют область частот, в к-рой существует лишь один
тип волны.
Дисперсионные характеристики полых радиоволноводов
описываются соотношением к((о)=лЛо7—«кр/с , где с — ско-
рость света. При (о>(окр к—чисто действительная вели-
чина (волна распространяется без затухания), причём фазо-
вая скорость v=G)/k превышает скорость света с, а груп-
повая скорость vr=dw/dk удовлетворяет соотношению
vvr=1. При о)<С(окр к=—ia — чисто мнимая величина (волна
затухает).
Нормальные волны в полых радиоволноводах делятся
на две группы: Етп-волны, для к-рых составляющая поля
Hz=0; Нтг)-волны, для к-рых Ez=0 [индексы тип указы-
вают число полуволн (вариаций поля), укладывающихся
соответственно вдоль широкой и узкой стенок в случае
прямоугольного радиоволновода или по периметру сечения
и его радиусу в случае круглого радиоволновода]. Нтп-вол-
ны обычно служат для передачи сигналов, Етп-волны — в
тех случаях, когда отрезки В. используются в качестве
резонаторов. Структура поля для разл. типов волн в пря-
моугольных и круглых радиоволноводах приведена на рис,
3 и 4.
Затухание волн в радиоволноводах возможно как из-за
потерь в стенках, так и вследствие запредельности. Из-за
потерь в стенках волна затухает на любых частотах; с
ростом частоты коэф, затухания сначала падает, т. к. при
низких частотах В. является запредельным, а затем растёт
для всех типов волн (кроме Ноп в круглом В.) из-за роста
потерь в стенках (рис. 5). Поэтому для передачи энергии
в диапазоне миллиметровых волн часто используют круг-
лые В. на волне Ноп.
Металлич. радиоволноводы с тонким диэлектрич. слоем
обладают след, св-вами: 1) если размеры а поперечного
сечения таких В. велики по сравнению с длиной волны
[а=(5—15) X], то в них может распространяться большое
количество нормальных волн, при этом коэф, затухания
лишь одной из них остаётся малым; этот тип волны имеет
замедления коэффициент л, близкий к 1, и волна практи-
чески не проникает в глубь диэлектрика; структура поля
этой волны близка к структуре поля в луче, распростра-
няющемся в свободном пространстве,- 2) остальные типы
волн проникают в глубь диэлектрика, имеют отличные
от нуля компоненты поля у поверхности металлич. стенок
и испытывают поглощение из-за конечной проводимости
стенок.
Диэлектрич. радиоволноводы чувствительны к внеш, воз-
действиям и имеют дополнит, потери, связанные с проса-
чиванием энергии за пределы радиоволновода, что затруд-
няет их практич. применение. Перспективно использование
таких В., напр., в ИС миллиметрового и субмиллиметро-
вого диапазонов ДЛИН ВОЛН. Р. А. Силин.
ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (qb) линии пере-
дачи, одна из характеристик линии передачи, численно
равная по величине такому сопротивлению нагрузки, при
к-ром отражение волны от неё отсутствует. Для двухпро-
водной линии В. с. равно отношению напряжения U в
линии в режиме бегущей волны к току I в линии:
в линии без потерь ув = VL/C, где L и С — индуктивность и
ёмкость в расчёте на единицу длины линии. Для полых
волноводов различают В. с. двух типов. В с. первого
типа, наз. характеристическим сопротивлени-
е м, определяется отношением поперечных к оси волновода
компонентов напряжённостей электрич. и магн. полей в
режиме бегущей волны. Оно не зависит от размеров волно-
вода и характеризует лишь тип волны в нём: для Н-волн
Qb= Vh/€ а для Е-волн VhA Х/Хв, где е и р,—
абсолютные диэлектрич. и магн. проницаемости среды в
волноводе, X и Хв — длины волн соответственно в свобод-
ном пространстве и в волноводе. В. с. второго типа опре-
деляется через амплитуды «напряжения» U, «тока» I и поток
эл.-магн. энергии Р через сечение волновода посредством
одного из трёх соотношений, в к-рых, кроме характери-
стик волны, учитываются и размеры поперечного сечения
волновода:
qb(U. /)=£///; qb(C7. Р)=£72/2Р;
«„(/, Р)=2Р/1г.
Все эти три соотношения справедливы и в случае двухпро-
водной линии, где они дают один и тот же результат. В элект-
ронной технике, когда отрезки волноводов используются
в качестве колебат. системы электронных приборов, вто-
рое (из трёх) определение В. с. используется для оценки
эффективности взаимодействия эл.-магн. поля с электрон-
ным потоком.
Понятие В. с. вводится и для среды с абсолютными
диэлектрич. и магн. проницаемостями е и ц, в к-рой рас-
пространяются плоские эл.-магн. волны, как отношение
амплитуд электрич. Е и магн. Н полей: qb = E/H= V|x/e»’
для свободного пространства QB='/iio/eo = 120л» 377 Ом.
Для волн пространственного заряда в потоках заряженных
ч-ц В. с. определяется отношением кинетич. потенциала
к перем, составляющей тока. В. с. линий передачи обычно
определяют посредством измерения коэф, стоячей волны
при отражении волны от нагрузки.
В. с. резонатора (в литературе часто наз. характе-
ристикой резонатора) — величина, равная реактивной
части полного сопротивления одной из ветвей (индуктив-
ной или ёмкостной) параллельного колебательного контура,
эквивалентного данному резонатору, при резонансной ча-
стоте coo:
qb=(DoL=1/(doC= VL/C= U2/2g)(W,
где L и С — индуктивность и ёмкость параллельного
контура, U — амплитуда напряжения между точками ре-
зонатора, по отношению к к-рым определяется В. с., W —
энергия, запасённая в резонаторе. В теории электронных
приборов В. с. резонаторов используют в качестве одной из
63
ВОЛОКОННАЯ
величин, определяющих эффективность взаимодействия
эл.-магн. ПОЛЯ С электронным ПОТОКОМ. Р. А. Силин.
В акустике В. с. — физ. величина, определяющая усло-
вия отражения и преломления волны на границе двух
сред; определяется отношением звукового давления р в
бегущей плоской волне к колебат. скорости v ч-ц среды:
QB=p/v==Q.c, где q — плотность среды, с — скорость зву-
ка. Аналогично вводится В. с. для твёрдых тел,
в к-рых распространяются продольные или попереч-
ные волны.
ВОЛНбВОЕ УРАВНЕНИЕ, линейное дифференциаль-
ное уравнение 2-го порядка в частных производных, опи-
сывающее распространение достаточно малых возмущений
в нек-рой среде; имеет вид
д2Ц д2Ц д2Ц 1 д2Ц
дх2 + ду2 dz2 Уф dt2
f (х, у, z, t).
где t — время; х, у, z — пространственные декартовы ко-
ординаты; U=U(x, у, z, t)— ф-ция, характеризующая воз-
мущение среды (смещение ч-ц, величину электрич. или магн.
поля и т. п.) в точке с координатами х, у, z в момент
времени t; f (х, у, z, t)— ф-ция, характеризующая
возмущения источника колебаний, уф — фазовая скорость
распространения возмущений. При f—О В. у. наз. одно-
родным, а решение -— собственным. Общее решение
однородного В. у. в одномерном случае может быть пред-
ставлено в виде двух волн, движущихся в пространстве
в противоположных направлениях.
В. у. удовлетворяют компоненты векторов эл.-магн. поля
и потенциалов, и поэтому мн. эл.-магн. явления описывают-
ся с его помощью (напр., распространение волн в
волноводах и замедляющих системах, колебания поля в
резонаторах).
ВОЛНОВОЙ ВЁКТОР (к), вектор, направление к-рого
совпадает с направлением распространения бегущей волны.
Модуль В. в., наз. волновым числом, связан с круговой
частотой ш, длиной волны X и фазовой скоростью волны
Уф соотношениями: к=2л/Х=со/Уф. Единица волнового чис-
ла в СИ — м .В оптике и спектроскопии волновым числом
часто наз величину, обратную длине волны: к=1/А
В квантовой механике в соответствии с корпускулярно-
волновым дуализмом состояние свободной ч-цы характери-
зуется определённым значением В. в., связанным с импуль-
сом р ч-цы равенством (соотношением де Бройля):
р-tik, где Т> — постоянная Планка.
волновби ФРОНТ, поверхность, на всех точках к-рой
гармонич. волна имеет в данный момент времени одина-
ковую фазу. Распространение волны происходит в направ-
лении нормали к В. ф. и может рассматриваться как движе-
ние В. ф. через среду. По форме В. ф. определяется
тип волны: если, напр., В. ф. — плоскость, то волна
наз. плоской, если сфера, — сферической и т. д. В случае
волны конечной протяжённости (волнового пакета) или оди-
ночной волны (волнового импульса) В. ф. наз. передний
край волны, непосредственно граничащий с поверхностью
пространства, до к-рой возмущение ещё не дошло (с не-
возмущённой средой). Если во всех точках В. ф. ампли-
туда колебаний постоянна, то такие волны наз. однород-
ными, в противном случае — неоднородными.
вблны изменения состояния среды (возмущения), рас-
пространяющиеся в этой среде от одной точки к другой.
Распространение В. сопровождается переносом энергии и
импульса без переноса в-ва среды. Если возмущения про-
исходят вдоль направления распространения, то В. наз.
продольной, если они происходят в плоскости, пер-
пендикулярной направлению распространения, то В. наз.
поперечной. В зависимости от формы волнового фрон-
та В. бывают плоские, сферические, цилиндрические и т. д.
В соответствии с физ. природой различают: акустические
волны, электромагнитные волны, спиновые волны, гравита-
ционные и др. Несмотря на разную природу В., законо-
мерности, к-рыми определяется их распространение, имеют
между собой много общего. Так, при малых амплитудах
возмущений, распространяющихся без потерь в однородной
изотропной среде, В. описываются одним и тем же волновым
уравнением. Простейшее решение этого уравнения, соот-
ветствующее плоской гармонич. В., определяет возмущение
U(r, f) в точке с радиусом-вектором г в момент f:
и (г, f)=Acos[<j)(f—kr)J,
где А — амплитуда волны, w — круговая частота, к — волно-
вой вектор. Путь, проходимый гармонич. В. за один период
колебаний, наз. длиной волны (X).
Если В. распространяются в поглощающих или активных
средах, то амплитуда В. соответственно затухает или на-
растает, а волновое число становится комплексным. Если
при этом св-ва среды не зависят от амплитуды возмущений,
то В. наз. линейными, в противном случае — нелинейными
(см., напр., Нелинейная оптика).
О явлениях, сопровождающих распространение В. в ре-
альных средах, см. в статьях Преломление волн. Отраже-
ние волн, Дисперсия волн. Рассеяние волн. Дифракция
волн, Поляризация электромагнитных волн.
Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Раби-
нович М. И., Трубецков Д. И , Введение в теорию колебаний и
волн, М-, 1984; Крауфорд Ф., Волны, пер. с англ., 3 изд., М.,
1984. В. П. Кирюшин.
ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА, раздел оптоэлектроники,
связанный с исследованием явлений, возникающих в воло-
конных световодах при распространении в них оптич. излу-
чения. К В. о. относят также разработку методов созда-
ния волоконно-оптических элементов и систем, в к-рых
эти явления используются для направленной передачи све-
товой энергии и информац. сигналов.
В. о. начала формироваться как самостоят. направление
науки и техники в 50-х гг. 20 в. В качестве первых волокон-
но-оптич. элементов использовались волоконные световоды,
изготовленные из стекла. В таких световодах, вследствие
значит, поглощения оптич. излучения содержащимися в
стекле примесями, коэф, пропускания в видимой области
спектра составлял 30—70% на длине м. Эти свето-
воды и выполненные на их основе волоконно-оптич. жгуты
нашли широкое применение в техн, и медицинской эндо-
скопии как для освещения труднодоступных объектов, так
и для передачи изображений.
Дальнейшее развитие В. о. связано с созданием в 70-е гг.
волоконных световодов на основе кварцевого стекла, с
оптич. потерями дБ/км (2,303* 10~6 см1) в ближнем
ИК диапазоне (при этом коэф, пропускания составляет
ок. 50% на длине световода в неск. км). Важнейшие об-
ласти применения таких световодов — системы дальней оп-
тич. связи, передачи телеметрич. информации, сети ЭВМ,
бортовые системы связи, а также датчики разл. физ. полей
(магн., гравитац., темп-рного и др.).
Волоконный световод в простейшем случае представля-
ет собой гибкую нить (волокно) с сердцевиной из вы-
сокопрозрачного диэлектрика, окружённой оболочкой с по-
казателем преломления, меньшим, чем у сердцевины. Нап-
равленная передача световой энергии в нём происходит
вследствие явления полного внутр, отражения света на
границе между сердцевиной и оболочкой. Характер про-
хождения оптич. излучения зависит от поперечных раз-
меров световода и распределения величины показателя
преломления по его сечению. Так, число типов оптич.
колебаний (мод колебаний), к-рые могут распространяться
в волоконном световоде, пропорционально квадрату диа-
метра его сердцевины и разности между показателями
преломления сердцевины и оболочки. Уменьшая произве-
дение этих величин, можно получить световод, в к-ром
возможно распространение только одной моды колебаний
(одномодовый световод). К 80-м гг. наибольшее распро-
странение получили многомодовые ступенчатые (ступенча-
тое изменение показателя преломления по сечению), мно-
гомодовые градиентные (плавное изменение показателя
преломления по сечению) и одномодовые волоконные све-
товоды. В одномодовых световодах диаметр сердцевины
обычно лежит в пределах от 5 до 10 мкм (для
ближнего ИК диапазона), в многомодовых — от неск. десят-
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ 64
ков до неск. сотен мкм. Разность показателей прелом-
ления материалов сердцевины и оболочки, как правило,
составляет десятые доли процента — для одномодовых и
1—2% — для многомодовых световодов. Полный диаметр
волоконных световодов 0,1—1 мм.
Распространение света по волоконному световоду сопро-
вождается разл. оптич. явлениями. К важнейшим из них
относятся: затухание оптич. сигнала, уширение коротких
импульсов света, разл. нелинейные процессы. Затухание
оптич. сигнала связано прежде всего с поглощением в
УФ области спектра (обусловленным электронными пере-
ходами), решёточным поглощением в ИК области (воз-
буждения колебат. степеней свободы) и рэлеевским рас-
сеянием (рассеянием на «замороженных» флуктуациях
плотности и неоднородностях состава стекла). Наилучшими
характеристиками (по величине оптич. потерь, дисперсии,
механич. прочности, радиац. стойкости и др.) обладают
волоконные световоды, выполненные на основе кварцевого
стекла, к-рое для повышения показателя преломления обыч-
но легируется германием и фосфором, а для понижения —
бором и фтором. В таких световодах величина оптич.
потерь составляет 2—3 дБ/км в спектральной области
0,8—0,9 мкм и менее 1 дБ/км -—в области 1—1,5 мкм.
Достигнутый минимум оптич. потерь равен 0,154 дБ/км на
длине волны 1,55 мкм и близок к теоретич. пределу.
При распространении по волоконному световоду оптич.
импульсы уширяются, что приводит к их взаимному пере-
крытию, ограничивающему информац. полосу пропускания
световода. Уширение оптич. импульсов обусловлено меж-
модовой дисперсией (связанной с различием групповых
скоростей разных мод), материальной дисперсией (вызван-
ной зависимостью показателя преломления материала све-
товода от длины волны оптич. излучения) и волноводной
дисперсией (связанной с зависимостью групповой скорости
моды от длины волны). В ступенчатых многомодовых све-
товодах межмодовая дисперсия обычно ограничивает поло-
су пропускания до неск. десятков МГц* км. В градиентных
световодах выбор оптим. профиля показателя преломления
позволяет получить полосу пропускания 700—1000 МГц*км
и более. В одномодовых световодах полоса пропускания
определяется в основном материальной дисперсией и дости-
гает 100 ГГц*км.
Малый диаметр сердцевины и низкие оптич. потери воло-
конных световодов позволяют поддерживать высокую ин-
тенсивность оптич. излучения (— Ю10 Вт/см2) на длине
световода более 1 км. При этом в волоконном свето-
воде проявляются разл. нелинейные эффекты (вынужден-
ное рассеяние света, четырёхфотонные параметрич. про-
цессы и др.). Так, вынужденное комбинац. рассеяние (ВКР)
наблюдается в световоде при мощности накачки порядка
сотен мВт. На основе ВКР созданы перестраиваемые воло-
конные рамановские генераторы когерентного излучения в
ближней ИК области (с перестройкой частоты —300 см~1).
Вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна про-
является при мощности накачки 10—20 мВт; с помощью
этого эффекта осуществляется обращение волнового фрон-
та, к-рое широко используется для повышения пространств,
когерентности излучения. К нелинейным явлениям отно-
сится также самомодуляция световых импульсов, к-рая
в области аномальной дисперсии материала световода поз-
воляет получать сверхкороткие импульсы света (длитель-
ностью —10" с). Такие импульсы используются для ис-
следования сверхбыстрых (субпикосекундных) процессов в
в-ве. Возможна также реализация т. н. солитонного режима
прохождения светового импульса, когда при распростра-
нении по волоконному световоду импульс либо не изме-
няет своей формы, либо изменяет её периодически. Реа-
лизация такого режима позволит существенно повысить
ширину полосы пропускания волоконно-оптич. систем.
Технология изготовления волоконных световодов из квар-
цевого стекла основана на хим. осаждении материала
световода из газовой фазы. В качестве исходного в-ва при-
меняются чистые летучие галиды (хлориды германия, крем-
ния и др.), а также активные (кислород и водород) и
инертные (аргон, гелий и др.) газы. Метод изготовления
заключается в термич. или плазменном окислении хло-
ридов с последующим осаждением твёрдой фазы либо на
внутр, поверхности кварцевой трубки (метод хим. осажде-
ния внутри трубки), либо на внеш, боковой (метод внеш,
осаждения) или торцевой (метод аксиального осаждения)
поверхности т. н. затравочного кварцевого стержня. После
проплавления опорной трубки с нанесёнными (осаждён-
ными) слоями или пористой заготовки, состоящей из
спечённой массы сажеподобных частичек кварцевого
стекла, получают сплошной стеклянный стержень (за-
готовку), имеющий волноводную структуру — сердцевину,
окружённую оболочкой с меньшим показателем прелом-
ления. Из такого стержня, полученного осаждением внутри
трубки, имеющего диаметр 10—20 мм и длину 1 м, вы-
тягивают (при нагревании) волоконный световод длиной
— 10 км с внеш, диаметром обычно 125 мкм и диамет-
ром сердцевины 50 мкм. Методом аксиального осаждения
получают заготовки, из к-рых вытягивают волоконные све-
товоды длиной —100 км с диаметром 125 мкм.
С сер. 80-х гг. получили распространение кварцполи-
мерные волоконные световоды, в к-рых сердцевина вы-
полняется из чистого кварцевого стекла, а оболочка —
из силиконовой резины (прозрачного кремнийорганич. поли-
мера). Оптич. потери в таких световодах больше (по срав-
нению со стеклянными) и составляют неск. дБ/км, что
обусловлено значит, потерями в оболочке. Созданы также
полимерные волоконные световоды. Напр., в световодах
на основе полиметилметакрилата и полистирина оптич. по-
тери в видимой области спектра составляют неск. десят-
ков дБ/км. Такие световоды предназначены для использо-
вания в оптич. линиях связи, рассчитанных на небольшие
расстояния, что обусловлено их высокой гибкостью, воз-
можностью быстрого и надёжного соединения друг с другом
и с источниками оптич. излучения, а также малой массой
и низкой стоимостью. В настоящее время (нач. 90-х гг.)
разрабатываются волоконные световоды среднего ИК диа-
пазона (длина волны 2—15 мкм), предназначенные для
передачи информации, а также мощного лазерного из-
лучения. Для создания таких световодов используются
халькогенидные стёкла (напр., АвгБез), флюоридные стёкла
(напр., фториды циркония, бария, лантана и алюминия
с добавками щелочных металлов), галогениды таллия и
серебра. В таких световодах величина оптич. потерь пред-
полагается на 1—2 порядка ниже, чем в волоконных све-
товодах на основе кварцевого стекла. Однако теоретич.
предел пока не достигнут. Так, оптич. потери в свето-
водах на основе флюоридных стёкол составляют —1 дБ/км
(на длине волны 2,55 мкм), халькогенидных стёкол —
60 дБ/км (на длине волны 5,5 мкм) и в поликрист, све-
товодах из кристаллов КРС-5 (TIBrl)— 400 дБ/км (на дли-
не волны 10,6 мкм). Поликрист, световоды широко исполь-
зуются для передачи мощного (до 15 Вт) оптич. излучения
СО и СО лазеров на расстояние —1 м.
В 80-х гг. широкое применение нашли волоконно-опти-
ческие линии связи протяжённостью в десятки и сотни
км, волоконно-оптические датчики разл. физ. величин, а
также др. волоконно-оптич. элементы, что обусловлено
гл. обр. невосприимчивостью волоконных световодов к
эл.-магн. помехам, их значит, полосой пропускания, малыми
габаритными размерами и массой. Осн. сферы применения
таких систем — телефонная связь, кабельное телевидение,
вычислит, техника, системы контроля и управления техно-
логич. процессами.
Лит.: Капа ни Н., Волоконная оптика, пер, с англ., М.„ 1969; Т н д е~
кен Р., Волоконная оптика и её применение, пер. с англ., М., 1975;
Вейнберг В. Б., Саттаров Д. К., Оптика световодов, 2 изд.,
Л., 1977; Девятых Г. Г., Днанов Е. М., «Вестник АН СССР», 1981,
№ 10, с. 54—66; Прохоров А. М., «Изв. АН СССР. Сер. физич.»,
1983, т. 47, № 10, с. 1874—79; Мидвинтер Дж. Э., Волоконные све-
товоды для передачи информации, пер с англ., М., 1983; Дианов Е. М .,
Прохоров А. М., «УФН», 1986, т. 148, в. 2, с. 289—311; Снайдер А.,
Лав Дж., Теория оптических волноводов, пер. с англ., М., 1987; Диа-
нов Е. М._, Мамышев П. В., Прохоров А. М., «Квантовая элект-
роника», 1988, т. 15, № 1, с. 5—29. Е. М. Дианов.
ВОЛОКбННО-ОПТЙЧЕСКАЯ линия связи
(ВОЛС), линия оптич. связи, в к-рой передача инфор-
мации осуществляется с помощью волоконно-оптич. элемен-
65
ОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ
тов. ВОЛС состоит из приёмного и передающего оптич.
модулей, волоконно-оптических кабелей и волоконно-опти-
ческих соединителей.
Осн. характеристики ВОЛС: пропускная способ-
ность — макс, скорость передачи информации, определя-
ется характеристиками источника оптич. излучения, фото-
приёмника, электронных схем приёмного и передающего
оптич. модулей, а также дисперсионными характеристи-
ками используемого волокна; максимальная длина
определяется мощностью источника оптич. излучения, эф-
фективностью ввода оптич. излучения в волокно, чувстви-
тельностью фотоприёмника, затуханием оптич. сигнала в
волокне, кол-вом волоконно-оптич. соединителей и, соот-
ветственно, вносимыми ими потерями; способ органи-
зации информационного обмена (дуплексный
или симплексный).
Отличит, особенностями ВОЛС по сравнению с др. ли-
ниями электрич. связи являются: большая скорость пере-
дачи информации (107—109 бит/с на расстояние св. 100 км
без ретрансляторов); возможность передачи информа-
ции на большие расстояния без использования ретрансля-
торов, обусловленная малыми потерями (затухание сигнала
<1 дБ/км в ближней ИК области); широкополосность
модуляции как на одной, так и на многих несущих
волнах; высокая устойчивость к электромагн. помехам;
гибкость волокон, их малые размеры и масса; стойкость
к агрессивным средам; искро-, взрыве- и пожаробезопас-
ность; простота монтажа и прокладки; низкая себестои-
мость.
Разработка эффективных волоконно-оптич. элементов и
технологии изготовления волоконно-оптич. кабелей боль-
шой протяжённости, широкополосных высокочувствит.
приёмных устр-в, долговечных (>104 ч) источников излу-
чения (лазерных диодов, светодиодов) обеспечивает ВОЛС
высокую конкурентоспособность с системами связи, ис-
пользующими кабельные и релейные линии. Благодаря ин-
формативным возможностям и низкой стоимости на еди-
ницу информации ВОЛС используются в комплексах ЭВМ
(внутр, и внеш, линии связи), в кабельном телевидении
(соединит, линии, центры распределения, замкнутые цепи),
на борту космич. аппаратов, самолётов, кораблей, в меди-
цине (диагностике, хирургии), в пром, автоматике и др.
Лит.: Фотоника, пер. с англ, и франц., под ред. M. И. Епинсона, М.,
1978; Основы волоконно-оптической связи, пер. с англ., М., 1980; Эл ион Г.,
Эл ион X., Волоконная оптика в системах связи, пер. с англ., М., 1981;
Красюк Б. А., Корнеев Г. И., Оптические системы связи и свето-
водные датчики. Вопросы технологии, М., 1985. Г. С. Султан-Заде.
ВОЛОКбННО-ОПТЙЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, опто-
электронные элементы на основе волоконных световодов.
Различают гибкие и жёсткие В.-о. э. Наибольшее распро-
странение получили волоконно-оптические жгуты,
представляющие собой пучки световодов, склеенные или
спечённые у концов (гибкие В.-о. э.), либо по всей длине
(жёсткие В.-о. э.), защищённые непрозрачной оболочкой
и имеющие торцы с отполированной поверхностью.
Среди волоконно-оптич. жгутов выделяют: нерегулярные
жгуты (для передачи энергии излучения); жгуты с регу-
лярной укладкой световодов по торцам (для передачи
изображений); жгуты с разл. формой входной и выход-
ной поверхностей торцов (для преобразования изобра-
жений); волоконно-оптические ответвители и коллекторы,
представляющие собой жгуты с одной входной (выход-
ной) и неск. выходными (входными) торцевыми поверх-
ностями (для разделения или объединения оптич. сигналов
или изображений); фоконы, представляющие собой жгуты
с переменным по длине сечением (для изменения мас-
штаба передаваемого изображения). К В.-о. э. также от-
носятся волоконно-оптические кабели, селфоки и волокон-
но-оптич. пластины.
Волоконно-оптические пластины представляют
собой достаточно тонкие поперечные срезы жёсткого жгу-
та. Такие пластины используются для переноса и (или)
коррекции изображений.
Для изготовления В.-о. э. используют двухслойные во-
локонные световоды с диам. световедущих жил ~5—75 мкм
и числовой апертурой ~0,5. Качество изображения, пе-
реданного по В.-о. э., определяется диам. световедущих
жил (^5—10 мкм). Разрешающая способность В.-о. э. обыч-
но составляет ~10—50 лин/мм, в нек-рых жёстких В.-о. э.—
до 100 лин/мм.
Лит.: Саттаров Д. К., Волоконная оптика, Л., 1973; Ти декен Р.,
Волоконная оптика и её применение, пер. с англ., М., 1975; Эл ион Г.,
Эл ион X., Волоконная оптика в системах связи, пер. с англ., М., 1981;
Глазер В., Световодная техника. Введение, пер. с нем., М-, 1985.
Ю. Р. «Носов.
ВОЛОКбННО-ОПТЙЧЕСКИЙ ДАТЧИК, измеритель-
ный преобразователь, в к-ром в качестве чувствит эле-
мента используется волоконный световод. К волоконно-
оптическим часто относят также датчики, в к-рых в ка-
честве чувствит. элемента используются либо оптич. эле-
мент (напр, дифракционная решётка, шторка, зеркало,
призма), либо элемент на основе жидких кристаллов, а
канализация оптич. излучения осуществляется с помощью
волоконных световодов. Принцип действия В.-о. д. осн.
на изменении условий прохождения оптич. излучения через
чувствит. элемент при воздействии на него контролиру-
емого параметра. В зависимости от изменяющейся харак-
теристики оптич. излучения В.-о. д. разделяют на поляри-
зационные, фазовые и амплитудные. По измеряемым физ.
величинам различают В.-о. д. угловой скорости вращения,
линейных ускорений, акустич. и гидроакустич. колебаний,
темп-ры, давления и др. Действие В.-о. д. линейных уско-
рений, акустич. и гидроакустич. колебаний, темп-ры, тока
и др. физ. величин основано: на изменении условий пол-
ного внутр, отражения в чувствит. элементе (см. Отраже-
ние волн), характера поляризации оптич. излучения вслед-
Волоконно-оптическии датчик. Схемы волоконно-
оптических датчиков, а — поляризационного дат-
чика давления, акустических и гидроакусти-
ческих колебаний, линейных ускорений; б —
фазового датчика давления, температуры, тока,
акустических и гидроакустических колебании,
в — амплитудного датчика давления, акустиче-
ских и гидроакустических колебаний; г — датчи-
ка угловой скорости вращения; 1 — волоконный
кольцевой интерферометр; 2 — источник опти-
ческого излучения; 3—линза; 4— светодели-
тельная пластина; 5—волоконный световод;
6 — поляризатор оптического излучения; 7 —
оптический чувствительный элемент (прямо-
угольная призма), 8 — мембрана; 9—анализа-
тор оптического излучения; 10 — приемник оп-
тического излучения; 11 — корпус; 12— воло-
конный световод (измерительное плечо интер-
ферометра);
оптический
направление
действия.)
13 — оптический ответвитель; 14—
смеситель (Стрелками указано
контролируемого внешнего воз-
5 Энц. словарь «Электроника»
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ
66
ствие возникновения наведённого двойного лучепреломле-
ния в чувствит. элементе (рис., а), фазы оптич. излучения
из-за увеличения (или уменьшения) длины участка воло-
конного световода (рис., 6), условий согласования по мощ-
ности оптич. излучения двух отрезков волоконного све-
товода (рис., в), на увеличении потерь в волоконном
световоде вследствие возникновения в нём микроизгибов.
Одним из перспективных является В.-о. д. угловой скорости
вращения, в к-ром в качестве чувствит. элемента исполь-
зуется кольцевой интерферометр (рис., г).
Лит.: Гуляев Ю. В., Потапов В. Т., «ДАН СССР», 1981, т. 258,
№ 3, с. 598—600; Букреев И. Н. и др., Волоконно-оптические дат-
чики, в кн.: Обзоры по электронной технике, сер. 5, в. 1, М., 1984;
Жилин В. Г., Волоконно-оптические измерительные преобразователи
скорости и давления, М., 1987. В. П. Егоров, П. В. Тимонин.
ВОЛОКбННО-ОПТЙЧЕСКИИ КАБЕЛЬ, один или не-
сколько волоконных световодов с упрочняющими элемен-
тами, заключённые в защитную оболочку. Предназначен
для передачи (канализации) оптич. излучения. З.-о. к. раз-
деляют по числу волоконных световодов (одножильные
и многожильные, рис. 1), а также по типу используемых
волоконных световодов (одномодовые и многомодовые,
ступенчатые и градиентные, толстые и тонкие). По функ-
цион. назначению различают В.-о. к. для передачи энергии
оптич. излучения (осветительные, длиной неск. м), изобра-
жений (длиной до сотен м) и информац. сигналов (В.-о. к.
связи, длиной до неск. сотен км). В сер. 80-х гг. наиболь-
шее распространение получили В.-о. к. для передачи ин-
формац. сигналов. 8 В.-о. к. для трансконтинентальных
и междугородных волоконно-оптических линий связи
(ВОЛС) используются одномодовые или градиентные воло-
конные световоды, с потерями в неск. десятых долей дБ/км,
что обеспечивает в таких линиях связи передачу информац.
сигналов без ретрансляторов на расстояния до сотен км.
Для создания городских и объектовых ВОЛС используются
многожильные В.-о. к., в к-рых многомодовые волоконные
световоды обладают потерями от 1 до 20 дБ/км. мон-
тажных В.-о. к (дл. до 10 м), предназначенных для со-
единения аппаратуры связи, обработки информации и др.,
используются многомодовые ступенчатые волоконные све-
товоды с потерями — 10 дБ/км. Конструкция В.-о. к., а
также выбор материала для упрочняющих элементов за-
висят от условий эксплуатации кабеля. В качестве упроч-
няющих элементов В.-о. к. используются стальные, стекло-
волоконные или полимерные (в основном из кевлара или
нейлона) жилы, а также разл. ленты, нити либо напол-
нители в виде желе или пены, предохраняющие свето-
ведущие жилы волоконных световодов от микроизгибов и
истирания. Упрочняющие элементы в виде жил распола-
гаются в центральной или (и) периферийной части В.-о. к.
(рис. 2). Защитная оболочка В.-о. к. изготовляется либо
из полимера (напр., фторопласта, поливинилхлорида, поли-
этилена), либо из металла (напр., алюминия).
К осн. достоинствам В.-о. к. связи (по сравнению с элект-
рич. кабелем) относятся высокая скорость передачи ин-
формации (от 1 до 10 Гбит/с на расстоянии 1 км), малые
потери (затухание сигнала при длинах волн 0,В5, 1,3 и
1,55 мкм составляет соответственно 2—3, 0,5—1 и 0,3—0,5
дБ/км), высокая помехозащищённость, а также малые га-
баритные размеры и масса. Осн. недостатком В.-о. к. яв-
ляется увеличение потерь при воздействии ионизирующих
излучений вследствие увеличения поглощения оптич. из-
лучения световедущей жилой волоконных световодов.
Лит.: Мидвинтер Дж. Э., Волоконные световоды для передачи
информации, пер. с англ., М., 1983; Гроднев И. И., Ларин Ю. Т.,
Теумин И. И., Оптические кабели. Конструкции, характеристики, про-
изводство и применение, М., 1985; Мурадян А. Г., Гольдфарб И. С.,
Иноземцев В. П., Оптические кабели многоканальных линий связи,
М., 1987; Снайдер А., Лав Д., Теория оптических волноводов, пер.
с англ., М., 1987. В. Б. Сулимов.
ВОЛОКбННО-ОПТЙЧЕСКИИ ОТВЕТВИТЕЛЬ, воло-
конно-оптический элемент, предназначенный для разделе-
ния энергии оптич. излучения, распространяющегося в од-
ном волоконном световоде (входном канале), между неск.
волоконными световодами (выходными каналами). В зави-
симости от числа выходных каналов различают двух-, трёх-
Волоконно-оптическим кабель. Рис. 1. Одножиль
ный (а) и многожильный (6) волоконно-опти-
ческие кабели: 1— волоконный световод; 2 —
оболочка волоконного световода; 3 — упрочняю
щие элементы. 4, 5 —защитная оболочка- 6 —
металлический броневой рукав, 7 — несущий
трос.
Рис 2. Конструкция волоконно оптического кабе-
ля с центральным (а) и периферийным (6)
расположением упрочняющих элементов. 1 —
защитная оболочка, 2— волоконный световод
3 — упрочняющий элемент.
Волоконно-оптическим ответвитель. Схематиче
ское изображение волоконно-оптических ответви-
телей, в к-рых разделение энергии оптического
излучения осуществляется с помощью кубической
призмы (а), с помощью селфока (б), удалением
оболочки волоконных световодов в области их
соединения (а), изменением формы торцевых
поверхностей, соединяемых волоконных свето
аодов (г). I — входной волоконный световод (ка-
нал); 2 — кубическая призма, 3 — полупрозрач
ное зеркальное покрытие-, 4 — выходные воло
конные световоды (каналы); 5 — селфок 6
область соединения волоконных световодов;
7 — торцевые поверхности волоконных вето|1_ -
дов, имеющие форму среза; 8 — базовая квар-
цевая призма; стрелками указано направление
распространения оптического излучения
67
ВОЛЬФРАМ
и n-канальные В.-о. о. (соответственно наз. ответвителями
Т-типа, У-типа и типа «звезда»). В В.-о. о. разделение
энергии оптич. излучения осуществляется либо с помощью
оптического (напр., кубич. призмы, рис. а) или волокон-
но-оптического (напр., селфока, рис., 6) элементов, рас-
положенных в области соединения волоконных световодов,
либо определённым соединением волоконных световодов
(рис., в, г).
Осн. характеристики В.-о. о.: величина вносимых потерь
энергии оптич. излучения; коэф, ответвления — показывает,
в каком соотношении распределяется энергия оптич. из-
лучения между выходными каналами.
Лит.: Унгер X. - Г., Планарные и волоконные оптические волноводы,
пер. с англ., М., 1980; Мидвннтер Дж. Э., Волоконные световоды
для передачи информации, пер. с англ., М., 1983; Глазер В., Свето-
водная техника. Введение, пер. с нем., M., 1985; Волоконная оптика, М.,
1987. В. П. Егоров.
ВОЛОКбННО-ОПТЙЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ, уст-
ройство, предназначенное для соединения волоконно-оптич.
элементов между собой (кабельные В.-о. с.) или с опто-
электронными элементами (приборные В.-о. с.) в волоконно-
оптич. линиях связи. Различают неразъёмные и разъёмные
В.-о. с. Неразъёмные В.-о. с. осуществляют жёсткое, фик-
сированное соединение элементов. Простейший неразъём-
ный В.-о. с. представляет собой стеклянную трубку, внутр,
размер к-рой больше внеш, диаметра волокна (рис. 1).
Для фиксации соединения такой В.-о. с. заполняется скле-
ивающими компаундами (напр., эпоксидной смолой).
Разъёмные В.-о. с. обеспечивают многократное соедине-
ние и разъединение элементов. Такие соединители изго-
товляют в основном разборными (рис. 2). Различают актив-
ные и пассивные разъёмные В.-о. с. Активные В.-о. с., в
отличие от пассивных, позволяют при соединении много-
волоконных волоконно-оптич. элементов осуществлять пе-
рекоммутацию соединяемых волокон (т. н. переключение
каналов передачи оптич. сигналов).
Осн. параметрами В.-о. с. являются собственные потери
(обычно 0,1—1 дБ), величина к-рых зависит от расстояния
Волоконно-оптический соединитель. Рис. I. Не-
разъемный волоконно-оптический соединитель в
виде стеклянной трубки квадратного сечения-
I — волокно; 2 — стеклянная трубка.
между торцевыми поверхностями соединяемых волокон,
рассогласования (радиального, продольного и углового сме-
щений) волоконных световодов или оптоэлектронного эле-
мента со световодом, а также качества обработки тор-
цевых поверхностей волоконного световода.
Лит.: Тидекен Р., Волоконная оптика и ее применение, пер. с англ.,
М., 1975; Вейнберг В. Б., Саттаров Д. К., Оптика световодов,
2 изд., Л., 1977; Элион Г., Элион X., Волоконная оптика в системах
связи, пер. с англ., М., 1981; Мидвинтер Дж. Э., Волоконные све-
товоды для передачи информации, пер. с англ., М., 1983; Глазер В.,
Световодная техника. Введение, пер. с нем., М., 19В5; Волоконная оп-
тика, М., 1987. В. П. Егоров, М. М. Смирнов.
ВбЛЬТ-АМПЁРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА (ВАХ), зави-
симость тока от приложенного к элементу электрич. цепи
напряжения или зависимость падения напряжения на эле-
менте электрич. цепи от протекающего через него тока.
Если сопротивление элемента не зависит от тока, то
ВАХ — прямая линия, проходящая через начало координат.
ВАХ нелинейных элементов электрич. цепи (электровакуум-
ные, газоразрядные, твердотельные приборы) имеют нели-
нейные участки и разнообразную форму (N-образные, S-об-
разные ВАХ и т. п.).
ВОЛЬТМЁТР (от вольт — единицы измерения электрич.
напряжения и греч. metr£d — измеряю), прибор для измере-
ния напряжения в электрич. цепях. В. включается парал-
лельно участку цепи, на к-ром измеряется напряжение
(рис.). Для уменьшения искажающего влияния В. на режим
цепи он должен обладать большим входным сопротив-
лением.
Осн. частью простейших В. является магнитоэлектрич.,
эл.-магн., электродинамич. или электростатич. измерит, ме-
ханизм; такие В. обеспечивают измерение напряжения в
цепях перем, и пост, тока в пределах от долей мВ до
сотен кВ. Для измерения малых напряжений (до 10~ В)
в цепях перем, тока (на частотах до сотен МГц) поль-
зуются В., к-рые представляют собой сочетание измерит,
усилителя с измерит, механизмом, воспринимающим выход-
ной сигнал усилителя. Для измерения больших напряжений
(до 1 МВ) в В. встраивают делители напряжения либо
используют В. совместно с измерит, трансформатором на-
пряжения. Для измерений в цепях перем, тока на ВЧ и
СВЧ применяют В., в к-рых перед измерит, механизмом
включён выпрямит, или термоэлектрич. преобразователь
перем, тока в постоянный. Широкое распространение полу-
чили цифровые В. (для измерения в цепях пост, и перем,
тока), содержащие аналого-цифровой преобразователь и
цифровое отсчётное устр-во на газоразрядных индикатор-
ных лампах, многоэлементных электролюминесцентных
ячейках и др.
Лит.: Справочник по радиоизмерительным приборам, под ред. В. С. На-
сонова, т. 1—3, М-, 1976—79; Измерения в электронике. Справочник, под
ред. В. А. Кузнецова, М., 1987. В. А. Кузнецов.
ВОЛЬФРАМ (лат. Wolframium), W, химический элемент
VI гр. периодич. системы Менделеева, ат. н. 74, ат.
м. 1ВЗ,ВЗ. Светло-серый металл с низкой электропровод-
ностью (уд. электрич. сопротивление 5,5 мкОм-см); плотн.
19 300 кг/м3; 1пл=3420 С, 1кип=5700°С.
В электронном приборостроении В. и его сплавы (в ос-
новном с Mo, Re, Ag, Си, Ni) применяются для изго-
товления нитей ламп накаливания, катодов и экранов ЭВП,
Вольтметр. Схемы включения вольтметра: а —
с дополнительным сопротивлением (Ri); б —
с делителем напряжения (Rj, ft/); в — с изме-
рительным трансформатором напряжения (TH)
V — вольтметр, — нагрузка-
б
ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ
68
прецизионных контактов, нагревателей электропечей, высо-
котемп-рных термопар, выводов ЭВП и т. д. Из соеди-
нений В. применение находят CaWO.), легированные Nd
(в виде монокристаллов в твердотельных лазерах),
ZnWC>4, CdWC>4 и MgWOi (в качестве люминофоров).
ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ гистерезис (от греч. hysteresis —
отставание, запаздывание), одно из проявлений магнитного
гистерезиса, заключающееся в пространственном отстава-
нии и неоднозначной зависимости магн. индукции (или
намагниченности) от напряжённости магн. поля при пере-
магничивании ферромагн. тела в медленно вращающемся
магн. поле. Это запаздывание приводит к возникновению
действующего на тело вращающего (гистерезисного) мо-
мента. Гл. особенность В. г. — аномальное возрастание уд.
магн. потерь у большинства магн. материалов (рис.),
наличие максимума потерь в области ср. значений магн.
индукции с последующим убыванием их до нуля при техн,
магн. насыщении. Определение потерь на В. г. сводится
к исследованию гистерезиса механич. момента (пропорцио-
нального потерям на В. г.) на вращат. магнитометре или
к измерению связанной с этим механич. моментом нормаль-
ной составляющей магн. индукции методами магнито-
метрии. В. г. служит одним из методов при исследо-
ваниях механизма перемагничивания магн. материалов, при-
роды коэрцитивной силы, магн. анизотропии. Учёт потерь
на В. г. необходим в массивных магнитопроводах электрич.
машин. С появлением высококоэрцитивных сплавов типа
викаллоя В. г. нашёл техн, применение в гистерезисных
электродвигателях, муфтах И тормозах. И. Д. Подольский.
ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ИЗМЕРИТЕЛЬ. прибор
для измерения промежутков времени (однократных и по-
вторяющихся), разделяющих к.-л. два события. В. и. и. при-
меняются для контроля и калибровки измерит, аппара-
туры, измерения длительностей и периодов повторения
импульсов, периодов гармонич колебаний, определения
времени переключения ПП приборов, логич. элементов,
ферритовых сердечников, времени задержки сигналов в
линиях связи и т. д.
Различают В. и. и. с прямым и косвенным методами
измерения. В В. и. и. первого типа (рис.) интервал вре-
мени измеряют сравнением с периодом повторения кван-
тующих импульсов. Для этого в начале и конце измеря-
емого промежутка времени формируются старт- и стоп-
импульсы, к-рые соответственно открывают и закрывают
ключ, пропускающий квантующие импульсы на счётчик.
Зная число квантующих импульсов (N) и период их повто-
рения (То), нетрудно определить искомый интервал вре-
мени Tx=ToN. Точность таких В. и. и. зависит от периода
повторения квантующих импульсов и скорости счёта; у боль-
шинства В. и. и. этого типа точность не превышает 10—7 с.
Встречно-штыревой преобразователь. Рис 1
Схематическое изображение двунаправленного
встречно-штыревого преобразователя: а—неа-
подизованного; б — аподизованного, в — с емко-
стным «взвешиванием» электродов, 1 — источник
переменного электрического сигнала; 2 — погло-
титель ПАВ; 3 — звукопроеод, 4 — металличе-
Вращательный гистерезис. Зависимость удельных
потерь Р на вращательный гистерезис от амплиту-
ды магнитной индукции В во вращающемся маг-
нитном поле (кривая 1) и в переменном магнит-
ном поле (кривая 2).
Временных интервалов измеритель. Структурная
схема измерителя временных интервалов с гене-
ратором квантующих импульсов: Ф — формиро-
ватель старт- н стоп-импульсов; ГКИ — генератор
квантующих импульсов; К — электронный ключ;
СИ — счётчик квантующих импульсов; ОУ —
отсчётное устройство; Тх — измеряемый интер-
вал времени; СТИ — старт-импульс; СПИ —
стол-импульс.
ские электроды, 5 — контактные площадки; 6 —
часть преобразователя, осуществляющая модуля-
цию амплитуды ПАВ, 7 — часть преобразователя,
генерирующая ПАВ; Аг. — длина ПАВ. (Стрелками
указано направление распространения ПАВ.)
Рис. 2. Схематическое изображение однонаправ-
ленного встречно-штыревого преобразователя.
I — источник переменного электрического сигна-
ла; 2 — звукопроеод; 3 — согласующее устройст-
во; 4 — фазосдвигающее устройство; 5 — двуна-
правленный встречно-штыревой преобразова-
тель; п — целое число; Л — длина ПАВ. (Стрел-
ками указано направление распространения
ПАВ.)
69
ВСТРОЕННЫЙ
Значительно большую точность обеспечивают В. и. и. с
косвенным методом измерения, из к-рых наиболее часто
используются нониусный и стробоскопич. методы, а также
метод, осн. на автоподстройке частоты. Нониусный метод
предусматривает сравнение в В и. и. абс. значений двух
монотонных ф-ций времени, незначительно отличающихся
по скорости изменения; метод обеспечивает измерение
временных интервалов с точностью до 10~ с. Стробо-
скопич. метод осн. на последовательном во времени из-
мерении мгновенных значений сигнала, длительность к-рого
измеряется с помощью коротких стробирующих импульсов,
автоматически сдвигаемых относительно периодически пов-
торяющегося сигнала; метод позволяет измерять промежут-
ки времени с точностью до 10 с. Использование в
В. и. и. метода автоподстройки частоты обеспечивает из-
мерение временных интервалов с точ ностью до 10 с.
Практически все совр. В. и. и. выполняются на ПП при-
борах, ИС и БИС, запоминающих ЭЛП.
Лит.: Ты чино К. К., Тычино Н. К., Многофункциональные циф-
ровые измерительные приборы, М., 1981; Мирский Г. Я., Радио-
электронные измерения, 4 изд., М., 1986; Измерения в электронике. Спра-
вочник, под ред. В. А. Кузнецова. М., 1987.
В. П. Демин, Р. А. Ибатулин.
ВРЁМЯ ЖИЗНИ неравновесных носителей за-
ряда, средняя продолжительность жизни неравновесных
электронов проводимости и дырок в полупроводниках,
определямая процессами рекомбинации носителей заряда.
Зависит от природы кристалла, темп-ры, характера и кон-
центрации примесей и колеблется в пределах 10~ —10"~8 с.
Является одной из важнейших характеристик ПП и опреде-
ляет работу мн. ПП приборов, напр. транзисторов, фото-
резисторов, фотодиодов.
ВСТРЁЧНО-ШТЫРЕВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, аку-
стоэлектронное устройство, предназначенное для преобра-
зования эл.-магн. волн в поверхностные акустические и
обратного преобразования; разновидность электроакусти-
ческого преобразователя. Состоит из двух групп металлич.
электродов (штырей), вложенных навстречу друг другу и
расположенных на поверхности звукопровода в основном из
пьезоэлектрика. Перем, электрич. сигнал, подводимый в В.-
ш. п., создаёт вблизи поверхности звукопровода перем,
упругие силы, порождающие ПАВ.
В.-ш. п. является двунаправленным преобразователем,
т. е. возбуждённые им ПАВ распространяются перпенди-
кулярно штырям в двух противоположных направлениях.
Исключение помех, вносимых ПАВ, отражёнными от края
звукопровода, обеспечивается созданием на его поверх-
ности вблизи этого края поглотителя ПАВ. В простейшем
В.-ш. п. так наз. степень перекрытия электродов (глубина
их вложения) одинакова, а расстояние между центрами
ближайших межэлектродных зазоров равно А.о/2, где Хо —
длина ПАВ (рис. 1, а). Макс, эффективность преобразо-
вания перем, электрич. сигнала в ПАВ в таком В.-ш. п.
обеспечивается на частоте fo=v/ho (где v — скорость рас-
пространения ПАВ), что обусловлено возникновением
акустического синхронизма, т. е. сложением в
фазе ПАВ, возбуждённых каждой парой расположенных
рядом электродов. Отклонение частоты перем, электрич.
сигнала от f0 приводит к уменьшению интенсивности ПАВ.
Использование такого В.-ш. п. для создания акустоэлект-
ронных устр-в (напр., полосовых фильтров) ограничено,
т. к. его амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) [имею-
щая вид (sinx)/x, где х—nN(f—fo)/fot N — количество пар
электродов в преобразователе] для большинства приме-
нений имеет неудовлетворительную форму.
Для получения В.-ш. п. с заданной АЧХ используют при
его изготовлении т. н. методы «взвешивания», суть к-рых
заключается в том, что интенсивность ПАВ, возбуждаемых
каждой парой электродов, меняется в соответствии с
заданной ф-цией (ф-цией «взвешивания»). Наиболее распро-
странённым является В.-ш. п., созданный на основе метода
«взвешивания», наз. аподизацией, к-рый заключается
в изменении перекрытия каждой пары электродов в соот-
ветствии с заданной ф-цией «взвешивания» (рис. 1, б).
В таком В.-ш. п. (аподизованном преобразов а-
теле) каждая пара электродов генерирует ПАВ с оди-
наковой амплитудой, но с разл. шириной акустич. луча.
Осн. недостатком аподизованного В.-ш. п. является дифракц.
расходимость ПАВ, генерируемых электродами с малым
перекрытием (~ длине ПАВ).
Среди аподизованных преобразователей выделяют В.-
ш. п., изготовленные на основе методов «непосредствен-
ного взвешивания», в к-рых получение заданной АЧХ обес-
печивают, напр., созданием ёмкостей между контактными
площадками В.-ш. п. и его электродами (рис. 1, в). Такой
В.-ш. п. состоит из двух частей (секций), одна из к-рых
генерирует ПАВ, а другая осуществляет модуляцию их
амплитуды в соответствии с ф-цией «взвешивания».
Однонаправленное распространение ПАВ достигается
включением двух В.-ш. п. через фазосдвигающее устр-во
(обеспечивает сдвиг фаз на 90°) на расстоянии (n-j-’/^Xo,
где п — целое число. Такую конструкцию наз. одно-
направленным В.-ш. п. В этом В.-ш. п. на частоте акустич.
синхронизма происходит сложение по фазе ПАВ, возбуж-
дённых двунаправленными В.-ш. п. и распространяющихся
в одном направлении, и взаимное гашение ПАВ, рас-
пространяющихся в противоположных направлениях.
В.-ш. п. изготовляют нанесением тонкой плёнки, чаще
всего из AI или Au, на пластину пьезоэлектрика.
В.-ш. п. используют для создания линий задержки,
полосовых фильтров и др. акустоэлектронных устройств
на ПАВ, предназначенных для работы в диапазоне частот
от 10 МГц до неск. ГГц.
Лит.: Фильтры на поверхностных акустических волнах, под ред. Г. Мэт-
тьюза, пер. с англ., М., 1981. А. М. Кмита.
ВСТРОЕННЫЙ канал, см. в ст. Полевой транзистор.
ВСТРОЕННЫЙ КОНТРОЛЬ электронных уст-
ройств, проверка работоспособности электронных уст-
ройств, выполняемая с помощью спец, средств контроля
и обнаружения неисправностей (напр., генераторов стан-
дартных сигналов, схем сравнения), входящих в состав
данного устройства и конструктивно объединённых с ним
в единое целое. Обычно системами В. к. снабжаются до-
статочно сложные микроэлектронные устр-ва (напр., микро-
процессоры, микро-ЭВМ), реализованные в виде БИС (или
СБИС).
Различают В. к. технологический и функцио-
нальный. В. к. первого типа применяется при созда-
нии БИС на разл стадиях их изготовления; В. к. второго
типа — при приёмно-сдаточных испытаниях и в процессе
эксплуатации электронного устр-ва. В. к. предусматривает
наличие в составе БИС дополнит элементов, число к-рых
зависит от вида контроля и типа БИС. Дополнит,
элементы, выполняющие ф-ции В. к., создаются в едином
технологич. процессе в основном рабочими элементами,
в результате чего образуется единая конструктивная еди-
ница БИС-ВК. Наименьшая элементная избыточность тре-
буется для организации технологич. В. к. (до 10—30% от
общего числа элементов БИС). Элементная избыточность
снижает выход годных БИС и уменьшает их надёжность,
поэтому обычно средства технологич. В. к. после изго-
товления БИС ликвидируются (напр., выжигаются лазерным
лучом). Но иногда их оставляют на микрокристалле БИС,
если они занимают мало места и не влияют на работо-
способность устр-ва.
Значительно больше дополнит, элементов требуется для
обеспечения эффективного функцион. контроля БИС (до
200—300% от числа осн. функцион. элементов).
По полноте проверки функционирования БИС различают
В. к. полный (проверяются все функцион. возможности
БИС), частичный, или локальный (проверка работы отд.
элементов или части устр-ва), тест-ориентированный (реа-
лизуется определённая группа контрольных тестов), проце-
дурно-ориентированный (проверка работы БИС по резуль-
татам решения заданного набора задач), проблемно-ориен-
тированный (проверка внутр, физ. или логич. состояния
БИС при их изготовлении, испытаниях или эксплуатации).
В. к. обеспечивает проверку функционирования БИС в
реальном масштабе времени, повышает качество контроля,
что способствует увеличению выхода годных. БИС-ВК имеют
ВТОРИЧНАЯ
70
обычно 1—2 вывода для подачи опросных сигналов и полу-
чения контрольной информации. Это позволяет создавать
микроэлектронную аппаратуру с достаточно простой конт-
рольно-диагностич. системой, причём для проверки рабо-
тоспособности БИС-ВК часто бывает достаточно простейше-
го измерит. Прибора. В. И. Кнышев. В. А. Скибинский,
Ю. А. Сливицкий, Г. X. Ягудин.
ВТОРЙЧНАЯ ИОННАЯ ЭМИССИЯ, то же, что ион-
но-ионная эмиссия.
ВТОРИЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ, испуска-
ние электронов (вторичных) твёрдыми или жидкими телами
(эмиттерами) при их бомбардировке электронами (первич-
ными). В достаточно тонких эмиттерах длина пробега пер-
вичных эл-нов может превышать толщину эмиттера. В этом
случае В. э. э. наблюдается как с поверхности, подверга-
емой бомбардировке (В. э. э. на отражение), так и
с противоположной поверхности (В. э. э. н а прострел).
Поток вторичных эл-нов складывается из отражённых (уп-
руго и неупруго) первичных эл-нов и истинно (собственно)
вторичных эл-нов — эл-нов эмиттера, получивших в резуль-
тате их возбуждения первичными энергию и импульс, доста-
точные для выхода в вакуум. Вторичные эл-ны имеют
непрерывный энергетич. спектр от 0 до энергии первич-
ных эл-нов Ер (рис. 1). Тонкая структура на отд. уча-
стках энергетич. спектра обусловлена характеристич.
потерями энергии на возбуждение атомов в-ва и Оже-
эффектом.
Количественно В. э. э. характеризуется коэф. В. э. э.
с, равным: а=12/11=й+т)+г> гДе h и Ь — токи, созда-
ваемые первичными и вторичными эл-нами; 6, т) и г— коэф-
фициенты, соответствующие истинной В. э. э., а также
неупругому и упругому отражениям первичных эл-нов.
Коэф, о, б, т) и г зависят от параметров пучка первич-
ных эл-нов (энергии Ер, их угла падения в на образец)
и характеристик эмиттера (элементного состава, высоты
потенциального барьера на границе твёрдое тело — ва-
куум, величины работы выхода электронов, состояния по-
верхности и т. д.).
Механизм упругого отражения эл-нов существенно разли-
чен в области малых (0—100 эВ), средних (0,1—1 кэВ)
и больших (1—100 кэВ) энергий Ер, что сказывается на
коэф. г. В области малых Ер на упругое отражение влияют
такие факторы, как энергетич зонная структура приповерх-
ностной области эмиттера, рассеяние эл-нов на отд. атомах,
резонансное упругое рассеяние у порогов коллективных
и одночастотных возбуждений твёрдого тела, потенц.
барьер на границе. Все эти факторы проявляются в виде
тонкой структуры на кривых г (Е ). В области малых Е абс.
значения коэф г максимальны (в частности, при Ер^10 эВ
г может превышать 0,2—0,5). В области средних Ер в
большинстве случаев наблюдается широкий максимум на
кривых г (Ер). Значения г не превышают 0,05. Д^я больших
значений Ер г уменьшается с ростом Ер (г~Е^ ). Глубина
выхода эл-нов, упруго отражённых от поверхности, зависит
от Ер и изменяется от долей до десятков нм.
Неупругое отражение эл-нов обусловлено рассеянием
и торможением первичных эл-нов при их движении внутри
твёрдого тела. Зависимость 1)(Ер) различна для лёгких и
тяжёлых в-в (рис. 2). Коэф, т) растёт с увеличением в; эта
закономерность сильнее выражена для в-в с малым ат. но-
мером Z. Ср. энергия неупруго отражённых эл-нов
Ен«0,31 Ер и уменьшается при уменьшении Ер, а их ср.
глубина выхода не превышает половины глубины проник-
новения первичных эл-нов при данном значении Ер
На эмиссию истинно вторичных эл-нов существенное влия-
ние оказывает величина работы выхода эл-нов, т. к. вероят-
ность выхода возбуждённых истинно вторичных эл-нов за-
висит от высоты потенц. барьера на поверхности. В ди-
электриках и эмиттерах с широкой запрещённой зоной
ДЕд и малым сродством к электрону внутренние истинно
вторичные эл-ны, имеющие в зоне проводимости энергию
Е<ДЕд, теряют её в основном лишь на взаимодействие
с фононами. Такие в-ва характеризуются большими значени-
ями глубины выхода истинно вторичных эл-нов d (20—
120 нм) и коэф, а (4—40). Наибольшие значения d (св.
1500 нм) и а (св. 1000) имеют эмиттеры с отрицат.
сродством к эл-ну. Создание в диэлектриках сильного элект-
рич. поля (107—108 В/м) приводит к увеличению а до 50—
100 (В. э. э., усиленная полем).
В. э. э. используется для усиления электронных потоков
в разл. ЭВП (вторично-электронных, фотоэлектронных ум-
ножителях, ЭВП М-типа и др.). Величина а вторично-эмис-
сионных катодов, применяемых в этих ЭВП, составляет
3—10 при энергии первичных эл-нов Ер»0,1—4 кэВ. В. э. э.
лежит также в основе воспроизведения информации,
записанной в виде потенциального рельефа на поверхности
диэлектрика в системах электростатич. записи. При воспро-
изведении информации в таких системах сканирующий
электронный луч обегает поверхность диэлектрич. носителя.
Вторичные эл-ны, выбитые этим лучом из диэлектрич. но-
сителя, направляются во вторично-электронный умножи-
тель; модулированный по плотности (в соответствии с запи-
санным потенц. рельефом) поток вторичных эл-нов преоб-
разуется в видеосигнал. В. э. э. играет важную роль в
образовании и развитии ВЧ и вторично-эмиссионного раз-
ряда (в ЭВП СВЧ). В определённых случаях В. э. э. неже-
лательна (напр., динатронный эффект в электронных лам-
пах).
Лит.: Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная элект-
роника, М., 1966; Бронштейн И. М., Фрайман Б. С., Вторичная
электронная эмиссия, М., 1969; Шульман А. Р-, Фридрихов С. А . „
Вторично-эмиссионные методы исследования твёрдого тела, М., 1977.
В. В. Кораблёв.
ВТОРЙЧНО-ЭЛЕКТРбННЫЙ УМНОЖЙТЕЛЬ (ВЭУ),
электронный умножитель, электронное устройство
для усиления (умножения) потока электронов на основе
вторичной электронной эмиссии. ВЭУ либо входит в состав
нек-рых электровакуумных приборов (фотоэлектронного
Вторичная электронная эмиссия. Рис. 1. Энер-
гетический спектр вторичных электронов: I —
упруго и квазиупруго отражённых электронов,
11 — неупруго отражённых электронов; 111 — ис-
тинно вторичных электронов; а — Оже-электро-
нон; б — квазиупруго отражённых электронов.
Е — энергия электронов; Ет и АЕт — макси-
мальная энергия и полуширина максимума
спектра истинно вторичных электронов; Ер —
энергия первичных электронов.
Рис. 2. Зависимость коэффициента вторичной
электронной эмиссии ст (сплошные кривые) и
коэффициента неупругого отражения q (пунктир-
ные кривые) от энергии Ер первичных электро-
нов для некоторых веществ.
71
ВЫВОД
умножителя, электронно-оптического преобразователя, ря-
да передающих электронно-лучевых приборов — диссекто-
ров, суперортиконов и др., а также приёмно-усилительных
ламп), либо представляет собой самостоят. электровакуум-
ный прибор, служащий для непосредств. регистрации
эл.-магн. излучения (в диапазоне длин волн 0,1—100 нм)
или ч-ц (напр., 3J ов с энергиями до 10—20 кэВ). Такие
приёмники, выпол <емые без оболочки или имеющие не-
защищённое (открь.гое) входное окно, наз. ВЭУ открыто-
го т и п а. Их испол зуют в установках, работающих в усло-
виях естеств. вакуума (при космич. исследованиях), и в высо-
ковакуумных измерит, устр-вах (сканирующих электронных
микроскопах, масс-спектрометрах и др.) при давлениях
обычно не более 10 Па.
В зависимости от конструкции ВЭУ делятся на две осн.
группы: с дискретными динодными системами,
в к-рых электронные потоки умножаются на отд. электро-
дах — динодах, причём потенциалы динодов в таких ВЭУ
повышаются скачкообразно, и с распределёнными
(непрерывными) динодными системами, в к-рых
электронные потоки умножаются вдоль поверхностей с
непрерывным изменением потенциала (каналовый элект-
ронный умножитель, микроканальные пластины и др.).
В зависимости от фокусировки электронных потоков разли-
чают умножит, системы с электростатич. фокусировкой,
получившие наибольшее распространение, и системы, рабо-
тающие в окрещённых электрич. и магн. полях.
Преобразование регистрируемого излучения в электрон-
ный поток осуществляется в ВЭУ открытого типа на первом
диноде (катоде) или начальной части непрерывного ди-
нода. В ВЭУ на дискретных динодах эл-ны, испускаемые,
напр., в результате взаимодействия излучения с в-вом пер-
вого динода (рис.), направляются под действием прило-
женного напряжения ко второму диноду и выбивают из
него вторичные эл-ны (процесс повторяется на всех после-
дующих динодах). Электронный поток с последнего динода
собирается анодом (коллектором). Каждые два соседних
динода, а также последний динод с анодом образуют
каскады усиления, причём общий коэф, усиления ВЭУ
равен произведению коэф, усиления отд. каскадов. Для
изготовления дискретных динодов обычно используют спла-
вы (Си—Be, Ад—МдО) и сурьмяно-щелочные соединения,
наносимые в виде слоёв на металлич. подложку, что поз-
воляет получать на 10—14 динодах усиление 105—107 (при
напряжении литания 1—2,5 кВ).
Специфич. требование, предъявляемое к ВЭУ открытого
типа, — способность сохранять рабочие параметры при со-
прикосновении его эмитирующих поверхностей с воздухом.
Этому способствуют защитные св-ва тонкой (2,5—5 нм)
оксидной эмиссионной плёнки (AI2O3, ВеО) на алюминии
или сплаве СиВе.
Лит.: Берковский А. Г., Гаванин В. А . , Зайдель И. Н.,
Вакуумные фотоэлектронные приборы, М., 1976; Айнбунд М.Р., Поле-
нов Б. В., Вторично-электронные умножители открытого типа и их при-
менение, М., 1981- М. Р. Айнбунд.
Вторично-электронный умножитель. Дискретные
динодные системы вторично-электронных умно-
жителей с электростатической фокусировкой:
а — жалюзийная; б — коробчато-сетчатая; в —
ковшеобразная,- г — с дополнительными электро-
дами,- д — тороидальная; Д|, Д —отдель-
ные электроды-диноды. (Стрелками показаны
траектории электронов.)
ВТОРЙЧНО-ЭМИССИбННЫЙ КАТОД, источник
электронов, в основе работы к-рого лежит явление вторич-
ной электронной эмиссии; разновидность холодного катода.
Наиболее широко применяется в ФЭУ, вторично-электрон-
ных умножителях, магнетронного типа приборах и нек-рых
приёмно-усилит. лампах. Осн. параметр В.-э. к. — коэф,
вторичной эмиссии а, равный отношению величин вторич-
ного тока к первичному.
Различают две группы В.-э. к.: плёночные и объёмные.
Плёночные В.-э. к. изготовляют нанесением на под-
ложку эмиссионно-активного слоя на основе соединений
Cs с Sb и др. элементами V гр. периодич. системы, а
также соединений Sb с неск. щелочными металлами (мно-
гощелочной В.-э. к.). К объёмным В.-э. к. относятся
металлич. и сплавные В.-э. к., а также В.-э. к. на основе
щелочно-галогенных соединений, свинцовых и др. стёкол,
керамики из титаната бария, цинка, оксида алюминия и
т. д., полимерных материалов. В.-э. к. имеют о от 1,5 до
10 при энергии первичных эл-нов 0,1—4,0 кэВ.
В 80-х гг. получили распространение В.-э. к. с отрицат.
сродством к электрону, представляющие собой ПП ка-
тоды с пониж. высотой потенц. барьера для эл-нов про-
водимости. К таким В.-э. к. относятся катоды, выполнен-
ные на основе фосфида галлия с последующей обработкой
Cs и др. металлами, отличающиеся наибольшим а.
Лит. см. при ст. Вторично-электронный умножитель. Г. Е. Астахова.
ВТОРЙЧНЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ, электроны, покидающие
поверхность твёрдого или жидкого тела в результате
воздействия на него разл. факторов: электронной или ион-
ной бомбардировки, освещения и др. См. также Вторич-
ная электронная эмиссия.
ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ в технологии электрон-
ного приборостроения, контроль поступающих на
предприятие комплектующих изделий, материалов и кон-
трольно-измерит. приборов в целях их выбраковки до
запуска в производство. В. к. является частью общей
системы контроля, обеспечивающей выпуск высококачеств.
ИЭТ. Различают В. к. материалов и полуфабрикатов, комп-
лектующих изделий и измерит, приборов. В. к. материалов
и полуфабрикатов предусматривает проверку хим. состава,
механич. и физ. св-в материала, геометрич. размеров
заготовок, наличие в них видимых и скрытых дефектов
и т. п. Такой контроль проводится с помощью приборов,
инструментов и приспособлений, в состав к-рых входит
микроскоп, дефектоскоп, лупы, мерительные инструменты,
поверочная плита, разрывная машина, термостат, анализато-
ры состава в-ва и пр. При В. к. комплектующих изделий
устанавливают соответствие их требованиям нормативно-
технических документов. Такой вид В. к. выполняется с
помощью стандартных электронно- и радиоизмерит. прибо-
ров и устр-в (см. Радиоизмерения, Электрические измере-
ния), часто с применением специализир. контрольно-из-
мерит. оборудования, к-рое используется на выходных
операциях изготовителями данного вида изделия. В. к. из-
мерит. приборов проводится для подтверждения их соот-
ветствия паспортным данным. Осуществляется с помощью
высокоточной электро- и радиоизмерит. аппаратуры —
микроамперметров, универсальных вольтметров, оммет-
ров и т. д.; в зависимости от типа проверяемых приборов
в состав аппаратуры для В. к. могут дополнительно входить
измерит, генераторы, осциллографы, образцовые меры эдс
и др. Все используемые при В. к. оборудование, аппара-
тура и инструменты систематически проходят межведомств.
ПОВерку. А. А. Савостьянов.
ВЫВОД ЭНЁРГИИ Э В П СВЧ, устройство, служащее
для выведения СВЧ энергии из электровакуумного прибора
и передачи её во внеш, тракт; часть электродинамической
системы ЭВП СВЧ. В. э. содержит диэлектрич. вакуумное
уплотнение (окно), пропускающее эл.-магн. волны, отрезок
закрытой линии передачи с разъёмом для присоединения
внеш, тракта и элемент связи линии передачи с системой
отбора энергии у электронного потока (системой резо-
наторов или замедляющей системой). В зависимости от
ВЫНУЖДЕННОЕ
72
типа применяемых линий передачи различают коаксиальные,
волноводные и коаксиально-волноводные В. э. (рис. 1—3).
Диэлектрич. уплотнение размещают либо непосредственно
в системе отбора СВЧ энергии, либо в т. н. окне связи,
либо в отрезке линии передачи. В последнем случае для
уменьшения влияния отражения от вакуумно-плотного окна
на характеристики системы отбора это окно делают
малоотражающим в рабочей полосе частот посредством
придания ему определённых размеров и формы (рис. 4).
С этой же целью в линию передачи включают согласующие
элементы — диафрагмы, штыри, дроссели и т. п. Вакуумно-
плотные окна, установленные в линии передачи, характери-
зуются полосой пропускания (диапазоном частот,
в пределах к-рого коэф, отражения от окна не превышает
нек-рого установленного значения, обычно 0,1). Элементом
связи в В. э. может служить, напр., петля связи или антенна,
возбуждающая волновод.
Важнейшим параметром В. э. мощных ЭВП СВЧ является
пропускная способность, определяемая как макс.
СВЧ мощность, передача к-рой не нарушает работоспо-
собности прибора (напр., вследствие теплового или элект-
рич. пробоя, неравномерного нагрева из-за диэлектрич.
потерь, вторично-электронного разряда). Пропускную спо-
собность В. э. можно увеличить путём применения при-
нудит. охлаждения (жидкостного или воздушного), повыше-
ния давления газа в выходном тракте, ослабления элект-
рич. полей в области вакуумно-плотного окна, использо-
вания диэлектриков с низкими потерями на СВЧ и высокой
теплопроводностью (напр., вакуумно-плотной керамики,
сапфира вместо слюды и стекла) и т. д. Относит, ширина
полосы пропускания вакуумно-плотных окон в волноводных
В. э. достигает 40—50%, а пропускная способность таких
устр-в — сотен кВт в непрерывном режиме и десятков
МВт в импульсном.
В качестве ввода энергии ЭВП СВЧ применяют устр-
ва (преим. коаксиального типа) по конструкции аналогичные
В. э. (рис. 5).
Лит.: Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 1, М.,
1970; Мощные электровакуумные приборы СВЧ, под ред. Л. Клэмпитта,
пер. с англ., М., 1974. Б. В. Прокофьев.
ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (индуцированное
излучение, стимулированное излучение), ис-
пускание эл.-магн. излучения квантовыми системами под
действием внешнего (вынуждающего) излучения; при В. и.
частота, фаза, характер поляризации и направление рас-
пространения испущенной эл.-магн. волны полностью
совпадают с соответствующими характеристиками внеш,
волны. В. и. принципиально отличается от спонтанного
излучения, происходящего без внеш, воздействия. Су-
ществование В. и. было постулировано А. Эйнштейном в 1916
при теоретич. анализе процессов теплового излучения
с позиций квантовой теории и затем подтверждено экспе-
риментально. Для данной квантовой системы акт В. и. —
процесс, обратный акту поглощения: вероятности процессов
В. и. и поглощения равны, а испускаемый фотон ничем
не отличается от вынуждающего. В обычных условиях
процессы поглощения преобладают над процессами
В. и. Однако если в в-ве имеется инверсия населён-
ностей между к.-л. двумя уровнями энергии, то В. и.
преобладает над поглощением и его интенсивность может
значительно превышать интенсивность спонтанного излу-
чения, что используется в квантовой электронике.
ВЫНУЖДЕННОЕ РАССЁЯНИЕ СВЁТА, процесс нели-
немного преобразования частоты мощного (обычно лазерно-
го) излучения, обусловленный модуляцией падающего излу-
чения на частотах собств. колебаний среды (собств.
частотах колебаний атомов и молекул) и положит, нели-
нейной обратной связью (через эффекты, квадратичные
по амплитуде поля светового излучения), приводящей к
усилению интенсивности как преобразованных (рассеянных)
компонентов, так и колебаний среды (атомов, молекул).
Наблюдается в твёрдых телах, жидкостях, газах, плазме.
Различают вынужденное рассеяние Мандель-
штама — Бриллюэна (ВРМБ; по имени сов. учёного
Вывод энергии ЭВП СВЧ. Рис. 1. Вывод энергии
волноводного типа с плоским вакуумно-плотным
окном: I —резонатор; 2 — окно связи; 3 — пря-
моугольный волновод; 4 — дисковое керамичес-
кое вакуумно-плотное окно; 5 — присоединитель-
ный фланец-
Рис. 3. Вывод энергии коаксиально-волноводного
типа с куполообразным вакуумно-плотным окном
(элемент связи не показан)* 1 — коаксиальная
линия; 2 — антенна; 3 — керамическое окно; 4 —
присоединительный фланец; 5 — прямоугольный
волновод.
Рис. 2. Вывод энергии коаксиального типа с
коническим вакуумно-плотным окном: 1—резо-
натор; 2—петля связи; 3—коаксиальная линия;
4 — керамическое окно; 5 — разъём.
Рис. 5. Устройство ввода СВЧ энергии; 1 — резо-
натор, 2—плоское вакуумно-плотное окно; 3 —
разъём; 4—коаксиальная линия; 5 — ёмкостный
элемент связи.
Рис 4. Типы вакуумно-плотных окон в волно-
воде: а — плоское полуволновое окно; б — сту-
пенчатое окно; в — коническое окно; X — длина
волны в волноводе, заполненном диэлектриком.
5
Л. И. Мандельштама и франц, физика Л. Бриллюэна),
происходящее на частотах собств. колебаний решётки
(фононах), соответствующих акустич. ветви дисперсионной
кривой (акустич. фононах), вынужденное комбина-
ционное рассеяние (ВКР) на фононах, соответ-
ствующих оптич. ветви дисперсионной кривой (оптич. фо-
нонах), вынужденное рэлеевское рассеяние
(ВРР; по имени англ, физика Дж. У. Рэлея) на флуктуа-
циях анизотропии положения молекул в в-ве и др. виды
В. р. с. ВРМБ проявляется как тонкая структура у линии
Рэлея в случае ВРР.
При малой интенсивности падающего света в в-ве про-
исходит только спонтанное рассеяние, в к-ром тепловые
колебания атомов или молекул приводят к модуляции
падающего света на частотах этих колебаний, но отсутст-
вует положит, обратная связь. Интенсивность рассеянного
света при этом невелика (10— —10 от интенсивного
падающего света). При повышении интенсивности, напр.
под воздействием мощного лазерного излучения, в среде
проявляется один из квадратичных по полю эффектов —
электрострикция (при ВРМБ), высокочастотный Керра эф-
фект (при ВКР) и т. д., что приводит к когерентной рас-
качке атомных колебаний в в-ве и соответственно к резкому
возрастанию интенсивности рассеянных компонентов. Рас-
сеянные световые компоненты, смещённые вниз по частоте,
наз. стоксовыми, вверх — антистоксовыми. Коэф, преобра-
зования в первый стоксовый компонент, напр. при ВКР,
достигает десятков процентов от интенсивности падающего
света, в связи с чем ВКР- и ВРР-среды служат для создания
эффективных модуляторов добротности, преобразователей
частоты оптич. излучения и устр-в обращения волнового
фронта в лазерной технике, оптоэлектронике и адаптив-
ной оптике (см. Нелинейная оптика). На использовании
В. р. с. основан целый ряд нелинейных методов спектро-
скопии газов и конденсир. сред: спектроскопия вынуж-
денного комбинац. рассеяния, активная спектроскопия
комбинац. рассеяния и др.
Д
0---------[^>|-------0 +
Выпрямитель электрический. Рис. 1. Схемы нере-
гулируемых выпрямителей на полупроводнико-
вых диодах: а — однофазного однополупери-
сдного; б — однофазного двухполупериодного с
нулевым выводом; а — однофазного мостового;
г — трёхфазного мостового Д — полупроводни-
ковый диод
Лит.: Кел их С., Молекулярная нелинейная оптика, пер. с польсн., М.,
19В1; Ахманов С. А-, Дьяков Ю. Е., Чиркин А. С-, Введение в стати-
стическую радиофизику и оптику, М., 19В1. В. Г. Дмитриев.
ВЫНУЖДЕННЫЙ ПЕРЕХОД, квантовый переход, со-
вершаемый квантовой системой под действием внеш, эл.-
магн. излучения резонансной (для данной системы) часто-
ты. Возможны В. п. как с Поглощением квантов эл.-магн.
излучения, так и с их излучением (вынужденное излучение).
В. п. с вынужденным излучением, частота и поляризация
к-рого совпадают с частотой и поляризацией внеш, из-
лучения, лежит в основе работы квантовых генераторов
и квантовых усилителей.
ВЫПРЯМИТЕЛЬ элек трический, преобразователь
переменного электрич. тока в постоянный. Обычно выпрям-
ление тока осуществляется вентилем, пропускающим ток
только или преимущественно в одном направлении. По типу
применяемого вентиля различают вакуумные, газоразряд-
ные, ПП и электроконтактные В. По схеме выпрямления
В. разделяются на одно- и двухполупериодные, мостовые
и с нулевым выводом, однофазные и многофазные.
В зависимости от возможности регулирования или стаби-
лизации напряжения на нагрузке В. могут быть нерегу-
лируемые и регулируемые (рис. 1, 2). Подключение В.
к источнику перем, тока осуществляется непосредственно
или с помощью согласующего трансформатора. Для умень-
шения пульсаций выпрямленного тока между В. и нагруз-
кой часто включают сглаживающие фильтры.
В. широко применяются в устр-вах автоматики и теле-
механики, измерит, техники и радиотехниьмЦрднофазные
В.), а также для питания мощных пром. установсж (тоёх-
фазные В.).
Лит.: В е р ес о в Г. П., Смуряков Ю. Л., Стабилизированные источники
питания радиоаппаратуры, М., 197В; Источники электропитания радиоэлект-
ронной аппаратуры. Справочник, М., 1985; Преображенский В. И.,
Полупроводниковые выпрямители, 2 изд., М., 19В6. Л. А. Рыбак.
ВЫПРЯМЙТЕЛЬН АЯ ЛАМПА, вакуумный или газораз-
рядный прибор, предназначенный для преобразования пе-
рем. тока (напряжения) в пульсирующий ток (напряжение)
одной полярности. Содержит два осн. электрода: катод
и анод. Действие В. л. основано на её св-ве проводить ток
только в одном направлении — при подведении к аноду
положит. относительно катода напряжения. К В. л.
гл. обр относятся кенотроны, используемые для получения
низких (напр., в радиоприёмниках и телевизорах) или вы-
соких (напр., в ускорителях заряженных ч-ц и рентгенов-
ских диагностич. аппаратах) выпрямленных напряжений;
газотроны, экситроны и игнитроны, применяемые в сильно-
точных и мощных выпрямителях (напр., на железнодорож-
ных выпрямит, подстанциях); клипперные приборы, приме-
няемые в накопителях заряда импульсных модуляторов,
а также для защиты электрич цепей от перенапряжений.
В совр радио- и электротехн. аппаратур- В. л. в боль-
шинстве случаев заменены полупроводниковыми диоде,ли.
ВЫПРЯМЙТЕЛЬНЫЙ БЛОК, устройство, собранное из
выпрямительных полупроводниковых диодов, соединённых
по определённой электрич. схеме (напр., удвоителя часто-
ты, однофазной мостовой схеме и др.). В. б. предназ-
начены для выпрямления перем, тока низкой (в т. ч. про-
мышленной) частоты в разл. радиоэлектронных, электро-
техн. приборах и устр-вах. В б оформляют в герметич-
ные пластмассовые корпуса, имеющие неск. (в з висимости
от их функцион. назначения) электрич. выводов. Выпуска-
емые пром-стью В. б- (преим. кремниевые и германие-
вые) рассчитаны для работы при обратных напряжениях
до 1 кВ.
Наряду с В. б. существуют т. н. наборы выпрями-
тельных диодов — совокупность ПП выпрямит, диодов,
собранных в единую конструкцию, не соединённых электри-
чески или соединённых по одноимённым выводам (напр.,
в виде четырёх цепочек, включающих по три последо-
вательно соединённых ПП диода).
Лнт. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные
приборы. Справочник, под ред. Н. Н. Горюнова, 3 изд., М., 1987.
В. В. Юдин.
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ
74
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
ДИОД, полупроводниковый диод, предназначенный для
преобразования перем, тока в пульсирующий ток одной
полярности. Действие В. п. д. основано на использовании за-
висимости электропроводности электронно-дырочного пе-
рехода (р—п-перехода) или контакта металл—полупровод-
ник от величины и знака приложенного внеш, напряже-
ния. При подаче на В. п. д. прямого напряжения проис-
ходит понижение потенциального барьера ПП перехода
и через диод протекает большой ток. Если приложить
напряжение в обратном направление то потенц. барьер
повышается и ток через диод близок к нулю. Т. о., в
электрич. цепи, в к-рую включён В» п. д., протекает ток
преим. одного направления.
Основу В. п. д. составляет ПП кристалл (Ge, Si, Se
и др.). Различают плоскостные и точечные В. п. д. Пер-
вые В. п. д., изготовленные на основе селена и закиси
меди, появились в 20-х гг. 20 в. В 50-х гг. созданы плос-
костные германиевые и кремниевые выпрямит, диоды. Бла-
годаря высокой электрич. прочности, термостойкости и
надёжности наибольшее распространение получили кремни-
евые диффузионные и сплавные В. п. д. Для формиро-
вания р—п-перехода в пластине кремния с электропро-
водностью п-типа проводят диффузию атомов бора, в ре-
зультате чего диффузионная область приобретает электро-
проводность p-типа. При изготовлении сплавного р—п-пе-
рехода в пластину кремния п-типа вплавляют алюминий.
После охлаждения расплава образуется слой кремния р-ти-
па, легированный алюминием. Площадь р—п-перехода со-
ставляет 0,1—25 мм2, толщина исходной пластины 0,25—
0,35 мм. Для защиты от внеш, воздействий, обеспечения
теплоотвода и т. д. кремниевые выпрямит, диоды обычно
оформляют в металлич. или пластмассовые корпуса. Су-
ществуют также бескорпусные В. п. д., предназначенные
для гибридных интегральных схем, представляющие собой
кристалл с двумя выводами из тонкой проволоки, заклю-
чённой в «каплю» из компаунда.
В. п. д. характеризуются средним за период значением
обратного тока /о6р, ср. значением прямого напряжения
Unp при допустимом ср. значении прямого тока 1пр, до-
пустимым амплитудным значением обратного напряжения
Uo6p и ДР- В- п- Д- малой мощности рассчитаны на /пр
до 0,3 А, диоды ср. мощности — до 10 А. Для плоскостных
кремниевых диодов Unp (определяемое гл. обр. высотой
потенц. барьера) составляет 0,6—0,8 В, a Uo6p (огра-
ниченное напряжением электрич. или теплового пробоя
р—п-перехода) достигает 1 кВ и более. Диапазон рабочих
частот определяется временем жизни неравновесных
носителей заряда и, как правило, охватывает полосу
от 50 Гц до 5 кГц. Имеются кремниевые В. п. д.,
предназначенные для работы на частотах до 200 кГц.
Макс, рабочая темп-pa В. п. д. пропорциональна ширине
запрещённой зоны ПП. Для большинства кремниевых
диодов диапазон рабочих темп-p составляет от —60 до
4-125 °C.
На рубеже 70-х и 80-х гг. разработаны диффузионные
В. п. д. на основе GaAs с макс, рабочей темп-рой 250 °C
и частотой (без снижения режимов) 1 МГц, а также дио-
ды на основе SiC, способные работать при темп-pax до
500 °C.
Для выпрямления тока в области ВЧ в слаботочных цепях
используют германиевые и кремниевые точечные диоды
с р—п-переходом, образованным в результате формовки
импульсами тока. Частотный диапазон таких В. п. д. прости-
рается до 100 МГц и ограничен явлением накопления неос-
новных носителей заряда в базе. В качестве высокочастот-
ных В. п. д. применяются также плоскостные В. п. д. с вы-
прямлением на контакте металл — полупроводник (см. Шот-
тки диод). Для их изготовления используют подложки из
низкоомного п-кремния с высокоомным тонким эпитакси-
альным слоем, на поверхности к-рого расположен элект-
род. В таких В. п. д. отсутствует инжекция неосновных
носителей заряда, в результате инерционность определяется
величиной барьерной ёмкости выпрямляющего контакта.
Большинство СВЧ В. п. д. представляют собой точеч-
ные диоды на основе контакта металл—полупроводник.
Подробнее см. в статьях Детекторный СВЧ диод и СВЧ
выпрямитель.
В. п. д. широко применяются в выпрямителях тока для
питания пром, радиоэлектронных приборов и систем, в
бытовой электронной аппаратуре, зарядовых устр-вах,
преобразователях электрич. сигналов и др.
Лит.: Преображенский В. И., Полупроводниковые выпрямители,
2 изд., М., 1986; Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, опто-
электронные приборы. Справочник, под ред. Н. Н. Горюнова, 3 изд., М.,
1987. В. В. Юдин.
ВЫПРЯМЙТЕЛЬНЫИ СТОЛБ, совокупность последо-
вательно соединённых выпрямительных полупроводниковых
диодов. В. с. предназначен для работы в радиоэлектронных,
электротехн. приборах и устр-вах в качестве высоко-
вольтных (как правило, св. 10 кВ) выпрямителей перем,
тока низких (до 50 кГц) частот. В. с. (содержащие обычно
до 10 и более диодов) оформляются обычно в пласт-
массовом корпусе с двумя электрич. выводами. В герма-
ниевых и кремниевых В. с. ср. значение выпрямленного
тока 75—500 мА, обратное напряжение 2—15 кВ; прямое
падение напряжения 2,5—11 В, масса 25—90 г. Т. к. гер-
маниевые выпрямит, диоды имеют большой разброс по
величине обратного сопротивления и пробивного напряже-
ния, то для надёжной работы германиевых В. с. каждый
из диодов шунтируют высокоомными резисторами, что
обеспечивает равномерное распределение обратного на-
пряжения между диодами. Для кремниевых В. с. (полу-
чивших наибольшее распространение) шунтирование отд.
диодов не требуется, поскольку ВАХ кремниевого выпря-
мит. диода не имеет падающего предпробойного участка
и равномерное распределение обратного напряжения до-
стигается автоматически. Кроме того, кремниевые диоды
допускают более высокие обратные напряжения, чем гер-
маниевые. В. с. применяют в радиолокац. и телевиз. ап-
паратуре.
Лит.: Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные
приборы. Справочник, под ред. Н. Н. Горюнова, 3 изд., М., 1987.
В. В. Юдин.
ВЫПРЯМЛЯЮЩИЙ КОНТАКТ, контакт между двумя
телами, электрич. сопротивление к-рого (и, следовательно,
ток через контакт) существенно (до 108 раз) изменяется
при изменении полярности приложенного напряжения, бла-
годаря чему такой контакт обладает способностью выпрям-
лять перем, электрич. ток. Св-ва В. к. обусловлены асим-
метричным распределением потенциала в приконтактной
области. См. также Электронно-дырочный переход, Контакт
металл—полупроводник.
ВЫРОЖДЕНИЕ в квантовой механике, заключает-
ся в том, что нек-рая физ. величина L, характеризующая
данную систему (атом, молекулу и т. п.), имеет одина-
ковое значение для разл. состояний системы. Число таких
разл. состояний, к-рым отвечает одно и то же значение
L, наз. кратностью В. Важнейшим случаем В. в квантовой
механике является В. уровней энергии системы, когда систе-
ма имеет определённое значение энергии, но при этом
может находиться в неск. разл. состояниях.
Вырожденный уровень энергии может расщепляться на
неск. значений (подуровней), напр. при воздействии на
систему электрических (см. Штерна эффект) или магнитных
(см. Зеемана эффект) полей. При этом число состояний
не изменяется, но они соответствуют уже разл. значе-
ниям энергии — подуровням. Это явление наз. снятием
В., частичным или полным.
Лит.: Месена А., Квантовая механика, пер. с фраиц., т. 1—2, М.,
1978—79; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика, 4 изд.,
М.. 1989.
ВЫРОЖДЕННЫЙ ПОЛУПРОВОДНИК, полупровод-
ник, у к-рого концентрация подвижных носителей заряда
настолько высока, что его Ферми уровень находится не
в запрещённой зоне (как у обычных — невырожденных —
ПП), а в зоне проводимости (вырождение электронов) или
в валентной зоне (вырождение дырок). В условиях силь-
ной инжекции носителей заряда возможно одноврем.
ВЫХОДНОЙ
вырождение и эл-нов, и дырок. Распределение носителей
заряда по энергии в В. п. подчиняется статистике Ферми—
Дирака (см. Ферми—Дирака распределение), а в невырож-
денном — статистике Больцмана (см. Больцмана распре-
деление). В. п. используются, напр., для создания областей
с повыш. коэф, инжекции (эмиттеров биполярных тран-
зисторов, инжекционных лазеров, электронной и дыроч-
ной областей туннельных диодов и др.).
Лит..- Ансельм А. И.. Введение в теорию полупроводников, 2 изд.,
М., 197В.
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНЗИСТОР, транзистор, В
к-ром допустимое обратное напряжение коллекторного пе-
рехода (для биполярного транзистора) или перехода сток —
канал (для полевого транзистора) не менее 200 В. По конст-
руктивно-технологич. особенностям различают высоко-
вольтные мезапланарные и планарные транзисторы. В меза-
планарных В. т. коллекторный переход или переход между
стоком и каналом (т. н. высоковольтный переход, ВП) имеет
мезаструктуру. В качестве исходного ПП материала для
изготовления В. т. используют в основном высокоомные
монокрист. Si и кремниевые эпитаксиальные структуры с
проводимостью n-типа. Допустимое обратное напряжение
ВП ограничено, как правило, напряжением пробоя этого
перехода на поверхности ПП, поскольку напряжение объём-
ного пробоя перехода существенно больше. Поверхностный
пробой ВП для мезапланарных В. т. связан в основном с нали-
чием подвижных зарядов на поверхности ПП пластины,
а для планарных В. т. — ещё и с искривлением границы
перехода вблизи его выхода на поверхность. Чтобы по-
высить допустимое обратное напряжение ВП, исключают
условия возникновения поверхностного пробоя за счёт зна-
чит. уменьшения электрич. поля у границы ВП на поверх-
ности ПП. При изготовлении мезапланарных В. т., исполь-
зуя методы механич. обработки или травления, уменьшают
угол пересечения границы ВП с поверхностью ПП пласти-
ны (создают «обратную фаску») и тем самым увеличивают
ширину области пространств, заряда на её поверхности.
В планарных В. т. высокое значение пробивного напря-
жения обеспечивают созданием расширенного метал-
лич= контакта, к-рый расположен над высокоомной частью
ВП вблизи от выхода его границы на поверхность ПП
пластины, или созданием глубокого диффузионного
кольца по периферии ВП, к-рое позволяет увеличить
мин. радиус кривизны у выхода границы р—п-пере-
хода на поверхность ПП пластины. Однако наиболее
эффективным методом повышения пробивного напряжения
ВП (до напряжения объёмного пробоя) в планарных В. т.
является метод создания делит, колец, к-рый заклю-
чается в том, что на поверхности ПП пластины на опре-
делённом расстоянии от ВП одновременно с ним об-
разуют (диффузией) кольцевые переходы с аналогичным
распределением примесей. При подаче напряжения на ВП,
область пространств, заряда у его поверхности увеличи-
вается до границы области пространств, заряда первого
кольца, что ограничивает увеличение электрич. поля
между переходом и кольцом и вызывает рост пространств,
заряда с внеш, стороны первого кольца. Устанавливая
строго определённые расстояния между делит, кольцами,
ограничивают напряжённость электрич. поля на поверх-
ности ПП пластины.
По функцион. назначению В. т. предназначены гл. обр.
для работы в ключевом режиме, т. е. являются пере-
ключательными транзисторами. Мощные В. т. (см. Мощ-
ный транзистор) широко применяют в совр. бытовой и
пром, электронике, и прежде всего в устр-вах отклонения
электронного пучка, в импульсных модуляторах, в источ-
никах вторичного электропитания, в электронных системах
зажигания, в станках с числовым программным управле-
нием и др.
Лит.: Мазель Е. 3., Мощные транзисторы, М., 1969; Полупроводни-
ковые приборы: транзисторы, 2 изд., М., 1985. Е. 3. Мазель.
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ И СВЕРХВЫСОКОЧАС-
ТОТНЫЕ РЕЗИСТОРЫ, постоянные резисторы с ничтож-
но малыми собственными ёмкостью и индуктивностью,
предназначенные для использования в радиотехн. и элект-
ронной аппаратуре, работающей на частотах до 40 ГГц.
Применяются в качестве согласующих нагрузок, безреактив-
ных поглотителей, эквивалентов антенн, в аттенюаторах
и ответвителях и т. п. В. и с. р. изготовляются в виде
дискретных элементов либо в составе ИС. Большинство
дискретных В. и с. р. представляют собой диэлектрич.
подложку, на к-рую нанесены резистивные и проводя-
щие (контактные) слои. В зависимости от формы под-
ложки В. и с. р. подразделяются на плоские (шайбо-
вые), цилиндрические и чип-резисторы. В конструкции
В. и с. р. мощностью выше 200 Вт предусматрива-
ется принудительное воздушное или жидкостное охлаж-
дение.
Особенно важна форма и состав резистивной подложки
для В. и с. р. с распределёнными параметрами, ис-
пользуемых в коаксиальных линиях и волноводах. Для обес-
печения требуемого темп-рного режима резистор сочленя-
ется с радиатором. На основе дискретных В. и с. р. соз-
даются резистивные структуры в составе СВЧ гибридных
ИС. Номинальное сопротивление В. и с. р. от 0,5 до 104 Ом,
мощность рассеяния от 0,025 до 5-104 Вт, предельное
рабочее напряжение от 70 до 12,5-103 В, рабочая темп-ра
От —60 ДО 4" 150 °C. С. В. Симаков.
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ РАЗРЯД, газовый разряд, под-
держиваемый с помощью энергии поля ВЧ или СВЧ (в пос-
леднем случае разряд наз. сверхвысокочастотным).
По способу создания электрич. поля различают разряды
ёмкостные (Е-типа) и индуктивные (Н-типа). В разрядах
Е-типа электрич. поле создаётся между электродами, по-
мещёнными непосредственно в плазму (электродный ВЧ
или СВЧ разряд), либо отделёнными от неё изоляторами
(безэлектродный разряд). В разрядах Е-типа электрич. поле
экранируется слоями объёмного заряда у границ плазмы.
Оно устанавливается на уровне, необходимом для под-
держания разряда. Плазма в таких разрядах обычно в
значит, степени неравновесна. В разрядах Н-типа электрич.
поле создаётся перем, магн. полем индуктора. Экраниро-
вание электрич. поля в таких разрядах обусловлено
скин-эффектом. Плазма в разрядах Н-типа обычно близка
к равновесной.
В. р. используется для создания плазмы в ионных
источниках, СВЧ плазмотронах, в качестве источника света
в устр-вах спектроскопии, для создания однородной актив-
ной среды в мощных молекулярных лазерах и др. СВЧ
разряд может возникать в объёмных резонаторах и
линиях передачи, ограничивая их предельную допустимую
импульсную МОЩНОСТЬ. Л. Д. Цендмн.
ВЫХОДНОЙ КОНТРОЛЬ, совокупность контрольно-
измерительных операций, проводимых в конце производств,
процесса для выявления годных, некондиционных или по-
тенциально негодных изделий. К В. к. часто относят разл.
испытания изделий на надёжность, а также испытания для
определения допустимых границ изменения условий и режи-
мов эксплуатации контролируемых изделий. Нередко поми-
мо выявления годных и негодных ИЭТ в процессе В. к.
осуществляется их разделение на группы по точности, иден-
тичности параметров и др. В электронном приборострое-
нии В. к. подвергаются практически все виды ИЭТ — от
простых элементов (резисторов, конденсаторов, ПП диодов
и т. п.) до сложнейших электронных устр-в (БИС, СБИС,
микропроцессоров и др.). Результаты В. к. используются
для управления качеством ИЭТ и увеличения процента
выхода годных изделий.
В. к. осуществляется с помощью системы контрольно-
измерит. устр-в, обеспечивающих измерение параметров
изготовляемых ИЭТ и проверку их работоспособности при
разл. режимах. К контрольно-измерительным устр-вам,
входящим в состав оборудования В. к. (ВКО), предъявля-
ются повышенные требования, особенно по точности изме-
рений — важнейшему определяющему фактору при вы-
браковке изделий и определении процента выхода год-
ных ИЭТ.
Состав комплекса контрольно-измерит. устр-в для В. к.
и предъявляемые к нему требования устанавливаются
ГАЗ
76
отдельно для каждого вида ИЭТ в техн, условиях на изделие.
Сложность ИЭТ определяет сложность ВКО и его состав —
от простейшего измерителя омического сопротивления ре-
зисторов до сложнейших измерительно-информац. комп-
лексов с управлением от ЭВМ, к-рые применяются, напр.,
при В. к. БИС, СБИС, микропроцессоров, лазеров.
По мере совершенствования и усложнения ИЭТ увели-
чивается число контролируемых параметров и показателей,1
возрастают требования к точности их измерений. Это обус-.
ловливает необходимость опережающего развития конт-
рольного оборудования с учётом тенденций развития конт-
ролируемых ИЭТ (т. е. контрольно-измерит. устр-ва должны
разрабатываться и выпускаться до того, как начинается
массовый выпуск соответствующих ИЭТ), модернизации су-
ществующего и разработки нового ВКО, к-рое обеспечивало
бы требуемый уровень В. к. До 50-х гг. потребности серий- *
ного произ-ва наиболее массовых ИЭТ (резисторов, ПП
диодов, транзисторов и т. п.) вполне удовлетворял вы-
борочный по партиям изделий В. к., осуществлявшийся прак-
тически вручную с использованием простейших измерит,
средств (амперметр, вольтметр, омметр, источник калибро-
ванного напряжения). Такой В. к. обеспечивал проверку
от десятков до сотен изделий за 1 ч при погрешности
измерений порядка 10—20%. С повышением требований
к техн, уровню и качеству ИЭТ и увеличением их выпуска
существенно изменились организация и оборудование В. к.
Уже в 60-х гг. разработаны и получили широкое рас-
пространение автоматизир. контрольно-измерит. устр-ва
с цифровой индикацией измеряемых величин, что способ-
ствовало повышению точности измерений в 2—3 раза.
Кроме того, эти устр-ва позволили документировать
результаты измерений непосредственно в процессе
В. к. и передавать их на ЭВМ для статистич. обработки
и определения причин брака. С 70-х гг. в произ-ве
практически всех видов ИЭТ применяются автоматизир.
контрольно-измерит. комплексы с управлением от ЭВМ.
Такие комплексы обеспечивают непрерывный сплошной
В. к. со ср. производительностью неск. тыс. ИЭТ за 1 ч;
при этом погрешность измерений составляет 0,01 —
0,001%. Введение в состав комплекса ЭВМ позволяет авто-
матически по заданной программе устанавливать очерёд-
ность измерений параметров и задавать нужные режимы
измерений; одновременно проводить измерения на разных
видах однотипных ИЭТ; корректировать погрешность из-
мерений непосредственно в процессе измерений; осущест-
влять автоматич. разбраковку ИЭТ по любому заданному
показателю; контролировать на разл. стадиях технологич.
процесс и активно влиять на его ход; выполнять статистич.
обработку результатов В. к. Автоматизир. комплексы В. к.
функционируют в составе автоматизированных систем уп-
равления технологическими процессами на разл. участках
произ-ва ИЭТ. Полный и всесторонний В. к. большинства
сложных ИЭТ, таких, напр., как СБИС и микропроцессоры,
возможен практически только на автоматизир. контрольно-
измерит. комплексах, обеспечивающих проведение В. к. по
всем параметрам ИЭТ, в широком диапазоне частот (от
неск. Гц до сотен ГГц), а также в импульсных режимах
с частотой повторения импульсов до неск. МГц.
В. Т. Васильев.
Г АЗ (франц, gaz, от греч. chaos — хаос), вещество,
находящееся в таком агрегатном состоянии (наз. газообраз-
ным), когда частицы этого вещества (молекулы, атомы,
ионы) не связаны или весьма слабо связаны силами вза-
имодействия и поэтому движутся свободно (хаотически),
равномерно заполняя в отсутствие внеш, полей весь предо-
ставленный им объём. При обычных давлениях и темп-рах
ср. расстояние между молекулами газа примерно в 10 раз
больше, чем в жидкостях и твёрдых телах.
Г., молекулы к-рого рассматриваются как не взаимодей-
ствующие друг с другом материальные точки, наз. идеаль-
ным. Осн. физ. св-ва Г. рассматривает кинетическая
теория газов. Реальные Г. близки по св-вам к идеальным
Г., если они достаточно сильно разрежены (напр., воздух
при обычных давлении и темп-ре). Электрич. св-ва Г.
связаны гл. обр. с возможностью появления в Г. заря-
женных ч-ц (ионизацией газа). В отсутствие таких ч-ц Г.
является диэлектриком. Под действием электрич. поля в Г.
возникает газовый разряд. При определённой концентрации
заряженных ч-ц Г. переходит в плазму.
Г. широко используются в качестве рабочих сред в элект-
ронных приборах (инертные газы, пары металлов и др.),
технологич. сред в технологии электронного приборостро-
ения (Н2, N2, Аг и др.), а также в качестве исходных
и промежуточных в-в в процессах получения материалов,
применяемых в электронике (SiH4, Gel2 и др.).
В физике твёрдого тела понятие «Г.» применяется также
в отношении эл-нов и разл. рода квазичастиц (напр.,
электронный газ, фононный газ).
Лит.: Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная
теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Исихара А., Стати-
стическая физика, пер. с англ., М., 1973; С пр оу л Р., Современная физика,
пер. с англ., М., 1974; Кириллин В. А., Сычев В. В.г Шейнд-
лин А. Е., Техническая термодинамика, 4 изд., М., 1983. К. А. Валиев.
ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, лазер, в к-ром активной средой
является газ или смесь газов. Трубку или камеру с актив-
ной газовой средой помещают в оптический резонатор,
в простейшем случае содержащий два плоских зеркала,
расположенных перпендикулярно продольной оси трубки
(камеры). Одно из зеркал, как правило, делается полупроз-
рачным. При наличии в газе инверсии населённостей свето-
вая волна усиливается из-за процессов вынужденного
испускания. Лазерное излучение выводится из резонатора
либо через полупрозрачное зеркало, либо через края
непрозрачного зеркала или через отверстие в нём.
К важнейшим отличит, особенностям Г. л. по сравнению
с лазерами на конденсир. средах относятся высокая оптич.
однородность активной среды и узкие спектральные линии
излучения. Эти отличия обусловливают такие св-ва Г. л.,
как высокая монохроматичность и острая направленность
излучения, высокая степень когерентности, стабильность
частоты (Дсо/ш~1О— ), а также возможность использования
газовых активных сред значит, протяжённости и объёма.
Г. л. характеризуются чрезвычайно широким диапазоном
рабочих длин волн (100 нм—1000 мкм) и мощностей излу-
чения (100 мкВт—1 МВт в непрерывном режиме и до
1 ТВт в импульсном), что связано с разнообразием как
газовых активных сред, так и способов их возбуждения
(накачки). По способам накачки Г. л. условно подраз-
деляются на газоразрядные, газодинамические и химиче-
ские.
Газоразрядные лазеры. Активная среда в газоразрядном
лазере возбуждается в газовом разряде в результате соуда-
рений атомов или молекул с эл-нами и друг с другом.
Такой способ возбуждения был использован в первом Г. л. —
гелий-неоновом лазере (А. Джаван, США; 1960). Атомы
гелия возбуждаются электронным ударом, и часть их пере-
ходит в метастабильное состояние. Энергия метастабильных
уровней гелия практически совпадает с энергией нек-рых
уровней неона. В результате происходит избирательная
передача энергии от возбуждённых атомов гелия атомам
неона с возникновением инверсии населённостей (рис. 1).
Распад ниж. уровней происходит за счёт спонтанного из-
лучения и соударений атомов неона в метастабильном
состоянии со стенками разрядной трубки. Разряд пост, тока
в трубке (рис. 2) зажигается в капилляре, снабжённом
на концах окнами Брюстера, установленными под углом
Брюстера к падающему свету (см. Брюстера закон), что
позволяет снизить потери лазерного излучения» Трубка
имеет на торцах интерференц. зеркала, образующие оптич.
резонатор.
Кроме гелий-неоновых газоразрядных лазеров большое
практич. применение получили также ионные лазеры и
молекулярные лазеры» Из ионных Г. л. наиболее рас-
пространены аргоновые лазеры и криптоновые лазеры»
В сине-зелёной области спектра (0,45—0,52 мкм) они обес-
печивают мощность излучения порядка 10 Вт, а в красной
(0,65—0,68 мкм) — ок. 3 Вт. Наибольшим разнообразием
способов накачки и конструктивных вариантов характери-
зуются молекулярные лазеры, в особенности важнейшие из
них в практич. отношении лазеры на углекислом газе
(СОг-лазеры), в к-рых в качестве активной среды исполь-
зуется обычно трёхкомпонентная газовая смесь: углекислый
газ (осн. компонент), азот и гелий (вспомогат. компоненты).
Кпд СОг-лазера весьма высок (квантовый выход—0,45, прак-
тич. кпд достигает 10%). В электрич. разряде СОу-лазеров
имеют место нежелат. эффекты, разрушающие инверсию
населённостей, — разогрев газа и диссоциация его молекул»
Для устранения этих эффектов газовая смесь непрерывно
прокачивается через разрядные трубки лазеров (происходит
обновление активной среды). Этот принцип использован,
напр., в СОг-лазере с многократно свёрнутым оптич. резо-
натором (рис. 3). С 1 м активной среды такого Г. л.
можно получить лазерное излучение мощностью ок. 50 Вт
на длине волны 10,6 мкм. Для дальнейшего повышения
уд. мощности СОг-лазера необходимо более интенсивное
охлаждение активной среды, что достигается ускоренной
прокачкой рабочей смеси или использованием комбинир
Газовый лазер. Рис. 1. Схема рабочих уровней
энергии гелий-неонового лазера.
Рис. 2. Схема гелий-неонового лазера: 1 — раз-
рядная трубка; 2—катод; 3—капилляр; 4 —
окна Брюстера; 5 — зеркала; 6 — анод.
Рис 3. Схема мощного СОг-лазера: I — блок
управления лазером; 2 — система блокировок;
3 — источник питания и регулятор тока; 4 —
смеситель газов; 5 — блок управления системой
водяного охлаждения; 6—сервисный блок; 7 —
система прокачки; 8 — анодный блок; 9 — излу-
чатель; 10—лазерный луч.
Рис. 5- Схема газодинамического лазера 1
камера сгорания; 2—сопловая решётка; 1
охлажденная газовая струя; 4— зеркала резо-
тора; 5 — лазерный луч.
ГАЗОВЫЙ
78
способов накачки. Одним из таких способов, нашедшим
практич. применение и реализованным в электроиони-
зац и о н н ых СОг-лазерах (рис. 4), является возбуждение
разряда высокого давления (до 50 МПа) одновременно
несамостоят. тлеющим разрядом и пучком быстрых эл-нов
(с энергией до 500 кэВ), вводимых в разрядную камеру.
Электроионизац. СОг-лазеры характеризуются высоким
энергосъёмом (до 100 Дж с 1 м активной среды) при
макс, энергии излучения до 10 кДж.
К разновидности газоразрядных Г. л. относятся также
эксимерные лазеры, в к-рых активной средой служат
эксимеры (молекулы, существующие только в возбуждён-
ном состоянии). В качестве активной среды в газораз-
рядных эксимерных Г. л. используются галогениды инерт-
ных газов, напр. (ArCI)*, (KrF)*, (XeF)*, в электроионизац.
эксимерных Г. л. — молекулы инертных газов, напр. Хе*,
Кг*, Аг* (здесь и далее индекс * указывает на то, что
атомы или молекулы в-ва находятся в возбуждённом состо-
янии). Эксимеры возникают в результате плазмохим. реак-
ций. Активную среду в эксимерных Г. л. возбуждают
газовым разрядом, пучком быстрых эл-нов, оптич. накачкой
или комбинацией этих способов. Эксимерные Г. л. излучают
в основном в УФ области спектра.
Газодинамические лазеры (ГДЛ). Активную среду в ГДЛ
создают чаще всего на переходах между колебат. уров-
нями молекул СОг в смеси с др. газами (азотом, парами
воды или гелием). Возбуждение ГДЛ осуществляют
путём быстрого охлаждения нагретой струи смеси газов
(рис. 5). При быстром охлаждении 6. ч. молекул не успе-
вает перейти на ниж. уровни, в результате чего возникает
инверсия населённостей. Для получения лазерной генерации
струю газа пропускают через оптич. резонатор. Лазерный
пучок направляется вдоль оси резонатора и поперёк дви-
жения газовой струи. Тепловая энергия газа в ГДЛ не-
посредственно преобразуется в энергию эл.-магн. излучения
с кпд порядка 1%. Мощность излучения ГДЛ достигает
неск. сотен кВт.
Химические лазеры. Инверсия населённостей в хим. Г. л.
возникает в результате экзотермич. хим. реакций. Хим.
энергия в таких Г. л. преобразуется в энергию эл.-магн.
излучения оптич. диапазона. Напр., в хим. Г. л. с исполь-
зованием реакции фторирования водорода (рис. 6) молеку-
лярный азот нагревают в камере до темп-ры 2000 К. Одно-
временно в камеру вводится газообразный гексафторид се-
ры (SFc), к-рый, перемешиваясь с горячим азотом, дис-
социирует с образованием атомов фтора. Смесь проду-
вается со сверхзвуковой скоростью через систему сопел.
В результате взаимодействия фтора с водородом образу-
ются колебательно-возбуждённые молекулы (HF)*. Поток
молекул (HF)* проходит через оптич. резонатор, в к-ром
возбуждается когерентное излучение на длине волны 2,6—
3,6 мкм. Мощность непрерывной генерации в таком
Г. л. достигает 10 кВт, хим. кпд ок. 10%.
К хим. Г. л. примыкают фотодиссоционные лазеры,
в к-рых лазерная активная среда возникает в результате
распада молекул под действием внеш, оптич. излучения
(фотодиссоциация молекул). Примером фотодиссоционного
Г. л. может служить лазер на парах CFal. Кварцевая трубка
с парами CF3I помещается в оптич. резонатор и освещается
параллельно расположенной трубчатой ксеноновой лампой.
В результате поглощения излучения атомов ксенона моле-
кула CF3I распадается по схеме: CF31CF-H*- Иодный
фотодиссоционный Г. л. излучает на длине волны 1,315 мкм
с энергией в импульсе до 100 Дж. Известны также хим.
Г. л. с комбинир. накачкой.
Применение Г. л. Существенным достоинством Г. л. яв-
ляется способность большинства из них работать в непре-
рывном режиме. Применение новых методов накачки и
переход к более высоким давлениям газа позволяют резко
увеличить мощность Г. л.
Разл. виды Г. л. имеют существ, отличия между собой
по техн, и эксплуатац. параметрам и характеристикам.
Это обусловливает многообразие областей применения Г. л.
Напр., чрезвычайно высокая степень монохроматичности,
стабильности, пространственно-временной когерентности
гелий-неоновых Г. л. позволяет успешно использовать их в
лазерных гироскопах, системах лазерной связи, интерферо-
метрии, метрологии, спектроскопии. Значит, мощности не-
прерывной генерации, полученные в газоразрядных моле-
кулярных Г. л. на длине волны 10,6 мкм, обеспечивают
преимуществ, применение их в установках лазерной техно-
логии (резание, сварка, сверление, термоупрочнение и т. д.)
как в электронной пром-сти, так и в др. областях техники.
Ионные Г. л. с длиной волны ок. 0,5 мкм находят при-
менение в системах подводной локации, посадки самолётов
(лазерные глиссады), установках аэрофоторазведки, меди-
цинской аппаратуре и др. Ионные Г. л. на парах металлов
используются также в приборах спектр, анализа. Короткие
импульсы излучения азотных Г. л. (<10 нс) предопреде-
ляют возможность их применения при фотографировании
быстропротекающих процессов. Мощные молекулярные
Г. л. (в т. ч. газодинамич., химические) используются при ис-
следованиях по управляемому термоядерному синтезу, при
разделении изотопов. Открываются новые области примене-
ния Г. л., в частности в космич. исследованиях.
Лазерное излучение легко фокусируется в пятно чрез-
вычайно малых размеров (неск. мкм), что делает лазер
незаменимым инструментом в технологии электронного
приборостроения, в особенности в произ-ве БИС и СБИС.
При изготовлении и ретуши фотошаблонов, а также при
создании генераторов изображений успешно применяются
Г. л. УФ диапазона — азотные, ионные, эксимерные.
Эти же лазеры широко используются для подгонки в
номинал тонкоплёночных радиокомпонентов в ИС. Гелий-
неоновые, аргоновые Г. л. применяются в установках
для контроля качества ПП материалов, Г. л. на парах
меди — в проекц. лазерных микроскопах для контроля
качества ИС. Г. л. (в особенности гелий-кадмиевые) наряду
с ПП лазерами используются в лазерных устр-вах записи
и воспроизведения информации. Г. л. на СО? и СО позволяют
достигнуть высокой точности и чистоты при изготовлении
узлов и сборке СВЧ электровакуумных приборов, ФЭУ,
видиконов, приборов квантовой электроники.
Лит.: Лосев С- А., Газодинамические лазеры, М., 1977; Справочник
по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова, т. 1, М., 1978;
Химические лазеры, пер. с англ., М., 19В0; Новицки МЛазеры
в электронной технологии и обработке материалов, пер. с польск.,
М., 1981; Новик А. Е., Газоразрядные лазеры, М., 1982; Химические
лазеры, под ред. Н. Г. Басова, М., 19В2; Справочная книга по свето-
технике, под ред. Ю. Б. Айзенберга, М., 1983; Газовые лазеры, под
ред. И. Мак-Даниеля, У. Нигэна, пер. с англ., М., 1986. А. Е. Новик.
ГАЗОВЫЙ РАЗРЙД, прохождение электрич. тока через
газ или пары металлов под действием электрич. поля.
Формы и параметры Г. р. весьма разнообразны. Они зависят
от состава и давления газа, геометрич. характеристик
разрядного промежутка, величины и частоты приложенного
напряжения и т. д
В обычных условиях значения концентрации эл-нов и ионов
в газе и, следовательно, его электропроводность крайне
низки, поэтому для возникновения Г. р. необходима иони-
зация газа. Г. р., могущий существовать лишь в присут-
ствии вызывающего и поддерживающего его внеш, иони-
затора, наз. несамостоятельным; если Г. р. продолжа-
ется и после прекращения действия внеш, ионизатора, то
он наз. самостоятельным. При достаточно малом
напряжении U на разрядном промежутке сила тока / не-
самостоят. Г. р. растёт с ростом U и достигает насыщения,
определяемого первичной ионизацией газа, когда все за-
ряженные ч-цы, возникающие под действием ионизатора,
уходят за то же время за пределы разрядного промежутка.
Дальнейшее увеличение U приводит к ионизации электрон-
ным ударом, в результате к-рой возникают вторичные
заряженные ч-цы= При этом I возрастает — происходит
т. н. ионизационное (газовое) усиление тока. При опре-
делённом значении U=UK, наз. критическим, происхо-
дит пробой в газе, приводящий к лавинообразному росту
концентрации вторичных заряженных ч-ц. При этом рож-
дение вторичных ч-ц в газе происходит быстрее, чем де-
ионизация газа, и Г. р. становится самостоятельным. Такой
Г. р. не зависит от кол-ва первичных заряженных ч-ц,
к-рые играют лишь роль «затравки» в возникновении ла-
винообразного процесса. Интенсивность внеш, ионизатора
79
ГАЗОВЫЙ
в этом случае определяет статистич. запаздывание раз-
вития пробоя при U>UK. Типичная ВАХ самостоят. Г. р.
при невысоких давлениях приведена на рис. 1. При достаточ-
но малых токах стационарного самостоят. Г. р., пока
влияние пространственного заряда на распределение элект-
рич. поля в разрядном промежутке несущественно, на-
пряжение на Г. р. равно UK. Излучение такого Г. р., полу-
чившего назв. тихого разряда, весьма мало. Искажение
поля пространств, зарядом становится существенным в ре-
жиме нормального тлеющего разряда, когда расстояние,
на к-рое распространяется действие электрич. поля отд.
заряженной ч-цы (дебаевский радиус экранирования), ста-
новится меньше размера разрядного промежутка. При этом
в Г. р. возникает область квазинейтральной плазмы, к-рая
с ростом тока заполняет почти весь разрядный проме-
жуток. Уход эл-нов из плазмы замедляется из-за перехода
от свободной диффузии к амбиполярной диффузии. Поэ-
тому для поддержания нормального тлеющего разряда
необходимо напряжение меньшее, чем UK. При небольших
токах Г. р. занимает лишь часть поверхности катода,
растущую пропорционально току. Рост силы тока после
того, как разряд займёт весь катод, сопровождается пере-
ходом нормального тлеющего разряда в аномальный. Даль-
нейшее увеличение силы тока приводит к росту тепло-
выделения на катоде и его темп-ры. При определённой
силе тока, когда становится существенной эмиссия эл-нов
из катода, происходит переход к дуговому разряду. Как
при тлеющем, так и при дуговом Г. р. пост, тока вблизи
катода существует область сильного электрич. поля, харак-
теризующаяся относительно резким падением потенциала.
Она получила назв. области катодного падения по-
тенциала (КПП). Нередко КПП наз. саму величину падения
потенциала в прикатодной области. КПП играет осн. роль
в процессах, обеспечивающих протекание тока в газе. В ре-
зультате интенсивной ионизации в области КПП генери-
руется практически весь ионный ток на катод. В тлеющем
Г. р. с холодным катодом и небольшим током КПП (порядка
неск. сотен В) зависит лишь от состава газа и материала
катода (нормальное КПП). При больших токах оно растёт
с ростом тока, достигая неск. тыс. В (аномальное КПП).
В дуговом Г. р. КПП резко уменьшается из-за эмиссии
эл-нов с катода (примерно на порядок по сравнению с
КПП в тлеющем Г. р. с холодным катодом).
Если разрядный промежуток достаточно велик, то осн.
его часть как в тлеющем, так и в дуговом Г. р. занимает
положит, плазменный столб. Параметры его не зависят
от св-в электродов и определяются условием стационарно-
сти: равенство ср. частоты ионизации (отнесённой к одному
эл-ну) и обратного времени жизни заряженных ч-ц. Т. к.
иснизация обычно происходит при электронных ударах,
а распределение эл-нов спадает экспоненциально с энер-
гией, то ср. энергия эл-нов в столбе составляет неск. эВ
(в неск. раз ниже первого потенциала ионизации). Рас-
пределение эл-нов при этом может сильно отличаться от
максвелловского. Темп-pa же тяжёлых ч-ц при малых дав-
лениях и токах имеет величину порядка комнатной, поэтому
плазма сильно неравновесна. Неравновесность является при-
чиной развития многочисл. неустойчивостей. Особенно ха-
рактерно для Г. р. образование чередующихся тёмных и
светлых слоёв в положит, столбе Г. р. (страт) и шнурование
тока. В результате шнурования Г. р. с ростом давления
и силы тока отрывается от стенок. При этом происходит
выравнивание электронной темп-ры и темп-ры тяжёлых
ч-ц, так что плазма дугового разряда при давлениях поряд-
ка атмосферного и выше обычно близка к равновесной.
Джоулева энергия в Г. р. расходуется при упругих и не-
упругих столкновениях эл-нов с нейтральными молекулами.
Из разрядного промежутка энергия уходит в форме резо-
нансного и нерезонансного излучения, уносится вследствие
теплопроводности, а также потоком плазмы. На рис. 2
приведён баланс энергии в положит, столбе Г. р. Светя-
щаяся область Г. р. (тлеющего, дугового), примыкающая
к аноду, наз. анодным свечением (АС). Т. к. в АС
формируется ионный ток разряда, ионизация в нём происхо-
дит интенсивнее, чем в положит, столбе разрядного про-
межутка. АС возникает в тех случаях, когда расстояние
между анодом и катодом достаточно велико; при этом
у поверхности анода образуется слой отрицат. пространств,
заряда, обусловленный отсутствием ионного тока у поверх-
ности анода. С АС совпадает участок с повыш. напря-
жённостью поля — область анодного падения по-
тенциала, в к-рой происходит ускорение эл-нов,
и обеспечивается дополнит, ионизация молекул (ато-
мов) газа.
Г. р. может протекать и под действием перем, элект-
рич. напряжения (Г. р. перем, тока). Такой разряд имеет
стационарный характер, если частота перем, напряжения
достаточно высока. Типичным примером может служить
высокочастотный разряд. ВЧ и СВЧ разряды или разряды
под действием интенсивного лазерного излучения (к-рые
также относят к Г. р.) отличаются от Г. р. пост, тока
прежде всего меньшей ролью процессов в приэлектродных
областях (поэтому возможен вообще безэлектродный раз-
РЯД)-
Кроме стационарных Г. р., осн. характеристики к-рых не
зависят от времени, существуют нестационарные Г. р. Они
возникают обычно в сильно неоднородных полях, напр.
у заострённых и искривлённых поверхностей проводников
и электродов. Из нестационарных Г. р. наиболее известны
коронный разряд и искровой разряд.
Г. р. применяются во мн. областях науки и техники.
Все виды Г. р. исследуются и применяются при возбуж-
Газовый разряд. Рит 1. Вольт-амперная харак»м-
ристика газового разряда и Ne с медными эм»*’
родами (давление в трубке г. 133,3 Па, длина
трубки 50 см, радиус трубки 1 см): U — напря-
жение; I—сила тока.
Ри<" 1отери мощности в положительном стол-
бе га зове о разряда в ртути при силе тона 1 А
(а) и 1Р А (5)* р — давление, кривые 1 2S 3 н 4
характеризуют соответственно долю мощности
уносимую -«ерезонансным излучением, реэо-
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ
дении газовых лазеров. Дуговой или ВЧ разряды являются
осн. рабочими процессами в плазмотронах. На применении
искрового разряда основаны прецизионные методы элект-
роискровой обработки. На св-вах Г. р. основана работа
газоразрядных счётчиков и плазменных источников заря-
женных ч-ц, газоразрядных источников света, устр-в для
сварки и плазмохим. обработки, электронных газоразрядных
приборов и т. д. Изучение Г. р. занимает важное место в
физике плазмы.
Лит.: Энгель А., Ионизованные газы, пер. с англ., М., 1959; Гра-
новский В Л., Электрический ток в газе, М., 1971; Райзер Ю. П.,
Фнзика газового разряда, М., 19В7. Л. Д. Цендин.
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР (ГДЛ), газовый лазер,
в к-ром активная среда формируется в результате быстрого
(сверхзвукового) расширения газа. Предварительно нагре-
тый газ (обычно смесь СО2, N2 и Не или паров НгО),
расширяясь, быстро охлаждается. При этом для части
молекул газа возникает инверсия населённостей. В ГДЛ
кинетич. энергия газовых молекул непосредственно преоб-
разуется в эл.-магн. излучение. За счёт большого кол-ва
возбуждённых молекул, проходящих в единицу времени
через оптич. резонатор, мощность излучения ГДЛ в непре-
рывном режиме значительно выше, чем у газоразрядных
лазеров (до неск. сотен кВт на длине волны СО2 10,6 мкм).
Кпд ГДЛ составляет 1—2%.
ГАЗОПОГЛОТИТЕЛЬ, то же, что геттер.
ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ПАНЁЛЬ
(газоразрядный индикаторный экран), газораз-
рядный отображения информации прибор, содержащий
большое число светоизлучающих элементов отображения
(газоразрядных ячеек) в виде матрицы из рядов и столб-
цов, объединённых в одном корпусе. В отличие от обыч-
ных газоразрядных индикаторов, Г. и. п. предназначены
для решения сложных информац. задач: отображения боль-
ших массивов знаковой информации, информации, пред-
ставленной в графич. форме, изображений с градациями
яркости, цветных изображений и т. п. В большинстве Г. и. п.
светоизлучающие элементы образуются в местах пересе-
чения взаимно перпендикулярных систем электродов: ано-
дов и катодов, т. е. строк и столбцов соответственно
(число ячеек равно произведению числа анодов на число
катодов). При подаче на электроды напряжения, превышаю-
щего напряжение возникновения газового разряда, в соот-
ветствующих элементах возникает свечение. Свечение в
Г. и. п. представляет собой либо собств. излучения газа
(катодное или анодное свечение, свечение положит,
столба), либо свечение люминофора, возбуждаемого УФ
излучением газа. Выбор определённого сочетания све-
тящихся точек и модуляция их яркости позволяют получать
достаточно сложные изображения. По принципу действия
различают Г. и. п. пост, тока (с внеш, адресацией или
с внутр, развёрткой), Г. и. п. перем, тока, Г. и. п. с
плазменно-электронным возбуждением люминофора и ти-
ратронные матричные индикаторы.
Г. и. п. постоянного тока с внешней адре-
сацией (рис. 1) содержит две стеклянные пластины, на
внутр, поверхности к-рых нанесены системы электродов.
Светоизлучающие ячейки отделены друг от друга перфо-
рированной диэлектрич. пластиной либо выступами на стек-
лянных (внеш.) пластинах. Зазор между стеклянными пла-
стинами заполнен газом (неоном или смесями на его
основе). Для формирования изображения в таких Г. и. п.
наиболее часто применяется режим построчной адресации,
при к-ром возбуждающие сигналы (сигналы развёртки)
последовательно во времени прикладываются к строке за
строкой. Информац. сигналы подаются в период возбуж-
дения строки на те её столбцы, где необходимо высветить
ячейки. Скорость ввода информации 100—200 мкс на стро-
ку. Изображение циклически обновляется с частотой 50 Гц
и более, превышающей критич. частоту мельканий (мин.
частота, при к-рой глаз перестаёт воспринимать преры-
вистость изображения). Длительность возбуждения и сред-
няя во времени кажущаяся яркость ячейки обратно про-
порциональны числу строк, что ограничивает применение
таких приборов с числом строк более 200. Осн. недо-
статком Г. и. п. пост, тока с внеш, адресацией является
значит, время запаздывания возникновения разряда, обус-
ловленное отсутствием достаточного по величине и одно-
родного по индикаторному полю уровня начальной иони-
зации. Кроме того, для создания развёртки требуется боль-
шое число высоковольтных ключей. Г. и. п. с внеш, адре-
сацией применяются в основном для отображения знако-
вой информации при огранич. числе знакомест, в качестве
составных частей разл. экранов коллективного пользования,
осциллографич. экранов и др.
Конструкция Г. и. п. г
ренней развёрткой
тока с в н у т-
Газоразрядная индикаторная панели. Рис. 1. Газо-
разрядная индикаторная панель постоянного тока
С внешней адресацией: 1 — стеклянные пластины;
2—катоды; 3 — аноды; 4 — перфорированная
изолирующая пластина; 5—герметик.
Рис 2. Газоразрядная индикаторная панель по-
стоянного тока с внутренней развёрткой: 1 —
опорная стеклянная пластина; 2 — канавки; 3 —
аноды сканирования; 4 — катоды сканирования;
5 — отверстия; 6 — катод сброса; 7 — электроды
дежурного разряда; 8 — диэлектрическая матри-
ца; 9 — аноды индикации; 10 — лицевая стеклян-
ная пластина
Рис. 3 Газоразрядная индикаторная панель пере-
менного тока: 1—-стеклянные пластины, 2—
электроды, 3 — слой диэлектрика; 4 — защитная
пленка; 5 — прокладки; 6 — стеклоцемент для
герметизации прибора.
81
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ
схематически изображена на рис. 2. Панель содержит опор-
ную стеклянную пластину с выфрезерованными в ней ка-
навками, в к-рых расположены аноды сканирования. Пер-
пендикулярно анодам сканирования располагаются катоды
сканирования, в к-рых сделаны отверстия, совпадающие с
канавками для анодов сканирования.. В той же плоскости
расположены сплошной катод сброса и две пары электро-
дов дежурного (подготовит.) разряда. На катоды наложена
перфорированная диэлектрич. матрица, отверстия к-рой
совпадают с отверстиями в катодах сканирования. Аноды
индикации, выполненные в виде проволочных или плёноч-
ных электродов, параллельных анодам сканирования, рас-
положены на внутр, поверхности прозрачного лицевого
стекла. Т. о., матричное поле Г. и. п. с самосканиро-
ванием состоит из ряда строк, каждая из к-рых содержит
аноды сканирования и индикации и расположенные между
ними участки катодов сканирования. В промежутках между
анодами и катодами сканирования (промежутки сканиро-
вания) возбуждается газовый разряд При подаче на катоды
сканирования управляющих импульсов вдоль каждой строки
происходит направленный синхронный перенос разряда.
Активные (заряженные и возбуждённые) частицы, прони-
кающие из промежутков сканирования в промежутки инди-
кации (образованные между анодами индикации и като-
дами), понижают напряжение возникновения разряда в этих
промежутках. При подаче сигнала на анод индикации
свечение возникает только в тех ячейках промежутков инди-
кации, к-рые расположены напротив промежутков сканиро-
вания, где в это время происходит разряд. Когда в процессе
переноса разряд достигает последнего из электродов стро-
ки, вырабатывается импульс сброса, после чего разряд
возвращается на катод сброса и цикл повторяется. В ка-
честве источника начальной ионизации в таких панелях
используется подготовит, разряд в системе дежурных элект-
родов. Как и в Г. и. п. с внеш, адресацией, число позиций
развёртки в Г. и. п. с самосканированием ограничено,
однако перенос подготовит, разряда в них позволяет уп-
ростить схему управления и стабилизирует работу
прибора. Такие панели находят применение в автоматизир.
системах управления гл. обр. для отображения текстовой
информации в виде одной или неск. строк дл. обычно
до 32 (или 64) знакомест.
Г. и. п. переменного тока (рис. 3) состоит из
двух стеклянных пластин, разделённых зазором, для фик-
сации к-рых используются тонкие диэлектрич. прокладки.
На стеклянных пластинах с внутр, стороны расположены
системы взаимно перпендикулярных металлич. электродов,
покрытых изолирующим тонким слоем диэлектрика. На
слой диэлектрика наносятся эмитирующее и защитное по-
крытия, характеризуемые высоким значением коэф, вто-
ричной эмиссии, возникающей под действием ударов по-
ложит. ионов. Зазор между пластинами заполняется газом
(обычно смесью на основе Ne) под давлением, близким к
атмосферному. В отличие от Г. и. п. пост, тока, изображение
в к-рых периодически регенерируют, Г. и. п. перем,
тока обладают способностью запоминать информацию и
не нуждаются в регенерации изображения. Наличие па-
мяти позволяет создать на основе Г. и. п. перем,
тока экран практически неогранич. информац. ёмкости.
Используются три режима работы — записи, стирания и
хранения информации. Между системами вертик. и гори-
зонт. электродов постоянно прикладывается знакоперемен-
ное поддерживающее напряжение, амплитуда к-рого не-
достаточна для возникновения разряда, но обеспечивает
его поддержание. Для записи или стирания информации
на электроды ячейки подаются кратковременные импульсы
напряжения. Скорость ввода информации 20 мкс на строку.
При записи разрядный ток заряжает конденсаторную струк-
туру, состоящую из слоёв стекла, покрывающего электроды.
При перемене полярности поддерживающего напряжения
накопленный на конденсаторах заряд способствует пере-
зажиганию разряда. Т. о., однажды зажжённая ячейка
остаётся повторно зажигающейся до тех пор, пока имеется
поддерживающее напряжение, т. е. хранит записанную ин-
формацию. При стирании информации ток разряжает за-
ряженную ранее конденсаторную структуру, вследствие
чего повторное возникновение разряда в ячейке стано-
вится невозможным. К сер. ВО-х гг. разработаны Г. и. п.
перем, тока с макс, числом элементов 512X512; они
широко применяются для отображения знаковой и знако-
графич информации в автоматизир. системах управления
и дисплеях ЭВМ.
В ВО-х гг. разработаны Г. и. п. с плазменно-элект-
ронным возбуждением люминофора (плазмен-
ные электронные матричные индикаторы). Такие Г. и. п.
представляют собой плоскую прямоугольную коробку, внут-
ри к-рой на одной (обращённой к наблюдателю) стенке рас-
положен люминесцентный экран, а на противоположной —
металлич. холодный катод; прибор разделён на две части
электродной системой адресации, содержащей строки и
столбцы. В катодной части прибора (имеющей по край-
ней мере на порядок большую толщину) возможно воз-
буждение газового разряда и создание плазменного ка-
тода, в другой (экранной) части — только ускорение эл-нов
в квазивакуумных условиях. Если к к.-л. электродам строк
и столбцов приложен положит, потенциал (50—100 В), то
эл-ны из плазмы разряда проходят в отверстия на пе-
ресечении этих электродов, ускоряются и возбуждают
люминофор (ускоряющие напряжения ~4 кВ). Использо-
вание электронного возбуждения позволяет значительно
повысить световую эффективность таких приборов по срав-
нению с Г. и. п. др. типов. Г. и. п. с плазменно-электронным
возбуждением люминофора могут быть использованы для
отображения буквенно-цифровой информации, перспектив-
но их применение для воспроизведения телевиз. изобра-
жений.
Матричные тиратронные индикаторы, пред-
назначенные гл. обр. для отображения буквенно-цифровой
информации, состоят из большого числа тиратронных ячеек
(см. Тиратрон), с объединёнными в двухкоординатную мат-
рицу сетками и встроенным в каждую ячейку резистором.
Такие приборы отличаются низкими управляющими напря-
жениями; осн. их недостаток — сравнительно малое (как
правило не более 16) число элементов отображения. См.
также Газоразрядные индикаторы.
В зависимости от разрешающей способности и размеров
различают Г. и. п. индивидуального, группового и кол-
лективного пользования. Г. и. п. индивидуального пользо-
вания имеют разрешающую способность 10—20 и более
ячеек на см, их размеры достигают 1 м2. Г. и. п. груп-
пового и коллективного пользования имеют разрешающую
способность 1—7 ячеек на см; благодаря малой ширине
герметизирующего шва (неск. мм) из них могут соби-
раться индикаторные поля больших размеров (до десятков
м2) с пост, расстоянием между элементами отображения.
Лит..- Яблонский Ф. М., Газоразрядные приборы для отображения
информации, М., 1979; Бозина 3. А., Покрывайло А. Б., «Электрон-
ная техника. Сер. 4», 1979, в. 2, с. 41—50; Яблонский Ф. М.,
Троицкий Ю- В., Средства отображения информации, М., 1985.
Ф. М. Яблонский.
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ, класс газоразряд-
ных приборов, предназначенных для визуального воспроиз-
ведения информации; разновидность отображения инфор-
мации приборов. Г. и. широко применяются в устр-вах
автоматики, пром, электроники, контрольно-измерит. при-
борах, ЭВМ и др. В Г. и. используется, как правило, из-
лучение катодной области или положит, столба тлеющего
разряда, в связи с чем эти индикаторы наз. также
индикаторами тлеющего разряда. Использование
тлеющего разряда позволяет создавать Г. и. с холодным
ненакаливаемым катодом; получать равномерно светящие-
ся поверхности требуемой формы; работать при малых
уд. мощностях (~10“2 Вт/см2). Г. и. наполняются чаще
всего смесью инертных газов на основе Ne (излучение
ярко-оранжевого цвета с высокой яркостью). В газовую
смесь в качестве добавок обычно входят Аг, Кг и Хе
(для понижения напряжений возникновения и поддержания
разряда, а также для изменения спектрального состава из-
лучения), Не (для ослабления темп-рной зависимости ха-
рактеристик индикатора за счёт увеличения теплопровод-
ности смеси) и пары Нд (для уменьшения скорости ка-
6 Энц. словарь «Электроника!
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ
тодного распыления). Катоды Г. и. либо выполняют из
чистого металла (напр., Мо), либо делают активированными
(оксидные или бариевые).
Действие Г. и. основано на возникновении оптич. излуче-
ния (свечения) при прохождении электрич. тока через
газ. Свечение газового разряда связано либо с возбуж-
дением атомов ударами эл-нов и с последующим воз-
вратом атомов в нормальное (невозбуждённое) состояние
с выделением энергии в виде квантов света, либо с ре-
комбинацией положит, ионов с эл-нами в объёме или на
стенках прибора, при этом также происходит выделение
избыточной энергии в виде оптич. излучения. Излучение,
сопровождающее газовый разряд в Г. и., может лежать
как в видимой, так и УФ области спектра. В последнем
случае для преобразования излучения в видимое приме-
няют фотолюминофоры, возбуждаемые УФ излучени-
ем положит, столба газового разряда. Светоотдача Г. и.
в этом случае может достигать десятых долей или единиц
лм/Вт (т. е. по крайней мере на порядок выше, чем
при использовании излучения отрицат. столба тлеющего
разряда).
Использование св-в газового разряда определяет такие
особенности Г. и., как возможность адресации (избират.
включения и выключения) газоразрядных ячеек — элемен-
тов отображения — по индикаторному полю (части лице-
вой поверхности индикатора, выделенной для визуального
воспроизведения информации), запоминания информации,
а также модуляции яркости оптич. излучения, необходимой
для воспроизведения полутонового изображения. Для ад-
ресации элементов отображения в Г. и. обычно используются
два метода. В методе совпадений локализация и
возникновение разряда происходят только при одноврем.
приложении электрич. сигналов к соответствующим (двум
или более) электродам газоразрядной ячейки (пусковая
характеристика ячейки в этом случае имеет пороговый
вид). В методе зарядовой связи возникновение
разряда в одном промежутке стимулируется разрядом
в др. промежутке. Сочетание зарядовой связи с подачей
на электроды многофазных управляющих напряжений
позволяет получить направленный перенос разряда (само-
сканирование).
По конструктивно-функцион. признакам выделяют неск.
осн. классов Г. и. Первые Г. и. — сигнальные — разработаны
в нач. 20-х гг. 20 в. В таких индикаторах при поступ-
лении индицируемого сигнала возникает свечение разряда
(в отсутствие сигнала свечения нет). К сигнальным Г. и.
относятся гл. обр. неоновые лампы, применяемые,
напр., для индикации напряжения или электрич. поля. Зна-
ковые индикаторы предназначаются для воспроизве-
дения изображений цифр, букв и др. символов при огранич.
числе знакомест (до 20). В зависимости от способа фор-
мирования изображения такие Г. и. делятся на индикаторы
с целостным представлением информации (наз. также фи-
гурными или пакетными), в к-рых катоды имеют форму
отображаемого символа, и индикаторы с синтезируемым
изображением, катоды к-рых состоят из отд. элементов,
имеющих форму сегментов, полосок и т. д. (см. Знако-
синтезирующий индикатор). Широкий класс Г. и. состав-
ляют шкальные индикаторы (дискретные или аналоговые),
обеспечивающие отсчёт измеряемой величины по положе-
нию светящейся области относительно начала шкалы (ин-
дикаторы с движущейся точкой) либо по длине светя-
щегося столбика (полосковые индикаторы).
Шкальный дискретный индикатор (ШДИ), наз.
также счётно-индикаторным прибором, служит
для отображения цифровой информации, представленной
в виде серии импульсов. Такой Г. и. содержит общий
электрод (катод или анод) и систему электродов для
переноса разряда (соответственно анодов или катодов);
в качестве индикаторного элемента используется газовый
промежуток анод—катод (рис. 1). ШДИ подключается
к источнику информации с помощью схемы адресации,
к-рая преобразует последовательность входных сигналов
в многофазные управляющие импульсы. При подаче на
систему электродов переноса управляющих импульсов раз-
ряд последовательно переходит от одного электрода к
другому (от анода к аноду или от катода к катоду), подобно
тому, как это происходит в декатроне. Благодаря механизму
направленного переноса разряда, схема включения ШДИ
весьма проста и не зависит от числа электродов переноса»
В зависимости от способа подачи управляющих импульсов
информация отображается либо в виде светящегося стол-
бика равномерной или неравномерной яркости, либо в
виде светящейся точки, дискретно перемещающейся отно-
сительно начала шкалы. Форма шкалы в ШДИ определяется
расположением индикаторных элементов (линейная, круго-
вая и т. д.). Число индикаторных элементов, как правило,
не превышает неск. сотен; яркость составляет ок. 100 кд/м2;
шаг дискретности 0,5—1,5 мм.
Шкальный аналоговый индикатор (ШАИ) осу-
ществляет непрерывное преобразование аналогового вход-
ного сигнала в свечение катодной области тлеющего раз-
ряда. ШАИ содержит три электрода: проволочный катод,
коаксиальный с ним цилиндрич. анод и вспомогат. элект-
род — фиксатор, с прорезью для наблюдения свечения
(рис. 2). В ШАИ отрицат. тлеющее свечение представляет
собой довольно узкую светящуюся область (т. н. светящий-
ся столб), длина к-рой пропорциональна величине катод-
ного тока. Для точного считывания показаний индикатора
по длине светящегося столба необходимо, чтобы один из
концов столба был фиксирован по отношению к определён-
ной точке катода. С этой целью в ШАИ используется
электрод фиксации разряда, соединённый обычно с катодом
через токоограничивающий резистор. При подаче напряже-
ния на анод первоначально возникает вспомогат. разряд
(между анодом и фиксатором), к-рый затем переходит
в осн. разряд. Вспомогат. разряд компенсирует потери
заряженных ч-ц у краёв осн. разряда, что эквивалентно
локальному усилению эмиссионных св-в катода. В резуль-
тате обеспечивается фиксация столба разряда на краю
катода.
Шкальные индикаторы находят применение в разл.
устр-вах автоматики для индикации и сигнализации, а так-
же в измерит, аппаратуре в системах контроля и управления
в пром-сти, на транспорте, в медицине и др. областях.
Особый класс Г. и. составляют индикаторные ти-
ратроны тлеющего разряда — многоэлектродные прибо-
ры, содержащие одну или неск. сеток, позволяющих уп-
Газоразрядные индикаторы. Рис. 1. Схема шкаль-
ного дискретного индикатора с экранированным
катодом: 1 —керамическая втулка для закрепле-
ния катода по оси; 2 — проволочный катод; 3 —
экран со щелью (по всей длине); 4 — индика-
торные аноды (в виде штырей); 5 — керамичес-
кий изолятор для закрепления анодных штырей.
5 4
Рис. 2. Схема линейного аналогового индикатора:
1 —проволочный катод; 2 цилиндрический
анод с прорезью для наблюдения свечения;
3— изолятор; 4— электрод фиксации (фикса-
тор).
83
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ
равнять возникновением разряда при низких (5—10 В) на-
пряжениях (см. Тиратрон). На основе индикаторных тира-
тронов созданы тиратронные матричные индикаторы, пред-
назначенные гл. обр. для отображения буквенно-цифровой
информации. Индикаторные тиратроны работают в режимах
с запоминанием и без запоминания информации; для ад-
ресации используется как метод совпадений, так и метод
зарядовой связи. Яркость таких Г. и. достигает 150 кд/м2 и
более. Индикаторные тиратроны в основном применяются
в качестве составных элементов экранов коллективного
пользования.
Класс Г. и. включает также газоразрядные индикаторные
панели — наиболее быстро развивающийся класс газораз-
рядных индикаторных устр-в, предназнач. для отображения
более сложной информации (знакографич., полутоновой
и др )
Лит..* Яблонский Ф. М = , Газоразрядные приборы для отобра-
жения информации, М., 1979. Ф. М. Яблонский.
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЁТА, газораз-
рядные приборы, предназначенные для получения оптич.
излучения в результате электрич. разряда в газах, парах
веществ или их смесях. Г. и. с. имеют, как правило,
вакуумно-плотную оболочку из тугоплавкого стекла, квар-
цевого стекла, сапфира или др. прозрачного для света
материала, через к-рую выходит оптич. излучение; в обо-
лочку герметично вмонтированы (напр., впаяны) металлич.
электроды, между к-рыми происходит электрич. разряд.
Г. и. с. наполняются чаще всего инертным газом (Хе,
Кг, Ar, Ne) при давлении от единиц до тысяч гПа либо
инертным газом с добавками металла (напр., Hg, Na, К,
Rb) или др. в-в (напр., галогенидов натрия, таллия, индия,
скандия, диспрозия), испаряющихся при возникновении раз-
ряда. Начало созданию Г. и. с. положено в 1802 рус.
физиком В. В. Петровым, обратившим внимание при ис-
следовании дугового разряда на сопровождающее разряд
свечение. Практич. использование электрич. разряда для
освещения началось с 1876 после изобретения рус. электро-
техником П. Н. Яблочковым дуговой угольной лампы.
В отличие от обычных ламп накаливания, Г. и. с. обладают
след, особенностями: спектр излучения охватывает область
оптич. диапазона от десятых долей до единиц мкм, и его
вид может меняться от дискретного (отд. спектральные
линии, соответствующие определённым значениям длины
волны X) до сплошного (непрерывного), охватывающего
значит, интервал А (рис. 1); излучение может генериро-
ваться непрерывно во времени либо в виде отд. или повто-
ряющихся с частотой до неск. кГц световых вспышек дли-
тельностью от 10—7 до 10— с. К кон. 80-х гг. создано
большое число разнообразных Г. и. с., различающихся
по составу газа или паров, рабочему давлению, типу
используемого разряда (дуговой, тлеющий, импульсный,
ВЧ), материалу оболочки (стеклянная, кварцевая, сапфиро-
вая, поликоровая и др.), форме оболочки (трубчатая,
шаровая и др.), способу охлаждения (естеств., принудит,
воздушное или жидкостное). Наибольшее распростране-
ние получили следующие Г. и. с.
Импульсные лампы (ИЛ) с ксеноновым наполне-
нием (рис. 2) (трубчатые, прямые, спиральные и U-образ-
ные) работают при энергиях разряда от единиц до десятков
кДж, ср. мощн. до неск. кВт (при жидкостном охлаждении),
выдерживают 103—108 включений (в зависимости от энергии
разряда); шаровые ИЛ работают при энергиях от долей
Дж до сотен Дж при частотах до 5 кГц, максимально
допустимое число включений 105—109. Световая отдача
трубчатых ИЛ достигает 60 лм/Вт, шаровых—15 лм/Вт;
спектр излучения ИЛ сплошной, охватывает УФ, видимую
и ИК области. ИЛ применяются для накачки лазеров, им-
пульсного освещения при фотографировании, световой
сигнализации, а также в стробоскопии, оптич. локации и
др. областях.
Среди Г. и. с. непрерывного действия распространены
лампы дугового разряда. Дуговые ксеноновые л а м-
п ы трубчатой или шаровой формы имеют мощн. соот-
ветственно от 2 до 50 кВт и от 75 Вт до 6,5 кВт, высокую
световую отдачу (от 20 до 50 лм/Вт в зависимости от
типа лампы и режима работы) и спектр излучения, близ-
кий к солнечному в видимой области с Тцв=6100—6300 К.
Эти лампы обычно применяются для освещения больших
пространств (карьеров, стадионов, площадей и т. п.), для
имитации солнечного излучения (напр., в растениеводстве),
а также в~ светокопировальных и фотолитографич. устр-вах,
в проекц. аппаратуре. Для накачки лазеров на алюмоит-
триевом гранате обычно используют дуговые крипто-
новые лампы мощн. 0,8—8 кВт, спектр излучения к-рых
хорошо согласуется с полосами поглощения активной среды
лазера, а также лампы с сапфировой оболочкой и К—Rb
Газоразрядные источники света. Рис. 1. Спектры
некоторых газоразрядных источников света: а—
ксеноновой импульсной трубчатой лампы ИНП
16/250; б — дуговой ртутной лампы ДРШ 100-3;
в — натриевой лампы высокого давления; г —
металлогалогенной лампы с добавками иодидов
натрия, таллия, индия; д — металлогалогенной
лампы с добавками иодидов натрия, скандия,
индия; е — металлогалогенной лампы с добавка-
ми иодидов и бромидов диспрозия, гольмия,
тулия; ж — дейтериевой лампы; X — длина волны.
400 500 600 Х,нм
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ
84
наполнением мощн. 250—400 Вт. Дуговые ртутные
лампы (рис. 3) трубчатой и шаровой формы выпускают-
ся мощн. от 100 Вт до 1 кВт; известны лампы, в к-рых
ртутная трубчатая лампа (т. н. горелка) смонтирована в
колбе из тугоплавкого стекла, покрытой изнутри люми-
нофором. Дуговые ртутные лампы имеют световую отдачу
45—55 лм/Вт, повышенную (по сравнению с ксеноновы-
ми лампами) долю излучения в УФ области спектра.
Такие Г. и. с. находят широкое применение в медицине
и сельском хозяйстве, используются для светокопирова-
ния, в фотолитографии и др.
Дуговые ртутн о-к сеноновые шаровые л а м-
п ы мощн. 500—2500 Вт имеют повыш. выход УФ излу-
чения в области 0,2—0,26 мкм (до 4% от всей излучае-
мой мощности), что обусловливает их широкое приме-
нение в УФ фотолитографии.
Натриевые лампы (НЛ) также относятся к Г. и. с.
дугового разряда. НЛ низкого давления (обычно до 20 гПа)
при световой отдаче 100 лм/Вт и более излучают прак-
тически чисто-жёлтый свет (дублет Х= 0,569 мкм и
Х=0,5696 мкм), обеспечивая хорошую видимость при низ-
ких уровнях освещённости, что обусловливает широкое
применение этих ламп для световой сигнализации. Мощн.
ламп 45—200 Вт, срок службы 5—7 тыс. ч. НЛ высокого
давления (неск. десятков гПа) дают золотисто-белый свет.
Световая отдача 75—140 лм/Вт; срок службы до 15—
20 тыс. ч; мощн. 100—1000 Вт (рис. 4). Такие НЛ в соче-
тании с ртутными лампами, дающими преимуществ, излу-
чение в сине-зелёной области спектра, применяются в ос-
новном для освещения дорог, туннелей, аэродромов и т= п.
Кроме того, разработаны металлогалогенные лампы дуго-
вого разряда трубчатой и шаровой формы мощн. от
400 Вт до 4 кВт (рис. 5). Спектр Г. и. с. этого типа
зависит от состава используемых галогенидов (рис. 1,
г—е).
К Г. и. с. непрерывного действия относятся также ксено-
новые безэлектродные высокочастотные лам-
пы (БВЛ) мощн. до 10 кВт. Внутри колбы такой лампы
помещена кварцевая спираль с индуктором; электрич. раз-
ряд возбуждается эл.-магн. полем с частотой 5—27 МГц.
Спектр излучения БВЛ в области длин волн 0,2—1,5 мкм
близок к солнечному. Лампы выпускаются с диффузным
отражателем (в виде кварцевого покрытия на колбе)
или без него- Применяются, напр., в печах радиац. нагре-
ва, в фотолитографич. установках.
В качестве эталонных источников света в атомно-аб-
сорбционных и атомно-флюоресцентных спектрофотомет-
рах, интерферометрах, рефрактометрах и др. прибо-
рах используются спектральные лампы (СЛ) мощностью
обычно от единиц до десятков Вт. Существуют неск. раз-
новидностей таких ламп. В безэл ектро д н ы х СЛ (обыч-
но шаровой формы) излучение определённого спектраль-
ного состава возбуждается эл.-магн. полем ВЧ (100 МГц)
в парах в-ва (обычно металла), введённого в небольшом
кол-ве в колбу лампы. В лампах тлеющего раз-
ряда с полым катодом (цилиндрич. формы) излу-
чение возникает в полости катода при возбуждении тлею-
щим разрядом паров металла — материала катода. Для
изготовления катодов таких СЛ используются Ag, Au, Fe,
Ni, Al, Ti и др. металлы, атомы к-рых обладают дискрет-
ными спектрами испускания. Разработаны СЛ с комби-
нированным разрядом, позволяющие получать уз-
кие спектральные линии разл. металлов или сплавов
(напр., Fe, Ni, Со, Ag, Си, Li—Мд, Pt—Ru) высокой ин-
тенсивности. Такие лампы, имеющие оболочку цилиндрич.
формы с торцевым окном для выхода излучения, со-
держат один или неск. «сквозных» полых катодов. Осо-
бенность СЛ этого типа (в отличие от ламп тлеющего
разряда с полым катодом) — раздельное получение и воз-
буждение паров в-ва: испарение в-ва катода происходит
в тлеющем разряде (в полости катода), а возбуждение
паров — в положит, столбе дугового разряда, «пронизы-
вающего» полый катод. Водородные и дейтерие-
вые СЛ дугового разряда (рис. 6) являются источника-
ми сплошного УФ излучения в области длин волн 0,15—
0,33 мкм.
К Г. и. с. относятся также люминесцентные лампы и нео-
новые лампы.
Г. и. с. требуют для своей работы спец, устр-в, обеспе-
чивающих зажигание и стабилизацию в них электрич.
85
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ
разряда. Большинство зажигающих (пусковых) устр-в имеют
импульсный повышающий трансформатор, вторичная об-
мотка к-рого электрически соединяется с электродами
Г. и. с. При подаче на первичную обмотку трансформа-
тора импульса тока в его вторичной обмотке индуци-
руется импульс высокого напряжения, достаточный для соз-
дания искрового разряда между электродами Г. и. с.
Для стабилизации электрич. разряда обычно используются
индуктивные, ёмкостные или резисторные балластные со-
противления (существуют Г. и. с., работающие и без бал-
ластных сопротивлений).
Лит.: Рохлин Г. Н., Газоразрядные источники света, М.—Л., 1966; Им-
пульсные источники света, 2 изд., М., 1978; Справочная книга по све-
тотехнике, М., 1983. Н. И. Ермаков.
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ (ионные приборы),
электронные приборы, действие к-рых основано на про-
хождении электрич. тока через разреженный газ (явле-
нии газового разряда). Г. п. относят к классу электрова-
куумных приборов.
Простейший Г. п. представляет собой диод (с накалён-
ным или холодным катодом), электроды к-рого помеще-
ны в стеклянный или керамич. баллон, заполненный раз-
реженным инертным газом или парами ртути. При пода-
че на электроды прибора напряжения эл-ны, эмитируе-
мые накалённым катодом, сталкиваясь на пути к аноду
с атомами (молекулами) наполняющего Г. п. газа, отдают
им свою энергию. При нек-ром значении приложенного
напряжения энергия эл-нов становится достаточной для
возбуждения и ионизации атомов. Возникает газовый раз-
ряд. Образовавшиеся положит, ионы газа компенсируют
отрицат. пространств, заряд эл-нов, поэтому Г. п. по срав-
нению с вакуумным электронным прибором имеет малое
внутр, сопротивление и способен пропускать токи до де-
сятков тыс. А. Моментом возникновения газового разря-
да в Г. п. можно управлять с помощью дополнит, элект-
родов (сеток или поджигающих электродов). Форма раз-
ряда и его св-ва зависят от давления газа, типа катода,
конструктивных особенностей прибора, силы пропускае-
мого тока и др. факторов. Осн. виды используемого раз-
ряда: дуговой, тлеющий, искровой и коронный.
Рис. 4. Натриевые лампы высокого давления: а —
в прозрачной колбе; б—в светорассеивающей
колбе; в — в софитном исполнении; 1 — разряд-
ная трубка; 2 — стеклянная внешняя колба; 3—
ссеторассеивающее покрытие; 4 — бариевый га-
зопоглотитель; 5 —цоколь; 6 — кварцевая внеш-
няя колба.
Г. п. несамостоятельного дугового разря-
да (газотроны, тиратроны, таситроны и др.) имеют накали-
ваемый катод и наполняются инертными газами или
водородом при давлении порядка десятых долей гПа. Па-
дение напряжения в таких Г. п. при прямом включении
составляет 10—20 В (в импульсном режиме— 100—200 В).
При смене полярности падение напряжения резко воз-
растает и может достигать десятков и сотен кВ. Г. п.
самостоятельного дугового разряда имеют
либо жидкометаллический катод (игнитроны, ртутные вен-
Рис. 5. Осветительные металлогало-
генные лампы: а — мощностью
400 Вт в эллипсоидальной прозрач-
ной колбе; б — мощностью 2000 Вт
в цилиндрической прозрачной кол-
бе; в — линейная мгновенного пере-
зажигания для цветного телевидения:
1 —внешняя стеклянная колба; 2 —
разрядная трубка; 3 — траверсы из
изоляционного материала; 4 — элек-
троды; 5 — экран
Рис. 6. Дейтериевая лампа ДДС-30:
1 —стеклянная колба; 2 — окно для
выхода УФ излучения; 3 — цоколь.
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ
86
тили, экситроны), либо самокалящийся катод (аркотроны).
Приборы дугового разряда имеют огранич. применение
(напр., в качестве коммутаторов тока в импульсных схе-
мах, в сварочных аппаратах, в качестве вентилей в выпря-
мителях); в значит, степени они вытеснены полупровод-
никовыми приборами.
Г. п. тлеющего разряда (декатроны, стабилитро-
ны, тиратроны и др.) имеют холодный (чаще всего мо-
либденовый или никелевый) катод и наполняются смесью
инертных газов при давлении неск. десятков гПа. Сила
тока не превышает десятков мА. В таких Г. п. эмиссия
эл-нов с катода возникает в результате попадания на
катод положительно заряженных ч-ц (ионов), фотонов и
возбуждённых атомов газа — наполнителя. Действие при-
боров осн. на использовании св-в тлеющего разряда (по-
стоянства падения напряжения на электродах в широких
пределах изменения тока и др.). Приборы тлеющего раз-
ряда применяются для стабилизации напряжения, комму-
тации в слаботочных цепях, а также в качестве индика-
торов и т. д.
В Г. п. искрового разряда (искровых разряд-
никах) используется кратковрем. дуговой или тлеющий раз-
ряд (электрич. искра) — обычно в среде между однотип-
ными ненакалёнными электродами. Электроды изготов-
ляют из тугоплавкого металла (напр., W), иногда с добав-
лением Ва или щёлочноземельных металлов. Такие Г. п.
наполняются инертными газами или смесью газов, содер-
жащей кислород, при давлении порядка сотен Па. При
подаче на электроды прибора напряжения, достаточного
для пробоя газового промежутка, в нём за очень корот-
кое время (до долей нс) развивается электрич. разряд.
При этом внутр, сопротивление уменьшается от сотен МОм
до долей Ом. Приборы искрового разряда применяются
гл. обр. для защиты разл. радиоустройств или линий
связи от перенапряжений, вызванных, напр., грозовыми
разрядами.
Г. п. коронного разряда (стабилитроны и др.) ха-
рактеризуются сильной неоднородностью электрич. поля
между двумя электродами (напр., при коаксиальной фор-
ме электродов напряжённость поля у анода обычно во
много раз выше, чем у катода). В этих условиях раз-
ряд не перекрывает весь межэлектродный промежуток —
ионизация возникает лишь в области, примыкающей к ано-
ду. Приборы коронного разряда наполняются чаще всего
водородом при давлении порядка сотен гПа. Напряжение
на электродах практически не зависит от силы тока в диапа-
зоне от единиц до сотен мкА.
Известна группа Г. п., работа к-рых осн на взаимо-
действии эл.-магн. ВЧ и СВЧ полей с плазмой газового
разряда, возникающей либо под действием внеш, источ-
ника напряжения, либо СВЧ поля, напряжённость к-рого
превышает пороговое значение (см. Газоразрядные СВЧ
приборы).
Все виды газового разряда сопровождаются свечением.
Широкое распространение получили газоразрядные источ-
ники света, характерной особенностью к-рых является стро-
го определённый спектральный состав излучения. Возбуж-
дённые во время разряда атомы (молекулы) газа через
короткое время возвращаются в нормальное состояние,
излучая при этом кванты света определённой энергии. Эти
Г. п. могут использоваться как эталоны света с заданной
длиной волны. Известны также газоразрядные источники
света, дающие, напр., сильное УФ излучение. Свечение
газа тлеющего разряда используется в газоразрядных ин-
дикаторах. Широкое распространение ЭВМ привело к соз-
данию такого класса Г. п., как газоразрядные индикатор-
ные панели. Существует более 50 осн. классов Г. п. Одним
из последних достижений газоразрядной техники, оптики
и радиотехники является создание газоразрядного лазе-
ра — источника когерентного эл.-магн. излучения в диапа-
зоне от УФ до ИК областей спектра.
Лит.: Капцов Н. А., Электроника, 2 изд., М-, 1956; Ген нс А. А.г
Горн штейн И. Л-, Пугач А. Б., Приборы тлеющего разряда, 2 изд.. К.,
1970; Каганов И. Л., Ионные приборы, М., 1972; Фогельсон Т. Б.,
Бреусова Л. М., Вагин Л. Н., Импульсные водородные тиратроны.
М., 1974; Резонансные разрядники антенных переключателей, под ред.
И. В. Лебедева, М., 1976; Якимов О- П., Газоразрядные матричные ин-
дикаторные панели, М., 1980. Н. Г. Кашников.
ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ СВЧ ПРИБОРЫ, класс газораз-
рядных приборов, в к-рых плазма разряда пост, тока или
высокочастотного разряда используется в качестве элемен-
та (пассивного или активного) СВЧ цепи. Газ, находящий-
ся в рабочем пространстве Г. СВЧ п. (обычно при пониж.
давлении), ионизуется под действием приложенного извне
пост, напряжения либо при поступлении СВЧ сигнала,
мощность к-рого превышает пороговую величину. Характер-
ная особенность Г. СВЧ п. — конструктивное объединение
с СВЧ трактом (волноводами, коаксиальными линиями,
резонаторами). В зависимости от функцион. назначения
различают управляющие (защитные, коммутирующие), ге-
нераторные (шумовые), светоизлучающие и др. Г. СВЧ п.
Действие большинства Г. СВЧ п. основано на диспер-
сионных св-вах плазмы, определяющих прохождение эл.-
магн. волны по СВЧ тракту. Относит, диэлектрич. про-
ницаемость плазмы £ при неизменной рабочей частоте
эл.-магн. колебаний f уменьшается при повышении концен-
трации эл-нов п (рис. 1), что даёт возможность управ-
лять фазовой скоростью волны в линии передачи, содер-
жащей плазму. Отставание по фазе колебаний эл-на от
электрич. СВЧ поля приводит к тому, что при больших
п и низких давлениях газа (для к-рых эффективная частота
соударений эл-на с молекулами газа мала по срав-
нению с рабочей частотой, v^<io, где to=2nf), величина
£> становится отрицательной. В результате эл.-магн. поле
не проникает в пространство, занимаемое плазмой. Плаз-
ма ведёт себя подобно металлич. проводнику, отражая
падающую волну (см. Скин-эффект). Собств. частота плаз-
мы fo (при^ к-рой 8=0) определяется соотношением
fo~9-1O3-Vn (см. Плазменная частота). Поскольку в ре-
альных условиях п имеет порядок 10,()—10й см , то Г лежит
в пределах диапазона СВЧ.
Активная проводимость плазмы о, обусловленная соуда-
рениями эл-нов с молекулами газа, имеет максимум при
давлении газа ро, для к-рого ^Эф=(0 (рис. 2). Обычно
ро для сантиметрового диапазона волн составляет 1—10 гПа
(неск. мм рт. ст.); с повышением рабочей частоты дав-
ление ро растёт примерно по линейному закону. При
значит, мощностях и амплитудах СВЧ поля проявляются
нелинейные эффекты, связанные с ростом концентрации
и темп-ры плазмы. Дальнейшее повышение мощности при-
водит к зажиганию в Г. СВЧ п. самостоят. СВЧ разряда.
Зависимость проводимости плазмы от концентрации эл-нов
позволяет управлять мощностью, поглощаемой в плазме,
и ослаблением проходящего СВЧ сигнала. Возможен режим
согласования «плазменной нагрузки» с линией передачи,
при к-ром вся мощность СВЧ источника поглощается
в плазме. Свечение и нагрев плазмы, происходящие в
результате поглощения ею энергии СВЧ излучения, ис-
пользуются в плазмотронах, нек-рых источниках света
и др.
Среди Г. СВЧ п. наибольшее развитие получили СВЧ
разрядники, используемые гл. обр. в антенных переклю-
чателях радиолокационных станций (РЛС). СВЧ разряд,
возникающий в разрядниках, создаёт условия для авто-
матич. переключения передатчика и приёмника РЛС при
работе на общую антенну. Одновременно обеспечивается
защита чувствит. элемента приёмника РЛС от воздействия
сигналов собств. передатчика и сигналов соседних РЛС
(см. также СВЧ ограничитель). К Г. СВЧ п., в к-рых
плазма создаётся самостоят. СВЧ разрядом, относятся так-
же индикаторы уровня мощности (протяжён-
ность области свечения разряда и её проводимость по
пост, току в таких приборах однозначно связаны с вели-
чиной мощности, проходящей по тракту и ответвляемой
в индикатор) и источники света, используемые для
спектрального анализа (преимущество таких источников —
отсутствие нежелат. примесей благодаря использованию
безэлектродного разряда). Делаются попытки создания вы-
сокоэкономичных СВЧ источников света общего назначе-
ния. См. также Газоразрядные источники света.
87
ГАЗОТРОН
К Г. СВЧ п., использующим разряд пост, тока, относят-
ся, напр., СВЧ коммутаторы и СВЧ фазовращатели, в к-рых
управление мощностью или фазой СВЧ сигнала достига-
ется непрерывным или дискретным изменением 8 или
о плазмы, заполняющей участок СВЧ тракта. Широкое
применение находят Г. СВЧ п., играющие роль эталон-
ных генераторов шумовых колебаний, спектр к-рых при-
ближается к белому с шумовой темп-рой более 104К
(см. СВЧ генератор шума).
В качестве газового наполнения Г. СВЧ п. обычно ис-
пользуются инертные газы, водород, а для повышения
быстродействия — также хлор, пары воды и др. Долго-
вечность Г. СВЧ п. ограничена изменением давления и
состава газового наполнения и достигает тысяч ч. По воз-
можностям миниатюризации и интеграции, а также по быст-
родействию Г. СВЧ п., как правило, уступают полупро-
водниковым приборам (р—i—п-диодам, транзисторам и
др.); по величине рабочей мощности Г. СВЧ п. превос-
ходят ПП аналоги приблизительно на три порядка. Созда-
ны комбинир. газоразрядно-полупроводниковые устр-ва
(напр., на базе СВЧ разрядника и ограничительного дио-
да, включённых таким образом, что выход одного соеди-
нён с входом другого), способные работать при высоких
уровнях мощности и обладающие повышенным (по срав-
нению с Г. СВЧ п.) быстродействием.
Лит..- Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 2, М.,
1972; Резонансные разрядники антенных переключателей. М., 1976.
И. В. Лебедев.
ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ЛАЗЕР, газовый лазер, в к-ром
активная среда возбуждается под действием газового раз-
ряда в результате соударений атомов и молекул между
собой, с ионами и электронами. По типу переходов уров-
ней энергии Г. л. подразделяются на атомарные лазеры,
ионные лазеры и молекулярные лазеры. В пределах каж-
дого типа перехода Г. л. различают по роду газовой сре-
ды, напр. среди атомарных — гелий-неоновые лазеры, сре-
ди ионных — аргоновые лазеры, криптоновые и т. д.
Г. л. — наиболее распространённый и освоенный пром-стью
квантовый оптич. генератор. Характеризуются широким
диапазоном длин волн (100 нм — 700 мкм) и мощностей
излучения (10“ —106 Вт в непрерывном режиме,
1—1012 Вт — в импульсном).
ГАЗОТРОН (от газ и ...трон), двухэлектродный неуправ-
ляемый газоразрядный прибор, наполненный инертным га-
зом, водородом или парами ртути, с несамостоят. дуго-
вым или тлеющим разрядом.
Г. несамостоят. дугового разряда имеют накаливаемый
(обычно оксидный) катод и анод из никеля, стали или
графита, подразделяются на приборы условно непрерыв-
ного действия и импульсные. Г. условно непрерыв-
ного действия (обычно стеклянные) работают преим.
на пром, частоте; наполняются инертным газом до дав-
ления 13—330 Па (0,1—0,25 мм рт. ст.) либо парами ртути
при давлении до 0,1 Па. Отсутствие эмиссии эл-нов с ано-
да определяет способность Г. пропускать ток только в од-
ном направлении. Такие Г. используются гл. обр. в ка-
честве вентилей в выпрямителях тока и наз. выпрями-
тельными. Макс, значение выпрямляемого напряжения оп-
ределяется величиной пробивного напряжения Г., к-рое
может достигать сотен кВ (для секционированных Г.)
при ср. токах от единиц до десятков А. К сер. ВО-х гг.
выпрямит. Г. в значит, мере вытеснены выпрямитель-
ными полупроводниковыми диодами и импульсными Г.
Импульсные Г. (рис. 1,2) наполняются водо-
родом (обычно при давлении до 1 гПа); предназ-
начены для снятия (клиппирования) перенапряжений,
возникающих в линиях формирования импульсов, стаби-
лизации амплитудной модуляции СВЧ сигналов и защиты
от всякого рода побочных сигналов в импульсных моду-
ляторах передатчиков радиолокац. станций, а также для
работы в качестве вентиля в высоковольтных выпрями-
телях. Г. этого типа — преим. металлокерамические; их
электроды составляют часть оболочки прибора, что обес-
печивает эффективный отвод тепла. Источником водоро-
да в импульсных Г. является гидрид титана (см. Гене-
ратор газа). Импульсные Г. обычно рассчитаны на импульс-
Газоразрядные СВЧ приборы. Рис. 1. Зависи-
мость относительной диэлектрической проница-
емости плазмы г от концентрации электронов
п при малом давлении газа и неизменной рабо-
чей частоте l:l(f—собственная частота плазмы;
гэф — эффективная частота соударений электро-
нов с молекулами газа, ui=2nf.
Газотрон. Рис. 1. Схема импульсного газотрона.
1 — керамическая оболочка; 2 — анод, 3— анод-
ный экран (для повышения пробивного напря-
жения); 4 — тепловой экран (для снижения мощ-
ности, потребляемой на накал); 5 — катод; 6 —
генератор водорода; 7 — вывод катода.
Рис. 2. Зависимость активной проводимости плаз-
мы <т от давления газа р прн неизменной кон-
центрации электронов п и рабочей частоты
f- v3(J> — эффективная частота соударений элект-
ронов с молекулами газа; tii=2nf.
Рис. 2. Внешний вид некоторых типов импуль
сных газотронов.
ГАЛЛИЙ
88
ные токи от сотен до неск. тыс. А и обратные напряже-
ния до неск. десятков кВ (при частоте повторения им-
пульсов до 50 кГц). К достоинствам импульсных Г. отно-
сятся: низкое динамич. сопротивление (доли Ом), высокая
электрич. прочность (пробивное напряжение десятки кВ),
малое время включения (десятки нс), более высокая, чем
у вакуумных электронных ламп, устойчивость к перегруз-
кам по току. По сравнению с Г. др. типов импульсные
Г. имеют меньшие габаритные размеры и в неск. раз боль-
ший срок службы.
Г. тлеющего разряда представляют собой приборы
с холодным катодом и графитовым анодом, работающие
в режиме нормального тлеющего разряда; наполняются
инертным газом (обычно Не) при давлении 13—25 гПа.
Выпрямляющее действие прибора осн. на особенностях
конструкции электродов (поверхность катода во много
раз превышает поверхность анода). Для повышения
эмиссионной способности катода используют активирующее
покрытие (Cs, Ва). Г. тлеющего разряда находят приме-
нение в качестве вентилей в системах зажигания двига-
телей внутр, сгорания; при этом обратное напряжение
может достигать неск. кВ, ср. ток составляет 10—12 мА,
а отношение макс, тока к среднему 7—9.
Лит.: Каганов И. Л., Ионные приборы. М., 1972.
Л. Н. Бреусова, А. А. Полякова.
ГАЛЛИИ (лат. Gallium), Ga, химический элемент III гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 31, ат. м. 69,72; отно-
сится к рассеянным редким металлам. Серебристо-белый
металл (q=0,136 мкОм-м); плотн. 5904 кг/м3; 1ПЛ=29,75 °C,
1кип=2403 °C. Химически активен (на воздухе покрывается
защитной оксидной плёнкой)..
В электронном приборостроении применяется для леги-
рования кремния и германия (в качестве акцепторной
примеси), для покрытия поверхности зеркал, а также в мощ-
ных выпрямителях тока (вместо ртути); легкоплавкие спла-
вы Г. используются как припои и твердеющие пасты.
Соединения Г. типа АВ — GaAs, GaSb, GaP — и твёрдые
р-ры на их основе применяются как ПП материалы (см.
Арсенид галлия), a V3Ga и Nb3Ga — как сверхпроводящие
материалы (с критич. темп-рой 14,8 и 20,3 К соответствен-
но).
Лит.: Коган Б. И., Вершковская О. В.. Славиковская И. М.,
Галлий, М., 1973.
ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, электрическое соединение
элементов в электрич. цепях, обеспечивающее непосред-
ственное перетекание зарядов от одного элемента к дру-
гому. В отличие от ёмкостной связи или индуктивной
связи, Г. с. обеспечивает соединение на сколь угодно низ-
ких частотах, вплоть до нулевой частоты (пост. тока).
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ! ЭЛЕМЁНТ, устройство, выраба-
тывающее электрич. энергию за счёт прямого преобра-
зования хим. энергии окислительно-восстановит. реакций;
хим. источник тока. Состоит из двух разнородных электро-
дов (один — катод — содержит окислитель, другой —
анод — восстановитель), контактирующих с ионопрово-
дящим материалом (электролитом). В качестве окислителя
используются преим. PbO2, NiOOH и МпО2, восстанови-
теля — Zn, Pb, Cd, Fe и др. металлы; электролитами
обычно служат водные р-ры щелочей, кислот или солей.
Действие Г. э. осн. на пространств, разделении процессов,
протекающих в электролите при замыкании электродов
внеш, электрич. цепью: на отрицат. электроде (аноде) вос-
становитель окисляется, образующиеся свободные эл-ны
переходят по внеш, цепи (создавая разрядный ток) к
положит, электроду (катоду), где участвуют в восстанов-
лении окислителя. Между электродами Г. э. устанавливает-
ся разность потенциалов — электродвижущая сила, соот-
ветствующая свободной энергии окислительно-восстановит.
реакции.
Осн. параметры Г. э.: разрядное напряжение (опреде-
ляется разностью потенциалов на электродах при проте-
кании тока), лежит в пределах 0,9—3 В; ёмкость — кол-во
электричества, отдаваемое за время полного разряда
(10 —103 А-ч); уд. энергия — энергия, отдаваемая за
время разряда, отнесённая к единице массы (10 —
500 Вт-ч/кг) или объёма (10—800 Вт*ч/дм3) Г. э.; уд.
мощность — номинальная и максимально допустимая раз-
рядная мощность, отнесённая к единице массы Г. э. (до
50 Вт/кг и до 500 Вт/кг соответственно) или к единице
его объёма (до ВО Вт/дм3 и до В00 Вт/дм3).
Различают Г. э. одноразового использования (первич-
ные элементы, или элемент ы), перезарядка к-рых
невозможна или экономически невыгодна; многократного
действия (аккумуляторы, вторичные, или обратимые,
Г. э.), допускающие сотни (иногда тысячи) зарядно-раз-
рядных циклов, и Г. э., способные длительно непрерыв-
но работать за счёт пост, подвода к электродам ре-
агентов и отвода продуктов реакции (топливные эле-
мент ы).
Первичные и вторичные Г. э. широко применяются в
качестве автономных источников электропитания в радио-
электронной аппаратуре, бытовых электронных приборах,
игрушках и т. д. Среди первичных элементов наиболь-
шее распространение получили марганцево-цинковые эле-
менты, или Лекланше элементы (к сер. ВО-х гг.
их мировое произ-во достигло 10 млрд. шт. в год, ок.
90% от всех выпускаемых хим. источников тока); исполь-
зуются также ртутно-цинковые, ртутно-индиевые (наиболее
миниатюрные) и др. элементы. Срок хранения первич-
ных элементов от неск. мес до неск. лет; разрядное
напряжение 1,5—1,0 В; уд. энергия ок. 100 Вт-ч/кг. К Г. э.
этого типа относят также резервные элементы, кон-
струкция к-рых позволяет длит, время сохранять их в не-
активном (нерабочем) состоянии и при необходимости
вводить в действие, обеспечивая доступ электролита к
электродам или переводя электролит в рабочее состоя-
ние (напр., медно-магниевые и свинцовые элементы). Среди
вторичных элементов, используемых в радиоэлектронной
аппаратуре, наибольшее распространение получили никель-
железные и никель-кадмиевые (щелочные) аккумуляторы
(уд. энергия 25—40 Вт-ч/кг; разрядное напряжение
1,3—1,0 В; срок службы ок. 103 циклов).
Лит.: Багоцкий В. С., Скундин А. М-, Химические источники тока,
М-, 1981. В. А. Головецкий.
ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЁНИЯ, совокупность
кинетич. явлений, возникающих под действием магн. поля
в твёрдых средах (проводниках и полупроводниках) при
протекании в них электрич. тока. Все Г. я. могут быть
описаны зависимостью уд. сопротивления q или обратной
ему уд. электропроводности о среды (в общем случае
представляющих собой тензоры) от напряжённости магн.
поля Н. Различают Г. я. нечётные (количеств, характе-
ристики к-рых зависят от нечётных степеней Н) и чётные
(зависят от чётных степеней Н). Из нечётных Г. я. наиболее
важным является Холла эффект, из чётных — магнито-
резистивный эффект.
Физически Г. я. обусловлены искривлением траекторий
носителей заряда (эл-нов проводимости и дырок) в магн.
поле под действием Лоренца силы. Мерой влияния магн.
поля на движение носителей заряда (и, следовательно,
на проявление Г. я.) служит величина йт, где т — ср.
время между двумя последовательными столкновениями
носителей заряда с рассеивающими центрами среды,
й — частота обращения носителей в пост. магн. поле в
плоскости, перпендикулярной Н (циклотронная частота). В
изотропной среде, помещённой в слабое магн. поле (для
к-рого йт<С1)г к обычной составляющей напряжённости
электрич. поля, обусловливающего протекание в среде
электрич. тока, добавляются холловское поле и состав-
ляющие, связанные с магниторезистивным эффектом. У
всех металлов и ПП, кроме ферромагнетиков, q возрас-
тает с ростом Н. В сильных полях (для к-рых Йт1^>1) на-
блюдается резкая анизотропия q (небольшое изменение
направления относительно Н может привести к изменению
у иногда в 103 раз). Г. я. в ферромагнетиках обладают
рядом особенностей, обусловленных существованием само-
произвольной намагниченности в отсутствие магн. поля.
В частности, в них имеет место ферромагнитный
эффект Холла, связанный с совместным действием на
89
ГАММА-ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ
носители заряда внеш. магн. поля и внутр, поля магнит-
ных доменов.
При низких темп-pax наблюдаются квантовые осцилля-
ции q монокрист, проводников при изменении магн. поля
(Шубникова — де Ха аз а эффект), являющиеся
следствием диамагн. квантования энергетич. уровней эл-нов
проводимости, а также осцилляции Q, связанные с неуп-
ругим рассеянием носителей заряда на оптич. или меж-
долинных фононах (магнетофононные осцилля-
ции).
Г. я. широко используются для измерения напряжённос-
тей магн. полей, исследования электронного энергетич.
спектра и механизма рассеяния носителей заряда в про-
водниках и ПП, генерации и усиления электрич. поля и
в др. целях. Г. я. лежат в основе работы Холла пре-
образователей, магнитометров, гальваномагн. ПП прибо-
ров и др. устр-в.
Лит.: А игрист С., Гальваномагнитные и термомагнитные явления,
в кн.: Физика твёрдого тела. Электронные свойства твёрдых тел, пер.
с англ., М-, 1972; Ансельм А. И., Введение в теорию полупроводников,
2 изд., М., 1978.
ГАЛЬВАНОТЕХНИКА, область прикладной электро-
химии, охватывающая процессы электролитич. осаждения
металлов на поверхность металлич. и неметаллич. изде-
лий. Г. включает гальваностегию (получение на поверх-
ности изделия прочно сцепленных с ней тонких металлич.
покрытий) и гальванопластику (получение легко отделяю-
щихся от изделия относительно толстых точных копий
поверхности этого изделия, т. н. матриц). Процессы Г.
основаны на осаждении на катоде (роль к-рого выполняет
покрываемое изделие или матрица) положительно заря-
женных ионов металлов из электролита (водных и не-
водных р-ров, расплавов солей соответствующих метал-
лов или их соединений) при пропускании через электролит
пост, электрич. тока.
В электронном приборостроении гальваностегия
применяется, напр., для металлизации печатных плат
(электрохим. меднение и лужение), формирования токо-
проводящих дорожек, контактных площадок и окон в ИС,
получения сверхпроводящих, магнитных, антикоррозион-
ных и декоративных покрытий. Г альванопластика
применяется для изготовления фольги, печатных схем, эк-
ранов, алмазного притирочного инструмента, волноводов
и т. д. Разработаны комбинир. процессы гальванопластики,
основанные на наращивании металлич. слоя и последующем
обволакивании его пластмассой. Механич., хим. и электро-
физ. св-ва покрытий, полученных методами Г., опреде-
ляются хим. природой используемого электролита, режи-
мом электролиза, качеством предварит, обработки покры-
ваемой поверхности.
Для осуществления гальванотехн. процессов применяют
спец, гальванич. оборудование, осн. элементом к-рого яв-
ляется электролитич. ванна — цилиндрич. или прямоуголь-
ный сосуд из стали или пластмассы, наполненный элект-
ролитом (к-рый в процессе эксплуатации периодически
обновляют), с помещёнными в него двумя электродами,
ф-ции одного из них (катода) выполняет обрабатывае-
мое изделие. Металлич. ванны для защиты от вредного
хим. воздействия электролита покрывают внутри полимер-
ными материалами, напр. химически стойкими составами
на основе каучука. Крупные изделия, подлежащие об-
работке, помещают в ванну на электропроводящих под-
весках, мелкие — загружают россыпью в «барабаны» или
«колокола» из непроводящего материала (винипласта,
органич. стекла, полипропилена), внутр, поверхность к-рых
покрыта слоем металла для подвода тока к изделиям;
для пропуска электролита в их стенках делают отверстия.
Ванны, предназначенные для выполнения к.-л. одной опе-
рации технологич. процесса, как правило, обслуживаются
вручную; такие ванны наз. стационарными. Ряд ванн,
объединённых общей транспортной системой, обеспечиваю-
щей все необходимые перемещения изделий в процессе
их обработки, образуют линию гальванического
покрытия (ЛГП). Помимо транспортных средств в состав
ЛГП входят насосы, фильтрующие устр-ва, нагреватели,
источники тока. ЛГП, в к-рых автоматически выполняют-
ся в определённой технологич. последовательности и с за-
данным ритмом все операции технологич. цикла, наз. авто-
матическими. Автоматич. ЛГП могут быть однопроцесс-
ными и многопроцессными. В однопроцессных ЛГП с не-
изменяемым циклом изделия проходят обработку, переме-
щаясь только в одном направлении, и расположение ванн
строго соответствует последовательности операций этого
технологич. процесса. Такие линии обладают высокой
производительностью и используются в массовом произ-ве.
В многопроцессных ЛГП расположение ванн обычно не
соответствует последовательности операций. На протяжении
одного технологич. цикла одни и те же ванны могут
использоваться неск. раз в результате многократного пе-
ремещения изделий в прямом и обратном направле-
ниях. Эти ЛГП обладают большой технологич. гибкостью,
легко перестраиваются на др. технологич. цикл, но их
производительность обычно ниже, чем у однопроцессных
ЛГП с жёстким (неизменяемым) циклом. Наиболее рас-
пространены многопроцессные автоматич. ЛГП с програм-
мным управлением, применяемые в массовом произ-ве
с большой номенклатурой изделий и частой сменой вида
продукции. Управление технологич. процессом в ЛГП (ре-
гулировка тока, темп-ры, уровня электролита в ванне,
скорости перемещения изделий, продолжительности опе-
рации и т. п.) осуществляется либо оператором с пульта
управления ЛГП, либо автоматически по сигналам, посту-
пающим с микропроцессоров или управляющей ЭВМ, реа-
лизующих заданную программу с учётом данных измерит,
преобразователей, контролирующих ход технологич. про-
цесса.
Лит.: Инженерная гальванотехника в приборостроении, под ред.
А М. Гринберга, М., 1977; Дасоян М. А., Пальмская И. Я., Обо-
рудование цехов электрохимических покрытий, 3 изд., Л., 1979; Спра-
вочник по электрохимии, под ред. А. М. Сухотина, Л., 1981.
гАмма-излучёние (у-и з л у ч е н и е), электромаг-
нитное излучение с длиной волны короче 0,1 нм (час-
тотой св. 3-1018 Гц). Обладает ярко выраженными корпус-
кулярными св-вами, т. е. является потоком ч-ц — гамма-
квантов (см. Фотон). Возникает при ядерных реакциях
и радиоактивных распадах, а также при взаимодействии
быстрых заряженных частиц с в-вом; присутствует в космич.
излучении. Г.-и. применяется при исследованиях св-в ядер
и элементарных ч-ц, в дефектоскопии (для просвечива-
ния массивных отливок и сварных соединений), медици-
не (при лучевой терапии), радиац. химии (напр., для поли-
меризации пластмасс) и в др. областях науки и техни-
ки. Г.-и. может выводить из строя электронные приборы
с невысокой радиационной стойкостью или нарушать их
работу.
ГАММА-КВАНТ, фотон гамма-излучения.
ГАММА-ТЕРАПЕВТЙЧЕСКИЙ АППАРАТ, установка
для использования у-излучения в лечебных целях, напр.
для полного подавления жизнедеятельности и уничтоже-
ния патологически изменённых тканей при максимально
возможном щажении окружающих органов и тканей, а
также для лечения воспалит, процессов с целью уси-
ления или ослабления функциональной деятельности к.-л.
органов. В качестве источников у-излучения в Г.-т. а.
используют радиоактивные изотопы В0Со, 192lr, l37Cs.
В состав Г.-т. а. входят: защитный контейнер (радиац.
головка, хранилище), где находятся радиоактивные изо-
топы — источник у-излучения, штатив, обеспечивающий
необходимое положение радиац. головки относительно
тела больного, стол или кресло для пациента, пульт дистанц.
управления. Радиац. головка имеет окно для вывода пуч-
ка у-излучения, к-рое перекрывается непроницаемым для
у-лучей затвором с электроприводом, или спец, транспор-
тёр для перемещения радиоизотопов из защитного кон-
тейнера в приёмник источника излучения — эндостат, пред-
варительно введённый в полостной орган (при внутрипо-
лостном облучении). Продолжительность облучения уста-
навливается с помощью электронного реле времени. При-
менение в Г.-т. а. микро-ЭВМ позволяет не только выбрать
оптим. режим (с учётом состояния пациента и топомет-
ГАММА-УСТАНОВКА
90
рии облучаемого органа), но и полностью автоматизи-
ровать сам процесс облучения.
Лит..- Ратнер Т. Г., Фадеева М. А., Техническое и дозиметрическое
обеспечение дистанционной гамма-терапии, М-, 1982,- Сулькин А. Г.,
Гамма-терапевтические аппараты, М., 1986. Н. В. Зайцева.'
ГАММА-УСТАНбВКА, общее название устройств
разл. назначения, действие к-рых основано на использо-
вании гамма-излучения. Г.-у. содержит источник излуче-
ния (обычно 60Со, l37Cs, ,Л1г, l70Tm) с соответствующей
радиац. защитой, систему транспортировки источника к об-
лучаемому объекту или наоборот, диафрагмирующее
устр-во, обеспечивающее требуемый уровень дозы и раз-
меры поля излучения в рабочем объёме, и приборы уп-
равления. Различают Г.-у. с однородным диффузным полем
излучения и с направленным пучком у-квантов.
Г.-у. используются в электронном приборостроении
для дистанц. неразрушающего контроля материалов и из-
делий (у-дефектоскопы), визуального наблюдения пред-
метов и процессов внутри оптически непрозрачных сред
(у-интроскопы), для направленного изменения физико-
хим. св-в в-в, оценки радиац. стойкости материалов и
изделий, активационного анализа качеств, и количеств,
состава в-в. Г.-у. широко применяются при лечении разл.
заболеваний (гамма-терапевтические аппараты), стерили-
зации пищевых продуктов и медицинских инструментов,
а также в метрологии как образцовые или рабочие
средства при градуировке и периодич. проверке радио-
метрич. И дозиметрич. аппаратуры. В. И. Фоминых.
ГАННА ДИОД [по имени амер, физика Дж. Б. Ганна
(J. В. Gunn)], то же, что диод с междолинным переходом
электронов.
гАнна эффект, возникновение периодич ВЧ колеба-
ний тока в полупроводниковом образце с N-образной
вольт-амперной характеристикой (см. также Токовая неус-
тойчивость). Обнаружен в 1963 амер, физиком Дж. Б. Ган-
ном в образцах GaAs и InP. Позже Г. э. наблюдался
и в др. ПП: InSb, InAs, нек-рых твёрдых р-рах (GaAs—GaP,
GaAs—Al As, InSb—GaSb) и др. В ПП образце с N-образ-
ной ВАХ при напряжённости электрич. поля Е, превышаю-
щей нек-рое пороговое значение, ср. плотность тока начи-
нает падать с ростом Е, что соответствует участку ВАХ
с отрицат. дифференциальной проводимостью. Локальные
флуктуации плотности заряда, нарастая, ведут к образо-
ванию электрического домена, перемещающегося в направ-
лении тока со скоростью, близкой к скорости дрейфа
эл-нов вне домена. Поле внутри домена значительно
выше, а вне — ниже порогового, поэтому выход домена
в контактный электрод (рис.) вызывает увеличение (всплеск)
тока, после чего поле в образце снова становится выше
порогового и процесс повторяется. Частота колебаний тока
обратно пропорциональна времени пролёта домена через
образец. Иногда под Г. э. понимают широкий круг явле-
ний, связанных с междолинным переносом эл-нов, фор-
мированием и движением электрич. доменов. Г. э. лежит
в основе работы диодов с междолинным переносом
электронов.
Лит..- Ганн Дж., «УФН», 1966, т. 89, в. 1, с. 147—60; Волков А. Ф.,
Коган Ш- М., «УФН», 1968, т. 96, в. 4, с. 633—72; Левин-
штейн М. Е., Пожела Ю. К., Шур М. С., Эффект Ганна, М., 1975.
А А. Кальфа.
ГАРМОНИКА (от греч. harmonikos — соразмерный,
стройный, гармоничный), простейшая периодич. функция
времени f вида x(f)=A sin(2^ff-|-(p), где А — амплитуда,
Ганна эффект Упрощённая схема образования и
движения электрического домена (а), распреде-
ление электрического поля в полупроводнике (б)
и форма колебаний плотности тока (в) в случае
эффекта Ганна; 1, 3 — отрицательный и поло-
жительный контактные электроды; 2 — электри-
ческий домен; Е — напряжённость электричес-
кого поля; х — координата; j — плотность тока;
t — время. Стрелкой указано направление дрей-
фа электронов.
Рис 2. Элементарная ^чейка магнетоплюмбита
BaFei2Oiu: 1 — ионы О ; 2 — ионы Ва2 ; 3-—7 —
ионы Fe в различных кристаллографических
положениях. Стрелки указывают направление спи-
нового момента иона.
Гейгера—Мюллера счётчик. Схема стеклянного
счётчика Гейгера—Мюллера: 1—герметически
запаянная стеклянная трубка; 2— катод (тонкий
слой меди на цилиндре из нержавеющей стали);
3—вывод катода; 4 — анод (нить, проволока).
Гексаферрнты. Рис. 1. Фазовая диаграмма сос-
тавов гексаферритов.
91
ГЕНЕРАТОР
f—частота, <p— начальная фаза. Термин «Г.» чаще всего
используют в гармонич. анализе для обозначения членов
разложения сложной периодич. ф-ции в ряд Фурье:
Л 00
Ло у-
х(0=~2—F 2у4п51п(2л'1Л+ <₽„).
п
где F — частота, обратная периоду ф-ции x(f), п — целое
число, определяющее номер Г., равное отношению час-
тоты данной Г. к F. Первая Г. наз. основной, осталь-
ные — высшими. При нек-рых преобразованиях периодич.
сигналов возникают субгармоники, частоты к-рых в це-
лое число раз меньше основной. Если аргумент Г. пред-
ставляет собой не время, а пространств, координату, то
говорят о пространственной гармонике.
ГАУССА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ [по имени нем. матема-
тика К. Ф. Гаусса (С. F. GauB)] (нормальное распре-
деление), описывает распределение плотности вероят-
ности f(x) непрерывной случайной величины X:
- (х — а)2
[(х) = (2ло)|/2е 2°2
где а — ср. значение (матем. ожидание) величины X,
о2 — дисперсия распределения. Г.р. широко используется
при анализе флуктуац. явлений в ПП приборах (см. Шум).
Для дискретных случайных величин, напр. описывающих
дробовой шум, Г. р. — асимптотическая форма биномиаль-
/2 .
него распределения при а^§>о ^$>1.
Лит. см. при ст. Статистическая физика.
ГЁЙГЕРА — МЮЛЛЕРА СЧЕТЧИК [по имени нем. фи-
зиков X. Гейгера (Н. Geiger) и В. Мюллера (W. Muller)],
газоразрядный прибор для обнаружения разл. рода иони-
зирующих излучений. Изобретён в 1908 Гейгером и англ,
физиком Э. Резерфордом, усовершенствован Мюллером.
Г.—М. с. обычно выполняется в виде герметичного резер-
вуара (напр., стеклянной трубки, запаянной с обоих кон-
цов), наполненного к.-л. газом под давлением 13—26 кПа.
Внутри резервуара помещаются коаксиально расположен-
ные электроды (внеш, цилиндр—катод тонкая металлич.
нить, натянутая вдоль оси цилиндра, — анод), к к-рым при-
кладывается напряжение в неск. сотен В (рис.). При попа-
дании в счётчик ионизирующей ч-цы в газе образуются
свободные эл-ны, к-рые под действием электрич. поля
ускоряются в направлении анода и в свою очередь иони-
зируют газ. В результате лавинообразной ионизации между
электродами возникает вспышка коронного разряда и во
внеш, цепи прибора появляется импульс тока, к-рый уси-
ливается и регистрируется эл.-магн. счётчиком или пере-
счётной схемой. Г.—М. с. сыграли важную роль в ядер-
ной физике в 20—40-х гг.; в наст, время (нач. 90-х гг.)
применяются ограниченно, преим. в дозиметрии.
Лит..- Векслер В., Грошев Л., Исаев Б., Ионизационные методы
исследования излучений, 2 изд., М. — Л., 1950; Фюнфер Э., Нейерт Г.,
Счетчики излучений, пер. с нем., М., 1961.
ГЕКСАФЕРРЙТЫ, группа ферритов с общей хим. фор-
мулой x BaOyMO-zF2O3 (где М — Ni, Со, Zn, Мп, Fe2 ",
Mg и др.), имеющих гексагональную структуру. Впервые
синтезированы (BaFe^Ojg, названное ферроксдюром)
в 1952 нидерл. учёным Е. Гортером. На рис. 1 изобра-
жена диаграмма составов тройной системы ВаО—МО—
Ре2Оз. Наиболее распространённым является соединение
BaFeisOu (ВаО-6Ее2Оз) со структурой магнетоплюмбита
(точка М); существуют также структуры Ba2M2Fei2O22
(точка У), ВаМ2Ре|бО27 (точка W) и ВазМ2Ре24О4| (точка Z).
Ион Ва частично или полностью может быть замещён
Sr , РЬ , Са или La , возможно также замещение
Fe3 ионами Al3+, Ga3 и др. В структуре Г. шпинель-
ные блоки чередуются с блоками, содержащими ион Ва2
(рис. 2); в зависимости от строения блоков Г. обладают
либо осью, либо плоскостью лёгкого намагничивания и со-
ответственно являются магнитотвёрдыми или магнитомяг-
кими ферритами; при изменении темп-ры возможен пере-
ход от плоскости к оси лёгкого намагничивания, а также
возникновение конуса лёгкого намагничивания. Г. приме-
няются в качестве пост, магнитов, в гиромагн. прибо-
рах резонансного типа, работающих в миллиметровом
диапазоне волн, в ЗУ, использующих Г. в качестве носи-
теля информации.
Для анизотропного BaFe^Oig Bs=0,4 Тл, Тк=450 °C,
константа анизотропии Ki = 3,3-10 Дж/м3, НА=1354 кА/м,
Нс=165—240 кА/м, q=104—107 Ом-м, частота естеств.
ферромагн. резонанса 50 ГГц (для SrAIFeitOig она равна
90 ГГц).
Лит.: Смит Я., Вейн X., Ферриты, пер, с англ., М., 1962;
Петрова И. И. и др., в сб.: Труды Моск, энергетич. ин-таг 1980,
в. 464, с. 59—69. И. И. Петрова.
ГЕКСбД [от греч. hex — шесть и (электр)од], элект-
ронная лампа с шестью электродами: катодом, анодом и
четырьмя сетками (две управляющие и две экранирующие).
Разработан в 30-х гг. 20 в. Применялся преим. в супер-
гетеродинных радиоприёмниках в качестве смесительной
лампы; в 50-х гг. заменён более совершенной электрон-
ной лампой — гептодом.
ГЁЛИИ-НЕбНОВЫЙ ЛАЗЕР, атомарный газовый лазер,
в к-ром генерация происходит на энергетич. переходах
между уровнями энергии атомов неона. Наиболее рас-
пространённый и широко используемый газоразрядный ла-
зер, благодаря относит, простоте устр-ва, небольшим габа-
ритным размерам (дл. излучателя обычно не св. 50 см)
и малой потребляемой мощн. (10—100 Вт). Осн. длина волны
генерируемого излучения 632,8 нм; выпускаются также
Г.-н. л. на длины волн 1,15 и 3,39 мкм. Мощн. излучения
в непрерывном режиме от 0,1 до 50 мВт. Долговечность
сменного активного элемента не менее 104 ч.
ГЕНЕРАТОР ГАЗА (от лат. generator — производитель),
элемент газоразрядного прибора, предназначенный для вос-
полнения убыли газа в результате поглощения его электро-
дами и оболочкой прибора. Конструктивно Г. г. выпол-
няется в виде прессованных таблеток, цилиндров или капсул
с газовыделяющим в-вом, размещается внутри баллона
газоразрядного прибора. Пром, применение имеют генера-
торы водорода и азота. Генератор водорода работает
на основе твёрдого р-ра водорода в титане, обеспечи-
вающего определённое давление водорода в зависимости
от его концентрации в титане и темп-ры. Действие гене-
ратора азота основано на необратимом разложении нитрида
железа (Fe2N) при темп-ре 600—800 °C. Генераторы водо-
рода применяются в импульсных тиратронах и газотронах,
генераторы азота — в лазерах.
Лит.: Назаров И. Д., «Электронная техника. Сер. 3», 1970, в. 1,
с. 116—23; Фогельсон Т. Б., Бреусова Л. Н., Вагин Л. Н.,
Импульсные водородные тиратроны, М., 1974.
ГЕНЕРАТОР ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ,
см. в ст. Оротрон.
ГЕНЕРАТОР ИЗОБРАЖЕНИЙ, установка, предназна-
ченная для получения увеличенного (в 5—10 раз) изобра-
жения топологии ИС на промежуточных фотооригиналах
или непосредственно на полупроводниковых пластинах. В за-
висимости от принципа действия и конструкции разли-
чают Г. и. оптические и электронно-лучевые.
В оптич. Г. и. наиболее широко используется метод
одиночного микрофотонабора, когда изображение созда-
ваемого на стеклянной фотопластине промежуточного фо-
тооригинала формируется последовательным проецирова-
нием и экспонированием наборных элементов (световых
прямоугольников), размеры и взаимное расположение
к-рых можно менять таким образом, чтобы в совокупности
они образовывали нужный рисунок. Экспонирование набор-
ных элементов осуществляется в оптико-механич. устр-ве
(рис. 1), к-рое содержит источник света, конденсор, набор-
ную диафрагму с двумя парами взаимно перпендикулярных
подвижных заслонок (шторок), проекционный объектив и ко-
ординатный стол. Наборным элементом является щель меж-
ду шторками диафрагмы. Меняя автоматически размеры
щели и поворачивая диафрагму вокруг оптич. оси объектива
ГЕНЕРАТОР
92
при соответствующем перемещении координатного стола,
можно последовательным экспонированием световых пря-
моугольников набрать (как мозаику) практически любой тре-
буемый рисунок (рис. 2). Помимо оптико-механич. устр-ва
в состав Г. и. входит устр-во программного управления,
обеспечивающее работу Г. и. в автоматич. режиме.
В электронно-лучевых Г. и. изображение фор-
мируется в слое, чувствительном к воздействию элект-
ронного луча. По способу формирования изображения раз-
личают электронно-лучевые Г. и. растровые и векторные.
В растровых Г. и. нужный рисунок создаётся в резуль-
тате растровой развёртки электронного луча, при к-рой
он сканирует всю поверхность фотооригинала, высвечивая
места, занятые элементами рисунка, подобно тому как
создаётся изображение на экране кинескопа (рис. 3, а).
В векторных Г. и. электронный луч сканирует не всю
поверхность фотооригинала, а лишь те участки, где должен
быть элемент рисунка (рис. 3, б).
Лит..- Глазков И. М., Райхман Я. А., Генераторы изображений
в производстве интегральных микросхем, Минск, 1981; Онегин Е. Е., Точное
машиностроение для микроэлектроники, М., 1986.
И. А. Кадомский, В. А. Зайцев, Е. Е. Онегин.
Генератор изображений. Рис. 1. Схема оптико-
механического устройства оптического генера-
тора изображений: 1 — источник света; 2 — кон-
денсор; 3 — наборная диафрагма; 4 — проек-
ционный объектив; 5 — фотопластина; 6 — коор-
динатный стол.
Рис. 2. Примеры изображения, выполненного
одиночным прямоугольным элементом в опти-
ческом генераторе изображений.
ГЕНЕРАТОР ЛИНЁЙНО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ НА-
ПРЯЖЕНИЯ (ГЛИН), электронное устройство, обеспе-
чивающее формирование электрич. сигналов (напряжения),
амплитуда к-рых изменяется во времени по линейному
закону. ГЛИН широко используется в системах развёртки
электронно-лучевых приборов, в аналоговых вычислит,
устр-вах, измерит, генераторах и др. РЭА. Принцип дей-
ствия большинства ГЛИН основан на заряде или разряде
конденсатора.
По способу стабилизации зарядного тока различают
четыре осн. группы схем ГЛИН: с зарядом конденсатора
от источника пост, тока через ограничит, резистор (рис. 1);
с токостабилизирующим двухполюсником, в качестве к-рого
обычно используется транзистор с отрицат. обратной свя-
зью (ОС) по току (рис. 2); с использованием в цепи заряда
конденсатора усилителя с ОС по напряжению — отрица-
тельной (рис. 3) или положительной (рис. 4). В качестве
усилителя с ОС, как правило, применяют операционные
усилители (в микроэлектронном исполнении), имеющие
коэф, усиления ~10'(—105 при разомкнутой цепи ОС.
Выходные сигналы ГЛИН характеризуются длительностью
прямого и обратного хода, начальным наклоном Uo, коэф,
нелинейности е, коэф, использования питающего напряже-
ния Г).
В простейшем ГЛИН (рис. 1, а) при размыкании ключа
выходное напряжение (сигнал) в интервале времени O^fsjr
изменяется по закону UBblx=E[1—-exp (—f/T)], где T=RC —
постоянная времени заряда конденсатора (рис. 1, б)
Осн. достоинства ГЛИН, выполненных по указанной схеме, —
простота устр-ва, достаточно хорошая линейность, недоста-
ток — малое значение г).
В ГЛИН с токостабилизирующим двухполюсником (рис.
2, а) при размыкании ключа конденсатор, ранее заряжен-
ный до напряжения источника питания Е, разряжается
почти пост, коллекторным током транзистора и напря-
жение UBblx равномерно уменьшается (рис. 2, б). ГЛИН
такого типа обеспечивает хорошую линейность выход-
ного напряжения лишь при высокоомной нагрузке, что
является его существ, недостатком.
В ГЛИН с отрицат. обратной связью (рис. 3, а) при
замкнутом ключе операционный усилитель (ОУ) в резуль-
тате подачи на его прямой вход небольшого пост, на-
Рис. 3. Примеры формирования элементов изо-
бражения фотооригинала в электронно-лучевых
растровых (а) и векторных (6) генераторах
изображений-
б
Генератор линейно изменяющегося напряжения.
Рис. 1. Принципиальная схема генератора линейно
изменяющегося напряжения с зарядом конден-
сатора С от источника постоянного тока Е через
ограничительный резистор R (а) и временная
диаграмма выходного напряжения (б): К — ключ;
। — ток заряда; UBblx— выходное напряжение;
— время заряда конденсатора.
Рис. 2. Принципиальная схема генератора ли-
нейно изменяющегося напряжения с токостаби
лизирующим двухполюсником (а) и временная
диаграмма выходного напряжения Ulb|X (б): К —
ключ; Е —источник опорного напряжения; Т —
транзистор, используемый качестве токостаби-
лизирующего двухполюсника; С—конденсатор;
R — ограничительный резистор; Е — источник
питания; г — время разряда конденсатора.
93
ГЕНЕРАТОР
пряжения Е(|«=0,1 В находится в режиме ограничения. При
размыкании ключа ОУ переходит в активный режим, кон
денсатор начинает заряжаться током |(0)=(Е—AU)/R (при-
чём \U~E(tl)) и напряжение U уменьшается (рис. 3, б).
Т. к. коэф, усиления ОУ к»1, конечному изменению
UBblx соответствует весьма малое изменение UBX и ток
заряда практически не меняется, а следовательно, UBB1X
уменьшается по закону, близкому к линейному. В интер-
вале времени ключ замкнут и в схеме идёт процесс
восстановления; конденсатор перезаряжается с постоян-
ной времени TB=CRBbX, где RBb|x— выходное сопротивле-
ние ОУ
В ГЛИН с положит, обратной связью (рис. 4, а) при
замкнутом ключе UBX = 0, UBblx=Uo=EoR2/R|. При размы-
кании ключа конденсатор С заряжается током i=ii—is-
В зависимости от величины коэф, усиления ОУ по не-
инвертирующему входу ток i может быть постоянным
(в этом случае UBWX растёт по линейному закону) или
изменяться во времени (тогда UBblx повышается с возрастаю-
щей или убывающей скоростью). Высокая линейность выход-
ного напряжения достигается при условии Rs-R<=Ri • R<;
при этом е составляет неск. %, а т]»70%. Т. о., наиболее
перспективными с точки зрения качества выходных сиг-
налов являются ГЛИН, использующие в цепи заряда кон-
денсатора ОУ с обратной связью.
Лит.: Иц хоки Я. С., Овчинников Н. И., Импульсные и цифровые
устройства, М-, 1973; Проектирование радиоэлектронных устройств на ин-
тегральных микросхемах, под ред. С. Я. Шаца, М., 1976; Фрол кин В. Т.,
Попов Л. Н., Импульсные устройства, 3 изд., М., 1980.
Г. А. Данилович.
ГЕНЕРАТОР развертки, генератор электрических ко-
лебаний, вырабатывающий сигналы спец, формы (чаще
пилообразной), к-рые подаются на отклоняющую систему
электронно-лучевых приборов для развёртки электронного
луча по заданному закону. Г. р. применяются в элект-
ронно-лучевых осциллографах, телевизорах, радиолокаци-
онных индикаторах и др. Как правило, Г. р. обеспечивают
временную развёртку, при к-рой перемещение луча по
экрану пропорционально времени (напр., в осциллографах).
Однако в нек-рых приборах (напр., в анализаторах спектра
частот, свип-генераторах) горизонт, составляющая движения
луча является ф-цией частоты.
Для наблюдения (анализа) процессов, изменяющихся во
времени, используют линейную временною раз-
вёртку, к-рая обеспечивается подачей на отклоняющую
систему ЭЛП пилообразного напряжения (при электро-
статич. управлении) или тока (при магн. управлении),
получаемых с помощью генераторов линейно изменяющих-
ся напряжений. В нек-рых случаях, чаще всего в рад мо-
лока ц индикаторах, применяются кольцевые и спиральные
развёртки. Генератор ко л ь це в о й развёртки выраба-
тывает два синусоидальных напряжения равной амплитуды,
но сдвинутых по фазе (с помощью фазовращателя) на
90°. В результате электронный луч перемещается по окруж-
ности, радиус к-рой зависит от амплитуды подводимых на-
пряжений и чувствительности ЭЛП по отклонению. Гене-
ратор спиральной развёртки вырабатывает два сину-
соидальных напряжения, сдвинутых по фазе на 90°, ампли-
туда к-рых изменяется по пилообразному закону. С умень-
шением амплитуды колебаний луч перемещается по спира-
ли от края экрана к центру с шагом, определяемым умень-
шением амплитуды за один период синусоидального на-
пряжения. Спиральная развёртка «неподвижна», если пери-
од синусоидальных напряжений кратен периоду модули-
рующего их пилообразного напряжения; если периоды не
кратны, то спиральная развёртка «вращается» относительно
центра экрана ЭЛП. Широко применяются двумерные
развёртки: растровые — в телевиз. устр-вах и радиально-
круговые— в радиолокац. устр-вах. Растровая раз-
вёртка обеспечивается синхронной работой двух генера-
торов, вырабатывающих пилообразные напряжения (токи),
к-рые обеспечивают перемещение электронного луча
по двум взаимно перпендикулярным направлениям — гори-
зонтальному и вертикальному. Для получения радиально-
круговой развёртки используют генератор пилооб-
разного тока (для ЭЛП с магн. отклонением), обеспечи-
вающий линейное радиальное перемещение электронного
луча от центра экрана к периферии (линию развёртки);
одновременно с радиальным перемещением луча осущест-
вляется вращение линии развёртки вокруг центра экрана.
Достигается это в простейшем случае за счёт вращения
отклоняющих катушек; иногда вращение линии развёртки
обеспечивается подачей на отклоняющие катушки двух
одинаковых пилообразных токов, промодулированных по
Рис 3. Принципиальная схема генератора линей-
но изменяющегося напряжения с использова-
нием в цепи заряда конденсатора усилителя с
отрицательной обратной связью по напряжению
(а) и временная диаграмма входного и выходно-
го напряжений (б). К—ключ; С — конденсатор,
R — резистор, । — ток заряда; UBX и UBWX — со-
ответственно входное и выходное напряжения;
ОУ — операционный усилитель; Е, Ец — источники
питания
Рис. 4. Принципиальная схема генератора линей-
но изменяющегося напряжения с использовани-
ем в цепи заряда конденсатора усилителя с поло-
жительной обратной связью по напряжению (а)
и временная диаграмма входного и выходного
напряжений (б): К — ключ; С — конденсатор;
UBX и ивык — соответственно входное и выход-
ное напряжения; ОУ — операционный усилитель;
Ri—R« — резисторы; i — ток заряда; Е, Ел —- ис-
точники питания.
б
ГЕНЕРАТОР
94
синусоидальному закону, причём фаза огибающей пило-
образных импульсов тока в одной из катушек отстаёт
на 90° от фазы огибающей в др. катушке (как при коль-
цевой развёртке).
Лит.: Гоноровский И. С., Радиотехнические цепи и сигналы, 4 изд..
М., 1986.
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИИ, уст-
ройство, преобразующее разл. виды электрич энергии
в энергию электрич. (эл.-магн.) колебаний. Генерирование
электрич. колебаний осуществляется обычно путём преоб-
разования энергии источников пост, тока при помощи элект-
ронных приборов. В зависимости от типа используемых
приборов различают генераторы на электронных лампах,
ПП приборах (транзисторные, диодные генераторы), магне-
тронных приборах (магнетроны, карматроны, стабилотро-
ны), газоразрядных приборах (тиратронные генераторы), а
также квантовые генераторы (лазеры, мазеры). По форме
электрич. колебаний различают: генераторы синусоидаль-
ных (гармонических) колебаний, импульсные генераторы,
генераторы колебаний спец, формы. Для возбуждения
электрич. колебаний в диапазоне НЧ и ВЧ обычно исполь-
зуются Г. э. к. с сосредоточенными параметрами (ёмкостью,
индуктивностью, сопротивлением), где электрич. и магн.
поля пространственно разделены. На более высоких часто-
тах (в СВЧ и оптич. диапазонах) для генерирования эл.-магн
колебаний используют устр-ва с распределёнными пара-
метрами.
Необходимые элементы Г. э. к.: источник энергии,
цепи, в к-рых возбуждаются и поддерживаются колебания
(пассивные цепи), и активный элемент, преобра-
зующий энергию источника питания в энергию генериру-
емых колебаний. Активными элементами обычно являются
электронные приборы, часто в сочетании с управляющими
ими дополнит, цепями (цепями обратной связи). Если энер-
гия, подводимая в пассивные цепи, превосходит потери
энергии в этих цепях, то любой возникший в них колебат
Генератор электрических колебаний. Рис. 1. Прос-
тейший ламповый генератор почти гармонических
колебаний с индуктивной (а), ёмкостной (б) и
автотрансформаторной обратной связью (в);
L, С — индуктивность и ёмкость колебательного
контура; Е , Ес — источники питания соответ-
ственно в цепях анода и сетки.
Рис. 2. Транзисторный генератор почти гармо-
нических колебаний с индуктивной (а), ёмкост-
ной (6) и автотрансформаторной (в) обратной
связью: L, С — индуктивность и ёмкость коле-
бательного контура; Ек — источник питания кол-
лектора.
Рис. 3. Тиратронный релаксационный генератор
пилообразного напряжения: а — электрическая
схема; б—вольт-амперная характеристика ти-
ратрона; в — пилообразное напряжение на кон-
денсаторе С; Ue — напряжение на аноде тира-
трона; I. —- анодный ток; U — напряжение на
конденсаторе; Е — источник питания; Т — тира-
трон.
Рис. 2
В
Рнс. 4. Релаксационный RC-генератор синусои-
дальных колебаний: R, С — резистор и кон-
денсатор пассивной цепочки; Ев— источник пита-
ния анода; Г — термистор (обеспечивает режим
автоколебаний в системе).
95
ГЕНЕРАТОР
процесс будет нарастать. Если потери энергии превышают
поступление, колебания затухают. Энергетич. равновесие,
соответствующее стационарному режиму Г. э. к., осущест-
вимо лишь при наличии у элементов системы нелинейных
св-в, в противном случае в Г. э. к. могут возбуждаться
либо нарастающие, либо затухающие колебания и гене-
рирование стационарных электрич. колебаний невозможно.
Если цепи, в к-рых возбуждаются и поддерживаются
электрич. (эл.-магн.) колебания, сами по себе обладают
колебат. св-вами (напр., колебательный контур, объёмный
резонатор), то частота и форма генерируемых колебаний
в основном определяются частотой и формой собств.
колебаний этих цепей.
Генераторы почти гармонических колебаний. Если потери
в колебат. системе Г. э. к. малы (вследствие высокой
добротности колебат. системы), то форма электрич. (эл.-
магн.) колебаний в них близка к синусоидальной и их наз.
генераторами почти гармонич. колебаний, или томсоновски-
ми генераторами.
Примером Г. э. к. подобного типа может служить про-
стейший ламповый генератор, состоящий из колебат.
контура и электронной лампы (напр., триода) с управляю-
щей цепью и источником питания (рис. 1). В контуре LC
под влиянием случайных электрич. колебаний возникают
собств. колебания тока и напряжения. Чтобы колебания
в контуре не затухали из-за потерь энергии, необходимо
пополнять её, напр. воздействуя на контур извне пульси-
рующим током с той же частотой и с определённой
фазой. Это осуществляется с помощью триода: перем,
напряжение, подводимое от контура к сетке триода, вы-
зывает изменение его анодного тока; в результате в
цепи анода появляются пульсации тока, к-рые при пра-
вильном подборе фазы подаваемого на сетку лампы на-
пряжения (цепь обратной связи) будут пополнять энергию
колебат. контура. Если усилит, св-ва триода таковы, что
пополнение энергии в колебат. контуре превосходит потери
её за то же время, то амплитуда начальных колебаний, воз-
никших в контуре, будет расти. Однако по мере нараста-
ния амплитуды колебаний усиление триода уменьшается
за счёт нелинейности его ВАХ и в системе устанавливается
стационарная амплитуда генерируемых колебаний. Г. э. к.,
в к-рых частота и форма возбуждаемых стационарных
колебаний определяются св-вами самой колебат. системы,
наз. автогенераторами или автоколебательны-
ми системами, а генерируемые ими колебания — авто-
колебаниями. Энергия, подводимая от источника пита-
ния, расходуется не только на поддержание колебаний
в контуре, но и на разогрев анода триода при про-
текании анодного тока, вследствие чего кпд ламповых ге-
нераторов не превышает 70—75%= Обратная связь, обес-
печивающая незатухающие колебания генератора, может
быть индуктивной, ёмкостной или автотрансформаторной.
Мощность ламповых генераторов — от долей Вт (напр.,
в измерительных и калибровочных устр-вах) до десятков
и сотен кВт (напр., в радиопередатчиках); диапазоны ге-
нерируемых частот — от десятков кГц до ГГц.
В транзисторных генераторах так же, как и в
ламповых, имеются источники питания, колебат. контур,
активный элемент—транзистор и цепь обратной связи
(рис. 2). Транзистор (в данном примере включённый по
схеме с общим эмиттером) усиливает мощность подводимых
к управляющему электроду колебаний, и это позволяет
с помощью цепи обратной связи подкачивать энергию
в контур для его возбуждения и поддержания режима
незатухающих колебаний. Транзисторные Г. э. к. позволяют
получать колебания мощностью от долей мВт до сотен
Вт в диапазоне частот от неск. кГц до десятков ГГц.
Для генерирования эл.-магн. колебаний в диапазоне СВЧ
применяют приборы М- и О-типов» В магнетронном
генераторе (см. Магнетрон) источником энергии являет-
ся источник анодного напряжения, колебат. системой —
объёмные резонаторы, а ф-ции активного элемента вы-
полняет электронный поток в магн. поле. Обычно магнетро-
ны используют для получения эл=-магн. колебаний боль-
шой мощности (до неск» МВт) в импульсном режиме и
десятков кВт при непрерывной генерации в диапазоне
частот от 300 Мгц до 300 ГГц. Кпд магнетронных генера-
торов достигает 85% (на частоте~3 ГГц).
Клистронный генератор также содержит объём-
ный резонатор, в к-ром колебания возбуждаются и поддер-
живаются электронным потоком, управляемым электрич.
полем (см. Клистрон). Наиболее распространены клистрон-
ные генераторы, работающие в диапазоне частот от единиц
до десятков ГГц. Мощность таких генераторов зависит от
типа клистрона: у отражат. клистронов — от неск. мВт
до неск. Вт, у пролётных клистронов — от сотен кВт до
десятков МВт соответственно в непрерывном и импульсном
режимах генерирования.
Особую группу составляют квантовые пучковые
генераторы, в к-рых эл.-магн. колебания возбуждаются
за счёт вынужденных квантовых переходов атомов или мо-
лекул. Напр., квантовый генератор на аммиаке генерирует
эл.-магн. колебания с частотой 23,870 ГГц с весьма стабиль-
ной и узкой спектральной линией генерируемых колебаний.
Высокая стабильность частоты колебаний квантовых пучко-
вых генераторов в радиодиапазоне позволяет использовать
их в квантовых стандартах частоты.
В лазерах и мазерах частота излучения накачки пре-
вышает частоту генерируемых колебаний. Так, в парамаг-
нитном мазере при накачке на частоте 10 ГГц возбуж-
даются колебания с частотой до 5 ГГц со стабильно-
стью частоты, определяемой лишь стабильностью темп-ры
и магн. поля.
К Г» э. к., преобразующим энергию первичных коле-
баний, относятся также параметрические генера-
торы радиодиапазона, представляющие собой резонанс-
ную колебат. систему — контур или объёмный резонатор,
в к-ром один из энергоёмких (реактивных) параметров
(L или С) зависит от протекающего тока или приложенного
напряжения. При периодич. изменении L или С с помощью
внеш, колебаний (накачки) частотой vH в контуре (резо-
наторе) могут возбуждаться и поддерживаться колебания
с частотой v=—. Наиболее широко распространены
маломощные параметрич. Г. э. к. с перем, ёмкостью,
созданной запертым спец. ПП диодом — параметрич. дио-
дом. Использование многоконтурных схем Г. э. к. позволяет
генерировать колебания с частотой, не связанной жёстким
соотношением с частотой накачки, т. е. преобразовывать
энергию исходных колебаний с нек-рой определённой
частотой в энергию колебаний требуемой частоты. Анало-
гичный принцип используется для возбуждения колебаний в
оптич. диапазоне.
Релаксационные генераторы. Существует широкий класс
Г. э. к., у к-рых пассивные цепи, где возбуждаются и
поддерживаются колебания, не обладают колебат. св-вами
(цепи с большими потерями, апериодич. цепи, напр. содер-
жащие ёмкость С или индуктивность L в сочетании с
активным сопротивлением R). В таких генераторах за каж-
дый период колебаний теряется и вновь пополняется зна-
чит. часть энергии. Период генерируемых колебаний при
этом определяется временем релаксации (установления рав-
новесия) в пассивных цепях. Форма колебаний определяется
св-вами как пассивных цепей, так и активного элемента
(электронной лампы, ПП или газоразрядного прибора) и
может быть весьма разнообразной (от скачкообразных, поч-
ти разрывных колебаний до колебаний, близких к гармони-
ческим). В радиотехнике, электронике, измерительной и им-
пульсной технике широко используются релаксац. импуль-
сные генераторы (напр., блокинг-генераторы, мультивибра-
торы), генераторы пилообразного напряжения (тиратрон-
ные генераторы, фантастроны), генераторы синусоидаль-
ных колебаний (RC-генераторы, генераторы Ганна).
Простейший релаксац. генератор — тиратронный ге-
нератор пилообразного напряжения (рис. 3). Принцип
действия такого генератора основан на том, что напряже-
ние зажигания у тиратрона выше напряжения гашения. В на-
чальный момент при подаче напряжения U конденсатор
С медленно заряжается до напряжения зажигания тира-
трона, после чего накопленный заряд быстро разряжается
через тиратрон; в результате напряжение на конденсаторе
ГЕНЕРАТОРНАЯ
96
падает до величины, при к-рой тиратрон гаснет, его внутр,
сопротивление становится большим и конденсатор снова
заряжается. Энергия, запасённая в конденсаторе во время
его зарядки, расходуется за время разрядки через тиратрон.
Период колебаний определяется временем зарядки и раз-
рядки конденсатора. В этом генераторе нет цепей, в
к-рых возможны колебат. процессы в отсутствие источников
питания.
RC-генератор синусоидальных колебаний на триоде
также не имеет колебат. цепей. Однако за счёт выбора
цепи управления активным элементом (электронной лампой,
транзистором) можно получить гармонии, колебания с час-
тотой, определяемой временем релаксации цепочек RC
(рис. 4). В подобном генераторе происходит полный энерго-
обмен за каждый период колебания. При отключении источ-
ника питания колебания исчезают. Частота генерируемых
колебаний — от долей Гц до сотен кГц. RC-генераторы
используются преим. как источники эталонных колебаний.
Генератор Ганна представляет собой кристалл ПП,
к-рый является одновременно и колебат. системой и ак-
тивным элементом. Через кристалл пропускают пост, ток
и при определённых условиях в кристалле возникают не-
стационарные процессы, приводящие к появлению СВЧ пе-
ременной составляющей тока, протекающего через крис-
талл, и к возникновению на электродах эдс СВЧ (см. Гвина
эффект). С помощью таких генераторов можно получать
электрич. колебания частотой от 100 МГц до 50 ГГц и
мощн. до 100 мВт (при непрерывном генерировании) и
сотен Вт (в импульсном режиме).
Помимо перечисленных, широкое распространение в
электронике, радиотехнике, измерительной и импульсной
технике получили такие релаксац. генераторы, как блокинг-
генератор, мультивибратор и др.
Лит..- Справочник по радиоэлектронным устройствам, т. 1, М., 1978;
Радиотехнические цепи и сигналы, М., 1982; Титце У., Шенк К., По-
лупроводниковая схемотехника, пер. с нем., М., 1982; Рабинович М. И.,
Трубецков Д. И., Введение в теорию колебаний и волн, М., 1984.
ГЕНЕРАТОРНАЯ ЛАМПА, электронная лампа, пред-
назначенная для преобразования энергии источника пост,
или перем, тока в энергию ВЧ (до 10 ГГц) эл.-магн. колеба-
ний. Г. л. применяют в качестве управляющего элемента ге-
нератора или усилителя в радиопередатчиках разл. назначе-
ния (напр., в радиовещании, телевидении, радиолокации),
в измерит, приборах, устр-вах медицинской электроники,
в ускорителях заряженных частиц и т. д. Г. л. различают:
по числу электродов (триоды, тетроды, пентоды), роду ра-
боты (непрерывного действия и импульсные), уровню мощ-
ности рассеяния анодом (малой мощности — до 25 Вт, ср.
мощности — до 1 кВт, мощные — до 200 кВт, сверхмощ-
ные — св. 200 кВт), диапазону рабочих частот (КВ — для
частот до 30 МГц, УКВ — до 300 МГц, дециметрового
и сантиметрового диапазонов, или СВЧ, — св. 300 МГц), по
материалу баллона (стеклянные, металлостеклянные, метал-
локерамические, рис. 1), способу подогрева катода (прямого
накала и косвенного), по типу охлаждения анода (с естеств.
и принудит, охлаждением). Наиболее распространённая Г. л.
для частот до 1 ГГц — металлокерамич. лучевой тетрод
с малыми межэлектродными расстояниями (ок. 0.01 диам
катода), принудит, охлаждением наружного анода, цилинд-
рич выводами, обладающими малой индуктивностью, при-
способленный к непосредственному включению в коле-
бательные системы типа объёмных резонаторов или длин-
ных линий; для частот св. 1 ГГц — триод (см. СВЧ триод). КВ
и УКВ триоды применяют реже (в пром, генераторах на
частотах до 30 МГц иногда применяют мощные триоды
с магнитной фокусировкой), пентоды — в единичных слу-
чаях.
Конструктивное оформление Г. л. определяется гл. обр.
уровнем генерируемой мощности и рабочим диапазоном
частот. В Г. л. мощностью до неск. кВт для частот до
0,5—1 ГГц используются цилиндрич. электроды — оксидный
или т. н. губчатый катод косвенного накала (эми-
тирующая поверхность — десятки см2), сетки из молибдена
с покрытием, препятствующим термоэлектронной и вторич-
ной электронной эмиссии, камерный анод из меди; в
СВЧ триодах малой и ср. мощности используются, как
правило, плоские электроды — оксидный или металлопори-
стый катод косвенного накала (площадью менее 1 см2),
мелкоструктурная сетка из тугоплавких металлов (размер
наименьших элементов — десятки мкм) и торцевой медный
анод (рис. 2). В мощных КВ и УКВ Г. л. (рис. 3) рас-
пространены цилиндрич. электроды: решётчатый (сваренный
из проволочных спиралей) торированный карбидированный
катод прямого накала (площадью от неск. сотен до
тысяч см2), молибденовые сетки с антиэмиссионным покры-
тием (или сетки из пирографита), медный анод. Сверх-
мощные и нек-рые мощные Г л. СВЧ (рис. 4) имеют
прямоканальный катод, состоящий из плоских стержней в
медных охлаждаемых рамках, на к-рых закреплены витки
сетки (т. н. ячейковая система электродов). Интенсивный
теплоотвод от анода и сеток и высокая крутизна харак-
теристики таких Г. л. обеспечивают широкополосное
усиление СВЧ колебаний при высоких уровнях мощности.
Первые образцы маломощных генераторных триодов с
естеств. охлаждением (стеклянные Г. л.) разработаны
в сер. 10-х гг. 20 в. (в России Н. Д Папалекси и В. И. Волын-
киным). В 1919 сов. радиотехником М. А. Бонч-
Бруевичем созданы первые мощные Г. л. с наружным ано-
дом и водяным охлаждением (металлостеклянные Г. л.). В
нач. 20-х гг. в СССР под руководством М М Богословского,
С. А. Векшинского, С. А. Зусмановского и др. налажено
массовое пром произ-во мощных (до 100 кВт) металло-
стеклянных Г. л. со стержневым вольфрамовым катодом
на частоты до неск. МГц, а также стеклянных КВ и
УКВ Г. л. средней мощности с оксидным катодом и естеств.
охлаждением. В 1930 сов. учёный П. А. Остряков пред-
ложил конструкции мощных Г. л. с принудит, воздушным
охлаждением. В 1933—34 в СССР созданы первые образ-
цы разборных генераторных ламп (А Л. Минц, Н. И. Ога-
нов); в 30-х гг. появились разработки СВЧ генераторных
металлостеклянных триодов с плоскими электродами
(Н. Д. Девятков, Е. Н. Данильцев, В. К. Хохлов, М. Д. Гу-
Генераторная лампа. Рис. 1. Внешним вид совре-
менных генераторных ламп: а — стеклянного
импульсного тетрода с естественным охлажде-
нием; б — металлостеклянного мощного триода с
водяным охлаждением; в — металлокерамичес-
кого УКВ тетрода с воздушным охлаждением.
97
ГЕПТОД
ревич и др.), а затем и их аналога — маячковой лампы.
В 40-х гг. продолжалось освоение диапазона СВЧ — были
созданы металлокерамич. триоды и резнатроны (в СССР —
работы П. Н. Андреева).
Совершенствование Г. л. преследовало след. осн. цели:
повышение мощности, предельной частоты, кпд, коэф, уси-
ления по мощности, электропрочности; снижение уровня ис-
кажений при усилении; уменьшение массы и размеров лам-
пы на единицу мощности. В 50-х гг. выпущены мощные (до
250 кВт в непрерывном режиме и до 1 МВт — в импуль-
се) КВ и УКВ Г. л. с экономичным карбидированным
катодом многостержневой конструкции и безындуктивными
выводами, более компактные по размерам; появились Г. л.
с испарит, охлаждением (см. Вапотрон). В 60-х гг. в мощных
КВ и УКВ Г. л. стали применять эффективный решётчатый
катод и металлокерамич. оболочку, что позволило повысить
мощность ламп до 500 кВт (в импульсе до 10 МВт); кроме
того, получили распространение СВЧ Г. л. с ячейковой
системой электродов. В 70-х гг. разработаны модули СВЧ
и эндотроны.
Выходная мощность совр. КВ Г. л. достигает в непрерыв-
ном режиме неск. МВт, в импульсе 20 МВт, УКВ и СВЧ
Г. л. — в непрерывном режиме 300—500 кВт, в импульсе
5 МВт; усиление мощности в КВ диапазоне 26 дБ, в
УКВ 18 дБ; кпд анода в КВ передатчиках 70—80%, в
пром, генераторах 90%; уровень искажений при линей-
ном усилении — 45 дБ; анодное напряжение Г. л. с оксид-
ным катодом мощностью не св. неск. кВт — до 3 кВ, мощ-
ных Г. л. с торированным катодом до 10—25 кВ, импуль-
сных мощных Г. л. до 30—40 кВ; уд. мощность не пре-
вышает 20—50 Вт/см .
Лит.; Кацман Ю. А., Электронные лампы, 3 иэд.г М., 1979; Бату-
шев В. А., Электронные приборы, 2 изд., М. 1980; Кукарин С В.,
Электронные СВЧ приборы, 2 изд., М., 1981 Е. В. Ушкевич.
ГЕНЕРАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА (от лат.
generatio — рождение), возникновение подвижных носите-
лей заряда (НЗ) — электронов проводимости и дырок — в
полупроводнике в результате его энергетич. возбуждения
(теплового, эл.-магн. излучением, внеш, электрич. полем и
др.). Процесс Г. н. з. совместно с обратным ему процессом
рекомбинации носителей заряда определяет концентрацию
эл-нов проводимости и дырок в ПП. Г. н. з. под влиянием
внеш, воздействия характеризуют скоростью (темпом)
генерации g — кол-вом подвижных НЗ, возникающих в
единице объёма (или при поверхностном возбуждении —
на единицу площади) ПП в единицу времени. При этом
установившаяся (стационарная) концентрация НЗ равна
дт, где т — время жизни НЗ.
Лит.: Рывкин С. М., Фотоэлектрические явления в полупроводниках,
М., 1963; Вавилов В С., Действие излучений на полупроводники, М.,
1963; Аут И., Генцов Д., Герман К., Фотоэлектрические явления
пер. с нем., М., 1980.
ГЕНЕРАЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ ГАРМОНИК,
преобразование лазерного излучения с частотой v в излу-
чение с частотами, кратными v, при прохождении его че-
рез нелинейную среду. См. также Нелинейная оптика.
ГЕПТбД [от греч. hepta — семь и (электр)од], элект-
ронная лампа с семью электродами: катодом, анодом и
пятью сетками (две управляющие, две экранирующие и
защитная, или антидинатронная). Разработан в 30-х гг.
20 в. Применяется в основном в супергетеродинных радио-
приёмниках для преобразования частоты электрич. ВЧ ко-
лебаний (сигнала) путём смешения их с электрич. коле-
баниями вспомогат. генератора (гетеродина). При работе
Г. в качестве смесительной лампы сигнал подаётся на пер-
вую (от катода) управляющую сетку, а колебания от внеш,
гетеродина — на третью (также управляющую); в результа-
те возникают колебания анодного тока с частотой, рав-
ной разности частот гетеродина и сигнала. При работе
Г. в качестве частотопреобразовательной л а м-
п ы сигнал поступает на третью сетку, а первая сетка
совместно с катодом образует гетеродин. Часто ф-ции ге-
теродина в преобразователе частоты выполняет триод, раз-
мещённый в одном баллоне с Г. (см. Комбинированная
лампа).
Рис. 2. Конструкция металлокерамического СВЧ
генераторного триода средней мощности: 1 —
керамический изолятор; 2 — штенгель для откач-
ки; 3 — радиатор; 4 — вывод анода; 5 — анод;
6 — сетка; 7 — катод; 8 — вывод сетки; 9 — вы-
воды катода и подогревателя.
Рис. 3- Конструкция сверхмощного КВ тетрода
с испарительным охлаждением: I — штенгель
для откачки; 2 — выводы накала и катода; 3 —
вывод управляющей сетки; 4 — керамический
изолятор; 5 — вывод экранирующей сетки; 6 —
вывод (фланец) анода; 7 — охлаждаемая поверх-
ность; 8 — решётка катода; 9 — арматура для
подвода накала, крепления катода и центриро-
вания сеток; 10 — управляющая сетка; I I — экра-
нирующая сетка.
Рис. 4 Сектор ячейковой триодной системы
сверхмощной СВЧ генераторной лампы: I —
анод; 2 — витки сетки; 3 — стержень катода;
4 — рамка сетки.
7 Энц. словарь «Электроника;
ГЕРКОН
ГЕРКбН [от гер(метизированный) и кон(такт)], пере-
ключатель с пружинящими контактами из ферромагнитно-
го материала, помещёнными в герметизир. стеклянный бал-
лон. Внутри баллона (диам. к-рого обычно ~6 мм, а дл.
50 мм) создаётся вакуум или газовая среда (азот, аргон,
водород) разл. давления. Контакты Г., свободные концы
к-рых разделены промежутком в неск. десятков или сотен
мкм, соприкасаются под действием магн. поля электро-
магнита или пост, магнита, устанавливаемого снаружи бал-
лона. Различают Г., работающие на замыкание, переклю-
чение и размыкание электрич. цепи (рис.).
Макс, мощность, переключаемая Г., 4—60 Вт; время сра-
батывания — до 2 мкс. Большинство Г. с газовым напол-
нением имеют пробивное напряжение 200—500 В; у ва-
куумных Г. пробивное напряжение достигает 5 кВ. Важ-
ные особенности Г.: простота конструкции, надёжность в ра-
боте, отсутствие регулировок, широкий диапазон рабочих
темп-p (от —100 до +200 СС). Г. применяются в теле-
фонных и телеграфных реле, коммутаторах, в устр-вах ав-
томатики и др.
ГЕРМАНИЙ (лат Germanium), Ge, химический элемент
IV гр. периодич. системы Менделеева, ат. н. 32, ат. м. 72,59.
Серебристо-серое твёрдое в-во; типичный полупроводник
(g=68 Ом-см). Плотн. 5327 кг/м3 (в твёрдом состоянии);
tn„=936 °C, 1КИП~ 2850 °C. Химически не активен.
электронном приборостроении используется как один из
осн. полупроводниковых материалов (после Si и GaAs) для
изготовления ПП приборов, фотодиодов и фоторезисторов,
преобразователей Холла, термосопротивлений и др.; Г. вхо-
дит в состав припоев и антикоррозионных покрытий; спла-
вы Г. (напр., на основе Nb3Ge, V3Ge, Ge—Si) применяют
для изготовления термогенераторов, криогенных элементов
и др. ИЭТ. Из соединений Г. наиболее широко исполь-
зуются GeO (в качестве диэлектрика в тонкоплёночных
конденсаторах), GeC>2 (в спец, стёклах с высоким коэф,
преломления и прозрачных для ИК лучей), Nb3Ge (как
сверхпроводящий материал с Ткр=22,3 К), GeSe: (как
стеклообразный ПП материал), GeCIi (для получения эпи-
таксиальных слоёв Ge).
Лит..- Давыдов В. И., Германий. М., 1964; Родо М., Полупровод-
никовые материалы, пер. с франц., М., 1971; Мильвидский М. Г., По-
лупроводниковые материалы в современной электронике, М., 1986.
Г. Я. Сем я ч ко.
ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИ-
БОРОВ, обеспечивает невозможность проникновения га-
зов и жидкостей через стенки, соединения и выводы элект-
98
ронных приборов (устройств) для сохранения в них ваку-
ума или нужного газового состава и предохранения от
вредного влияния окружающей среды при эксплуатации и
хранении. Нарушение герметизации может привести к поте-
ре работоспособности прибора (устр-ва) либо к дестаби-
лизации его параметров при изменении климатич. условий.
Обычно различают корпусную (с использованием полых и
монолитных конструкций) и бескорпусную Г. э. п. В полых
конструкциях герметизируют места соединения выводов с
основанием и основания — с крышкой корпуса электрон-
ного прибора. Напр., при Г. э. п. в металлостеклянных кор-
пусах выводы пропускают через стеклянные бусины или
таблетки, впаиваемые в металлич. основание, а крышка кор-
пуса соединяется с основанием посредством сварки или пай-
ки. Для Г. э. п. в керамич. или стеклянных корпусах соеди-
няемые поверхности (края) металлизируются и затем про-
паиваются. У полых пластмассовых корпусов герметичное
соединение крышки с основанием обеспечивается склеива-
нием. Для монолитных и бескорпусных конструкций опе-
рация формования является одновременно и операцией гер-
метизации; такие конструкции изготовляются способом
литьевого прессования из эпоксидных или кремнийорганич.
премиксов, реже заливкой жидких компаундов в формы.
Широкое распространение в электронном приборострое-
нии получили органи ческие герметизирующие материа-
лы: компаунды, пластмассы, герметики (композиции на ос-
нове каучука), клеи и др. Их используют в виде паст,
замазок, порошков, вязких жидкостей, р-ров в органич.
растворителях. Компаунды и пластмассы на основе крем-
нийорганич., эпоксидных и полиэфирных смол используются
для создания монолитных конструкций ПП приборов и
ИС (в т. ч. бескорпусных) методами обволакивания, прес-
сования, напыления и заливки. Кремнийорганич. вакуум-
но-плотные клеи на основе полиорганосилоксанов, напол-
ненных алюминиевой пудрой или нитридом бора, приме-
няются для герметизации ПП приборов, оболочек ЭВП и др.
устр-в.
Неорганические герметизирующие материалы (стёк-
ла, керамика, металлы, стеклоприпои и стеклоцементы) ис-
пользуют в виде суспензий, паст, расплавов, конструкц.
деталей (пластин, рамок и др.) или штабиков. Стёкла
и металлы (напр., ковар) применяются в основном для
герметизации ПП приборов и ИС; стеклоприпои и стек-
лоцементы — для герметизации ЭВП. Неорганич. герме-
тизир. материалы обладают высокой нагревостойкостью и
малочувствительны к механич. воздействиям; используются
Геркон. Схемы герконов (а — на замыкание; б —
на переключение; а — на замыкание в поляризо-
ванном реле) и внешний вид (г): 1 — постоян-
ный магиит для удержания контакта в замкнутом
состоянии; 2 — обмотка электромагнита для
размыкания контакта; 3 — обмотка электромаг-
нита для замыкания контакта-
Гетеропереход. Диаграмма энергетических эон
для двух иеконтактирующих полупроводников (а)
и для р — n-гетероперехода (б) в состояниях
термодинамического равновесия: и — энер-
гия сродства к электрону полупроводников;
и —ширина запрещённых зон полупро-
водников; £с и Ес —энергия, соответствующая
дну зон проводимости полупроводников; i'v и
Ev — энергия, соответствующая потолку валент-
ных зон полупроводников; £р , Ер и £р_ — уро-
вень Ферми в полупроводниках и в гетеропере-
ходе; \£с— скачок энергии в зоне проводимости;
ДГ. —скачок энергии в валентной зоне; VD —
диффузионный потенциал гетероперехода; Vn
и V — потенциальные барьеры для электронов
и дырок.
99
ГЕТТЕР
гл. обр. для герметизации приборов с повыш. эксплуатац. на-
дёжностью. Органич. герметизир. материалы дешевле и тех-
нологичнее неорганических, но уступают им по герметич-
ности и нагревостойкости.
При Г. э. п. в полых корпусах (стеклянных, металло-
стеклянных, керамич., металлокерамич., металлич., пласт-
массовых и др.) герметизирующие материалы не сопри-
касаются с рабочими элементами приборов; при гермети-
зации монолитных и бескорпусных конструкций такое сопри-
косновение имеет место, и это в нек-рых случаях может
вызвать нежелательные хим. или электрич. явления, что
часто служит причиной потери прибором работоспособнос-
ти. Поэтому для Г. э. п. применяют химически чистые и не-
проводящие герметизир. материалы с учётом физико-хим.
совместимости их с материалами элементов электронных
приборов. Полые конструкции герметизируют лишь после
полного удаления из конструкц. элементов остатков тра-
вителя, флюсов и др. вспомогат. технологич. материа-
лов; если в электронных приборах используются поли-
мерные материалы (клеи, лаки, конструкц. пластмассы
и т. п.), то их герметизируют только после полного отверж-
дения полимерных материалов и удаления остатков раст-
ворителей, чтобы исключить появление (или сохранение)
летучих в-в в герметизир. корпусах в процессе эксплуата-
ции приборов.
Лит.: Фридман Е. И., Герметизация радиоэлектронной аппаратуры,
М., 1978; Роздзял Г!., Технология герметизации элементов РЭА, пер.
с польск., М-, 1981; Волков В. А., Сборка и герметизация микроэлект-
ронных устройств, М., 1982; Яшин А. А., Конструирование микроблоков
с общей герметизацией, М., 1985. В, А. Волков.
ГЕТЕРО... (от греч. heteros — другой), часть сложных
слов, означающая другой, иной, соответствует рус. «разно...»
(напр., гетеропереход).
ГЕТЕРОПЕРЕХОД, полупроводниковый переход между
двумя разнородными по осн. хим. составу или (и) фазово-
му состоянию полупроводниками (в отличие от гомопере-
хода, формируемого в объёме одного и того же полупро-
водника). Примеры контактов, используемых для образо-
вания Г.: Ge—Si, GaAlAs—GaAs, GaAs—Ge, InGaAs—InP.
Различают Г. анизотипные, когда контактируют ПП с
электронной (п) и дырочной (р) электрич. проводимостями
(р—п-Г.; см. Электронно-дырочный переход), и и з о т и п-
н ы е— между ПП с к.-л. одним типом проводимости (п—п-Г.
или р—р-Г.). Комбинации разл. Г. образуют гетерострук-
туры.
Осн. методом создания Г. является эпитаксия. При ус-
ловии высокой степени совпадения типа, ориентации и пе-
риода крист, решёток сопрягаемых ПП материалов метод
эпитаксии позволяет получать Г. с границей раздела, прак-
тически свободной от структурных и др. дефектов (дисло-
каций, точечных дефектов и т. п.), а также создавать
многослойные гетероструктуры типа сверхрешёток с толщи-
ной слоёв менее 10 нм.
Гл. особенность Г. по сравнению с гомопереходом сос-
тоит в скачкообразном изменении к.-л. св-в на границе
раздела ПП: ширины запрещённой зоны, подвижности носи-
телей заряда, их эффективной массы, энергии сродства к
электрону и др. Наибольший интерес представляют Г.,
св-ва к-рых обусловлены различиями в значениях ширины
запрещённой зоны и энергии сродства к эл-ну контак-
тирующих ПП. Энергетич. диаграмма таких Г. (рис.)
содержит скачки энергии в зоне проводимости и в валент-
ной зоне, так что высота потенц. барьера для эл-нов и ды-
рок оказывается различной. Эта особенность Г. позволяет
изменять соотношения между потоками носителей заряда
над барьерами (или сквозь барьеры), напр. создавать
практически одностороннюю инжекцию носителей заряда,
в отличие от р—п-гомоперехода, где осн- роль играет раз-
личие в концентрациях примеси. Скачкообразное изменение
св-в Г. и возможность целенаправленного управления этими
св-вами подбором сопрягаемых ПП материалов открывает
широкие возможности для совершенствования на основе Г.
традиционных ПП приборов (диодов, транзисторов, фото-
элементов, светоизлучающих диодов и т. д.), создания ори-
гинальных гетеропереходных полупроводниковых прибо-
ров.
Лит.: Милне А., Фойхт Д., Гетеропереходы металл — полупровод-
ник, пер. с англ., М., 1975; Шарма Б. Л., Пурохит Р. К., Полу-
проводниковые интеропереходы, пер. с англ., М., 1979. В. С. Засед.
ГЕТЕРОПЕРЕХбДНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКО-
ВЫЙ ПРИБОР, полупроводниковый прибор, содержа-
щий один или неск. гетеропереходов (при этом он мо-
жет также иметь переходы и др. видов). Г. п. п. может
быть либо аналогом обычного ПП прибора (напр., диода,
транзистора), либо представлять собой оригинальное
устр-во (напр., гетеропереходный преобразователь ИК из-
лучения в видимое). В первом случае использование гетеро-
переходов способствует улучшению параметров ПП при-
боров, во втором — позволяет получить принципиально
новые эффекты. Напр., различие в ширине запрещённых зон
позволяет создавать практически одностороннюю инжек-
цию в таких Г. п. п., как транзистор с широкозонным эмит-
тером, инжекционный лазер.
Семейство реализованных Г. п. п. охватывает устр-ва разл.
областей электроники от дискретных до интегральных при-
боров. К сер. 80-х гг. создана большая группа Г. п. п.:
инжекционные лазеры, транзисторы с широкозонным эмит-
тером, лавинно-пролётные диоды, высоковольтные импульс-
ные полупроводниковые диоды, биполярные стабилитроны,
туннельные диоды, некогерентные источники света для разл.
участков спектра, малоинерционные фотоприёмники, коор-
динатно-чувствительные ПП фотоэлементы, диоды со знако-
переменной фотоэдс, датчики механич. напряжений на осно-
ве пьезо- и сегнетоэлектриков, приборы с зарядовой связью
с использованием поверхностных акустич. волн и др.
Разработка Г. п. п. началась с кон. 30-х гг. 20 в. в СССР,
США, Германии и др. странах. На первом этапе создава-
лись гл. обр. Г. п. п. на основе поликрист, и аморфных
ПП. Фактически представителями Г. п. п. «первого поколе-
ния» являются селеновые и меднозакисные выпрямит, дио-
ды. На втором этапе (с нач. 60-х гг.) исследовались и раз-
рабатывались преим. монокрист. Г. п. п. В создание Г. п. п.
«второго поколения» существ, вклад внесли сов. науч, кол-
лективы под руководством Ж. И. Алфёрова и Я. А. Федо-
това [первые в мире гетероинжекционный лазер (1968)
и лавинно-пролётный диод на гетеропереходе (1970), пер-
вый в СССР транзистор с широкозонным эмиттером (1971)
И др. Г. П. П.]. В. С. Засед.
ГЕТЕРОПОЛЯРНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИК, по-
лупроводник, в к-ром атомы связаны смешанной (ионно-
ковалентной) связью. К Г. п. относится большинство ПП
соединений. Напр., соединения типа А В образуют алма-
зоподобную крист, решётку (типа сфалерита) с тетра-
эдрич. координацией атомов, причём на каждую хим.
связь приходится по два эл-на, как в гомеополярном полу-
проводнике, но из-за различия атомов А111 и Bv элект-
ронные облака, образующие двухэлектронные связи, несим-
метричны: А1 приобретает отрицательный заряд, a Bv —
положительный.
ГЁТТЕР (англ, getter) (газопоглотитель), устрой-
ство, а также вещество, поглощающее газы (кроме инерт-
ных) в вакуумном объёме. Г. используют в вакуумных и
газоразрядных приборах для поглощения газов и паров,
оставшихся после откачки или выделяющихся при работе
прибора, а также для очистки наполняющего газа от по-
сторонних примесей. С помощью Г. в ЭВП поддерживает-
ся давление остаточного газа 10”—10”6 Па или чистота
среды до 99,999%. Кроме того, Г. применяется в качестве
рабочего в-ва вакуумных насосов. Процессы поглощения
имеют химический и абсорбционный характер, напр.
2Ва-|-О2=2ВаО или Ti-f-xH2=TiH2x (твёрдый р-р), и проте-
кают при упругости паров твёрдых в-в не более 10 Па.
Для получения Г. используют преим. Ва, Се, Ti, Th, Zr, Nb,
их сплавы или смеси. В приборе Г. обычно размещают
на подложках, в контейнерах, с помощью держателя и т. п.
Первоначально Г. находится в устойчивом состоянии
(напр., в виде интерметаллич. соединения) либо защищён
естеств. оксидной плёнкой. Для перевода в рабочее сос-
тояние Г. активируют, нагревая в вакууме до 800—1100 °C.
Различают т. н. распыляемые и нераспыляемые Г. При ис-
ГИБКАЯ 100
пользовании распыляемых Г. (обычно в виде таблеток,
порошков или пасты, наносимой на спец,, держатели) лету-
чие в-ва, давление паров к-рых при активировании дости-
гает 100—1000 Па, образуют на холодных стенках при-
бора тонкую мелкозернистую плёнку, вступающую в реак-
цию с газами при темп-ре 60—230 °C. К таким Г. относят-
ся бериллат бария на танталовой подложке, алюмобарие-
вый сплав (альба) и его смеси с порошками Ti и Ni (со-
ответственно бати и альбани), красный фосфор. Мд,
металлич. Ва в железной трубке (феба) и др. Нераспы-
л я е м ы е Г. практически нелетучи. Их нагрев, вызывая
разрушение защитных плёнок и обезгаживание металла,
обеспечивает необходимую интенсивность взаимодействия.
Рабочая темп-pa этих Г. достигает 600—1000 °C и более,
однако для поглощения водорода, образующего термичес-
ки неустойчивые твёрдые р-ры, отд. участки Г. не должны
нагреваться выше 390—400 °C. Нераспыляемые Г. обычно
применяются в виде порошковых покрытий, ленты или про-
волоки, а также изделий из губчатых металлов; для их
изготовления используют смеси сплава Се, La и AI с порош-
ком Th (цето, цераллой), пористый Ti, сплав Zr с Al (циаль),
гидрид циркония, Та и др.
Св-ва Г. определяются гл. обр. относит, объёмной ско-
ростью связывания газов единицей площади поверхности.
Скорость связывания зависит от природы взаимодействую-
щих в-в и темп-ры, обычно находится в пределах 0,001 —
1 л/(с-см2). Уд. величина поглощения составляет (в
Па-м3/г): для распыляемых Г. 3—10; для нераспыляе-
мых Г. 0,5—2 (порошковые покрытия и металлопористые
тела) и ок. 0,2 (металлич. проволока). Распыляемые Г.
применяют гл. обр. в электронно-лучевых приборах, сте-
клянных приёмно-усилительных и генераторных лампах ма-
лой мощности; нераспыляемые — в металлокерамических
электронных лампах, а также в мощных генератор-
ных приборах, лампах накаливания, сорбционных на-
сосах.
Иногда под Г. понимают также влагопоглотитель, разме-
щаемый в корпусе ПП прибора (напр., транзистора).
Лит.: Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ.,
М., 1964; Черепнин Н. В., Вакуумные свойства материалов для элект-
ронных приборов, М-, 1966; Попов В. Ф., Нераспыляемые газопогло-
тители, Л., 1975; Сверхвысокий вакуум в радиационно-физическом аппа-
ратостроении, М., 1976. Г. Д. Глебов.
ГИБКАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИСТЁМА
(ГПС), комплекс автоматизир. оборудования (технологи-
ческого, транспортного, складского и др.) с единой автома-
тизированной системой управления, обеспечивающий быст-
рый переход с выпуска одного изделия на выпуск другого
путём замены программы в системе управления и автоматич.
смены инструментов и оснастки без изменения состава и
расположения осн. оборудования; способ организации
пром, произ-ва мелкосерийных и единичных изделий на базе
такого комплекса.
В состав автоматизир. технологич. оборудования обычно
входят робото-технологич. комплексы с индивидуальными
средствами автоматич. управления (управляющими ЭВМ
или микропроцессорами) либо управляемые от централь-
ной ЭВМ, устр-ва загрузки и выгрузки обрабатываемых
изделий (пром, роботы или спец, автоматич. устр-ва),
унифицир. оснастка, контрольно-измерит. приборы. Состав
технологич. оборудования ГПС подбирается так, чтобы обес-
печить выполнение всех технологич. операций, предусмот-
ренных в сменных программах.
Транспортное оборудование охватывает устр-ва (транс-
портёры, конвейеры, автоматич. тележки, пром, роботы и
т. п.), обеспечивающие своевременную подачу со складов к
технологич. оборудованию заготовок, оснастки, инструмен-
та, вспомогат. материалов и доставку на склады готовой
продукции, требующего замены инструмента, сменной
оснастки, отходов произ-ва. Транспортировка изделий осу-
ществляется по адресам, указанным в команде центральной
управляющей ЭВМ.
Складское оборудование содержит автоматич. склады, на
к-рых хранятся и выдаются автоматически по команде
системы управления заготовки (полуфабрикаты), готовые
изделия, оснастка и инструменты в количестве, достаточ-
ном для непрерывной работы всего комплекса.
Автоматизир. система управления на базе ЭВМ осу-
ществляет оперативный контроль за работой всего комп-
лекса и его отд. участков, оптимизирует режим работы
технологич. и транспортного оборудования при переходе на
выпуск др. изделия, определяет необходимые для этого ин-
струменты и оснастку и даёт команду на их передачу
на технологич. оборудование, изъятие заделов и заготовок
предыдущего изделия, снабжение производств, оборудо-
вания новыми заготовками и вспомогат. материалами.
Большая ёмкость памяти ЭВМ и высокое быстродействие
системы управления обеспечивают надёжный контроль и
оперативное управление всеми производств, процессами в
рамках данного комплекса. В обязанности человека входят
выбор номенклатуры и очерёдности выпуска изделий, раз-
работка программ, контроль за своевременной поставкой
на склад требующихся материалов и полуфабрикатов, бес-
перебойным снабжением произ-ва энергетич. ресурсами,
организация профилактич. работ, планово-предупреди-
тельные и др. виды ремонта и т. д.
В электронной промышленности СССР ГПС применя-
ются при изготовлении ПП приборов, ИС, конденсаторов,
резисторов и др. ГПС позволяют резко повысить произ-
водительность труда и снизить себестоимость продукции в
мелкосерийном произ-ве, экономить людские ресурсы при
сохранении и даже увеличении программы выпуска изде-
лий, повысить качество и культуру произ-ва.
Лит..* Гибкие производственные комплексы, М., 1984; Гибкое автома-
тическое производство, 2 изд.. Л., 1985; Гибкие автоматизированные
производственные системы, под ред. Л. С. Ямпольского, К., 1985;
Вальков В. М., Контроль в ГАП, Л., 1986. Б. С. Преображенский.
ГИРО... (от греч. gyros — круг, gyreuo — кружусь,
вращаюсь), часть сложных слов, означающая отношение
к вращательному движению (напр., гиротрон, гироскоп).
ГИРОКЛИСТРбН, см. в ст. Мазеры на циклотрон-
ном резонансе.
ГИРОКбН (от гиро... и лат. continuus — непрерывный),
усилительный электровакуумный ВЧ прибор с круговой
развёрткой релятивистского электронного пучка и после-
дующим торможением электронов синхронно бегущим с
ними ВЧ эл.-магн. полем, возбуждаемым в резонаторе са-
мим пучком. По принципу действия Г« является разновид-
ностью клистрона с поперечным отклонением пучка. Эл-ны,
пролетая через входной резонатор развёртки (рис.), под
действием входной эл.-магн. волны приобретают неболь-
шое радиальное отклонение от оси пучка в азимутальном на-
правлении, вращающемся с пост, угловой скоростью. С по-
мощью магнито- или электростатич. отклоняющей системы
эл-ны увеличивают (в радиальных Г.) или, наоборот, пол-
ностью теряют (в аксиальных Г.) радиальную составляю-
щую скорости. В выходном кольцевом резонаторе эл-ны
возбуждают бегущую синхронно с ними незамедленную эл.-
магн. волну, к-рая усиливается за счёт торможения эл-нов.
Г. — один из наиболее мощных источников эл.-магн. коле-
баний метрового и дециметрового диапазонов, способ-
ный работать как в импульсном, так и в непрерывном
режимах. Мощность Г. (в непрерывном режиме) может
достигать неск. сотен кВт, кпд — св. 90%. Предназна-
чается в качестве питающих устр-в для ускорителей и
накопителей заряженных ч-ц.
Лит.: Гирокон, в кн.: Релятивистская высокочастотная электроника,
Горький, 1979. А. В. Сморгонский.
ГИРО-ЛБВ. см. в ст. Мазеры на циклотронном резо-
нансе.
ГИРОМАГНИТНОЕ ОТНОШЁНИЕ, то же, что
магнитомеханическое отношение.
ГИРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАТОР, частотно-из-
бирательный твердотельный элемент СВЧ устройств, работа
к-рого основана на явлении ферромагнитного резонанса
(ФМР). Для работы Г. р. необходимо внеш, намагничи-
вающее поле, напряжённость к-рого Н определяет его ре-
зонансную частоту 01рез, перестраивающуюся изменением
101
ГИРО ТРОПНЫЕ
поля Н в исключительно широком диапазоне частот (декада
и более). В отличие от полых и диэлектрич. СВЧ резо-
наторов или резонаторов из отрезков линий передачи
для Г. р. величина юрез не связана с его размерами. Г. р.
могут использоваться во всём диапазоне СВЧ (0,1—300 ГГц),
но осн. область применений относится к диапазону сан-
тиметровых волн.
Г. р. выполняется из феррита с малыми магн. и диэлек-
трич. потерями, чаще всего из монокрист, железоиттриевого
граната. Типичный Г. р. представляет собой оптически
полированный шарик или диск с размерами, много мень-
шими длины волны (диам. 0,3—1,5 мм в диапазоне сан-
тиметровых волн). Высокая добротность Г. р. сохраняет-
ся в широком диапазоне перестройки (рис. 1).
Осн. тип колебаний Г. р. — однородная прецессия намаг-
ниченности (см. также Магнитостатические колебания),
частота резонанса к-рой <орез для намагниченного вдоль оси
симметрии Г. р. линейно зависит от напряжённости поля
Н; для шарика, напр., “рез=М°Т( |Н|±|НА |), где Цо — магн.
постоянная СИ, у — магнитомеха нич. отношение, НА— эф-
фективное поле магн. кристаллографич. анизотропии, зави-
сящее от темп-ры и ориентации осей кристалла относи-
тельно направления поля Н.
Диапазон перестройки Г. р. ограничен снизу условием
магн. насыщения ферритового образца, а сверху — или
частотой объёмного резонанса в образце, определяемой
диэлектрич. проницаемостью феррита и размерами Г. р.,
или практически достижимой напряжённостью поля Н магн.
системы. В диапазоне миллиметровых волн (Х<В мм)
для снижения массы и габаритных размеров магн сис-
темы в качестве материала Г. р. используют высокоанизо-
тропные гексаферриты с НА=10—40 кЭ.
Благодаря малым размерам Г. р. для связи с ним могут
использоваться СВЧ цепи как с распределёнными (вол-
новоды, полые резонаторы), так и с сосредоточенными
(рис. 2) параметрами. Системы с бегущей волной, содер-
жащие Г. р., в случае круговой или эллиптич. поляри-
зации СВЧ магн. поля, невзаимны: коэф, передачи волн
для противоположных направлений в них различны Этот
эффект используется в вентилях и фильтрах-циркуляторах.
Г. р. применяют в приборах низкого уровня мощности
(менее 100 мВт), поскольку зависимость св-в феррита от
темп-ры и малый объём Г. р. не позволяют рассеять в
нём значит, мощность. В интервале частот
<2<oTOin (o)mln — ниж. граничная частота настройки Г. р.)
уровень допустимой мощности особенно мал (1—10 мкВт)
из-за низкого значения порогового СВЧ магн. поля, при
к-ром происходит переход от линейного ФМР к нелинейно-
му. В нелинейном режиме добротность и связь Г. р. с цепями
СВЧ падают по мере увеличения уровня сигнала. Этот
режим нашёл применение в ограничителях мощности.
Темп-рный коэф, частоты (ТКЧ) Г. р. зависит в основ-
ном от поля НА. Для Г. р. из слабоанизотропных ферри-
тов (| НА |«| Н |) кубич. симметрии (феррогранаты, ферро-
шпинели) низкий ТКЧ (~10—6 град.-1) достигается ориен-
тацией вдоль вектора Н изотропных направлений Г. р., среди
к-рых предпочтительны те, к-рые лежат в кристаллографич.
плоскости (100). Г. р. надёжен в эксплуатации: имеет вы-
сокую механич. прочность, устойчив к климатич., хим. и
радиац. воздействиям, выдерживает многократные пере-
грузки по СВЧ мощности, срок его службы практически
неограничен. Возможность линейной широкодиапазонной
перестройки резонансной частоты Г. р. изменением Н, его
высокая добротность, невзаимность связи с линиями переда-
чи, нелинейность характеристик лежат в основе работы
ряда линейных и нелинейных приборов СВЧ: электрически
перестраиваемых полосно-пропускающих и заграждающих
ферритовых фильтров, дискриминаторов, панорамных часто-
томеров, частотно-селективных датчиков уровня мощности,
резонансных вентилей, модуляторов амплитуды и фазы,
ферритовых ограничителей уровня мощности и др. Г. р. ши-
роко используется для перестройки частоты ПП СВЧ гене-
раторов (на транзисторах, диодах Ганна). Применение
приборов с Г. р. дало возможность создать широкодиа-
пазонную автоматизир. СВЧ аппаратуру, в т. ч. много-
октавные свип-генераторы, широкополосные панорамные
приёмники, спектр-анализаторы. Внедрение приборов на
основе Г. р. способствует снижению габаритных размеров и
массы радиоэлектронной аппаратуры, повышению её быст-
родействия, увеличению коэф, перекрытия частотного ди-
апазона.
Лит.: Гуревич А. Г., Магнитный резонанс в ферритах и антифер-
ромагнетиках, М., 1973; Яковлев Ю. М-, Генделев С. Ш., Моно-
кристаллы ферритов в радиоэлектронике, М., 1975. С. В. Беляков.
ГИРОМАГНИТНЫЙ фильтр, радиоэлектронное
устройство для частотной селекции эл.-магн. колебаний,
действие к-рого основано на использовании гиромагн. эф-
фекта, связанного с прецессией намагниченности в гиро-
тропных средах. Гл. конструктивным элементом Г. ф. слу-
жат гиромагнитные резонаторы. Наиболее распростране-
ны Г. ф. с резонаторами на основе монокристаллов фер-
ритов. Такие Г. ф. получили назв. ферритовых фильтров.
ГИРОТРбН (от гиро... и ...трон), см. в ст. Мазеры
на циклотронном резонансе.
ГИРОТРбПНЫЕ СРЁДЫ (от гиро... и греч. tropos —
поворот, направление), среды, в к-рых при приложении
пост. магн. поля возникает искусств, анизотропия, связан-
ная с вращением вектора намагниченности (в магн. ве-
Гиромагнитный резонатор. Рис. 1. Типичные зна-
чения собственной добротности Qu сферического
гиромагнитного резонатора на основе железоит-
триевого граната в зависимости от частоты наст-
ройки: — нижняя граничная частота рабочей
области частот.
Рис. 2. Типичная ячейка связи с сосредоточенной
индуктивностью из двух ортогональных полувит-
ков провода, окружающих гиромагнитный резо-
натор (увеличено в 15 раз).
ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ
102
ществах) или поляризации (в проводящих веществах) при
прохождении эл.-магн. волны. Г. с. — частный случай анизо-
тропной среды. К Г. с. относятся намагниченные ферриты,
плазмы, особые стёкла (напр., с добавками свинца) и др.
При прохождении эл.-магн. волны через Г. с. наблюдаются
гиромагнитные эффекты (Фарадея эффект, эффект Котто-
на—Мутона, ферромагнитный резонанс). Г. с. следует от-
личать от сред с естеств. оптич. активностью; в послед-
них те же эффекты связаны с отсутствием зеркальной
симметрии молекул.
Гиротропные св-ва намагниченных ферритов на СВЧ
обусловлены прецессионным движением вектора намагни-
ченности. Вследствие этого движения возникает состав-
ляющая перем, намагниченности в направлении, перпен-
дикулярном к направлению приложенного перем, магн. поля
Н~. Количеств, соотношение в данном случае получают из
уравнения движения намагниченности (уравнения Ландау —
Лифшица). Решение последнего позволяет найти связь
перем части намагниченности и магн поля Н~ в виде
где у — тензор магн. восприимчивости, или
В~==нН_, где В _ — магн. индукция (В=Н+Д ар— тензор
магн. проницаемости (и*=1+7). В прямоугольной системе
координат при намагничивании среды вдоль оси z перем,
магн. поле, приложенное вдоль оси х, вызывает появление
магн. индукции не только в направлении х, но и в направле-
нии оси у. Важной величиной, характеризующей гиро-
магнитные св-ва в-ва, является собств. частота прецессии.
Для магнетика она равна <i>2=-y|B0| (у — гиромагнитное от-
ношение, В() — магн. индукция пост. магн. поля) и лежит
обычно в СВЧ диапазоне.
Гиротропные св-ва газовой и ПП плазмы обусловле-
ны движением заряженных частиц (эл-нов, ионов, дырок)
в ортогональных пост. магн. Во и перем, электрич. Ео полях.
Возникающая при этом сила Лоренца отклоняет заря-
женные частицы от движения в направлении действия
электрич. поля Ео. Вследствие этого возникают компоненты
поляризации и тока проводимости, не совпадающие по
направлению с вектором Ео- Св-ва среды в этой ситуа-
ции могут быть описаны тензором диэлектрич. проницае-
мости в- Гиротропия определяется той же частотой
о>2='Уп|Во| (в данном случае она наз. циклотронной часто-
той), уп при этом существенно зависит от сорта заря-
женных ч-ц плазмы. Г. с. используются в электронике для
создания разнообразных приборов. Намагниченные ферри-
ты служат, напр., для создания невзаимных устр-в СВЧ (вен-
тили, циркуляторы и др.), электронная плазма в вакууме
используется в магнетронного типа приборах, ПП плазма —
в измерительных приборах.
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных
средг 2 изд., М-, 1982; Сивухи н Д. В., Общий курс физики, 2 изд.,
[т. 4], М-, 1985. М. В. Вамберский.
ГИСТЕРЁЗИСНЫЕ ПОТЁРИ (потери на гис-
те рези с) (wn) (от греч. hysteresis — отставание, запаз-
дывание), энергия, теряемая в единице объёма магн.
материала за один полный цикл его перемагничивания;
в общем случае выражается площадью петли магнитного
гистерезиса:
HdB,
где Н — напряжённость магн. поля, В — магн. индукция. В
тех случаях, когда амплитуда магн. поля Н]<0,1 Нс (Нс — ко-
эрцитивная сила), wn=£-p,()aHi, где — магн. постоянная,
а =2^-, р, — относительная магн. проницаемость. Обычно
чем меньше Г. п., тем выше качество магн. материала.
Напр., у пермаллоя высоко качеств, марок Г. п. состав-
ляют (4—50) *10-7 Дж/см3 при макс, индукции 0,5 Тл; у
технически чистого железа и листовой электротехн. стали
они лежат в пределах (3—100)-10“7 Дж/м3 при макс,
индукции 1,0 Тл; у сплавов для пост, магнитов Г. п. могут
достигать 1 Дж/см3 и более.
ГИСТЕРЁЗИСНЫЕ ЯВЛЁНИЯ в электронных
приборах, выражаются в неоднозначной зависимости к.-л.
характеристики электронного прибора от одной из опреде-
ляющих её величин. Пример Г. я. — электронный гистерезис
отражательных клистронов, проявляющийся в неоднознач-
ной зависимости мощности генерации Рген от напряжения
на отражателе UOTp (рис.). Электронный гистерезис может
привести к срыву генерации при одном значении напря-
жения UOTp и её скачкообразному возникновению при дру-
гом его значении.
ГЛУБОКАЯ ОЧИСТКА МАТЕРИАЛОВ, техноло-
гический процесс удаления нежелательных примесей из ма-
териала или отделения материала от примесей. Совр. элект-
роника предъявляет особенно высокие требования к чис-
тоте применяемых материалов, т. к. именно от чистоты
исходных в-в во многом зависит качество и надёжность
работы электронных приборов. Эти требования относятся не
только к материалам, идущим на изготовление собствен-
но электронных приборов, но и к вспомогат. материалам,
широко используемым в технологии электронного приборо-
строения: кислотам, щелочам, солям, органич. и металло-
органич. соединениям, газам и др. В электронном прибо-
ростроении потребляется более 2000 видов материалов, в
т. ч. ок. 500 особо чистых, не считая реактивов для
хим. анализов. Многочисл. исследования показали, что ис-
тинные электрофиз. св-ва материалов начинают проявляться
nPJ^4 суммарном содержании в них примесей не более
10 —10— %. Начиная с этого уровня и ниже примеси
наз. микропримесями. Отд. виды примесей оказывают на
св-ва материалов значительно более сильное влияние, чем
все остальные. Такие примеси получили назв. лимити-
руемых, а требования к чистоте в-ва по этим примесям
более жёсткие, чем к общей чистоте материала. В-во (мате-
риал) наз. высокочистым, если суммарное содержание
примесей в нём не превышает 10~4%, а содержание лими-
тируемых примесей находится на уровне ниже 10~6%.
103
ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ
До настоящего времени не существует единой класси-
фикации веществ по степени чистоты, что обусловлено
спеЦифич. и постоянно изменяющимися требованиями к
ним. В зависимости от назначения (использования) в элек-
тронной технике особо чистые вещества можно подраз-
делить на основные, вспомогат. (исходные) и материалы
общего технологич. назначения.
К основным материалам относятся монокристаллич. крем-
ний, германий, ПП соединения и др., являющиеся базой
для изготовления ИС и ПП приборов. Вспомогат. (исход-
ные) вещества включают особо чистые галогениды, гидриды
и газовые смеси на их основе, металлоорганич. соединения,
нек-рые элементы (Ga, As, S, Se, Те и др.). Эти вещества
используются для выращивания и легирования ПП и эпи-
таксиальных структур. В процессе изготовления ПП прибо-
ров и ИС кристаллы ПП подвергаются резке, шлифованию,
полированию, травлению, фотолитографии и др. опера-
циям, в к-рых широко используются материалу общего
технологич. назначения — химич. реактивы, органйч. раство-
рители, инертные газы, вода и др.
Широкая номенклатура применяемых в электронной тех-
нике материалов (веществ) обусловила и разнообразие
используемых методов их очистки, к-рые по природе лежа-
щего в их основе явления или эффекта можно разделить
на хим. и физико-хим.
К хим. методам, используемым наиболее часто при глу-
бокой очистке практически всех материалов (в-в), отно-
сятся окислительно-восстановит. реакции, осаждение и со-
осаждение, хим. транспортные реакции, основанные на
различии в константе равновесия или константе скорости
реакции осн. в-ва и примеси с третьим компонентом.
К физико-хим. методам Г. о. м. относятся дистилляция,
простая перегонка, ректификация, сублимация, кристалли-
зация, магн. сепарация, экстракция и др. Для Г. о. м.
применяют также адсорбционные (в т. ч. хроматографи-
ческие), ионообменные, электрохим., диффуз. и термо-
диффуз. процессы разделения в-в. Все эти методы осн. на
различии составов, св-в или концентраций осн. в-ва и
примесей.
Практика показывает, что Г. о. м., как правило, невоз-
можна при использовании только одного из указан-
ных методов; обычно хорошие результаты получаются
лишь при применении комбинации различных методов,
последовательность реализации к-рых строго опреде-
лена.
Получение материалов и их очистка должны осущест-
вляться в условиях, максимально исключающих загрязне-
ние материала примесями из окружающей среды или в
результате контакта с материалом технологии, аппарату-
ры. Для этого в процессе очистки используют разл. техно-
логич. приёмы, сводящие к минимуму возможность такого
загрязнения: Г. о. м. проводится в вакууме или в атмо-
сфере, нейтральной по отношению к очищаемому матери-
алу; технологич. аппаратуру изготовляют из материалов,
практически не взаимодействующих с очищаемым в-вом.
Кардинальным, но не всегда возможным решением вопро-
са о загрязняющем действии аппаратуры является прове-
дение глубокой очистки вообще без контакта очищаемого
материала со стенками аппаратуры. Для Г. о. м. от взве-
шенных частиц микронных и субмикронных размеров ис-
пользуют, как правило, ректификацию или комбинацию
методов дистилляции и термодиффузии — термодистилля-
цию.
Лит.: Девятых Г. Г., Еллиев Ю. Е-, Глубокая очистка [хими-
ческих] веществ, М., 1974; Финкельштейн Д. Н., Чистота вещества,
2 изд., М-, 1975; Девятых Г. Г., Чурбанов М. Ф., Методы полу-
чения [химических] веществ особой чистоты, М., 1976; Девятых Г. Г.
и др., «Высокочистые вещества», 1987, № 1, с. 9—14. Э- П. Филиппов.
ГОЛОГРАММА (от греч. holos — весь, полный и gram-
ma — черта, буква, написание), зарегистрированная свето-
чувствит. материалом (или иной регистрирующей средой)
интерференц. картина волнового поля, полученная ме-
тодами голографии; содержит информацию об объёмном
изображении объекта и позволяет при восстановлении полу-
чать это изображение. Регистрация информации на Г. осу-
ществляется изменением либо оптич. плотности среды (ам-
плитудная Г.), либо показателя преломления или т. н. оптич.
толщины среды (фазовая Г.), либо обеих характеристик
среды (амплитудно-фазовая Г.). Г., зарегистрированная в
тонком слое носителя в виде системы интерференц. полос,
наз. двумерной; Г., зарегистрированная в виде системы
интерференц. поверхностей, — трёхмерной. Восстановле-
ние изображения объекта может осуществляться либо в
проходящем свете (пропускающая Г.), либо в отражённом
свете (отражательная Г.).
Лит. см. при ст. Голография.
ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА, устройства,
действие к-рых основано на голографии, методах записи и
восстановления волнового поля предмета (см. Голография).
Различают: голографич. интерферометры, голографии,
микроскопы, голографич. запоминающие устр-ва, го-
лографич. корреляторы, голографич. оптические элемен-
ты, устр-ва голографического кино и телевидения
и др-
Голографический интерферометр, интерфе-
рометр, в к-ром светоделитель заменён голограммой
(рис. 1), что позволяет записывать сравниваемые волно-
вые фронты предмета. Голографич. интерферометр пред-
назначен для регистрации изменений, происходящих с пред-
метом (напр., деформаций, изменений показателя пре-
ломления и др.). Голографич. интерферометр позволяет:
регистрировать прозрачные и отражающие объекты слож-
ной формы; исследовать интерференц. волны, рассеян-
ные объектом в разных направлениях в пределах угла,
охватываемого голограммой; получать интерференц. карти-
ны волн разл. длины.
Г о л о гр а ф и ч е с к и е запоминающие устройст-
ва предназначены для хранения информации, ввод и вы-
Рис. 2. Схема голографического микроскопа с
предварительным увеличением в обычном микро-
скопе: I—зеркало; 2 — линза; 3—светодели-
тель; 4 — среда для записи голограммы; 5 —
окуляр; 6— объектив микроскопа; 7 — предмет;
8 — конденсор.
Рис. 3. Схема голографического коррелятора
с частотной плоскостью: 1 — переменный аттеню-
атор; 2 — фотозатвор; 3 — зеркало; 4 — регули-
руемый светоделитель; 5 — линза микрообъекти-
ва; 6 — точечный пространственный фильтр;
7 — коллимирующая линза; S — фурье-линэа
ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ
104
вод к-рой осуществляется голография, методами (см.
Оптические запоминающие устройства).
Голографический микроскоп предназначен для
записи информации о динамич. объектах при использо-
вании лазера с повторяющимся импульсным излучением
(обеспечивает регистрацию серии последовательных во вре-
мени голограмм). Различают безлинзовый и комбинир. го-
лография. микроскопы. В безлинзовом голография, микро-
скопе увелияение достигается использованием при записи
и восстановлении волн с разными значениями длин волн
и кривизны волнового фронта. В комбинир. голография,
микроскопе для формирования изображения с высоким
разрешением (порядка 2000 лин/мм) и большого объёма
применяют также обыяный микроскоп (рис. 2).
Голографический коррелятор используется в
оптич. системах распознавания образов для сравнения вход-
ной и эталонной ф-ций или двух входных ф-ций. Разли-
чают голография, корреляторы с частотной плоскостью,
с регулировкой по масштабу, с одновременным преобра-
зованием, с плоскостью изображения (напр., акустооптич.
корреляторы), многоканальные одномерные корреляторы
и др. Наибольшее распространение получил голография,
коррелятор с частотной плоскостью (рис. 3).
Голографические оптические элементы яв-
ляются голограммами, осуществляющими разл. преобразо-
вания волновых полей: фокусирующие (голограммные лин-
зы), дифрагирующие (голограммные дифракционные ре-
шётки), отражающие (голограммные зеркала), фильтрую-
щие (голограммные фильтры), поляризующие (голограм-
мные поляризаторы) и т. д. Применяются в случаях,
когда необходимые характеристики оптич. элементов труд-
но или невозможно получить с помощью обычных линз,
зеркал и др.
Лит.: Василенко Г. И., Цибулькин Л. М., Голографические рас-
познающие устройства, М., 1 985. В. В. Зубов.
ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ КИНО, вид цветного стерео-
скопич. кинематографа, в к-ром съёмка движущихся объек-
тов на светочувствит. материал и воспроизведение их изо-
бражений осуществляется методом и средствами гологра-
фии. Впервые голографии, киносъёмка и кинопроекция вы-
полнены в 1976 во Всесоюзном н.-и. кинофотоинституте
(НИКФИ). Участникам междунар. конгресса Союза техн,
кинематографии, ассоциаций был показан короткий (про-
должительностью ок. 2 мин) голографии, фильм; 4 зрителя
могли одновременно видеть трёхмерное изображение че-
ловека на голографии, экране размером 0,6Х 0,8 м.
При съёмке голографии, фильма в помещении (в усло-
виях искусств, освещения) для создания предметной (объ-
ектной) и опорной волн используют 3 лазера (рис. 1),
испускающие импульсы света продолжительностью от неск.
десятков до неск. сотен нс в синей, зелёной и красной
областях спектра видимого излуиения с иастотой повторения
импульсов ок. 25 с“*. Энергия лазерного излучения в им-
пульсе составляет ок. 1 Дж, дл. когерентности света ~10—
20 м. Для регистрации цветного изображения используется
киноплёнка со светочувствит. слоем достаточно большой
толщины (ок. 0,01 мм), обеспечивающая получение ярких
изображений с правильной передачей цвета. Киносъёмоч-
ный объектив даёт уменьшенное изображение объекта
на киноплёнке, к-рая при съёмке перемещается кадр за
кадром. При наложении предметной и опорной волн друг
на друга на светочувствит. слое киноплёнки возникает
интерференц. картина. После проявления и отбеливания
киноплёнки на каждом её кадре получается голограмма
в виде множества тончайших прозрачных полосок, обладаю-
щих разл. значениями показателя преломления. Киносъём-
ка вне помещений производится при обычном (некоге-
рентном) свете растровым методом; полученные таким
образом много ракурсные растровые изображения перево-
дятся в голографии, изображения путём последующего
голографии, печатания в лазерном свете.
При показе голографии, фильма голограмму освещают
источником синего, зелёного или красного света (напр.,
ртутно-кадмиевой лампой или лазером), создающим копию
опорной волны. В результате дифракции света на интер-
ференц. структуре голограммы в дифракц. пучке восста-
навливается копия предметной волны, образующей трёх-
мерное изображение объекта таких же размеров, как на
киноплёнке при съёмке. С помощью проекционного объек-
тива изображение увеличивается до больших размеров,
соответствующих объекту съёмки. Увеличенное трёхмер-
ное изображение отражается в голографии, экране и раз-
множается этим экраном на большое число трёхмерных
изображений (9', 9", . . .), каждое из к-рых наблюдается
только из своей зрительной зоны (10', 10", . . .).
Г. к. ещё не получило практич. применения (1990); оно
перспективно для использования в театрализованных пред-
ставлениях, учебном процессе, для исследования быстро-
п роте кающих физ. процессов, неразрушающего контроля
прочности вибрирующих деталей и др.
Лит.: Комар В. Г., «Техника кино и телевидения», 1975, № 4, с. 31 —
39; № 5, с. 34—44. В. Г. Комар
ГОЛОГРАФИЯ (от греч. holos — весь, полный и ...гра-
фил), научно-техническое направление, занимающееся изу-
чением методов записи, воспроизведения и преобразо-
вания волновых полей и созданием на их основе голо-
графических устройств. Методы Г. позволяют записывать,
воспроизводить и преобразовывать волновые поля разл.
физ. природы: напр., эл.-магн. (видимого, ИК, радио и
др. диапазонов), акустич., электронные волновые поля, что
лежит в основе выделения оптич., акустич. Г., радиоголо-
графии и др.
Оптич. Г. осн. на использовании интерференции света
для получения объёмного изображения объекта путём за-
Голографнческое кино. Рис. 1. Схема голографи-
ческой киносъемки при искусственном освеще-
нии: 1 — лазеры; 2 — рассеивающие пластины,
направляющие свет на объект 3; 4 — киносъё-
мочный объектив, формирующий предметный
пучок 5; 6 — уменьшенное изображение объекта
на киноплёнке 7; 8 — опорный пучок.
Голографив. Рис. 1. Схемы получения голограммы
(а) и восстановления волнового поля (6). Штри-
ховкой показаны зеркала.
Рис. 2. Схема восстановления изображения объек-
та при показе голографического фильма: 1 —
источник опорного светового пучка 2; 3 — учас-
ток киноплёнки с голограммой 4; 5 -— восстанов-
ленный предметный пучок; 6 — кинопроекцион-
ный объектив, формирующий увеличенное изо-
бражение объекта 7; 8 — голографический экран;
9', 9", ...— размноженные объёмные изображе-
ния; 10', 10", ...— зрительные зоны.
ГОЛОГРАФИЯ
105
писи и восстановления волнового поля, рассеянного этим
объектом. Запись волнового поля объекта осуществляется
регистрацией интерференц. картины, к-рая образована вол-
ной, отражённой объектом при освещении его источником
света (т. н. предметной волной), и когерентной с
ней волной (т. н. опорной волной; рис. 1, а). Вос-
становление волнового поля объекта осуществляется диф-
ракцией опорной волны на интерференц. картине, за-
регистрированной светочувствит. материалом (рис. 1, б)
(см. Оптические запоминающие среды).
Основы Г. заложены в 1948 Д. Габором (Великобри-
тания); им же получены первые голограммы простейших
объектов (напр., точечных). В 1962—63 амер, физики Э. Лейт
и Ю. Упатниекс, применив в качестве источника света
лазер, разработали голография, схему с наклонным опор-
ным пучком, а сов. физик Ю. Н. Денисюк получил объём-
ную (трёхслойную) голограмму (запись в трёхмерной сре-
де). К 1965—66 созданы теоретич. и эксперим. основы
Г. В последующие годы развитие Г. идёт гл. обр. по
пути совершенствования её применений.
Голография, метод получения объёмного изображения
объекта позволяет регистрировать на светочувствит. матери-
але не только интенсивность (как при фотографировании),
но и фазу световой волны. В результате взаимодействия
опорной и предметной волн образуется система стоячих
волн, максимумы и минимумы к-рых соответствуют зонам,
в к-рых интерферирующие волны находятся соответствен-
но в фазе и противофазе. Для точечного опорного
источника О2 и точечного объекта Oj поверхности мак-
симумов и минимумов представляют собой систему гипер-
болоидов вращения, если опорный источник расположен
на конечном расстоянии от объекта (рис. 2, а) или систему
параболоидов вращения, если источник значительно удалён
от объекта («в бесконечность») (рис. 2, б). Светочувствит.
материал, помещённый в любое место этого пространства,
регистрирует распределение интерференц. поля в плоско-
сти регистрации. Получаемая после обработки светочувст-
вит. материала голограмма представляет собой множество
чередующихся тёмных и светлых полос, образующих пе-
риодич. структуры (дифракц. решётки; рис. 3). Шаг такой
периодич. структуры (период дифракц. решётки) d связан
с длиной световой волны X и углом 26 между опорным
и предметным лучами соотношением d=A/2sin6. В зави-
симости от взаимного расположения объекта, источника
света и регистрирующего светочувствит. материала разли-
чают осн. схемы получения голограмм. В схеме Габора
опорный источник и объект расположены на оси голо-
граммы, угол 26 близок к нулю и пространств, частота
периодич. структуры v (величина, обратная её периоду)
минимальна. Полученная по этой схеме голограмма наз.
также однолучевой, т. к. используется один пучок све-
та, часть к-рого рассеивается объектом и образует пред-
метную волну, а др. часть — опорную волну. В схеме
Лейта иУпатниекса когерентный наклонный опорный
пучок света формируется отдельно (двухлучевая го-
лограмма). Для двухлучевых голограмм требуются све-
точувствит. материалы с более высоким пространств, раз-
решением, чем для однолучевых. Если опорный и пред-
метный пучки падают на светочувствит. слой с разных
сторон (26^180°), то v максимальна и близка к 2/Х, а
плоскости интерференц. максимумов располагаются вдоль
поверхности материала в его толще. Эта схема была впер-
вые предложена Денисюком. Поскольку при освещении
такой голограммы, напр. опорным пучком, восстановлен-
ная предметная волна распространяется навстречу освещаю-
щему пучку, такие голограммы иногда наз. отражатель-
ными. Если толщина светочувствит. слоя д много больше
расстояния между соседними плоскостями интерференц.
максимумов d, то голограммы получаются объёмными.
Если же запись интерференц. картины происходит на по-
верхности слоя или 6~d, то — плоскими. Критерием
перехода от двухмерных голограмм к трёхмерным явля-
ется условие 6^1,6d2/А..
Для получения высококачеств. голограмм используются
светочувствит. материалы с достаточно высокой разрешаю-
щей способностью v. Наиболее распространёнными для
Г. светочувствит. материалами являются галогенсеребря-
ные материалы, а также термопластики, халькогенидные
фотохромные стёкла, диэлектрич. и ПП кристаллы (допу-
скают многократное повторение цикла запись — стирание),
магн. плёнки, жидкие кристаллы, фотополимеры и др.
Методы Г. позволяют получать объёмные изображения
предметов (в т. ч. и цветные изображения), что исполь-
зуется в демонстрац. целях, при создании объёмных изо-
бражений произведений искусства, голографии, портретов
(изобразительная Г.). Трёхмерные св-ва голографии,
изображений используются для исследования движущихся
ч-ц (напр., капель дождя или тумана), треков ядерных
ч-ц и др. Объёмность изображения делает перспективным
создание голографии, кино и телевидения. Широкое при-
менение получили методы голографии, интерферометрии
для изучения неоднородностей материалов (внутр, трещи-
ны, пустоты и др), в т. ч. для исследования механич.
деформаций. Методы Г. также используются для хранения
и обработки информации. Информация об объекте, запи-
санная в виде интерференц. структуры, однородно рас-
пределена на большой площади, что обусловливает высо-
кую надёжность записи.
Методы Г. успешно используются для визуализации
акустич. полей (акустич. голография) и эл.-магн. полей
в радиодиапазоне (радиоголография).
Рис. 2. Пространственная интерференционная
структура, образующаяся случае точечных
объекта О| и источника света О?, поверхности
максимумов и минимумов которых представля-
ют собой систему гиперболоидов (а) или пара-
болоидов (б) вращения: 1 — расположение фото-
пластинки в схеме Габора; 2— в схеме Лейта
и Упатниекса; 3 — при записи голограммы на
встречных пучках.
Рис. 3. Структура голограммы, видимая в
микроскоп.
106
Лит..- Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л., Оптическая голография,
пер. с англ., М., 1973; Островский Ю. И-, Голография и её приме-
нение, Л., 1973; Передача и обработка информации голографическими
методами, М., 1978; Денисюк Ю. Н., «Ж. прикл. спектроскопии», 1980,
т. 33, в. 3, с. 397—414; Оптическая голография, пер. с англ., т. 1—2,
М., 1982; Мировицкий Д. И., Будагян И. Фо„ Дубровин 8. Ф.,
Микрояолноводчая оптика и голография, М., 1983; Федоров Б., Ци-
X булькни Л., Голография, м.. 1989. В. Н. Мнлючихин.
ГОМЕОПОЛЯРНЫИ ПОЛУПРОВОДНЙК, кристал-
лический полупроводник, атомы к-рого связаны друг с дру-
гом гомсополярной (двухэлектронной) ковалентной связью,
образующейся перераспределением 2 электронов между 2
одинаковыми атомами; при этом электроны распределяют-
ся между соседними атомами кристалла, образуя крист,
решётку типа алмаза с тетраэдрич. расположением сосед-
них атомов. К Г. п. относятся элементарные ПП IV гр.
периодич. системы (Si, Ge a-Sn, алмаз), а также ПП
соединения типа AIVBIV (SiC).
ГОМО... (от греч. homos — равный, одинаковый, вза-
имный, общий), часть сложных слов, означающая
равенство, однородность, единство (напр., гомопере-
ход).
ГОМОПЕРЕХОД, граница между областями с разл.
проводимостью в одном и том же полупроводнике. Все
типы переходов для одного ПП (р—п-переход, р1—р-пе-
реход, п+—п-переход; см. Электронно-дырочный переход)
являются Г. Термин «Г.» противопоставляет переходы в
одном и том же ПП переходам между разл. ПП, т. е. гетеро-
переходам.
«ГОРЯЧИЕ» ЭЛЕКТРОНЫ в полупроводниках,
электроны, ср. кинетич. энергия теплового движения к-рых
выше термодинамически равновесного значения (см. также
Электронная температура). «Г.» э. возникают под воздей-
ствием сильного электрич. поля, оптич. излучения, а также
при инжекции носителей заряда в ПП. «Разогрев» эл-нов
лежит в основе работы ряда ПП приборов СВЧ (лавинно-
пролётных диодов, Ганна диодов и др.).
Лиг.; Кону элл Э., Кинетические свойства полупроводников в сильных
электрических полях, пер. с англ., М., 1970; Денис В., Пожела Ю.,
Горячие электроны, Вильнюс, 1971; Бонч-Бруевич В- Л., Калашни-
ков С. Г., Физика полупроводников, М., 1977.
«ГОРЯЧИХ» ЭЛЕКТРОНОВ ЭМИССИЯ, испускание
электронов полупроводниками или диэлектриками в вакуум,
происходящее в результате увеличения энергии электрон-
ного газа под действием пост, или перем, электрич. поля
при практически неизменной темп-ре крист, решётки.
Разновидность холодной эмиссии. Сравнительно низкая ве-
личина поля, при к-ром возможна «Г.» э. э. (—103 В/см),
и малая инерционность процесса эмиссии (—10~ с) соз-
дают предпосылки для разработки на основе «Г.» э. э.
эффективных ненакаливаемых катодов.
Лит.: Фридрихов С. А., Мовнин С. М., Физические основы
электронной техники, М., 1982, с. 450—68.
ГРАДАЦИИ ЯРКОСТИ изображения в ЭЛП, ми-
нимальные, различимые глазом перепады яркости свечения
на экране приёмного электронно-лучевого прибора. Полное
число различимых Г. я. определяет динамич. диапазон
ЭЛП. Поскольку глаз оценивает не разности, а отношения
яркостей свечения (закон Вебера — Фехнера), то при мини-
мальном, ещё различимом отношении яркостей двух сосед-
них полей изображения, равном q, и контрасте изображения
K=LMaKC/LMMH (LMaKC и 1_мин — яркости наиболее светлого
и наиболее тёмного участков) число различимых Г. я. (число
полутонов), включая чёрный тон, определяется выраже-
нием:
n = \gK/\gq+ 1
Для глаза при яркостях 100—1000 кд/м" обычно q г^1,02.
В большинстве случаев на экране ЭЛП q близко к
1,1, тогда п—1дК/0,04-М- Для грубой оценки градацион-
ной характеристики телевиз. системы служат полутоновые
полосы (с 10 полутонами) на телевиз. испытательной таб-
лице. Число Г. я. в этом случае равно 8—10, что, как
правило, ниже числа п (определяемого по контрасту К) в
неск. раз. в. л. Герус.
ГРАНАТОВАЯ эпитаксиальная структура,
эпитаксиальная структура, состоящая из немагнитной моно-
крист. подложки и одной или неск. тонких магн. плёнок
со структурой граната. Г. э. с. применяются в ИС как
носители информации в устр-вах памяти и логич. устр-вах,
в приборах СВЧ техники, в разл. магнитооптич. устр-вах.
В качестве подложек для Г. э. с. используются пласти-
ны монокристаллов Gd—Ga, Sm — Ga, Nd—Ga и др. гра-
натов. Хим. состав материала подложки выбирается в за-
висимости от хим. состава осаждаемой плёнки (параметры
их крист, решёток должны максимально совпадать).
Магн. плёнки наращиваются на подложки разл. методами
эпитаксии: газотранспортным, гидротермальным или жидко-
фазным, последний наиболее эффективен. С его помощью
получают Г. э. с. разл. хим. составов с толщиной магн.
слоёв от единиц до сотен мкм и плотностью дефектов,
близкой к нулевой. Хим. состав выращиваемых ферро-
гранатовых плёнок определяется требуемыми параметрами
Г. э. с. Для устр-в памяти на ЦМД используют Г. э. с.
[напр., (YSmCa)3(FeGe)sO2], обладающие высокой подвижно-
стью доменной стенки, малой коэрцитивной силой, боль-
шим полем одноосной кристаллографич. анизотропии, пре-
вышающей собственную намагниченность насыщения в
2—4 раза; Г. э. с., используемые в магнитооптике (напр.,
феррогранатовые висмутсодержащие плёнки), имеют высо-
кий коэф, фарадеевского вращения, малый коэф, погло-
щения и высокую магнитооптич. добротность; Г. э. с. для
СВЧ техники (напр., плёнки на основе феррограната
Y3FesOi2) обладают весьма высоким уд. электрич. сопро-
тивлением, узкой шириной линий ферромагн. резонанса
и большой намагниченностью насыщения.
Лиг.; Балбашов А. М-, Червоиенкис А. Я., Магнитные мате-
риалы для микроэлектроники, М., 1979. М. А. Винник.
ГРАНАТЫ (от лат. granatus — зернистый), минералы пе-
ременного состава класса силикатов. Разноцветные (в за-
висимости от хим. состава) кристаллы, обладают диэлектрич.
(Y3AI5O12, YjFesOiz, GdaGasOij, SmaGasOij и др.) и магн.
(Sm.jFesOij и др.) св-вами. Плотн. от 4500 до 7500 кг/м3;
fn„=1700—1800 °C. Химически не активны.
В электронном приборостроении Г. (преим. искусствен-
ные, выращенные, напр., по методу Чохральского) наибо-
лее широко применяются в качестве активной среды лазе-
ров (YSAI5OI2, Y^FesOiz и др.), материала подложек гра-
натовых эпитаксиальных структур и магн. ИС (GdaGagOiz,
Sm.,Ga,Oi2, Nd Gar.O|2 и др.), а также в качестве магн.
материалов (феррогранаты — Sm^FesO,?, CazBiVFeiOij и
др)-
ГРАФЕКбН (от греч. grapho — пишу и eikdn — изо-
бражение), см. в ст. Электронно-лучевой преобразователь
электрических сигналов.
ГРАФИТ (нем. Graphit, от греч. grapho — пишу), моди-
фикация углерода, серо-чёрный с металлич. блеском кри-
сталл со сравнительно низкой электропроводностью (q—
=8 мкОм-м). Плотн. 2070—2253 кг/м3; fnjl= 3800—3900° С,
/кип=3900—4000° С. Химически мало активен (на воздухе
окисляется при темп-ре св. 400 СС).
В электронном приборостроении используется, напр., для
изготовления подложкодержателей в эпитаксиальных уста-
новках и тиглей для выращивания монокристаллов, в виде
суспензии применяется для покрытия внутр, поверхностей
ЭЛП, используется для изготовления нагреват. элементов
электронагреват. устр-в, электродов гальванич. элементов
и др.
Лит.: Уббелоде А. Р., Льюис Ф. А., Графит и его кристал-
лические соединения, пер. с аигл., М., 1965; Рекристаллизованный гра-
фит, М., 1979.
...грАфия (от греч. grapho — пишу), часть сложных
слов, означающая описание, запись, чертёж, рисунок и
т. п.; употребляется, напр., в названиях способов вос-
произведения, изображения чего-либо (голография, лито-
графия, электрофотография и др.).
ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ (от греч. grapho — пишу, ри-
сую), устройство для автоматич. вычерчивания с большой
точностью схем, рисунков, чертежей, карт и др. графич. ин-
107
ГРУППОВАЯ
формации на обычной бумаге, кальке, фотоплёнке или
к.-л. др. носителе записи. Применяется как устр-во вы-
вода данных из ЭВМ, в автоматизир. системах проекти-
рования (в частности, электронных приборов и устр-в, радио-
электронной аппаратуры и т. п.), в информационно-из-
мерительных системах, в метрологии и картографии
и т. д.
Осн. элементы Г.: планшет или барабан с листовым
или рулонным носителем записи, пишущий узел с инст-
рументом для вычерчивания (карандаш, шариковая ручка,
тепловая головка, светооптич. система и др.), устр-во уп-
равления и блок питания.
Поступающая из ЭВМ или считываемая с промежуточ-
ных носителей данных (магн. и видеодисков, магн. лент,
I перфокарт) информация, подлежащая графич. отображе-
нию, вводится в устр-во управления Г., где она преоб-
разуется в сигналы, управляющие перемещением пишу-
щей головки и подачей (включением) вычерчивающего
инструмента. Графич. информация может отображаться не-
прерывными линиями, штрихами, точками, символами (кре-
стиками, кружками и т. п.) в одно- или многоцветном
исполнении. Точность воспроизведения линий на бумаге
достигает ±(0,01—0,5) мм, скорость вычерчивания 0,2—
5 м/с, разрешающая способность 5—20 лин./мм, разме-
ры поля изображения могут достигать 2,5X2,5 м.
Лит.: Зозулевич Д. М., Машинная графика в автоматизиро-
ванном проектировании, М., 1976; Деньдобренко Б. Н., Малика А. С.,
Автоматизация конструирования РЭА, М., 1980.
ГРУППИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ, преобра зование
электронного потока, модулированного по скорости ВЧ
эл.-магн. полями, в модулированный по плотности поток
с периодически следующими уплотнениями электронов
(сгустками электронов). Используется в СВЧ прибо-
рах для обеспечения эффективного взаимодействия эл-нов
с эл.-магн. полями при преобразовании кинетич. энергии
электронного потока в энергию эл.-магн. поля или при
обратном преобразовании в ускорителях заряженных ч-ц.
Наилучшее преобразование реализуется при таком Г. э.,
когда плотные сгустки эл-нов с достаточно малым раз-
бросом скоростей фазируются в оптим. тормозящем (в
случае преобразования энергии потока в энергию поля)
или ускоряющем (для противоположного процесса) ВЧ поле
(см. Синхронизм электронов и волн).
Графопостроитель.
Различают Г. э. двух типов: силовое и инерционное.
При силовом Г. э. образование сгустков эл-нов про-
исходит непосредственно под действием эл.-магн= поля
одновременно с модуляцией электронного потока по ско-
рости и энергообменом эл-нов с этим полем. Г. э. такого
типа характерно для ламп бегущей волны, ламп обратной
волны, магнетронов и др. СВЧ ЭВП. Инерционное Г. э.
происходит в области пространства, наз. участком дрейфа,
в к-рой отсутствует ВЧ поле и к-рая отделена от области,
где происходят скоростная модуляция и энергообмен.
Такое Г. э. имеет место, напр., в клистронах. Возможно
сочетание Г. э. обоих типов (в клистронах с распределён-
ным взаимодействием, мазерах на циклотронном резонан-
се и др.).
Качество Г. э., определяющее эффективность взаимо-
действия электронного потока с ВЧ полем, связано с ха-
рактеристиками формируемых сгустков эл-нов: кол-вом
эл-нов в сгустке, плотностью сгустка, распределением ско-
ростей. Количеств, показателями качества Г. э. являются,
в частности, амплитуды «гармоник тока», равные коэф-
фициентам разложения плотности конвекционного тока в
ряд Фурье, нормированным к пост, составляющей. Обра-
зование плотного сгустка эл-нов — нелинейный процесс, что
проявляется в больших (порядка 1) значениях второй и
более высоких гармоник тока (при идеальном Г. э. нор-
мированные амплитуды всех гармоник равны 2). Поэтому
Г. э. используется также для нелинейного преобразования
сигнала, напр., в умножителях и преобразователях часто-
ты.
Г. э. в фазовом пространстве — образование групп
эл-нов, близких по к.-л. характеристикам движения. К такому
Г. э. относятся, напр., синхронизация эл-нов во внеш, полях,
к-рая имеет место в мазерах на циклотронном резонансе
и лазерах на свободных электронах.
Лиг.: Шевчик В. Н., Трубецков Д. И., Аналитические методы
расчёта в электронике СВЧ, М., 1970; Гайдук В. И., Палатов К. И,,
Петров Д. М., Физические основы электроники сверхвысоких частот,
М-, 1971. А. Н. Варнавский, А. В. Теребилов, В. А. Черепенин.
ГРУППОВАЯ СКОРОСТЬ (vr), скорость перемещения
волнового пакета (цуга колебаний волнового поля). Др.
определение: Г. с. — величина, численно равная производ-
ной от циклич. частоты колебаний <о по волновому числу
k:vr=dw/dk. Оба определения дают практически одно и
то же значение Г. с. в случае отсутствия потерь и малой
дисперсии (см. Дисперсия волн), когда искажением формы
волнового пакета по мере его перемещения можно пре-
небречь. В этом случае все гармонич. составляющие вол-
нового пакета (гармоники) распространяются с одной и той
же фазовой скоростью. В отличие от первого определения,
второе в отсутствие потерь имеет смысл при любых зна-
чениях дисперсии. Г. с. в средах и линиях передачи
без потерь равна скорости переноса энергии волны. Она
не может превышать скорости света в свободном прост-
ранстве. Измерение Г. с. осн. на определении времени
передачи сигнала.
Лиг..- Бриллюэн Л., Квантовая статистика, пер. с франц., К., 1934;
Мандельштам Л. И., Поли. собр. трудов, т. 5, [М.], 1950;
Стретт Дж. (лорд Рэлей), Теория звука, пер. с англ., 2 изд., т. 1,
М., 1955; Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976; Пирс Дж.,
Почти всё о волнах, пер. с англ., М., 1976; Крауфорд Ф., Волны,
пер. с англ., 3 изд., М., 1984.
ДАЛЬНОМЕР
108
ДАЛЬНОМЁР, прибор для косвенного измерения рас-
стояний до объектов. По принципу действия Д. подразде-
ляются на две осн. группы. Первую группу составляют
оптич. Д., в к-рых измерение расстояния сводится к решению
равнобедренного треугольника по известным основанию
(базе Д.) и противолежащему (т. н. параллактическому)
углу. Вторую группу составляют акустич. Д., радиодально-
меры и светодальномеры (электрооптич. Д.); определение
расстояний посредством таких Д. осн. на измерении вре-
менных или фазовых соотношений между посылаемыми в
направлении на объект акустич. или эл.-магн. сигналами
и принимаемыми эхосигналами (отражёнными от объекта
или спец, отражателя). Наибольшую точность и даль-
гость измерений обеспечивают радио- и светодальномеры.
Различают радиодальномеры (РД) импульсные и
фазовые. Действие импульсных РД основано на из-
мерении времени распространения коротких радиоим-
пульсов от РД до объекта и обратно; дальность действия
неск. десятков км, относительная погрешность 10~4—10—5=
Применяются гл. обр. в радиолокации и радионавигации.
В фазовых РД используются модулир. радиосигналы в УКВ
диапазоне радиоволн с измерением разности фаз излу-
чаемых и принимаемых радиоволн. Такие РД обеспечи-
вают измерение расстояний в сотни км с точностью до
3 -10—6. Применяются в радионавигации, геодезии, гидро-
графии.
В светодальномерах используются эл.-магн. волны
оптич. диапазона. Совр. светодальномеры содержат в ка-
честве источников света твердотельные, газовые или ПП
лазеры. Лазерные Д. (ЛД) подразделяются на модуляцион-
ные и интерференционные. Практически применяются мо-
дуляционные ЛД двух видов: импульсные и фазовые. В им-
пульсных ЛД используются лазеры, излучающие короткие
(0,1—10 нс) импульсы света, и время их распространения
до объекта (или отражателя) и обратно определяется
непосредственно В фазовых ЛД используются лазеры не-
прерывного действия и импульсные с внутр, или внеш,
модуляторами света; время распространения определяется
косвенно, по разности фаз излучаемого и принимаемого
световых сигналов. В наиболее точных фазовых ЛД — реф-
рактометрах — используются лазеры, излучающие на неск.
длинах волн, что позволяет определять показатель прелом-
ления воздуха и, следовательно, скорость света в момент
проведения измерений. Импульсные ЛД применяются в
основном в космич. дальнометрии и навигации, при топо-
графии. съёмках. Фазовые ЛД, обеспечивающие измерение
с относит, погрешностью до 10~, применяются преим. в
геодезии.
Лит.. Молебный В. В., Оптиколокационные системы, М., 1981; Радио-
геодезические и электрооптические измерения, М., 1985; Сое нев-
ский А» А., Хаимович И. А., Радиоэлектронное оборудование ле-
тательных аппаратов, М., 1987. Б. А» Войнич, М. М. Попов.
ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПРЕЛОМЛЁНИЕ, раздвоение пучка
излучения при прохождении через анизотропную среду
(напр., кристалл), обусловленное зависимостью показателя
преломления от направления и поляризации проходящей
волны (см., напр., Кристаллооптика). Д. л. может иметь мес-
то и в средах с наведённой оптич. анизотропией, напр. при
наложении электрич. поля (см. Керра эффект), магн. поля
(эффект Коттона — Мутона), механич. напряжений (см.
Фотоупругость).
Различают Д. л. линейное, вызывающее раздвоение
изображений, и круговое, вызывающее поворот плоскос-
ти поляризации линейно поляризованного излучения.
ДВУХПОЛЯРНАЯ ДИФФУЗИЯ, то же, что амбиполяр-
ная диффузия.
ДВУХБАЗОВЫЙ ДИбД (однопереходный тран-
зистор), трёхэлектродный полупроводниковый прибор,
содержащий один электронно-дырочный переход (эмиттер-
ный) и два невыпрямляющих контакта к базовой области
(база 1 и база 2). Простейшая эквивалентная схема Д. д
представляет собой два последовательно соединённых рези-
стора и диод, подключённый к их общей точке. Работа
Д. д. осн. на модуляции проводимости области эмиттер —
база 1 при инжекции в неё эмиттером неосновных но-
сителей заряда, что обеспечивает наличие участка отрицат.
дифференц. сопротивления на входной (эмиттер — база 1)
вольт-амперной характеристике прибора.
Осн. параметры Д. д.: межбазовое сопротивление,
коэф, передачи тока, ток включения, напряжение включе-
ния, межбазовое напряжение, остаточное напряжение, ток
утечки, предельная частота. Д. д. получили широкое рас-
пространение в схемах запуска тиристоров, в схемах за-
держки, в реле времени и др.
Лит.: Гаршенин В. В., Дерюгин В. Н., Купцов Ю. Ф.,
«Электронная пром-сть», 1971, № 2, с. 60—63; 3 и С. М., Физика полу-
проводниковых приборов, пер. с англ., кн. 1—2, М., 1984.
В. В. Гаршенин.
ДВУХЗАТВбРНЫИ ПОЛЕВбИ ТРАНЗЙСТОР (по-
левой тетрод), полевой транзистор с двумя затво-
рами, расположенными между стоком и истоком. Исполь-
зование двух затворов, каждый из к-рых независимо спо-
собен изменять толщину канала и, соответственно, регули-
ровать поток носителей заряда в нём, позволяет значи-
тельно расширить функцион. возможности полевого транзи-
стора. Различают Д. п. т. с затворами, расположенными
с разных сторон канала (модулируют толщину канала в
одном сечении), и с затворами, расположенными по одну
сторону канала (модулируют толщину канала в двух раз-
ных сечениях).
Д. п. т. используют в широкополосных усилителях (обес-
печивают более высокий коэф, усиления по мощности, чем
однозатворные полевые транзисторы), в преобразователях
частоты (в качестве смесителей, для реализации ф-ции
умножения и деления частоты), в усилителях с регули-
руемым коэф, усиления, в автогенераторах и др.
ДВУХПОЛЮСНЫЙ ВИБРАТОР (парный вибра-
тор), встречающееся в научно-техн, литературе название
пьезоэлектрического вибратора, используемого в разл. пье-
зоэлектронных устройствах в качестве электрич. двухполюс-
ника. Обеспечивает необходимые частотную избиратель-
ность, стабильность, надёжность и др. функцион. св-ва
пьезоэлектронных устр-в.
ДЕБАЕВСКИЙ РАДИУС ЭКРАНИРОВАНИЯ (Де-
бая длина) [по имени голл. физика П. Дебая
(Р. Debye)] (/д), характерное расстояние, на к-рое в плазме,
полупроводнике, электролите распространяется действие
электрич. поля отд. заряда. Зависит от темп-ры Т и
концентрации носителей заряда п. Для невырожденной
изотермич. и достаточно плотной плазмы
/д = (kT/ Wn)1/2 » 6,9 (Г/Л)1/2,
где е — заряд эл-на, к — постоянная Больцмана. В ПП /д
пропорциональна ср. энергии тепловых колебаний и обратно
пропорциональна плотности носителей заряда.
дебАя температура [по имени голл. физика П. Де-
бая (Р. Debye)] (Тд), характеристическая температура твёр-
дого тела, связанная с предельной частотой сод спектра
упругих колебаний крист, решётки (фононов) соотноше-
нием: Тд=ЙО)д/1с, где h и к — постоянные Планка и Больц-
мана. Д. т. отделяет низкотемп-рную область (где необхо-
109
ДЕМАТРОН
димо учитывать квантовые св-ва ч-ц твёрдого тела) от
высокотемп-рной (где твёрдое тело можно рассматривать
как непрерывную упругую среду).
ДЕИОНИЗАЦИЯ ГАЗА, совокупность процессов, при-
водящих к уменьшению концентрации заряженных частиц
(положительных и отрицательных ионов, электронов) в
занимаемом газом объёме (исчезновение заряженных
частиц из объёма). Заряженные ч-цы могут исчезать как
в самом объёме (объёмная рекомбинация), так и выносить-
ся на ограничивающие этот объём поверхности стенок
и электродов с последующей рекомбинацией на поверх-
ности (поверхностная рекомбинация). Объёмная рекомби-
нация преобладает при высоких давлениях газа (св. неск.
тыс. Па) при непосредственном (парном) соударении эл-нов
с ионами или же при участии третьих ч-ц. Поверхностная
рекомбинация преобладает при низких давлениях (до
103 Па), когда удаление ч-ц из занимаемого газом объёма
может происходить в результате их свободного пролёта
к стенкам и электродам, амбиполярной диффузии, а также
под действием внеш, электрич. поля.
Д. г. обусловливает распад плазмы газового разряда
после отключения напряжения на электродах (гашения
разряда). Этот процесс характеризуется временем де-
ионизации т, за к-рое концентрация заряженных ч-ц
в плазме спадает в е раз. От величины т зависит один
из важнейших параметров газоразрядных приборов — вре-
мя полного восстановления электрич, прочности после гаше-
ния разряда, к-рое определяет частотные св-ва прибора,
его импульсные и др. характеристики. л. Д. Ценднн.
ДЕКАТРбН (от греч. deka — десять и . . .трон), много-
электродный газоразрядный прибор тлеющего разряда,
предназначенный для индикации электрич. импульсов в
десятичной системе .счисления, счёта, коммутации слабо-
точных электрич. цепей. Одна из наиболее распространён-
ных конструкций Д. (двухимпульсного) имеет анод в виде
диска с расположенными вокруг него индикаторными и
объединёнными в две группы управляющими катодами
(подкатодами). Действие Д. осн. на направленном переносе
тлеющего разряда с одного электрода на другой. Управ-
ляющий импульс (УИ) подаётся на подкатоды первой груп-
пы; благодаря снижению на них напряжения возникновения
разряда тлеющий разряд с индикаторного катода пере-
ходит на ближайший к нему подкатод первой группы.
В момент окончания первого УИ на подкатоды второй
группы подаётся второй УИ, при этом разряд переходит
на ближайший подкатод второй группы и с него (по окон-
чании второго УИ) на следующий (ближайший) индикатор-
ный катод. Макс, скорость счёта Д. с двумя группами
подкатодов 5-104 с-' (одноимпульсного Д. — 106 с-1).
В нач. 90-х гг. Д. имеют огранич. применение в связи
с развитием интегральных ПП счётчиков и новых типов
индикаторов. в. Г. Самородов.
ДЕКРЕМЁНТ ЗАТУХАНИЯ (от лат. decreme ntum —
уменьшение, убыль) (6), количественная характеристика
быстроты затухания колебаний в линейной системе (напр.,
в колебательном контуре); равен натуральному логарифму
отношения двух последующих макс, отклонений колеблю-
щейся величины xi и Хг в одну и ту же сторону:
6= ln(xi/хг). Д-з.— величина, обратная числу колебаний,
по истечении к-рых макс, значение колеблющейся величи-
ны убывает в е раз (е~2,718).
ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, радиоэлектронное устройство,
служащее для уменьшения в целое число раз частоты
подводимых к нему периодич. электрич. колебаний. Приме-
няется в синтезаторах частот, хронизаторах, кварцевых ча-
сах, в телевиз. устр-вах синхронизации генераторов развёр-
ток и др. Для деления частоты используют разл. нели-
нейные устр-ва: электронные счётчики, выполненные по
триггерным схемам, генераторы электрич. колебаний с са-
мовозбуждением, регенеративные устр-ва, релаксац. им-
пульсные генераторы и др.
Широкое распространение получили регенеративные Д. ч.
синусоидальных колебаний (рис.). На преобразователь
частоты такого Д= ч. подаются периодич. сигнал частоты
f, подлежащей делению, и сигнал частоты (к—1)-f/k
(к — коэф, деления), возникающий в цепи обратной связи
только при подведении на вход Д. ч. напряжения преобра-
зуемой частоты. На выходе преобразователя появляется
составляющая сигнала разностной частоты, равной f/k. Для
деления частоты повторения импульсных сигналов обычно
применяют Д. ч. на мультивибраторах и блокинг-гене-
раторах, работающих в периодич. режиме с захватыва-
нием частоты повторения импульсов на субгармонич. коле-
бании или в ждущем режиме с периодом повторения
импульсов, большим в к раз. Практически к не превы-
шает 10.
Лит.: Фрол кин В. Т., Попов Л. Н., Импульсные устройства, 3 изд.,
М., 1980; Гоноровский И. С., Радиотехнические цепи и сигналы, 4 изд.,
М-, 1986.
ДЕМАТРбН [от англ, d(isfributed) e(mission) m(agnetron)
a(mplifier) — усилитель магнетронного типа с распределён-
ной эмиссией и ...трон], импульсный магнетронного типа
усилитель прямой волны с разомкнутым электронным по-
током и катодом в пространстве взаимодействия, управля-
емый (включаемый и выключаемый) входным СВЧ сигналом.
В Д. (рис.) вторично-эмиссионный катод эмитирует под
Двухзатвориым полевой транзистор. Схемы двух-
затворных транзисторов: а — на арсениде галлия
с затвором на основе барьера Шоттки (1 — исток;
2, 3 — затвор; 4 — канал с проводимостью
п-типа; 5 — сток; 6 — подложка); б — кремние-
вый с затвором на основе электронно-дырочно-
го перехода (1 — исток; 2 — полупроводниковая
область с проводимостью р-типа; 3 — затвор; 4 —
канап с проводимостью п-типа; 5 —- сток; 6 —
подложка,
вора).
функции
выполняющая
второго зат-
2 3 4 5
3 4 5
регенеративного дели-
Умкожитель
частоты в
(к-1) раз
Делитель частоты. Схема
теля частоты синусоидальных колебаний: f— час-
тота входного сигнала; к — коэффициент деле-
ния. Прохождение сигнала в замкнутой цепи
обратной связи показано пунктирными стрелками.
Дематрон. Схематическое изображение дематро-
на: 1 — замедляющая система; 2 — коллектор;
3 — часть «холодного» катода, выполненная из
материала с относительно малым коэффициентом
электронной эмиссии (с целью уменьшения тока
на коллектор и соответствующего увеличения
кпд); 4 — часть «холодного» катода, выполнен-
ная из материала с высоким коэффициентом
вторичной и низким коэффициентом первичной
эмиссии; 5 — источник постоянного тока с нако-
питепем энергии (источник анодного напряже-
ния); 6 — эпектронный поток; 7 — ввод СВЧ энер-
гии; 8 — вывод СВЧ энергии; Ео — напряжён-
ность статического электрического поля; Вп —-
индукция статического магнитного поля.
Преобразователь
частоты
Буферный
каскад
Выход
I
к
ДЕМБЕРА
110
действием приложенного анодного напряжения небольшое
кол-во эл-нов (на неск. порядков меньше, чем это необхо-
димо для усиления СВЧ колебаний). При подаче на вход
Д. достаточно интенсивного СВЧ сигнала его электрич.
поле сообщает дополнит, ускорение вылетающим с поверх-
ности катода эл-нам. Часть этих эл-нов, изменив направ-
ление движения под действием пост. магн. поля, возвра-
щается к катоду и бомбардирует его. Если энергия эл-нов
превышает значение, при к-ром коэф, вторичной эмиссии
катодного материала больше 1, то начинается лавинное
размножение эл-нов. Переходный процесс в Д. длится обыч-
но всего неск. нс. В результате примерно на половине
длины катода электронный поток достигает насыщения и
группируется в т. н. спицы. Начинается интенсивное осе-
дание эл-нов на элементах замедляющей системы (см.
Динамическое токооседание), т. е. в Д. возникает анодный
ток. При этом прибор работает как усилитель М-типа.
Если выключить входной сигнал или понизить его до опре-
делённого уровня, размножение эл-нов прекратится. Элект-
ронный поток в течение неск. нс рассеится на электродах,
и Д. выключится (перестанет потреблять энергию источ-
ника анодного напряжения).
Т. о., Д. одновременно выполняет ф-ции СВЧ усилителя
и модуляторной лампы. Типичные характеристики совр. Д.:
выходная мощн. 0,1—1 МВт при ср. мощн. 1—10 кВт и
напряжении на аноде 10—30 кВ; полоса усиливаемых
частот 10—15% от ср. частоты; коэф, усиления 10—15 дБ,
кпд 30—40%. Д. применяются гл. обр. в радиолокац. систе-
мах с высокой частотой следования импульсов.
Лит.; Справочник по радиолокации, пер, с англ,, т. 3, М., 1979О
В, И. Петроченков.
ЙЁМБЕРА ЭФФЁКТ [по имени нем. физика X. Дембера,
. Dember)], возникновение фотоэдс (фотоэдс Дембера)
между освещённой и неосвещённой частями поверхности
однородной по всему объёму полупроводниковой пласти-
ны при облучении её светом, спектральный состав к-рого
лежит в области собственного (фундаментального) погло-
щения полупроводника. Открыт в 1931. Свет, поглощаемый
в поверхностном слое ПП, создаёт в нём избыточные кон-
центрации эл-нов и дырок (оптическая инжекция), к-рые
диффундируют от поверхности в глубь ПП. При этом из-за
различия коэф, диффузии (подвижностей) эл-нов и дырок
происходит пространств, разделение носителей заряда обо-
их типов и возникает электрич. поле, к-рое замедляет
более подвижные и ускоряет менее подвижные носители.
В результате установления диффузионно-дрейфового рав-
новесия разделение зарядов прекращается, а между осве-
щёнными и затемнёнными участками возникает фотоэдс.
Фотоэдс Дембера имеет макс, значение, если характерная
длина поглощения света в ПП оказывается существенно
меньше диффузионной длины носителей заряда. Д. э. ис-
пользуется гл. обр. при изучении св-в ПП, из-за малой
величины фотоэдс Д. э. самостоятельного практич. при-
менения не имеет. См. также Фотоэлектрические явле-
ния.
Лит.: Панков Ж., Оптические процессы в полупроводниках, пер, с
англ., М., 1973. В. С. Засед.
ДЕСОРБЦИЯ (от лат. de-------приставка, означающая уда-
ление, и sorbeo — поглощаю), удаление с поверхности жид-
кости или твёрдого тела частиц вещества, поглощённого
поверхностью этой жидкости (твёрдого тела); процесс, об-
ратный адсорбции. Происходит, напр., при повышении
темп-ры, под действием электростатич. поля, оптич. излу-
чения. Д. применяется гл. обр. для очистки и анализа
поверхности тел. Через стадию Д. идёт дегазация —
процесс, обратный абсорбции газов.
ДЕТЁКТОР (от лат. detector — открыватель; обнаруживаю-
щий) в радиотехнике, устройство (узел) в радиоприём-
нике, измерительном приборе и т. д., служащее для
такого преобразования электрич. колебаний, в результате
к-рого из них выделяются составляющие низкой частоты
(детектирование электрич. колебаний). Наиболее распрост-
ранённый случай детектирования — демодуляция —
процесс, обратный модуляции, состоящий в выделении НЧ
модулирующего сигнала из модулированных ВЧ колебаний
(напр., выделение колебаний звуковой частоты или сигналов
изображения).
В большинстве Д. демодуляция осуществляется с помо-
щью электронных приборов с нелинейной ВАХ (диодов,
транзисторов и т. д.). В соответствии с видами модуляции
колебаний различают амплитудные, частотные и фазовые Д.
В амплитудном Д., предназначенном для детектиро-
вания амплитудно-модулированных (AM) колебаний, в ка-
честве элемента с нелинейной ВАХ чаще всего применяют
полупроводниковый диод. В цепи Д. AM колебания преоб-
Детектор. Рис. 1. Структурная схема амплитуд-
ного детектора и осциллограммы напряжения U
на входе нелинейного элемента (точка 1), на
его выходе (точка ’) и на выходе фильтра низких
частот (точка 3).
Рис. 2. Принципиальные электрические схемы
амплитудных детекторов с полупроводниковым
диодом: а — последовательного, 6— параллель-
ного; Lh и С — катушка индуктивности и кон-
денсатор колебательного контура; UBb|> — выход-
ное напряжение; R и С — резистор и конден-
сатор в цепи диода Д; и — резистор и кон-
денсатор фильтра низких часто^
Рис. 3. Схема фаэового детектора- Тр — тран-
сформатор; Di и D, — полупроводниковые дио-
ды; Е—источник опорных колебаний; С и R—
конденсатор и резистор, составляющие нагрузку
детектора; U-j( — входное напряжение; —
выходное напряжение
б
111
ДЕФЕКТОСКОП
разуются в ВЧ импульсы тока одного направления (рис. 1),
амплитуда к-рых изменяется по закону модуляции ВЧ ко-
лебаний. Этот ток создаёт на резисторе в цепи диода
импульсы напряжения, амплитуда к-рых также изменяется
по закону модуляции. Резистор соединяется с диодом либо
последовательно (последоват. Д., рис. 2, а), либо парал-
лельно (параллельный Д., рис. 2, б). С помощью элект-
рич. фильтра нижних частот из спектра импульсного напря-
жения выделяются колебания звуковой частоты, повторяю-
щие модулирующий сигнал. В большинстве случаев про-
детектированное напряжение подводится затем к усилителю
электрич. колебаний. В амплитудных Д. в качестве нели-
нейных элементов используются также транзисторы,
электронные лампы (триоды). В зависимости от того, в
цепи какого электрода транзистора или электронной лампы
включена нагрузка, различают соответственно базовый, кол-
лекторный, эмиттерный или сеточный, катодный и анод-
ный Д. Амплитудное детектирование можно также осущест-
вить линейным изменением во времени электрич. прово-
димости электронного прибора в такт с несущей часто-
той принятого сигнала (синхронный Д.). Проводимость
изменяется подачей на вход прибора вспомогат. колебаний
(от гетеродина), синхронизированных колебаниями несущей
частоты.
В частотном Д. и фазовом Д. частотно-моду-
лированные (ЧМ) и фазово-модулированные (ФМ) колеба-
ния сначала преобразуются в AM колебания, к-рые затем
детектируются амплитудным Д. В наиболее простом частот-
ном Д. преобразование осуществляется колебат. контуром,
расстроенным относительно ср. частоты ЧМ колебаний
(рис. 2). При небольшой расстройке амплитуда напряжения,
снимаемого с контура, изменяется почти пропорционально
расстройке, поэтому изменение частоты колебаний ЧМ сиг-
нала вызывает пропорциональные изменения амплитуды
колебаний в контуре. В фазовом Д. (рис. 3) амплитуда
выходного сигнала зависит от сдвига фаз между при-
нятыми ФМ колебаниями и опорными (эталонными) коле-
баниями той же частоты, подаваемыми далее на вход
амплитудного Д.
Лиг.: Радиоприёмные устройства, под ред. В. И. Сифорова, М., 1974:
Буга Н. Н., Фалько А. И., Чистяков Н. И., Радиоприёмные
устройства, М., 1986. А. В. Тихомиров.
ДЕТЁКТОР РЕНТГЁНОВСКОГО ИЗЛУЧЁНИЯ, при-
бор для обнаружения рентгеновского излучения и изме-
рения его интенсивности. Наибольшее распространение по-
лучили: фотоплёночный детектор, работа к-рого
осн. на эффекте почернения фотоплёнки под действием
рентгеновского излучения; ионизационные детекто-
р ы (Гейгера — Мюллера счётчик, пропорциональный счёт-
чик), в к-рых при попадании рентгеновского излучения в
рабочий объём камеры происходит ионизация газа; сцин-
тилляционный счётчик, действие которого осн. на явлении
люминесценции, возникающей при взаимодействии рент-
геновского излучения с в-вом; полупроводниковые детек-
торы ядерных излучений, в основе работы которых
лежит эффект возникновения в ПП носителей заря-
да (эл-нов и дырок) под действием рентгеновского излу-
чения.
Рентгеновское излучение обычно регистрируют либо по
появлению электрич. сигналов (тока или напряжения) на
выходе Д. р. и., либо по почернению фотоэмульсии; мерой
интенсивности излучения служит сила тока на выходе при-
бора, ср. частота следования электрич. импульсов, степень
почернения фотоэмульсии и т. д. Важнейшая характеристика
таких приборов — эффективность (вероятность обнаруже-
ния рентгеновского излучения при его попадании в детек-
тор). Эффективность Д. р. и. определяется конструкцией
прибора и св-вами рабочего в-ва, она зависит также от
энергии излучения. Др. осн. параметрами Д. р. и. яв-
ляются уровень собств. фона, амплитудное и временное
разрешение, стабильность.
Д. р. и. широко применяются в рентгеновской аппара-
туре для дефектоскопии, медицинской диагностики, струк-
турных исследований, спектрального анализа, микроскопии,
электронно-зондового микроанализа и др. Конструктивное
исполнение Д. р. и. и их параметры определяются наз-
начением и особенностями этой аппаратуры.
Лиг..* Альбиков 3. А., Веретенников А. И., Козлов О. В.,
Детекторы импульсного ионизирующего иэлучения, /Л., 1978; Рентгено-
техника. Справочник, кн. 2, М., 1980. Г. А. Щукин.
ДЕТЁКТОР ЧАСТЙЦ, прибор для регистрации элемен-
тарных частиц (протонов, нейтронов, электронов, мезонов
и т. д.), атомных ядер (дейтронов, а-частиц и Др.)»
а также рентгеновских и у-квантов. Различают электрон-
ные Д. ч., вырабатывающие электрич. импульс, когда
в объём Д. ч. попадает ч-ца или квант излучения, и
трековые Д. ч., позволяющие не только регистриро-
вать момент прохождения ч-цы, но и воспроизвести её
траекторию (трек). Примеры Д. ч.; электронных — иони-
зационная камера, сцинтилляционный счётчик, полупровод-
никовый детектор ядерных излучений; трековых — камера
Вильсона, пузырьковая камера.
Лиг.: Калашникова В- И., Козодаев М. С., Детекторы элемен-
тарных частиц, М., 1966; Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, под
ред. К. Зигбана, пер. с англ., в. 1—4, М-, 1969; Абрамов А- И.,
Казанский Ю. А., Матусевич Е. С., Основы экспериментальных
методов ядерной физики, 3 изд., М., 1985.
ДЕТЕКТОРНЫЙ СВЧ ДИбДг полупроводниковый диод,
предназначенный для детектирования СВЧ сигнала малой
мощности. Работа Д. СВЧ д. в схеме детектора осн.
на использовании зависимости полного электрич. сопротив-
ления диода от величины внеш, сигнала и выделении
из возникающего на выходе прибора спектра частот пост,
составляющей тока (напряжения). Если СВЧ сигнал модули-
рован по амплитуде НЧ сигналом, го при детектировании
помимо пост, составляющей тока (напряжения) появляется
НЧ сигнал (видеосигнал), повторяющий огибающую СВЧ сиг-
нала.
В качестве Д. СВЧ д. чаще всего используют ПП диоды
с точечным прижимным контактом, с микровплавным (то-
чечным сварным) контактом (см. Точечный диод), плоскост-
ные диоды с барьером Шоттки (см. Шоттки диод), туннель-
ные диоды, диоды на основе термоэлектрич. эффекта
горячих носителей заряда (см. «Г<орячие» электроны). По
конструкции Д. СВЧ д. обычно сходны со смеситель-
ными СВЧ диодами (отличаются от них режимом рабо-
ты).
Одним из важнейших параметров Д. СВЧ д. является
тангенциальная чувствительность Ptg — шумо-
вой параметр, определяемый как значение импульсной мощ-
ности СВЧ сигнала, при к-рой на экране осциллографа, вклю-
чённого на выходе системы детектор — видеоусилитель,
наблюдается совпадение верх, границы полосы шумов (при
отсутствии сигнала СВЧ) с ниж. границей этой полосы
(при его наличии); Ptg выражают в дБ относительно
уровня мощн. в 1 мВт.
Д. СВЧ д. применяются гл. обр. в широкополосных
приёмниках прямого усиления, а также в качестве инди-
каторов СВЧ колебаний в измерит, технике. Как правило,
Д. СВЧ д. работают в режиме квадратичного детектирова-
ния. Для увеличения чувствительности и снижения выход-
ного сопротивления их обычно используют при небольшом
(5—50 мкА) пост, положит, смещении (исключение состав-
ляют низкобарьерные диоды Шоттки, а также диоды с точеч-
ным прижимным контактом на основе Si p-типа). Тан-
генциальная чувствительность совр. Д. СВЧ д. составляет
52—55 дБ в сантиметровом диапазоне длин волн при опти-
мальном пост, смещении. В качестве Д. СВЧ д. часто
применяются смесительные СВЧ диоды.
Лит.: Полупроводниковые диоды. Параметры. Методы изАлерений, под
ред. Н. Н. Горюнова, Ю. Р. Носова, М., 1968; Горбачев А. И.,
Кукарин С. В., Полупроводниковые СВЧ диоды, М., 1968; Стрижа В. И.,
Бузанеоа Е. В-, Радзиевский И. А.. Полупроводниковые приборы
с барьером Шоттки, М., 1974. М. Д Дмитриев.
ДЕФЕКТОСКОП (от лат. defectus — недостаток и греч
skoped — смотрю), устройство для обнаружения дефектов
(напр., нарушений сплошности или однородности макро-
и микроструктуры, отклонений в хим. составе) в материалах,
полуфабрикатах и изделиях методами неразрушающего
контроля. С помощью Д. выявляют потенциально негод-
ные изделия, чтобы исключить их из производств,
процесса и тем самым увеличить выход годных изделий
ДЕФЕКТЫ
112
(материалов) и повысить их качество. Существуют рентге-
новские, магн., УЗ, ИК, люминесцентные, индуктивные,
электронно-лучевые и др. Д. Напр., при просвечивании
стеклянных деталей поляризованным светом можно обна-
ружить места напряжений, к-рые могут привести к нару-
шению спая; при помощи рентгеновского излучения или
УЗ обнаруживают трещины, раковины или посторонние
включения в материалах, предназнач. для изготовления
деталей ЭВП; с помощью оже-спектрометра, используемого
в качестве Д., обнаруживают наличие в веществах хи-
мических примесей, нарушения крист, решётки и др. де-
фекты в ПП материалах, используемых при изготовлении
ИС и ПП приборов; люминесцентные Д. позволяют обна-
руживать нарушения покрытий на деталях электронных
приборов.
Наиболее широко в электронном приборостроении при-
меняется оптич. Д., представляющий собой светооптич.
установку с просветным экраном для визуального контроля
или системой автоматич. анализа изображения (см.
Телевизионные методы контроля). Такие Д. обеспечивают
100%-ный экспресс-контроль ПП пластин на наличие в них
микротрещин, механич. напряжений, сколов, следов резки,
царапин, прилипших абразивных зёрен, линий скольжения,
дефектов упаковки, скоплений дислокаций и т. п. дефектов
непосредственно в производств, условиях. В оптич. Д.
для обнаружения и изучения (анализа) поверхностных де-
фектов ПП пластину освещают под углом 40—60° пучком
световых лучей от точечного источника (рис.). Наличие
на поверхности пластины разл. дефектов приводит к изме-
нению интенсивности отражённых световых лучей. Наблюдая
на экране Д. изображение пластины, полученное в отражён-
ном свете (оптич. топограмма) и состоящее из чередующих-
ся светлых и тёмных пятен, полос, линий и штрихов,
определяют тип дефектов и их размеры. Оптич.
топограммы ПП пластин можно фотографировать, поместив
на место экрана кассету с плоской фотопленкой. Скорость
контроля на оптич. Д. достигает 360—380 пластин за
1 час.
Лит.: Данилин Н. С., Неразрушающий контроль качества продук-
ции радиоэлектроники. Средства и методы, М., 1976; Глаговский Б. А.,
Московенко И. Б., Низкочастотные акустические методы контроля в
машиностроении, Л., 1977; Колешков В. М., Гойденко П. П.,
Буйко Л. Д., Контроль в технологии микроэлектроники, Минск, 1979;
Бугров А. В., Высокочастотные ёмкостные преобразователи и приборы
контроля качества, М., 1982.
Е. И. Воробьева, А. И. Савин, Л. И. Федорченко.
ДЕФЁКТЫ КРИСТАЛЛОВ (от лат. delectus — недоста-
ток, изъян), нарушения периодичности расположения частиц
в кристаллической решётке. Д. к. возникают при росте
кристаллов или их фазовых превращениях, под влиянием
тепловых, механич., электрич. и др. воздействий, при вве-
дении примесей. Различают точечные (нульмерные), линей-
ные (одномерные), поверхностные (двумерные) и объёмные
(трёхмерные) Д. к. К точечным относятся Д. к., свя-
занные с нарушениями периодичности собств. атомной
структуры кристалла: узлы крист, решётки, в к-рых отсут-
ствуют атомы или ионы (вакансии); атомы и ионы, пере-
местившиеся из норм, положения в междоузлия (междо-
узельные атомы и ионы); атомы и ионы в кристаллах
хим. соединений, занимающие узлы «чужой» подрешётки.
К точечным относятся также Д. к., возникающие в результате
внедрения в кристалл примесных атомов (примесей). В ион-
ных кристаллах точечные дефекты рождаются парами (ус-
ловие электронейтральности): либо вакансия и междоузель-
ный ион (дефект Френкеля) (рис. 1, а), либо две вакансии
противоположного знака (дефект Шоттки) (рис. 1, б), либо
два междоузельных иона противоположного знака (антипод
дефекта Шоттки) (рис. 1, в). Примесные атомы, внедряясь
в кристалл, обычно образуют твёрдые р-ры внедрения или
замещения с осн. атомами.
Взаимодействие точечных Д. к. между собой приводит
к возникновению сложных дефектов, напр. двойных вакан-
Дефекты кристал-
лов. Рис. 1. Точеч-
ные дефекты в крис-
талле: а — дефект
Френкеля; б — де-
фект Шоттки; в —-
антипод дефекта
Шоттки. Вакансии
обозначены квадра-
тиками, междо-
узельные ионы —
кружками.
Дефектоскоп. Схема оптического дефектоскопа:
1 — источник излучения; 2 — расходящийся пу-
чок световых лучей; 3 — исследуемая полупро-
водниковая пластина; 4 — экран.
Рис. 2. Схема расположения атомных плоскос-
тей: а — в идеальном кристалле; б — в кристап-
ле с краевой дислокацией, в — в кристалле
с винтовой дислокацией.
Дефлектор. Схема электрооптического дискрет-
ного дефлектора: 1 — модуляторы света; 2 —
двулучепреломляющие кристаллы- Стрелками
указаны возможные направления распростране-
ния светового луча.
113
ДЕФЛЕКТРОН
сии (бивакансий) в металлах, скоплений дефектов (класте-
ров); в ионных кристаллах комплексы из точечных Д. к.,
эл-нов и дырок образуют центры окраски.
Линейные Д. к. — цепочки точечных дефектов, крае-
вые и винтовые дислокации (рис. 2). Краевая дислокация
возникает при обрыве одной из ат. плоскостей внутри
кристалла, винтовая дислокация — при смыкании ат. плос-
костей.
К поверхностным Д. к. относятся: неправильно
уложенные слои атомов (дефекты упаковки); закономер-
ные нарушения норм, чередования ат. плоскостей; области
с разл. ориентацией крист, структуры, связанные друг с
другом операцией точечной симметрии (двойники); разупо-
рядоченность соседних областей кристалла; границы между
зёрнами (кристаллами) в поликристаллах; границы включе-
ний и др. Мн. поверхностные Д. к. представляют собой
ряды и сетки дислокаций. К поверхностным Д. к. отно-
сится также сама поверхность кристалла (на ней обры-
вается крист, решётка).
К объёмным Д. к. относятся: нарушения, связан-
ные с отклонениями от законов стехиометрии; скопления
вакансий; скопления примесей на дислокациях и в зо-
нах роста, нерегулярные образования в виде трещин,
пустот, включений иной фазы и другие макроскопич. де-
фекты.
От дефектов зависят мн. важнейшие св-ва кристаллов —
механические, оптические, электрические, магнитные и т. д.
В совершенной крист, решётке невозможно движение ато-
мов и ионов, т. к. одноврем. обмен местами двух или
более атомов (их миграция) энергетически мало вероятен.
В кристаллах, содержащих дефекты, с миграцией атомов
связаны взаимная диффузия твёрдых тел, твердофазные
хим. реакции и др. явления. Миграцией заряженных ч-ц
обусловлен в основном электрич. ток в ионных кристал-
лах.
Спец, введение дефектов или их устранение—важная
часть технологии произ-ва важнейших материалов: примес-
ных полупроводников, активированных люминофоров, ла-
зерных и фотохромных кристаллов и стёкол. В технологии
создания ПП материалов и ПП приборов примесные атомы
в кристаллы обычно вводят в процессе кристаллизации или
рекристаллизации, диффузией примесей в полупроводник,
ионным легированием. Соответствующим образом распре-
делённые донорные и акцепторные примеси в ПП позволяют
создавать в ПП кристалле активные и пассивные элемен-
ты интегральных схем (диоды, транзисторы, резисто-
ры, конденсаторы и др.) и изолирующие слои между
ними.
В реальных кристаллах кроме дефектов, полученных в
результате целенаправленного воздействия на кристалл,
существуют нежелат. дефекты, возникшие случайно под
действием неконтролируемых факторов. Напр., в примесных
ПП монокристаллах, используемых для создания ПП прибо-
ров, такими нежелат. дефектами являются прежде всего
неудалённые из исходного материала вредные примеси,
кластеры, а также краевые и винтовые дислокации. Не-
желат. Д. к. могут быть источниками свободных носите-
лей заряда, центрами рекомбинации и рассеяния носителей.
Это приводит к случайным локальным изменениям электро-
физ. св-в в объёме ПП. Существование неконтролируемых
дефектов в ПП кристаллах является серьёзным фактором,
сдерживающим микроминиатюризацию элементов ИС,
уменьшающим выпуск годных изделий. Кол-во вредных
примесей в исходных ПП кристаллах уменьшают глубокой
очисткой материалов. Плотность дислокаций и других
нежелательных дефектов можно уменьшить совершенство-
ванием методов выращивания и обработки кристаллов:
использованием бездефектных затравок, выращиванием
кристаллов при предельно малых темп-рных градиен-
тах в условиях, исключающих механические напряже-
ния, и др.
Разработана серия разл. методов, позволяющих изучать
расположение и осн. характеристики таких Д. к., как
дислокации, дефекты упаковки и даже точечные дефекты.
Среди этих методов особо выделяются оптич. методы.
ионная и электронная микроскопия, метод избират. трав-
ления, рентгено-дифракц. и ядерно-физ. методы.
Лит.: Бюрен X. Г. ван. Дефекты в кристаллах, пер. с англ.,
М., 1962; Келли А-, Гровс Г.,'Кристаллография и дефекты в кристал-
лах, пер. с англ., М., 1974; Современная кристаллография, т. 2, М., 1979;
Вавилов В. С., Кив А- Е., Ниязова О- Р., Механизмы обра-
зования и миграции дефектов в полупроводниках, М., 1981; Лейб-
фрид Г., Бройер Н., Точечные дефекты в металлах, пер. с англ.,
М-, 1981; Орлов А. Н., Введение в теорию дефектов в кристаллах,
М., 1983; Орлов А. Н-, Трушин Ю. В., Энергии точечных дефектов
в металлах, М., 1983. Р- М. Имамов.
ДЕФЛЁКТОР в оптоэлектронике (от лат. deflect© —
отклоняю, отвожу), устройство, предназначенное для изме-
нения по заданному закону направления распространения
оптич. излучения (светового луча) в пространстве. Д., в
к-ром направление светового луча изменяется в процессе
его формирования непосредственно в источнике излучения
(лазере), наз. внутренним. Д., к-рый изменяет характе-
ристики светового луча после его выхода из источника,
наз. внешним. По принципу действия Д. разделяют на
механические (сканеры) и оптоэлектронные.
В механич. Д. световой луч управляется посредством пе-
ремещения оптич. элементов (зеркал, призм и др.) в прост-
ранстве, а в оптоэлектронных Д. такое управление осн.
на использовании физ. эффектов, протекающих в жидких и
твёрдых средах при воздействии на них электрич.,
акустич., магн. и др. полей. Оптоэлектронные Д. осущест-
вляют как однокоординатное, так и двухкоординатное от-
клонение светового луча. В последнем случае используют
два скрещенных однокоординатных Д. Различают анало-
говые (непрерывные) и дискретные Д. Аналоговые Д.
обеспечивают непрерывное, последовательное оптич.
сканирование световым лучом в соответствии с управляю-
щим сигналом. Дискретные Д. обеспечивают изменение
направления оптич. излучения в любом заданном направ-
лении в соответствии с управляющим сигналом.
Наиболее распространёнными являются электрооптич. и
акустооптич. Д. Принцип действия электрооптических
Д. осн. на Керра эффекте и Поккельса эффекте. Электро-
оптич. дискретный Д. представляет собой многокаскадное
устр-во (рис.), каждый каскад к-рого состоит из электро-
оптич. модулятора света (обеспечивает изменение поляри-
зации оптич. излучения) и двулучепреломляющего кристал-
ла (осуществляет пространств, разделение световых пучков
с разл. поляризацией). Принцип действия акустоопти-
ческих Д. осн. на явлении дифракции света на УЗ (см.
Акустооптические устройства).
Осн. характеристики Д.: разрешающая способность —
число различимых положений светового луча в пределах
макс, углового перемещения, и быстродействие. Наиболь-
шее разрешение достигается в механич. Д., однако они
уступают по быстродействию оптоэлектронным (примерно
на два порядка). Наибольшее быстродействие и точность
управления световым лучом достигаются в электрооп-
тических дискретных Д., однако сложность их изготовле-
ния и высокая стоимость по сравнению с акустооптич.
Д. обусловливают более широкое распространение пос-
ледних.
Д. применяют в системах оптической обработки инфор-
мации, в оптических запоминающих устройствах, в лазер-
ных алфавитно-цифровых печатающих устр-вах и др. См.
также Жидкокристаллический дефлектор.
Лиг.: Мус тел ь Е. Р., Парыгин В. Н-, Методы модуляции и
сканирования света, М., 1970; Радиотехника, т. 19, М., 1979; Иванов В. И.,
Аксенов А. И., Юшин А. М., Полупроводниковые оптоэлектрон-
ные приборы. Справочник, 2 изд., М., 1988. В- Г. Сомов.
ДЕФЛЕКТРбН (от лат. deflecto — отклоняю и ...трон),
электростатическая отклоняющая система с общим центром
отклонения, положение к-рого не зависит от направления
отклонённого электронного пучка. Д. совместно с фокусиру-
ющим соленоидом или с электростатич. линзами применя-
ется в ЭЛП со считыванием сигнала пучком медленных
эл-нов, гл. обр. в видиконах. Д. создаёт однородное
поперечное электростатическое поле, вращающееся вокруг
продольной оси Д. под действием изменяющихся потенциа-
лов на его электродах. В нач. 90-х гг. наибольшее рас-
пространение получили Д. с периодическим разложением
8 Энц. словарь «Электроника»
ДЖОЗЕФСОНА
114
электродов по длине (рис. 1) и многополюсные Д. с раз-
ложением электродов по азимутальному направлению
(рис. 2). Четыре электрода Д., имеющие сложную
конфигурацию, представляют собой тонкие металлич. пок-
рытия, нанесённые на внутр, поверхность горловины види-
кона. Зазоры между электродами и внеш, контуры Д.
получают методами фотолитографии, лазерного скрайбиро-
вания или электроэрозии.
В видиконах с полностью электростатическими фокуси-
ровкой и отклонением пучка Д. одновременно с ф-цией
отклоняющей системы выполняет роль ср. электрода трёх-
электродной линзы (см. Электростатическая линза). Нали-
чие у Д. общего, стабильного по положению центра
отклонения позволяет подводить отклонённый пучок под
прямым углом к поверхности мишени видикона (орто-
гонализировать отклонённый пучок) путём совмещения фо-
куса коллимирующей линзы с центром отклонения Д.
В видиконах с магн. фокусировкой пучка для улучшения
ортогонализации подхода отклонённого пучка к мишени
и повышения чувствительности отклонения электроды Д.
«закручивают» по его длине так, чтобы выходные участки
электродов были повёрнуты в азимутальном направлении
относительно входных участков на угол 20—30°. Применение
Д. позволило значительно уменьшить потребляемую мощ-
ность видиконов, их габаритные размеры, повысить раз-
решающую способность Приборов. Г. Д. Баландин.
ДЖбЗЕФСОНА ЭФФЁКТ [по имени англ, физика
Б. Джозефсона (В. Josephson)], туннелирование пар,
протекание сверхпроводящего тока через тонкий слой ди-
электрика (или металла в нормальном — несверхпроводя-
щем— состоянии), разделяющего два сверхпроводника (т.
н. контакт Джозефсона). Предсказан Джозефсоном в 1962
и экспериментально обнаружен амер, физиками П. Андер-
соном и Дж. Роуэллом в 1963. Эл-ны проводимости,
объединённые в куперовские пары (см. Сверхпроводи-
мость), проходят через тонкий слой диэлектрика (обычно
плёнку оксида мета исходного металлич. сверхпровод-
ника толщиной ~1 нм) благодаря туннельному эффекту.
Если ток через этот слой не превышает определённого
значения (наз. критическим), то падение напряжения на
контакте Джозефсона отсутствует (т. н. с т а ц и о н а р н ы й
Д. э.). При больших по сравнению с критическим токах
на контакте возникает падение напряжения (J и он излучает
эл.-магн. волны (нестационарный Д. э.). Частота из-
лучения v связана с U соотношением v=2eU/h, где е —
заряд эл-на, h — постоянная Планка. Излучение обусловлено
тем, что объединённые в куперовские пары эл-ны при
переходе через контакт приобретают избыточную по отно-
шению к энергии их осн. состояния энергию 2eU. Единств,
возможность для такой пары вернуться в осн. состояние —
это излучить квант эл.-магн. энергии hv=2eU. Существует
и обратный эффект: если поместить контакт Джозефсона
в СВЧ эл.-магн. поле, то при достижении на нём напряже-
ния с амплитудой U=hv/2e между двумя сверхпроводни-
ками потечёт ток, проявляющийся в виде скачков на ВАХ
такого контакта.
Аналогичные эффекты наблюдаются также в т. н. слабо-
связанных сверхпроводниках, т. е. сверхпроводни-
ках, соединённых тонкой перемычкой (микромостиком или
точечным контактом). На основе контактов Джозефсона
и слабосвязанных сверхпроводников созданы сверхчувствит.
измерит, приборы — гальванометры, магнитометры, СВЧ
детекторы и т. п.; контакты Джозефсона используются
для создания быстродействующих элементов логики и па-
мяти ЭВМ, перестраиваемых микромощных СВЧ генерато-
ров и др. устр-в. Использование контактов Джозефсона
в цифровых устр-вах (в ячейках логики и памяти) осн. на
представлении единицы (бита) информации электрич. током,
циркулирующим в сверхпроводящем контуре. Контакты
Джозефсона служат для управления этим током (его гене-
рации, уничтожения или переключения направления). При-
мером простейшей логич. ячейки с управляемым контактом
Джозефсона является туннельный криотрон. Конструктивно
такая ячейка выполнена в виде двух шин (рис. 1): уп-
равляющей и шины вентиля, содержащей контакт Джозеф-
сона. Действие ячейки осн. на изменении критич. значе-
ния силы тока через контакт магн. полем, создаваемым
током, протекающим через управляющую шину (управ-
ляющим током). В отсутствие управляющего тока критич.
ток превышает силу тока /в в шине вентиля; в этом слу-
чае напряжение на контакте и, следовательно, сигнал на
выходе ячейки отсутствуют. При подаче управляющего
тока критич. ток понижается до значения, меньшего
Дефлеитром. Рис. 1. Схема электронно-оптичес-
кой системы видикона с дефлектроном (а) и раз-
вёртка дефлектрона с периодическим разложе-
нием электродов по длине (6) 1 — дефлектрон;
2 — фокусирующий соленоид, 3 — электронная
пушка; 4 — выводы дефлектрона (две пары);
z — продольная ось дефлектрона. Пунктиром
показана линия «закручивания» электродов де-
флектрона
Рис. 2. Развёртка многополюсного дефлектрона
с разложением электродов по азимутальному
направлению: z — продольная ось дефлектрона
Вых о
б
Джозефсона эффект. Рис. 1. Конструкция логи-
ческой ячейки на основе управляемого контакта
Джозефсона (а) и её принципиальная электри-
ческая схема (6): 1—управляющая шина; 2—
шина вентиля; 3 — контакт Джозефсона; I —
управляющий ток; I —ток в шине веитЗля.
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема
ячейки памяти с неразрушающим считыванием
на основе трёх контактов Джозефсона: 1 —
адресная шина; 2 — разрядная шина; 3 — запо-
минающий контур; 4 — шина считывания. Стрел-
ками указаны направления токов в шинах и запо-
минающем контуре для случая, когда информа-
ция в ячейке записана как «1».
115
ДИАГНОСТИКА
1В, что приводит к появлению напряжения на контакте
и выходного сигнала Через согласованную линию выход-
ной сигнал с ячейки поступает в нагрузку, при этом согла-
сованная линия может служить управляющей шиной для др.
логич. элементов. Ячейка памяти с неразрушающим считы-
ванием содержит два контакта Джозефсона в запоминаю-
щем контуре (рис. 2) и один в цепи считывания. Запись
информации в такую ячейку осуществляется последоват.
подачей токов в адресную и разрядную шины. При этом
в зависимости от направления тока в адресной шине
сверхпроводящий ток, возникающий в контуре, циркулирует
либо по часовой стрелке (информация записана как «1»),
либо против часовой стрелки (записана как «О»). При счи-
тывании информации токи подаются в разрядную шину и
шину считывания, сигнал в цепи считывания появляется
только в том случае, когда ток в контуре циркулирует по
часовой стрелке.
Осн. сверхпроводящими материалами для создания кон-
тактов Джозефсона и устр-ва на их основе являются сви-
нец, его сплавы (PblnAu, PbBi и др ), а также ниобий.
Последний отличается высокой механич. прочностью, хим
стабильностью и служит для создания высококачеств. и на-
дёжных контактов. В качестве разделит, материалов ис-
пользуются оксидные плёнки сверхпроводников либо сверх-
тонкие прослойки ПП материалов или металлов в норм
состоянии. Весьма перспективны для создания контактов
Джозефсона синтезированные в кон. 19В6— нач. 1987
сверхпроводящие керамич. материалы на основе соеди-
нений La—Sr—Си—О, Y—-Ва—Си—О, обладающие критич.
темп-рой 100 К и выше, что значительно расширит об-
ласть техн, применения Д. э.
Лит.: Кулик И. O.F Янсон И. К., Эффект Джозефсона в сверхпро-
водящих туннельных структурах, М., 1970; Лихарев К. К., Ульрих Б. Т.,
Системы с джозефсоновскими контактами, М., 1978; Бароне А., Па-
тер но Дж., Эффект Джозефсона: физика и применения, пер. с англ.,
М., 1984; Интегральные схемы и микроэлектронные устройства на сверх-
проводниках, М., 1985; Лихарев К. К., Введение в динамику джо-
зефсоновских переходов, М., 1°85. П. А. Бахтин, Б. Г. Идлис.
ДЖбУЛЯ—ЛЁНЦА ЗАКбН [по имени англ, физика
Дж. П. Джоуля (J. Р. Joule) и рус. физика и электротех-
ника Э. X. Ленца], определяет количество тепловой энер-
гии, выделяемой в проводнике при протекании по нему
электрич. тока. Установлен в 1841 Джоулем и экспери-
ментально подтверждён в 1842 Ленцем В соответствии с
Д.—Л. з. кол-во тепла (джоулевого тепла) Q, выделяемого
за 1 с в единице объёма проводника, связано с уд. про-
водимостью п и плотностью тока J соотношением
Q=kJ2/o, где к — коэф., численное значение к-рого зави-
сит от выбора единицы измерений. Если J измеряется
в А/м2, о — в См/м, то при к=0,239 Q выражается в
калориях, а при к=1 —в джоулях. Д.—Л. з. строго спра-
ведлив только для пост. тока. В случае перем, полей к
тепловым потерям, обусловленным проводимостью среды,
добавляются тепловые потери, связанные с магн. гисте-
резисом (см. Гистерезисные потери).
ДИАГНОСТИКА ПОВЕРХНОСТИ твёрдого тела
(от греч. diagnosfikos — способный распознавать), со-
вокупность методов и средств, позволяющих изучать
свойства поверхности твёрдого тела на основе измерения
и контроля её электрич., оптич. и др. физико-техн,
параметров. Поверхность твёрдого тела является физ. сре-
дой со специфич. св-вами, отличными от св-в осталь-
ной части материала и влияющими на его электрич. харак-
теристики, прочность, прозрачность, коррозионную стой-
кость и др. Как физ. среда поверхность твёрдого тела
включает в себя тонкий приповерхностный слой, толщи-
на к-рого лежит в пределах от 0,05 нм до 50 нм (неск.
сотен моноатомных слоёв) и определяется ат. составом,
структурой материала, а также особенностями взаимодей-
ствия твёрдого тела с падающим на него излучением
или потоком ч-ц (эл-нов, ионов и др.). Многообразие яв-
лений на поверхности проявляется в системах твёрдое
тело — вакуум, металл — ПП, ПП — ПП и т. д. (см., напр.,
Контактные явления. Поверхностные состояния. Полу-
проводниковый переход, Размерные эффекты. Тонкие
плёнки).
В электронном приборостроении знание св-в поверх-
ности твёрдого тела (структурных, эмиссионных, адсорб-
ционных) важно при отработке технологии, анализе дефек-
тов, оценке качества ИЭТ. Все методы Д. п., используе-
мые в электронике, можно условно разделить на две груп-
пы: методы диагностики относительно больших участков
поверхности (с размерами контролируемого поля до
200X200 мм) и локальные методы, обеспечивающие диаг-
ностику участков сверхмалых размеров (в фиксированных
точках), соизмеримых с размерами микроэлектронных
структур (до 2,5Х2,5 мкм).
Диагностика относительно больших участков поверхности.
Эта группа методов преим. связана с применением средств
оптич. визуализации: луп, оптич. микроскопов, оптич.
автоматич. устр-в, дифракц. приборов, эллипсометров,
фурье-спектрометров и др. Лупы с увеличением от 3 до
10 крат (разрешение 0,02—2 мм) и простейшие оптич.
микроскопы с увеличением от 10 до 100 крат (разреше-
ние 0,001—0,01 мм) применяются для контроля внеш, вида
ИЭТ, качества поверхностей резонаторов, крупных электро-
дов и т. п Универсальные оптич. микроскопы, дающие
увеличение до 1000 крат и допускающие наблюдение за
микрообъектами в проходящем и отражённом свете (по-
ляризованном, монохроматическом и т. д.), служат для
измерения и контроля толщины диэлектрич. плёнок, топо-
логии ИС, фотошаблонов, выявления дефектов металлиза-
ции, неоднородностей травления и др.
Телевиз. микроскопы, в к-рых оптич. изображение по-
даётся в видеокамеру и затем через усилители на телевиз.
экран, расширяют возможности визуальной Д. п. за счёт
того, что могут работать не только в видимой, но и в ИК,
УФ, рентгеновской областях спектра, позволяют записать
увеличенное изображение поверхности, напр., на магн.
ленту. Прецизионные оптич. микроскопы, обеспечивающие
автоматич. измерение размеров топологии и детальное
наблюдение поверхности (наличие дефектов и отклонение
размеров в субмикронной области), имеют увеличение до
10 000 крат (разрешение до 100 нм) при поле перемеще-
ния объекта по площади до 150X150 мм. Совр. устр-ва
визуального контроля поверхности снабжаются програм-
мно-управляемыми координатными столиками, системами
точного позиционирования объекта контроля и др.
устр-вами, обеспечивающими автоматизацию процессов из-
мерения и регистрацию результатов измерений.
Среди оптич. автоматич. устр-в широкое распростра-
нение получили лазерные анализаторы микронеоднород-
ностей. Принцип их работы основан на регистрации света,
рассеянного ч-цами, царапинами, сколами, выемками и
жирными пятнами на поверхности образца, напр. ПП
пластины, при сканировании её лазерным лучом. Подоб-
ные анализаторы рассчитаны на обнаружение микронеод-
нородностей размером от 0,2 до 300 мкм при их поверх-
ностной плотности в диапазоне 1—105 см-2. Количеств,
информация о размерах и поверхностной плотности мик-
родефектов поступает на цифропечатающее устр-во или
на дисплей. Более широкими возможностями неразру-
шающего оперативного контроля поверхности обладают
лазерные гетеродинные микроскопы, регистрирующие от-
ражённый сигнал по амплитуде и фазе. Они обеспечивают
измерение топологии и выявление микродефектов в суб-
микронной области с разрешением ок. 10 нм при диамет-
ре лазерного луча ок. 1 мкм.
Дифракц. методы Д. п= и методы эллипсометрии в опре-
делённой мере позволяют преодолеть предельные возмож-
ности оптич. микроскопов, ограниченные дифракцией света
(см. Дифракция волн). Используя тестовые дифракц.
решётки в составе топологич. фигур на фотошаблонах
и ИС, можно измерить элементы с резкими краями
размером до 0,1 мкм при длине волны лазерного излу-
чения 0,633 мкм. Эллипсометрич. методы Д. п. основаны
на изучении светового пучка, отражённого этой поверх-
ностью или преломлённого на ней. Падающий на поверх-
ность плоскополяризованный свет приобретает при отра-
жении и преломлении эллиптич. поляризацию. Зависи-
мость между оптич. постоянными приповерхностного слоя
8*
ДИАГНОСТИКА
116
д
и параметрами эллиптически поляризованного света уста-
навливается на основании соотношений между амплиту-
дами, фазами и состояниями поляризации отражённой и
преломлённой световых волн (формул Френеля). На прин-
ципах эллипсометрии построены методы контроля и изме-
рения толщины и показателя преломления тонких и сверх-
тонких плёнок (толщиной до неск. нм) с погрешностью
3—5% при размерах контролируемого участка около
5X5 мкм.
В фурье-спектрометрах спектры излучения получают в
два приёма: сначала регистрируется т. н. интерферограм-
ма исследуемого излучения, а затем путём фурье-пре-
образования вычисляется его спектр. Интерферограммы по-
лучают с помощью, напр., интерферометра Майкельсона,
к-рый настраивается на получение в плоскости выходной
диафрагмы интерференционных колец равного наклона (см.
Интерференция волн). При постулат, перемещении одного
из зеркал интерферометра изменяется разность хода
лучей А в плечах интерферометра. В процессе измене-
ния А излучение модулируется, причём частота f моду-
ляции зависит от скорости перемещения v плеча, изме-
нения А, а также от длины волны X излучения. Если
v=const, то f=v/X, т. е. каждая длина волны исследуемо-
го излучения кодируется определённой частотой f. На вы-
ходе интерферометра получается интерферограмма, к-рая
для нахождения искомого спектра подвергается фурье-
преобразованию на ЭВМ. Фурье-спектрометры наиболее
эффективны для исследований протяжённых спектров сла-
бых излучений в ИК и миллиметровом диапазонах длин
волн. По виду спектральной линии поглощения устанав-
ливаются тип и положение атомов примеси в крист, ре-
шётке материала с чувствительностью до одного атома
примеси на 109 атомов осн. в-ва. Развитое матем. обес-
печение фурье-спектрометров даёт возможность получать
информацию в реальном масштабе времени и исследо-
вать поверхностные явления, процессы сорбции и кинетику
поверхностных реакций, получать спектры поглощения плё-
нок на поверхностях ПП, металлов и полимеров, состав-
ляющих доли мономолекулярных слоёв.
Локальная Д. п. К средствам локальной Д. п. относятся:
сканирующие (растровые) электронные микроскопы; скани-
рующие туннельные микроскопы; устр-ва, основанные на
регистрации и анализе спектров ч-ц и квантов излуче-
ний, эмитированных из объекта (ПП материалов, кристал-
лов ИС, катодов, электродов, оболочек и т. п.) в резуль-
тате воздействия на него зондирующим потоком ч-ц (эл-нов,
ионов) или эл.-магн. излучением (оптическим, рентге-
новским, гамма-излучением). Растровые электронные мик-
роскопы (РЭМ) по своей разрешающей способности в неск.
тыс. раз превосходят обычные оптич. микроскопы. С по-
мощью РЭМ можно, напр., исследовать микрорельеф под-
ложек, изучать дефекты р—n-переходов, обнаруживать
дефекты в структурах ИС, исследовать распределение
магн. и электрич. полей по поверхности объекта. Для
контроля атомарной структуры поверхности начинают на-
ходить применение сканирующие туннельные мик-
роскопы, обладающие наивысшей разрешающей способ-
ностью среди всех средств визуализации. Принцип их
действия основан на контроле электрич. напряжения меж-
ду исследуемой поверхностью и металлич. иглой с мик-
роостриём (выступы на острие составляют доли нм) при
поддержании неизменной величины электрич. тока, обу-
словленного туннельным эффектом (туннельного тока). С
помощью прецизионного пьезопривода микроостриё ска-
нирует по поверхности; при постоянстве туннельного тока
изменение напряжения между поверхностью и микро-
остриём позволяет получить информацию о структуре
(неровностях, выступах и т. п.) приповерхностного слоя.
Разрешение туннельного микроскопа при сканировании по
площади до 1000ХЮ00 нм в плоскости объекта сос-
тавляет 0,02 нм, в плоскости, перпендикулярной плос-
кости объекта (по вертикали) до 0,01 нм, что позволяет
наблюдать отд. молекулы и атомы. Одно из гл. досто-
инств туннельного микроскопа по сравнению с РЭМ со-
стоит в том, что его использование возможно без ва-
куумной среды, если не требуется учитывать адсорбцию
ч-ц из газовой ^зазы исследуемой поверхностью (при
давлении св. 10— Па на свободную поверхность осаж-
дается около одного монослоя всего за неск. минут). Осн.
недостаток — весьма высокая чувствительность к механич.
и темп-рным воздействиям, вследствие чего приходится
применять сложные защитные устр-ва; определённые труд-
ности связаны также с устранением гистерезисных эффек-
тов в пьезоприводе.
Наиболее разнообразны средства Д. п., основанные на
регистрации и анализе спектров ч-ц и квантов излуче-
ний, эмитированных из объекта (образца) в результате
воздействия на него зондирующим потоком ч-ц или
эл.-магн. излучением. При зондировании поверхности об-
разца эл-нами возникают упругорассеянные первичные
эл-ны, оже-электроны (см. Оже-эффект), вторичные эл-ны
низких энергий (см. Вторичная электронная эмиссия),
катодолюминесценция (см. Люминесценция), эл.-магн. тор-
мозное излучение, характеристич. рентгеновское излучение,
индуцированные токи и напряжения, плазма и т. д. При
воздействии ионов на образец происходит возбуждение
и ионизация атомов кристалла и, как следствие, такие
вторичные эффекты, как излучение световых и рентгенов-
ских волн, ионно-электронная эмиссия, обратное рассея-
ние ионов, распыление атомов и ионов и др. Под дей-
ствием эл.-магн. излучения образец испускает фотоэл-ны
(см. Фотоэффект), десорбированные с поверхности
нейтральные и заряженные ч-цы. Известно ок. 80 мето-
дов спектроскопич. Д. п., различающихся способами зонди-
рования и регистрации информативных ч-ц и излучений:
электронная оже-спектроскопия, рентгеновский микро-
анализ, УФ и фотоэлектронная спектроскопия, масс-
спектроскопия вторичных ионов, лазерная масс-спектро-
скопия и т. д. В технологии электронного приборострое-
ния широко используют ок. 15 методов Д. п. Их система-
тизация, предложенная сов. учёным А. Г. Денисовым
(см. табл.), основана на рассмотрении 9 пар вариантов
системы воздействие — регистрация. Каждой из этих 9 пар
соответствует неск. разновидностей эффективных методов
локальной Д. п. Поскольку получение информации об эле-
ментном составе, хим. состоянии, геометрич. параметрах
структур и дефектов образца с помощью к.-л- одного
метода оказывается невозможным, на практике приходится
прибегать к применению комплекса методов.
Систематизация методов локальной спектроскопической диагностики
поверхностей
Электроны РЭС ЭОС ИОС
ФЭС ДМЭ
СНЭРЭ
Атомные частицы (ионы) ЛАИС ЭСД СОРИНЭ
ВИМС
Электромагнитное излучение ЛАФС ЭМА ИФС
СХРИ
Примечание: РЭС — рентгено-электронная спектроскопия; ЭОС—
электронная оже-спектроскопия; ИОС— ионная оже-спектроскопия; ФЭС—
фотоэлектронная спектроскопия; ДМЭ— дифракция медленных электро-
нов; СНЭРЭ — спектроскопия низкоэнергетичных рассеянных электро-
нов; ЛАИС — лазерная атомно-ионизационная спектроскопия; ЭСД —
спектроскопия электронно-стимулированной десорбции; СОРИНЭ — спек-
троскопия обратнорассеянных ионов низких энергий; ВИМС — вторично-
ионная масс-спектроскопия; ЛАФС—лазерная атомно-флуоресцентная
спектроскопия; ЭМА — электронный микроанализ; ИФС — ионная фото-
спектроскопия; СХРИ — спектроскопия характеристического рентгенов-
ского излучения; в литературе встречается также иная аббревиатура
в написании методов локальной диагностики поверхности с использова-
нием букв как русского, так и латинского алфавита.
117
ДИАГНОСТИКА
Как правило, методы Д. п. являются неразрушающими
или приводят к весьма незначит. разрушениям, не влияю-
щим на работоспособность изделий. Активные и пас-
сивные элементы твердотельных электронных приборов
формируются в приповерхностном слое толщиной до 5—
10 мкм, а глубина проникновения информативных излу-
чений и ч-ц составляет 0,1—10 мкм. Поэтому в ряде слу-
чаев используют методы частичного разрушения (обна-
жения) глубинных слоёв с применением плазмы, хим.
травления и т. п.
Положенные в основу локальной Д. п. методы спект-
роскопии, подобно методам электронной и ионной мик-
роскопии, реализуются в условиях глубокого вакуума
(при давлении 10——10— Па). Типовая структурная схе-
ма средств спектроскопич. Д. п. приведена на рис. 1.
Обычно электронные и ионные источники располагаются
вместе с объектом в общей вакуумной камере. Анализа-
тор эмитированных ч-ц (энергетический и пространствен-
ный) и ионный источник для последоват. снятия тонких
приповерхностных слоёв с исследуемого образца также
располагаются в вакуумной камере. К наиболее рас-
пространённым в электронике методам локальной Д. п.
относятся электронная, ионная и лазерная спектроско-
пия.
Электронная спектроскопия — комплекс мето-
дов и средств Д. п., позволяющий регистрировать и ана-
лизировать пространственно-энергетич. распределения
эл-нов, эмитированных из объекта под действием зон-
дирующего облучения. Наиболее часто используемыми
видами электронной спектроскопии являются рентгено-
электронная спектроскопия (РЭС), электронная оже-
спектроскопия (ЭОС) и ионная оже-спектроскопия (ИОС).
РЭС основана на облучении поверхности объекта кванта-
ми рентгеновского излучения, в результате чего она
эмитирует эл-ны с кинетич. энергией 8KMH=hv—£св, где
£св — энергия связи эл-нов в атомах. Анализируя спектр
эмитированных эл-нов, определяют элементный состав по-
верхности, а по форме спектральных линий — хим. сос-
тояние поверхностных атомов. Порог (предел) обнару-
жения методом РЭС, определяемый предельно малой об-
наруживаемой концентрацией примеси, составляет 0,1 ат.%.
ЭОС основана на облучении поверхности объекта эл-нами.
В энергетич. спектре эмитированных эл-нов наблюдают-
ся пики (реперы), идентифицирующие элементный состав
объекта (рис. 2). Порог обнаружения методом ЭОС ле-
жит в интервале 0,1—0,01 ат.%. В ИОС используется
взаимодействие зондирующего ионного пучка с поверх-
ностью объекта. Энергетич. уровни в ИОС определяют-
ся не атомами, а конгломератами атомов (квазимолеку-
лами), поэтому формы электронной и ионной оже-линий
могут значительно отличаться Друг от друга (рис. 3).
Порог обнаружения методом ИОС зависит от вида стал-
кивающихся атомных ч-ц и изменяется в широких пре-
делах— от 10—7 до 10“4 ат.%.
Полезный сигнал в методах электронной спектроско-
пии получается только от тех эл-нов, к-рые выходят из
приповерхностного слоя без потерь энергии на столк-
новении В первом приближении глубина выхода эл-нов
определяется длиной свободного пробега эл-нов. В твёр-
дом теле, состоящем из неск. компонентов, значение
длины свободного пробега эл-нов является ф-цией
энергии 8 эмитированных эл-нов и ат. плотности объекта
(к-рая, в свою очередь, зависит от коэф, концентрации
атомов, плотности и ат. массы i-ro компонента). Типич-
ные значения 8 лежат в диапазоне 10—3000 эВ; это обес-
печивает поступление информации из приповерхностного
слоя толщиной 0,5—10 нм (рис. 4).
Ионная спектроскопия базируется на регистрации
и анализе ионов, эмитированных поверхностью под воз-
действием разл. зондирующих излучений. Осн. ее разно-
видностями является спектроскопия обратнорассеянных
ионов низких энергий (СОРИНЭ) и вторично-ионная масс-
спектроскопия (ВИМС). В основе метода СОРИНЭ лежит
эффект рассеяния низкоэнергетичных (0,1—10 кэВ) ионов
на атомах поверхности. В результате однократных упру-
гих соударений ионы теряют энергию, и в спектре рас-
сеянных ионов наблюдаются особые точки (реперы), со-
ответствующие массам поверхностных атомов. Благодаря
большим значениям сечения рассеяния ионов, однократ-
ное рассеяние происходит только от наружного моно-
слоя объекта. Порог обнаружения СОРИНЭ составляет
ок. 0,1 ат.%. По методу ВИМС поверхность исследуе-
мого объекта распыляется ионным пучком с последую-
щей регистрацией масс-спектра выбитых ионов. Создан-
ные ионные микроскопы-микроанализаторы с магн. масс-
анализаторами высокой разрешающей способности, а также
спектрометры с ионными микрозондами и квадрупольны-
ми фильтрами масс в диапазоне 1—1000 ат. единиц
Диагностика поверхности. Рис. 1. Обобщённая
структурная схема средств локальной диагности-
ки поверхности: 1 — шлюзовое устройство под-
ключения вакуумной части зондирующего источ-
ника или окно, прозрачное для лазерного или
рентгеновского излучения; 2 — объект (образец);
3 — анализатор частиц (приёмник); 4 — электрон-
ный блок обработки сигналов; 5—устройство
регистрации; 6 — ионный источник для послойно-
го снятия части поверхности объекта; 7— элект-
ронный блок управления ионным источником.
Рис. 2. Типичный оже-спектр загрязнённой по-
верхности: У— энергия эмитированных электро-
нов; N(f.) — энергетическое распределение эми-
тированных электронов; N'(&]—dN(c)/dS
Рис. 3. Оже-линии кремния при электронном (а)
и ионном (б) возбуждениях: Ь— энергия эмити-
рованных электронов; N(S)— энергетическое
распределение эмитированных электронов;
N(') = dN(U/d.;. >
Рис. 4. Типичная зависимость длины свободного
пробега А электронов от энергии £.
ДИАМАГНЕТИЗМ
118
массы обеспечивают разрешение по поверхности до 0,5 мкм,
порог обнаружения 10 ат.%.
Лазерная спектроскопия основана на изучении
спектров эл.-магн. излучения с использованием в качестве
источников зондирующего излучения перестраиваемых по
длине волны лазеров. Наиболее эффективными методами
лазерной спектроскопии являются лазерная атомно-
флуоресцентная спектроскопия (ЛАФС) и лазерная атомно-
ионизационная спектроскопия (ЛАИС) По методу ЛАФС
исследуемый объект подвергается воздействию лазерного
излучения, настроенного в резонанс с одной из спект-
ральных линий поглощения данного объекта, а затем с по-
мощью фотоэлектронного умножителя регистрируется
флуоресцентное излучение, возникающее при спонтанном
распаде возбуждённого энергетич. уровня. По методу
ЛАИС исследуемые атомы или молекулы последовательно
в неск. ступеней возбуждаются излучением одновремен-
но двух или более лазеров вплоть до полного отрыва
эл-нов от атомов и образования ионов. Порог обна-
ружения методами ЛАФС и ЛАИС составляет от 10— до
10— ат. % при термич._£аспылени£ части объекта (объём-
ный анализ) и от 10 до 10 ат. % при послойном
анализе путём распыления пробы (объекта) ионным пуч-
ком.
Аналитич. методы, используемые для Д. п., позво-
ляют анализировать структуру и хим. состав поверхности
ИС фотонными, электронными (позитронными), ионными
(атомными), фононными и нейтронными пучками с про-
странственным (по поверхности) разрешением до 0,1 нм—
0,5 мкм, а элементный состав на основе изучения ат.
и _я^ерных св-в — с пределом разрешения до 10— —
10 ат. %. Как правило, чем выше чувствительность
методов Д. п., тем хуже пространств, разрешение. Такая
закономерность наблюдается в диапазоне изменения чув-
ствительности от 1О20 атомов/см' при пространств, разре-
шении ок. 5 нм до 10й атомов/см’ при разрешении по
поверхности ок. 1 см. В частности, для методов ЭОС чув-
ствительность ок. 1018 атомов/см3 достигается при про-
странств. разрешении ок. 0,1 мкм, а для ВИМС и ЛАИС
соответственно 10'4 атомов/см3 и 1016 атомов/см3 при
пространств, разрешении ок. 1 мкм.
Количеств, обработка результатов Д п. весьма затруд-
нительна. В простейшем случае для электронной спектро-
скопии она основывается на предположении о линейной
зависимости между концентрацией компонента и сигна-
лом, полученным от этого компонента. Концентрация ком-
понентов и толщина плёнки в плёночных пробах опре-
деляются из системы уравнений, учитывающих ослабле-
ние зондирующего облучения и потока информативных
эл-нов в плёнке.
Микроскопии, и спектроскопии, методы, составляющие
основу Д. п., находятся в стадии интенсивного развития.
Средства Д. п. совершенствуются в направлении повыше-
ния чувствительности, разрешающей способности, локаль-
ности, автоматизации процессов измерения и обработки
результатов диагностики. Разрабатывается программное
обеспечение для оперативного количеств, анализа качества
поверхности. Исследуются способы метрологич. обеспе-
чения Д. п. Повышается информативность методов Д. п.
путём сочетания корпускулярных и волновых методов с
др. электрофиз. методами, а также с методами на ос-
нове высокоэнергетичных потоков протонов и ионов (спект-
роскопия обратного резерфордовского рассеяния, протоно-
стимулированных ядерных реакций и др.). Для контроля
технологич. процессов (легирования, эпитаксии и т. п.)
создаются установки Д. п., объединяющие в одном ва-
куумном объёме разл. виды Д. п. Уточняются области
использования новых методов Д п.: туннельной микроско-
пии, рентгенодифракционных методов, позитронной
спектроскопии и др. Д п. обеспечивает решение
конкретных задач исследования и контроля качест-
ва поверхностей, структур и исходных материалов
электронной техники, оказывает существенное влияние
на развитие технологии электронного приборострое-
ния.
Лит.: Методы анализа поверхностей, под ред. А. Зандерны, пер. с
англ., М., 1979; Батавин В. В., Концевой Ю. А., «Электронная
пром-сть», 1979, в. 1—2, с. 63—73; Денисов А. Г., Дор джин Г. С.,
Каспарян Р. М., там же, 1982, в. 10—11, с 15—20; Нефедов В. И.,
Че репин В- Т., Физические методы исследования поверхности твер-
дых тел, М., 1983; Броудай И., Мерей Дж., Физические основы
микротехнологии, пер. с англ., М., 1985; Спектроскопия и дифракция
электронов при исследовании поверхности твердых тел, под ред.
Н- Г. Рамбиди, М., 1985; Крем ков М. В., Корпускулярная низкоэнер-
гетическая диагностика поверхности твёрдого тела, Таш., 1986; Бер-
мен ко Н. Н., Ангина Н- Р., «Зарубежная электронная техника», 1986,
№ 9, с. 3—80, № 10, с. 3—81; Мазалов И. Н., Самсонов К. Б.,
Ты минский В. П., «Электронная пром-сть», 1987, в. 5, с. 54—55;
Мей ер ан Ю. С., Флинн П. А., Каррузерс Дж. Р., «ТИИЭР», 1987,
г. 75, № 7, с. 50—101; Денисов А. Г. и др., «Электронная пром-сть»,
1987, в. 5, с. 34—39; Binning G. и др., «AppL Phys. Lett.», 1982, v. 40,
№ 2, р. 178—80. в. Н. Сретенский.
ДИАМАГНЕТЙЗМ (от греч. dia--------приставка, означаю-
щая здесь расхождение, и магнетизм), свойство вещества на-
магничиваться навстречу направлению действующего на
него внеш. магн. поля, один из видов магнетизма. При
внесении тела в магн. поле в электронной оболочке каждо-
го его атома в силу закона эл.-магн. индукции возникают
индуцир. круговые токи. Эти токи создают в атоме индуцир.
магн. момент, направленный противоположно внеш. магн.
полю. Намагниченность J, приобретаемая одним молем
диамагн. в-ва, пропорциональна напряжённости внеш. магн.
поля H:J=xmH, где — молярная диамагн. восприимчи-
вость (хт<10). Обычно абс. величина хт мала (~10—6). Поэто-
му, хотя Д. свойствен всем в-вам, связанная с ним намагни-
ченность- обычно значительно меньше, чем связанная с
парамагнетизмом, ферромагнетизмом или антиферро-
магнетизмом. У чисто диамагн. в-в (диамагнетиков) атомы
или молекулы не обладают собств. магн. моментом. Ано-
мально большой Д. нек-рых переходных металлов (Bi, Sb)
связан с возникновением электронных орбит, охватываю-
щих неск. атомов; в сверхпроводниках аномально боль-
шой Д. обусловлен макроскопич. поверхностными токами.
Лит.; Селвуд П., Магнетохимия, пер. с англ., 2 изд., М., 1958; Дорф-
ман Я. Г., Диамагнетизм и химическая связь. М., 1961; Воне о век им С-В.,
Магнетизм, М.. 1971. И. Е. Дик штейн.
ДИАМАГНЁТИКИ, вещества, намагничивающиеся в на-
правлении, противоположном внеш. магн. полю. В отсут-
ствие внеш. магн. поля Д. немагнитен. К Д. относят-
ся инертные газы, азот, водород, кремний, фосфор,
цинк, золото, ртуть, висмут, графит, органич. соединения —
нафталин, глицерин и т. д. Для типичных Д. магн. вос-
приимчивость Хт на моль в-ва отрицательна и прак-
тически не зависит от величины напряжённости магн.
поля Н и темп-ры. Величина обычно лежит в пределах
10 —10—. Нек-рые Д., напр. висмут, графит, имеют
аномально большие .
ДИКТОФбН (от лат. dicto — диктую и греч. phone —
звук, речь), устройство для записи (на магн. ленту) и после-
дующего воспроизведения (через громкоговоритель или на-
ушники) звука, гл. обр. устной речи. По конструкции и
принципу действия подобен магнитофону, но отличается
от него более узкой полосой воспроизводимых частот
(250—4500 Гц) и меньшей скоростью движения магн. лен-
ты (до 1,19 см/с). Как правило, Д. выпускаются в мало-
габаритном и портативном исполнении с использованием
ИС и миниатюрных механич. и электромеханич. узлов.
Большинство Д. рассчитаны на работу как от сети перем,
тока (220 В, 50 Гц), так и от гальванич. элементов (9—12 В).
ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН (D), интервал между
наибольшим и наименьшим значениями напряжения или
мощности сигналов, в пределах к-рого они передаются
к.-л. устройством (электронным прибором, звукотехн,
комплексом, каналом электросвязи и т. д.) с допусти-
мыми искажениями переносимой информации. Д. д. явля-
ется одним из осн. параметров разл. усилит, устр-в и чаще
всего выражается в децибелах: D=20lg (UMeHC/UMMH) или
D=10lg (Рмакс/Рмин), где 11макс и Рмакс—наибольшие зна-
чения соответственно напряжения и мощности полезного
сигнала на выходе устр-ва, при к-рых его нелинейные
искажения не превышают нек-рых допустимых величин;
^мин и ^мин — наименьшие значения этих же величин,
соизмеримые с уровнем внутр, (собственных) шумов. В те-
119
ДИОД
лефонии используют также др. единицу Д. д. — непер
(Нп): D=ln(UMaKC/UM„H); 1 Нп=8,686 дБ.
Качество устр-ва тем выше, чем больше его Д. д.,
т. е. чем меньше собств. шумы устр-ва или (и) чем боль-
ше неискажённая мощность на его выходе. Напр., Д. д.
СВЧ усилителей обычно составляет 30—60 дБ. Совр. высоко-
качеств. усилители звуковой частоты, в частности исполь-
зуемые в студийных магнитофонах, обладают Д. д., пре-
вышающим 60 дБ. В телефонии удовлетворительным
считается Д. д. в 20—30 дБ.
Лит.: Войшвилло Г. В.г Усилительные устройства, М., 1975;
Голубев В. Н., Оптимизация главного тракта приёма радиоприёмного
устройства, М., 1982. А. А. Шеногин.
ДИНАМЙЧЕСКОЕ ТОКООСЕДАНИЕ, оседание
электронов на стенки канала электродинамической системы
в результате взаимодействия электронного пучка (потока)
с СВЧ полем. Д. т. приводит к нагреву бомбардируемых
участков и является одним из гл. факторов, ограничиваю-
щих надёжность и уровень мощности СВЧ приборов О-типа,
поскольку при большой мощности Д. т. выходной участок
электродинамич. системы расплавляется и прибор выходит
из строя. Д. т. растёт с ростом электронного кпд прибора
и составляет обычно неск. процентов от общего тока
электронного пучка при кпд 10—20% и 5—15% при кпд
20—40%. Причиной Д. т. является увеличение радиуса
траекторий замедленных эл-нов под действием перем,
составляющей поля пространств, заряда сгруппированного
пучка и СВЧ эл.-магн. поля. Д. т. в клистронах происхо-
дит в самом конце пролётного канала, вблизи выход-
ного резонатора; в лампе бегущей волны — в конце
замедляющей системы, причём зона Д. т. имеет значи-
тельно большую, чем в клистроне, протяжённость. Д. т.
сильно зависит от перекосов электродов, полюсных нако-
нечников и др. несовершенств электрон но-оптической сис-
темы. Для снижения Д. т. уменьшают коэф, заполнения
(отношение радиуса электронного пучка к радиусу кана-
ла), повышают жёсткость фокусировки и точность сбор-
ки электронно-оптич. системы.
Лит.: Алямовский И. В., «Электронная техника. Сер. 1. Электро-
ника СВЧ», 1977, в. 5, с. 42—55; в. 6, с- 53—69. И. В. Алямовский.
ДИНАТРбННЫИ ЭФФЁКТ [от греч. dyna(mis) — сила и
...трон], изменение тока в электровакуумных приборах
(напр., в триодах или тетродах), обусловленное возник-
новением вторичной электронной эмиссии с поверхности
электродов (анода, сетки, коллектора) под действием
электронной бомбардировки. В электронных лампах Д. э.
проявляется в режимах, когда напряжение на аноде ста-
новится меньше напряжения на управляющей сетке (у трио-
дов) или на экранирующей сетке (у тетродов), в резуль-
тате чего вторичные эл-ны с анода «улавливаются» этими
сетками, вызывая появление на анодной характеристике
лампы участка с отрицат. крутизной. Т. о., Д. э. ограничи-
вает усилит, возможности электронных ламп. Д. э. устра-
няют либо понижением потенциала в пространстве перед
анодом при введении дополнительной (защитной, или
антидинатронной) сетки, соединённой с катодом (в пенто-
дах), либо путём формирования плотного электронного
пучка (в лучевых тетродах). Кроме того, для уменьшения
Д. э. на внутр, поверхность анода наносят покрытия из
материалов, обладающих малым коэф, вторичной элект-
ронной ЭМИССИИ. Н. В. Черепнин.
ДИНЙСТОР, см. в ст. Тиристор.
динбд [от греч. dyn(amis) — сила и (электр)од],
электрод ряда электровакуумных приборов (напр., вторич-
но-электронного умножителя, фотоэлектронного умно-
жителя), служащий для усиления (умножения) вследствие
вторичной электронной эмиссии падающего на него по-
тока электронов. Д. придаётся форма, обеспечивающая
оптим. направление усиленного потока эл-нов в приборе.
Высоких вторично-эмиссионных св-в Д. достигают путём
нанесения на его поверхность слоя, обладающего боль-
шим коэф, вторичной эмиссии <т, либо изготовления Д.
непосредственно из сплавов с большим о и последую-
щей его обработки (прогрева, окисления и т. п.).
ДИбд [от греч. di-, в сложных словах — дважды, двой-
ной и (электр)од], двухэлектродный вакуумный, газораз-
рядный или полупроводниковый прибор; обладает разл.
проводимостью в зависимости от направления электрич.
тока: высокой — для токов прямого направления и низ-
кой — для токов обратного направления. Осн. разновид-
ности Д.: кенотрон, газотрон и полупроводниковый диод.
Применяется в электро- и радиоаппаратуре для выпрям-
ления перем, тока, детектирования, преобразования частоты
электрич. колебаний, переключения электрич. цепей.
ДИбд С БАРЬЁРОМ ШбТТКИ, то же, что Шот-
тки диод.
ДИбд С МЕЖДОЛЙННЫМ ПЕРЕХОДОМ
ЭЛЕКТРОНОВ (Ганна диод), двухэлектродный полу-
проводниковый прибор (не содержащий р—п-перехода)
с отрицат. дифференциальным сопротивлением, возникаю-
щим в однородном кристалле полупроводника при нало-
жении сильного пост, электрич. поля (порядка неск. кВ/см);
действие основано на Ганна эффекте. Предназначен для
генерирования и усиления СВЧ колебаний в диапазоне
частот 1—100 ГГц.
Активная область Д. с м. п. э. обычно представляет со-
бой ПП слой с электронной проводимостью (толщиной
от единиц до десятков мкм), заключённый между двумя
невыпрямляющими контактами (катодом и анодом). Воз-
никновение отрицат. дифференциального сопротивления
обусловлено переходом носителей заряда (электронов)
под действием электрич. поля, превышающего пороговое
значение, из осн. минимума зоны проводимости (цент-
ральной, или низкоэнергетической, долины) в побочные
минимумы (побочные, или высокоэнергетические, долины).
Поскольку в среде с отрицат. дифференциальной прово-
димостью первоначально возникающая (напр., в результа-
те неоднородного легирования) локальная флуктуация кон-
центрации свободных носителей нарастает, то в актив-
ной области Д. с м. п. э. возникает периодич. модуляция
тока со сверхвысокой частотой (периодически появляют-
ся либо перемещающиеся от катода к аноду и исчезаю-
щие у анода электрические домены, состоящие из двух
слоёв — с повыш. и пониж. концентрациями эл-нов, либо
нарастающие волны избыточных эл-нов). Формирование и
рассасывание доменов, появление волн происходит за счёт
энергии, потребляемой от источника пост, напряжения.
Первые сообщения о создании Д. с м. п. э., работающе-
го в непрерывном режиме генерации в СВЧ диапазо-
не, появились в 1964. Включённый в резистивную цепь,
Д. с м. п. э. выполняет роль генератора импульсов тока.
В этом случае частота генерации фиксирована и опре-
деляется временем пролёта эл-нов через активную об-
ласть прибора. При включении в резонатор Д. с м. п. э.
работает как генератор, перестраиваемый по частоте,
причём частота генерации определяется как временем
пролёта эл-нов, так и параметрами резонансной систе-
мы. Электронными процессами в активной области мож-
но также управлять с помощью перем, напряжения; в этом
случае Д. с м. п. э. работает как усилитель (или преобразо-
ватель) СВЧ или импульсных электрич. сигналов.
Д. с м. п. э. обычно изготовляют на основе GaAs или
1пР методом эпитаксиального наращивания. Такой прибор
представляет собой вертикальную пЧ—п—п -структуру,
снабжённую металлич. контактами и медным теплоотво-
дом. Слой п-типа (активная область) легирован до кон-
центрации 1015—1016 см ; п -слои имеют концентрацию
доноров 1018—10й см и выполняют роль невыпрям-
ляющих контактов. Иногда п -слой, примыкающий к като-
ду, отсутствует, а роль катода выполняет обратно сме-
щённый невысокий Шоттки барьер. Площадь катод-
ного контакта делают меньше анодного, чтобы локали-
зовать область образования электрич. доменов или волн
избыточных эл-нов вблизи катода (при этом напряжён-
ность электрич. поля у катода оказывается выше, чем у
анода). Эквивалентная схема Д. с м. п. э., собранного
в металлокерамич. корпусе, приведена на рис.
ДИОДНАЯ
120
В качестве элементов СВЧ или импульсных интеграль-
ных схем часто используют Д. с м. п. э. с горизонталь-
ной структурой, выполненной на подложке из GaAs или
1пР, обладающей высоким (10"—1(Г Ом-см) удельным
сопротивлением (т. н. планарные Д. с м. п. э.).
По уровню легирования и геометрич. размерам актив-
ной области Д. с м. п. э. делятся на субкритически и су-
перкритически легированные. В субкритически ле-
гированных Д. с м. п. э. величина произведения кон-
центрации эл-нов по на длину активной области I (или
на миним. поперечный размер d) меньше нек-рого критич.
для данного ПП значения (напр., для GaAs это значение
лежит в пределах 10”—5-10" см-2 и 10’°—5-1010 см—2
соответственно). В активной области таких диодов электрич.
домены не возникают, а появляются под воздействием
внеш, перем, напряжения только волны избыточных эл-нов.
Субкритически легированные Д. с м. п. э. используют в ка-
честве усилителей малой мощности. В суперкрити-
чески легированных Д. с м. п. э. величина по-1
(или по-d) превышает критич. значение и имеет место
образование электрич. доменов. Такие диоды могут рабо-
тать в качестве СВЧ усилителей, СВЧ генераторов и преоб-
разователей электрич. импульсов.
СВЧ приборы, использующие эффект междолинного пе-
рехода эл-нов, имеют низкое рабочее напряжение пи-
тания (от единиц до десятков В); выходную мощность
до неск. кВт с кпд 30% в импульсном режиме и десятков
Вт с кпд до 10% в непрерывном режиме на частотах
от 1 до 100 ГГц. Осн. достоинством этих приборов явля-
ется низкий уровень амплитудных шумов, что особен-
но важно для создания чувствит. супергетеродинных при-
ёмников, генераторов малой мощности и др. Д. с м. п. э.
обладают большим диапазоном рабочих частот, чем поле-
вые транзисторы и биполярные транзисторы, и имеют
меньший уровень шума, чем лавинно-пролётные диоды,
хотя и уступают последним по мощности. В диапазоне
20—100 ГГц Д. с м. п. э. являются осн. малошумящим ге-
нераторным ПП прибором. СВЧ приборы на Д. с м. п. э.
находят применение в телеметрии, системах, переносных
радиолокац. станциях, в радиолокац. высотомерах и т. д.
В импульсной технике Д. с м. п. э. используют для создания
быстродействующих функциональных интегральных схем.
Лит.: Кэролл Дж., СВЧ-генераторы на горячих электронах, пер. с англ.,
М., 1972; Левинштейн М. Е., Пожела Ю. К., Шур М. С., Эффект
Ганна, М., 1975; Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с
англ.о кн. I—2, М., 1984. А. м. Зубков.
ДИОДНАЯ СБОРКА, совокупность полупроводниковых
диодов, собранных в единую конструкцию, не соеди-
нённых электрически или соединённых
выводам.
по одноимённым
ДИбДНО-ТРАНЗЙСТОРНАЯ ЛбГИКА (ДТЛ), класс
цифровых интегральных схем, содержащих набор типовых
логических элементов, в к-рых соответствующие преобра-
зования сигналов реализуются с помощью диодных сбо-
рок и транзисторов (рис.). ИС ДТЛ используются для пост-
роения логич. схем ЭВМ и разл. автоматич. устр-в с чис-
ловым программным управлением. Они обладают срав-
нительно высоким быстродействием (10—15 нс) и хорошей
помехозащищённостью; недостаток — значит, мощность
рассеяния (до 30 мВт на 1 логич. элемент).
дипбль (от греч. di-, в сложных словах — дважды,
двойной и polos — полюс) электрический, совокуп-
ность двух равных по абс. величине разноимённых точеч-
ных электрич. зарядов (-J-Q и —Q), находящихся на нек-ром
расстоянии I друг от друга. Осн. характеристика Д.—ди-
польный момент. Электрич. поле в целом нейтральной
системы зарядов, у к-рой центры распределения положит,
и отрицат. зарядов смещены друг относительно друга,
приближённо совпадают с электрич. полем Д. с таким
же, как у данной системы, дипольным моментом (экви-
валентного Д.). Поэтому во мн. случаях электрич. Д.
является хорошим приближением для описания таких сис-
тем на расстояниях, значительно превышающих размеры
системы. Напр., полярные молекулы можно приближённо
рассматривать как электрич. Д. При описании систем
электрич. зарядов, обладающих определённой симметрией
(мультиполей), Д. трактуется как мультиполь 1-го по-
рядка (мультиполем нулевого порядка является отд. заряд,
2-го порядка — квадруполь, 3-го порядка — октуполь
и т. д.).
Электрич. Д. с изменяющимся во времени дипольным
моментом (вследствие изменения длины или величины
зарядов Д.) является источником эл.-магн. излучения (ди-
польного излучения).
В антенной технике Д. наз. симметричный вибратор
(см. Антенна). Длина Д. часто выбирается равной поло-
вине длины излучаемой (принятой) волны (полуволновой
вибратор).
ДИПОЛЬНЫЙ МОМЁНТ элек трический (ре), вели-
чина, характеризующая электрич. свойства системы из двух
равных по абс. величине разноимённых точечных зарядов
-J-Q и —Q (электрич диполя): pe=QI> где I — вектор, про-
ведённый от отрицат. заряда к положительному, наз. пле-
чом диполя. Д. м. определяет электрич. поле диполя на
расстояниях, значительно превышающих I. Понятие Д. м.
используется также для приближённого описания поля,
создаваемого любой электрически нейтральной системой
из N (N>2) зарядов, у к-рой центры распределения
Ди од но-транзистор на в логика |ДТЛ). Типовая
схема логического элемента диодно-транзистор-
ной логики, реализующего функции «И — НЕ»
(«ИЛИ — НЕ»): Д|—з — диодная сборка, на кото-
рой выполняется функция «И» («ИЛИ»); Т
инвертирующий транзистор; Un — напряжение
питания.
Диод с междолинным переходом электронов.
Эквивалентная схема корпусного диода с междо-
линным переходом электронов: С и R— соот-
ветственно ёмкость и отрицательное сопротив-
ление активной области прибора; гп—паразит-
ное сопротивление объёма полупроводника и
контактов; Сн — ёмкость корпуса; LK—индуктив-
ность корпуса и контактов.
Дискриминатор- Дифференциальный частотный
дискриминатор с расстроенными контурами:
L С — первичный контур; LiCi и L2C2 — рас-
строенные контуры; Д1 и Д2 — диодные детек-
торы; Ri и R2 — нагрузки; UM— входной сигнал;
UBWX— выходной сигнал.
ДИСПЛЕЙ
положит, и отрицат. зарядов смещены друг относительно
друга и к-рая может быть представлена эквивалентным
диполем с таким же Д. м., как и у данной системы.
Излучение эл.-магн. волн, обусловленное изменением
во времени Д. м. системы зарядов, наз. дипольным
излучением. Если Д. м. рассматриваемой системы за-
рядов равен нулю, то при её описании вводят после-
дующие приближения, в к-рых распределение зарядов ха-
рактеризуют мультиполями высших порядков (квадру-
полем, октуполем и т. д.).
Знание Д. м. молекул позволяет получить данные о при-
роде хим. связи, структуре молекул и взаимном влия-
нии атомов и ат. групп в молекуле.
О магнитном Д. м. см. в ст. Магнитный момент.
ДИСКРИМИНАТОР (от лат. discriminator — тот, кто от-
деляет, различает), радиоэлектронное устройство, в к-ром
производится сравнение одного из параметров электрич.
сигнала (напр., амплитуды, частоты, фазы) с аналогич-
ным параметром стандартного (эталонного) сигнала, в ре-
зультате чего вырабатывается напряжение, пропорциональ-
ное разности значений сравниваемых параметров. По типу
сравниваемых параметров различают амплитудные, час-
тотные, фазовые и временные Д. На рис. приведён
один из вариантов схемы дифференц. частотного Д. с
расстроенными контурами. Резонансные частоты контуров
отличаются от частоты fo первичного контура на ±Afo-
При частоте входного сигнала fc=fo напряжения на обоих
контурах одинаковы и разностное напряжение на выходе
Д. равно 0. Если частота входного сигнала отклоняется
от fo, то напряжения на контурах изменяются и после
детектирования на нагрузке выделяется разностное на-
пряжение, знак к-рого зависит от того, в какую сторону
от fo ушла частота fc. Д. широко применяются в частотных
и фазовых детекторах радиоприёмников, в измерит,
приборах, амплитудных анализаторах и др. а. ф. Мевис.
ДИСПЁРСИЯ волн (от лат. dispersio — рассеяние),
зависимость фазовой скорости гармонич. волны (эл.-магн.,
акустич.) от её частоты. Применительно к эл.-магн.
волнам чаще рассматривают зависимость от частоты f
(длины волны X) не фазовой скорости Уф, а отношения
п=с/Уф (с — скорость эл.-магн. волны в вакууме), к-рое
в оптике наз. преломления показателем, а в СВЧ техни-
ке — замедления коэффициентом. Различают Д. в. в одно-
родной среде, обусловленную зависимостью физ. харак-
теристик среды (упругости, диэлектрич. проницаемости и
др.) от частоты (наз. иногда материальной диспер-
сией), и дисперсию, связанную с соизмеримостью длины
волны и поперечных размеров волноведущих устр-в —
световодов, волноводов, замедляющих систем (её иногда
наз. волноводной дисперсией). Наличие Д. в. приво-
дит к искажению формы сигналов при распространении
их в среде. Дисперсия света при его прохождении через
прозрачную призму приводит к разложению пучка бело-
го света на спектральные составляющие.
Количественно Д. в. обычно характеризуют кривой зави-
симости п от X или f от волнового числа к, наз. диспер-
сионной кривой (рис.). По характеру зависимости п от
X различают Д. в. нормальную (п убывает с ростом
X, т. е. dn/dX<0) и аномальную (п возрастает с рос-
том X, т. е. dn/dXl>0). В зависимости от направления
фазовой скорости по отношению к групповой скорости
vr Д. в. может быть положительной (уф совпадает
по направлению с уг) или отрицательной (уф про-
тивоположна по направлению vr). В физ. литературе
иногда в понятия положит, и отрицат. Д. в. вкладывают
иной смысл: их отождествляют с понятиями нормальной
и аномальной Д. в. Положит. Д. в. может быть как нор-
мальной, так и аномальной, отрицательная — только ано-
мальной. Напр., нормальная положит, дисперсия света
наблюдается в обычном диэлектрике вдали от полос по-
глощения, а аномальная — вблизи этих полос. Отрицат.
дисперсия эл.-магн. волн наблюдается также в слоистых
структурах, содержащих намагниченную плазму, ферриты и
нек-рые жидкие кристаллы. На Д. в. осн. принцип дей-
ствия мн. радиотехн., оптич. и др. устр-в: рефрактомет-
ров, антенн с частотным сканированием диаграммы направ-
ленности и т. д. Положит. Д. в. используется в замед-
ляющих системах ламп бегущей волны, отрицательная —
в замедляющих системах ламп обратной волны.
В многомодовых линиях передачи, напр. световодах,
искажение формы сигнала связано не только с описан-
ной выше Д. в. для каждой моды (в этом случае её наз.
внутримодовой дисперсией), но и с различием
групповых скоростей разных мод (т. н. межмодовой
дисперсией); для мод, отличающихся поляризацией,
последнюю наз. поляризационной дисперсией.
д
Лит-’ Мандельштам Л. И., Поли. собр. трудов, т. 5, М., 1950; Си-
лин Р. А., Сазонов В. П., Замедляющие системы, М., 1966; Лаидс-
берг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976. Р. А. Силин.
ДИСПЛЁЙ (от англ, display — показывать, воспроиз-
водить), видеотерминал, устройство для визуального
отображения информации, как правило, на экране элект-
ронно-лучевого прибора (ЭЛП). Различают Д. алфавитно-
цифровые и графические для отображения информации
соответственно в виде букв, чисел, текста, таблиц или в
виде графиков, рисунков, чертежей и т. п. Независимо от
Дисперсив волн. Типичные дисперсионные кри-
вые п=л(Х) и f=f(k) для различных видов дис-
персии волн — нормальной (кривая I), аномаль-
ной положительной (кривая 2) и аномальной
отрицательной (кривая 3): и — коэффициент за-
медления; X — длина волны; f — частота колеба-
ний; к — волновое число. Точки пересечения
пунктирных прямых, касательных к дисперсион-
ным кривым в той или иной точке, с осью орди-
нат определяет соответствующее значение груп-
пового замедления (пГ|, nrj и т. д.).
ДИССЕКТОР
122
назначения Д. в его состав кроме ЭЛП входят: пульт
управления с клавиатурой (рис.) и ряд функцион. устр-в
(блоков), обеспечивающих связь Д. с внеш, источниками
информации, ввод информации с клавиатуры, выполнение
операций, предусмотренных программой работы Д. или
вводимых с клавиатуры, врем, хранение предназначенных
для отображения данных, генерацию знаков (символов)
на экране ЭЛП и др. Информация, подлежащая отобра-
жению, либо поступает на Д. автоматически непосред-
ственно с ЭВМ, либо вводится оператором вручную с
клавиатуры пульта управления. Кроме того, в состав Д=
может входить световой карандаш, позволяющий стирать
с экрана ненужные знаки (или часть изображения—чер-
тежа, графика, функции), наносить новые знаки (или
дорисовывать изображение), т. е. оперативно корректи-
ровать отображаемую информацию. Наиболее часто в Д.
используются ЭЛП типа кинескопа, реже применяются
знакопечатающие электронно-лучевые приборы, проек-
ционные электронно-лучевые приборы. Устр-во управления,
генератор знаков, запоминающее устр-во и др. функцион.
блоки Д. выполняются как на дискретных компонентах,
так и на гибридных или ПП ИС и БИС.
Д. применяются в АСУ и автоматизир. системах про-
ектирования, в системах передачи данных и информационно-
справочных системах, в автоматизир. системах текстооб-
работки (редактирования), как устр-ва ввода — вывода дан-
ных в составе ЭВМ, а также как оконечные устр-ва (тер-
миналы) в вычислит, системах. Использование Д. как устр-ва
ввода — вывода информации позволяет наиболее эффек-
тивно осуществлять диалоговый режим работы человека
С ЭВМ. К. С. Ораевский.
ДИССЁКТОР (от лат. dissector — тот, кто рассекает), пе-
редающий электронно-лучевой прибор без накопления за-
ряда для преобразования оптич. изображения в после-
довательность электрич. сигналов; работает на основе
внешнего фотоэффекта. Первые рабочие образцы Д. соз-
даны в США Ф. Фарнсуортом в 1931, в 1934 им же разра-
ботан Д., объединённый в одном приборе с
электронным умножителем (ВЭУ). С кон. 50-х
роко разрабатываются в СССР и др. странах;
дят широкое применение в быстродействующих
следящих и информационно-измерит. системах.
Действие Д. (рис.) осн. на отклонении потока фотоэл-нов
(плотность к-рых соответствует распределению освещён-
ности на поверхности фотокатода) относительно небольшо-
го отверстия в диафрагме (т. н. вырезывающее отверс-
тие). Диафрагма в Д. отделяет секцию фокусировки и
отклонения электронного изображения от секции умноже-
ния, в к-рой эл-ны, прошедшие через вырезывающее
отверстие под действием электростатич. поля, умножаются
в ВЭУ и поступают на нагрузочный резистор коллектора,
образуя видеосигнал. В Д. фокусировка электронного
изображения обычно осуществляется квазиоднородным
магн. полем, а отклонение — магн. полем отклоняющих
катушек, изменяющимся в двух взаимно перпендикуляр-
ных направлениях относительно оси входного отверстия
ВЭУ с частотой строчной и кадровой развёрток (т. о.,
электронное изображение в плоскости диафрагмы переме-
щается так, что с вырезывающим отверстием поочерёд-
но совмещаются строка за строкой все элементы изобра-
жения). Применяются также электростатич. фокусировка и
вторично-
гг. Д. ши-
они нахо-
автоматич.
отклонение. Отсутствие узла накопления заряда, исполь-
зование вырезывающих отверстий разл. формы и разме-
ров (до долей мкм) определяют св-ва и характеристики
Д.: возможность преобразования информации, относящей-
ся к быстропротекающим процессам в реальном масшта-
бе времени; работоспособность в любом режиме разло-
жения (обеспечение произвольной выборки любого участка
изображения по команде); прямо пропорциональная зави-
симость между выходным сигналом и плотностью вход-
ного потока излучения в широком динамич. диапазоне;
наиболее высокая среди передающих телевиз. приборов
разрешающая способность, надёжность и простота эксплу-
атации.
Д. — единственный телевиз. передающий прибор, рабо-
тающий в режиме счёта фотонов. В этом режиме Д.
имеет высокую чувствительность (в секундном диапазоне
возможна регистрация сигналов до 10~7 лк).
Лит.: Бейлин А. Ф. и др.г «Электронная пром-сть», 1974, № 4,
с. 46—51; Ветохин С. С-, Резников И. В., «Оптико-мех. пром-сть»,
1980, № 8, с. 46—50; Китенко Т. Н., Слободян С. М., в кн.: Итоги
науки и техники. Сер- Электроника, т. 15, М., 1983, с. 118—53.
Т. Н. Китенко.
ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЁТКА, периодическая струк-
тура из достаточно большого числа равноотстоящих друг
от друга элементов одинаковой формы, на к-рых проис-
ходит дифракция света (см. Дифракция волн). Осн. св-во
Д. р. — способность раскладывать падающий на неё пучок
света по длинам волн (в спектр). В Д. р., используемой
в качестве оптич. прибора, дифракц. элементами чаще все-
го являются параллельные штрихи, нанесённые на плос-
кую или вогнутую (обычно сферическую) оптич. поверх-
ность. Штрихи с определённым и постоянным для дан-
ной Д. р. профилем повторяются через одинаковый про-
межуток d, наз. её периодом (рис.). Различают отра-
жательные и прозрачные Д. р. В отражательных Д. р.
штрихи наносятся на зеркальную (обычно металличес-
кую) поверхность и наблюдение ведётся в отражённом
свете. В прозрачных Д. р. штрихи наносятся на
поверхность прозрачной (обычно стеклянной) пластинки
(или вырезаются в виде узких щелей в непрозрачном
экране) и наблюдение ведётся в проходящем свете.
При падении монохроматич. параллельного пучка света
с длиной волны X под углом а на прозрачную Д. р., сос-
тоящую из щелей ширины Ь, разделённых непрозрач-
ными промежутками, происходит интерференция волн,
исходящих из разных щелей. В результате после фоку-
сировки на экране образуются максимумы, положение к-рых
определяется уравнением: d(sin a-f-sin p=mX), где р — угол
между нормалью к решётке и направлением распростра-
нения дифрагированного пучка (угол дифракции); целое
число т—0, ±1, ±2, ±3,... равно кол-ву длин волн, на
к-рое волна от нек-рого элемента данной щели Д. р.
отстаёт от волны, исходящей от элемента соседней щели
(или опережает её). Монохроматич. пучки, относящиеся
к разл. значениям т, наз. порядками спектра, а созда-
ваемые ими изображения входной щели — спектральными
линиями Mj. Если на Д. р. падает излучение сложного
спектрального состава, то для каждой длины волны полу-
чится свой набор спектральных линий М2 и, следователь-
но, излучение будет разложено в спектры по числу воз-
можных значений
2 3
m.
Тh Ь fj h 1
il17^ !
4
Диссектор. Схема устройства диссектора: I —
фотокатод; 2 — фотоэлектроны; 3 — ускоряющий
электрод; 4 — диафрагма с вырезывающим
отверстием; 5 — дииоды вторично-электронного
умножителя; 6 — коллектор; 7 — выходной сиг-
нал.
1 Дифракционная решётка. Схема образования
спектров с помощью прозрачной дифракци-
онной решётки, состоящей из щелей: b — ши-
рина щели; d — период решётки; т=0, ±1,
±2, ±3 ...; п — угол падения лучей на дифрак- ,
ционную решётку; р — угол между нормалью
к решётке и направлением распространения ди-
фракционного лучка.
т =3
т =2
/77- 2
/77 = 3(
77? =0 ----------------
123
ДИФФУЗИЯ
Осн. характеристиками Д. р. являются угловая диспер-
сия и разрешающая способность. Угловая дисперсия
определяет угловую ширину спектра для данной X и за-
висит только от углов а и [3:
А[3 т sina-f-sinp
AX dcosp Acosp
Разрешающая способность измеряется отношени-
ем длины волны к к наименьшему интервалу длин волн
ДХ, к-рый может разделить данная Д. р.:
=mN=~j~ (sma+sinp),
где N — число штрихов Д. р., W — ширина Д. р.
В 70-х гг. разработана новая технология изготовления
Д. р., осн. на создании периодич. распределения интен-
сивности излучения на спец, светочувствит. материалах
(фоторезистах) в результате интерференции лазерного
излучения. Такие Д. р., наз. голографическими, ха-
рактеризуются большими габаритными размерами ~400—
600 мм2 (размеры неголографич. Д. р. не превышают
300 мм ), большей допустимой плотностью штрихов
~6ООО штр/мм (для неголографич. Д. р. — 3600 штр/мм).
Д. р. применяются в спектральных приборах, в качестве
оптич. датчиков линейных и угловых перемещений (и з-
мерительные Д. р.), поляризаторов и фильтров ИК из-
лучения, делителей пучков в интерферометрах, в антен-
ной технике для создания антенных решёток с задан-
ными фазами или разностями фаз (фазовыми сдвигами)
волн, излучаемых (или принятых) её элементами (излу-
чателями), и для др. целей.
Лит. см. при ст. Дифракция волн.
ДИФРАКЦИЯ волн (от лат. diffractus — разломанный,
преломлённый), в узком смысле — огибание волной пре-
пятствий, в более широком — любые нарушения перво-
начальной формы волнового фронта при распространении
волны в среде с неоднородностями. Благодаря дифрак-
ции волны могут попадать в область геометрич. тени:
огибать препятствия (напр., звук может быть услышан за
углом дома), проникать через небольшие отверстия в эк-
ранах, создавая за экраном сложную картину волнового
поля с чередующимися максимумами и минимумами излу-
чения, и т. п.
Дифракц. явления практически не зависят от физ. при-
роды дифрагирующих волн и в общем случае могут
быть описаны линейным волновым уравнением с соот-
ветствующими граничными условиями. Однако в такой
общей постановке удаётся решить лишь простейшие задачи.
В большинстве случаев используют приближённые методы,
из к-рых наибольшее распространение получил метод, осн.
на применении принципа Гюйгенса—Френеля (первона-
чально сформулирован голл. учёным X. Гюйгенсом в
167В, уточнён и дополнен франц, физиком О. Ж. Фре-
нелем в 1815). Согласно этому принципу, каждый эле-
мент волнового фронта является центром (фиктивным
источником) вторичной сферич. волны. Волновое поле в
произвольной точке пространства можно рассматривать как
результат интерференции (см. Интерференция волн) вто-
ричных волн, пришедших в точку наблюдения в данный
момент времени.
Структура дифракц. поля существенно зависит от со-
отношения между длиной волны X и линейными разме-
рами D объекта, вызывающего Д. в. Наиболее отчётливо
Д. в. начинает проявляться при D~X.
Д. в. играет существ, роль во мн. физ. процессах.
Так, дифракция радиоволн на сферич. поверхности Земли
является одной из причин приёма радиосигналов за пре-
делами прямой видимости; дифракция на отд. неров-
ностях земного рельефа, на неоднородностях ионосферы
и т. д. вызывает изменение энергии радиосигналов в точке
приёма (дифракц. усиление или замирание). На дифракции
света осн. действие спектральных приборов с дифракц.
решётками (дифракц. спектрометров); дифракция света
определяет предел разрешающей способности оптич» при-
боров (телескопов, микроскопов и Др-); расходимость ла-
зерного излучения также обусловлена дифракцией на вы-
ходном отверстии лазера. Дифракция рентгеновских лучей
на крист, решётках даёт возможность исследовать харак-
тер крист, структуры. Явления дифракции имеют место и
в микромире, поскольку объектам квантовой механики
(эл-нам, нейтронам, атомам и т. д.) присущи и волно-
вые св-ва. В ряде случаев дифракция эл-нов — вредное
явление (напр., дифракц. аберрация в электронно-оптич.
системах) На дифракции микрочастиц осн. такие методы
анализа атомной структуры в-ва, как электронография,
нейтронография.
Лит.: Вайнштейн Л. А., Электромагнитные волны, М., 1957; Го-
релик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Ландсберг Г. С-,
Оптика, 5 изд., М-, 1976; Боровиков В А., Кинбер Б. Е.,
Геометрическая теория дифракции, М-, 1978; Ваганов Р. Б., Каце-
неленбаум Б. 3.0 Основы теории дифракции, М., 1982.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ, ве-
личина, равная отношению малого приращения силы тока
в двухполюснике к вызвавшему это приращение (или
обусловленному им) изменению напряжения. Д. п., как и об-
ратная ей величина, называемая дифференц. сопротив-
лением, вводится для нелинейных элементов электрич.
цепей (ПП диодов, бареттеров, искровых разрядников
и Др ) и в режиме малых сигналов характеризует величи-
ну электрич. потерь, вносимых этими элементами. Нек-рые
ПП приборы (туннельные диоды, Ганна диоды, ПП ста-
билитроны и др.) могут иметь участки ВАХ, соответствую-
щие очень низкой либо, наоборот, очень высокой или даже
отрицат. Д. п. Понятие Д. п. используется также при ана-
лизе физ. явлений, приводящих к нелинейности ВАХ
(см., напр., Токовая неустойчивость, Пробой полупровод-
никовых приборов). При этом в ряде случаев вводят
удельную Д. п. (часто наз. просто Д. п.), равную отно-
шению малого приращения плотности тока к вызвавшему
это приращение изменению напряжённости внеш, электрич.
ПОЛЯ. В. А. Курбатое.
ДИФФУЗИОННАЯ ДЛИНА в полупроводни-
ках (L), расстояние, на к-ром избыточная концентрация
\п неравновесных носителей заряда в процессе диффузии
в отсутствие внеш, электрич. поля уменьшается вследствие
рекомбинации в е раз (е — основание натурального лога-
рифма). Величина L связана с коэф, диффузии D и временем
жизни т неравновесных носителей соотношением: L=
От Д. д. существенно зависят параметры ряда ПП при-
боров.
ДИФФУЗИОННЫЙ ток, электрический ток, обуслов-
ленный диффузией носителей заряда.
ДИФФУЗИЯ (от лат. diffusio — распространение,
растекание), взаимное проникновение соприкасающихся
веществ друг в друга вследствие неупорядоченного тепло-
вого движения частиц вещества. Д. происходит в направ-
лении уменьшения концентрации ч-ц и ведёт к выравни-
ванию распределения ч-ц по всему занимаемому ими
объёму (к выравниванию хим. потенциала в-ва).
Д. имеет место в газах, жидкостях, твёрдых телах,
причём диффундировать могут как собств. молекулы (ато-
мы) в-ва (самодиффузия), так и находящиеся в них ч-цы
посторонних в-в, а в проводящих в-вах — подвижные
носители заряда (эл-ны, дырки, ионы). Соответственно
различают молекулярную диффузию (МД) и диф-
фузию носителей заряда.
В газах МД обусловлена столкновениями ч-ц между
собой, изменяющими случайным образом их скорость и
направление движения, и свободным движением ч-ц в про-
межутках между столкновениями. В жидкостях МД осу-
ществляется перескоками молекул из одного временного
положения равновесия в другое, когда молекула получает
от соседних молекул энергию, достаточную для разрыва
её связей с ними и перехода в окружение др. молекул.
В твёрдых телах действуют неск. механизмов МД: обмен
местами атомов с вакансиями (незанятыми местами крис-
таллической решётки), перемещение атомов по междоуз-
лиям, прямой обмен местами двух атомов и т. д.
ДИФФУЗИЯ
124
При всех механизмах Д. каждая ч-ца постепенно уда-
ляется от места, где она находилась Смещение / ч-цы
меняется со временем случайным образом, но его ср. квад-
рат (Г) за большое число столкновений растёт пропорцио-
нально времени f в соответствии с первым соотношением
Эйнштейна: P~Df, где D — коэф, пропорциональности
(м2/с), наз. коэффициентом Д.
Д. возникает не только при неравномерном распределе-
нии концентрации ч-ц, но также, напр., при неравномерном
нагреве в-ва (термодиффузия). Термодиффузия носи-
телей заряда в твёрдых телах, в результате к-рой
возникает диффуз. поток носителей от «горячего» конца
образца к «холодному», приводит к возникновению термо-
эдс и др. термоэлектрич. эффектам.
Д. определяет скорость мн. технологич. процессов:
откачки вакуумных и газоразрядных приборов, активиро-
вания катодов, эпитаксиального наращивания крист, слоёв,
диффуз. легирования ПП, адсорбц. очистки в-в, каталитич.
хим. реакций и др.
ДИФФУЗИЯ НОСЙТЕЛЕЙ ЗАРЙДА, переме-
щение носителей заряда в кристалле в направлении убы-
вания их концентрации. Играет важную роль в процессах
с участием неравновесных носителей заряда (ННЗ). Д. н. з.
ведёт к выравниванию любого неравномерного распреде-
ления ННЗ по объёму кристалла, к-рое может быть след-
ствием инжекции носителей заряда, неравномерной гене-
рации ННЗ, действия внеш, электрич. поля или обусловлено
неоднородностью самого кристалла. При этом в направле-
нии убывания концентрации ННЗ возникает упорядоченное
их движение — диффузионный ток, плотность к-рого
пропорциональна градиенту концентрации. В полупроводни-
ках различают Д. н. з. монополярную и биполярную. Мо-
нополярная Д. н. з.— диффузия носителей одного зна-
ка. Биполярная Д. н. з.— совместная диффузия ННЗ
противоположных знаков.
Лит.: Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полу-
проводников, М-, 1977; Зеегер К., Физика полупроводников, пер. с аигл.,
М., 1977.
ДИФФУЗИЯ ПРИМЕСЕЙ В ПОЛУПРОВОД-
НИК, один из методов введения легирующих донорных
или акцепторных примесей в полупроводниковый материал
и (или) их перераспределение в нём, осуществляемое
посредством диффузии с целью создания р—п-переходов
и полупроводниковых структур. Сущность метода состоит
в том, что атомы легирующего в-ва, введённые в ПП мате-
риал, определяют как величину, так и тип его электропро-
водности.
В технологии ПП материалов примеси для легирования
методом диффузии выбирают с учётом обеспечения нужно-
го типа электропроводности ПП материала, требуемой вос-
производимости поверхностей концентрации и приемлемой
скорости перемещения атомов примеси в ПП материале при
темп-ре диффузии. Хим. в-ва, содержащие легирующие
примеси, наз. диффузантами. К диффузантам предъ-
являются высокие требования по чистоте состава: кол-во
легирующей примеси должно оптимально соответствовать
процессу диффузии, диффузант не должен вступать в не-
желат. хим. реакции с ПП материалом. Диффузанты
бывают газообразные (напр., EhHg, РНз, А$Нз), жидкие
(ВВгз, РС1з, AsCI5) и твёрдые (В, As, Sb, В2Оз, Р2О5, As2O5,
$Ь2Оз). В зависимости от агрегатного состояния диффу-
занта Д. п. в п. осуществляют из газовой (или паровой),
жидкой или твёрдой фазы. При Д. п. в и. из газовой фазы
диффузант равномерно подводится к поверхности легируе-
мого материала (напр., к ПП пластине). Процесс может
протекать также в замкнутом объёме (напр., в ампуле)
в вакууме или нейтральной среде в результате воздействия
на ПП пластину паров диффузанта. Примером Д. п. в п. из
жидкой фазы может служить диффузия примесей в ПП
пластину из эвтектич. расплава, образующегося при нагре-
вании до /пл плёнки, предварительно напылённой на поверх-
ность этой пластины. Д. п. в п. из твёрдой фазы представ-
ляет собой процесс перераспределения атомов примеси из
одной области ПП пластины в другую, смежную с ней
область, где эта примесь отсутствовала или имела малую
концентрацию; такой процесс происходит, напр., при
термообработке ПП пластин с нанесёнными на них сильно-
легированными эпитаксиальными слоями.
Метод диффузии при легировании ПП материалов тре-
бует точной дозировки диффузанта, т. к. с увеличением
концентрации примеси ухудшаются структурные св-ва ма-
териала, уменьшается подвижность носителей зарядов в нём
и снижается электрич. прочность. Избыточное кол-во
диффузанта может привести к образованию в ПП материале
трудноудалимых соединений или к изъязвлению поверхно-
сти изделия из этого материала. По этой причине, а также
из-за ряда др. недостатков легирование ПП методом
диффузии в планарной технологии с нач. 70-х гг. всё
чаще заменяется ионным легированием. л. м. Можаров.
диэлектрики (англ, dielectric, от греч. dia — че-
рез и англ, electric — электрический), твёрдые, жидкие
и газообразные вещества, основным электрич. свойством
к-рых является способность к поляризации. Термин «Д.»
введён англ, физиком М. Фарадеем для обозначения в-в,
проницаемых для электрич. поля. В технике к Д. относят
в-ва, плохо проводящие электрич. ток, в отличие от про-
водников (металлов) и полупроводников. Электропровод-
ность Д. по сравнению с металлами очень мала; их уд.
электрич. сопротивление q~106—1016 Ом-м. Количеств,
различие в электропроводности Д. и металлов классич.
физика пыталась объяснить тем, что в металлах есть
свободные эл-ны, а в Д. все эл-ны связаны с атомами.
Квантовая теория твёрдого тела объясняет разные электрич.
св-ва металлов и Д. разл. характером распределения
эл-нов по уровням энергии (см. Зонная теория). На энерге-
тич. диаграмме Д. ближайшие свободные уровни зоны
проводимости отделены от заполненных уровней валентной
зоны достаточно широкой по сравнению с ПП запрещённой
зоной (условно принято относить к Д. в-ва с шириной
запрещённой зоны более 3 эВ).
Механизмы поляризации диэлектриков различны и зави-
сят от характера хим. связи. Поляризацию Д. характе-
ризуют электрич. дипольным моментом Р единицы объёма,
наз. вектором поляризации или просто поляризацией.
Величина Р зависит от напряжённости Е внеш, электрич.
поля. У параэлектриков в достаточно слабых полях (значи-
тельно меньших напряжённости внутрикристаллического
поля) Р—еоувЕ, где ео—электрич. постоянная СИ, хе—
диэлектрическая восприимчивость. При рассмотрении спо-
собности Д. к поляризации вместо хе чаще используют др.
безразмерный параметр — относит, диэлектрическую про-
ницаемость ег. В изотропных Д. (аморфных, поликристал-
лических) направления векторов Р и Е совпадают, ег
и Хе являются скалярными величинами. В анизотропных Д.
(крист. Д., текстурах) векторы Р и Е не совпадают
по направлению; в этом случае ег и хе являются тензорами.
В нек-рых Д. поляризация может существовать и в от-
сутствие электрич. поля. Обычно она не проявляется, т. к.
электрич. поле в Д., связанное с этой поляризацией, компен-
сируется полем свободных зарядов, натекающих на поверх-
ность Д извне и изнутри. Нарушение компенсации,
приводящее к врем, появлению электрич. поля в Д., проис-
ходит в пироэлектриках — при изменении темп-ры, в пьезо-
электриках — при деформации. К пироэлектрикам относят-
ся также сегнетоэлектрики (у к-рых в полярной фазе имеет
место спонтанная поляризация, существующая в отсутствие
внеш, поля) и электреты (обладающие способностью
создавать в окружающем пространстве электрич. поле за
счёт предварит, электризации или поляризации). Сегнето-
электрики, пьезоэлектрики и электреты относятся к т. н.
активным Д., на основе к-рых создаются устр-ва, спо-
собные генерировать, преобразовывать или усиливать
электрич. сигналы. Остальные Д. нередко наз. пассив-
ными.
Для каждого Д. существует такое предельное значение
напряжённости внеш электрич. поля, при к-ром происходит
пробой диэлектрика (электрич. прочность Д.). Для твёрдых
Д. электрич. прочность зависит от строения Д., однородно-
125
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
сти электрич. поля, частоты, условий теплоотвода, темп-ры
окружающей среды и др. факторов.
Мощность, выделяющуюся в Д. при воздействии перем,
электрич. поля, наз. диэлектрическими потерями. Величина
этих потерь определяется механизмом поляризации Д.
Диэлектрич. потери характеризуются тангенсом угла
диэлектрич. потерь tg 6 (6 — разность фаз между Р и Е).
В технике пассивные Д. применяются прежде всего как
электроизоляционные материалы. Для этого используются
Д. с высоким уд. сопротивлением, малым fg 6, высокой
электрич. прочностью и, желательно, малой 8Г. От электрич.
изоляции требуется сохранение электроизоляц. св-в в широ-
ком интервале темп-p, в условиях повыш. влажности,
при воздействии механич. нагрузок и химически активных
в-в. В конденсаторах пассивные (и активные) Д. служат
для увеличения электрич. ёмкости. Конденсаторные диэлек-
трич. материалы должны иметь большую ег1 малый tg 6,
высокую темп-рную стабильность св-в. Мн. диэлектрич.
кристаллы используются в качестве активных сред твердо-
тельных лазеров, квантовых генераторов и усилителей
СВЧ.
В ПП электронике, в т. ч. микроэлектронике, всё более
широкое применение находят диэлектрич. тонкие плёнки
(аморфные, стеклообразные, полимерные). Если диэлект-
рич. плёнку поместить между двумя металлич. электродами
или между металлич. электродом и ПП пластиной, то под
действием приложенного напряжения через такую структу-
ру (т. н. сэндвич-структуру) возможно протекание электрич.
тока вследствие туннельного эффекта, надбарьерной (Шот-
тки) эмиссии, инжекции носителей заряда в Д. На основе
структур металл — Д.— металл (см. МДМ-структура) созда-
ны микрополосковые линии СВЧ интегральных схем,
эмиттеры транзисторов на «горячих» электронах; структуры
металл — Д.— ПП (см. МДП-структура) являются основой
приборов с зарядовой связью, МДП-транзисторов (см.
Полевой транзистор), МДП-ИС. Контакты в виде тонкого
слоя Д., разделяющего два сверхпроводника (контакты
Джозефсона; см. Джозефсона эффект), используются для
создания легко перестраиваемых маломощных СВЧ генера-
торов, быстродействующих элементов памяти ЭВМ, кван-
товых интерферометров — сквидов (см. Криоэлектронные
приборы) и др. устр-в. Диэлектрические покрытия широко
применяются для создания диэлектрич. зеркал оптич.
резонаторов, оптич. фильтров, поляризац., светоделит. и др.
устр-в. Нелинейные св-ва Д., проявляющиеся в ВЧ эл.-магн.
полях больших амплитуд (в частности, в луче лазера, где
могут быть созданы электрич. поля ~1О10 В/м), позволяют
с помощью диэлектрич. кристаллов осуществлять преобра-
зование частоты волн, наблюдать самофокусировку света
и др. нелинейные эффекты (см. Нелинейная оптика).
Лит.: Ска на в и Г. И., Физика диэлектриков (Область слабых полей),
М.—Л., 1949; его же. Физика диэлектриков (Область сильных
полей), М., 1958; Фрёлих Г., Теория диэлектриков, пер. с англ., М.,
1960; Желудев И. С., Физика кристаллических диэлектриков, М., 196В;
его же, Электрические кристаллы, 2 изд., М., 1979; Поплавко Ю. М.,
Физика диэлектриков. К., I9B0; Та ре ев Б. М., Физика диэлектри-
ческих материалов, [2 изд.], М., 1982; Харитонов Е. В., Диэлектри-
ческие материалы с неоднородной структурой, М., 1983; Пасынков В. В.,
Сорокин В. С., Материалы электронной техники, 2 изд., М., 1986;
Поплавко Ю., Рез И., Диэлектрики. Основные свойства и применение
в электронике, М., 1989. Б. Л. Антипов.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИЙМЧИВОСТЬ
(хе). одна из основных физических характеристик диэлек-
трика, используемая наряду с диэлектрической проницае-
мостью для описания его способности поляризоваться
в электрич. поле. Для изотропных диэлектриков Д. в. %е
вводится как безразмерный коэф, пропорциональности
между вектором поляризации Р и вектором напряжён-
ности электрического поля Е. В СИ связь между этими
векторами имеет вид: Р=хве(1Е, где — электрич. постоян-
ная. Для вакуума %в=0. В случае анизотропных диэлектриков
величина является тензором.
ДИЭЛЕКТРЙЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ (абсолют-
ная— 8, относительная—ег), физическая величина, харак-
теризующая способность диэлектрика поляризоваться
в электрич. поле. Абс. Д. п. вводится как коэф,
пропорциональности между векторами электрич. индукции
D и напряжённости электрич. поля E:D = eE. Относит.
Д. п. равна отношению абс. Д. п. к электрич. постоян-
ной СИ ео(ео=В,854• 10—12 Ф/м):ег=е/8о. Для вакуума
ег=1 и 8=8о. Д. п. изотропных диэлектриков определяется
одним числом (е — скаляр), анизотропных — совокупностью
неск. чисел (е — тензор). Наряду с Д. п. способность
диэлектрика поляризоваться нередко характеризуют также
диэлектрической восприимчивостью хе; ег и %* связаны
соотношением: Ег=1-гхе-
Величина Д. п. определяется механизмом поляризации
диэлектрика и зависит от поляризуемости частиц (атомов,
молекул, ионов), входящих в состав диэлектрика. У диэлек-
триков с чисто электронным механизмом поляризации
(водород, гелий, трансформаторное масло, полиэтилен и
др.) относит. Д. п. лежит в интервале 1,0002—2,3; у диэлект-
риков, в к-рых преобладает ионный или ориентационный ме-
ханизм поляризации (вода, стекло, кварц, слюда и др.), Д. п.
составляет 3—300 (в ионных кристаллах с дефектами она
достигает 3*103). Аномально высокие значения Д. п. (до
5-104) имеют сегнетоэлектрики.
В большинстве диэлектриков Д. п. практически не зависит
от напряжённости электрич. поля вплоть до пробоя диэлек-
трика. Нек-рые диэлектрики (в основном сегнетоэлектрики)
обнаруживают нелинейную зависимость D от Е, т. е. Д. п.
в них зависит от напряжённости электрич. поля. Для этих
диэлектриков наряду с абс. и относит. Д. п. вводят след,
виды Д. п.: дифференциальную dD/EodE; ревер-
сивную, определяемую как относит. Д. п. в перем, элект-
д
рич. поле при одноврем. наложении пост, или медленно ме-
няющегося поля; начальную относительную, опре-
деляемую при амплитуде электрич. поля, стремящейся к
нулю; эффективную, равную отношению эффективного
значения плотности тока к эффективной напряжённости
электрич. поля, делённому на частоту этого поля.
У неполярных диэлектриков, обладающих электронной
и ионной поляризацией, Д. п. слабо зависит от темп-ры Т.
У полярных диэлектриков, обладающих ориентац. и ре-
лаксац. поляризацией, 8 существенно зависит от Т. Осо-
бенно сильно зависимость Д. п. от темп-ры проявляется
у сегнетоэлектриков вблизи точки Кюри. С целью умень-
шения зависимости е от Т, напр. при создании высоко-
стабильных диэлектрич. резонаторов, используют керамику
из смеси диэлектрич. порошков с разл. темп-рными
коэф. 8.
Зависимость Д. п. от частоты электрич. поля (времен-
ная дисперсия) обусловлена запаздыванием процесса
установления поляризации Р (её релаксацией) по отношению
к изменению напряжённости электрич. поля Е и сопровож-
дается появлением диэлектрических потерь. При наличии
потерь в диэлектрике Д. п. является комплексной вели-
чиной: 8=е'—ie/', причём е' и е" (и, следовательно, е)
сложным образом зависят от частоты электрич. поля.
Отношение мнимой составляющей Д. п. (е") к веществен-
ной (ех) определяет тангенс угла диэлектрич. потерь
(e"/e'=tg б).
Наиболее распространённые методы определения Д. п.
на частотах от 0 до 10 Гц осн. на измерении ёмкости
конденсатора, заполненного исследуемым диэлектриком.
Измеренное в перем поле значение Д. п соответствует ве-
ществ. составляющей комплексной Д. п.; мнимую составля-
ющую обычно определяют по результатам измерения fg 6
и веществ, составляющей. В диапазоне метровых и санти-
метровых волн (108—1011 Гц) для измерения Д. п.
применяются волноводные методы: исследуемый образец
помещается внутрь волновода и регистрируется вызванное
этим образцом изменение структуры поля измерит, линии
Начиная с частот ~10 1 Гц, используются квазиоптич.
и оптич. методы, осн. на измерении с помощью спектро-
метра коэф, пропускания (или коэф, отражения) образца
и соответствующего фазового сдвига волны, и. А. митюре.а.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ в оптике,
один или несколько тонких диэлектрич. слоёв (диэлект-
рич. плёнок), нанесённых на поверхность прозрачного
материала (напр., стекла) для изменения коэф, отраже-
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
126
ния q оптич. излучения от этой поверхности в определённом
диапазоне длин волн. Используется для создания диэлект-
рич. зеркал с высоким значением q (до 99,9%) для
оптических резонаторов лазеров; выделения из падающего
излучения волны с заданным направлением поляризации
(поляризующие Д. п.) или с требуемой длиной волны А
(фильтрующие Д. п.), разделения в заданном отношении
интенсивностей прошедшего и отражённого света (свето-
делительные Д. п.); уменьшения потерь света в оптич.
деталях (напр., линзах), обусловленных его отражением от
преломляющих поверхностей этих деталей (просветляющие
Д. п.) и др.
Действие Д. п. осн. на явлении интерференции волн в
тонких плёнках. Если, напр., Д. п. представляет со-
бой один диэлектрич. слой (рис. 1) с преломления по-
казателем п и оптич. толщиной, равной А/4, то интер-
ференция световых волн, отражённых от передней (гра-
ничащей с воздухом) и задней (граничащей с мате-
риалом) границ слоя, приводит к взаимному их ослаб-
лению (уменьшению q) или усилению (увеличению q)
в зависимости от соотношения между показателями пре-
ломления слоя (п) и материала (пи). Если п<Спо, то отра-
жённые волны при углах падения, близких к нормальному,
находятся в противофазе и при интерференции ослабляют
друг друга. Наибольшее ослабление происходит при равен-
стве отражённых световых потоков, что возможно при
n=Vпо. Если п^пог то отражённые волны имеют одинаковые
фазы и усиливают друг друга. Однослойные Д= п. позволяют
увеличить q до 20—40%. Для большего изменения q на
поверхность наносят много (до 25) чередующихся слоёв
с высоким и низким значениями п (рис. 2). В качестве
материалов для Д. п. используют оксиды, фториды, халь-
когениды металлов. Плёнки наносят на поверхность термич.
или электронно-лучевым испарением в вакууме, осаждени-
ем из р-ров легко гидролизующихся соединений и др.
методами. Г. Я. Колодный.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЁРИ, мощность, рас-
сбиваемая в диэлектрике при воздействии на него перем,
электрич. поля. Рассеяние электрич. мощности в диэлектрике
сопровождается его разогревом. В синусоидальном поле
Д. п. характеризуются тангенсом угла диэлектриче-
ских потерь. Углом Д. п. б наз. угол, дополняющий
до л/2 угол сдвига фаз между током и напряжением в ём-
костной цепи, содержащей исследуемый диэлектрик. Значе-
ние fg 6 определяет ту долю электрич. энергии, к-рая необ-
ратимо переходит в теплоту (теряется в диэлектрике) за
один период колебаний электрич. поля. Произведение
Ertg б=е" (ег — относит, диэлектрическая проницаемость)
наз. коэффициентом Д. п. Потери, отнесённые к еди-
нице объёма диэлектрика, наз. удельными Д. п.
По механизму превращения электрич. энергии в тепло-
вую различают релаксац., ионизац. и резонансные Д. п.
Релаксац. Д. п. имеют место в полярных диэлектриках
и обусловлены ориентац. механизмом поляризации, при
к-ром установление величины вектора поляризации носит
релаксац. характер. Такие потери характеризуются нали-
чием максимума tg 6 на кривых темп-рной и частотной
зависимости. Максимум tg б соответствует таким частоте
и темп-ре, при к-рых период Т изменения поля примерно
равен времени установления ориентации молекул (времени
релаксации). Ионизац. Д. п. наблюдаются в газах и в твёр-
дых пористых диэлектриках при напряжённостях внеш,
электрич. поля, превышающих нек-рое пороговое значение.
Ионизац. Д. п. обусловлены ударной ионизацией атомов
и молекул газа и имеют особенно большое значение
в диапазоне радиочастот. Резонансные Д. п наблюдаются
в тех случаях, когда осн. роль в поляризации диэлектриков
играют малые колебания (смещения) эл-нов и ионов.
Д п. при таких колебаниях максимальны, если частота
внеш, электрич. поля близка к частоте собств. колебаний
эл-нов или ионов (резонанс). Ионному резонансу соответ-
ствуют частоты 1012—1014 Гц, электронному ~10’°—101Ь Гц.
С резонансными Д. п. связано поглощение света ве-
ществом.
Значения tcj 6 для разл. диэлектриков колеблются в пре-
делах от 10 до 0,3. Как правило, малыми значениями tg б
обладают неполярные и ионные диэлектрики. Такие мате-
риалы относят к группе ВЧ диэлектриков. Большим tg б
обладают сегнетоэлектрики, в к-рых определяющими яв-
ляются Д. п , обусловленные переориентацией доменов
в перем, электрич. поле (гистерезисные Д. п.). Реальные
диэлектрики обладают конечной электрич. проводимостью,
с к-рой также связана часть Д. п. (джоулевы потери).
При низких частотах и при повыш. темп-pax джоулевы
потери могут оказаться существенными.
Диэлектрические покрытия. Рис. 1. Схема интер-
ференции в однослойном диэлектрическом по-
крытии (плёнке) с показателем преломления п,
нанесённом на стекло с показателем преломле-
ния по: а — при п<Сло; б— при n>r»n; I — толщина
покрытия; Ei и Е —напряжённости электри-
ческого поля волн, отражённых от передней
и задней границ пленки
Рис. 2. Схема расположения чередующихся
слоёв с большим (nJ и малым (п?) значениями
показателя преломления в многослойных диэлек-
трических покрытиях,- л., — показатель преломле-
ния стекла, причём п?'-_ Пп- ^П|
Диэлектрический гистерезис. Рис 1. Петли ди-
электрического гистерезиса сегнетоэлектриков,
полученные при различных максимальных зна-
чениях напряжённости внешнего электрического
поля: Р — поляризация; Е — напряжённость
электрического поля.
Рис. 2. Двойная петля диэлектрического гисте-
резиса антисегнетоэлектрика: Р—поляризация;
Е — напряжённость электрического поля; Екр —
критическая напряженность электрического поля
127
ДОБРОТНОСТИ
Уменьшение Д. п. имеет большое значение в произ-ве
конденсаторов и в электроизоляц. технике В результате
Д п. часть эл.-магн. энергии преобразуется в теплоту, что
в ряде случаев ухудшает функционирование электронных
приборов и устр-в, содержащих диэлектрич. элементы (ИС,
диэлектрич. резонаторов, активных элементов лазеров и др.),
вплоть до выхода их из строя. Большие Д. п. исполь-
зуются для ВЧ нагрева материалов в таких технологич.
процессах, как сушка (древесины, бумаги, керамики и др.),
нагрев пластмасс перед прессованием.
Д п., как правило, измеряются одновременно с изме-
рением диэлектрич. проницаемости в-ва. В диапазоне частот
50 Гц— 10 МГц применяются мостовые методы измерения;
в диапазоне 50 кГц — 200 МГц наибольшее распростра-
нение получили резонансно-вариац. методы; на частотах,
превышающих 200 МГц, Д. п. измеряют в основном с по-
мощью измерит, линий и волноводов. Для измерения Д. п.
используют также калориметрии, методы. в. с. Сорокин.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГИСТЕРЁЗИС (от греч.
hysteresis — отставание, запаздывание), запаздывание из-
менения величины вектора поляризации диэлектрика и её
неоднозначная зависимость от напряжённости внеш, элек-
трич. поля. Наблюдается в сегнетоэлектриках и анти-
сегнетоэлектриках. Кривая Д. г. сегнетоэлектриков (рис. 1)
подобна кривой магнитного гистерезиса ферромагнетиков.
Площадь петли Д. г. сегнетоэлектрика характеризует
потери энергии на перестройку доменной структуры при
циклич. изменении внеш, электрич. поля. Кривая Д. г.
антисегнетоэлектриков имеет вид двойной петли (рис. 2).
Такой Д. г. связан с фазовым переходом антисегнето-
электрика в сегнетоэлектрич. состояние под влиянием
электрич. поля критич. напряжённости, сопровождаемым
перестройкой крист, структуры. Д. г. сегнетоэлектриков
может быть использован для построения репрограммируе-
мых долговременных запоминающих устр-в ЭВМ и устр-в
управления.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР. электро-
магнитный резонатор, представляющий собой диэлектрич.
тело определённой формы, накопление энергии в к-ром
происходит за счёт эффекта полного внутр, отражения
эл.-магн. волн на границе раздела сред. Спектр собств.
частот и структура полей в Д. р. зависят от соотношения
Дивлектрич«ский резонатор. Рис. 1. Диэлектри-
ческие резонаторы: а — шаровой; 6 — дисковый;
в — кольцевой; г — прямоугольный.
Рис. 2. Плёночные (пла-
нарные) диэлектриче-
ские резонаторы: а —
кольцевой (2) на плоской
диэлектрической под-
ложке (1); б — резона-
тор с решётками в каче-
стве отражателей, обра-
зованными параллель-
ными канавками в ди-
электрической плёнке иа
плоской подложке; А. —
длина волны в диэлект-
рике.
между наибольшим его размером L и длиной волны X
эл.-магн. колебаний в резонаторе (величина L/Х наз.
характеристич. размером Д. р.). В Д. р. с L/X«1 возбуж-
дают колебания преим. низших видов. Чаще всего такие
Д. р. выполняются в форме шара, диска или прямоуголь-
ного параллелепипеда (рис. 1) из материалов с высоким
значением относит, диэлектрич. проницаемости (е>30).
В Д-р. с L/X>1 возбуждают колебания высших видов.
Такие Д. р. изготовляются преим. в форме сплошного диска
или кольца из материалов с невысоким значением б.
К разновидностям Д-р. относится волноводно-ди-
электрический резонатор, представляющий собой
отрезок запредельного волновода, полностью или частично
(по сечению) заполненный диэлектриком.
Добротность Д. р. обычно составляет 103—105. Наиболее
высоким значением добротности обладает Д. р. в виде
диска с L/X2>1, изготовленный из монокристалла оксида
алюминия или лейкосапфира (Q~2,5-10’’ при темп-ре
300 К, св. 4-106 при 4 К,теоретически она может достигать
101 при темп-pax ниже 0,3 К). Д. р. из термостабильных
керамич. материалов наряду с достаточно высокой доброт-
ностью обладает относительно высокой термостабильно-
стью резонансной частоты (темп-рный коэф, частоты —10 6
град-), малыми размерами, хорошо сопрягается с СВЧ
линиями передачи. Д. р. наиболее эффективны в качестве
резонансных элементов в составе ИС, в частности при
построении в микроэлектронном исполнении твердотельных
фильтров, усилит, и генераторных устр-в, работающих
в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн.
На более коротких волнах, включая оптич. диапазон,
применяют плёночные (планарные) Д. р. с харак-
теристич. размерами L/X>1. Такие Д. р. выполняются обыч-
но в виде диэлектрич. кольца на плоской диэлектрич. под-
ложке (кольцевой Д. р.) (рис. 2, а). Для реализации
эффекта полного внутр, отражения диэлектрич. прони-
цаемость подложки должна быть меньше, чем у материала
кольца. Известны также планарные Д. р с отражателями
в виде периодич. структуры, образованной параллельными
канавками в плёнке, нанесённой на плоскую -диэлектрич.
подложку (Д. р. С решётками) (рис. 2,6). Л. В. Алексейчик.
ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЁГА (/), среднее
расстояние, преодолеваемое частицей между двумя по-
следоват. столкновениями с др. частицами. В кинетич.
теории газов Д. с. п. I — 1/поп, где п — число ч-ц (молекул,
атомов) в единице объёма, ап — полное эффективное се-
чение соударения частиц. Через Д. с. п. выражаются коэф-
фициенты вязкости, теплопроводности, взаимной диффузии
компонентов газовой смеси и др. величины. Понятие
Д. с. п. используется также для описания газоподобных
систем (электронов в металлах и ПП, нейтронов в сла-
бопоглощающих средах и т. п.).
«ДЛИННЫЙ » ДИОД, полупроводниковый диод, у
к-рого толщина базы W существенно превышает диф-
фузионную длину неосновных носителей заряда LH. «Д-» д.
наз. также диод с «толстой» базой. Прямой ток в «Д.» д.
сильно зависит от отношения W/LH. На этом св-ве осн.
действие магнитодиодов, в к-рых магн. поле вызы-
вает искривление траекторий движения эл-нов и дырок и,
как следствие, изменение LH, а также т. н, S-диодов,
у к-рых зависимость времени жизни или подвижности
носителей заряда от их концентрации в базе приводит
к появлению на ВАХ прибора участка с отрицательным
дифференциальным сопротивлением.
ДОБРОТНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬ (куметр, Q-метр),
прибор для измерения добротности колебательных кон-
туров, катушек индуктивности и конденсаторов. Д. и. со-
держат (рис.): перестраиваемый генератор колебаний ВЧ;
измерит, контур, образуемый образцовым перем, конден-
сатором Со с градуированной шкалой и катушкой индук-
тивности L, измеряемого контура или вспомогательной
(образцовой) катушкой индуктивности Lo; индикатор резо-
нанса, в качестве к-рого обычно используется ламповый
вольтметр. Принцип измерения добротности с помощью
Д. и. заключается в измерении отношения напряжения
ДОБРОТНОСТЬ
128
Up на образцовом конденсаторе при резонансе к напря-
жению Ui, подводимому к контуру. Для исключения
влияния ёмкости Со на результат измерения добротность
QK контура вычисляется по формуле
„ Qi'Q?
где Q и Q? — значения добротности измерит, контура
при отключённом и подключённом (параллельно Со)
конденсаторе Сх исследуемого контура. Существует также
косвенный метод измерения добротности (метод вариа-
ции частоты или вариации ёмкости), связанный с измере-
нием полосы пропускания измерит, контура. Косвенными
методами с помощью Д. и. можно измерять также ин-
дуктивность, коэф, взаимоиндукции, собств. ёмкость и оми-
ческое сопротивление катушек индуктивности, ёмкость кон-
денсаторов, тангенс угла диэлектрич. потерь диэлектри-
ков, полные сопротивления пассивных двухполюсников, со-
противление коаксиальных кабелей и др. величины.
Д. и. позволяет измерять добротность в пределах от
неск единиц до 103 в диапазоне частот от 1 кГц до неск.
сотен МГц; погрешность измерений составляет 3—5%.
Совр. Д. и. выполняются на ПП элементах и ИС. Всё
шире применяются цифровые Д. и., принцип действия
к-рых осн. на счёте числа периодов затухающих свобод-
ных колебаний в контуре.
Лит.: Справочник по радиоизмери тельным приборам, под ред. В. С. На-
сонова, т. 1, М., 1976; Мирский Г. Я,, Радиоэлектронные измерения,
4 изд., М., 1986; Измерения в электронике. Справочник, под ред. В. А. Куз-
нецова, М., 1987. В. П. Дёмин, Р. А= Ибатуллин.
ДОБРОТНОСТЬ (Q) колебательной системы,
безразмерная величина, пропорциональная отношению пол-
ной энергии W, запасённой в колебательной системе на
резонансной частоте <о, к средней за период колебаний
мощности потерь Р : Q=<oW/P. Принято также выражать
Д. через отношение резонансной частоты ы к ширине
резонансной кривой Д<о на уровне убывания амплитуды
вынужденных колебаний в раза: О=ш/Ди>. Д. связана
с декрементом затухания 6 соотношением: Q=
=д/(л 6):i-t-'/4~n/6. В колебательном контуре с индук-
тивностью L, ёмкостью С и сопротивлением R при доста-
точно малых потерях Д. определяется выражениями: для
последоват контура О—VL/C/R= 1/<dCR= <oL/R; для па-
раллельного контура Q=RVC/L=RCio=R/u>L. В зависи-
мости от того, какие потери в колебат. системе рассмат-
риваются — собственные (в проводниках, среде, заполняю-
щей колебат. систему, и т. п.), внешние (в нагрузке или
линии передачи, подключённой к колебат. системе) либо
полные, равные сумме собственных и внешних потерь, —
различают соответственно Д. собственную Qo, внеш-
нюю Овнеш и нагруженную QH. Эти Д. связаны между
собой соотношением:
I / Qh = 1 /Qo + 1/ Qbhciu
С понятием Д. связана такая характеристика, как кпд
колебат. системы трг]=1—QH/Qo.
О методах измерения Д. см. в ст. Добротности изме-
рИТелЬ. В. П. Сазонов.
ДбЗА из лучения (от греч. dosis — порция, приём),
энергия ионизирующего излучения (рентгеновского, гамма-,
бета-, альфа-излучений и др.), поглощённая облучаемой
средой. Д. выражается также др. физ. величинами, харак-
теризующими физ., хим. и биол. изменения, происходя-
щие в среде или живом организме под действием иони-
зирующего излучения. Различают поглощённую, экспози-
ционную, эквивалентную и др. виды Д. Поглощён-
ная Д. — энергия, поглощённая облучаемой средой, от-
несённая к единице массы среды. Единицей поглощён-
ной Д. в СИ является грэй (рус. обозначение — Гр,
междунар. — Gy), названная по имени англ, учёного Л. Грэя.
1 Гр равен дозе излучения, при к-рой облучённому в-ву
массой 1 кг передаётся энергия ионизирующего излу-
Добротности измеритель. Принципиальная схема
измерителя добротности; ГВЧ— перестраивае-
мый генератор колебаний высокой частоты; Vi —
встроенный вольтметр для контроля уровня вы-
ходного напряжения U ГВЧ; Ci и С? — конден-
саторы ёмкостного делителя напряжения, Ui —
входное напряжение на измерительном контуре
LK, Сх. Сп; V; — встроенный ламповый вольт-
метр — индикатор резонанса; Uc — напряжение
на образцовом конденсаторе Со измерительного
контура.
Рис. 3. Схема устройства весового дозатора с
непрерывной подачей: I — мерная взвешиваемая
ёмкость; 2— дозируемый материал; 3 — лента
транспортёра; 4 — заслонка, предотвращающая
поступление материала на ленту до заполнения
мерной ёмкости.
Дозатор. Рис. I. Схема устройства объемного
дозатора: 1 — мерный сосуд (ёмкость); 2 — до-
зируемый материал; 3 — отсекатель, закрываю-
щий мерный сосуд и снимающий излишки ма-
териала (напр., порошка).
Рис. 2. Функциональная схема проточного дозато-
ра для приготовления газовых смесей: 1 — сме-
ситель; 2, 3—мерные камеры постоянного дав-
ления; 4—устройство управления; 5 — мано-
метры; 6 — вентили; 7 — исполнительные меха-
низмы вентилей (приводы).
Рис, 4, Схема устройства штучного дозатора:
I —бункер для заготовок; 2 — заготовки; 3 —
отсекающие штифты; 4 — фотоэлемент; 5 —
счётчик отмеренного числа заготовок; 6 — ис-
точник света.
129
ДОПЛЕРОВСКИЙ
чения 1 Дж: 1 Гр= 1 Дж/кг. Допускается также приме-
нение внесистемной единицы — рад (англ, rad, от началь-
ных букв слов: radiation absorbed dose — доза поглощён-
ного излучения); 1 рад=10— Гр. При прочих равных
условиях величина поглощённой Д. зависит от состава
облучаемой среды, поэтому для её однозначной количеств,
характеристики выбирают стандартные (образцовые) в-ва
(сухой воздух, углерод, кремний й др.). Экспозицион-
ная Д. (вводится для рентгеновского и гамма-излучений)
измеряется по ионизации сухого атм. воздуха как отно-
шение суммарного электрич. заряда ионов одного знака,
образовавшихся в результате облучения, ко всей массе
облучённого воздуха. Единица экспозиционной Д. в СИ —
кулон на килограмм (Кл/кг); широко распространена вне-
системная единица — рентген (Р). 1 Р= 2,57976• 10—л Кл/кг.
Эквивалентная Д. определяет биол. действие излу-
чения на живой организм; характеризует степень радиац.
опасности данного излучения. Произведение поглощённой
Д. ионизирующего излучения в биол. ткани на коэф,
(фактор) качества этого излучения определяется как экви-
валентная Д. ионизирующего излучения. Единица экви-
валентной Д. в СИ — зиверт (рус. обозначение—Зв,
междунар. — Sv), названная по имени швед, учёного
Г. Р. Зиверта. 1 Зв=1 Гр*1 Кл; внесистемная единица —
бэр (от начальных букв слов: биол. эквивалент рада).
Для живой ткани 100 бэр эквивалентно 1 Зв.
Отношение Д. ко времени облучения наз. мощ-
но с т ь ю Д. В. Д. Чибирев.
ДОЗАТОР, устройство для автоматич. отмеривания (до-
зирования) заданного количества какого-либо вещества
или материала (жидкого, газообразного или твёрдого,
в т. ч. сыпучего), заготовок или изделий в соответствии
с требованиями технологич. процесса. В электронном при-
боростроении Д. используются как автономно, так и в сос-
таве технологич. оборудования, гл. обр. для дозирования
компонентов смеси при приготовлении рабочих материа-
лов или технологич. сред либо для подачи в рабочую
зону нужного материала или изделия при выполнении
определённой технологич. операции. По принципу действия
Д. подразделяют на объёмные, проточные, весовые,
штучные и мерные.
Объёмные Д. отмеряют определённый объём жид-
кости, газа или сыпучего материала (при дозировании
газов учитывается их давление). Применяются при приго-
товлении жидких технологич. сред, напр. электролитов
для гальванотехн. процессов; для точного дозирования жид-
кости, напр. при приготовлении фоторезиста для лито-
графии; отмеривания сыпучих материалов, напр. по-
рошков, используемых при изготовлении деталей элект-
ронных приборов прессованием или методами порошко-
вой металлургии. Осн. элементом объёмного Д. явля-
ется мерный сосуд (ёмкость), объём к-рого соответ-
ствует заданному объёму дозируемого в-ва (рис. 1).
Проточные Д. пропускают определённое кол-во жид-
кости, газа или сыпучего материала в единицу времени.
Применяют при составлении жидких или газообразных сме-
сей, напр. для процессов газовой эпитаксии или диффу-
зии, а также для приготовления жидких технологич. сред
в больших кол-вах. Проточные Д. обеспечивают подачу
требуемого кол-ва (объёма) газа с учётом его давления.
Для точного дозирования компонентов газовой смеси и
поддержания давления на пост, уровне Д. оснащаются
устр-вом автоматич. управления, часто на базе микро-
процессора (рис. 2).
Весовые Д. дозируют жидкость или твёрдый материал
по их массе. Могут быть с непрерывной или дискрет-
ной подачей дозируемых материалов. Наиболее распрост-
ранённым весовым Д. с непрерывной подачей является
ленточный Д., осн. элементами к-рого являются мерная
ёмкость и ленточный транспортёр (рис. 3); применяется
гл. обр. для дозировки сыпучих материалов. После запол-
нения мерной ёмкости требуемым кол-вом материала (по
объёму или массе) он выводится на ленту транспортёра
и дозирование определяется скоростью движения ленты.
Весовые Д. с дискретной подачей имеют мерную взве-
шиваемую ёмкость, после заполнения к-рой сыпучим ма-
териалом или жидкостью подача их в Д. прекращается
и производится выдача взвешенной порции. Весовые Д.
применяются в технологии ЭВП, напр. при отгрузке шихты
для стекловаренных печей.
Штучные Д. выдают поштучно заготовки или изде-
лия, последовательно отделяя их от общей массы ана-
логичных заготовок (изделий). Являясь неотъемлемой
частью загрузочных устройств, используются гл. обр. в
технологич. оборудовании, выполняющем поштучную об-
работку изделий. Наибольшее распространение получили
штучные Д. с попеременно работающими штифтами или
зажимными губками (рис. 4).
Мерные Д. отмеряют заданную длину протяжённых
заготовок. Применяются в технологич. оборудовании, пред-
назначенном для изготовления деталей ИЭТ из прово-
локи, металлич. ленты, фольги и др. протяжённых заго-
товок. Ю. Н. Салмин.
ДОЛГОВЁЧНОСТЬ, свойство изделия сохранять рабо-
тоспособность до наступления предельного состояния,
т. е. такого состояния, при к-ром дальнейшая эксплуа-
тация изделия должна быть прекращена из-за неустра-
нимого нарушения требований техники безопасности или
неустранимого выхода параметров за установленные
пределы. Для ИЭТ критерием предельного состояния, как
правило, является отказ. Продолжительность функциони-
рования изделия или объём выполненной им работы от
начала эксплуатации до достижения предельного состоя-
ния наз. ресурсом изделия. Показателями Д. ИЭТ явля-
ются гамма-процентный ресурс, к-рый для перемонтируе-
мых изделий совпадает с гамма-процентной наработкой
до отказа (см. Безотказность), либо наработка, в тече-
ние к-рой сохраняются заданные показатели безотказнос-
ти, напр. интенсивность отказов. Д. совр. ИЭТ достигает
сотен тыс. часов.
ДОНОР (от лат. dono — дарю) в полупроводниках,
примесный атом в полупроводнике, способный отдавать
электрон в зону проводимости. Напр., типичными Д. для
Ge и Si являются элементы V гр. периодич. системы —
Р, As, Sb. Д. создаёт в запрещённой зоне ПП локальный
энергетич. уровень, наз. донорным уровнем.
Энергетич. интервал между донорным уровнем и дном
зоны проводимости и, следовательно, энергия ионизации
Д. существенно меньше ширины запрещённой зоны. Поэ-
тому уже при комнатной темп-ре в ПП, содержащих Д.,
концентрация эл-нов в зоне проводимости много больше
концентрации дырок в валентной зоне (такой ПП наз.
электронным или ПП п-типа).
Введение Д. (в виде примесей) в ПП, как и акцепторов,
даёт возможность в широких пределах управлять прово-
димостью ПП, что, в частности, используется при созда-
нии электронно-дырочных переходов.
ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ [по имени австр. физика К. Доп-
лера (Ch. Doppler)], изменение регистрируемой приём-
ником частоты колебаний или длины волны при относит,
движении приёмника и источника этих колебаний (излу-
чателя). Частота воспринимаемых колебаний увеличива-
ется (длина волны уменьшается) при сближении источ-
ника и приёмника и уменьшается (длина волны увели-
чивается) при удалении. Д. э. может наблюдаться при вол-
новых процессах любой природы (распространение звука,
света, радиоволн и т. и.). По Д. э. можно измерить
относит, скорость приёмника и излучателя, что находит
применение в радиолокации, гидролокации, астрономии.
С Д. э. связано уширение спектральных линий атомов,
находящихся в состоянии хаотич. теплового движения
(доплеровское уширение).
ДОПЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ, ра-
диотехническое устройство для дистанционного измере-
ния скорости движущихся объектов, действие к-рого ос-
новано на Доплера эффекте. Д. и. с. содержит передатчик
(источник излучаемых радиосигналов), антенну с узкой
диаграммой направленности, приёмник отражённых от
объекта сигналов, смеситель — устр-во для выделения до-
9 Энц. словарь «Электроника»
ДРЕЙФ
130
плеровской частоты и индикаторное устр-во (собственно
измеритель). Различают Д. и. с. с непрерывным и преры-
вистым (импульсным) излучением. Генерируемые пере-
датчиком Д. и. с. непрерывные радиосигналы определён-
ной частоты (обычно СВЧ), излучаемые в направлении на-
блюдаемого объекта, отражаются от него, улавливаются
антенной приёмника и после усиления поступают на сме-
ситель, куда для сравнения подаются сигналы генерато-
ра передатчика. В результате на выходе смесителя выде-
ляются сигналы с доплеровской частотой, к-рые после
соответствующего усиления и преобразования подаются на
индикаторное устр-во, показывающее скорость движения
объекта. Для Д. и. с. с непрерывным излучением харак-
терны низкая чувствительность, невозможность устранения
просачивания на вход приёмника излучаемых колебаний
через паразитные связи внутри Д. и. с., возможность пе-
реизлучения от близко расположенных предметов, капель
дождя, градин, снежинок и др. Д. и. с. импульсного излу-
чения свободны от указанных недостатков, однако по
ряду причин более перспективными остаются Д. и. с.
с непрерывным излучением. Всё более широкое распро-
странение получают Д. и. с., работающие в оптич. диапа-
зоне длин волн. Д. и. с. используются для определения
скорости летательных аппаратов, кораблей, автомобилей,
гидрометеоров (напр., облаков) и др. объектов.
А. А. Сосиовский.
ДРЕЙФ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЙДА, упорядоченное дви-
жение подвижных носителей заряда (НЗ) в твёрдом теле
(металле, полупроводнике) под действием внешнего
электрич. поля. Д. н. з. накладывается на беспорядочное
(тепловое) движение НЗ, при этом ср. скорость дрейфа
v обычно мала по сравнению со скоростью теплового
движения. Электрич. ток в твёрдом теле, обусловлен-
ный Д. н. з., наз. дрейфовым. В достаточно слабом
электрич. поле v растёт пропорционально напряжён-
ности поля Е: v=p£; коэф, пропорциональности р, наз.
подвижностью НЗ. В сильном поле с увеличением
Б рост v замедляется и может прекратиться совсем вслед-
ствие сильного рассеяния носителей заряда (явление на-
сыщения скорости Д. н. з.).
ДРЁИФОВЫИ ТОК, электрический ток, обусловленный
дрейфом носителей заряда.
ДРЁИФОВЫИ ТРАНЗИСТОР, биполярный транзистор,
в к-ром движение неосновных носителей заряда через
базовую область носит в основном характер дрейфа
под действием электрич. поля. Возникновение электрич.
поля в базе Д. т. обусловлено неравномерным распреде-
лением концентрации легирующей примеси, спадающей от
эмиттера к коллектору. Дрейф неосновных носителей заря-
да уменьшает время их движения через базу, а следо-
вательно, повышает предельную частоту усиления. Для
Д. т. характерно сочетание малого сопротивления базы с
низкой величиной ёмкости коллектора, высокой рабочей
частоты с большим значением пробивного напряжения
коллекторного перехода. Д. т. на основе германия изго-
товляются по сплавно-диффузионной технологии (см.
Сплавно-диффузионный транзистор), а на основе крем-
ния — гл. обр. по планарной (см. Планарный транзистор).
Д. т. применяются в усилителях, генераторах и преоб-
разователях электрич. колебаний в ВЧ и СВЧ диапазонах
волн, а также в качестве активных элементов интеграль-
ных схем. Макс, рабочая частота Д. т. ок. 15 ГГц.
Лит.: Спиридонов Н. С-, Вертоградов В. И., Дрейфовые тран-
зисторы, М., 1964; Зи С. М-, Физика полупроводниковых приборов,
пер. с англ., кн. 1—2, М., 1984; Блихер А., Физика силовых биполярных
и полевых транзисторов, пер. с англ.. Л., 1986. В. Я. Ваксенбург.
ДРОССЕЛЬ электрический, катушка индуктив-
ности, включаемая в электрич. цепь последовательно с
нагрузкой для устранения (подавления) или ограничения
переменной составляющей тока той или иной частоты.
Реактивное сопротивление Д. XL связано с частотой тока
f и индуктивностью L соотношением:
XL=2nf-L=wL,
где tn — циклич. частота. Д. обычно выполняют с сердеч-
ником из электротехн. стали, пермаллоя или спец, мате-
риалов с большой магн. проницаемостью. Применяется
преим. в электрич. фильтрах.
ДУГОВбЙ РАЗРЯД (дуга), один из видов газового
разряда, характеризующийся низким падением напряжения
вблизи катода (сравнимым с потенциалом ионизации га-
за) и высокой плотностью тока на катоде (102—108 А/см2).
Впервые наблюдался между двумя угольными электрода-
ми в воздухе в 1802 рус. физиком и электротехником
В. В. Петровым и независимо в 1808—09 англ, учёным
Г. Дэви. Светящийся канал такого разряда дугообразно
изогнут (отсюда назв.).
Д. р. возможен при давлениях р.^10- Па и межэлект-
родных зазорах с£>10~ см. Величина pd во многом
обусловливает распределение потенциала в зазоре и ха-
рактер протекающих в Д. р. процессов. При pd^lO3 Па-см
в Д. р. выделяют области катодного и анодного паде-
ний потенциала, сосредоточенные в основном в узких
приэлектродных слоях пространственного заряда (т. н. ленг-
Дуговой разряд. Рис. 1. Типичное распределе-
ние напряжения (J в дуговом разряде вдоль
направления х от катода к аноду: КП — область
катодного падения потенциала,- ПС — положи-
тельный столб; АП — область анодного падения
потенциала (сплошная линия соответствует слу-
чаю ускоряющего поля, пунктир — тормозя-
щего); UK и UA — катодное и анодное падения
потенциала.
анода вдоль направления х от катода к аноду:
и (JA — катодное и анодное падения потен-
циала.
131
ДЬЮАРА
мюровских слоях) (рис. 1), и сравнительно широкий положит,
столб (ПС), представляющий собой квазинейтральную газо-
разрядную плазму. Область катодного падения
потенциала играет гл. роль в поддержании Д-р.
Электрич. поле в этой области ускоряет эмитированные
катодом эл-ны, сообщая им энергию, достаточную для
ионизации газа в примыкающей к области катодного па-
дения потенциала части ПС. Образующиеся при этом
ионы отводятся электрич. полем на катод. Осн. роль в
механизме переноса тока с катода при Д. р. играет тер-
моэлектронная эмиссия. При достаточно больших потоках
ионов, движущихся к катоду, и, соответственно, сильных
электрич. полях в области катодного падения потенциала
эмиссия эл-нов с катода увеличивается из-за Шоттки
эффекта. Необходимый для термоэмиссии нагрев катода
осуществляется либо за счёт энергии самого Д. р. (в ос-
новном бомбардировкой ионами, ускоренными электрич.
полем в области катодного падения потенциала), либо
за счёт внеш, источника подогрева. В первом случае
Д. р. наз. самостоятельным, во втором — несамо-
стоятельным (разряд гаснет при выключении внеш,
источника). Самостоят. Д. р., как правило, стягивается на
катоде в пятно очень малых размеров — катодное пятно.
На тугоплавких катодах (вольфрам, молибден и др.) в ка-
тодном пятне достигается высокая темп-pa, достаточная
для термоэмиссии. На легкоплавких катодах (напр., ртут-
ных) темп-pa катодного пятна недостаточна для термо-
эмиссии, т. к. энергия ионов в основном расходуется
на испарение катода; в этом случае существ, роль игра-
ют термоавтоэлектронная эмиссия и автоэлектронная
эмиссия.
Положительный столб Д. р. характеризуется срав-
нительно слабым электрич. полем. Образующиеся в ПС
электронно-ионные пары либо отводятся на стенки, огра-
ничивающие Д. р., либо (при высоких значениях р и кон-
центрации эл-нов пе) рекомбинируют в плазме. Электрич.
ток в ПС создаётся в основном эл-нами, дрейфующими
к аноду. В общем случае в плазме Д. р. различают
электронную темп-ру, ионную и темп-ру нейтральных ч-ц.
При их равенстве плазму наз. изотермической. Близка
к изотермической плазма Д. р. высокого давления
(р^Ю5 Па); она характеризуется высокими значениями
пе (Ю14—1019 см-3), плотности тока j (до 104 А/см2) и
Т (до неск. эВ).
Электрич. поле в области анодного падения по-
тенциала может быть как ускоряющим, так и замед-
ляющим в зависимости от размеров, формы, темп-ры
анода и др. факторов. При ускоряющем поле возможно
дополнительное ионообразование у анода. Тормозящее по-
ле служит потенц. барьером, ограничивающим анодный
ток.
При pd^lO3 Па-см несамостоят. Д. р. с термоэмис-
сионным катодом часто горит при напряжении U, мень-
шем, чем наинизший потенциал возбуждения газа U ।.
Эта форма Д. р. наз. низковольтной дугой. Распре-
деление U в низковольтной дуге — немонотонное (рис. 2)
с максимумом в при катодной части квазинейтральной
плазмы и тормозящим полем в области анодного паде-
ния потенциала. При этом однородность ПС нарушается:
имеется максимум пе в прикатодной области. Ток соз-
даётся в основном эл-нами и складывается из направ-
ленных навстречу друг другу полевой и диффузионной
составляющих. Часто прикатодное падение потенциала
U<U|. Ионизация атомов в низковольтной дуге проис-
ходит ступенчато, в основном эл-нами с высокими значе-
ниями энергии. Наиболее изучены низковольтные дуги в
парах щелочных металлов и инертных газах.
Д. р. используется в газоразрядных источниках света,
устр-вах электросварки, плазменной обработки металлов,
дуговых печах, плазмотронах, ускорителях плазмы, устр-вах
лазерной техники. Разл. формы Д. р. возникают в газо-
наполненных и вакуумных преобразователях электрич.
тока (напр., ртутных вентилях, вакуумных переключате-
лях). Д. р. с искусств, подогревом катода используется
в газотронах, тиратронах, источниках ионных и электрон-
ных пучков. Низковольтная дуга используется в термоэмис-
сионных преобразователях тепловой энергии в электричес-
кую, преобразователях тока (термоэмиссионных ключах).
Лит.: Грановский В. Л., Электрический ток в газе, М., 1971; Тер-
моэмиссиоииые преобразователи и низкотемпературная плазма, под ред.
Б. Я. Мойжеса, Г. Е. Пикуса, М., 1973.
Ф. Г. Бакшт, А. М. Марциновский, В. Г. Юрьев.
ДЫРКА, квазичастица, представляющая собой незапол-
ненное электронное состояние (вакансию) в валентной зоне
полупроводника. Д. приписывается положит, заряд, равный
заряду эл-на. Эффективная масса Д. обычно больше, а
подвижность меньше, чем у электрона проводимости.
Понятие Д. вводится для удобства описания динамич. св-в
электронной системы ПП.
ДЫРОЧНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ (проводимость
р-т и п а), проводимость полупроводника, в к-ром основ-
ными носителями заряда являются дырки. Количествен-
но определяется уд. проводимостью ор = ецрр, где е —
заряд, — подвижность, р — концентрация свободных
дырок. Д. п. существует в ПП, когда концентрация акцеп-
торов превышает концентрацию доноров. См. также Элект-
ропроводность полупроводников.
ДЬЮАРА СОСУД [по имени англ, физика и химика
Дж. Дьюара (J. Dewar)], шаровой или цилиндрич. формы
сосуд с двойными стенками, между к-рыми создаётся
высокий вакуум (с давлением не более 1,3 мПа), служит
для теплоизоляции вещества, помещаемого в сосуд при
низкой (или высокой) температуре. Небольшие сосуды для
лабораторных целей изготовляют из высокопрочного стек-
ла, сосуды большого объёма для пром, использования —
из металла. Благодаря высокому вакууму между стенками
в Д. с. практически полностью исключается конвекцион-
ный теплообмен. Для уменьшения лучистого теплообмена
поверхности стенок со стороны вакуумного пространства
покрывают тонким слоем серебра и полируют. С целью
уменьшения теплопроводности вдоль стенок шейки
металлич. Д. с. делают тонкостенными из материала с
малым коэф, теплопроводности, напр. из нержавеющей
стали. Д. с. для жидких гелия и водорода имеют экран,
охлаждаемый жидким азотом или воздухом, что обеспе-
чивает хорошую защиту от подвода тепла излучением и по-
зволяет хранить эти жидкости в течение длит, времени
(1—1,5 мес) (рис.).
Д. с. служат гл. обр. для хранения и перевозки сжи-
женных газов с низкими темп-рами кипения, реже для
хранения в-в при темп-ре более высокой, чем у окружаю-
щей среды (в быту такие сосуды наз. термосами);
Д. с., используемые в криогенной технике, наз. криоста-
тами. Д. с. применяют в технологии ПП приборов и ИС,
а также при эксплуатации криоэлектронных приборов,
при проведении науч, исследований и экспериментов.
В. А. Гуренко.
ЕМКОСТИ
132
ЁМКОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬ, устройство для измерения
электрической ёмкости конденсаторов, полупроводниковых
приборов, кабелей и т. д. Наибольшее распространение
получили Е. и., работающие по принципу непосредств.
измерения, Е. и. мостового типа и Е. и., в к-рых для изме-
Емкости измеритель. Рис 1. Схема измери-
теля ёмкости, работающего по принципу непо-
средственных измерений: (Jo — источник пере-
менного напряжения частотой f„; Со — образцо-
вая емкость,- Ск — измеряемая ёмкость; R —
резистор установки нуля; КН — кнопка установки
нуля.
Рис. 2. Структурная схема измерителя ёмкости
по мостовому методу с уравновешиванием
моста: Г — генератор синусоидальных напряже-
ний, М — измерительный мост переменного
тока; И — индикатор баланса моста; С — изме-
ряемая ёмкость; Со — образцовый конденсатор;
Ri—образцовый резистор; R2— магазин резис-
торов.
рения используются резонансные методы. Е. и., реализую-
щие метод непосредств. измерения, служат для измере-
ния ёмкости в пределах 100 пФ—100 мкФ с погрешностью
до неск. процентов. Действие таких Е. и. осн. на исполь-
зовании зависимости силы тока или напряжения в цепи,
питаемой от источника тока частотой 50—1000 Гц, от вели-
чины ёмкости включённого в эту цепь конденсатора
(рис. 1). Е. и. мостового типа (см. Мостовая цепь) позво-
ляют измерять ёмкости в диапазоне от 10 4 пФ до 10"’ мкФ
с погрешностью до десятых долей процента. 8 наиболее
точных Е и. с уравновешенным мостом (рис. 2) отсчёт
измеряемой ёмкости производится в момент баланса моста
по шкалам образцовых мер, а в Е. и. с неуравновешен-
ным мостом — по показаниям электроизмерит. приборов,
измеряющих разбаланс мостов. Разработаны мостовые
Е. и. с автоматич. уравновешиванием и цифровым отсчё-
том. Е. и., использующие резонансные методы, служат для
измерения ёмкости в пределах (1—5)*103 пФ на высо-
ких частотах. Работа таких измерителей осн. на исполь-
зовании зависимости резонансной частоты колебат.
контура (контурный метод) или частоты генератора (ге-
нераторный метод) от величины ёмкости контура. Погреш-
ность измерения при использовании контурного метода
(рис. 3) составляет 1—3%, при использовании генератор-
ного метода с фиксацией совпадения частот по нулевым
биениям — десятые доли процента. Большая точность изме-
рений достигается при использовании добротности измери-
теля, в к-ром совмещены контурный метод и метод за-
мещения.
Существуют также Е. и. на основе электродинамич. и
эл.-магн. фарадометров с логометрич. измерителями; для
измерения больших величин ёмкости применяют Е. и.,
в к-рых используется метод вольтметра — амперметра, а
также баллистич. метод электроизмерений.
Лит.: Ш л ян дин В. М., Цифровые измерительные устройства, 2 изд.,
М., 1981; Мирский Г. Я., Радиоэлектронные измерения, 4 изд., М.,
1986; Орнатский П. П., Автоматические измерения и приборы, 5 изд.,
К., 1986. Л. М. Губарев, А. 3. Струков.
ЁМКОСТНАЯ связь, электрическая связь между
элементами электрич. цепи, возникающая в переменных
электрич. полях за счёт взаимного наведения зарядов в
этих элементах. Характеризуется величиной взаимной
ёмкости (напр., в электронных лампах — межэлектродной
ёмкостью).
Рис. 3. Структурная схема измерителя ёмкости
по контурному методу: Г — измерительный гене-
ратор; ff, — частота переменного напряжения;
И — индикатор резонанса; Lo — образцовая ка-
тушка индуктивности; Ся — измеряемая ёмкость.
ЖЕЛЁЗО (лат. Ferrum), Fe, химический элемент VIII гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 26, ат. м. 55,847.
Блестящий серебристо-серый металл с высокой электро-
проводностью (q=0,097 мкОм-м); плотн. 7874 кг/м3;
1ПЛ==1589 °C, 1кип=3200°С. Ферромагнетик (точка Кюри
769 °C). На воздухе окисляется, покрываясь рыхлой ржав-
чиной.
В электронном приборостроении широкое применение
получили сплавы и соединения Ж. Сплавы используются
в качестве конструкц. материалов для изготовления де-
талей и узлов приборов, механизмов технологич. обору-
дования; в качестве электропроводящего материала для то-
ковводов, нагревательных элементов, резисторов и др. Та-
кие сплавы Ж., как платинит, инвар, ковар, обладающие
низким темп-рным коэф, расширения, используются для
спаев металл — стекло, металл — керамика. Мн. сплавы Ж.
обладают магн. св-вами и используются как магн. материа-
лы (алсифер, алфер, пермаллой, алии, алниси и др.).
Соединения оксида железа (БегОз) с оксидами др. (гл.
обр. переходных) металлов — ферриты — образуют класс
магн. материалов, обладающих низкой электропровод-
ностью (отличаются малыми потерями на вихревые токи)
и высокой намагниченностью. Арсенид железа (FeAs) яв-
ляется компонентом эвтектич. композиций с GaAs и
InAs для ИК фильтров и магниторезистивных датчиков.
Лит..- Пасынков В. В., Сорокин В- С., Материалы электронной тех-
ники, 2 изд., М., 1986. С. И. Файфер.
ЖЕЛУДЁВАЯ ЛАМПА, стеклянная электронная лампа,
по форме и размерам баллона напоминающая жёлудь.
Ж. л. выпускались в 30-х гг. 20 в. и предназначались
для работы в СВЧ диапазоне (до 600 МГц). Из-за несо-
вершенства конструкции и технологии изготовления были
заменены вначале маячковыми лампами, а затем метал-
локерамическими лампами.
ЖЕСТКОСТЬ ФОКУСИРОВКИ электронного
пучка, свойство электронного пучка (потока) в фокуси-
рующем поле противостоять возмущающему действию
пространств, заряда, ВЧ электромагнитного поля и т. д.,
сохраняя свой радиус близким к среднему невозмущён-
ному значению. Ж.ф. характеризуется крутизной нарас-
тания возвращающей силы при радиальном смещении
эл-на с равновесной орбиты. Наибольшей Ж. ф. обладает
электронный поток в достаточно сильном магн. поле при
условии, что катод электронной пушки находится в этом
же поле; наименьшей — Бриллюэна поток (электронный
поток при полной экранировке катода электронной пушки).
В периодич. магн. поле Ж. ф. (усреднённая за период)
близка к Ж= ф. потока Бриллюэна.
ЖЙДКИЕ КРИСТАЛЛЫ, жидкости, обладающие в
определённом темп-рном интервале упорядоченностью в
расположении молекул и, как следствие, анизотропией
ряда физ. свойств, характерной для твёрдых кристал-
лов. Жидкокрист. (мезоморфное) состояние проявляется
только у в-в с анизотропной формой молекул, напр.
палочко- или дискообразной. Оно может быть получено
либо плавлением нек-рых молекулярных кристаллов (тер-
мотропные Ж. к.), либо растворением их в определённых
растворителях (лиотропные Ж. к.). В электронике исполь-
зуются в основном термотропные Ж. к. Темп-рный ин-
тервал, в к-ром возможно существование жидкокрист.
состояния, для термотропных Ж. к. обычно невелик (неск.
десятков град.). Значения темп-p этого интервала, как
правило, лежат выше комнатной. Поэтому для расши-
рения возможностей практич. применения Ж. к. исполь-
зуют смеси, в к-рых за счёт эвтектич. понижения темп-ры
плавления удаётся достигнуть темп-рных интервалов от
—40 до -|-80 °C. Для характеристики ориентац. порядка
в Ж. к. вводят вектор единичной длины, наз. дирек-
тором, направление к-рого совпадает с направлением
усреднённой ориентации длинных осей молекул.
По типу упорядоченности термотропные Ж. к. подраз-
деляются на нематические (нематики) и смектические
(смектики). Нематические Ж. к. характеризуются нали-
чием лишь ориентац. упорядоченности и однородной
по всему объёму ориентацией молекул в отсутствие внеш,
воздействий (рис. 1,а). Пример нематич. Ж. к. — параазок-
сианизол, существующий в жидкокрист. состоянии в ин-
тервале темп-р 116—136 °C. Разновидностью нематич. Ж. к.
являются холестерические Ж. к., у к-рых направле-
ние преимуществ, ориентации закручено по спирали из-за
асимметрии молекулярного взаимодействия (рис. 1,6).
Пример холестерич. Ж. к. — эфиры холестерина. Смек-
тические Ж. к. помимо ориентац. упорядоченности об-
ладают определённым типом трансляц. упорядоченности
(рис. 1,в). Они имеют слоистое строение с ослаблен-
ной связью между слоями. Существуют ок. 10 видов
смектич. Ж. к., различающихся по типу упаковки молекул
в слое. Наибольшее практич. значение имеют смектики
А и С. В смектике А молекулы в каждом слое расположены
перпендикулярно плоскости слоя, а трансляц. порядок
внутри слоя отсутствует. В смектике С, в отличие от смек-
тика А, молекулы имеют определённый наклон к плос-
кости слоя. Известны также т. н. хиральные формы смек-
тика С, у к-рых направления длинных осей молекул от слоя
к слою закручены по спирали. Симметрия смектика С
допускает возможность появления в нём спонтанной по-
ляризации (сегнетоэлектрич. упорядоченности дипольных
моментов молекул), направленной вдоль слоя, перпенди-
кулярно плоскости наклона молекул.
Анизотропия физ. св-в Ж. к. обусловливает разнообразие
физ. эффектов в них — электро-, термо-, акусто-, магнито-
оптических и др. Наиболее важными для электроники
являются электрооптич. эффекты (ЭЭ), многие из к-рых
нашли применение в устр-вах отображения и оптич. об-
работки информации.
Электрооптические эффекты в Ж. к. — изменение оптич.
св-в тонкого слоя Ж. к. из-за переориентации во внеш,
электрич. поле. Наблюдаются в тонком (5—20 мкм) ориен-
тированном слое Ж. к., заключённом между прозрачны-
ми электродами (см. Жидкокристаллическая ориентирован-
ная структура). ЭЭ делят на три вида: электрогид-
родинамические, возникающие при прохождении
ионного тока через слой Ж. к., заключающиеся в турбу-
лизации Ж. к. и сильном рассеянии света (эффект динамич.
рассеяния света, характерный для нематич. Ж. к., либо
эффект «памяти» в холестерич. и смектич. Ж. к.);
ориентационные (наблюдаемые в поляризов. свете),
в к-рых переориентация Ж. к. возникает при взаимодей-
ствии электрич. поля с Ж. к. благодаря наличию анизотро-
пии диэлектрич. проницаемости 8в=8ц—£j_, гДе е|| ± —
значения диэлектрич. проницаемости Ж. к. в направле-
нии, соответственно параллельном и перпендикулярном
директору (эффекты управляемого полем двулучепрелом-
ления, «гость — хозяин» и «твист» в нематич. Ж. к., эффект
фазового перехода в холестерич. Ж. к.), либо спонтан-
ной поляризации в сегнетоэлектрич. смектиках, либо
индуцир. поляризации при флексоэлектрич. эффекте;
электротермооптические, заключающиеся в об-
разовании планарной или конфокальной (рассеивающей
свет) текстуры в зависимости от величины электрич. поля
ЖИДКИЕ
134
ж<
в процессе охлаждения Ж. к. из изотропного состоя-
ния (в смектич. или холестерич. Ж. к.).
В эффекте динамич. рассеяния света рассеяние проис-
ходит на множестве границ областей с разл. ориентацией
оптич. оси вследствие оптич. анизотропии Ж. к. Появ-
ление этих областей связано с тем, что при прохож-
дении ионного тока Ж. к. приходит в конвективное дви-
жение и по мере увеличения напряжения это движение
турбулизируется. Эффект динамич. рассеяния пороговый
(рис. 2); величина порога составляет 5—10 В при низ-
ких частотах возбуждающего электрич. поля и сильно
зависит от частоты, а в области частот выше критич. час-
тоты релаксации пространств, заряда 7к=(Уц/ео*Е|] (О| —
электропроводность Ж. к. в направлении, параллельном ди-
ректору; ео — электрич. постоянная СИ) увеличивается
больше чем на порядок. Электрогидродинамич. эффект в
холестерич. и смектич. Ж. к. приводит после снятия
электрич. поля к образованию рассеивающей свет кон-
фокальной текстуры, сохраняющейся в течение длит, вре-
мени (эффект «п а м я т и»). Возвращение конфокальной
текстуры в прозрачное планарное состояние осуществля-
ется электрич. полем с частотой, превышающей частоту
релаксации пространственного заряда. На этих частотах
порог электрогидродинамической неустойчивости значи-
тельно выше напряжения, необходимого для перео-
риентации, и Ж. к. выстраивается в соответствии со зна-
ном Еа.
Эффект управляемого полем двулучепре-
ломления в нематич. Ж. к. наблюдается или в слое
с гомогенной ориентацией (ев>0), или в слое с гомео-
Жидкие кристаллы.
Рис. I. Типы жид-
ких кристаллов: а —
нематические; 6 —
холестерические;
в —- смектические.
Рис. 2. Вольт-контрастная характеристика эффек-
та рассеяния света в нематических жидких
кристаллах. К — контраст; (J — напряжение при-
ложенное к электродам.
тропнои ориентацией (ев<0). Переориентация начинается
с критич. разности потенциалов (порог Фредерикса):
где — модуль упругости (i=1,2,3).
При переориентации Ж. к. изменяется разность хода Г
между обыкновенным и необыкновенным световыми луча-
ми от макс. |пе—по I'd до 0 (при Еа>0) и от 0 до
|пе—по I’d (при Еа<0), где пе и по — показатели прелом-
ления соответственно необыкновенного и обыкновенного
лучей, d — толщина слоя Ж. к. Обычно величина
|пе—по| лежит в интервале 0,05—0,25. Если скрещенные
поляроиды составляют угол 45 ° с оптич. осью ячейки
Ж. к., то при переориентации Ж. к. относит, пропускание
системы изменяется в соответствии с формулой /(Х)=
= 51П2(лГ/Х), где К — длина волны света (рис. 3). Это озна-
чает, что каждому приложенному к Ж. к. напряжению
соответствует определённая окраска прошедшего света.
Получаемые цвета имеют интерференц. природу и опре-
деляются разностью хода обыкновенного и необыкновен-
ного лучей.
Эффект «гость — хозяин» заключается в переори-
ентации дихроичного красителя (дающего разл. окраску
в зависимости от направления наблюдения), растворён-
ного в Ж. к., и изменении спектра поглощения слоя (рис. 4).
Эффект может наблюдаться без поляроидов, но в
поляризов. свете его контраст значительно выше.
Твист-эффект наблюдается в закрученном на 90° не-
матич. Ж. к. с Еа>0. Такая структура образуется, если
ориентация слоя Ж. к. на противоположных стенках под-
ложек, ограничивающих этот слой, взаимно ортогональна,
что достигается соответствующей обработкой подложек
(напр., натиранием органич. подслоя либо напылением
SiO под углом относительно нормали к слою). Если поля-
ЛФ/2Л
Рис. 3. Эффект управляемого полем двулуче-
преломления в жидких кристаллах: 1—зависи-
мость пропускания ячейки I от напряжения (J,
приложенного к электродам; 2—зависимость
фазовой задержки \Ф между обыкновенным и
необыкновенным световыми лучами от напря-
жения U (ь'а=±20, d—55 мкм, 4-633 нм, поля-
роиды скрещены).
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II 12 13 14 15
| » I I I I 1 I I » I 1 > I I И I I I I I I I I I I 11“» I I I | I .
/,01И
0 54 НО4
0.6 0,8 1.0 2 3 4 5 6 10 15
U В
Рис. 5. Вольт-контрастная характеристика твист-
эффекта: I — поляроиды параллельны
(га -+_3,5); 2 — поляроиды параллельны
(f_ — 20); 3 — поляроиды скрещены (га=- 4-20);
К — контраст, U — напряжение
Рис. 4. Спектр поглощения света в эффекте
«гость — хозяин»: 1 —до наложения электри-
ческого поля; 2 — при наложении электрического
поля; 3— электрическое поле соответствует пол-
ному выстраиванию молекул жидкого кристалла
(U — 20 В); X — длина световой волны.
135
ЖИДКИЕ
ризация падающего света параллельна ориентации Ж. к.
на одной из подложек, то такая структура поворачивает
плоскость поляризации света на 90°. Электрич. поле пе-
реводит твист-структуру в гомеотропное состояние, не
вращающее плоскость поляризации. Следовательно, с
приложением напряжения ячейка Ж. к. в скрещенных по-
ляроидах затемняется, а в параллельных — просветляется.
Механизм переориентации аналогичен эффекту управляе-
мого полем двулучепреломления, причём начало переори-
ентации также определяется порогом Фредерикса. Однако
оптически наблюдаемый порог несколько выше и зависит
от величины двулучепреломления Ж. к. и толщины его
слоя (в жидкокрист. устр-вах величина порога составляет
неск. В). Крутизна вольт-контрастной характеристики (ВКХ)
твист-структуры достаточно велика (рис. 5) и допускает
мультиплексное управление. К сер. 80-х гг. созданы спец,
жидкокрист. материалы, позволяющие изготовлять мульти-
плексные экраны со степенью мультиплексирования до
100:1. Создание твист-структуры, закрученной на 270°
в холестерич Ж. к. с большим шагом, позволяет зна-
чительно увеличить крутизну ВКХ, а следовательно, и пре-
дельную степень мультиплексирования. Твист-эффект на-
иболее широко применяется в индикаторной технике.
Эффект фазового перехода в холестерич. Ж. к.
с Ев>0 заключается в раскручивании в электрич. поле
холестерич. спирали и переходе из мелкодоменной
холестерич. конфокальной текстуры, сильно рассеивающей
свет, в гомеотропную нематическую. В отличие от не-
матиков, в холестерич. Ж. к. ориентирующему действию
поля противостоит внутр, упругий момент холестерич.
структуры, обратно пропорциональный шагу структуры р.
Поэтому раскручивание холестерич. спирали и переход в
нематич. состояние происходит при критич. напряжён-
ности электрич. поля:
Е =
'кр
4л • 1(22
где кгг — модуль упругости кручения. Величина Екр сос-
тавляет 0,7—1,5 В/мкм. При комнатной темп-ре времена
реакции и релаксации примерно одинаковы (20—100 мс),
однако существует способ увеличения времени релакса-
ции с одноврем. уменьшением времени реакции: к ячей-
ке прикладывается напряжение смещения, близкое к по-
роговому, при этом время реакции уменьшается незна-
чительно, а время релаксации увеличивается более чем
на 2 порядка. Эта особенность в сочетании с особенностью
ВКХ, имеющей резкий порог и большую крутизну, по-
зволяет создавать матричные индикаторы для отображе-
ния большого объёма медленно меняющейся информа-
ции (см. Жидкокристаллический индикатор).
Электрооптич. эффект в сегнетоэлектрич. смектич. Ж. к.
связан с переориентацией слоя Ж. к. из-за взаимодействия
электрич. поля со спонтанной поляризацией. Этот эффект
линеен по полю и при достаточно большой величине
спонтанной поляризации позволяет получить значительно
меньшие времена переключения, чем при др. электро-
оптич. эффектах в Ж. к. Приложение поля к гомогенно
ориентированному монодоменному слою сегнетоэлектрич.
Ж. к. приводит к повороту оптич. оси Ж. к. в плоскости
слоя на угол 20о (®о — угол наклона молекул относи-
тельно нормали к смектич. слою). Жидкокрист. мате-
риалы, создаваемые для устр-в отображения информа-
ции на основе этого эффекта, должны иметь угол 200=45°
и |пе—по l'd^mX/2 (т=1,2,...) для получения макс, конт-
раста и макс, значение спонтанной поляризации для дости-
жения мин. времени переключения. Лучшие совр. Ж. к.
имеют величину спонтанной поляризации ок. 40—50 нК/см2
и время переключения 0,1—0,2 мс при напряжении 20 В,
толщине слоя Ж. к. 2—3 мкм и комнатной темп-ре.
Флексоэлектрический эффект в нематич. Ж. к.
происходит из-за взаимодействия электрич. поля с поля-
ризацией, наведённой ориентац. деформацией Ж. к. При
гомогенной начальной ориентации эффект является поро-
говым и проявляется в виде характерной структуры
доменов, параллельных начальной ориентации; шаг доме-
нов меняется обратно пропорционально напряжённости
электрич. поля. Эффект наблюдается в пост, или НЧ (до
10 Гц) перем, поле. Флексоэлектрич. эффект может
быть использован для создания фазовых дифракц. решё-
ток с изменяемым шагом, но в силу значит, инерцион-
ности не нашёл широкого применения.
Э л ект ротермоо пт и чес ки й эффект в смектич.
или холестерич. Ж. к. заключается в образовании одной
из двух устойчивых текстур: конфокальной (светорас-
сеивающей) или планарной (прозрачной) при охлаждении
Ж. к. из изотропного состояния. Смектик с еа>0 и гомео-
тропной ориентацией молекул при охлаждении из изо-
тропного состояния переходит в конфокальное состояние;
если в процессе охлаждения приложено напряжение, то
он переходит в планарную текстуру. Аналогично ведёт
себя холестерич. Ж. к. с ев<0. Запись информации может
осуществляться путём локального нагрева лазерным лучом
ж
или резистивным нагревом электродов.
Электрооптич. эффекты широко используются в разл.
жидкокристаллических приборах отображения информации,
жидкокристаллических модуляторах и т. д.
Другие физические эффекты в Ж. к. Из термооптич.
эффектов важнейшим является эффект изменения
спектра дифракц. отражения света от периодич. струк-
туры холестерич. Ж. к. как следствие темп-рной зависи-
мости шага холестерич. спирали. Каждой темп-ре со-
ответствует определённый цвет отражённого света. Этот
эффект широко применяется для измерения поверхност-
ного распределения темп-ры.
Акустооптич. эффекты заключаются в изменении ориен-
тации и оптич. св-в Ж. к. в поле акустич. волны. Значит,
чувствительность Ж. к. к УЗ возбуждению позволяет соз-
давать приборы, непосредственно преобразующие акустич.
изображение в оптическое.
Уникальные анизотропные оптич. св-ва Ж. к. интенсив-
но исследуются в нелинейной оптике Ж. к. Такие явле-
ния, как самофокусировка света, динамич. самодифрак-
ция, обращение волнового фронта и др., наблюдают-
ся в поле маломощных лазеров, что представляет боль-
шой интерес для практич. применений, напр. в преоб-
разователях частоты и перестраиваемых лазерах на кра-
сителях, введённых в матрицу Ж. к.
Ж. к. являются диамагнетиками и благодаря наличию
магнитной анизотропии переориентируются в магн. поле.
Однако магнитооптич. эффекты в Ж. к. малы и исполь-
зуются пока лишь для ориентации Ж. к. при измерении
их анизотропных физ. св-в.
Лит.: Жен Г1. Ж., Физика жидких кристаллов, пер. с англ., М-, 1977;
Блинов Л. М-, Электро- и магнитооптика жидких кристаллов, М-,
1978; Чандрасекар С., Жидкие кристаллы, пер. с англ., М., 1980;
Индикаторные устройства на жидких кристаллах, М., 1980; Пикин С. А.,
Структурные превращения в жидких кристаллах, М-, 1981; Пикин С. А.,
Блинов Л. М., Жидкие кристаллы, М., 1982; Беляков В. А., Со-
нин А. С., Оптика холестерических жидких кристаллов, М., 1982; Ара-
келян С. М., Чилингарян Ю. С., Нелинейная оптика жидких кристал-
лов, М., 1984. Ю. П. Бобылев, В. М. Шошин.
ЖИДКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ, жидкости, обла-
дающие свойствами полупроводников. Относятся к неупо-
рядоченным системам. Ж. п. обычно получают плавле-
нием твёрдой модификации ПП. По формальным призна-
кам Ж. п. являются расплавы, у к-рых электропровод-
ность по абс. величине <^102 Ом- -см~ и растёт при
повышении темп-ры. В Ж. п. роль запрещённой зоны,
обусловливающей активац. характер проводимости, иг-
рает область энергий вблизи минимума плотности состоя-
ний в энергетич. спектре эл-нов. При достаточно глубо-
ком минимуме в его окрестности формируется зона поч-
ти локализованных состояний с малой подвижностью (псев-
дощель). ЖГп. характеризуются jnpe+гм. ковалентным ти-
пом межатомной связи. В силу короткодействующего
характера ковалентных связей случайные составляющие
потенциальной энергии носителей заряда (обусловленные
рассеянием носителей, связанным с отсутствием даль-
него порядка в Ж. п.) относительно невелики и сохра-
нение энергетич. спектра носителей при плавлении твёр-
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ
136
дых ПП, в частности его зонного характера, является
специфич. чертой Ж. п. Однако при плавлении твёрдых
ПП не все в-ва остаются ПП, нек-рые приобретают св-ва
жидких металлов. В этой связи различают два типа пере-
ходов: по типу ПП —> ПП и по типу ПП—* металл. В пер-
вом уСлучае^ (соединения типов АгВ ’, A* BVI, А,МВ ,
А В , А2В3 и др.) плавление сопровождается умень-
шением либо незначит. ростом электропроводности и
уменьшением плсцрс^ти. втором случае (Ge, Si, сое-
динения типов А В , А В и др.) электропроводность
на 2—3 порядка возрастает при одноврем. росте плот-
ности.
Ж. п. по мн. св-вам близки к стеклообразным и аморф-
ным ПП, но отличаются, как правило, несколько более
высокой электропроводностью. Возможно применение
Ж. п. в качестве эффективных материалов для термо-
элементов, радиационностойких высокотемп-рных тер-
мисторов, высокотемп-рных переключателей.
Лит.: Глазов В. М., Чижевская С. Н., Глаголева Н. Н., Жид-
кие полупроводники, М., 1967; Регель А. Р., Глазов В. М., Физи-
ческие свойства электронных расплавов, М-, 1980; их же, Закономер-
ности формирования структуры электронных расплавов, М., 1982;
Катлер М., Жидкие полупроводники, пер. с англ., М., 1980; Гла-
зов В. М., Кольцов В. Б., Курбатов 8. А., «Расплавы», 1987, т. I,
в. 1, с. 18—21. В. М. Глазов.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ОРИЕНТИРО-
ВАННАЯ СТРУКТУРА, состояние жидкого кристалла
(обычно его тонкого слоя), в к-ром он по оптич. свой-
ствам эквивалентен монокристаллу с оптич. осью, ориен-
тированной в заданном направлении. Для создания Ж. о. с.
поверхность подложки обрабатывают либо нанесением
покрытий подходящего состава (т. н. ориентирующего по-
крытия), либо изменением поверхностного слоя самой
подложки путём сорбции молекул определённых в-в. Тип
ориентации жидкого кристалла на твёрдой поверхности
определяется взаимодействием его анизотропных молекул
с этой поверхностью. Различают Ж. о. с. гомеотроп-
н ы е (длинные оси молекул перпендикулярны поверх-
ности подложки) и гомогенные, или планарные (длин-
ные оси молекул параллельны поверхности подложки).
Гомеотропная ориентация получается, когда твёрдая по-
верхность не смачивается жидким кристаллом (аж^>от,
где ажт — поверхностное натяжение жидкого кристалла
и твёрдой поверхности соответственно). В случае ож<от
возникает гомогенная ориентация. Степень ориентирую-
щего действия подложки на тот или иной жидкий крис-
талл определяется разностью Да=ож—от. В случае го-
могенной Ж. о. с. азимутальное направление длинным
осям молекул задают приданием поверхности геометрии,
рельефа в виде направленных в одну сторону бороз-
док посредством натирания или напыления ориентирую-
щих слоёв под большим углом к нормали к поверхности
или нанесением полимерных покрытий с ориентирован-
ным расположением цепных молекул. Ж. о. с. использу-
ются в жидкокристаллических приборах отображения ин-
формации, жидкокристаллических модуляторах и др.
Лит.; Лукьянченко Е. С-, Козунов В. А., Гр и гос В. И., «Ус-
пехи химии», 1985, т. 54, в. 2, с. 214—38; Конь яр Ж., Ориентация немати-
ческих жидких кристаллов и их смесей, пер. с англ., Минск, 1986.
В. М. Шошин.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ДЕФЛЁКТОР, при-
бор для непрерывного или дискретного отклонения све-
товых пучков, выполненный на основе жидких кристал-
лов (ЖК); разновидность оптоэлектронного дефлектора.
Описаны Ж. д., действие к-рых основано на эффекте
нарушения полного внутр, отражения, эффекте управляе-
мой электрич. полем разности хода, на возникновении
в слое ЖК дифракц. структур вследствие электрогидро-
динамич. или ориентац. эффектов.
К нач. 90-х гг. реализованы лишь конструкции Ж. д.
с дискретным отклонением пучков (переключателей), в
к-рых используется эффект нарушения полного внутр,
отражения. Такой Ж. д. (рис.) состоит из двух призм,
изготовленных из оптически изотропного материала, в за-
зоре между к-рыми находится слой ЖК. Ориентация
этого слоя зависит от напряжения, приложенного к про-
зрачным электродам. Показатель преломления призм и
угол падения световых лучей выбираются такими, чтобы
для слоя ЖК в невозбуждённом состоянии выполнялись
условия полного внутр, отражения (световые волны отра-
жаются в направлении А). При переориентации слоя
ЖК электрич. полем показатель преломления этого слоя
увеличивается, условия полного внутр, отражения нару-
шаются и световые волны преломляются в направлении
Б. Ж. д. переключается только при определённой поля-
ризации световых волн — параллельной плоскости, в к-рой
происходит переориентация ЖК. Время переключения
составляет десятки и сотни мс. Ж. д. с дискретным
отклонением применяется в качестве коммутатора воло-
конно-оптич. линий связи.
Лит.: Цветков В. А., «Зарубежная радиоэлектроника», 1980, № 4,
с. 76—96. Ю. П. Бобылев.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР,
прибор для визуального воспроизведения информации,
действие к-рого основано на электрооптических эффек-
тах в жидких кристаллах (ЖК); разновидность жидко-
кристаллического прибора отображения информации. Раз-
личают мозаичные, матричные и аналоговые Ж. и.
Мозаичный Ж. и. обычно состоит из двух стеклян-
ных пластин (герметично скреплённых по периметру),
между к-рыми имеется зазор (5—20 мкм), заполненный
ЖК. На внутр, поверхностях пластин нанесены прозрач-
ные электроды и ориентирующие покрытия (см. Жидко-
кристаллическая ориентированная структура). В мозаич-
ных Ж. и. используются твист-эффект и эффект динамич.
рассеяния света. Вид отображаемой информации опреде-
ляется формой электродов: сегменты цифровых (рис. 1)
или цифро-буквенных знакомест, условные символы, слова
или элементы мнемосхемы. Число выводов, по к-рым
ведётся управление индикатором, на единицу больше,
чем число индицируемых элементов (имеется дополнит,
вывод от общего электрода); число знакомест обычно
не превышает 16.
В матричном Ж. и. множество одинаковых элемен-
тов образованы на пересечении двух систем периодич.
электродных структур (система строк и столбцов), распо-
ложенных взаимно ортогонально (см. Матричный ин-
дикатор). Управляющие электрич. сигналы подаются на
элементы по каждой строке последовательно во времени
со скважностью, равной числу строк. Необходимость раз-
деления во времени управляющих сигналов (сканирова-
ние строк) обусловливает определённые требования к
Жидкокристаллический дефлектор. Схема жидко-
кристаллического дефлектора, работающего на
основе эффекта нарушения полного внутреннего
отражения: 1 —два прозрачных электрода; 2 —
призмы иэ оптически изотропного материала;
3 — слой жидкого кристалла; СП — падающий
световой пучок; А — направление отражённого
света; Б — направление преломлённого света;
U — напряжение, приложенное к электродам.
Жидкокристаллический индикатор. Рис. 1. Схема >
жидкокристаллического цифрового индикатора:
1 —передняя пластина; 2—электроды семисег-
ментного знакоместа; 3 — выводы; 4 — токо-
перевод; 5 — герметик; 6 — задняя пластина;
7 — общий электрод.
137
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ
ЖК: наличие порога на вольт-контрастной характеристи-
ке (ВКХ) и временных характеристик, обеспечивающих до-
статочный контраст и незаметное для глаза мерцание изо-
бражения. Осн. электрооптич. эффекты, используемые в
матричных Ж. и.: твист-эффект, динамич. рассеяние света,
фазовый переход холестерик—нематик в электрич. поле,
термоэлектрооптич. эффект. Так, Ж. и. на основе термо-
электрич. эффекта обладают памятью и сравнительно
малым временем записи строки (ок. 60 мкс). С помощью
матричных Ж. и., действие к-рых основано на эффекте
фазового перехода, можно отображать информацию
произвольного вида объёмом 128X128 и 256X256 элемен-
тов со скоростью смены информации: кадр за 1,3 и 2,5 с
соответственно. Наибольшее число элементов отобра-
жения (200X640) имеют матричные Ж. и. на основе
твист-эффекта (время смены информации ок. 0,3 с, управ-
ляющее напряжение 25 В). Однако из-за малой кру-
тизны ВКХ контраст изображения этих индикаторов зна-
чительно ниже, чем мозаичных Ж. и. Использование спец,
методов управления (т. н. двухчастотного управления)
позволяет увеличить крутизну ВКХ и создать матричные
Ж. и. на твист-эффекте с числом строк до 512 и
скоростью смены информации 0,5—1 с.
Существенное увеличение контраста изображения и
уменьшение времени записи кадра достигается в матричных
Ж. и. с нелинейными управляющими элементами (тран-
зисторами, диодами, варисторами). В таких индикаторах
матрица управляющих элементов расположена на одной
из подложек Ж. и., а каждый элемент отображения сое-
динён последовательно с нелинейным элементом и управ-
ляется им мозаичным способом. К сер. 80-х гг. разра-
ботаны жидкокрист. телевиз. экраны с числом элементов
480X640 и размером по диагонали 125 мм, в качестве
управляющих элементов к-рых используются тонкоплёноч-
ные транзисторы, выполненные на основе поликрист,
кремния.
Аналоговый Ж. и. предназначен для отображения
информации, представленной в аналоговой (непрерыв-
ной) форме; управляется посредством непрерывных сиг-
налов. Такой Ж. и. (рис. 2) представляет собой слой ЖК,
ориентированный ограничивающими поверхностями элект-
родных пластин, причём один из электродов, выполнен-
ный в виде калиброванного тонкоплёночного сопротив-
ления с длиной, равной длине шкалы измерит, прибора,
служит для обеспечения равномерного распределения
падения опорного напряжения вдоль шкалы. Величина
опорного напряжения определяется макс, величиной изме-
ряемого сигнала. Второй электрод (также прозрачный)
представляет собой эквипотенциальную поверхность. Изме-
ряемое напряжение прикладывается между обоими элект-
родами, при этом расположение границы между воз-
буждённым и невозбуждённым состояниями ЖК по длине
шкалы определяется величиной этого напряжения. Ана-
логовые Ж. и. работают на основе твист-эффекта.
Особую группу составляют Ж. и. на основе термо-
электрооптич. эффекта в холестерич. и смектических ЖК с
лазерной адресацией информации. Запись информации в
таком Ж. и. осуществляется нагревом локального участка
слоя ЖК сфокусированным лазерным лучом выше темп-ры
перехода ЖК в изотропное состояние. Охлаждение этого
участка до первоначальной темп-ры приводит к образо-
ванию либо конфокальной текстуры, сильно рассеивающей
свет (в отсутствие электрич. поля), либо прозрачной го-
меотропной текстуры (при наличии электрич. поля). Оба
состояния могут сохраняться неограниченно долго (оптич.
память). Информация может быть выборочно стёрта или
перезаписана тем же способом, а также стёрта полностью
посредством приложения более высокого напряжения.
Такие Ж. и. предназначены для отображения буквенно-
цифровой и графич. информации объёмом 2000X2000 эле-
ментов и более.
Ж. и. широко применяются в качестве цифровых ин-
дикаторов наручных и настольных часов, микрокалькуля-
торов. Разработаны осциллографии, экраны и дисплеи с
использованием Ж. и. для цифровых измерителей, ЭВМ,
рекламных устр-в, дорожных знаков. Созданы телевиз.
приёмники цветного изображения с экранами на основе
ЖК (в т. ч. проекционные). Широкое распространение Ж. и.
обусловлено важным преимуществом их по отношению
к газоразрядным и светодиодным индикаторам — малым
энергопотреблением (до 10 —10 мВт/см ).
Лит.: Цветков В. А., Гребенкин М. Ф., в кн.: Жидкие кристал-
лы, М., 1979; Индикаторные устройства на жидких кристаллах, М., 1980;
Бобылев Ю. П., Петеримов С. В., Шошин В. М., в кн.: Сов-
ременные методы и устройства отображения информации, М., 1981.
В М Шошии
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР, мо-
дулятор света, действие к-рого основано на использо-
вании электрооптич. эффектов в жидких кристаллах (ЖК).
С помощью Ж. м. возможна модуляция амплитуды
(при использовании эффектов динамич. рассеяния света,
холестерико-нематич. фазового перехода, твист-эффекта),
фазы (на эффектах управляемого электрич. полем дву-
лучепреломления в слое с гомеотропной или гомо-
генной ориентацией, электрооптич. эффекте в сегнето-
электрич. смектике типа С) и поляризации (на твист-
эффекте) света, падающего на слой ЖК. См. также Жидко-
кристаллическая ориентированная структура. По сравнению
с модуляторами света др. типов Ж. м. характеризуется
относительно низким быстродействием. Для уменьшения
как времени реакции тр (времени переориентации слоя
ЖК при наложении злектрич. поля), так и времени релак-
сации трл (возвращения слоя ЖК в исходное состояние
после снятия действия электрич. поля) в Ж. м. на
твист-эффекте применяется двухчастотное управление с
принудит, релаксацией ВЧ электрич. полем с частотой
20—100 кГц. Совр. Ж. м. имеют след, времена пере-
ключения (при толщине слоя ЖК 10 мкм и комнатной
темп-ре): на эффекте динамич. рассеяния света при напря-
жении 50 В Тр=трл —5 мс; на твист-эффекте с двухчастот-
ным управлением при напряжении 60—70 В тр=0,2 мс,
трл=0,25 мс; на эффекте управляемого двулучепрелом-
ления фазовая задержка на л достигается при напряже-
нии 60 В на НЧ и 30 В на ВЧ за время тр=0,2 мс,
трл=0,9 мс; на эффекте холестерико-нематич. фазового
перехода при напряжении 120 В тр^трл^10 мс; на электро-
оптич. эффекте в сегнетоэлектрич. ЖК при напряжении
30 В тр и трл менее 0,25 мс.
В наст, время (нач. 90-х гг.) Ж. м. на эффекте динамич.
рассеяния и твист-эффекте с двухчастотным управлением
применяются в качестве световых клапанов очков для систем
стереотелевидения; Ж. м. на эффекте управляемого элект-
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ
138
рич. полем двулучепреломления — для создания двухцвет-
ного изображения на экране ЭЛП (напр., в осциллогра-
фах) и в переключателях каналов в оптич. линиях связи
(см. также Жидкокристаллический дефлектор); Ж. м. на
сегнетоэлектрич. ЖК — в электрографич. печатающих
устр-вах.
Лит.: Блинов Л. М., Электро- и магнитооптика жидких кристаллов,
М., 1978; Цветков В. А . в «Зарубежная радиоэлектроника», 1980, № 4,
с. 76—96; Смит К., «Электроника», 1981, т. 54, № 6, с. 15—16;
Мамчев Г. В., Стереотелевизионные устройства отображения инфор-
мации, М., 1983. Ю. П. Бобылев.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВА-
ТЕЛЬ ИЗОБРАЖЁНИЯ, прибор для преобразования
оптич. сигналов (изображений) в модифицированные сиг-
налы (изображения), действие к-рого основано на электро-
оптич. эффектах в жидких кристаллах; относится к классу
жидкокристаллических приборов отображения информа-
ции. Конструктивно представляет собой поликрист, или
монокрист, слой фотопроводящего материала (ФП),
включённый последовательно со слоем жидкого кристалла
(ЖК); к этим слоям посредством прозрачных электро-
дов подводится электрич. напряжение (рис.).
Под действием светового потока, несущего изобра-
жение, в слое ФП генерируются носители заряда (про-
порционально интенсивности потока в данной точке).
В результате перераспределения потенциала между слоями
ФП и ЖК напряжение на слое ЖК достигает порогового
значения электрооптич. эффекта и в нём воспроизводится
изображение, к-рое может наблюдаться непосредственно,
а может быть спроецировано на внеш, экран. В последнем
случае во избежание засветки слоя ФП считывающим
(проецирующим) световым потоком в конструкцию Ж. п. и.
вводят дополнит, элементы, разделяющие световые потоки
(диэлектрич. зеркала, металловолоконные шайбы, свето-
поглощающие слои; кроме того, с этой целью может быть
использован жидкий кристалл «с памятью» для разделения
процессов записи и считывания во времени).
Осн. параметры и характеристики Ж. п. и. (в зависимости
от типа используемого ФП и электрооптич. эффекта): спект-
ральная область чувствительности (составляет 0,3—1,1 мкм);
энергетич. чувствительность (достигает 10— Дж/см2);
предельная разрешающая способность (ок. 100 лин/мм);
время перезаписи (доведено до 1—2 мс).
Ж. п. и. используются гл. обр. для проецирования изоб-
ражений с экранов электронно-лучевых приборов на экраны
коллективного пользования площадью до 10 м2 и более,
а также в качестве пространственно-временных модулято-
ров света в системах оптич. обработки информации.
Лит.: Сихарулидзе Д. Г,, Чилая Г. С., Бродзе ли М. И., «Кван-
товая электроника», 1979, т. 6, № 6, с. 1271—77; Васильев А. А.,
Компанец И. Н., Парфенов А. В., там же, 1983, т. 10, № 6,
с. 1079—88. В. М. Шошин.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ПРИБОР ОТО-
БРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ, отображения информа-
ции прибор, действие к-рого основано на переориентации
жидкого кристалла (ЖК) в электрич. поле и изменении
при этом его оптич. свойств. Конструктивно представляет
собой тонкий ориентированный слой ЖК (см. Жидкокрис-
таллическая ориентированная структура), ограниченный
с обеих сторон системами электродов, нанесённых на
стеклянные подложки, из к-рых по крайней мере одна
прозрачна. В Ж. п. о. и. гл. обр. используются след, электро-
оптич. эффекты: твист-эффект, эффект динамич. рассеяния
света, эффект фазового перехода холестерик — нематик
в электрич. поле, термоэлектрооптич. эффекты в холе-
стерич. и смектич. ЖК, электрооптич. эффекты в сегне-
тоэлектрич. ЖК.
По способу управления Ж. п. о. и. делятся в основном на
мозаичные, матричные, аналоговые, а также с адресацией
лазерным лучом (см. Жидкокристаллический индикатор).
Особую группу Ж. и. о. и. составляют жидкокристалличес-
кие преобразователи изображений, выполненные на основе
структуры фотопроводник — ЖК. Мозаичные и аналоговые
Ж. п. о. и. используются для отображения соответственно
буквенно-цифровой и символьной или аналоговой и дис-
кретно-аналоговой информации. Матричные Ж. и. о. и. и
преобразователи световых изображений предназначены для
отображения информации произвольного вида (в т. ч. теле-
визионной) Ж.и. о. и. с адресацией лазерным лучом на-
ходят применение в проекц. устр-вах вывода сверхбольших
объёмов (более 2000X2000 элементов отображения) бук-
венно-цифровой и графич. информации из ЭВМ.
Ж. п. о. и. характеризуются управляющим напряжением
(2—15 В), токами потребления (неск. мкА/см2), контрастом
изображения (в условиях яркой внеш, засветки 10:1 и выше),
временем смены информации (от единиц мс до неск. с).
Долговечность Ж. п. о. и. составляет 10—50 тыс. ч,
темп-рный диапазон работы — от —20 до -f-80c С. В наст,
время (нач. 90-х гг.) Ж. п. о. и. применяются в основном
в малогабаритных приборах с автономным питанием (напр.,
в электронных часах, микрокалькуляторах). в. м. Шошин.
ЖИДКОМЕТАЛЛЙЧЕСКИЙ КАТОД, катод газораз-
рядного прибора, содержащий жидкий металл, в парах
к-рого возникает самостоятельный дуговой разряд. Эмис-
сия эл-нов происходит с небольших яркосветящихся
участков поверхности Ж. к., наз. катодными пятнами, и
обусловлена автоэлектронными процессами. Т. о., Ж. к.—
разновидность автоэлектронного катода (см. Холодный
катод). Катодные пятна на поверхности Ж. к. возбуждают,
напр., пропуская ток через ПП, опущенный в расплавлен-
ный металл (см. Игнайтер). Материалом для Ж. к. обычно
служит ртуть благодаря её низкой темп-ре плавления
(ок. —39° С), высокой плотности паров (концентрация ато-
мов достигает 1013 см при 20° С), а также малому воз-
действию на стекло, керамику, сталь, графит Ж. к. исполь-
зуют гл. обр. в ртутных вентилях.
Лит.: Кесаев И. Г., Катодные процессы электрической дуги, М., 1968.
„ Ю. Д. Хромой.
ЖИДКОСТНЫМ ЛАЗЕР, лазер, в к-ром активной сре-
дой является жидкость. Жидкостные активные среды обла-
дают нек-рыми преимуществами перед твёрдыми и газо-
Жмдкокристаплический преобразователь изо-
бражения. Схема жидкокристаллического пре-
образователя изображения. 1 —просветляющее
покрытие; 2 — стеклянная подложка; 3 — про-
зрачное проводящее покрытие; 4 — жидкий
кристалл; 5 — диэлектрическое зеркало; 6—
светоблокирующий слой; 7 — фотопроводник;
8 — стеклянная подложка; 9 — герметик.
бильные триплетные энергетические состояния.
циент поглощения; X — длина волны, г — время
139
ЖИДКОСТЬ
образными активными средами (см. Твердотельный лазер,
Газовый лазер): плотность жидкостей (и, следовательно,
концентрация активных ч-ц) достаточно велика, а их оптич.
однородность в больших объёмах не уступает однородности
газов. Это позволяет создавать Ж. л. с высоким уровнем
усиления в сравнительно малом объёме. Возможность цир-
куляции активной среды через резонатор лазера использу-
ется для поддержания постоянства темп-ры и коэф, усиле-
ния жидкости.
Известны Ж. л. на р-рах органич. комплексных соедине-
ний (напр., хелатах Ей), на неорганич. жидкостях (напр.,
двухкомпонентных смесях оксилхлоридов Se и Р с галоге-
нидами элементов III, IV, V групп периодич. системы),
на р-рах органич. соединений. К Ж. л. можно отнести
устр-ва, в к-рых когерентное излучение света осуществля-
ется за счёт вынужденного комбинац. рассеяния (ВКР)
в жидкостях (CCI, Н2О, СбНе и Др.) мощного излучения
обычных лазеров (в таких устр-вах используются также
газы и твёрдые тела). Ж. л. на р-рах органич. комплекс-
ных соединений и Ж. л. на неорганич. жидкостях не полу-
чили широкого применения из-за неудовлетворит. энер-
гетич. и эксплуатац. характеристик, недостаточной хим.
стойкости активной среды. Наиболее распространённый
вид Ж. л.— лазеры на растворах органических
соединений (в т. ч. красителях). Осн. их преимущест-
во— возможность широкого выбора частот и создания
лазеров с плавной перестройкой частоты. Из органич. соеди-
нений наибольшее применение нашли кумарины, ксантены,
оксазиновые и полиметиновые красители. Растворителями
обычно служат этиловый и метиловый спирты, ацетон и др.
Характерной особенностью р-ров органич. соединений
является наличие широких бесструктурных полос поглоще-
ния и люминесценции в УФ, видимой или ближней ИК
областях спектра (рис. 1, а). Усиление и генерация возни-
кают на переходах с нижних колебат. подуровней первого
возбуждённого электронного состояния Si (рис. 1, б) на
верхние, слабо заселённые подуровни осн. электронного
состояния So. Частота генерации определяется спектром
люминесценции, величиной инверсии населённостей и ви-
дом растворителя. Помимо излучат, переходов Si—^So часть
молекул после возбуждения претерпевает безызлучат.
переход в метастабильное триплетное состояние Т|.
Накопление молекул в состоянии Ti приводит к поглоще-
нию генерируемого излучения в результате перехода Т|—>Т2«
Для устранения поглощения применяют кратковрем. им-
пульсы накачки с длительностью т<СР^1_т (PS_T — вероят-
ность перехода Si->Tlf Р^_т ~ 10 '6—10“7 с), либо добавля-
ют в р-р «тушители», дезактивирующие метастабильный
уровень, либо осуществляют прокачку р-ра через область
возбуждения активной среды со скоростью, при к-рой
молекулы пересекают область накачки за время t<P^ZlT
(непрерывный режим генерации). Для уменьшения ширины
линии излучения и её перестройки используют дисперсион-
ные резонаторы (рис. 2). Диапазон длин волн, перекрыва-
емый Ж. л. на р-рах органич. соединений, составляет 300—
1200 нм; типичная величина диапазона перестройки на
одном красителе ~60 нм. По методам возбуждения р-ров
органич. соединений и режимам работы различают Ж. л.
двух типов: с некогерентной накачкой излучением импуль-
сной лампы и импульсным режимом работы; с когерент-
ной накачкой излучением др. лазера (газового или твердо-
тельного) и непрерывным, квазинепрерывным или импульс-
ным режимом работы. Импульсная мощность Ж. л. на р-рах
органич. соединений достигает ~10 Вт, ср. мощность —
десятков Вт, ширина линии излучения составляет 10~4—
10 1 нм. Для расширения диапазона длин волн излучения
от вакуумного УФ до среднего ИК используют методы
нелинейной оптики.
Осн. применения Ж. л.: устр-ва лазерного зондирования
атмосферы (лидары), в спектроскопии, в фотохимии, для
разделения изотопов и др. Ж. л. на ВКР используются в
основном в качестве преобразователей частоты излучения
мощных импульсных газовых или твердотельных лазеров.
Лит.: Лазеры на красителях, пер. с англ., М., 1976; Справочник по
лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова, т. 1, М-, 1978; Копылов С.,
Михайлов Л., Перестраиваемые лазеры на красителях, М., 1990.
О. Б. Чередниченко,
[ОСТЬ, вещество в конденсированном состоянии,
промежуточном между твёрдым и газообразным. Как и
твёрдое тело, Ж. сохраняет свой объём, способна образо-
вать поверхность, обладает определённой прочностью на
разрыв; как и газ, принимает форму сосуда, в к-ром нахо-
дится. В то же время Ж. обладает рядом специфич. осо-
бенностей, из к-рых наиболее характерная — текучесть,
обусловленная статистич. тепловыми скачками молекул. В-во
является Ж. при давлениях, больших давления в тройной
точке и в интервале темп-p от точки кристаллизации до
точки кипения. Структура и физ. св-ва Ж. зависят от хим.
природы образующих их ч-ц и характера сил связи, дейст-
вующих между ними.
Различают однокомпонентные (чистые) Ж. и многоком-
понентные жидкие смеси (р-ры). Как правило, в-во имеет
одну жидкую модификацию (норм. Ж.), исключение состав-
ляют жидкие кристаллы, имеющие норм, и анизотропную
фазы, и квантовые жидкости, имеющие норм, и сверх-
текучую фазы. Норм. Ж. макроскопически однородны и
изотропны в отсутствие внеш, воздействий. Однородность
и изотропность норм. Ж. объясняется отсутствием к.-л.
упорядоченности в расположении ч-ц Ж. на больших (по
сравнению с межмолекулярными) расстояниях (отсутствием
в Ж. дальнего порядка). Аморфное твёрдое тело (напр.,
стекло) является переохлаждённой Ж.
Ж. широко применяются в электронике в качестве тех-
нологич. сред и как рабочие в-ва (жидкие электролиты,
жидкие кристаллы, магн. жидкости), растворители (вода,
CCh, расплавы солей и оксидов), исходные компоненты
для получения разл. материалов и активных сред электрон-
ных приборов.
Лит.: Френкель Я. И., Кинетическая теория жидкостей, Л-, 1975; К рок-
стон К. А., Физика жидкого состояния, пер. с англ., М., 1978; Марч Н.,
Тоси М., Движение атомов жидкости, пер. с англ., М-, 1980. С А. Пикин.
Рис. 2. Схемы систем когерентной (аг б, в) и не-
когерентной (г) накачки и дисперсионных ре-
зонаторов лазеров на растворах органических
соединений: 1 — излучение накачки; 2 — фокуси-
рующая линза; 3 — телескоп, 4—раствор краси-
теля; 5—-зеркало; 6 — дифракционная решетка;
7 — интерферометр Фабри—Перо; 8 — диспер-
сионная призма; 9 — лампа накачки; Ю — выход-
ное излучение лазера.
ЗАГРУЗОЧНЫЕ
141
ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА, предназначены для
автоматич. подачи ориентированных определённым обра-
зом деталей (заготовок) в рабочую зону технологич. машин
с заданной частотой и точностью. В электронном приборо-
строении применяются гл. обр. в составе технологич. обо-
рудования, предназначенного для механич. обработки де-
талей электронных приборов и др. ИЭТ.
Различают 3. у. для подачи непрерывных заготовок (прут-
ков, труб, лент, проволоки и т. п.) и штучных деталей.
3. у. первого типа оснащаются в основном цанговыми, си-
ловыми, клещевыми, шариковыми и др. приспособлениями
для подачи заготовок (рис. 1). Такие 3. у. применяются
гл. обр. на обрабатывающих центрах, напр. при изготовле-
нии сеток, кернов катодов, анодов, экранов и др. деталей
ЭВП и ЭЛП, корпусов и выводов ПП приборов и ИС, контакт-
ных пружин и пластин для реле и соединителей, элемен-
тов конструкции и крепёжных деталей для радиоэлектрон-
ной аппаратуры. 3. у. второго типа весьма разнообразны.
Особенности большинства ИЭТ (очень малые размеры и
масса, повыш. сцепляемость, большое разнообразие форм,
высокая чувствительность к механич. воздействиям и др.)
часто не позволяют использовать уже известные, апроби-
рованные в др. отраслях пром-сти способы и устр-ва за-
грузки; поэтому технологич. машины, применяемые в элект-
ронном приборостроении, оснащают 3. у., основанными
преим. на бесконтактных методах манипулирования изде-
лиями (напр., с помощью магн. или электростатич. полей,
воздушного потока). Их конструкция и принцип действия
определяются размерами, формой, материалом и качест-
вом поверхности загружаемых изделий, а также требуемой
производительностью оборудования.
В общем случае такие 3. у. содержат автоматич. бун-
керное захватно-ориентирующее устр-во (АБЗОУ), пода-
ющий лоток, магазин-накопитель, отсекатель, питатель
(рис. 2).
АБЗОУ представляет собой комплекс механизмов и
устр-в для захвата деталей, придания им нужного положе-
ния и выдачи поштучно в приёмник, магазин или лоток.
Лоток служит гл. обр. для транспортирования деталей
(иногда дополнит, их ориентирования) в рабочую зону и из
неё чаще всего под действием силы тяжести; используют-
ся также силы инерции (вибрация), сжатый и разреженный
воздух, под действием к-рых детали можно перемещать
горизонтально или даже под углом вверх. Магазин исполь-
зуется для накопления деталей в ориентированном положе-
нии, чтобы компенсировать неравномерность подачи их из
вибробункера и обеспечить бесперебойное снабжение пи-
тателя. Отсекатель отделяет от общего потока одну или
неск. деталей для подачи в питатель, к-рый перемещает
(с заданной частотой) ориентир, детали непосредственно
в рабочую зону машины. А. С- Максимович.
ЗАМЕДЛЁНИЯ КОЭФФИЦИЁНТ, замедление
(п), отношение скорости распространения эл.-магн. волны
с в свободном пространстве к скорости её распростране-
ния в среде, волноводе или замедляющей системе. Раз-
личают 3. к. фазовой скорости уф (п=с/уф) и групповой
скорости vr (nr=c/vr). Если не уточняют, о каком именно
замедлении идёт речь, то имеют в виду 3. к. фазовой ско-
рости. Для эл.-магн. волн в средах величину л наз. прелом-
ления показателем. Величины п и пг связаны соотношением
(формула Рэлея): пг=п—X(dn/dX), где X—длина волны.
Величину 3. к. учитывают при конструировании электронных
приборов с длит, взаимодействием (ЛБВ, ЛОВ, магнетронов
и т. д.), при создании электрич. линий задержки. В элект-
ронных приборах с длит, взаимодействием 3. к. лежит в
пределах 1—50. Он определяет рабочее напряжение, уско-
ряющее электронный поток, поскольку взаимодействие
эл-нов с эл.-магн. волной наиболее эффективно, когда их
скорости примерно одинаковы.
ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЁМА, волноведущее
электрич. устройство, посредством к-рого замедляют эл.-
магн. волны, т. е. канализируют их с фазовой скоростью,
Загрузочные устройства. Рис. 1. Схема устройств
для подачи непрерывных заготовок: а — цанго-
вое; б — силовое; в — клещевое; г — шариковое;
д — роликовое; 1 — заготовка; 2 — цанга; 3 —
толкатель с грузом Р; 4 — зажимные клинья;
5 — шариковые зажимы; 6 — ролики.
141
ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ
меньшей, чем в свободном пространстве. С медленными
волнами возможно синхронное взаимодействие движущих-
ся ч-ц, что и определяет осн. применение 3. с.: в электрон-
ных приборах с длит, взаимодействием (лампах бегущей
волны, лампах обратной волны, магнетронах и т. д.), в сепа-
раторах и линейных ускорителях заряженных ч-ц и др. 3. с.
применяются также в качестве антенн с бегущей волной,
линий задержки, фильтров, фазовращателей и др. В элект-
ронных приборах оптим. условия для отбора мощности
эл.-магн. волной за счёт уменьшения кинетич. энергии эл-нов
создаются тогда, когда фазовая скорость примерно
равна скорости электронного потока ve в приборе. Умень-
шение Уф в 3. с. характеризуется отношением п=с/Уф
(с — скорость эл.-магн. волны в свободном пространстве),
наз. замедления коэффициентом (замедлением). Обычно с
3. с. для электронных приборов п составляет 1—50. Струк-
тура поля в 3. с. характеризуется сопротивлением связи
RCB: чем выше RCB, тем эффективнее взаимодействие
эл.-магн. волны с электронным потоком. Обычно в 3. с. для
электронных приборов RCB составляет 10—150 Ом. Область
3. с., где электроны взаимодействуют с эл.-магн. по-
лем, называется пространством взаимодей-
ствия.
Большинство используемых на практике 3. с. представляет
собой отрезок периодич. структуры (спиральной, гребенча-
той и т. д.). Замедление эл.-магн. волны в таких 3. с. осущест-
вляют разл способами: удлиняют путь волны, направляя
её не по оси 3. с., а, напр., по винтовой линии; создают
полости, в к-рых продвижение волны вперёд происходит
после ряда отражений, и др. способами. В любой 3. с.
могут распространяться типы волн, отличающиеся распре-
делением поля в поперечном сечении 3. с. Для волн каждо-
го типа в 3. с. без потерь существуют полосы пропускания
(области частот, в пределах к-рых коэф, затухания волн
а=0) и непропускания (а=/=0). Для реальных 3. с. с потерями
также используются термины «полоса пропускания» и «по-
лоса непропускания», однако в данном случае они не строги,
т. к. а=/=0 практически на любых частотах. В полосах про-
пускания величину а характеризуют потерями энергии
a=(10/d)-log[P(z)/P(z-|-d)]f где d— период структуры;
z — координата по оси, совпадающей с направлени-
ем распространения эл.-магн. энергии; P(z) и P(z-|-d) —
мощность волны в сечениях 3. с. с координатами z и
z-|-d.
По конструкции различают 3. с. спиральные, резона-
торные, штыревые и 3. с. смешанного типа. Спираль-
ная 3. с. («спираль») представляет собой один
или неск. изолир. проводников, намотанных так, что они
образуют соосные винтовые линии с пост, шагом и радиусом
а (рис. 1). В зависимости от числа проводников «спирали»
подразделяются на одно-, двух-, трёхзаходные и т. д.
В электронных приборах наибольшее распространение
получили одно- (в ЛБВ) и двухзаходные (в ЛБВ, ЛОВ)
спирали, навитые из круглой или ленточной проволоки
и помещённые в металлич. оболочку (экран) или диэлектрич.
трубку. Спираль крепится в экране с помощью ди-
электрич. стержней (штабиков). Две соосные спирали наз.
связанными, если их радиусы а различны; они используются
в качестве согласующих устр-в однозаходной спиральной
3. с. с линиями передачи. На примере однозаходной спи-
ральной 3. с. проще всего пояснить механизм замедления
в периодич. 3. с.: волна распространяется вдоль витков
спирали со скоростью, близкой к с, при этом фазовая
скорость волны вдоль оси спирали оказывается равной
Уф=с,51птр, где чр— угол намотки спирали. Т. о., коэф,
замедления n=1/sinip. Дисперсия волн в спиральных 3. с.
в диапазоне длин волн 4ла/со51р<сХ<с2лас1дтр невелика
(Х/п) -(dn/dX)<C1. При этом коэф, замедления нулевой
пространственной гармоники (ПГ) n^2na/d. Зависимость
поля каждой ПГ от радиальной координаты г в спиральных
3. с. описывается модифицир. ф-циями Бесселя. На оси
спирали (г=0) продольная составляющая электрич. поля
отлична от нуля только для нулевой ПГ. Поэтому, как
правило, именно нулевая ПГ используется в ЛБВ для
взаимодействия с электронным потоком. Дисперсионные
кривые спиральных 3. с. содержат области, к-рые характе-
ризуются коэф, замедления п<1 для к.-л. из ПГ.
Этим областям соответствует излучение эл.-магн. энергии,
что используется при создании антенн на основе таких
3. с. Коэф, замедления п и сопротивление связи RCB
спиральных 3. с. обычно лежат в пределах: 10<Сп<30
и 10<RCB<150 Ом. Дальнейшее уменьшение замедле-
ния связано с ростом мощности электронного прибо-
ра и ограничено в основном возможностями теплоотвода;
увеличение замедления ограничено тем, что с его ростом
поле прижимается к спирали и труднее становится осущест-
вить эффективное взаимодействие электронного потока
с полем 3. с. Использование металлич. оболочки (экрана) в
«спиралях» приводит к нек-рому росту замедления в рабо-
чей полосе частот ЛБВ, уменьшению дисперсии и падению
сопротивления связи; использование диэлектрич. опор — к
падению сопротивления связи. Для увеличения дисперсии
Замедляющая система. Рис. 1. Спиральные за-
медляющие системы («спирали»): а — ленточная;
б—из круглой проволоки; в — ленточная двух-
заходная; г— в экране; д — с внутренним стерж-
нем; е — связанные спирали; ж — с перемыч-
ками; з—-с ребристым экраном; и — спираль-
ная канавка в волноводе; к — спираль в спи-
ральной канавке; л — спиральная канавка на
стержне; d—шаг спирали; а — радиус витка;
if — угол намотки спирали; 1 — экран; 2 —
стержень; 3—перемычка; 4— экран с продоль-
ными рёбрами (ребристый экран); 5 — волновод;
6 — спиральная канавка.
ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ
142
(и, как следствие,— сопротивления связи) в «спиралях»
создают периодич. неоднородности (напр., посредством
перемычек), а для уменьшения дисперсии и создания ано-
мальной положит, дисперсии в нек-рой области частот
(с целью расширения полосы усиления ЛБВ) в экране делают
продольные рёбра.
Резонаторная 3. с. («цепочка связанных резонато-
ров»)— 3. с. в виде периодич. цепочки резонаторов, свя-
занных между собой отверстиями или к.-л. др. способом.
Резонаторные 3. с. обеспечивают высокий теплоотвод и
обладают низкими значениями коэф, замедления (п^8),
поэтому используются гл. обр. в электронных приборах,
у к-рых ср. мощность превышает 100 Вт. Наиболее рас-
пространены след, разновидности резонаторных 3. с.
(рис. 2): диафрагмированный волновод, диафрагмирован-
ный волновод с окнами связи или с петлями связи; «лист
клевера»; «гребёнка»; 3. с. со связками. Диафрагмирован-
ный волновод используется в линейных ускорителях
заряженных ч-ц. Он обладает положит, дисперсией на
нулевой ПГ в основной (т. е. самой длинноволновой) по-
лосе пропускания и обеспечивает коэф, замедления, близ-
кие к единице. «Лист клевера», диафрагмированный волно-
вод с петлями связи и диафрагмированный волновод
с окнами связи используются в ЛЕВ. Первые две 3. с.
обеспечивают положит, дисперсию нулевой ПГ в осн. полосе
пропускания, а 3. с. с окнами связи (получившая в ЛЕВ
наибольшее распространение) — обычно отрицательную.
В ЛЕВ для взаимодействия с электронным потоком ис-
пользуют минус первую ПГ в осн. полосе пропускания.
Для увеличения амплитуды этой гармоники в центр, части
диафрагмы 3. с. (примыкающей к пролётному каналу;
рис. 2, б) делают утолщение цилиндрич. формы (т. н. трубку
дрейфа). Ближайший высший тип волны имеет положит,
дисперсию на нулевой ПГ и наз. щелевым типом, т. к.
его характеристики определяются в основном параметрами
окон связи. Этот тип волны является паразитным для
ЛБВ. «Гребёнка» используется в ЛОВ миллиметрового и
субмиллиметрового диапазонов длин волн, а также в орот-
ронах. «Гребёнка», свёрнутая в цилиндр так, что её гребни
параллельны оси цилиндра, применяется в магнетронах мил-
лиметрового диапазона длин волн. 3. с. со связками ис-
пользуются в платинотронах и магнетронах. В последних
3. с. свёртывают в кольцо, получая резонатор на основе
3. с. на нулевой ПГ; при коэф, замедления п>2 такая
3. с. обладает отрицат. дисперсией. В ЛОВ и магнетронах
взаимодействие эл.-магнитного поля 3. с. с электрон-
ным потоком происходит на минус первой ПГ в осн.
полосе пропускания; в оротронах используется та
же ПГ, но на границах высших полос пропускания,
соответствующих нулевому фазовому сдвигу на длине пе-
риода.
Штыревыми наз. такие 3. с., в к-рых можно выделить
хотя бы одну область в виде отрезка многопроводной
линии передачи. Проводники этой линии наз. штырями.
Примеры штыревых 3. с. (рис. 3): «встречные штыри»;
«меандр», «меандр на опорах», «бугель со связками».
Дисперсионные кривые всех перечисленных штыревых 3. с.
состоят из двух пересекающихся ветвей. Одной из этих
ветвей соответствует чётное, а другой — нечётное распреде-
ление потенциала по высоте штырей (относительно оси z).
В электронных приборах обычно используют поле с чётным
распределением потенциала. 3. с. «встречные штыри» при-
меняются в ЛОВ. Для взаимодействия с электронным
потоком используется ветвь с отрицат. дисперсией. Её
минус первая ПГ иногда применяется и в ЛБВ. На при-
мере 3. с. «встречные штыри» просто объяснить отрицат.
дисперсию волн. Приближённо можно считать, что в такой
3. с. волна бежит по зигзагообразному пути между шты-
рями. Вдоль этого пути дисперсия положительна, как в
обычной линии, т. е. d(pi/df^>0, где (pi—сдвиг фаз коле-
баний в точках между соседними зазорами, f—частота
колебаний. Вдоль оси z 3. с. между колебаниями имеется
дополнит, сдвиг фаз л, обусловленный изменением направ-
ления поля в соседних зазорах на обратное, так что в
точках поля между соседними зазорами полный сдвиг фаз
<р=л—<pt- Отсюда d(p/df<zO, т. е. дисперсия отрицатель-
на. «Меандр» и «меандр на опорах» используются в ЛБВ
магнетронного типа. Первая из этих 3. с. обладает более
широкой полосой пропускания, но для неё требуются спец,
диэлектрич. штабики для крепления в экране. Наличие вет-
Рис. 2. Резонаторные замедляющие системы
(«цепочки связанных резонаторов»): а — диаф-
рагмированный волновод; б — диафрагмирован-
ный волновод с окнами связи; в — «лист кле-
вера»,- г — диафрагмированный волновод с пет-
лями связи; д—«гребёнка»; е — замедляющая
система со связками; 1 — волновод,- 2 — диаф-
рагма; 3 — пролётный канал; 4— окно связи;
5 — трубка дрейфа; 6 — фигурная прокладка;
7 — петля связи; 8 — экран; 9— зуб гребёнки;
10 — связка
143
ЗАПИСЬ
вей с антисимметричным распределением потенциала по вы-
соте штырей в этих 3. с. может привести к паразитному
самовозбуждению ЛБВ при достаточно больших токах. «Бу-
гель со связками» используется в магнетронах. Для взаимо-
действия с электронным потоком используются поля, соот-
ветствующие участку дисперсионной кривой с отрицат. дис-
персией.
КЗ. с. смешанного типа относятся (рис. 4) «кольцо—
стержень» и «кольцо—стержень на опорах». Эти 3. с. при-
меняются в ЛБВ О-типа. Их дисперсионные характеристики
такие же, как соответственно у «меандра» и «меандра на
опорах».
По числу структурных элементов (ячеек) в периоде за-
медляющие структуры подразделяются на одно-, двух-,
трёхступенчатые и т. д. Так, «гребёнка» относится к одно-
ступенчатым 3. с., поскольку в периоде содержится один
гребень, «меандр» — к двухступенчатым, поскольку в пе-
риоде два штыря. Деление 3. с. по числу ступеней бывает
особенно целесообразным в тех случаях, когда период
пространства взаимодействия совпадает с одной ячейкой.
Большинство 3. с., используемых в электронных приборах, —
двухступенчатые. По числу изолир. проводников, из к-рых
выполнены 3. с., их подразделяют на одно-, двух-, трёх-
связные и т. д. Так, «спираль» в экране — двухсвязная,
а двухзаходная «спираль» в экране — трёхсвязная. Чем выше
показатель связности, тем больше кол-во типов волн может
распространяться в 3. с. при достаточно больших длинах
волн. В зависимости от назначения применяют 3. с. с разл.
условиями на концах. Напр., для широкополосных СВЧ
ЭВП (ЛБВ, ЛОВ, платинотронов) 3. с. сочленяют с
линиями передачи так, чтобы отражение волны от концов
3. с. было минимальным. В резонансных ЛБВ, ЛОВ и в
оротронах отражение от концов 3. с. делается доста-
точно большим; в этом случае 3. с., по существу,
являются резонаторами. В магнетронах также исполь-
зуются резонаторы на основе 3. с., замкнутых в коль-
цо.
Лит.: Тараненко 3. И., Трохименко Я. К., Замедляющие
системы, К., 1965; Силин Р. А., Сазонов В. П., Замедляющие
системы, М-, 1966; Фредин А. 3., Антенно-фидерные устройства, М.,
1977. Р. А. Силин.
ЗАПИРАЮЩИЙ СЛОЙ, то же, что обеднённый слой.
ЗАПИСЬ И ВОСПРОИЗВЕДЁНИЕ ИНФОР-
МАЦИИ, процессы, посредством к-рых информация запи-
сывается (фиксируется) в физ. теле (среде) и сохраняет-
ся там для последующего воспроизведения (считывания).
Запись информации основана на устойчивом физ. или
хим. изменении состояния или формы нек-рого тела — но-
сителя данных (НД) — с помощью спец, записыва-
ющего инструмента, преобразующего сигналы, несущие ин-
формацию, в соответствующее механич., термич., оптич.,
магн. или электрич. воздействие на НД. При воспроиз-
ведении информации указанные изменения НД восприни-
маются и преобразуются считывающим устр-вом в сигналы,
отображающие считанную информацию в форме, наиболее
удобной для восприятия.
При 3. и в. и. исходные сигналы могут подвергаться
усилению, преобразованию из аналоговой формы представ-
ления в цифровую и наоборот. Для записи сигналов от
неск. источников на один НД каждому сигналу присва-
ивается свой признак (адрес), обеспечивающий выбороч-
ное воспроизведение нужного сигнала. Наиболее удобны
для передачи и преобразования электрич. сигналы, поэтому
если исходные сигналы не электрич» (напр., звуковые, све-
товые), то с помощью соответствующих устр-в (микрофона,
фотоэлемента, электрич. или магн» датчика, передающего
электронно-лучевого прибора и др.) они преобразуются в
электрич. сигналы.
Существует неск. способов 3. и в. и., различающихся
прежде всего типом используемого НД и способом фик-
сирования на нём сигналов. Способ 3» и в. и. опре-
деляет такие характеристики записывающих и воспроиз-
водящих устр-в, как быстродействие, макс, объём записы-
ваемой информации, объём информации, приходящийся
на единицу поверхности (объёма) НД, время хранения ин-
формации (неограниченное либо ограниченное), возмож-
ность многократной записи и (или) воспроизведения
информации, режим воспроизведения информации (после-
доват., циклич. или произвольный). Наибольшее распростра-
нение получили механич., магн. и оптич. виды записи (в т. ч.
Рис. 3. Штыревые замедляющие системы а —
«встречные штыри», б — «меандр»; в — «меандр
на опорах»; г — «бугель со связками»; 1 —
штырь; 2 — опора; 3 — связка.
6
ЗАПИСЬ
144
голографическая), менее широко используется электро-
статич., термопластич. или электрич. запись.
При механической записи в качестве НД исполь-
зуют бумажные или пластмассовые перфоленты и перфо-
карты, пластмассовые диски и барабаны. На перфоленту и
перфокарты информация записывается путём пробивки в
них сквозных отверстий. Считывание обычно производится
с помощью оптич. системы, состоящей из источников света и
фотоприёмников, между к-рыми и помещается НД. Запись
на пластмассовые диски и барабаны осуществляется ме-
ханич. вырезанием или выдавливанием на их поверхности
либо бороздок, ширина и глубина к-рых отображает из-
менения амплитуды и частоты записываемых сигналов, либо
отд. углублений в виде штрихов и точек, форма и рас-
положение к-рых соответствуют содержанию записываемой
информации. Считывание информации осуществляется,
напр., с помощью магнитоэлектрич. или пьезоэлектрич. дат-
чиков, преобразующих изменения формы поверхности НД
в элекгрич. сигналы. При механич. записи на одном пласт-
массовом диске, напр., размещается до ~5-10ь бит ин-
формации при плотности записи ~5-102 бит/см2.
При магнитной записи в качестве НД используют
ленты (обычно из полимерных материалов), проволоку, ба-
рабаны или диски (металлич. или пластмассовые), покры-
тые слоем ферромагн. в-ва (рабочий слой), а также фер-
ритовые сердечники с прямоугольной петлёй гистерезиса
и тонкие магн. плёнки. На магн. ленты, барабаны, гибкие
и жёсткие диски информация записывается путём устойчи-
вого изменения остаточной намагниченности их ферромагн.
слоя под действием магн. поля рассеивания, возбуждае-
мого в рабочем зазоре магнитной головки. При воспроиз-
ведении информации пространств, распределение остаточ-
ной намагниченности НД с помощью магн. головки преобра-
зуется в электрич. сигналы, тождественные тем, что исполь-
зовались для возбуждения магн. поля головки при записи.
Устр-ва магн. записи на ферритовых сердечниках и тонких
магн. плёнках предназначены для записи информации циф-
ровым (двоичным) кодом в виде последовательности
электрич. импульсов разной амплитуды или полярности. При
записи информации в сердечнике (плёнке) под действием
электрич. импульсов, протекающих по обмотке (шине) уп-
равления, возбуждается магн. поток, к-рый и определяет
направление и величину остаточной намагниченности в
сердечнике (плёнке) после снятия возбуждающего импуль-
са. Для считывания информации сердечник (плёнку) пере-
магничивают в состояние, соответствующее «О», в резуль-
тате на выходной обмотке (шине) либо появляется считан-
ный сигнал (если записана «1»), либо не появляется (если
записан «О»). В качестве НД для магн. записи исполь-
зуют также плёнки (пластинки) из ферри- и ферромагне-
тика, в к-рых под действием управляющего магн. поля
возникают, перемещаются и исчезают цилиндрические маг-
нитные домены (ЦМД), наличие или отсутствие к-рых
соответствует записи «О» и «1» двоичного кода. Магн.
способ 3. и в. и. используется в системах звуко- и видео-
записи, а также в запоминающих устройствах ЭВМ. При
магн. записи достигается продольная плотность записи
~104 бит/см,° на одном магн. диске размещается от
1 до 60 Мбайт информации при времени выборки 10—
2000 мс. Ёмкость одного рулона (кассеты) с магнитной
лентой достигает 103 Мбайт при поверхностной плотности
записи до 10 Мбит/см2 и времени выборки ~1 мин. Запо-
минающие устройства на ферритовых сердечниках и магн.
плёнках могут хранить 105—106 байт информации с вре-
менем выборки 0,1—10 мкс.
Для оптической записи в качестве НД исполь-
зуются материалы, изменяющие свои оптич. характеристики
под воздействием сфокусир. лазерного луча. Как правило,
оптич. запись основана на локальном нагреве носителя в
точке облучения. Наиболее распространены НД, в рабочем
слое к-рых при нагреве либо образуются микроскопии,
участки деформации (отверстия, углубления, пузырьки и
т. п.), либо возникают обратимые или необратимые фазо-
вые переходы, в результате чего облучённые участки из-
меняют свои оптич. характеристики, напр. прозрачность,
коэф, отражения, окраску. При воспроизведении информа-
ции НД освещают лучом непрерывного лазера сравнительно
небольшой мощности и с помощью фотоприёмных устр-в
регистрируют изменение характеристик (интенсивность,
поляризацию и др.) отражённого от НД или прошедшего
через него светового потока. При таком способе записи мин.
размер области, занятой 1 битом информации, определяется
размером пятна от лазерного луча и обычно составляет 0,5—
1 мкм, что соответствует плотности записи до 108 бит/см2.
К оптич. способам записи относится также фотографии,
способ регистрации информации. Такой способ не обеспе-
чивает высокой плотности записи (определяется разрешаю-
щей способностью фотоматериалов) и применяется в тех
случаях, когда скорость поступления информации сравни-
тельно невелика (напр., для записи звукового сопровож-
дения к кинофильму). Значительно более высокую плотность
размещения информации обеспечивает др. вид фотографич.
записи с использованием методов голографии.
Для фиксирования дискретной (цифровой) информации
все шире применяется электрическая запись на ПП
приборах, обладающих двумя устойчивыми состояниями,
к-рым ставятся в соответствие «0» и «1». ПП ячейки
памяти выполняются на туннельных диодах, биполярных
транзисторах, МОП-структурах, приборах с зарядовой свя-
зью и т. д. Отд. ячейки в совокупности образуют мат-
рицу, конструктивно выполняемую в виде БИС; информац.
ёмкость таких матриц — до неск. Мбит, время доступа —
от неск. нс до неск. десятков нс.
При термопластической записи НД служит
прозрачная или отражающая плёнка из термопласта, на
к-рой под действием электронного или светового (фото-
термопластич. запись) луча, несущего информацию, образу-
ется микрорельеф со структурой, отображающей записы-
ваемые сигналы. Воспроизведение информации основано на
том, что при прохождении световой волны через плёнку
переменной толщины (или отражения от неё) фаза волны
изменяется (волна приобретает т. н. фазовый рельеф, пов-
торяющий рельеф на плёнке); эти фазовые изменения затем
преобразуются в амплитудные, т. е. в изменения яркости
луча, рисующего изображение на экран. Термопластич.
запись обеспечивает удельную плотность до 10 бит/см2 и
позволяет на одном диске разместить до 108 байт ин-
формации.
Электростатическая запись информации выпол-
няется обычно на пластине из диэлектрика посредством
сканирующего электронного луча, создающего на поверхно-
сти пластины нек-рое распределение нескомпенсир.
электрич. зарядов (зарядовый рельеф), несущее в себе
скрытое изображение записанной информации. При воспро-
изведении информации пластина снова подвергается
действию электронного луча, при этом вторичные электро-
ны, выбитые им с поверхности пластины, направляются
в электронный умножитель, на выходе к-рого образуются
электрич. сигналы, содержащие считанную информацию.
Уд. плотность записи до 107 бит/см2. См. также Видео-
запись, Магнитная запись, Оптическая запись, Термопласти-
ческая запись. Электрофотография.
Лиг.: Балбашоа А. М_, Червоненкис А. Я.г Магнитные мате-
риалы для микроэлектроники, М., 1979; Сиакноу Физические осно-
вы записи информации, пер. с нем., М-, 1980; Котов Е. П.,
Руденко М. И., Ленты и диски в устройствах магнитной записи, М.а
1986; Буль В. А., «Зарубежная радиоэлектроника», 1986, № 9, с. 74—В7;
Вайда 3., Современная видеозапись, пер. с венг., М., 1987.
Б. С. Введенский, В. А. Савинов.
ЗАПИСЬ ИНФОРМАЦИИ в ЭЛП, процесс преобра-
зования электрич. сигналов, подаваемых на входной элект-
род запоминающего электронно-лучевого прибора, в рас-
пределение зарядов по поверхности мишени, в результате
чего на мишени создаётся распределение каких-либо физ.
величин (электрич., механич., оптич.), адекватное записыва-
емой информации. Чаще всего информация записывается
в виде потенциального рельефа, создаваемого при скани-
ровании диэлектрич. поверхности мишени электронным
лучом.
Различают три вида 3. и.: равновесную, неравновесную и
бистабильную. При равновесной 3. и. потенциал поверх-
145
ЗАПОМИНАЮЩЕЕ
ности диэлектрика за счёт вторичной электронной эмиссии
доводится до стабильного значения, приблизительно равно-
го потенциалу сетки (коллектора), расположенной у поверх-
ности мишени. Входной сигнал в процессе сканирования по-
даётся на сетку. При неравновесной 3. и. потенциал
диэлектрика за время действия электронного пучка не ус-
певает достигнуть стабильного значения. Изменение потен-
циала диэлектрика пропорционально току пучка. Входной
сигнал подаётся на модулятор электронного прожектора.
При бистабильной 3. и. кроме сфокусир. записываю-
щего пучка используется широкий поддерживающий (вос-
производящий) пучок, охватывающий всю поверхность ми-
шени и приводящий потенциал каждого участка диэлект-
рика к одному из двух стабильных значений (в зависи-
мости от начального значения потенциала). В процессе 3. и.
сфокусир. электронный пучок, перемещающийся по мишени,
переводит потенциал диэлектрика из одного стабильно-
го значения в другое.
Равновесная и неравновесная 3. и. позволяют получать
изображения с промежуточными градациями яркости (в
виде полутонов); бистабильная 3. и.— изображения только
С двумя уровнями яркости. Г. С. Коговщиков-
ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (ЗУ), устройство,
служащее для записи, хранения и считывания информа-
ции. Входит в состав ЭВМ, технологич. и исследовательского
оборудования с программным управлением, разл. устр-в
автоматики, телемеханики, ядерной физики и др. Запись
информации осуществляется путём преобразования её в
электрич., оптич. или акустич. сигналы либо механич. пере-
мещения для воздействия на нек-рую физ. среду с целью
соответствующего изменения её состояния, формы или це-
лостности (см. Запись и воспроизведение информации).
Запоминающей средой может быть либо совокупность ди-
скретных элементов обычно с двумя устойчивыми состоя-
ниями (ферритовые сердечники, магн. тонкие плёнки, тран-
зисторы и т. д.), либо слой магн. в-ва или фотоэмульсии,
бумажная лента. Для записи отд. порций информации
(обычно букв, цифр, слов) в запоминающей среде выде-
ляют группы дискретных элементов или отд. участки —
ячейки, зоны, к-рым присваивается порядковый номер —
адрес. В подавляющем большинстве ЗУ информация за-
писывается (считывается) по этим адресам, однако в нек-рых
ЗУ поиск нужной информации осуществляется не по
конкретному адресу ячейки памяти или зоны носителя дан-
ных, а по совокупности признаков (ассоциации), свойст-
венных данной информации (такие ЗУ наз. ассоциатив-
ными). Операция записи информации в ячейку (зону) или
считывания из ячейки по данному адресу наз. обраще-
ние м к ЗУ.
В зависимости от физ. св-в запоминающей среды и
способа воздействия на неё различают ЗУ: полупровод-
никовые, гл. обр. в интегральном исполнении, в к-рых
элементы памяти реализуются на биполярных или поле-
вых транзисторах (в частности, на МДП-транзисторах); маг-
нитные с элементами памяти в виде ферритовых сер-
дечников, тонких магн. плёнок, цилиндрич. магн. доменов
(ЦМД), участков магн. слоя на поверхности магн. лент,
дисков (см. Носитель данных); оптические, использую-
щие в качестве запоминающей среды слой светочувствит.
в-ва (напр., фотоэмульсии), обладающий высокой разре-
шающей способностью, термочувствит. плёнки сплавов
(напр., серебра с цинком), изменяющие свой цвет при
нагреве, а также оптоэлектронные элементы с двумя
устойчивыми состояниями; электростатические, в
к-рых запись информации осуществляется за счёт накопле-
ния электростатич. зарядов в диэлектриках, запоминающих
электронно-лучевых приборах; криогенные, выполнен-
ные на элементах, действие к-рых основано на явлении
сверхпроводимости, напр. на туннельных криотронах;
ультразвуковые на линиях задержки, напр. из плав-
леного кварца или спец, сплавов стекла; механические
с записью информации посредством, напр., пробивки от-
верстий в бумажных лентах (перфолентах), картонных или
пластиковых картах (перфокартах).
Помимо запоминающей среды ЗУ содержат блок управ-
ления, обеспечивающий запись и считывание информации,
в к-рый входят формирователи записывающих сигналов
(воздействующих на среду), усилителя считываемых сигна-
лов и регистр числа, регистр адреса и дешифратор адреса,
выбирающий нужную ячейку (зону), и устр-во управления,
обеспечивающее согласованную работу всех частей ЗУ.
Практически во всех совр. ЗУ блок управления выполняет-
ся на электронных, гл. обр. ПП, приборах в дискретном
или интегральном исполнении; состав блока управления и
кол-во входящих в него элементов определяются преим.
типом ЗУ и объёмом его запоминающей среды.
В зависимости от принципа записи — считывания инфор-
мации различают ЗУ с неразрушающим считывани-
ем, в к-рых после однократной записи допускается много-
кратное считывание информации без её регенерации (напр.,
ЗУ на перфокартах, магн. лентах или дисках, запоми-
нающих электронно-лучевых приборах), и с разруша ю-
щим считыванием, в к-рых воспроизведение информа-
ции сопровождается изменением состояния носителя данных
так, что после каждого считывания необходимо восста-
навливать ранее записанную информацию (напр., ЗУ на фер-
ритовых сердечниках). Различают ЗУ статические и ди-
намические. В ЗУ первого типа положение информации
в процессе запоминания, хранения и воспроизведения оста-
ётся неизменным относительно средств записи и считыва-
ния. К таким ЗУ относятся ПП и магн. ЗУ на ферритовых
сердечниках. Как правило, в них обеспечивается произ-
вольный доступ к любой ячейке памяти, т. е. к произволь-
но выбранному слову хранимой информации. В ЗУ второ-
го типа положение хранимой информации относительно
средств записи и считывания не однозначно: либо носитель
данных (напр., магн. диск или лента, перфолента) меха-
нически перемещается относительно средства записи или
считывания (магн. головки или пробойника перфоратора),
либо сама информация в виде последовательности
электрич. или акустич. сигналов циркулирует по замкнуто-
му контуру (напр., по кольцевой УЗ линии задержки).
В динамич. ЗУ запись или считывание нужного массива ин-
формации обеспечивается обязательным поочерёдным
обращением ко всем адресам (участкам) зоны носителя
данных, предназначенного для хранения информации.
Осн. техн, показателями ЗУ, определяющими их эффек-
тивность, являются ёмкость — макс, число слов или знаков,
к-рые можно одновременно хранить в ЗУ, выражается в
битах, байтах (8 бит) либо килобайтах, и быстродействие,
характеризуемое временем полного цикла обращения к ЗУ,
иногда временем выборки, а для ЗУ на магн. лентах,
барабанах и дисках —- скоростью ввода (вывода) инфор-
мации.
Наибольшее распространение получили магн. ЗУ. Макс,
ёмкость имеют ЗУ на магн. лентах (10'—10 байт) и магн.
дисках (до 6-108 байт); ёмкость ЗУ на ферритовых сер-
дечниках достигает 7,5* 105 байт. Наиболее быстродействую-
щими являются ферритовые ЗУ, у к-рых полный цикл
обращения составляет 0,5—10 мкс; скорость вывода (ввода)
информации у ЗУ на магн. лентах — 3,5 • 105 байт/с, на
магн. дисках — 2 -106 байт/с.
Одними из наиболее перспективных являются ПП ЗУ на
ИС и БИС, к-рые по компактности и быстродействию пре-
восходят магн. ЗУ на ферритовых сердечниках. Важнейшая
особенность ПП ЗУ состоит в том, что в них и запоминаю-
щая среда, и блок управления реализуются на однотипных
ПП элементах в виде БИС в одном технологич. процессе.
Достижения совр. технологии и микроэлектроники обеспе-
чивают возможность создания ЗУ на БИС с ёмкостью до
2,5*102 кбит/кристалл и временем полного цикла обраще-
ния до неск. десятков нс.
ЗУ, входящие в состав ЭВМ, в зависимости от выполняе-
мых ф-ций подразделяются на оперативные (ОЗУ), сверх-
оперативные (СОЗУ) и внешние (ВЗУ), постоянные (ПЗУ)
и полупостоянные. ОЗУ и СОЗУ обычно на ферритовых
сердечниках или БИС предназначены для записи и хранения
информации, используемой непосредственно при выпол-
нении арифметич. и логич. операций в ходе реализации
10 Энц. словарь «Электроника!
ЗАПОМИНАЮЩИЙ
146
программы ЭВМ. ВЗУ, преим. большой ёмкости на магн.
лентах, магн. или оптич. дисках служат для расширения
возможностей ОЗУ и хранения больших массивов информа-
ции, непосредственно не используемых в вычислит, процес-
се. ПЗУ, как правило, на ферритовых сердечниках и БИС
предназначены в основном для хранения фиксир. программ,
постоянных коэф., справочных таблиц, таблиц разл. ф-ций
и т. д. В пром, роботах, станках с числовым программным
управлением, микро-ЭВМ и микропроцессорах приме-
няются, как правило, ЗУ одного типа, у к-рых при необхо-
димости запоминающая среда может быть условно
разделена на зоны, выполняющие ф-ции ОЗУ, ПЗУ
и т. д.
Лит.: Клингман Э., Проектирование микропроцессорных систем, пер.
с англ., М-, 1980,- Соботка 3-, Стары Я., Микропроцессорные системы,
пер. с чеш., М., 1981; Каган Б. М., Электронные вычислительные машины
и системы, 2 изд., М., 1985. Г. И. Фролов.
ЗАПОМИНАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ
ПРИБОР (п отенциалоскоп), электронно-лучевой при-
бор, обладающий способностью сохранять в течение опре-
делённого времени записанные на его мишени электрич.
сигналы и выдавать накопленную информацию либо в форме
электрич. сигналов, либо в форме изображения на экране.
Служит для записи и многократного воспроизведения сиг-
налов (напр., с целью их сравнения), радиолокац. выделе-
ния (селекции) движущихся объектов, преобразования
радиолокац. сигналов в телевизионные и т. д.
В зависимости от типа выходного сигнала различают
3. э.-л. п. с видимым изображением и 3. э.-л. п. со съёмом
электрич. сигнала (см. Электронно-лучевой преобразова-
тель электрических сигналов). 3. э.-л. п. с видимым изобра-
жением (рис. 1) по характеру изображения делятся на полу-
тоновые и бистабильные (создающие изображение без
полутонов).
В полутоновом 3. э.-л. п. сфокусир. электронный
пучок, создаваемый записывающим электронным прожек-
тором, модулируется по интенсивности входным электрич.
сигналом. При сканировании мишени, представляющей
собой металлич. сетку, покрытую слоем диэлектрика, про-
мо дулированный пучок производит на поверхности диэлект-
рика запись сигналов в виде потенциального рельефа. Вто-
рой (воспроизводящий) электронный прожектор создаёт не-
прерывно действующий широкий электронный пучок, охва-
тывающий всю поверхность мишени. Эл-ны этого пучка,
пролетевшие сквозь сетку мишени, попадая на люмине-
сцентный экран, создают на нём светящееся изображение,
Запоминающий электронно-лучевой прибор.
Рис. 1. Схема запоминающего электронно-луче-
вого прибора с сетчатой мишенью: 1 — мишень
в виде металлической мелкоструктурной сетки,
покрытой слоем диэлектрика; 2 — воспроизво-
дящий пучок электронов; 3 — воспроизводящий
прожектор; 4 — записывающий прожектор; 5 —
отклоняющая система; 6 — записывающий элект-
ронный пучок; 7 — сетка-коллектор; 8 — люми-
несцентный экран.
Рис. 2. Схема бессеточного запоминающего
электронно-лучевого прибора (а), мозаичная
структура люминесцентного экрана такого при-
бора (6): 1 —воспроизводящие прожекторы;
2 —- отклоняющая система; 3 — записывающий
прожектор; 4 — люминесцентный экран; 5 — ва-
куумно-плотная оболочка прибора; 6 — проводя-
щее прозрачное покрытие; 7 — проводящие
«столбики» (коллектор); 8 — люминофор.
соответствующее записанному потенц. рельефу. Поскольку
потенциал диэлектрика отрицателен относительно катода
воспроизводящего прожектора, то эл-ны воспроизводящего
пучка не попадают на диэлектрик и не разрушают потенц.
рельефа. Однократно записанное изображение воспроиз-
водится на экране в течение неск. мин, пока потенц. рельеф
не разрушится ионами, возникающими в результате иониза-
ции остаточных газов воспроизводящим пучком. Стирание
изображения осуществляется подачей на мишень положит,
импульса; при этом эл-ны воспроизводящего пучка попа-
дают на диэлектрик и уничтожают записанный потенц.
рельеф. Полутоновые 3. э.-л. п. имеют высокую яркость
(до 3000—5000 кд/м2) и относительно небольшую разре-
шающую способность (20—25 лин/см).
В бистабильных 3. э.-л. п. к сетчатой мишени приле-
гает коллектор в виде металлич. сетки, причём диэлектрик
мишени имеет положит, потенциал относительно катода
воспроизводящего прожектора. Воспроизводящий пучок,
облучая диэлектрик, приводит его потенциал к одному из
двух стабильных значений: либо к потенциалу катода вос-
производящего пучка, либо к потенциалу коллектора. Проз-
рачность мишени обычно мала, так что при нижнем зна-
чении потенциала диэлектрика воспроизводящий пучок
практически не проходит на люминесцентный экран. В про-
цессе записи сфокусир. пучок записывающего прожектора
увеличивает потенциал диэлектрика до значения, близкого
к потенциалу коллектора. Т. к. два уровня потенциала
диэлектрика всё время поддерживаются воспроизводящим
пучком, однажды записанное изображение сохраняется
сколь угодно долго. Для стирания изображения необходимо
кратковрем. снижение потенциала коллектора. Бистабиль-
ные 3. э.-л. п. имеют яркость 100—150 кд/м2 и ширину линии
0,5—0,7 мм.
В бессеточных бистабильных 3. э.-л. п. (рис. 2) люмине-
сцентный экран, имеющий мозаичную структуру, выполняет
одновременно и ф-ции мишени. Коллектор формируется
непосредственно на экране, люминофор играет роль ди-
электрика. Экран светится только в тех местах, где потен-
циал люминофора равен потенциалу коллектора. Яркость
бессеточных 3. э.-л. п. обычно 20—30 кд/м2, ширина линии
0,4—0,5 мм.
Лит. см. при ст. Электронно-лучевые приборы. Г. С. Котоащиков.
ЗАПРЕЩЕННАЯ ЗбНА (энергетическая щель),
область значений энергии, к-рые не может иметь электрон
в идеальном кристалле. У ПП и диэлектриков под 3. з.
обычно понимают область энергий между верх, уровнем
(потолком) валентной зоны и ниж. уровнем (дном) зоны
проводимости.
ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТЙЦ УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕ-
НИЯ, определяют закон движения заряженных частиц
(электронов, ионов и др.) в электрич. и (или) магн. полях.
Для решения большинства задач, в частности электронной
оптики или ионной оптики, достаточно рассматривать дви-
жение заряженных ч-ц в рамках классич. механики, т. к.
волновая природа ч-ц в этих задачах практически не про-
является. 3. ч. у. д. в этом случае обычно записываются в
форме уравнения Ньютона:
at
где р — импульс ч-цы, F — Лоренца сила, г — радиус-век-
тор ч-цы, ♦ — время. Выражения для р и F в СИ имеют вид:
р= -___________р; F=e£4~^lu. 8],
Vl-lv/c)2
где е и то — заряд и масса покоя ч-цы, v—скорость
ч-цы, с — скорость света, Е — напряжённость электрич.
поля, В — магн. индукция. Применяются также записи
3. ч. у. д. в форме уравнений Лагранжа или Гамильтона —
147
ЗНАКОСИНТЕЗИРУЮЩИЙ
Якоби. Зависимость координаты и скорости заряженных
ч-ц от времени определяется путём интегрирования
3. ч. у. д. с учётом начальных условий. Первый интеграл
3. ч. у. д. (интеграл энергии) определяет закон изменения
кинетич. энергии заряженной ч-цы при воздействии на неё
силы Лоренца. В случае статич. (потенциальных) полей для
релятивистских потоков заряженных ч-ц (v сравнима по
величине с с) интеграл энергии записывается в виде:
т0с2
/, , „ - moc2=е{<р- <р„),
Vi — (с/с)2
где <р — электрич. потенциал произвольной точки простран-
ства, фо — потенциал точки пространства, в к-рой скорость
ч-цы равна нулю. Для нерелятивистских потоков (v<Cc)
3. ч. у. д. и интеграл энергии принимают вид:
mav2
=e(q> — <р0)-
В практич. расчётах вместо векторного 3. ч. у. д. исполь-
зуют соответствующие ему три скалярных уравнения, запи-
санных в декартовой, цилиндрич., сферич. или к.-л. др.
системе координат. В электронной и ионной оптике для
определения траектории ч-ц, движущихся вблизи оси элект-
ронно- или ионно-оптич. системы (случай т. н. параксиаль-
ных пучков), широко используются 3. ч. у. д., записанные
в форме линейных дифференц. уравнений 2-го порядка.
Решение 3. ч. у. д. аналитич. методами возможно только
в частных случаях, напр. при движении заряженных ч-ц
в однородном электрич. или магн. поле, скрещенных одно-
родных электрич. и магн. полях. При произвольном харак-
тере распределения эл.-магн. полей используются числен-
ные или аналоговые методы решения.
Лит.: Пирс Ди. Р., Теория и расчет электронных пучков, пер. с англ.,
М., 1956; Б л ей в ас И. М., в кн.: Задачи физической электроники. [Сб. ст.],
М., 1982, с. 65—85. И. М. Блейвас.
ЗАТВОР ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА, см. в ст. По-
левой транзистор.
ЗАТУХАНИЕ волн, убывание амплитуды волны (эл.-
магн., упругой и т. д.) в направлении её распространения.
3. в. обусловлено потерями энергии, связанными с погло-
щением волн или (и) рассеянием волн; отражением волн;
расхождением волны по мере удаления её от источника
(напр., в цилиндрич., сферич. волнах). В однородной среде
амплитуда поля плоской затухающей волны убывает с рас-
стоянием г как ехр (—аг), где а — коэф, затухания. Убыва-
ние амплитудыjsonHbi вследствие её расхождения пропор-
ционально 1/Vr для цилиндрич. волны и 1/г для сфери-
ческой.
3. в. за счёт отражения происходит, напр., в фильтрах
без потерь, определяя их селективные св-ва, в открытых
резонаторах мазеров на циклотронном резонансе, опреде-
ляя их добротность, в замедляющих системах, характери-
зуя скорость спадания поля в полосах непропускания. 3. в.
за счёт их поглощения используется, напр., для предотвра-
щения самовозбуждения в усилит. ЭВП с длит, взаимодей-
ствием (в частности, ЛБВ), лежит в основе работы не-
отражающих нагрузок ЛИНИЙ передачи. Р. А. Силин.
ЗАТЯГИВАНИЕ ЧАСТОТЫ в магнетроне, измене-
ние частоты генерируемых в магнетроне колебаний, вы-
званное реактивной составляющей нагрузочного сопротив-
ления. Характеризуется параметром — степенью затяги-
вания частоты (СЗ), определяемой как величина макс, изме-
нения рабочей частоты магнетрона при изменении на 360°
фазы волны, отражённой от нагрузки с коэф, стоячей волны
по напряжению, равным 1,5. Типичные значения СЗ мощ-
ных импульсных магнетронов составляют 5—10 МГц в 10-см
и 15—30 МГц в 3-см диапазонах волн; значения СЗ стаби-
лизированных коаксиальных магнетронов, как правило, в
3—5 раз меньше.
ЗАХВАТ НОСИТЕЛЕЙ заряда, переход свободных
носителей заряда (НЗ) в локализованные состояния, связан-
ные с нарушениями идеальности крист, решетки полупро-
водника (наличием в нём примесных атомов, вакансий
и др. дефектов). Различают излучательный и безызлуча-
тельный 3. н. з. При излучат. 3. н. з. энергия выделяется
в виде энергии эл.-магн. излучения; при безызлучат. 3. н. з.
она передаётся колебаниям крист, решётки (фононам) или
др. свободному НЗ (оже-захват). Обычно преобладает
фононный 3. н. з., при достаточно больших концентрациях
НЗ доминирующим становится механизм оже-захвата.
ЗЁЕБЕКА ЭФФЕКТ [по имени нем. физика Т. Зеебека
(Т. Seebeck)], см. в ст. Термоэлектрические явления.
ЗЁЕМАНА ЭФФЁКТ [по имени голл. физика П. Зеемана
(Р. Zeeman)], изменение значений энергии квантовой сис-
темы под действием пост. магн. поля. Обнаруживается
по расщеплению или уширению спектральных линий в оптич.
спектрах атомов, а также спектрах электронного парамаг-
нитного резонанса (ЭПР) и ядерного магнитного резонанса
(ЯМР). 3. э. обусловлен тем, что во внеш. магн. поле
напряжённостью Н квантовая система, обладающая магн.
моментом р,, приобретает дополнит, энергию W=—р,Н.
Квантование проекции момента ц на направление поля Н
определяет зеемановские подуровни энергии атома и соот-
ветствующее расщепление линий в оптич. спектрах или
линий в спектрах ЭПР и ЯМР. 3. э. используются в спектро-
скопах для исследования тонкой структуры в-ва, установках
для измерения магн. полей, приборах квантовой электро-
ники.
ЗНАКОПЕЧАТАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВОЙ
ПРИБОР (ха рак трон), индикаторный электронно-лу-
чевой прибор, предназначенный для отображения инфор-
мации в виде цифр, букв, топографич. знаков и др. симво-
лов. В 3. э.-л.п. электронный пучок первоначально направ-
ляется с помощью отклоняющей системы на определён-
ный участок трафарета (знаковой матрицы) — металличо
пластинки с набором микроотверстий (число отверстий
обычно 64 или 128), имеющих форму воспроизводимых
символов. После прохождения соответствующего отверстия
пучок приобретает в поперечном сечении вид символа,
затем отображается электронной линзой (см. Электронная
оптика) и второй отклоняющей системой в желаемом месте
люминесцентного экрана. В результате на экране 3. э.-л. п.
в месте падения луча высвечивается чёткое изображение
символа, соответствующего поступившему на прибор
электрич. сигналу. Быстродействие 3. э.-л. п. составляет
105 знаков/с. Поскольку для создания немелькающего
изображения запись информации необходимо повторять
св. 20 раз в секунду, то предельный объём отображаемой
информации не превышает, как правило, 5000 знаков.
3. э.-л. п. в основном применяются на бортовых и наземных
радиолокац. станциях разл. назначения. В 80-х гг. 3. э.-л. п.
стали вытесняться электронно-лучевыми приборами, в к-рых
знаки наряду с графич. информацией выписываются остро-
сфокусированным пучком. В. Л. Герус
ЗНАКОСИНТЕЗЙРУЮЩИЙ ИНДИКАТОР, отобра-
жения информации прибор, в к-ром видимое изображение
создаётся из совокупности дискретных элементов. В 3. и.
либо каждый дискретный элемент изображения имеет свой
(отдельный) канал управления, либо они объединены в
группы, имеющие один общий электрод. Различают 3. и.
сегментной (мозаичной) и матричной структуры. 3. и. сег-
ментной структуры состоит из отд. элементов-сегментов
разл. формы, сгруппированных в одно или неск. знакомест.
3. и. матричной структуры содержит отд. элементы оди-
наковой формы (обычно прямоугольной), объединённые
горизонтальными и вертикальными электродами в строки
и столбцы (см. Матричный индикатор).
По принципу действия 3. и. разделяются на вакуумные,
газоразрядные, светодиодные, жидкокристаллические и
электролюминесцентные; по характеру отображаемой ин-
золото
148
формации на цифровые, цифро-буквенные, шкальные, мне-
монические и графические. Наибольшее распространение
получили вакуумные, жидкокрист. и светодиодные 3. и.—
для отображения буквенно-цифровой информации, и газо-
разрядные 3. и.— для отображения буквенно-цифровой и
графич. информации.
Лит.: Пароль Н., Кайдалов С., Знакосинтезирующие индикаторы и их
применение, М., 1988. И. Я. Лямичев.
зблото (лат. Aurum), Au, химический элемент I гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 79, ат. м. 196,9665.
Жёлтый металл с высокой электропроводностью (р=0,0225
мкОм-м); плотн. 19320 кг/м3, tnn= 1046,49' С, 1КИП = 2947° С.
Диамагнетик. Химически не активен.
В электронном приборостроении широко используется
золочение токопроводящих элементов, контактных пло-
щадок и межэлементных соединений в ПП приборах и ИС,
проволочных сеток, металлич. выводов, штырьков цоколя
и др. деталей ЭВП, электродов фотоэлементов, внутр,
поверхностей волноводов и резонаторов СВЧ; из 3. изго-
товляют антикатоды рентгеновских трубок. 3. входит в
состав припоев для крепления кристаллов к подложке,
герметизации металлокерамич. корпусов ПП приборов, гер-
метичной пайки деталей ЭВП; применяется для активации
люминофоров; 3. и его сплавы используют для изготов-
ления контактов (особенно в слаботочной аппаратуре), пре-
цизионных резисторов с ничтожно малым темп-рным коэф,
сопротивления.
Лит..- Малышев В. В.. Румянцев Д. В., Золото, М., 1979.
ЗОНА ПРОВОДИМОСТИ, см. Проводимости зона.
ЗОННАЯ ПЛАВКА, метод перекристаллизации мате-
риалов посредством создания в образце из обрабатывае-
мого материала небольшого расплавленного участка, т. н.
зоны, и его «перемещения» по образцу. 3. п. можно под-
вергать почти все технически важные металлы, ПП и ди-
электрики. Первое упоминание о применении 3. п. относит-
ся к 1927, когда этот метод был использован для очистки
железа.
В технологии электронных приборов 3. п. применяется в
лабораторной и производств, практике для получения чистых
материалов с содержанием примесей 10 —10 % (зонная
очистка), для легирования и равномерного распределения
примеси по слитку (зонное выравнивание), а также для
получения монокристаллов и в др. целях.
Различают контейнерную и бестигельную 3. п. При контей-
нерной 3. п. образец помещают в спец, контейнер, к-рый
медленно перемещается мимо нагревателей (рис. 1). При
этом на одной поверхности раздела твёрдой и жидкой фаз
(фронт кристаллизации) происходит кристаллизация мате-
риала, а на др. (фронт плавления) — подпитка зоны исход-
ным материалом. Контейнерная 3. п. применяется для
очистки материала, не взаимодействующего с материалом
контейнера.
При бестигельной 3. п. расплавленная зона удерживает-
ся в основном силами поверхностного натяжения, поэтому
такая 3. п. широко используется для материалов с доста-
точно высоким поверхностным натяжением и не очень
большой плотностью в жидком состоянии (напр., Si, Ge, Mo,
Pt, Rd, Pu, Nb). Обрабатываемый материал в виде стержня
или вытянутого слитка устанавливают вертикально, а нагре-
ватель размещается вокруг стержня (рис. 2). Наиболее
широко в установках для 3. п. применяется индукц. нагрев
токами ВЧ (для плавки в вакууме или в среде инертного
газа в-в с хорошей электропроводностью), электронно-лу-
чевой нагрев (для плавки в вакууме материалов с
высокой темп-рой плавления), радиац. нагрев (для плавки
материалов с низкой темп-рой плавления). В процессе
плавки либо нагреватель перемещается относительно не-
подвижного образца, либо образец перемещается относи-
тельно нагревателя. Скорость перемещения расплавленных
зон по образцу обычно 0,1—10 мм/мин.
Зонная очистка осн. на том, что при равновесии
между жидкой и твёрдой фазами очйщаемого материала
растворимость примесей в них различна. Для получения
чистых материалов обычно расплавленную зону переме-
щают по слитку неск. раз или создают на слитке одновре-
менно неск. расплавленных зон с участками твёрдого ма-
териала между ними. Очистку заканчивают при достижении
предельного (конечного) распределения примеси, к-рое не
может быть изменено последующими перемещениями зон»
Эффективность зонной очистки зависит от соотношения
концентраций примеси в жидкой и твёрдой фазах очищае-
мого материала, от числа проходов и скорости переме-
щения зоны, от отношения длины слитка к ширине зоны.
Очистка материала от газовых примесей обеспечивается
откачкой выделяющихся из расплава газов (3. п. проводится
в вакууме).
Зонное выравнивание состоит в том, что в рас-
плавленную зону вводят легирующую добавку, к-рая при
многократном перемещении зоны по слитку равномерно
распределяется по его длине. Иногда для лучшего вырав-
нивания распределения примесей по слитку расплавленную
зону попеременно перемещают от начала слитка к концу
и обратно.
Для получения монокристаллов применяют за-
травочный кристалл — монокрист, зародыш, ориентиро-
ванный в нужном кристаллографич. направлении. В месте
стыка затравочного кристалла со стержнем, подлежащим
кристаллизации, создаётся расплавленная зона, захватываю-
щая как часть стержня, так и часть затравки. На границе
раздела фаз «затравка — расплав» возникают тепловые
условия, обеспечивающие при затвердевании расплава со
стороны затравки контролируемую кристаллизацию в обу-
словленном затравкой направлении.
Лит.: Вигдоровиц В. Н., Очистка металлов и полупроводников кристал-
лизацией, М., 1969; Металлургия и технология полупроводниковых мате-
риалов, М.. 1972; Металлы высокой чистоты. Сб. ст.. М.. 1976.
.j Зонная плавка. Рис. 1. Схема контейнерной зон-
ной плавки* 1 —труба; 2 — контейнер; 3 — на-
,—£ гревательный элемент; 4 — очищаемый материал.
▼
—5
Зонная теория. Рис. 1. Дисперсионные кривые
£((рх) и ^ui(P,) ПРИ фиксированных р и р :
8 — Дно f +1 -й зоны (зоны проводимости);
8V — потолок I—ой зоны (валентной эоны); F. —
ширина запрещённой зоны; заштрихованные об-
ласти — уровни, заполненные электронами и дыр-
ками.
Рис. 2 Эллипсоиды постоянной энергии в Si.
Рис. 2 Схема бестигельной зонной плавки: I —
труба; 2 — стержень; 3 — нагревательный эле-
мент.
149
ЗОННАЯ
ЗбННАЯ ТЕОРИЯ твёрдых тел, квантовая теория,
описывающая движение электронов в кристалле, согласно
к-рой энергетич. спектр этих электронов состоит из чере-
дующихся энергетич. зон (полос) разрешённых и запрещён-
ных энергий. Результаты 3. т. позволили понять природу
мн. важнейших закономерностей и св-в твёрдых тел, послу-
жили науч, фундаментом для развития физики металлов,
ПП и диэлектриков. Основы 3. т. созданы нем. физиком
ф. Блохом (1928) и франц, физиком Л. Бриллюэном (1930).
В основе 3. т. лежит т. н. одноэлектронное прибли-
жение, базирующееся на след, положениях: 1) скорость
движения ат. ядер, находящихся в узлах идеальной кристал-
лической решётки, считается малой по сравнению со ско-
ростью эл-нов, поскольку их масса значительно больше
массы эл-нов (адиабатич. приближение); 2) любой из эл-нов
движется независимо от остальных в поле периодич. потен-
циала U(r) (г — пространств, координата точки), к-рое скла-
дывается из полей, создаваемых ядрами и остальными
эл-нами; это периодич. поле обладает трансляц. инвариант-
ностью:
i/(r + a„)=t/(r),
где ап — вектор n-го узла решётки Браве; ап=а|П1-}-а2П24“
-j-азпз, где ai, в2, аз — базисные векторы элементарной
ячейки решётки Браве, пь пг, Пз — целые числа. В поле
периодич. потенциала волновая ф-ция Ч7' эл-на в кристалле
удовлетворяет теореме Блоха (т. е. требованию перио-
дичности):
4rjtU)=ut(r)exp(«*r)i
где uk(r-|-a)=uk(r); к — волновой вектор эл-на (Tik=p—
квазиимпульс эл-на). Это означает, что ^(г) имеет вид
волновой ф-ции свободного эл-на, амплитуда к-рой и^г)
промодулирована в пространстве с периодом крист, ре-
шётки а.
Спектр энергии эл-нов £ (к) определяется из стационар-
ного Шрёдингера уравнения; подставляя в последнее
^(г), получим энергетич. спектр эл-нов в виде серии полос
(энергетич. зон) разрешённых энергий fii(k) (I—номера
разрешённых энергетич. зон), разделённых полосами (зо-
нами) запрещённых энергий или взаимно перекрывающих-
ся. Ф-ции &i(k) являются периодическими в пространстве
обратной решётки: £ f(k-J-b)=£/(k), где Ь=П|Ь|4-п2Ь2-|-
-j-пзЬз — произвольный вектор обратной решётки.
Каждой данной (атомной) чрист. решётке отвечает точечная трёхмерная
решётка в т. н. обратном пространстве, в к-ром расстояния имеют раз-
мерность обратной длины. Крист, решётке с базисными векторами эле-
ментарной ячейки ai, аг, аз соответствует обратная решётка, базисные
векторы к-рой определяются соотношениями:
1 1 1
bi=—[а2а3]; Ь2=~-[а а,]; Ьз=—[aia^L
Ьй ОС Ъй
где Q=at [ага3[ — объём элементарной ячейки исходной решётки. Объём
элементарной ячейки обратной решётки равен Q
Физически различные разрешённые значения к заключены
в первой зоне Бриллюэна. Первая зона Бриллюэна — мно-
гогранник в обратной решётке, образуемый плоскостями,
проведёнными через середины прямых, соединяющих нача-
ло координат обратной решётки с ближайшим её узлом,
перпендикулярно этим прямым. Ф-ции Ef(k) для разрешён-
ных к обладают тем св-вом, что 8f(k)=8f(—к), т. е. имеют
центр, симметрию. Зависимость 8{(к) или £|(р) наз. зако-
ном дисперсии. Есть два осн. способа графич. изобра-
жения энергетич. структуры зоны: 1) пусть координаты
ру и рг фиксированы, тогда £(рк) — кривая на плоскости
(8, рх), наз. дисперсионной кривой (рис. 1); повто-
ряя эту операцию для (£,, ру) и (£, рг), получим набор
дисперсионных кривых, полностью характеризующих ф-цию
£ (р); 2) можно фиксировать какое-то значение энергии
в к.-л. зоне Ei(p)=S; это уравнение поверхности в трёх-
мерном р-пространстве — и зоэнер гет и ческа я по-
верхность; разным значениям £ соответствует семейст-
во изоэнергетич. поверхностей, характеризующих закон
дисперсии. Изоэнергетич. поверхность (в р-пространстве)
обладает симметрией, связанной с симметрией кристаллов.
В случае S=6p где — энергия Ферми (см. Ферми уро-
вень), изоэнергетич. поверхность наз. Ферми поверх-
ностью.
Физически происхождение зонной структуры энергетич.
спектра эл-нов в кристалле связано с образованием кристал-
ла из N атомов, каждый из к-рых в свободном состоянии
обладает дискретным электронным энергетич. спектром.
При объединении N атомов в кристалл последний можно
трактовать как гигантскую молекулу, в к-рой эл-ны всех
атомов обобществлены и к-рую следует рассматривать как
единую квантовомеханич. систему. В кристалле каждый из
ат. уровней превращается в полосу из N уровней (или с
учетом спина — из 2N уровней), к-рая и образует разре-
шённую энергетич. зону Oi(p). Если на атом приходится
Z эл-нов, то полное число эл-нов в кристалле равно NZ; они
заполняют уровни разрешённых зон, начиная снизу, пока
не будут полностью исчерпаны. Ниж. зоны (довольно узкие)
целиком заполняются эл-нами внутр, оболочек атомов.
Заполнение эл-нами разрешённых энергетических уров-
ней происходит в соответствии с Ферми — Дирака распре-
делением.
Хотя структура энергетич. зон дискретна, уровни весьма
близки (т. е. зоны квазинепрерывны). Для описания рас-
пределения энергетич. уровней в зоне вводят ф-цию плот-
ности состояний (уровней) на единичный энергетич. интер-
вал: g (6)=dn/d£. Вид ф-ции g (£) зависит от закона
дисперсии. В простейшем случае,3 когда £(р)=р1 2/2т*,
д(£)=Аб/2, где А=(1/4л2) (2m*/h2) '2; величина т* наз.
эффективной массой эл-на. Энергетич. интервал между
«дном» 8С (минимум энергии) самой верхней ещё содержа-
щей эл-ны зоны и «потолком» (максимумом энергии)
предыдущей целиком заполненной зоны наз. запрещённой
зоной (хотя ниже по энергии может быть ещё неск. др.
запрещённых и разрешённых зон). Если при темп-ре 1=0
все зоны, содержащие эл-ны, заполнены эл-нами целиком,
а следующая «пустая» разрешённая зона отделена от дан-
ной достаточно широкой запрещённой зоной, то кристалл
является диэлектриком (напр., у алмаза £д—5 эВ) или
полупроводником (обычно кристалл наз. полупроводником
при <22,5—3 эВ). Если верхняя содержащая эл-ны раз-
решённая зона заполнена эл-нами частично, то это металл.
В-ва, у к-рых валентная зона и зона проводимости слабо
перекрываются, наз. полуметаллами (напр., Bi, Sb), а в-ва,
у к-рых эти зоны смыкаются,— бесщелевыми полупровод-
никами (напр., серое олово). В диэлектриках и ПП локаль-
ные нарушения идеальности решётки (примесные атомы,
вакансии и др. дефекты) могут вызвать образование
разрешённых локальных уровней (а при больших кон-
центрациях — локальных зон) внутри запрещённых
зон.
Внеш, воздействия (повышение темп-ры, облучение, напр.
светом, или сильное внеш, электрич. поле) могут вызвать
переброс эл-нов из валентной зоны в зону проводимости.
В результате появляются свободные носители заряда (эл-ны
проводимости и дырки), осуществляющие проводимость
(собств. проводимость). Проводимость может осущест-
вляться и эл-нами, забрасываемыми в зону проводимости
с примесных (донорных) уровней, а также в результате
заброса эл-нов валентной зоны на примесные (акцепторные)
уровни (примесная проводимость).
В ПП изоэнергетич. поверхность в зоне проводимости
в простейшем случае является сферой или эллипсоидом.
В более сложных случаях изоэнергетич. поверхность может
быть многосвязной, напр. в виде совокупности эллипсоидов,
«нанизанных» своими длинными осями на оси симметрии
изоэнергетич. поверхности (рис. 2); для Ge их 8, для Si — 6.
В этом случае в зоне проводимости есть неск. эквивалент-
ных минимумов энергии. Области энергии в зоне проводи-
мости вблизи каждого из минимумов наз. долинами, а
ПП с неск. эквивалентными минимумами — многодолин-
ными полупроводниками. В условиях термодинамич. рав-
новесия эл-ны распределяются между долинами поровну.
При включении в данном направлении внеш, электрич.
поля долины проявляют себя неэквивалентно из-за различий
в величине эффективных масс и подвижностей эл-нов в
ИБИКОН
150
разл. направлениях. Аналогичные эффекты имеют место и
при воздействии одностороннего давления. Следствием
этой неэквивалентности может быть, в частности, анизотро-
пия электропроводности, оптич. св-в и т. д. При смыкании
неск. ветвей спектра в точке экстремума энергетич. спектр
носит ещё более сложный характер, напр. образуются вы-
рожденные зоны. Подобное вырождение имеет место для
валентных зон Ge, Si и большинства соединений А1,Г BV
с кубической симметрией; вырождение в точке экстре-
мума может быть снято внешней одноосной деформа-
цией.
Движение эл-на в крист, решётке при наличии внеш,
электрического Е и магнитного Н полей подобно движению
эл-на в свободном пространстве и для невырожденных
зон описывается квазиклассич. уравнением:
~-=еЕ +~[vH],
dt 1 с 1 J
где v=ApV.(p). Для вырожденных зон это уравнение при-
менимо на достаточном удалении от точки вырождения.
В простейшем случае сферич. изоэнергетич. поверхностей
уравнения, описывающие движение эл-на в кристалле,
отличаются от уравнения движения свободного эл-на лишь
заменой массы свободного эл-на на эффективную массу
т* (т. е. эл-н в кристалле является квазичастицей с массой
ш*). В общем случае эффективная масса является тензором:
В уравнениях движения эл-на в кристалле в общем слу-
чае также необходимо учитывать своего рода трение, свя-
занное с рассеянием эл-нов на примесях и др. дефектах,
а также на колебаниях решётки (фононах).
Сложный характер имеет зонная картина вблизи поверх-
ности кристалла, в тонких плёнках и в гетероструктурах;
подбором состава компонентов (слоёв) гетероструктуры
можно изменять характер энергетич. зон и, следователь-
но, в значит, пределах «управлять» электрич., оптич. и др.
св-вами таких структур, что всё шире используется в
электронном приборостроении. Такое «управление» иногда
наз. зонной инженерией.
С необходимыми модификациями и ограничениями зон-
ная схема оказывается применимой также к сильнолегиро-
ванным ПП и даже к аморфным твёрдым телам, где роль
границ верх, энергетич. зон выполняют т. н. пороги под-
вижности (см. Неупорядоченные системы).
Лит. см. при ст. Твёрдое тело. А. А. Гусев, Э. М. Эпштейн.
ИБИКбН, то же, что эйбикон.
ИГНАИТЕР (англ, igniter, букв.— воспламенитель), под-
жигающий электрод (поджигатель), служащий для возбуж-
дения катодного пятна в игнитронах и экситронах. Изго-
товляется в форме конуса из спечённого порошка, карбида
бора, карбида кремния и др. И. своим остриём погружается
на неск. мм в жидкометаллический катод; в месте погру-
жения образуется выпуклый мениск. При пропускании через
И. электрич. тока вблизи острия образуется сильное
электрич. поле (св. 10' В/см); возникающая автоэлектрон-
ная эмиссия приводит к формированию на поверхности
катода катодного пятна с образованием вспомогат. дугового
разряда между И. и катодом. Для ртутных катодов нап-
ряжение, поданное на И., обычно составляет сотни В, сила
тока — единицы А.
Лит. см. при ст. Газоразрядные приборы.
ИГНИТРбН (от лат. ignis — огонь и ...трон), ртутный вен-
тиль со вспомогательным (поджигающим) электродом,
управляющим началом зажигания осн. дугового разряда.
Поджигающий электрод (игнайтер) предназначен для воз-
буждения катодного пятна на поверхности катода, сопро-
вождающегося образованием вспомогат. дуги между игнай-
тером и катодом. При положит, напряжении на аноде ис-
пускаемые с катодных пятен эл-ны ионизуют газ и вызывают
осн. дуговой разряд. Изменяя момент зажигания вспомогат.
дуги, можно управлять началом зажигания осн. дуги и тем
самым регулировать ср. значение силы тока от максималь-
ной до нуля. В наст, время (нач. 90-х гг.) И. применяют
гл. обр. в электросварочной и коммутац. аппаратуре. И. для
электросварочной аппаратуры выпускаются на ср. ток 70—
700 А, наибольшую коммутируемую мощн. 250—3600 кВ* А
и амплитуду анодного напряжения 0,8—1,5 кВ. И. для ком-
мутац. аппаратуры (игнитронные разрядники) обеспечивают
коммутацию токов 50—300 кА в импульсе при напряжениях
на аноде до 50 кВ.
Лит. см. при ст. Газоразрядные приборы. А. М. Арш.
ИЗЛУЧАТЕЛЬ в л а зере, составная часть лазера, объе-
диняющая активный элемент, устройство его возбуждения
(при оптич. накачке), зеркала резонаторов и элементы
управления излучением. Все узлы И. конструктивно раз-
мещены в корпусе, обеспечивающем стабильность парамет-
ров излучения и содержащем узлы юстировки зеркал и
устр-ва подключения систем электропитания и (при необхо-
димости) охлаждения. В газоразрядных лазерах И. содер-
жит наполненную газом стеклянную, керамич. или металло-
керамич. трубку, в к-рую впаяны электроды (рис. 1); труб-
ка располагается в несущем каркасе, состоящем из трёх или
четырёх инваровых стержней, к к-рым крепятся юстировоч-
ные узлы. В твердотельных лазерах с оптич. накачкой
активный элемент и лампа накачки размещены в освети-
теле (рис. 2). В полых осветителях используется совмест-
ное охлаждение лампы и активного элемента, а в моно-
блочных — раздельное. Осн. элементом И. жидкостных ла-
зеров является кювета, наполненная активной средой. При
использовании в качестве активной среды органич. краси-
телей или кристаллов, содержащих центры окраски, воз-
1S1
ИЗЛУЧАЮЩИЕ
можна перестройка длины волны излучения разл. диспер-
сионными устр-вами. И. ПП лазеров состоит из ПП кристал-
ла (однородного или с электронно-дырочными переходами),
закреплённого на теплоотводящих пластинах, с помощью
к-рых он крепится к устр-вам возбуждения; роль зеркал
выполняют сколотые грани кристалла.
Лит.: Справочник по лазерной технике. К., 1978. Е. А. Шалаев.
ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ ПЕРЕХОДЫ, см. в ст. Квантовые
переходы.
ИЗЛУЧАЮЩИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИ-
БОРЫ, полупроводниковые приборы, преобразующие
электрич. энергию в энергию оптич. излучения. В ка-
честве осн. элементов И. п. п. используются излучающие
диоды (ИД) — светодиоды и инфракрасные ИД, в к-рых
энергия неосновных неравновесных носителей заряда,
инжектированных под действием приложенного напря-
жения в активную область ИД, превращается в энергию
излучения в УФ, ИК или видимой области спектра.
В зависимости от назначения И. п. п. разделяются на ПП
генераторы излучения и ПП приборы отображения инфор-
мации (ПП индикаторы).
Полупроводниковые генераторы излучения
(ПГИ) предназначены для использования в волоконно-
оптич. линиях передачи информации (ВОЛПИ), беспровод-
ных линиях связи в пределах
составе оптоэлектронных пар
электрич. сигнала в оптический,
твердотельных лазеров.
Различают ПГИ спонтанного и стимулированного излуче-
ния. Мощность ПГИ спонтанного излучения непрерывно-
прямой ВИДИМОСТИ, в
для преобразования
а также для накачки
го действия в ИК области составляет 0,1—1 мВт при токе
10—20 мА (ПГИ малой мощности) и 10—500 мВт при токе
50—3000 мА (мощные ПГИ); напряжение 1,5—3 В. В ПГИ
малой мощности, как правило, используются плоские ИД
с большой равномерно светящейся поверхностью, в мощных
ПГИ — плоские и полусферич. ИД (рис. 1)=
В 80-х гг. получили распространение ПГИ спонтанного
излучения с высокой интенсивностью излучения (I) и ма-
лой излучающей поверхностью ИД, являющиеся наряду
с полупроводниковыми лазерами осн. элементной ба-
зой для создания ВОЛПИ. Типичные значения I таких
ПГИ составляют 50—400 мкВт/ср при токе 50 мА в диапазо-
не длин волн 1,3—0,8 мкм соответственно; площадь излу-
чающей поверхности (2—10) -10 см2. Созданы также
однострочные излучающие матрицы (ИМ),
предназнач. для считывания информации с перфокарт и
перфолент в ЭВМ (маломощные ИМ на основе инфракрас-
ных ИД), для записи информации на фоточувствит.
носители (маломощные ИМ на основе светодиодов), для
накачки лазеров на алюмоиттриевом гранате и др. (на
основе мощных инфракрасных ИД). Кол-во элементов в
ИМ обычно составляет 10—100 (шаг между элементами
0,05—5,0 мм). ИМ с шагом 0,5 мм и менее имеют, как
правило, монолитную конструкцию, остальные ИМ — гиб-
ридную. Электрич. и светотехн, параметры элементов ИМ
такие же, как и у дискретных ПГИ.
и
Для изготовления ПГИ испульзуются эпитаксиальные
структуры соединений типа А В и их твёрдых р-ров
(GaAs, GaP, InAs, GaAsj_XPX, Alps,_xAs и др )
Излучающие полупроводниковые приборы.
Рис. 1. Примеры структур активных элементов
полупроводниковых генераторов излучения на
арсениде галлия и его твёрдых растворах: а —
плоская с большой излучающей поверхностью
на основе гомоперехода; б—плоская с малой
излучающей поверхностью на гетеропереходе;
в — полусферическая на гомопереходе; 1 — кон-
такты; 2 — pGaAs; 3 — nGaAs; 4 — n GaAs;
5 —nAlxGa|__xAs; 6 — pAl Ga,_As(y<x); 7 —
pAlxGaI xAs; 8 — слой SiO?.
Излучатель. Рис. 1. Схема излучателя газораз-
рядного лазера: 1 — анод; 2 — катод; 3 — вы-
ходные окна; 4 — зеркала резонатора; 5 — газо-
разрядная трубка.
Рис. 2. Схема излучателя твердотельного лазера
с оптической накачкой: 1 — активный элемент;
2 — лампа накачки; 3 — отражатель, 4—корпус
отражателя; 5 — элементы управления излуче-
нием; 6 — зеркала резонатора.
Рис. 2. Монолитная (а) и гибридная (б) конст-
рукции полупроводникового индикатора: 1 —
i основание корпуса (держатель); 2 — светопро-
вод; 3 — полупроводниковый кристалл; 4 —• по-
лость светопровода.
ИЗЛУЧАЮЩИМ
152
Полупроводниковые индикаторы (ПИ) предназ-
начены гл. обр. для визуального воспроизведения инфор-
мации в устр-вах индивидуального и коллективного поль-
зования. В зависимости от характера отображающей ин-
формации ПИ разделяются на дискретные (изображение
в виде светящейся точки), шкальные (линия светящих-
ся точек), знаковые (цифры, буквы, условные символы),
графические, а также дающие полутоновое изображение.
Кол-во элементов изображения в совр. ПИ составляет
1—10!. По конструкции ПИ всех типов делятся на моно-
литные и гибридные (рис. 2). Монолитная конструкция
используется обычно при малых размерах изображения
(не более 3 мм), гибридная — при больших размерах. В
гибридных ПИ взаимное расположение элементов изобра-
жения определяется взаимным расположением кристаллов,
размещённых на основании корпуса, размеры же светящих-
ся элементов формируются с помощью монолитного
пластмассового светопровода. Оптич. преобразование изо-
бражения точечного источника (одного кристалла) в изо-
бражение светящегося элемента ПИ осуществляется благо-
даря многократному отражению и рассеянию света внутри
каждой из полостей светопровода, оптически изолирован-
ных между собой. Типичные значения силы света излу-
чения в совр. ПИ 0,5—1,0 мкд при токе через элемент
10 мА и напряжении 1,5—3 В.
Осн. материалами для изготовления ПИ являются соеди-
нения типа А В и их твёрдые р-ры (GaP, GaAs1____х,
AlxGaf_х, lnxGaf_ХР). Изменяя состав твёрдых р-ров, можно
создавать ПИ с любым цветом свечения (от красного до
зелёного), вт. ч. и приборы с многоцветным изображением.
ПИ находят широкое применение в контрольно-измерит.
аппаратуре, фотокиноаппаратуре, системах отображения
информации на самолётах, а также в бытовой технике
(микрокалькуляторах, электронных наручных часах, элект-
ронных игровых устр-вах и т. п.). К осн преимуществам
ПИ по сравнению с др. индикаторами относятся: практи-
чески идеальная совместимость с управляющими БИС и
СБИС, высокое быстродействие и, следовательно, простота
реализации мультиплексного управления, широкий диапазон
рабочих темп-p (от —60 ’С до 4-70 °C). Срок службы
ПИ обычно не менее 20—100 тыс. ч, срок хранения не
менее 15—20 лет.
Лит.: Берг А., Дин П., Светодиоды, пер. с англ., М., 1979; Суш-
ков В. П-, «Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы»,
1980, в. 3, с. 3—29. В. П. Сушков.
ИЗЛУЧАЮЩИМ ДИОД полупроводниковый диод,
содержащий полупроводниковый переход (электронно-ды-
рочный или контакт металл — полупроводник), в к-ром при
прохождении электрич. тока генерируется оптич. излуче-
ние в ИК, видимой или УФ области спектра; разновидность
(либо осн. элемент) излучающего полупроводникового
прибора. В соответствии с частотным диапазоном генерируе-
мого излучения различают инфракрасные И. д. и све-
тоизлучающие диоды, или светодиоды. Действие
И. д. основано на явлении инжекционной электро-
люминесценции: излучение возникает в результате
спонтанной рекомбинации неосновных неравновесных носи-
телей заряда (эл-нов проводимости и дырок), инжектиро-
ванных под действием приложенного напряжения в область
полупроводника, прилегающую к ПП переходу (т. н. актив-
ная область И. д.). Такое излучение некогерентно, однако,
в отличие от тепловых источников света, имеет более
узкий спектр (ширина спектра обычно не превышает
0,05 мкм), вследствие чего в видимой области восприни-
мается как одноцветное. Цвет излучения определяется как
ПП материалом, так и легирующими примесями. Для изго-
товления И. д. чаще всего применяют GaAs, GaP, SiC и твёр-
дые р-ры (GaAs1_xPx, AlxGaj__KAs и др.). В качестве
легирующих примесей используются: в GaP — цинк и
кислород (красные И. д.) либо азот (зелёные И. д.),
в GaAs — кремний либо цинк и теллур (инфракрасные И. д.).
Явление инжекционной электролюминесценции впервые
наблюдалось в диоде на основе SiC сов. инж. О. В. Ло-
севым в 1923.
Осн. параметр И. д.— кпд преобразования
электрич. энергии в энергию излучения (»]), определяемый
как т] =т]вн -k]-kg'где т]вн — внутр, квантовый выход (от-
ношение числа квантов, генерируемых в активной области
И. д., к числу носителей заряда, инжектированных в эту
область); ki — эффективность инжекции (отношение числа
инжектир. носителей заряда к полному числу эл-нов
и дырок, образующих ток через И. д.); кг — эффективность
вывода излучения или внеш, квантовый выход (отношение
числа квантов, выходящих из прибора, к числу квантов,
возникающих внутри И.д.); k3=hv/eU(hv— энергия кванта,
е — заряд эл-на, U — напряжение на И.д.). Макс, значения
Лвн (ок- Ю0%) получены в И.д. на основе твёрдых р-ров
арсенида галлия: AlxGa1_xAs и lnxGa1__xPl_xAs в диапазо-
не длин волн от 0,68 до 1,6 мкм. В И. д. на основе
GaAs1_xPx, легированных азотом, в области спектра
от 0,69 до 0,565 мкм достигнутые значения t] составляют
10—40%.
По способу инжекции неравновесных носителей заряда
И.д. разделяются на диоды с прямосмещённым р—п-пере-
ходом, обратносмещённым р—п-переходом в режиме ла-
винного пробоя и диоды с Шоттки барьером. И. д. с прямо-
смещённым р—п-переходом обладают наибольшими зна-
чениями ki и к3 (к(>50%; кз"=*100%). Сочетание высоких к|,
кз и т]ВК обусловило преимуществ, развитие И. д. с прямо-
смещённым р—п-переходом на основе соединений типа
А В . При этом получили распространение две кон-
струкции И. д.— плоская (ПП кристалл имеет форму плас-
тинки) и полусферическая (ПП кристалл выполнен в виде
полусферы). Осн. методом формирования р—п-переходов
при создании таких И д. является метод эпитаксиального
наращивания, причём величина т] существенно зависит от
св-в подложки используемой эпитаксиальной структуры. Так,
если ширина запрещённой зоны материала подложки
меньше энергии излучаемых квантов, то И. д. плоской кон-
струкции имеет малую эффективность вывода излучения
наружу (как правило, кг не превышает неск. % с учётом
эффектов переизлучения в активной области), в противном
случае — кг~10—50%. Важным достижением в разработке
И. д. плоской конструкции на прозрачных подложках
является создание приборов на гетероструктурах
AlxGai_xAs и lnxGa1_xP1_yAsy (см. Гетеропереходный
полупроводниковый прибор), имеющих i]~45% при 7=300
К в диапазоне длин волн 0,8—1,3 мкм. Использование
полусферич. конструкции позволяет увеличить эффек-
тивность вывода излучения до 50% (т] до 45%) даже
при наличии поглощающей подложки, однако в силу
трудоёмкости процессов изготовления такие И. д. находят
огранич. применение.
Типичные значения т] совр. И. д. составляют: в ИК области
спектра (от 1,3 до 0,8 мкм) 1—5%; в видимой области
(от 0,7 до 0,565 мкм) 0,8—10,2%. Др. важный параметр
И.д. — инерционность (характеризуется постоянными
времени нарастания и спада мощности излучения при
импульсном возбуждении И. д., к-рые принято измерять
между яркостями излучения 0,1 и 0,9 от максимальной).
В связи с малыми временами жизни неосновных носителей,
характерных для материалов И. д., инерционность И. д.
достаточно мала (постоянные времени обычно не превы-
шают долей мкс), поэтому по быстродействию И. д. зна-
чительно превосходят другие источники света (лампы
накаливания, катодолюминесцентные, газоразрядные
и т. п.).
В наст, время (нач 90-х гг.) И. д. широко применяются,
напр., в технике связи, вычислит., измерит., бытовой технике
(подробнее см. Излучающие полупроводниковые приборы).
Дальнейшее развитие И д. направлено на увеличение кпд
преобразования в ИК диапазоне 1,3—3 мкм (для волоконно-
оптич. линий передачи информации), в видимом диапазоне
0,55—0,7 мкм (для индикаторных устр-в), а также на освое-
ние видимого диапазона 0,55—0,45 мкм (голубые и синие
И. д.). С целью создания таких И. д. ведутся разработки
высокоэффективных И. д. с прямосмещённым р—п-пере-
ходом на основе SiC и И. д. с Шоттки барьером на основе
GaN, ZnS и ZnSe.
Лит. см. при ст. Излучающие полупроводниковые приборы.
В. П. Сушков.
153
ИЗМЕРЕНИЯ
ИЗМЕРЁНИЯ В ЭЛЕКТРОНИКЕ, последовательность
экспериментальных и вычислит, операций, осуществляемых
с помощью различных контрольно-измерит. средств при
создании изделий электронной техники и охватывающих
определение параметров и технич. характеристик исход-
ных материалов, технологич. режимов, технологич. сред и
самих изделий на всех этапах их разработки, производст-
ва, испытаний и эксплуатации, включая настройку, регули-
ровку и диагностику. Цель И. в э.: на основе полученных
результатов выработать научно-техн, и организац. решения
по достижению заданного техн, уровня ИЭТ, обеспече-
нию надёжного их функционирования. Рост сложности ИЭТ,
прецизионность их технологии, частое обновление номен-
клатуры изделий и др. факторы привели к тому, что трудо-
ёмкость контрольно-измерит. операций только при произ-ве
ИЭТ достигает 30—50% (начиная с 1970 кол-во измерений
растёт по экспоненциальному закону).
В основе операций измерения, контроля и испытаний
лежит сравнение св-ва или состояния, характеризующих
исследуемый объект (физ. явление, материал, технологич.
процесс, ИЭТ), с мерой — техн, устр-вом (в случае физ.
эксперимента) или моделью (в случае машинного экспери-
мента), воспроизводящими физ. величину или ф-цию физ.
величин, с к-рыми производится сравнение. Различие между
операциями измерения, контроля и испытания обусловли-
вается процедурой эксперимента и формой представления
результатов: при измерении определяется числовое зна-
чение физ. величины в определ. единицах; при контроле —
вероятность нахождения физ. величины в пределах допус-
ка; при испытании в условиях воздействия дестабилизи-
рующих факторов и изменения режимов работы объекта —
степень соответствия (или отклонения) параметров и харак-
теристик исследуемого объекта заданной модели, удовлет-
воряющей требованиям потребителей. Задача единства и
точности всех видов измерит, операций решается метро-
логическим обеспечением. Для каждого класса, вида и типа
ИЭТ имеется определ. совокупность параметров и харак-
теристик, подлежащих измерениям. В СССР она рег-
ламентируется техн, заданиями на разработку, кар-
тами технологич. маршрутов, общими и частными
условиями на поставку, гос. и отраслевыми стандар-
тами.
Для И. в э. широко используют электрические измерения,
радиоизмерения, магнитные измерения, разл. методы
спектрометрии (см. Спектральный анализ, Спектроскопия)
и др. Объектами измерений и контроля в электронике
являются практически все известные физ. величины, харак-
теризующие состав, св-ва исходных в-в и материалов, пара-
метры электронных приборов и устр-в, характеристики
разл. физ. явлений и технологич. процессов (табл. 1). Осо-
бое место занимают высокоточные измерения электрич.
величин, определение энергетич. параметров и частотно-
фазовых характеристик в СВЧ и оптич. диапазонах волн,
малых уровней электрич. шумов, подвижности и концентра-
ции носителей зарядов, весьма малых примесей в мате-
риалах, линейных размеров в нанометровом и субмикрон-
Табл. 1.— Физические величины, подлежащие измерению в электронном
приборостроении, и пределы их измерения
Физическая вели- чина, единица измерения Пределы измере- ния Физическая вели- чина, единица измерения Пределы измере- ния
Длина, м . 10—’—0,3 Индуктивность, Гн 10—10—1
Масса, кг 10—8—0,6 Частота, Гц . 10—2—5 10,в
Время, с 5-10—,2—10’ Температура, К . 4-1,5-10’
Сила тока, А . ю—,5—10’ Давление, Па . . 10—'°—10
Электрическое на- Работа выхода, эВ 0,1—50
пряжение, В 10—7—10s Расход вещества,
Мощность, Вт . 10-’5—10" м3/с . . 10—3—10
Магнитная индук- Плотность, кг/м3 10—’—10’
ция, Тл . ... 10 ’—1 Концентрация час-
Электрическое со- тиц, см 3 . . 10 3—10
противление, Ом 10—3—10 Подвижность НОСИ-
Электрическая ём- телей заряда,
кость, Ф 10—'5—10—5 см2/В-с 10й—1 о4
ном диапазонах и др. Ускорить процесс измерения и
уменьшить погрешность измерений позволяют информа-
ционно-измерит. системы, использующие блочно-модуль-
ный принцип построения на основе стандартных интер-
фейсов, мини- и микро-ЭВМ (рис. 1).
В основе классификации И. в э. могут лежать разл.
признаки (методы и средства измерений, группы физ. ве-
личин, конкретные типы электронных приборов и т. д.).
Наиболее удобным представляется рассмотрение И. в э.
применительно к отд. классам электронных приборов,
соответствующим трём осн. направлениям совр. электро-
ники — вакуумной, твердотельной и квантовой.
Измерения в вакуумной электронике. Для ЭВП принци-
пиальным является создание и поддержание в приборе
высокого вакуума. Измерение вакуума производится ваку-
умметрами. Наиболее распространёнными в производстве
ЭВП являются ионизац. вакуумметры, действие к-рых
основано на измерении ионного тока (1(), возникающего
при прохождении вакуумного промежутка электронным то-
ком (1е). Величина давления р определяется соотношением:
р=А1;/1е, где А — коэф, чувствительности, зависящий от
конструкции электродов и способа собирания ионов. Диа-
пазон измерения р большинства ионизац. вакуумметров
лежит в пределах 1—5-10—6 Па (10Г" —5 -10I мм рт. ст.);
уникальные вакуумметры обеспечивают измерение вакуума
до 10— Па (10~ мм рт. ст.). Для определения состава
и измерения парциальных давлений остаточных газов в
вакуумных системах применяются масс-спектрометры,
разновидностью к-рых являются омегатроны. Принцип
действия омегатронов основан на измерении зависимости
циклотронной частоты ионов, движущихся по круговой
траектории, от их массы. При наличии в ЭВП сеток и управ-
ляющих спец, электродов оценка вакуума производится по
величине ионной составляющей тока. В мощных крупно-
габаритных ЭВП для поддержания вакуума используются
встроенные насосы, снабжённые интегральными измери-
телями давления остаточных газов.
Для всех ЭВП характерно также наличие термоэлектрон-
ного или (реже) холодного катода, определяющих эмис-
сионный ток. Измерение осн. параметров катодов — рабо-
чей темп-ры, мощности накала, эффективности (отношение
тока эмиссии к мощности, затрачиваемой на нагрев катода),
времени готовности, долговечности — осуществляется
амперметрами, вольтметрами, пирометрами и измерите-
лями времени; погрешность измерений составляет
±(1—Ю)% в зависимости от типа катода.
Для электронных ламп с сетками или управляющими
электродами (напр., в виде стержней) важное значение
имеют сеточные (управляющие) характеристики — графич.
изображение зависимости анодного тока (анодно-сеточные
характеристики) или тока к.-л. др. электрода от напря-
жения на управляющей сетке (управляющем электроде)
при нек-рых пост, значениях напряжения на аноде и на всех
др. электродах (статич. характеристики) либо при наличии
сопротивления нагрузки в анодной цепи (динамич. харак-
теристики). Из семейства статич. анодно-сеточных харак-
теристик (рис. 2), измеренных с помощью вольтметров
и амперметров, определяются осн. параметры электронных
ламп: крутизна S — отношение приращения анодного тока
(Д 1а) к вызвавшему его изменению напряжения на сетке
(Д Uc) при неизменном напряжении на аноде (Ua) и на др.
электродах (5=Д 1а/Д Uc при Ua = const); коэф, усиления
ц (или проницаемость D—1/р,) — величина, показывающая,
во сколько раз изменение сеточного напряжения действует
на анодный ток сильнее, чем изменение анодного напря-
жения (р,=—Д 1/а/Д Uc при la=const, где A Uc и \ Ua —
соответственно такие изменения сеточного и анодного
напряжения, к-рые компенсируются, т. е. вместе не вызы-
вают изменения анодного тока 1а); внутр, сопротивление
Rj — отношение приращения напряжения на аноде к при-
ращению анодного тока (Rf= Д1/а/Д 1а). Погрешность
измерения статич. характеристик ламп определяется клас-
сом точности используемых вольтметров и амперметров
(класс 0,1—1). Приводимые в справочниках значения S, Ц
и R в рабочих точках электронных ламп представляют
ИЗМЕРЕНИЯ
154
собой усреднённые (среднестатистич.) значения. Для наб-
людения сеточных характеристик широко используются
спец, измерит, приборы — характериографы, на экранах
к-рых регистрируется всё семейство характеристик в отка-
либров. масштабе по напряжению и току. При исследовании
работы сеточных электронных ламп в динамич. режиме,
особенно на высоких частотах, учитывают реактивные
сопротивления электродов, связанные с наличием межэле-
ктродных ёмкостей (анод—сетка, сетка—катод, анод—катод
и т. д.). Последние измеряют при помощи измерителей
малых ёмкостей с погрешностью 5—10%.
К важным параметрам электронных ламп относятся также
выходная мощность и уровень шумов в рабочем диапазоне
частот. Измерение этих параметров производится стандарт-
ными измерителями мощности и измерителями шума с
погрешностью 8—12% (оба эти параметра в значит, мере
зависят от схемы включения лампы, режима её работы,
качества настройки ВЧ контуров и степени согласования
нагрузки). Для импульсных электронных ламп дополнитель-
но производят измерения формы, длительности и часто-
ты следования импульсов с помощью генераторов им-
пульсов, осциллографов, делителей активных сопротив-
лений.
Для газоразрядных приборов, напр. тиратронов, особен-
ности измерений состоят в определении пусковых характе-
ристик (характеристик зажигания), представляемых в виде
зависимости между анодным напряжением и напряжением
зажигания. Для импульсных тиратронов важно также опре-
деление падения напряжения на аноде при импульсном
разряде (при разряде оно составляет неск. сотен В, а в отсут-
ствие разряда — неск. дес. кВ) и разрядных импульсных
токов (напр., в мощных водородных тиратронах они дости-
гают 2-Ю3—5-Ю4 А).
Для импульсных магнетронов, рассчитанных на работу
в СВЧ диапазоне (в отд. его точках, иногда с небольшой
перестройкой по частоте), типичными параметрами, подле-
жащими измерению и контролю, являются: частота генери-
руемых колебаний; выходная мощность; длительность
импульса; частота следования импульсов; ширина и форма
спектра генерируемых колебаний; затягивание частоты,
определяемое по изменению частоты при заданных значе-
ниях коэф, стоячей волны (КСВ) и полном изменении фазы
отражённой волны; электронное смещение частоты, харак-
теризуемое уходом частоты при изменении анодного тока
в определённых пределах; темп-рный коэф, частоты; анод-
ное напряжение в заданной рабочей точке по значению
тока; напряжённость магн. поля (для приборов непакетир.
конструкции); время готовности, определяемое по установ-
лению стабильной работы и частоты генерируемых коле-
баний в заданных пределах. Для импульсных магнетронов,
предназначенных для использования в радиолокац. аппара-
туре с селекцией движущихся целей или имеющих кодовый
режим работы, необходимы такие дополнит, измерения, как
разброс по частоте от импульса к импульсу, разброс вре-
мени фронтов («дрожание»), динамич. сопротивление,
число и длительность импульсов в пакете кода. Режим ра-
боты импульсных магнетронов, при к-ром измеряются пара-
метры, характеризуется: напряжением и током накала;
анодным током; крутизной фронта, скосом плоской части,
выбросами на плоской части и сладом импульса; сопротив-
лением СВЧ нагрузки (КСВ и фазой отражённой волны);
Измерения электронике. Рис. 1. Структурная
схема автоматизированной информационно-из-
мерительной системы.
Рис. 3 Рабочая (а) и нагрузочная (б) характе-
ристики импульсного магнетрона: Ua и Uc —
анодное и сеточное напряжения; 1а и 1<_— анод-
ный и сеточный токи; Р—отдаваемая мощность
(Pi>Р?>Р»> ...); Н — напряжённость магнитного
поля (Hi>H2>Hi> ...); Y) — кпд (»п>1]2>Чз> ...);
V — изменение частоты; к — коэффициент стоя-
чей волны; I —рабочая область; II —область,
в к-рой отсутствует самовозбуждение (гене-
рация); III и IV — области неустойчивой работы
(искрения, перескоки частоты и т. п.).
Рис. 2. Типичные анодно-сеточные статические
характеристики триода: 1а и 1с — анодный и се-
точный токи; Ue, Uc — анодное и сеточное напря-
жения.
155
ИЗМЕРЕНИЯ
темп-рой анодного блока; давлением окружающей среды
Импульсные магнетроны имеют области неустойчивой ра-
боты (за счёт перескоков и сдвигов видов колебаний,
искрений и т. д.), к-рые контролируются при изменении
анодного тока, КСВ и фазы отражённой волны. Наиболее
полно св-ва магнетронов отражаются рабочими и нагрузоч-
ными характеристиками (рис. 3), позволяющими получить
сведения о статич. и динамич. параметрах, областях устой-
чивой работы. Структурная схема типовой измерит, уста-
новки для контроля осн. параметров магнетронов показана
на рис. 4.
Для отражат. клистронов, используемых в качестве мало-
мощных СВЧ генераторов и гетеродинов приёмных устр-в,
к числу контролируемых параметров и характеристик отно-
сятся^ пределы перестройки частоты генерируемых коле-
баний, отдаваемая мощность в разл. зонах генерации, диа-
пазон электронной перестройки частоты в пределах поло-
винного значения мощности в зоне генерации, уровень
шумов, затягивание частоты при изменении КСВ и фазы
отражённой волны, гистерезис электронной настройки
частоты (см» Г истерезисные явления)» Режим работы
отражат. клистронов, в к-ром определяются параметры,
характеризуется напряжением накала, напряжениями на
резонаторе (ускоряющее напряжение) и отражателе, сопро-
тивлением СВЧ нагрузки (КСВ и фазой отражённой волны),
темп-рой баллона (корпуса) и давлением окружающей
среды. По результатам измерений и испытаний оцениваются
крутизна электронной настройки частоты, темп-рный и баро-
метрич. коэф, частоты, форма областей генерации, выбег
(уход) частоты и установление мощности при разогреве
катода и резонатора после включения источников питания
(время готовности)» Рабочая характеристика отражат»
клистрона приведена на рис. 5. Нагрузочная характеристика
отражат» клистронов качественно имеет вид, близкий к
нагрузочной характеристике магнетронных приборов (рис» 3,
б). Погрешности измерения параметров клистронов опреде-
ляются точностными характеристиками используемых
измерит, средств.
Для ЛБВ, используемых в качестве входных устр-в СВЧ
приёмников, контролируемыми параметрами и характе-
ристиками являются: коэф» шума и усиления в рабочем
диапазоне частот, коэф, затухания замедляющей системы;
КСВ СВЧ входа и выхода лампы, амплитудная характеристи-
ка (зависимость выходной мощности от мощности на входе),
частотная характеристика (зависимость шума или выходной
мощности в полосе пропускания частот при пост» уровне
мощности на входе), нестабильность фазы выходного сиг-
нала, устойчивость работы (отсутствие самовозбуждения),
напряжённость фокусирующего магн. поля (для ламп с магн.
фокусировкой) и напряжение на фокусирующих электродах
(для ламп с электростатич. фокусировкой). Для контроля
характеристик СВЧ приборов используются автоматизир.
панорамные измерители, на информац. экранах к-рых
наблюдают кривые зависимости мощности от частоты, мощ-
ности и частоты от КСВ и фазы отражённой волны и др»
Существенные особенности измерений параметров СВЧ при-
боров возникают в случае мощных и сверхмощных магне-
тронов, ЛБВ, пролётных клистронов и приборов, исполь-
зующих релятивистские эффекты (см. Релятивистская высо-
кочастотная электроника). Для всех этих приборов техника
измерений связана с большими значениями выходной мощ-
ности (до неск» ГВт в импульсе), ускоряющих напряжений
Рис. 4. Структурная схема типовой измеритель-
ной установки для контроля основных параметров
магнетрона.
Рис. 7. Структурная схема измерителя энергии
пика просачивающейся мощности через разряд-
ник защиты приёмника (РЗП); АП — антенный
переключатель; НО — направленный ответвитель;
А — длина волны; л — целое число. Вместо антен-
ны может быть подключена СВЧ нагрузка.
Рис. 5. Типовая рабочая характеристика отра-
жательного клистрона: п — номер области гене-
рации; Р — отдаваемая мощность; Ua—напря-
жение на резонаторе (аноде); f—частота ге-
нерируемых колебаний; fpe3— собственная
частота резонатора; UQTp—напряжение на отра-
жателе; \UOTp—диапазон изменения напряже-
ния на отражателе; Мэл — диапазон частот
электронной перестройки.
Рис. 6. Схема измерения режимов в цепи вспо-
могательного разряда разрядника защшы приём-
ника (РЗП): V — вольтметр,- мкА — микроампер-
метр; Rn — резистор; Ср—разделительный кон-
денсатор.
Рис В. Схема определения эффективности
разрядника блокировки передатчика (РПБ)-
ГСС—генератор стандартных сигналов; мкА—
микроамперметр; I — длина отрезка коротко-
замкнутой линии передачи (волновода).
ИЗМЕРЕНИЯ
156
(сотни и тыс. кВ), весьма короткими длительностями
импульсов (до десятков нс), а также с изучением и учётом
нестационарных процессов, пробойных характеристик
диэлектрич. элементов и воздушных промежутков.
Своеобразны измерения параметров и характеристик
резонансных СВЧ разрядников, выполняющих ф-ции защиты
приёмников (РЗП) и блокировки передатчика (РБП) при
работе импульсных устр-в на одну антенну (что типично,
напр., для радиолокаторов). Для РЗП контролируют пост,
напряжение, ток и сопротивление в цепи вспомогат. элект-
рода, а также (в случае импульсного питания) амплитуду,
длительность и опережение импульса питания (рис. 6).
Параметры РЗП измеряются в режиме высокого уровня
мощности передатчика (энергия просачивающегося СВЧ
импульса и полная просачивающаяся мощность, воздейст-
вующая на приёмное устр-во) и в режиме приёма (потери
в заданном диапазоне частот). При определении энергии
пика просачивающихся СВЧ импульсов (рис. 7) отражат.
фильтр настраивается на несущую частоту СВЧ генератора
(по мин. показанию индикатора измерителя мощности).
Энергия пика определяется по ф-ле: 10кРизм/Ги(эрг),
где Ризм — измеренное ср. значение мощности (мкВт);
Ри — частота следования импульсов (Гц); к — переходное
затухание направленного ответвителя (в абс. единицах).
Полная просачивающаяся мощность определяется при рас-
строенном отражат. фильтре по ф-ле: Рпр ~1ОООкРизм/
Гити (мВт), где ти — длительность импульсов (мкс). Погреш-
ность измерения W и Рпр ок. 15—20%. Определение эф-
Рис. 9. Типичные вольтамперные входные (а) и
выходные (б и в) характеристики биполярного
транзистора для схем с общей базой и эмит-
тером: 1Э, 1к, 16 — токи эмиттера, коллектора
и базы соо1ветственно; U36, Uk6, U6a, UM3—на-
пряжения эмиттер •— база, коллектор —- база,
база — эмиттер, коллектор — эмиттер соответ-
ственно
Рис. 10. Эквивалентные схемы транзисторов:
а — схема представления транзистора в виде
четырёхполюсника; б — физическая эквивалент-«
ная схема замещения транзистора; в — эквива-
лентная схема биполярного транзистора на низ-^
ких частотах; г — эквивалентная схема полевого
транзистора на высоких частотах; Э—эмиттер,
К — коллектор, Б — база; И — исток; 3 — затвор;
Ut и U,— напряжения на входе и выходе че-
тырехполюсника; li и 1г —токи во входной и
выходной цепях четырёхполюсника; R3, RK, R6, ;
R,, Rc, R, RCM, C„, C?„, С!И, LM —экви-
валентные сопротивления, емкости и индук-
тивности в соответствующих цепях транзистора;
h — параметры, характеризующие входное и вы-
ходное сопротивления, усиление, просачивание
выходного напряжения на вход четырёхполюс-
ника
Рис. 11. Типичная зависи-
мость выходной мощности
Риых (а) и мощности рас-
сеяния Рк (6) транзистора
от сопротивления нагрузки
(значений коэффициента
столчей волны к и фазы
отражённой волны) при час-
тоте 1 ГГц и входной мощ-
ности 1,6 Вт.
Рис. 12. Структурная схема планарного техно-
логического процесса изготовления интегральных
схем. Красным цветом обозначены операции,
сопровождаемые контролем и измерениями.
Производство пластин
Обработка подложек
Сборка
157
ИЗМЕРЕНИЯ
фективности РПБ (рис. 8) производится в типовом антен-
ном переключателе, к передающей линии к-рого вместо
антенны подключается генератор стандартных сигналов, а
вместо передатчика — отрезок короткозамкнутой линии
передачи (показано для волновода). Меняя положение
плунжера короткозамыкателя в пределах четверти длины
волны СВЧ колебаний, определяют мин. (1мин) и макс.
(1макс) значения тока и затем рассчитывают коэф, эффектив-
НОСТИ ПО ф-ле: 11=(1макс-’мин) 100%/(1макс + ,мин)- Коэф,
эффективности считается приемлемым, если т]^10—15%
в полосе перестройки частоты передатчика.
Электронно-лучевые приборы характеризуются след,
комплексом параметров: диаметр рабочей части экрана,
цвет свечения экрана, чувствительность ЭЛП, напряжение и
ток накала, ускоряющие и фокусирующие напряжения на
электродах, напряжение на модуляторе. Измерение режи-
мов работы и параметров ЭЛП осуществляется с помощью
вольтметров, миллиамперметров, осциллографов, ка-
либров» источников света, измерителей яркости, градации
цветов, разрешающей способности, механич. напряжений
в стеклянных оболочках и др. Погрешность измерения
осн» параметров ЭЛП составляет 5—10%.
Измерения в твердотельной электронике. Наиболее об-
ширную область измерений в твердотельной электронике
охватывает измерение параметров и характеристик полу-
проводниковых диодов, транзисторов и интегральных схем.
Измерение параметров ПП диодов мн. разновидностей
сводится к измерению на пост, токе (статич. параметры)
и перем, токе, включая СВЧ (динамич. параметры). К изме-
ряемым статич» параметрам относятся: выпрямленный ток
при заданном напряжении; вольт-амперная характеристика,
вид к-рой позволяет судить о выпрямительных, смеситель-
ных и генераторных (при наличии падающих участков на
ВАХ) св-вах диодов. Подавая перем, напряжение пилообраз-
ной формы на диод и используя осциллограф, на экране
последнего удобно наблюдать полную ВАХ диода. Сложнее
и разнообразнее измерение параметров СВЧ диодов —
смесительных, генераторных (диодов Ганна, лавинно-
пролётных диодов, р — i — п-диодов и др.). Для высоко-
чувствит» диодов, предназначенных для регистрации слабых
сигналов (10 —10 Вт) при мощности гетеродина доли
и единицы мВт. существенны потери на преобразование,
значение импеданса и шумы. Для генераторных СВЧ диодов
важны выходная мощность, кпд и допустимый диапазон
перестройки по частоте. Все эти параметры измеряются
с помощью стандартных средств измерит, техники СВЧ при
обязательном нормировании устр-в включения диода в СВЧ
цепь (детекторная коаксиальная или волноводная камера
должна быть согласована с общей передающей линией).
При КСВ детекторной камеры менее 1,5 измерение осн.
параметров ПП диодов достигается с погрешностью
10—15%.
Транзисторы, применяемые в усилит., генераторных и
импульсных устр-вах, имеют разнообразную систему па-
раметров и характеристик, определяемых функциональным
назначением, схемо-технологич. базисом, используемыми
ПП материалами» Св-ва транзисторов определяются прежде
всего их входными и выходными ВАХ (рис. 9), к-рые
обычно измеряются на характериографах, обеспечивающих
погрешность измерения 5—10%. В справочниках и техн,
условиях ВАХ транзисторов приводятся по результатам
среднестатистич. измерений на больших партиях приборов
данного типа. Выбор контролируемых параметров осущест-
вляется на основе рассмотрения транзисторов в виде
четырёхполюсников (способ «чёрного ящика») и физ. экви-
валентных схем замещения (рис. 10). Для случая достаточно
малого сигнала связь между параметрами транзистора
определяется уравнениями:
£/1=ft11/I -f-hV2U2
^2 = ^2|Л “Ь ^22^2
где Ui и U2—напряжения на входе и выходе четырехпо-
люсника; 11 и I2 — токи во входной и выходной его цепях;
h — параметры, характеризующие входное и выходное
сопротивления, усиление, просачивание выходного напряже-
ния на вход четырёхполюсника (т» н. h-n араметры тран-
зистора). Наряду с системой h-параметров вводятся систе-
мы у— и z-параметров, функционально связанные между
собой (напр., yi2=—hia/hii, Zi2=b]2/h22r Ьгг—I/Z22X Усло-
вия измерения h-, у- и z-параметров зависят от режима
работы транзистора (режим холостого хода по входу или
по выходу, режим короткого замыкания на выходе и т. п ).
Физ. эквивалентные схемы транзисторов позволяют произ-
вести выбор измеряемых параметров с учётом частотного
диапазона. По мере роста частоты физ. эквивалентные
схемы усложняются в связи с необходимостью учёта фазо-
вых сдвигов, зарядной и диффузионной ёмкостей, крм-
плексного сопротивления электродов и др. Для измерения
осн. параметров транзисторов выпускаются спец, приборы
(их иногда наз. тестерами), обеспечивающие точность до
10%»’ имеются узкоспециализир. тестеры для контроля
h-параметров, ёмкостей, коэф, шума, выходной мощности,
коэф, усиления и т. д. В диапазоне СВЧ выходная
мощность транзисторов, как и ЭВП, зависит от КСВ и фазы
отражённой волны (рис. 11). В связи с этим измерение вы-
ходной мощности СВЧ транзисторов производят при согла-
сов. нагрузке (КСВ не св» 1,5). При измерении параметров
СВЧ транзисторов, особенно мощных и с высоким значе-
нием коэф, усиления, во избежание больших погрешностей
измерения принимают меры, предотвращающие возбуж-
дение паразитной генерации, перегрев прибора, строго
соблюдают порядок включения питающих напряжений. Для
малошумящих транзисторов, используемых во входных
цепях усилителей, измеряют коэф» шума; в основе его
измерения обычно лежит метод сравнения с калибров,
шумовыми сигналами, создаваемыми резисторами, шумо-
выми диодами, газоразрядными трубками.
Весьма разнообразны методы измерения и контроля
параметров и функционирования ИС (как цифровых, так и
аналоговых). Фактически каждая вторая или третья техно-
логич. операция при произ-ве ИС по планарной техноло-
гии сопровождается контролем или измерением (рис. 12).
Измеряемые величины и допустимые погрешности их из-
мерения применительно к СБИС приведены в табл. 2.
Статич. параметры ИС определяют режимы (напря-
жения и токи) по всем входным и выходным выводам
для разл. состояний микросхем (для цифровых ИС —
логические «0» и «1»), Эти параметры характеризуют
энергетич. состояние и тепловой режим ИС в условиях
пост, сигналов. К числу измеряемых статич. параметров
относятся входные напряжения и токи, ток короткого
замыкания на выходе, выходные напряжения и токи.
Для уменьшения погрешности измерения принимаются
меры по выбору и согласованию сопротивлений в из-
Тйбл 2 —Технические характеристики технологического процесса СБИС
и требуемые точности их измерения
Техническая
характеристика
Допустимая погрешность
измерения и уровень
измеряемой величины
Линейные размеры топологии и
фотошаблонов.................
Толщина плёнок (металлических,
полупроводниковых, диэлектри-
ческих) ...
Рассовмещение..................
Воспроизводимость ширины линии
на пластине . . ..........
Локальность диагностики эпитакси-
альных структур ...............
Поверхностное сопротивление
Предел обнаружения примесей в
исходном материале .....
Концентрация легирующей примеси
Сила тока .
Напряжение
±3% при длинах св. 0,4 мкм
±5% при толщинах 0,001—10 мкм
± (0,3—0,1) мкм
± (0,3—0,1) мкм
10~3—10~12 см‘
±5% при сопротивлении
1—104 Ом/кв
(10 6—10 б)% массы примеси
±5% при концентрациях от 1013
до 102* см _______
±5% при токе 10 —1 А
±0,1% при напряжении
ю—6—3 -10! в
ИЗМЕРЕНИЯ
158
меряемой цепи. Для массовых ИС применяются высоко-
производит. средства контроля с использованием ЭВМ
(рис. 13). Обычно такие средства обеспечивают пере-
крытие диапазона по напряжению от 1(Г~ до 102 В и
току от 10— до 2 А при погрешностях установления напря-
жений и токов 3—10%. Динамич. параметры ИС характе-
ризуют быстродействие и частотный диапазон ИС,
время переключений логич. состояний, продолжи-
тельность циклов работы сложных ИС. Система ди-
намич. параметров включает в себя интервалы вре-
мени перехода из одного логич. состояния в другое,
задержки сигналов, выборок, восстановления, сдвига сигна-
лов, время хранения информации, длительность фронтов
импульсов и др. Для измерения динамич. параметров при-
меняются известные в радиотехнич. измерениях методы
временных развёрток, старт-стопных преобразований, за-
держанных совпадений, стробоскопич. методы кольцевого
генератора и т. д. Напр., широко распространённый метод
кольцевого генератора, основанный на использовании кали-
брованного по длительности сигнала для сравнения
с временем задержки измеряемого устр-ва, обеспе-
чивает погрешность измерений до 8—10%; преци-
зионные измерители параметров импульсов при дли-
тельностях до 0,3 нс обладают погрешностью около
5—8%.
Функциональный контроль ИС обеспечивает проверку их
работоспособности (в т. ч. правильность выполнения логич.
ф-ций) путём формирования тестовой последовательности
импульсов и регистрации функциональных тестов в определ.
режимах работы ИС. С развитием микропроцессоров, СБИС
запоминающих устр-в и однокристальных микро-ЭВМ он
становится в микроэлектронике осн. видом контроля. Ме-
тоды функционального контроля быстро совершенствуют-
ся. Рост степени интеграции ИС в условиях массового
произ-ва приводит к необходимости создания средств
функционального контроля высокой производительности и
быстродействия (тактовые частоты до 100—400 МГц). Пер-
спективным для повышения быстродействия считается метод
эмуляции, основанный на использовании аппаратного про-
цессора для формирования эталонных последователь-
ностей сигналов. Начинают широко применяться универ-
сальные информац.-измерит. системы, обеспечиваю-
щие функциональный и параметрич. контроль ИС.
Измерения в квантовой электронике. Среди приборов
квантовой электроники особое место занимают лазеры.
Специфика измерений их параметров и характеристик
определяется прежде все» о св-вами лазерного излучения
(высокие концентрации энергии в малых телесных углах,
пространств, и временная когерентность, его особенности
в разл. диапазонах длин волн), а также использование
в качестве активных сред в-в в разл. агрегатном состоянии:
твёрдом, жидком и газообразном. Своеобразие измерений
в лазерной технике связано также с гигантскими уровнями
мощности в импульсном режиме (до 1012 Вт) при сверх-
коротких импульсах (длительностью до неск. пс). Интен-
сивные исследования по созданию лазеров рентгеновского
и гамма-излучения обусловливают необходимость измере-
ний параметров и характеристик объектов ядерной физики
(релятивистских электронных пучков, высокотемп-рной
плазмы и др.).
К осн. параметрам лазеров относятся длина волны излу-
чения, мощность или энергия, длительность и частота пов-
торения импульсов (для импульсных лазеров), расходимость
лазерного пучка, диаметр пучка, потребляемая мощность,
кпд, ресурс, стабильность частоты. В ряде случаев возникает
потребность измерения порогового тока, нестабильности по
мощности, поляризации излучения, диапазона перестройки
(для лазеров, перестраиваемых по частоте), давления ра-
бочей смеси, плотности тока (для технологич. лазеров),
ширины спектральной линии излучения и др. Измерение
мощности лазерного излучения чаще всего производится
калориметрами, обеспечивающими погрешность измерения
3—15%; всё шире используются методы, в основе к-рых
лежат такие явления, как фотоэлектрические, оптоэлектрон-
ные. Для измерения энергетич. и временных параметров
лазерного излучения применяют фотохронографич. методы
и др. средства измерения быстропротекающих процессов.
Фотохронографы с использованием электронно-оптич. пре-
образователей имеют весьма большие скорости развёртки
(до 6-103 км/с), обеспечивают временное разрешение
до 10 с. При длительностях импульсов св. 5—10 нс исполь-
зуются осциллографии, измерители, имеющие погрешности
измерения параметров импульсов 4—10%. Для измерения
энергии и макс, мощности одиночных импульсов находят
применение фотометры (для энергий 10~3—10 Дж и дли-
тельностей импульсов от 2,5 с до 50 мс), обеспечивающие
погрешность измерения 20—25%, Для измерения простран-
ственно-энергетич. характеристик лазерного излучения
используют также пространств, анализаторы, допускающие
автоматизацию измерений профилей распределения ин-
тенсивности излучения с погрешностью измерения
15—20%.
Тенденции развития методов и средств И. в э. характе-
ризуются ростом информативности и точности, повыше-
нием производительности на основе использования ЭВМ,
унификацией датчиков и блоков обработки информации,
внедрением ВЧ средств измерений в технологию, совер-
шенствованием метрологии, обеспечения. Идёт непрерыв-
ный процесс развития методов и средств измерений, конт-
роля и испытаний для новых видов приборов: ультраболь-
ших ИС, приборов интегральной оптики, волоконно-опти-
ческих элементов, приборов акустоэлектроники, жидко-
кристаллических индикаторов, высокостабильных лазеров,
комплексир. приборов (действие к-рых основано на исполь-
зовании разл. физ. принципов) и др. Непрерывно совер-
шенствуются методы измерения и контроля качества исход-
ных материалов, технологич. сред, технологич. и испытат.
оборудования, а также операций входного и выходного
контроля. Среди этих методов важное место занимают
методы и средства техн, диагностики, спектроскопии, микро-
скопии и др. на всех этапах жизненного цикла ИЭТ. При
этом каждый класс, вид и даже тип ИЭТ имеет свой набор
Рис. 13. Структурная схема установки для конт-
роля статических параметров интегральных схем:
ИН — источники напряжения; ИТ — источники
тока; ИПН (Т) — измерительные преобразова-
тели напряжения (тока); ЦАП и АЦП — цифро-
аналоговые и аналого-цифровые преобразова-
тели; ИУ — индикаторное устройство
Измерительная линия. Схема измерительной ли-
нии: 3 — подвижный зонд; ИГ — индикаторная
головка (каретка); Д — детектор; И — индикатор;
Ш — шкала отсчёта перемещения ИГ; Г — СВЧ
генератор; А — аттенюатор; ZH — нагрузка.
159
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ
осн. параметров, различающихся физ. величинами, диапазо-
нами их измерений, допусками и погрешностями изме-
рения.
Лит.: Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960;
Сретенский В. Н., Основы применения электронных приборов сверх-
высоких частот, М., 1963; его же, Метрологическое обеспечение произ-
водства приборов микроэлектроники, М., 1988; Бергельсон И. Г.,
Минц В. И., Транзисторы биполярные, М., 1976; Валиев К А.,
Раков А. В., «Микроэлектроника», 1980, т. 9, в. 6, с. 548—53; Измере-
ние энергетических параметров и характеристик лазерного излучения, под
ред. А. Ф. Котюка, М., 1981; Измерение параметров цифровых инте-
гральных микросхем, под ред. Д. Ю Эйдукаса, Б. В. Орлова, М., 1982;
Науман Г-, Me й л и иг В., Щербина А., Стандартные интерфейсы
для измерительной техники, пер. с ием., М., 1982; Зайцев А А.,
Савельев Ю. Н., Генераторные СВЧ транзисторы, М-, 19В5; Б роуд ай И.,
Мерей Дж., Физические основы микротехнологии, пер. с англ., М., 1985;
Степанков М. М., «Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ»,
1986, в. 2, с. 44—48; Измерения в электронике. Справочник, под ред.
В. А. Кузнецова, М., 1987. В. Н. Сретенский.
ИЗМЕРЙТЕЛЬНАЯ ЛЙНИЯ, прибор для измерения
характеристик СВЧ трактов передачи: коэффициента стоя-
чей волны (КСВ), полных сопротивлений и др. Принцип
действия И. л. основан на анализе картины стоячей вол-
ны в тракте с помощью подвижного зонда (рис.). Пере-
двигая зонд по тракту, с помощью индикатора (обычно
на основе коаксиального или объёмного резонатора, сла-
бо связанного с осн. линией) измеряют макс, и мин. зна-
чения напряжений (токов) в пучностях и узлах стоячей
волны. И. л. применяются в диапазоне частот от сотен
МГц до сотен ГГц при настройке и проверке СВЧ аппа-
ратуры для согласования источников и потребителей СВЧ
энергии, сопряжения отд. узлов и элементов СВЧ трак-
та, выявления неоднородностей в нём и др. Погрешность
измерения КСВ И. л. в диапазоне до 20 ГГц составляет
2—5%.
ИЗМЕРЙТЕЛЬНЫИ ГЕНЕРАТОР, прибор, предназ-
наченный для формирования калиброванных (по ампли-
туде, частоте, форме, длительности) электрич. сигналов,
используемых при исследованиях режимов работы, наст-
ройке и проверке работоспособности радиоэлектронной
аппаратуры. По виду формируемых сигналов различают
генераторы гармонич. сигналов, генераторы импульсов,
генераторы шума и свип-генераторы.
Генераторы гармонических сигналов (ГС)
являются источниками немодулир. или модулир. сигна-
лов синусоидальной формы в диапазоне частот от
0,001 Гц до десятков ГГц. Специфика измерит, задач и
особенности формирования сигналов на разл. частотах
обусловили разделение ГС на инфранизкочастотные (от
10~3 до 20 Гц), низкочастотные (от 20 Гц до 30 кГц), вы-
сокочастотные (от 30 кГц до 300 МГц), сверхвысокочас-
тотные с коаксиальным выходом (от 300 МГц до 10 ГГц)
и с волноводным выходом (св. 10 ГГц). ГС могут быть
с калиброванным или некалиброванным уровнем выход-
ного сигнала (напряжения, мощности). В общем случае
ГС состоят из задающего генератора, усилителя, атте-
нюатора, устр-в контроля параметров выходного сигнала
и модулятора. Задающий генератор (напр., RC-генератор
или LC-генератор) вырабатывает сигналы, близкие к гар-
моническим. Усилитель обеспечивает требуемый уровень
напряжения (мощности) выходного сигнала. Аттенюатор
служит для ступенчатого изменения уровня выходного сиг-
нала. Модулятор вырабатывает сигналы с параметрами,
необходимыми для модуляции выходного сигнала: по виду
модуляции ГС подразделяют на генераторы с амплитуд-
ной, частотной, амплитудно-импульсной, частотно-импульс-
ной, однополосной, фазово-импульсной модуляцией.
Устр-ва контроля обеспечивают установку и контроль час-
тоты, напряжения (мощности) выходного сигнала. Уста-
новка требуемой величины параметра сигнала произво-
дится как вручную, так и автоматически по заданной
программе. С повышением частоты сужается диапазон
частот генерируемых сигналов, упрощается схема задаю-
щего генератора. Наиболее характерно это для И. г.
СВЧ диапазона, к-рые выпускаются, как правило, сериями,
состоящими из неск. однотипных приборов для форми-
рования сигналов в узком участке СВЧ диапазона. ГС при-
меняют для контроля и настройки аппаратуры радиове-
щания и каналов звукового сопровождения телевиз. ве-
щания, систем связи, модуляции ВЧ сигналов, градуи-
ровки вольтметров. ГС с кварцевой стабилизацией часто-
ты используют для измерения параметров радиоприёмных
устр-в в системах радиосвязи, аппаратуры навигации, те-
леметрии, подвижной и низовой связи, настройки и конт-
роля радиолокац. аппаратуры.
Генераторы импульсов (ГИ) являются источни-
ками видеоимпульсов обычно прямоугольной или трапе-
цеидальной формы. По характеру последовательности
импульсов различают генераторы одиночных, парных и
серий импульсов, а также кодовых комбинаций импуль-
сов. Особо выделяют генераторы испытат. импульсов, ис-
пользуемые только в метрологич. целях, напр. для про-
верки переходной характеристики осциллографов. Такие
генераторы формируют сигналы с улучшенными парамет-
рами, в частности формы импульсов и длительности их
фронта. В состав ГИ входят обычно задающий генератор
(на базе, напр., блокинг-генератора или мультивибратора),
вырабатывающий импульсы с задаваемой частотой повто-
рения, а также импульсы синхронизации с той же часто-
той, устр-ва задержки и формирования импульсов тре-
буемой длительности и формы, усилитель и аттенюатор.
Генератор кодовых комбинаций импульсов представляет
собой генератор серий импульсов с регулируемыми пе-
риодом повторения серий и скважностью внутри серии.
Структурная схема такого генератора не имеет сущест-
венных отличий от схемы обычного ГИ; из дополнит,
устр-в в него входит кодовый блок, позволяющий осу-
ществлять выборку импульсов из серии, реализуя тем са-
мым нужный вариант кодовой комбинации импульсов. Не-
сколько иную структуру имеет генератор псевдослучай-
ных последовательностей импульсов, используемый, напр.,
при проверке работы устр-в вычислит, техники. В состав
такого генератора входят задающий генератор, делитель
напряжения с переменным коэф, деления, регистр сдвига,
формирующий псевдослучайную последовательность за-
данной длины и структуры, схема наложения и задержки
(где происходит наложение при необходимости сформиро-
ванной последовательности на внеш, сигнал, а также её
синхронизация), выходной усилитель.
ГИ обеспечивает внеш, запуск испытуемых импульсных
систем и устр-в, их используют при проверке быстро-
действия импульсных счётчиков; с помощью двухканаль-
ных ГИ и генераторов парных импульсов измеряют разре-
шающую способность счётных устр-в, проверяют работо-
способность элементов вычислит, устр-в и т. д.; ГИ с повыш.
амплитудой выходных импульсов используют для испы-
тания ПП приборов в импульсном режиме, для импульс-
ной модуляции сигналов при настройке связной, радио-
локац. и др. радиотехн. аппаратуры. ГИ с точной уста-
новкой амплитудных и временных параметров импульсов
применяют в качестве образцовых средств измерений
при поверке осциллографов, импульсных вольтметров и др.
измерит, приборов. Генераторы кодовых комбинаций и
псевдослучайных последовательностей импульсов исполь-
зуются для проверки работоспособности устройств вы-
числительной техники, аппаратуры связи, импульсных ИС
>и
и др.
Генераторы шума (ГШ) являются источниками слу-
чайного шумового сигнала с нормированными статистич.
характеристиками. В зависимости от значения верх, гра-
ничной частоты спектра шума ГШ подразделяются на низ-
кочастотные (от неск. Гц до неск. МГц), высокочастот-
ные (от неск. МГц до сотен МГц) и сверхвысокочастот-
ные (от сотен МГц до десятков ГГц). Осн. узлом ГШ
является первичный источник шума, в качестве к-рого в
зависимости от диапазона частот используются тепловые
шумы в резисторах, дробовый шум в электронных лам-
пах, шумы плазмы в тиратронах, газоразрядных стабили-
тронах и др. приборах. Первичный шум усиливается
и преобразуется в выходной сигнал с заданными пара-
метрами. Аттенюатор на выходе ГШ позволяет калиб-
ровать уровень шумового сигнала, ГШ используются в ос-
изо...
160
новном при настройке и проверке трактов связи, радио-
релейных линий.
Свип-генераторы представляют собой генераторы
синусоидальных электрич. колебаний, частота к-рых автома-
тически меняется (колеблется) по заданному закону (см.
Свип-генератор).
Лит.: Справочник по радиоизмерительным приборам, под ред. В. С. На-
сонова, т. 1—3, М., 1976—79; Мирский Г. Я., Радиоэлектронные изме-
рения, 4 изд., М., 1986 С. В. Дунюшин.
ИЗО... (от греч. isos — равный, одинаковый), часть слож-
ных слов, означающая равенство, подобие (напр., изотип-
ный переход).
И 30 ДУКТОР (от изо... и лат. ductor, букв. — провод-
ник, вожак), активный элемент фазового ферритового
циркулятора с сосредоточенными параметрами, обеспечи-
вающий направленную (невзаимную) передачу энергии эл.-
магн. излучения от одного из плеч циркулятора в другое
(строго определённое) плечо в соответствии с порядком
их чередования. И. состоит из трёх катушек индуктив-
ности, имеющих общий однородно намагниченный феррито-
вый сердечник. Невзаимная передача эл.-магн. энергии в И.
основана на использовании зависимости входного импе-
данса И. от направления распространения сигнала в фер-
рите. В наиболее распространённой конструкции И. (рис. 1)
катушки представляют собой отрезки короткозамкнутых
двухпроводных полосковых линий, расположенных под уг-
лами 120° друг относительно друга между двумя намаг-
ниченными ферритовыми дисками. Электрически катушки
обычно соединяются звездой (реже треугольником). Для
того, чтобы это трёхплечее соединение работало как цир-
кулятор, в каждое плечо И. включается внеш, согла-
сующая цепь (рис. 2). И. может быть использован также
в качестве вентиля (рис. 3); для этого одно из плеч нагру-
жается на резистор. Достоинства И..° малые размеры и
масса, возможность оптим. настройки на любую частоту
непосредственно в рабочей цепи. Гл. недостаток — сравни-
тельно Малая ПОЛОСа частот (—4%). Б. М. Лебедь,
изокбн (от изо... и греч. eikon — изображение),
передающий электронно-лучевой прибор класса суперор-
тиконов, в к-ром имеется система разделения обратного
электронного луча (отражённого от мишени), пропускаю-
щая лишь рассеянные электроны. Ток рассеянных эл-нов
пропорционален накопленному на мишени заряду. Нали-
чие системы разделения в И. обеспечивает наиболее ши-
рокий по сравнению с передающими ЭЛП др. типов дина-
мический диапазон (до неск. тыс.), обратную (по отноше-
нию к суперортикону) полярность сигнала, высокое отно-
шение сигнал-шум. И., соединённый с однокамерным уси-
лителем яркости изображения, является самым высокочув-
ствительным из всех передающих телевизионных ЭЛП. Его
разрешающая способность составляет 500 линий при осве-
щённости ок. 5-10~ лк. Такие И. применяются для пере-
дачи малоконтрастных изображений, напр. в рентгено-
скопии. установках.
ИЗОЛЯЦИЯ ДИЭЛЁКТРИКОМ, метод электрич. раз-
вязки элементов в полупроводниковых интегральных схе-
мах, при к-ром для каждого элемента формируется своя
область полупроводника (и з о л и р о в а н н ы й островок,
или карман), окружённая диэлектриком — тонкой плёнкой
диоксида кремния или монолитным сапфиром, ситаллом,
стеклом и др. При этом необходимо, чтобы коэф,
темп-рного расширения диэлектрика (для монокрист, ди-
электриков) и параметры крист, решётки соответствовали
аналогичным характеристикам ПП, а темп-pa плавления
(или размягчения) диэлектрика превышала макс, темп-ру
термообработки.
Исторически первым вариантом И. д. является «ЭПИК-
процесс» (см. Планарная технология), в к-ром элементы
ИС изолируются тонкой (1—3 мкм) плёнкой Si О 2, а несу-
щее основание подложки формируется из поликрист. Si.
Иконоскоп. Схема иконоскопа: 1 — объектив;
2 — отклоняющая система; 3 — электронный про-
жектор; 4 — коллектор фото- и вторичных элект-
ронов; 5—мозаичная фотомишень; 6— сигналь-
ная пластина; 7 — видеосигнал.
Изодуктор. Рис. 1. Схема конструкции изодук-
тора: 1, 2, 3 — сигнальные проводники симмет-
ричной полосковой линии; 4 — ферритовые
диски.
Рис. 2. Электрические схемы наиболее распрост-
ранённых согласующих цепей изодуктора: а —
для узкополосного согласования; бив — для
широкополосного согласования. С, Ci, С г, С.ч —
конденсаторы; L — катушка индуктивности.
Рис. 3- Типичные характеристики вентиля на
базе изодуктора: зависимость от частоты f обрат-
ных потерь (кривая 1), прямых потерь (кри-
вая 2) и коэффициента стоячей волны (КСВ,
кривая 3).
б
161 ИМПУЛЬСНАЯ
Полученная при этом структура (подложка) наз. «кремний
с диэлектрич. изоляцией» (КСДИ). Осн. недостаток такой
структуры — ограниченный рабочий диапазон частот, что
обусловлено увеличением потерь в поликрист. Si при
работе на частотах св. 200 МГц. Этот недостаток отсут-
ствует у подложки с несущим основанием из диэлект-
рика, в к-ром утоплены карманы из ПП: подложки «крем-
ний в диэлектрике» (КВД) и один из вариантов подложек
«кремний на сапфире» (КНС), см. КНС-структура. Подлож-
ки КВД изготовляются аналогично подложкам КСДИ, но не-
сущее основание формируется из ситалла. При получе-
нии подложек КНС близость параметров крист, решёток
сапфира и Si позволяет вырастить на сапфире тонкую
(0,5—1,5 мкм) плёнку Si, разделение к-рой на кар-
маны производится оксидированием (прокислением)
Si через маску из 5!зЫ4 или травлением через маску из
SiO2.
По сравнению с изоляцией р—п-переходом И. д. позво-
ляет практически полностью устранить паразитные связи
между элементами ИС, существенно уменьшить паразит-
ную ёмкость между металлизир. разводкой и подлож-
кой, повысить пробивное напряжение и устойчивость ИС к
действию ионизир. излучений и темп-ры.
Широкое применение находят также комбинир. методы
изоляции элементов ИС, напр. «изопланар»: карман изо-
лируется от несущего основания подложки р—п-перехо-
дом, а с боков изолируется диэлектриком.
Лит.: Равич А. М., «Зарубежная электронная техника», 1971, № 7,
с. 3—23; Гаряинов С. А., Диэлектрическая изоляция элементов ин-
тегральных схем, М., 1975; Me из да Ф., Интегральные схемы. Техно-
логия и применения, пер. с англ., М., 19В1; Тилл У., Лаксои Дж.,
Интегральные схемы. Материалы, приборы, изготовление, пер= с англ.,
М., 1985; Парфенов О. Д., Технология микросхем, М., 19В6.
С. А. Гаряинов.
ИЗОЛЯЦИЯ р—П-ПЕРЕХОДОМ, метод электрич.
развязки элементов в полупроводниковых интегральных
схемах, когда для каждого элемента формируется своя
область, окружённая р—п-переходом, на к-рый при работе
ИС подаётся обратное напряжение смещения.
Такие переходы наз. изолирующими, т. к. при обрат-
ном смещении через них протекают только токи утеч-
ки, плотность к-рых пренебрежимо мала.
Обычно изолирующие р—п-переходы создаются мето-
дами планарно-эпитаксиальной технологии (см. Планар-
ная технология), для чего используется пластина р-типа
с эпитаксиальным слоем п-типа и скрытым п -слоем.
Изолирующий р—п-переход создаётся в результате
разделит, диффузии акцепторной примеси в эпитаксиаль-
ный слой на глубину, обеспечивающую соединение диф-
фузионной p-области с р-подложкой. При этом происхо-
дит разделение эпитаксиального n-слоя на отд. области
(изолированные островки, или карманы) п-типа,
окружённые со всех сторон областями p-типа. Возможна
и др. конструктивно-технологич. реализация этого метода:
изоляция р—in-структурой, коллекторная изолирующая
диффузия, базовая изолирующая диффузия и др.
И. р—п-п. более технологична по сравнению с изоля-
цией диэлектриком, но (вследствие электропроводности
подложки) обладает рядом недостатков, ограничивающих
быстродействие, надёжность и стабильность работы ИС
в широком диапазоне рабочих темп-p и частот, а также
при воздействии ионизирующих излучений. Осн. из них
являются большая паразитная ёмкость р—п-перехода и
трудность её учёта из-за зависимости от напряжения
смещения, существенная зависимость токов утечки от
темп-ры, сравнительно невысокое пробивное напряжение
изолирующего р—п-перехода.
Лит. см- при ст- Изоляция диэлектрином. С. А. Гаряинов
ИЗОТЙПНЫЙ ПЕРЕХОД (от изо... и греч. typos —
отпечаток, форма, образец), электрический переход между
двумя полупроводниками с одинаковым типом проводи-
мости— электронный (п) или дырочный (р). Соответствен-
но различают электронно-электронный (п4—п) и дырочно-
дырочный (р4—р) И. п. (надстрочный индекс * обозна-
чает ПП с более высокой концентрацией примеси). Если
ПП, образующие И. п., имеют невырожденные (по Ферми)
концентрации носителей заряда, то на границе между изо-
типными ПП образуется потенциальный барьер <р=
=кТ/п(пг/п 1), где к— постоянная Больцмана, Т — темп-ра,
П] и пг — концентрация носителей заряда в каждом из
контактирующих материалов. И. п. могут образовываться
также при изготовлении контакта металл — ПП в резуль-
тате диффузии атомов металла или создаваться искусствен-
но введением п+-слоя между металлом и ПП для улучше-
ния св-в омич, контактов, при эпитаксиальном выращи-
вании слоистых ПП структур для диодов, транзисторов,
ПП лазеров и др.
иконоскбп (от греч. eikon — изображение и sko-
рёб — смотрю), один из первых передающих электронно-
лучевых приборов с накоплением электрич. заряда на
мозаичной светочувствит. мишени, действие к-рого осно-
вано на внеш, фотоэффекте. Светочувствит. мишень И.
представляет собой диэлектрич. пластину (подложку) с мо-
заикой, состоящей из неск. млн. изолированных друг от
друга миниатюрных фотоэлементов — случайным образом
расположенных зёрен серебра, покрытых цезием или ок-
сидом цезия. На др. стороне подложки нанесён металлич.
слой, служащий сигнальной пластиной (рис.). Проецируе-
мое оптич. изображение создаёт на мозаике за счёт внеш,
фотоэффекта потенциальный рельеф, соответствующий рас-
пределению освещённости объекта. Электронный луч,
обегая мозаику мишени, заряжает все элементы мозаики
равновесного потенциала, сообщая каждому элементу
заряд, зависящий от потенциала, приобретённого элемен-
том в процессе накопления. Т. о., ток в цепи сигналь-
ной пластины оказывается промодулированным накоплен-
ными зарядами. Для работы И. требуется освещённость
объекта не ниже 5000 лк.
Принципы действия передающих ЭЛП с накоплением
заряда сформулированы сов. учёными А. П. Константи-
новым в 1930 и С. И. Катаевым в 1931; впервые действую-
щие образцы И. изготовил амер, учёный В. К. Зворыкин
в 1933. В СССР И. создан Б. В. Круссером и Н. М. Рома-
новой в 1934. С разработкой И. связано создание первых
электронных систем вещательного телевидения. В 50-х гг.
И. были заменены более совершенными передающими
ЭЛП — супериконоскопами и суперортиконами.
Лит.: Жигарев А. А., Ш а мае в а Г. Г., Электронно-лучевые и фото-
электронные приборы, М., 1982. В. А Урвалов.
Импульсная лампа, см. в ст. Газоразрядные ис-
точники света.
Импульсная термическая обработка, cno-
соб термич. обработки материалов и изделий путём
кратковременного (импульсного) воздействия на них оптич.
излучением либо электронным или ионным пучком. Про-
должительность теплового воздействия при И. т. о. состав-
ляет от неск. нс до неск. с при плотности энергии от
0,1 до 100 Дж/см2 (в этом случае темп-ра нагреваемых
участков может достигать 800—1В00 К, а скорость на-
грева— 1014 К/с). Характер воздействия выбирается так,
чтобы оно обеспечивало требуемый тепловой эффект, но
не вызывало нарушения целостности изделия и не приво-
дило к появлению нежелат. изменений в структуре мате-
риала. В качестве источников импульсов применяются газо-
разрядные лампы, лазеры, электронные и ионные пушки,
полосковые графитовые нагреватели и др.
Эффективность И. т. о. обусловлена тем, что электронные
и ионные потоки практически полностью поглощаются в
приповерхностных слоях материала толщиной до неск. мкм
(в результате могут изменяться хим. состав и, почти
всегда, структура обрабатываемого материала). При воз-
действии оптич. излучением степень его поглощения за-
висит от длины световой волны (напр., длинноволновое
излучение непригодно для И. т. о. ПП из-за их прозрач-
ности для излучения с энергией квантов, меньшей ширины
запрещённой зоны, но годится для обработки слоистых
материалов, содержащих непрозрачные слои металла наря-
ду с прозрачными слоями ПП или диэлектрика). Разли-
11 Энц. словарь «Электроника»
ИМПУЛЬСНАЯ
162
чают три осн. режима нагрева изделия (материала) при
И. т. о.: поверхностный нагрев (энергия поглощается в при-
поверхностном слое толщиной до неск. мкм); поверхностно-
объёмный нагрев (глубина прогрева достигает неск. де-
сятков мкм); объёмный нагрев (изделие или материал
прогреваются на всю глубину). Режим нагрева зависит
от продолжительности теплового воздействия (импульса)
и плотности подводимой энергии. При поверхностном
нагреве (со скоростью до 108 К/с) тепло не успевает
отводиться от нагреваемых участков и небольшой плот-
ности энергии бывает достаточно для сильного разогре-
ва и даже расплавления приповерхностного слоя. Однако
при этом в обрабатываемом изделии могут возникать
большие темп-рные перепады (градиенты), что часто не-
допустимо. Поверхностный нагрев используется, напр., для
рекристаллизации аморфных плёнок, вжигания контактов
(площадью ок. 1 мкм2), а также в тех случаях, когда
более глубокий прогрев нежелателен, напр. из-за опасе-
ния сместить примесные фронты в приборных структурах.
При поверхностно-объёмном нагреве тепло,
выделяющееся на поверхности изделия (материала) за вре-
мя действия излучения, успевает диффузионно перерас-
пределиться в объёме изделия, вследствие чего умень-
шаются темп-рные перепады в материале и, соответ-
ственно, механич. напряжения в нём. Такой режим нагре-
ва применяется при И. т. о. сравнительно толстых, много-
слойных плёночных структур на подложке, обратная сто-
рона к-рой по к.-л. причине не должна прогреваться.
Объёмный нагрев характеризуется квазиравно-
мерным темп-рным полем в обрабатываемом изделии,
что создаёт наиболее благоприятные условия для фор-
мирования бездефектных рекристаллизац. областей. Пер-
вые исследования по И. т. о. относятся к нач. 70-х гг.,
уже в сер. 80-х гг. она применялась для локального трав-
ления и испарения материалов при формировании топо-
логии ПП приборов в ИС; для очистки поверхности ПП
структур; сплавления тонких слоёв разнородных материа-
лов, слоёв ПП с подложкой; сверления отверстий и гра-
вировки, пайки и сварки. С помощью И. т. о. можно вы-
полнять локальный отжиг материалов для снятия в них
механич. напряжений и устранения кластерных дефектов
в диффузионных слоях, для активации имплантированных
примесей, рекристаллизации эпитаксиальных поликрист, и
аморфных плёнок, создания неравновесных твёрдых р-ров
с целью повышения в 10—100 раз растворимости элект-
рически активных примесей в ПП, подгонки в номинал
резисторов и конденсаторов гибридных ИС, устранения
дефектов на фотошаблонах и т. д.
Лит..' Лазеры в технологии, под ред. М. Ф. Стельмаха, М., 1975; Им-
пульсный отжиг полупроводниковых материалов, М., 1982.
А. С. Жеребцов.
ИМПУЛЬСНАЯ ТЁХНИКА, область радиотехники и
электроники, охватывающая исследование, разработку и ис-
пользование методов и техн, средств генерирования, пре-
образования и усиления электрич. импульсов, их изме-
рения и индикации, а также проектирование и расчёт
электронных приборов и устройств, работающих в импульс-
ном режиме. Наиболее широко электрич. импульсы
как одиночные (радиоимпульсы и видеоимпуль-
с ы), так и гл. обр. последовательности (серии) импуль-
сов, несущие информацию или управляющие работой
электронных устр-в, используются в системах автоматики,
телемеханики и вычислит, техники, радиосвязи и радио-
локации, телевидения и измерит, техники.
Импульсные сигналы различаются по амплитуде и дли-
тельности импульсов, частоте их следования, а также по
относительному взаимному их расположению в серии. Боль-
шое значение в И. т. имеет скважность — отношение пе-
риода следования импульсов одной серии к их длитель-
ности. Скважность, напр., определяет отношение пиковой
мощности импульсных сигналов к их ср. мощности, что
для мн. импульсных устр-в является важнейшим показа-
телем работы.
Длительность импульсов в зависимости от области ис-
пользования может изменяться в значит, пределах. В ав-
томатике, напр., работают с импульсами длительностью
порядка 0,01—1 с, в импульсной радиосвязи 10 —10 с,
в вычислит, технике до 10~9 с. Часто даже в одной и той
же области техники применяют импульсы с разл. дли-
тельностью и частотой следования. Так, напр., в радио-
локации используют импульсы длительностью 10~3—10-9 с
с частотой повторения от единиц Гц до десятков кГц.
Иногда более важна скважность импульсов, к-рая в циф-
ровой автоматике обычно не превышает 10, в радиосвя-
зи — порядка 10—102, в радиолокации колеблется от 102 до
104.
Импульсный режим работы позволяет получать высо-
кую степень концентрации энергии во времени; напр.,
мощность в радиоимпульсе, излучаемом радиолокац. стан-
цией, достигает десятков МВт и более.
Благодаря резким перепадам амплитуды электрич. им-
пульсов возможна весьма точная фиксация времени воз-
действия импульсных сигналов, а также чёткое разде-
ление двух возможных состояний электронного прибора:
«есть ток» — «нет тока» («да» — «нет»). Импульсные элект-
ронные коммутаторы способны за 10~6 и даже 109 с пе-
реключать электрич. цепи.
Для получения импульсов разл. формы, селекции им-
пульсов по тем или иным признакам, функцион. пре-
образования импульсных сигналов и выполнения над ними
логич. операций используются разнообразные схемы и
устр-ва. К ним, напр., относятся: линейные устр-ва фор-
мирования импульсов, преобразования их формы, амплиту-
ды, полярности и временного положения (формирующие
линии, дифференцирующие и интегрирующие цепи, им-
пульсные трансформаторы и усилители, эл.-магн. и УЗ
линии задержки); нелинейные устр-ва преобразования им-
пульсов и переключения цепей (ограничители, фиксато-
ры уровня, пик-трансформаторы, переключат, матрицы,
токовые ключи и др.); регенеративные спусковые устр-ва
и генераторы импульсов (пересчётные схемы, триггеры,
мультивибраторы, блокинг-генераторы); импульсные дели-
тели частоты повторения; электронные генераторы линей-
но изменяющегося тока и напряжения (в т. ч. фантастроны,
санатроны и др.); селекторы импульсов; логические эле-
менты и устр-ва обработки информации, закодированной
импульсными сигналами (кодирующие и декодирующие
устр-ва, дешифраторы, регистры, элементы запоминающих
устр-в и пр.).
И. т. широко используется в телевидении, где сигналы
изображения и синхронизации — импульсные; в импульсной
радиолокации и радионавигации (в системе обнаружения,
в радиовысотомерах, в морской и воздушной навига-
ции); для обеспечения радиосвязи с высокой помехоза-
щищённостью, а также многоканальной радиосвязи (с раз-
делением каналов по времени). Методы и средства И. т.
широко применяются в совр. ЭВМ и разнообразных циф-
ровых автоматах для выделения, преобразования, распоз-
навания, анализа и регистрации информации, содержа-
щейся в обрабатываемых импульсных сигналах; в радио-
измерит. устр-вах, в т. ч. в частотомерах, электронно-
лучевых осциллографах, анализаторах спектра, измери-
телях временных интервалов и др.
Быстрое развитие И. т. стимулируется совершенство-
ванием радиосвязи, телевидения, радиолокации, телемеха-
ники, вычислит, техники и в значит, мере определяется
достижениями в области полупроводниковой электроники
и микроэлектроники.
Лит.: Ерофеев Ю. Н., Импульсная техника, М.( 1984
Импульсный полупроводниковый диОд,
полупроводниковый диод, предназначенный для работы
преим. в импульсных режимах; характеризуется малой
длительностью переходных процессов при его переклю-
чении (изменении полярности подаваемых импульсов тока
или напряжения). На рис. показаны переходные процессы
при подаче на И. п. д. с последовательно включённым
нагрузочным резистором импульсов прямого тока и при
переключении И. п. д. с прямого напряжения на обрат-
ное. В силу инерционности процессов накопления нерав-
163
ИНВЕРТОР
норесных носителей заряда (эл-нов проводимости и дырок)
в базе диода (при появлении прямого тока) и их рассасы-
вания (при переключении И. п. д. с прямого напряжения
на обратное) как прямое напряжение, так и обратный
ток диода не устанавливаются мгновенно, а лишь с тече-
нием времени достигают своих стационарных значений.
Спад прямого напряжения от первоначального значения
Unp до установившегося Unp уст обусловлен модуляцией со-
противления базы И. п. д. носителями заряда, инжектируе-
мыми р—п-переходом. Интервал времени от начала •
импульса прямого тока до момента, когда прямое на-
пряжение на диоде уменьшится до уровня 1,2-Unp уст наз.
временем установления (fyCT).
При переключении И. п.д. (момет fo) инжектирование
носителей заряда в базу прекращается. Неравновесные
носители частично рекомбинируют с осн. носителями ба-
зы, частично рассасываются, диффундируя в направлении
р—п-перехода; они свободно проходят переход под дей-
ствием электрич. поля, обусловливая протекание значит,
обратного тока *o6p=UBxo6p/RH (UBX o6p — обратное вход-
ное напряжение, RH — сопротивление нагрузки). Пока гра-
диент концентрации неравновесных дырок и эл-нов на
границе базы с р—п-переходом остаётся постоянным
(при уменьшении самой концентрации), обратный ток также
сохраняет своё значение 1обр и напряжение на И. п. д.
соответствует прямому направлению (фаза 1). В течение
фазы 2 происходит рассасывание оставшейся части не-
равновесных носителей заряда. При этом обратный ток
убывает (примерно по экспоненте), стремясь к своему
стационарному значению 1стац, а напряжение на И. п. д.
возрастает до Uo6p уст (происходит восстановление высоко-
го обратного сопротивления диода). Интервал времени
от момента переключения И. л. д. до момента установ-
ления его обратного сопротивления наз. временем вос-
становления (fBOC).
Для повышения быстродействия И. п. д. (сокращения
длительности переходных процессов fyCT и fBOC) необ-
ходимо уменьшить время жизни неравновесных носите-
лей заряда. Так, для плоскостного ПП диода приближён-
но справедливы след, соотношения: Т>фф=Цфф/2-Оэфф
(для диода с толстой базой) и тэфф=W2/2- 0эфф (для
диода с тонкой базой); тзфф, 1_эфф, 0эфф — эффективные
время жизни, длина диффузионного смещения и коэф,
диффузии неравновесных носителей заряда в базе, W —
толщина базы. Повышение быстродействия достигается,
напр., уменьшением толщины базы и(или) площади р—п-
перехода, использованием неинжектирующих выпрямляю-
Импупьсным полупро-
водниковый диод. Пере-
ходные процессы в им-
пульсном полупровод-
никовом диоде при его
работе в схемах: а —-
с генератором напряже
ния, б — с генератором
тока; I — ток через
диод; 1пр — амплитуда
импульса прямого тока;
*о6р — значение обрат
ного тока в момент пе-
реключения Ь; 1сТец —
стационарное значение
обратного тока, U — на-
пряжение на диоде;
Unp — значение напря-
жения в момент включе-
НИЯ и„р ,4 и ио6р ус>~
установившиеся значения
прямого и обратного на-
пряжения на диоде со-
ответственно, I — вре-
менная координата;
tBOc — время восста-
новления; tyCi — время
установления
щих контактов (Шоттки диодов), а также введением в ПП
атомов золота. Примесные атомы золота в ПП являются
ловушками, к-рые захватывают эл-ны проводимости и дыр-
ки, способствуя тем самым их взаимной рекомбинации.
Наиболее распространены кремниевые планарно-эпитак-
сиальные И. п. д. с базовой областью, легированной золо-
том, а также кремниевые микросплавные и кремниевые
И. п. д. с барьером Шоттки; реже используются германие-
вые меза-диффузионные и точечные И. п. д. Часто И. п. д.
объединяют в т. н. диодные матрицы, содержащие неск.
диодных структур (напр., с общим катодом, общим ано-
дом, с произвольной коммутацией).
В зависимости от длительности процесса восстанов-
ления обратного сопротивления р—п-перехода различают
И. п. д. среднего быстродействия (1ВОС<0»1 мкс) и высокого
быстродействия (fBOC<J0 нс). Типичный И. п. д. высокого
быстродействия — кремниевый планарно-эпитаксиальный
импульсный диод (fBOC—0,1—10 нс). Особенностью пере-
ходных характеристик И. п. д., изготовляемых методом диф-
фузии, является малая длительность фазы спада обрат-
ного тока (меньше 0,1 нс), т. е. резкое восстановление
обратного сопротивления. Такие диоды используются для
формирования импульсов пикосекундной длительности,
а также для умножения частоты в СВЧ диапазоне.
И. п. д. применяются гл. обр. в логических элемен-
тах и схемах управления запоминающих устр-в ЭВМ.
Лит.: Носов Ю. Р-, Физические основы работы полупроводникового
диода в импульсном режиме, М., 1968; Пасынков В. В., Чир-
кин Л. К., Шинков А. Д., Полупроводниковые приборы, 4 изд., М.,
1987. Ю. Р. Носов.
ЙМПУЛЬСНЫЙ РАЗРЯД, газовый разряд, создавае-
мый импульсным напряжением. И. р. существенно отли-
чается от стационарного в тех случаях, когда длитель-
ность импульса меньше, чем время формирования ста-
ционарного разряда. В таком И. р. напряжение пробоя
выше, чем в стационарном, т. к. для того чтобы за ко-
роткое время импульса концентрация заряженных ч-ц
достигала заметной величины, скорость ионизации газа
должна намного превышать скорость деионизации. Если
время между импульсами меньше времени деионизации
(в т. н. частотно-импульсном разряде), то плазма за время
между импульсами полностью не исчезает. Это связано
с замедлением деионизации из-за амбиполярной диффу-
зии и приводит к уменьшению напряжения зажигания по
сравнению с режимом одиночных импульсов.
ИНВЁРСИЯ НАСЕЛЕННОСТЕЙ (от лат. inversio —
переворачивание, перестановка), неравновесное состояние
среды, при к-ром населённость уровней, соответствующих
более высоким значениям энергии, оказывается выше,
чем уровней с меньшей энергией. В обычных условиях
(в состоянии термодинамич. равновесия) распределение
в системе ч-ц по энергетич. уровням имеет нормаль-
ный (больцмановский) характер: число ч-ц на более вы-
соком уровне меньше, чем на более низком. В любой
системе И. н. создаётся внешним по отношению к этой
системе источником энергии (см. Накачка). Система с И. н.
всегда усиливает излучение за счёт преобладания про-
цессов вынужденного испускания над процессами погло-
щения. Создание И. н. в активных средах — необходимое
условие работы всех квантовых усилителей и генерато-
ров (лазеров). См. также Квантовая электроника.
ИНВЁРСИЯ ТИПА ПРОВОДИМОСТИ, изменение
типа проводимости в компенсированном полупроводнике
при изменении степени компенсации. Различают равновес-
ную И. т. п., вызванную темп-рной зависимостью концен-
трации носителей заряда, и неравновесную И. т. п., выз-
ванную освещением или контактно-инжекц. явлениями.
Особый случай И. т. п. — возникновение инверсного (ин-
версионного) слоя носителей заряда в МДП-структурах
под действием электрич. поля, приложенного к поверх-
ности кристалла (эффект поля).
ИНВЁРТОР (от лат. invert© — переворачиваю, изменяю),
1) в электроэнергетике — устройство для преобразования
постоянного тока в переменный (инвертирования); выпол-
няется на газоразрядных или полупроводниковых прибо-
ИНГИБИТОР
164
pax, обладающих свойствами вентиля. Различают И. за-
висимые (ведомые электрич. сетью) и автономные. В за-
висимых И. между источниками пост, и перем, тока (рис. 1)
включены управляемый вентиль, резистор и катушка ин-
дуктивности. В режиме выпрямления (раннее отпи-
рание вентиля) сдвиг фаз ср между напряжением маши-
ны перем, тока и осн. волной тока через вентиль мень-
ше 90°. В этом случае машина перем, тока работает как
генератор, а пост, тока как двигатель (рис. 1,а). В ре-
жиме инвертирования (позднее отпирание вентиля),
наоборот, ср больше 90° и машина перем, тока работает
как двигатель, а пост, тока как генератор. Для перехода
от выпрямления к инвертированию необходимо изменить
либо полярность пост, напряжения (рис. 1 ,б), либо на-
правление тока вентиля (рис. 1,в). Для восстановления
управляемости вентиля на нём должно быть отрицат. на-
пряжение в течение нек-рого времени после прохож-
дения импульса тока, поэтому сдвиг фаз <р при инвер-
тировании обычно отличается от 180° и в цепи перем,
тока циркулирует также и реактивная мощность осн.
частоты, наз. мощностью сдвига.
В автономных И. (рис. 2) конденсатор заряжается через
дроссель от источника пост, тока, а затем разряжается
через вентиль и первичную обмотку трансформатора. Во
вторичной обмотке трансформатора получается чисто
перем, ток. Кпд И., зависящий гл. обр. от соотношения
между потерями в вентиле и полезной преобразуемой
мощностью, обычно превышает 90%.
2) В вычислит, технике И. — электронное устр-во с одним
входом и одним выходом, сигнал на выходе к-рого воз-
никает лишь при отсутствии сигнала на входе. Приме-
няется для реализации простейшей операции логич. отри-
цания (логич. операции «НЕ»). Различают И. потенциаль-
ные и импульсные. Потенциальный И. (наиболее рас-
пространён) обеспечивает низкий уровень пост, напряже-
ния на выходе при высоком уровне напряжения на вхо-
де, и наоборот. Операция логич. отрицания реализуется
с помощью электронных ключей, выполненных по усилит,
схеме, чаще всего на биполярных транзисторах (рис. 3) —
одном транзисторе (простой И.) или нескольких (слож-
ный И.). Такие И. входят в состав интегральных схем
в элементах транзисторной логики. И. может быть выпол-
нен также на униполярном (полевом) транзисторе по схе-
ме с заземлённым истоком. Осн. параметры потенциаль-
ного И.: уровень высокого напряжения (обычно состав-
ляет 2,5—5 В); потребляемая мощность (как правило.
Выпрямление
2—100 мВт); уровень низкого напряжения (0,1—0,4 В);
нагрузочная способность, характеризуемая коэф, развет-
вления по выходу—кол-вом N однотипных И., к-рые мо-
гут быть подключены к его выходу без нарушения работо-
способности цепочки (для простого И. N равно 2—4,
для сложного И.— 10—15); быстродействие и др.
Импульсный И. инвертирует импульсные сигналы.
Возможны два варианта: И., изменяющий полярность вход-
ных сигналов (рис. 4,а), и И., формирующий импульс
на выходе и не выдающий никакого сигнала при наличии
импульса во входной цепи. При этом соотношение меж-
ду полярностями входного и выходного сигналов не име-
ет значения (рис. 4,6).
И. также называют решающий усилитель аналоговых
вычислит, машин, выполняющий преобразования вида:
Лит..' Фролкии В. Т., Попов Л. Н., Импульсные устройства, 3 изд.,
М., 1980; Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы, под ред.
С. В. Якубовского, 2 изд., М., 19В4. Г. В. Маркус.
ИНГИБЙТОР (от лат. inhibeo — останавливаю, сдержи-
ваю), вещество, тормозящее физико-хим. процессы в ге-
терогенных системах. Действие И. основано на адсорбции
(хемосорбции) атомов или молекул И. на поверхности
твёрдых тел, в результате чего ослабляется или полностью
устраняется их взаимодействие с окружающей средой.
Напр., И. коррозии металлов служат хемосорбированные
плёнки смазок, И. гальванич. процессов — водород, выде-
ляющийся на катоде ванны. И. широко используются при
консервации инструмента и оборудования, для защиты
электровакуумных и ПП приборов от воздействия внеш,
среды.
ЙНДИЙ (лат. Indium), In, химический элемент III гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 49, ат. м. 114,В2.
Мягкий серебристо-белый металл с высокой электропро-
водностью ({>=0,082 мкОм-м); плотн. 7362 кг/м3;
1ПЛ=156,2°С, 1кип = 2075 °C. Химически слабо активен (в
жидком состоянии окисляется на воздухе).
В электронном приборостроении используется гл. обр.
как легирующая примесь в ПП материалах, при созда-
нии отражающего покрытия нетускнеющих зеркал, входит
в состав припоев для соединения стекла с металлом;
соединения И. (InSb, InAs, InP) и твёрдые р-ры на их
основе применяются в качестве ПП материалов для изго-
товления ПП приборов и ИС.
Инвертор. Рис. 1. Схема преобразования тока
в зависимом инверторе: а — режим выпрямле-
ния; б и в — режимы инвертирования; В — вен-
тиль; U — напряжение; R — омическое сопротив-
ление; L — катушка индуктивности; Ет — ампли-
туда напряжения; <> — циклическая частота; и —
сдвиг фаз; I — время. 1
Рис. 2. Схема самовозбуждающегося (автоном-
ного) инвертора: Д-—дроссель; С — конденса-
тор; L — катушка индуктивности; В — вентиль,
T — трансформатор.
165 ИНДУКТИВНОСТИ
ИНДИКАТОРНЫЙ ЭЛЕКТРбННО-ЛУЧЕВбЙ
ПРИБОР, приёмный электронно-лучевой прибор, пред-
назначенный для отображения информации в условной
форме (в виде светящихся знаков, графиков или полу-
тонового изображения). Применяется на выходе индика-
торных устр-в в системах автоматизир. проектирования,
информац. поиска; в наземных, самолётных и судовых
радиолокаторах и т. д. По назначению, принципу действия
и др. признакам И. э.-л. п. делятся на запоминающие и
без запоминания, индивидуального и коллективного поль-
зования, самосветящиеся и светоклапанные, монохромные
и цветные.
Наиболее многочисл. группу составляют самосветящиеся
И. э.-л. п. без запоминания. В таких И. э.-л. п. электронный
пучок, создаваемый электронным прожектором (с электро-
статич. или магн. фокусировкой) и отклоняемый, как пра-
вило, эл.-магн. отклоняющей системой, вызывает в местах
облучения свечение люминесцентного экрана, яркость
к-рого зависит от тока пучка. Длительность послесвече-
ния экрана выбирается в соответствии с периодичностью
записи информации. Разнообразие моделей И. э.-л. п. опре-
деляется различиями в размерах экранов (от 6 до 60—70 см
по диагонали или диаметру), по уровню внеш, освещён-
ности (от комнатной до прямой солнечной засветки),
в конструктивных особенностях, определяющих дополнит,
функцион. возможности прибора (напр., наличии окон для
оптич. проекции на экран карт местности или иной редко
меняющейся информации, совмещаемой с электронной
записью), и др.
Важным достижением явилось создание в 70-х гг. 20 в.
цветных И. э.-л. п., позволивших увеличить информац.
ёмкость индикаторов благодаря возможности цветового
кодирования отображаемых данных и повысить скорость
и надёжность их распознавания и восприятия. Управление
цветом свечения в таких И. э.-л. п. осуществляется либо
изменением энергии эл-нов (ускоряющего напряжения),
либо изменением плотности тока электронного пучка.
В первом случае экран образуется с помощью двух лю-
минофоров с разл. цветом свечения (обычно красным и
зелёным) и барьерным слоем, разделяющим друг от дру-
га либо зёрна (рис. 1, а и б), либо слои обоих люмино-
форов (рис. 1,в). При относительно малой энергии эл-нов
(порядка 6—8 кэВ) светится только открытый (напр.,
красный) люминофор с т. н. сублинейной зависимостью
яркости от напряжения (кривая 1 на рис. 2). При боль-
шой энергии (порядка 12—18 кэВ) свечение красного лю-
минофора достигает насыщения, эл-ны проникают через
барьер и возбуждают зелёный люминофор с др. по виду
характеристикой, наз. сверхлинейной (кривая 2 на рис. 2).
Для промежуточных значений энергии (при сравнимых яр-
костях компонентов) цвет свечения оказывается оранже-
вым или жёлтым. При токовом управлении цветом ис-
пользуется различие зависимости яркости от плотности
тока двух люминофоров с разным цветом свечения.
В случае отображения редко повторяющейся или одно-
кратно появляющейся информации используются запо-
минающие электронно-лучевые приборы с видимым изоб-
ражением, способные длит, время воспроизводить одно-
кратно записанную информацию.
Для индикаторов коллективного пользования приме-
няются проекционные электронно-лучевые приборы высо-
кой яркости, изображение с небольшого экрана к-рых про-
ецируется на отд. большой экран. Для проекции изоб-
ражения на большой экран помимо И. э.-л. п. с люминес-
центным экраном используются приборы с лазерным ПП
экраном, стимулир. излучение к-рого возбуждается элект-
ронным пучком (квантоскопы), а также светоклапанные
электронно-лучевые приборы.
Осн. параметры И. э.-л. п.: разрешающая способность,
или мин. ширина воспроизводимой линии (обычно 0,2—
0,4 мм), и яркость свечения экрана (лежит в диапазоне
от неск. десятков до неск. тыс. кд/м2).
Лит..- Котовщиков Г. С., Кондратенков В. М., Запоминающие
трубки с видимым изображением, М., 1970; Жигарев А А., Электрон-
ная оптика и электронно-лучевые приборы, М-, 1972. В. Л. Герус.
ИНДУКТЙВНАЯ СВЯЗЬ, электрическая связь между
элементами электрич. цепи, возникающая за счёт магн. по-
лей, создаваемых протекающими в этих элементах перем,
токами. Характеризуется реактивной проводимостью индук-
тивного типа или величиной взаимной индуктивности.
ИНДУКТЙВНОСТИ ИЗМЕРЙТЕЛЬ, прибор для из-
мерения индуктивности катушек, дросселей, обмоток
трансформаторов, а также сопротивления активных потерь
катушек. Наиболее широкое применение находят И. и.,
работа к-рых основана на резонансном и мостовом мето-
дах. В резонансных И. и. (рис. 1) используются из-
вестные соотношения между параметрами L, С и R коле-
бательного контура и его резонансной частотой. Резо-
нансные И. и. работают на частотах от неск. кГц до неск.
сотен МГц; диапазон измеряемых индуктивностей — от
сотых долей мкГн до неск. сотен мГн; погрешность
Рис. 4. Схема импульсного инвертора на импуль-
сном трансформаторе (а) и на ферритовых
сердечниках (б) А — входной сигнал; Р — вы
Риг 3 Схема потенциального инвертора на тран-
зисторе типа р п р А — входной сигнал
Р — выходной сигнал, R — Омическое сопротив-
ление; Е — источник постоянного тока (напря-
жени я).
Р=А
1Г
Выход
ходнои сигнал; ТИ — тактовые импульсы; UCM —
смещение.
Индинвторный электронно-лучевой прибор. Рис. 1.
Структуры люминесцентного экрана с энергети-
ческим управлением цветом: а и б — барьерный
слой разделяет отдельные зерна различных лю-
минофоров; в — слои различных люминофоров,
1 — зёрна люминофора одного цвета; 2 — зёрна
люминофора другого цвета; 3 — барьерный слой.
Рис. 2. Зависимость яркости свечения люмине-
сцентного экрана I от энергии электронов Е
1 —сублинейная характеристика свечения; 2 —
сверхлинейная характеристика свечения.
ИНДУКТИВНОСТЬ
166
измерений обычно составляет неск- процентов. В мосто-
вых И. и. используются мостовые цепи; часто такие
цепи входят в состав универсальных мостов, предназна-
ченных для измерения индуктивности, ёмкости и актив-
ного сопротивления. Мостовые И. и„ применяются на час-
тотах до неск. сотен МГц и обеспечивают измерение ин-
дуктивностей от десятых долей МкГн до неск. тыс. Гн.
Всё шире применяются И. и. с самобалансирующимися
мостами перем, тока с цифровым отсчётом (рис. 2), а
также И. и., в к-рых измеряемый параметр преобразует-
ся в ток, напряжение или временной интервал с после-
дующим измерением этих величин цифровыми измери-
телями.
В совр. И. и. широко применяются ИС. Осн. тенден-
цией в развитии И. и. является автоматизация процесса
измерения в сочетании с дистанц. программным управ-
лением, что позволяет использовать такие И. и. в авто-
матизир. системах контроля и информационно-измерит.
системах.
Лит..- Радиоизмерительные приборы. Каталог, 19 изд., М., 1982; Мир-
ский Г. Я., Радиоэлектронные измерения, 4 изд., М., 1986.
Р. А. Ибатуллин.
ИНДУКТИВНОСТЬ, самоиндукции коэффициент
(L), физическая величина, характеризующая магн. свойства
электрич. цепи (проводящего контура); вводится как коэф,
пропорциональности между силой электрич. тока I в
контуре и создаваемым этим током магн. потоком Ф че-
рез контур: Ь=Ф/1. И. зависит от размеров и формы
контура, а также от магнитной проницаемости ц окру-
жающей среды и проводников, образующих электрич. цепь.
Для неферромагнитных сред и проводников И. жёст-
кого (недеформируемого) контура постоянна. Через И.
выражается эдс самоиндукции Е в контуре, возникающая
при изменении в нём тока: £=—d(LI)/df. Единица И.
в СИ — генри.
ИНДУЦИРОВАННОЕ ИЗЛУЧЁНИЕ, то же, что вы-
нужденное излучение.
ИНДУЦИРОВАННЫЙ КАНАЛ, см. в ст. Полевой
транзистор.
ИНЁРТНЫЕ ГАЗЫ (от лат. iners — бездеятельный),
благородные газы, элементы VIII гр. периодич.
системы Менделеева: гелий Не, неон Ne, аргон Аг, крип-
тон Кг, ксенон Хе и радон Rn. Одноатомные газы без
цвета и запаха. Осн. физ. св-ва И. г. приведены в табл.
В электронном приборостроении И. г. используются
для заполнения электровакуумных и газоразрядных при-
боров (Аг, Кг, Хе, Ne), для создания активной среды
в лазерах (Не, Ne, Аг), в качестве инертной среды в ряде
Основные физические свойства инертных газов
Инертный газ Атомная масса Плотность, кг/м ‘ ^кип
Не 4,0026 0,178 —268,93
Ne 20,179 0,900 —248,6 —245,9
Аг 39,948 1,784 —189,3 —185,9
Кг 83,80 3,745 — 157 1 —153,2
Хе 131,30 5,851 — 1118 —108,1
Rn [222] 9,73 ок. —71 ок. —63
технологич. процессов (Не, Аг). Жидкий Не используется
в качестве хладагента в устр-вах криоэлектроники.
Лит.: Финкельштейн Д. Н., Инертные газы, 2 изд., М-, 1979.
ИНЖЕКТЙРУЮЩИЙ КОНТАКТ, электрический кон-
такт между двумя полупроводниками с разными типами
проводимости (л- и p-типа) или металлом и полупровод-
ником, металлом и диэлектриком, характеризующийся тем,
что через него возможна инжекция носителей заряда.
И. к. используется во мн. ПП приборах — диодах, тран-
зисторах, инжекц. лазерах и др.
ИНЖЕКТРбН (от лат. injicio — вбрасываю и ...трон),
трёхэлектродная (бессеточная) импульсная модуляторная
лампа, в к-рой для формирования электронного пучка
и управления его током используется магнетронная
пушка. Пушка содержит подогревный оксидный катод с
конич. эмитирующей поверхностью и расположенный на
небольшом расстоянии от него аксиально-симметричный
управляющий электрод (анод пушки). Третий электрод —
анод И. (обычно плоской формы) отнесён от анода пушки
по оси лампы на значит, расстояние (до неск. см), что
обеспечивает высокую электрич. прочность И. Магн. поле
в И., созданное внеш. магн. системой, параллельно оси
прибора. И. заключён в метал локерами ч. оболочку,
имеет интенсивное жидкостное охлаждение. В паузах меж-
ду импульсами И. заперт небольшим отрицат. напряже-
нием, приложенным к управляющему электроду; положит,
импульс управляющего напряжения приводит к образо-
ванию полого (трубчатого) пучка, направленного к аноду
И.; перехват эл-нов управляющим электродом ничтожно
мал. Напряжения на
токи в импульсе — до
ИНЖЕКЦИОННАЯ
проводниках, вид
щей в легированных
разцах, снабжённых одним или двумя инжектирующими
контактами. Наблюдается преим. в ПП диодах с базой
из собственного или сильно компенсированного ПП
(i-слоя), с двух сторон к-рого размещены контакты с ды-
аноде И. составляют до 300 кВ,
300 А. Е. В Ушкевич.
НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В полу-
токовой неустойчивости, возникаю-
примесями полупроводниковых об-
Индуктивности измеритель. Рис 1. Схема измере-
ния индуктивности резонансным методом- ГВЧ —
ген -ре->р высокой частоты, L, — индуктивность
ви иа вязи; L — измеряемая индуктивность
С — • тбственная ёмкость катушки. Ск — образ-
цовая емкость ЛВ — ламповый вольтметр.
Инжекционным лазер. Рис 1. Схематическое
изображение активного элемента инжекцион
но го лазера: 1 — полупроводниковая подлож
ка, 2—эмиттер электронов; 3 — активная (из-
лучающая) область; 4 — эмиттер дырок; 5 —
подконтактным полупроводниковый слой; 6, 7 —
контактные металлические слои, 8, 9 — то-
копроводящие электроды; знаками плюс ( 1 )
Рис 2. Структурная схема измерителя индуктив-
ности < самобалансирующимся мостом и цифро-
вым отсчётом: ZM — полное сопротивление иссле-
дуемой катушки индуктивности; Z — сопротивле-
ние образцового резистора; Zi и Z —сопротив-
ление переменных резисторов, с помощью кото-
рых производится уравновешивание моста; 1 —
генератор сигналов низкой частоты; 2 — блок
сравнения; 3 — блок управления уравновешива-
нием моста; 4 — устройство цифрового отсчёта.
и минус (—) обозначены полярь
ложенного к активному элементу напряж»
кружками со знаками минус (—) и "лю
обозначены .>• tbv 11 твенн » э । ,
167
ИНЖЕКЦИОННЫЙ
рочной (р) и электронной (п) проводимостью (р—i—п-дио-
дах). Первые эксперим. и теоретич. исследования И. н. вы-
полнены в кон. 50-х гг. 20 в. сов. учёным В. И. Стафеевым.
При И. н. перераспределение напряжений между базо-
вой и контактными областями диода вызывает изменение
проводимости базы и появление S- и N-образных участков
на ВАХ диода. Изменение проводимости базы при ин-
жекции связано либо с изменением времени жизни не-
основных носителей заряда по мере заполнения ими
глубоких уровней (т-механизм), либо с изменением по-
движности и скорости амбиполярного дрейфа носителей
заряда по мере увеличения их концентрации (р,-механизм).
И. н. используют для создания ПП диодов с S-образной
ВАХ (фотодиодов, диодов для генерирования эл.-магн.
колебаний). В ряде случаев И. н. нежелательна, т. к. мо-
жет привести к локальному нагреву ПП прибора и, как
следствие, его пробою (см. Пробой полупроводниковых
приборов). А. С. Тагер.
ИНЖЕКЦИбННО-ПРОЛЕТНЫЙ ДИбД (ипд), по
лупроводниковый диод с отрицательным сопротивлением
в СВЧ диапазоне, работающий в режиме инжекции неос-
новных носителей заряда через прямоемещённый полу-
проводниковый переход (р—п-переход или барьер Шоттки)
в пролётное пространство запирающего слоя (область
дрейфа). Предназначен гл. обр. для генерирования СВЧ
колебаний в диапазоне до 10 ГГц. Обычно ИПД пред-
ставляет собой кремниевую структуру типа р+—п—р+,
Me—п—р или Me—п—Me с двумя включёнными на-
встречу друг другу ПП переходами. В рабочем режиме
области пространств, заряда ПП переходов смыкаются.
Возникновение отрицат. сопротивления в ИПД связано с
временным запаздыванием осн. процессов (конечным вре-
менем инжекции носителей заряда и их пролёта через
область дрейфа), приводящим к сдвигу фаз между током
и напряжением на выводах прибора.
По сравнению с лавинно-пролётным диодом ИПД обла-
дает более низким уровнем шумов, что связано с от-
сутствием в нём ударной ионизации и лавинного умно-
жения носителей заряда. В то же время уровень СВЧ
мощности и кпд в нём значительно ниже, чем в ЛПД,
Так, наибольшая выходная мощность в КВ области сан-
тиметрового диапазона составляет в ИПД от неск. де-
сятков до сотен мВт при макс, кпд до 5%. ИПД исполь-
зуются гл. обр. в качестве гетеродинов в малошумящих
усилит, и генераторных устр-вах.
Лит.: Зи С., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ.,
кн. 2, М., 1984. Л. С. Сибирцев.
ИНЖЕКЦИОННЫИ ЛАЗЕР, полупроводниковый лазер,
в к-ром генерация когерентного излучения осуществляет-
ся в результате инжекции носителей заряда через элект-
ронно-дырочный переход (р—п-переход). Возможность
создания лазера на р—n-переходе предсказана в 1961 сов.
учёными Н. Г. Басовым, О. Н. Крохиным и Ю. М. Попо-
вым, а первый эксперим. эффект генерации на GaAs по-
лучен амер, физиком Р. Холлом (1962).
Важнейшие отличит, особенности И. л.: непосредств.
преобразование электрич. энергии в лазерное излучение;
рабочие (лазерные) квантовые переходы происходят между
разрешёнными энергетич. уровнями для эл-нов и дырок
зоны проводимости и валентной зоны ПП. Эти особен-
ности определяют след. осн. свойства И. л.: очень ма-
лые габаритные размеры (для ПП кристалла, используе-
мого одновременно в качестве как активного элемента,
так и оптического резонатора, они обычно составляют:
длина 200—400 мкм, ширина 200—400 мкм, высота 60—
100 мкм); простота конструкции; возможность осущест-
влять непосредственную (прямую) модуляцию лазерного
излучения током накачки; высокое быстродействие, обус-
ловливающее широкую полосу частот прямой модуляции
(св. 109 Гц); высокий кпд (до 30—50%); возможность пе-
рестройки (в определённых пределах) длины волны (час-
тоты) лазерного излучения; возможность создания лазер-
ных ИС. Активный элемент И. л. (рис. 1) содержит актив-
ную область (напр., ПП с проводимостью p-типа) и примы-
кающие к ней слои ПП п- и p-типа, выполняющие роль
эмиттеров (инжекторов) соответственно эл-нов и дырок.
Оптич. резонатор И. л. образуется, как правило, двумя
зеркальными параллельными гранями ПП структуры. При
приложении к активному элементу прямого внеш, напря-
жения U из зоны проводимости п-эмиттера (рис. 2) в зону
проводимости активной области поступает (инжектируется)
нек-рое кол-во эл-нов, а из валентной зоны р-эмиттера
в валентную зону активной области — такое же кол-во
дырок (что эквивалентно уходу эл-нов из валентной зоны
активной области в валентную зону р-эмиттера). Инжек-
тированные эл-ны и дырки рекомбинируют между собой
с излучением фотонов (рекомбинац. излучение). Длина
волны Л рекомбинац. излучения определяется шириной
запрещённой зоны ПП активной области: Х=1,24/£д.
При малых значениях тока, протекающего через ПП струк-
туру, рекомбинац. излучение является спонтанным. С уве-
личением тока, начиная с /~1инн, в активной среде соз-
даётся инверсия населённостей носителей заряда для меж-
зонных состояний. При дальнейшем возрастании тока излу-
чение сначала усиливается (за счёт индуцир. излучат,
квантовых переходов), а затем (когда приращение энер-
гии в результате усиления превысит суммарные потери
в оптич. резонаторе) возникает генерация на соответ-
ствующей длине волны. Ток 1пор, при к-ром начинается
генерация, наз. пороговым током генерации. За-
Р Ва^т-амперная характеристика инжекциои
H«onai" >: Р — мощность,- I— сила тока накач-
ки. 1ин —сила тока, соответствующая возникно-
вению инверсии населённостей; 1пор—порого-
вый ток генерации излучения в инжекционном
лазере
Рис 4 Схематическое изображение полосковой
конструкции лазера непрерывного действия-
обозначения 1 —7, 9 — то же, что на рис 1;
8 — изолирующий слой диэлектрика.
!*«• 2 Энерге--чесная диа полу-
прпиодниковои |*>*еростр ’УР*” эмиттер
электронов (п-эмиттер), 7 активная (излучаю-
цав) область, 3— эми <р (р-эмиттер),
1 -валентная зона, 5- • эна, 6 —
на проводимости, 7 тлевтр-.-, 3 --дырки
азернс-s и э лучениг • на •а-рещен
, Ли ЮНЫ
Ри. Пример конструкции инжекционного ла-
• ера непрерывного действия.
ИНЖЕКЦИЯ
168
висимость выходной мощности излучения Р от I (ватт-
амперная характеристика И. л, рис 3) после до-
стижения порога генерации выражается соотношением:
P=n(/-r„Bf)-u,
где Т] — коэф., характеризующий эффективность преобра-
зования электрич. мощности, приложенной к активной об-
ласти, в мощность лазерного излучения.
Первые И. л. создавались на структурах с р—п-перехо-
дами гл. обр. на основе GaAs. Они обладали высокой
плотностью порогового тока генерации (св. 20 кА/см2).
Существ, снижение плотности порогового тока (до 0,12—
1 кА/см2) и непрерывный режим работы И. л. стали воз-
можны в результате создания И. л. на основе гетеропере-
хода (Ж. И. Алфёров и др.; СССР, 1962). В И. л. на основе
ПП гетероструктур активную область выполняют из ПП с
меньшей, чем у эмиттеров, шириной запрещённой зоны.
Наличие потенц. барьеров на границах активной области
с эмиттерами обеспечивает высокую эффективность инжек-
ции носителей заряда в активную область даже при очень
малой её толщине (вплоть до 0,006—0,2 мкм, что много
меньше диффузионной длины инжектируемых неравно-
весных носителей заряда). Кроме того, существ, разность
значений диэлектрич. проницаемости гетерослоёв и малое
поглощение генерируемого излучения в широкозонных
эмиттерах позволяют образовать на основе таких ПП струк-
тур качеств, диэлектрич. волновод и тем самым снизить
потери на поглощение и повысить кпд И. л. Наиболее
распространены лазерные гетероструктуры, выращенные на
подложках GaAs и 1пР. В первом случае широкозонные
эмиттеры выполняются из твёрдых растворов A^Ga^^As,
где х — доля атомов Al, замещающих атомы Ga (х«0,3—
0,45). Меняя состав активной области от GaAs (£g = 1,4 эВ)
до Al0j7GaQ83As (£g = 1,65 эВ), можно получить генера-
цию излучения в диапазоне длин волн от 0,9 до
0,75 мкм. Во втором случае, используя для создания
эмиттеров 1пР, а для создания активной области — GaInAsP,
можно получить генерацию излучения в диапазоне
длин волн от 1,1 до 1,67 мкм. Перспективным для при-
менения в волоконно-оптич. системах длинам волн 1,3
и 1,55 мкм соответствуют составы GaD271 п0 73ASq 63Р0 37 и
^о,4,по,бА5о,8бРо,14*
Различают И. л. импульсного (ИЛИ) и непрерывного
(ИЛН) действия. Осн. конструктивное отличие ИЛИ от ИЛН
состоит в ширине излучающей активной области на выход-
ной грани резонатора: примерно 300 мкм для ИЛИ и 5 мкм
для ИЛН. Типичные выходные характеристики ИЛИ: мощ-
ность излучения ~10 Вт; рабочие токи ~10 А и более;
длительность импульса 20—200 нс; частота повторения
импульсов 1—25 кГц; расходимость излучения 20X35°;
длина волны 0,8—0,9 мкм; характер излучения — много-
модовый; ширина линии излучения 2—10 нм. Увеличение
импульсной мощн. до 103 Вт и более может быть
достигнуто за счёт некогерентного её сложения в много-
элементных инжекционных лазерах. Импульсные И. л. при-
меняются в системах телеуправления, наведения, подсвет-
ки и др., а также дальномерах.
Малые размеры активной области ИЛН обусловливают
малые пороговые токи. Ограничение линейных размеров
излучающей активной области в ИЛН до неск. мкм дости-
гается в спец, полосковых конструкциях (рис. 4). Типич-
ные значения выходной мощности ИЛН при токах на-
качки 30—150 мА и напряжении 2 В составляют 3—50 мВт.
Для совр. высокоэффективных ИЛН с шириной активной
области десятки или сотни мкм, а также при фазиро-
ванном сложении мощности излучающих полосок в одном
кристалле выходная мощность И. л. может достигать
неск. Вт. В зависимости от типа полосковой конструк-
ции и размеров излучающей полоски в ИЛН реализуется
многомодовый или одномодовый режим работы. Одно-
модовый ИЛН, в отличие от многомодового, характери-
зуется линейной ВАХ, стабильной картиной излучения в
ближнем и дальнем полях. При работе ИЛН в режиме
одной продольной моды ширина линии излучения может
составлять 10 3 нм и менее. ИЛН перспективны для ис-
пользования в волоконно-оптич. системах связи, устр-вах
оптич. записи и считывания информации, лазерных прин-
терах, волоконных интерферометрах, системах накачки
твердотельных лазеров и др. Пример конструкции ИЛН
дан на рис. 5.
Отд. группу И. л., генерирующих в диапазоне длин
волн 3—30 мкм, представляют лазеры, изготовленные на
основе ПП структур из халькогенидов свинца: РЬ1— SnxTe,
PbSf_xSex, PbJ_xSnxSe. Для работы таких И. л. требуется
глубокое охлаждение (до темп-p жидкого азота или гелия).
Благодаря сильной зависимости &д от темп-ры. давления и
магн. поля, для И. л. на основе халькогенидов свинца
возможна перестройка длин волн в значит, интервале.
Гл. область их применения — устр-ва высокоразрешаю-
щей лазерной спектроскопии.
Лиг.: Богданович О. В., Дарзнек С. А., Елисеев П. Г., Полу-
проводниковые лазеры, М., 1976; Кейси X., Паниш М., Лазеры на
гетероструктурах, пер. с англ., т. 1—2, М-, 1981. В. И. Швейкин.
ИНЖЁКЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЙДА (от лат. injectio —
вбрасывание), введение неравновесных (избыточных) но-
сителей заряда в полупроводниковый или диэлектрич. об-
разец под действием электрич. поля. Избыточные носи-
тели поступают в образец из приведённого с ним в кон-
такт металла или др. ПП в процессе протекания электрич.
тока через границу между ними. И. н. з. — один из осн.
процессов в электронно-дырочных переходах (р—п-перехо-
дах) и контактах металл — полупроводник. Различают
И. н. з. двух осн. видов: монополярную и биполярную.
Монопопярная И. н. з. При монополярной И. н. з. обра-
зец обогащается носителями заряда только одного знака
(эл-нами или дырками); они вводятся через один из кон-
тактов (инжектирующий контакт), в то время как через
второй контакт (необходимый для образования токовой
цепи в образце) носители противоположного знака не по-
ступают (неинжектирующий контакт). При такой инжекции
электронейтральность образца нарушается (он заряжается).
Поле образующегося пространств, заряда препятствует
вхождению в образец последующих порций носителей. Поэ-
тому монополярную И. н. з. часто определяют термином
«токи, ограниченные пространственным за-
рядом». Дальнейшее введение носителей в образец тре-
бует всё более значит, напряжённостей электрич. поля,
в к-ром неравновесные носители могли бы дрейфовать
от контакта в глубь образца (см. Дрейф носителей заря-
да). Часть инжектир. носителей может быть захвачена
в образце локальными уровнями прилипания (ловушками
носителей заряда), образованными примесными атомами
или др. дефектами. Захваченные носители, не давая
вклада в инжекц. ток, увеличивают пространств, заряд
и поэтому сильно ограничивают инжекцию. В отсутствие
прилипания и в случае неограниченной эмиссионной спо-
собности инжектирующего контакта выражение для плот-
ности инжекц. тока имеет вид (Чайлда формула):
j=—EdpU2//3, где U — напряжение на образце; Ed — абс.
диэлектрич. проницаемость образца; р, — подвижность
носителей заряда; / — расстояние между контактами. При
наличии прилипания Чайлда формула справедлива при
малых и больших плотностях тока; при промежуточных
её значениях появляется участок т. н. сверх квадратичной
зависимости j от U, соответствующий заполнению ловушек
и, как следствие, росту эффективной подвижности введён-
ных в образец зарядов. Такой быстрый рост плотности тока
наз. «пробоем» заполнения ловушек. С ростом
напряжённости электрич. поля в образцах, характеризую-
щихся высокими значениями ц, происходит «разогрев»
электронного газа, приводящий к уменьшению вероятности
захвата свободных носителей ловушками, а в очень сильных
полях — к опустошению ловушек вследствие ударной иони-
зации. На ВАХ этому процессу также отвечает участок
быстрого роста тока, наз. «пробое м» опустошения
ловушек.
Условия для монополярной И. н. з. лучше всего выполня-
ются в тонких слоях диэлектриков или широкозонных
полупроводников. В качестве эмиттера эл -нов может вы-
169
ИНТЕГРАЛЬНАЯ
ступать электронно-электронный переход (п+—п-переход)
или контакт с аналогичными п+—п-переходу св-вами.
Биполярная И. н. э. При биполярной И. н. з. введение в
образец неосновных носителей через один из контактов
сопровождается введением носителей противоположного
знака (основных носителей) через др. контакт. В результа-
те в образце возникает квазинейтральная электронно-ды-
рочная плазма, плотность к-рой управляется величиной
тока инжекции. В несобств. ПП различают низкие и вы-
сокие уровни инжекции. При низких уровнях инжекции
концентрация неосновных носителей остаётся малой по
сравнению с концентрацией основных, а при высоких уров-
нях инжекции эти концентрации почти сравниваются. При
высоких уровнях инжекции электропроводность ПП может
многократно превышать равновесную.
Инжекц. способности контактов описываются коэффи-
циентом инжекции у — отношением тока, переноси-
мого неосновными носителями заряда, к полному току
(0<у<1). Высокими коэф, инжекции (близкими к 1) обла-
дают р — n-переходы, одна из сторон у к-рых сильно ле-
гирована по сравнению с другой (р+—n-переходы и
п+—p-переходы). Именно такие переходы используют
в качестве эмиттеров неосновных носителей в биполярных
транзисторах. Пространств, распределение инжектир. но-
сителей вблизи инжектирующего контакта с высоким у
определяется биполярной диффузией носителей заряда.
Биполярная диффузия является осн. механизмом транспор-
тировки носителей в биполярных транзисторах и в ПП
диодах с короткой базой (т. е. с расстоянием между кон-
тактами I, не превышающим неск. диффузионных длин
yjD-т , где D — коэф, биполярной диффузии, т — время
жизни неравновесных носителей). В «длинных» диодах (где
I во много раз превышает VD-т ) осн. типом транспортиров-
ки носителей, определяющим распределение инжектир.
пар, является биполярный дрейф. Величина и направление
потока пар носителей при биполярном дрейфе определяют-
ся разностью концентраций эл-нов и дырок пн. В случае,
когда пн постоянна, ВАХ длинного диода, в высокоомной
базе к-рого преобладает биполярный дрейф, описывается
при высоких уровнях инжекции след, формулой (Рашба —
Толпы го формула):
8 |3
где |лп и — подвижности эл-нов и дырок; е — заряд
эл-на. Благодаря биполярному дрейфу обширные области
ПП, весьма удалённые от инжектирующих контактов, при-
обретают неравновесную проводимость, определяемую
св-вами этих контактов. При малых значениях и при боль-
ших плотностях тока распределение инжектир. квазиней-
тральной плазмы может определяться малым объёмным за-
рядом. При этом наступает т.н. диэлектрический
режим, при к-ром распределение носителей менее чув-
ствительно к составу легирующих примесей.
При неполной ионизации примесных центров их запол-
нение зависит от уровня инжекции и изменяется по мере
его роста. При этом изменяется время жизни т неравно-
весных носителей и разность концентраций пн носителей.
Если рост уровня инжекции приводит к достаточно быст-
рому росту пн и (или) т, то на ВАХ длинного диода возникают
участки отрицат. дифференциальной проводимости (ВАХ
S-типа). В диодах с такими ВАХ (S-диодах) однородное
распределение плотности тока по поперечному сечению
неустойчиво и происходит шнурование тока (см. также
Токовая неустойчивость).
В длинных диодах при достаточно сильных электрич.
полях возникает целый ряд иных токовых неустойчивостей,
связанных с пространств, модуляцией биполярного дрейфа,
рекомбинац. неустойчивость (при различии времён жизни
основных и неосновных носителей), термодрейфовые не-
устойчивости (при разл. влиянии слабого разогрева газа
носителей заряда и крист, решётки на значения |лп и цр)
и др. Распределение инжектир. носителей и характер ВАХ
эффективно управляются внеш. магн. полем (магнитоди-
одный эффект), а также собств. магн. полем тока
(пинч-эффект). Рекомбинац. излучение инжектир. электрон-
но-дырочной плазмы используется для её диагностики, а
также (в случае прямозонных ПП) для создания свето-
диодов и инжекц. лазеров.
Наряду с рассмотренными осн. видами И. н. з. (монопо-
лярной и биполярной) существуют такие виды И. н. з., как
инжекция «горячих» носителей (см. «Горячие»
электроны) в гетеропереходах и контактах металл — ПП,
при к-рой образуется избыток носителей с высокой энер-
гией, ф ото и н же к ц и я — влияние фотопоглощения в базе
диода на контактную инжекцию.
Лит.: Пи кус Г. Е., Основы теории попупроводниковых приборов, М.,
1965; Ламперт М., Марк П., Инжекционные токи в твердых тепах,
пер. с англ., М„ 1973; А ди ров и ч Э. И., Карагеорги й-А п к а л а е в П. М.,
Лейдерман А. Ю., Токи двойной инжекции в полупроводниках, М.,
1978, 3. С. Грибников.
ИНТЕГРАЛЬНАЯ ИНЖЕКЦИОННАЯ ЛОГИКА
(И2Л), класс схем для построения логических элемен-
тов на основе функционально-интегрированных инвер-
торов. Логич. элемент И2Л (рис.) состоит из транзистора
р — п— p-типа (Т,— генератор тока) и транзистора
п — р — n-типа (Тг — инвертор), реализованных в одном
кристалле так, что базовая область Ti совмещается в
кристалле с эмиттерной областью Тг, а коллекторная
область Т,—с базовой областью Тг; эмиттерная область
Т|, наз. инжектором, подключается к источнику питания
(через нагрузку). Транзистор Т, может быть многоэмит-
терным, а Т2 обычно имеет неск. коллекторов, являющихся
логич. выходами элемента. Высокое быстродействие логич.
элементов с И2Л обусловлено малыми паразитными ёмкос-
тями, отсутствием накопления зарядов в базовой области
и небольшим перепадом уровней сигнала. По плотности
компоновки (св. 1000 элементов на 1 мм2) логические
элементы И2Л на биполярных структурах превосходят ИС
с МДП-структурами, а по рассеиваемой мощности со-
поставимы с ИС с КМДП-структурами.
интегральная Оптика, раздел оптоэлектроники,
охватывающий изучение оптич. явлений, возникающих в
тонких слоях прозрачных материалов, и разработку ме-
тодов создания интегрально-оптических элементов и уст-
ройств, в к-рых эти явления используются для генера-
ции, преобразования и передачи световых сигналов. Ме-
тоды И. о. обеспечили возможность объединения (интегра-
Интегральная инжекционная погмка. Схема типо
вогс 9огическг'’-о элемента интегральной инжек-
umqnhum ппгмви Г| — транзистор (генератор
то**»). Г . ть. тор (инвертор); RH— нагруз
ка И напряжение питания.
Интегральная оптика Типы интегрально оптичес
них всгоряодое а — планарный; б — приподня
' —• г. пап г новым. е — внедрённый полосковым
|ребе<—атыи ноли новый, п » п — показа
"ли пр»- каления диэлектрической подложки
све-л у .• > слоя и окружающей среды со-
>тветствежнп
I п?
п1
б
г
ИНТЕГРАЛЬНАЯ_______________________________________________170
ции) миниатюрных оптич. и оптоэлектронных элементов.
И. о. возникла в 70-х гг. 20 в.
Важнейшим интегрально-оптич. элементом является ми-
ниатюрный световод — интегрально-оптический
волновод—тонкий (порядка длины световой волны,
обычно 0,1—10 мкм) световедущий слой, созданный либо
на поверхности диэлектрич. подложки, напр. эпитаксиаль-
ным наращиванием или напылением (тонкоплёноч-
ный волновод, рис., а), либо в её приповерхностном
слое, напр. локальной диффузией или ионным легиро-
ванием (диффузионный волновод, рис., б, в, г).
Световедущий слой интегрально-оптич. волновода имеет
больший, чем подложка и окружающая среда, показатель
преломления, что обусловливает возможность локализации
оптич. излучения в нём вследствие полного внутр, отра-
жения. В зависимости от характера изменения показателя
преломления по сечению световедущего слоя различают
ступенчатые и градиентные интегрально-оптич. волноводы,
по конструктивному исполнению — планарные и полос-
ковые. Полосковые интегрально-оптич. волноводы (в отли-
чие от планарных) имеют ширину, величина к-рой со-
измерима с их толщиной.
К явлениям, возникающим в интегрально-оптич. волно-
воде, относятся: существование собств. волноводных мод
с дискретным спектром фазовых скоростей или излуча-
тельных мод (в зависимости от соотношения показате-
лей преломления световедущего слоя, подложки и окружа-
ющей среды, а также величины угла падения света на
границы их раздела); резонансная связь волноводных мод
неск. волноводов; зависимость эффективного (действую-
щего) показателя преломления от геометрич. размеров
волновода и др. Использование этих явлений обеспечило
возможность создания разл. интегрально-оптических схем,
состоящих из таких интегрально-оптич. элементов, как аку-
стооптич., электрооптич. и магнитооптич. модуляторы и
дефлекторы света, частотные фильтры, переключатели, фа-
зовращатели, направленные ответвители и др. В устр-вах
И. о. широко применяются также оптоэлектронные эле-
менты, напр. инжекционные лазеры, обычно гетеролазеры
(источники оптич. излучения), фототранзисторы, фото-
диоды, фоторезисторы (приёмники оптич. излучения).
Осн. материалами, используемыми для создания эле-
ментов и устр-в И. о., являются ПП материалы (напр.,
GaAs, GaAlAs, ZnS, ZnSe, PbSnTe), материалы, в к-рых ярко
выражены электрооптич., акустооптич. и магнитооптич.
св-ва (напр., LiNbO;<, МТаОз, ТеОД а также т.н. оптиче-
ские материалы (напр., кварц, стекло, отд. полиме-
ры), отличающиеся значит, прозрачностью в разл. участ-
ках оптич. диапазона и высокой однородностью.
Использование методов И. о. значительно расширяет
возможности оптич. и оптоэлектронных устр-в, обеспечи-
вает их микроминиатюризацию, позволяет на принципи-
ально новом уровне создавать оптические линии связи,
системы оптической обработки информации и др.
Лиг.: Интегральная оптика, пер. с англ., MJg 1978; Фотоника, пер. с
англ, и франц., М., 1978; Хансперджер Р., Интегральная оптика,
пер. с англ., М,, 1985; Голубков В. С., Евтихиев Н. Н., Папу-
говений В. Ф., Интегральная оптика в информационной технике, М.,
1985; Интегральная оптика. Физические основы. Приложения, Новосиб.,
1986; Свечников Г. С., Элементы интегральной оптики, М., 1987.
Л. А, Косяченко, П. Н. Лускинович.
ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁМА (ИС, интегральная мик-
росхема, ИМС, микросхема), конструктивно закон-
ченное изделие электронной техники, содержащее совокуп-
ность электрически связанных между собой транзисторов,
полупроводниковых диодов, конденсаторов, резисторов и
др., изготовленных в едином технологич. цикле (рис. 1).
ИС являются элементной базой большинства совр. средств
электронной техники, в к-рых выполняют ф-ции преобра-
зования, обработки и хранения (накопления) информации.
Теория, методы расчета и технология изготовления ИС
составляют основное содержание микроэлектроники.
Появлению первых ИС предшествовали успехи в раз-
витии электронной аппаратуры на дискретных ПП при-
борах, в результате чего стало реальным создание слож-
ных электронных устр-в, состоящих из десятков и сотен
тысяч ПП диодов и транзисторов. Однако оказалось,
что собрать такие приборы безошибочно было почти не-
возможно из-за большого кол-ва межсоединений. Выход
из создавшегося положения был найден на пути объеди-
нения (интеграции) в едином устр-ве множества ПП при-
боров и межсоединений, создаваемых одновременно в
едином технологич. цикле.
Впервые идея ИС была высказана англ, учёным Д. Дам-
мером (1952). Исторически первыми были разработаны
(сер. 50-х гг.) гибридные ИС (ГИС). В основу их
изготовления была положена уже отработанная технология
изготовления керамич. конденсаторов, использующая
метод нанесения на керамич. подложку через трафарет
проводящей пасты (в виде плёнки) и последующего её
вжигания. Переход к изготовлению на одной подложке
неск. соединённых между собой конденсаторов, а затем
добавление к ним композиц. резисторов, также создава-
емых методом трафаретной печати и вжигания, привело
к созданию пассивных резистивно-ёмкостных схем (RC —
схем). Вскоре в состав таких схем стали включать (наря-
ду с плёночными) дискретные пассивные и активные ком-
поненты — навесные конденсаторы, трансформаторы,
диоды и транзисторы (на первых порах даже «сверхми-
ниатюрные» электронные лампы). Эти устр-ва и были первы-
ми гибридными ИС (сам термин «интегральная схема»
был введён позже и применялся первоначально к полу-
проводниковым ИС на основе кремния).
В основу изготовления совр. ГИС положена т. н. плё-
ночная технология, к-рая делится на два направления,
связанных соответственно с использованием тонких или
толстых плёнок (соответствующие ГИС наз. тонкоплё-
ночными или толстоплёночными). Деление ГИС на
тонкоплёночные и толстоплёночные обусловлено не столько
толщиной плёнок (менее 1—3 мкм для тонкоплёночных
ГИС и св. 3—5 мкм для толстоплёночных), сколько ме-
тодом их нанесения в процессе создания пассивных эле-
ментов. Пассивные элементы тонкоплёночных ГИС наносят
на подложку преим. с использованием термовакуумного
распыления и катодного осаждения, а пассивные элементы
толстоплёночных ГИС получают нанесением и вжиганием
проводящих и резистивных паст. В 60-х гг. были предпри-
няты попытки создать плёночные активные элементы, од-
нако надёжно функционирующих плёночных транзисторов
получить не удалось. Активные компоненты ГИС изготовля-
ют отдельно, а затем закрепляют («навешивают») на под-
ложке. Помимо активных компонентов навесными могут
быть и пассивные (трансформаторы, конденсаторы, катушки
индуктивности и др.). ГИС, являясь по внеш, признакам пе-
реходным устр-вом между приборами на дискретных
компонентах и монолитными ИС, и до наст, времени на-
ходят достаточно широкое применение, напр. в тех слу-
чаях, когда требуется прециз. подстройка параметров ИС
в процессе её формирования. Совершенствование ГИС идёт
по пути объединения на одной подложке с пассивными
элементами уже не отд. ПП приборов, а кристаллов мо-
нолитных ИС.
Наряду с ГИС широкое применение находят ИС, у к-рых
все элементы выполнены на основе плёночной технологии
(плёночные ИС). Такие ИС содержат, как правило, толь-
ко пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, катуш-
ки индуктивности, межсоединения) и представляют собой
обычно плёночные RC — цепи разл. назначения, исполь-
зуемые в качестве резистивных делителей напряжения,
резистивно-ёмкостных фильтров и др.
Появление гибридных и плёночных ИС было значит, про-
движением на пути интеграции и миниатюризации элект-
ронных приборов. Однако решение всего комплекса проб-
лем, связанных с существ, уменьшением габаритных раз-
меров и массы всё усложняющейся электронной аппара-
туры, снижением её энергопотребления и материалоём-
кости, увеличением объёма выполняемых ф-ций, повыше-
нием надёжности, значит, расширением масштабов произ-
ва, стало возможным в результате создания монолитных
ИС на основе планарной технологии. Приоритет создания
монолитной ИС принадлежит амер, учёным Дж. Килби
ИНТЕГРАЛЬНАЯ
и Р. Нойсу, к-рые независимо друг от друга в 1959 по-
дали заявки на свои изобретения.
В монолитных ИС (в отечеств, литературе употреб-
ляется также термин «полупроводниковые ИС») все
активные и пассивные элементы выполнены в тонком (5—
10 мкм) приповерхностном слое полированной ПП пласти-
ны в результате комбинации процессов легирования,
травления, оксидирования, металлизации и др., проводимых
с использованием методов литографии. В качестве актив-
ных элементов преим» формируются униполярные (поле-
вые) транзисторы со структурой «металл — диэлектрик
(оксид) — полупроводник» (МДП-транзисторы, или МОП-
транзисторы) и биполярные транзисторы. В соответствии
с этим все монолитные ИС разделяются на три осн.
вида- МДП ИС (МОП ИС), биполярные ИС и биполяр-
но-полевые ИС. МДП ИС могут быть реализованы на тран-
зисторах с каналом p-типа (р-МДП ИС, p-МОП ИС) и
каналом п-типа (п-МДП ИС, п-МОП ИС), а также на
комплементарных МДП-транзисторах (КМДП ИС, КМОП
ИС). Биполярно-полевые ИС представляют собой объеди-
нённые в одном кристалле биполярные и КМДП ИС
(Би КМДП ИС, Би КМОП ИС). Роль диодов в моно-
литных ИС обычно выполняют биполярные транзисторы
в диодном включении, пассивными элементами являются
в основном диффузионные резисторы (созданные внутри
кристалла области с требуемой проводимостью) и диффу-
зионные конденсаторы (на основе барьерной ёмкости
р—п-переходов), В тех случаях, когда к пассивным эле-
ментам предъявляются повыш. требования, прибегают к
т. н. совмещённым ИС. Такие ИС имеют ПП кристалл,
на к-ром формируются все активные элементы. Затем
на кристалле создают изолирующий слой аморфного
SiOq, а поверх него наносят плёночные пассивные эле-
менты. Невозможность создания в ПП катушек индук-
тивности является нек-рым недостатком монолитных ИС
по сравнению с ГИС, однако при необходимости можно
получить эквивалент катушки индуктивности, состоящей из
транзистора, резистора и конденсатора.
Процесс изготовления монолитных ИС осуществляется
отд. ступенями. Сначала готовятся монокристаллы путём
вытягивания затравки из расплава кремния преим. по методу
Чохральского (расплав заранее легирован примесями, даю-
щими нужный тип проводимости — п- или р- типа). Мо-
нокристалл нарезается на пластины толщиной 0,25—0,4 мм.
Одна из сторон пластины полируется алмазным порошком
и химически травится для снятия напряжений и создания
плоской поверхности высокого качества. На эту поверхность
может быть нанесён эпитаксиальный слой кремния, напр.
для формирования структуры «n-слой на р-лодложке». До
формирования эпитаксиального слоя на подложке может
быть выращен т. н. скрытый п+-слой с целью уменьшения
сопротивления току в коллекторных цепях транзисторов.
Характерной особенностью последующих технологич.
операций является многократное повторение процессов
оксидирования, избирательного травления оксидного слоя,
жидкостного или плазменного («сухого») легирования не-
защищённых оксидным слоем участков поверхности, на-
несения токопроводящих металлич. дорожек (металлиза-
ции) в результате чего в тонком приповерхностном слое
ПП пластины создаётся необходимое кол-во граничащих
между собой областей с разл. типами проводимости, изо-
лирующих слоёв и межсоединений, образующих активные
и пассивные элементы монолитной ИС.
Один из вариантов формирования р—п-перехода в про-
цессе изготовления монолитной ИС в упрощённом виде
показан на рис. 2. На кремниевой пластине с проводи-
мостью p-типа создаётся тонкий слой S1O2, на к-рый на-
носится слой фоторезиста (рис. 2, а). Затем фоторезист
через фотошаблон, состоящий из прозрачных и непрозрач-
ных участков (рис. 2, б), облучается УФ лучами; при
этом облучённые участки фоторезиста становятся кислото-
стойкими. Далее кислотой вытравливается незасвеченный
слой фоторезиста и лежащий под ним слой S1O2 (рис.
2, в), в результате чего образуется «окно», через к-рое
осуществляется диффузия донорных атомов из нагретого
газа (рис. 2, г). В итоге в кристалле с проводимостью
p-типа создаётся область с проводимостью п-типа (п-об-
ласть). Фоторезист, оставшийся на облучённых участках,
смывается растворителем.
Поскольку все элементы монолитной ИС формируются
в одном ПП кристалле, важной задачей является обес-
печение между ними надёжной изоляции. Чаще всего при-
меняются два осн. вида изоляции. Наиболее простой яв-
ляется изоляция р—п-переходом (диодная изоляция). В этом
и
случае в кристаллич. подложке, напр. из кремния с про-
водимостью p-типа, создают n-области («карманы»), в к-рых
в дальнейшем формируют необходимые пассивные или
активные элементы. Электрич. переход между «карманом»
и подложкой поддерживается в работающей ИС под
обратным напряжением (на подложку подаётся отрицат.
потенциал в неск. В). Переход в этом случае имеет
очень высокое сопротивление (неск. МОм), выполняя роль
изоляции. Второй вид изоляции также предполагает нали-
чие «карманов» для последующего формирования в них
нужных элементов, но в этом случае между «карманом»
и подложкой наносится тонкий диэлектрич. слой SiO-;. Ис-
пользуют также и комбинир. изоляцию р—п-лереходом
и диэлектриком»
Рисунок межсоединений на поверхности ПП пластины
получают нанесением на неё алюминиевого слоя (обычно
Интегральная схема. Рис 1. Интегральные схемы
различного исполнения
РИг Последовательные стадии изготовления
мои 1тнои интегральной схемы а—исходная
полупроводниковая пластина с проводимостью
p-типа, покрытая слоями SiO и фоторезиста,
б — облучение фоторезиста через фотошаблон,
в—- полупроводниковая пластина с «окном»» в слое
jiO , образовавшееся в результате облучения и
последующего травления; г —диффузия донор
ных примесеи и создание области с проводи-
мостью п-типа; 1 —слой фоторезиста, 2 — слои
S«O ; 3 — полупроводниковая пластина; 4 — фо-
тошаблон; 5 — засвеченный участок фоторезиста;
6 — донорные атомы.
ИНТЕГРАЛЬНАЯ
172
методом вакуумного осаждения) с последующим травле-
нием. Чтобы соединение металлич. слоя с поверхностью
было прочным, пластину прогревают до 400—600 С.
Типичная структура монолитной ИС показана на рис. 3.
В такой ИС отд. элементы, сформированные в «карма-
нах» с проводимостью п-типа, оказываются электрически
изолированными друг от друга обратно смещённым р — п-
переходом при условии, если на подложку подаётся от-
рицат. потенциал. Всего на одной пластине диам. до
150—200 мм в едином технологич. цикле формируется
неск. сотен ИС, после чего пластину разрезают на
отд. кристаллы (чипы, от англ, chip — осколок), каждый
из к-рых содержит одну ИС. Площадь кристалла ИС в
зависимости от её сложности составляет 1—100 мм2 (ти-
пично 10—50 мм2). Сами кристаллы заключают в корпус
(имеются и бескорпусные ИС с герметизирующим покры-
тием или без него). Распространены металлокерамич., ке-
рамич., металлостеклянные и пластмассовые корпуса круг-
лой, прямоугольной, овальной или иной формы. Для ИС
характерно большое кол-во электрич. выводов (до неск.
сотен), предназначенных для монтажа путём пайки или
сварки, а также путем крепления в спец, панелях (дер-
жателях). Конструкции корпусов мощных и малошумных
ИС предусматривают использование воздушного или жид-
костного (в т. ч. криогенного) охлаждения.
Число элементов в данной ИС характеризует её сте-
пень интеграции. В соответствии со степенью интеграции
все ИС условно делят на малые (МИС — до 102 элемен-
тов на кристалл), средние (СИС — до 10 ), большие (БИС —
до 104), сверхбольшие (СБИС — до 10*’), ультрабольшие
(УБИС — до 109) и гигабольшие (ГБИС — более 109 элемен-
тов на кристалл). Иногда степень интеграции определяют
величиной K=lgN, где N — число элементов, входящих
в ИС (значение К округляется до ближайшего целого
числа в сторону увеличения).
Плотность размещения элементов в ИС ограничивается
геометрич. (топологич.) и физич. факторами. Топологич.
факторы связаны с размещением транзисторов и соеди-
нений между ними на огранич. участке поверхности ПП
пластины. При большом числе элементов рисунок меж-
соединений становится очень сложным, и сетка соединений
(металлизация) занимает значит, часть площади пластины.
Наличие пересечений проводников заставляет прокладывать
в местах их пересечений изолирующие диэлектрич. слои.
В совр. СБИС приходится изолировать 2—3 слоя прово-
дящих соединений. Особенно большую площадь занимают
шины питания, поскольку площадь их сечения должна
обеспечивать пропускание тока питания множества транзи-
сторов без значит, разогрева.
Главным из физич. факторов, ограничивающих плотность
размещения элементов на поверхности кристалла, является
обеспечение отвода тепла, выделяемого при работе ИС.
Поток тепла от элементов проходит через ПП кристалл,
корпус и отводится воздушным обдувом или потоком жид-
кости. На 1 см2 ПП пластины можно разместить 1 млн.
транзисторов, каждый из к-рых может выделять мощность
не более 0,5—2 мкВт при воздушном охлаждении и 10—
20 мкВт — при жидкостном.
Ограниченность отвода тепла от кристалла имеет существ,
значение для ИС, от к-рых требуется макс, быстро-
действие — сверхскоростных ИС (ССИС). Каждое пе-
реключение транзистора (точнее транзисторного вентиля —
простейшего логич. элемента в ИС) сопровождается рас-
сеянием тепловой энергии. С возрастанием числа переклю-
чений в единицу времени возрастает тепловая мощн.,
выделяемая вентилем. Если положить, что работа вентиля
на одно переключение составляет 10 пДж, а время пере-
ключения 1 нс, то при таком высоком быстродействии
степень интеграции ИС будет ограничена 200 вентилями
Рис 3 Интегральная схема с диодной изоля-
цией- а — электрическая схема; б — топология;
I — металлическое межсоединение; 2 — слой
SiO 3 — полупроводниковая пластина < обгас-
тями р-, п- и п типа проводимости, А, Б, В —
соответствующие друг другу точки на рис. а и б
Рис 4. Схема интерактивной (а) и автоматичес
кой (б) систем проектирования интегралы»**»
схем
й
Ручное
проектирование
Ручное
проектирование
Ручное
проектирование
проектирование
поведения
анализ схем,
проектирование
логических схем
проектирование
физической
структуры
Программа
компилятор
поведения
Программа
компилятор
электрической
схемы
Программе
компилятор
топологии
173
ИНТЕГРАЛЬНАЯ
при общей отводимой мощн. в 2 Вт с 1 см2 (при
воздушном охлаждении).
Др. важным фактором, ограничивающим быстродействие
ИС, является задержка сигнала при его распространении
по межсоединениям. С развитием технологии ИС по мере
увеличения площади кристалла и уменьшения мин. раз-
мера элемента ИС время задержки на межсоединениях
играет всё возрастающую роль, а при размерах межсое-
динений 0,5 мкм задержка превышает время переключения
вентиля уже при площади кристалла более 5 мм2. Время
переключения вентиля и время задержки сигнала на его
межсоединениях определяет время задержки сиг-
нала на вентиль.
В развитии технологии ИС существуют два осн. на-
правления: в ИС на полевых транзисторах стремятся
достичь макс, степеней интеграции при умеренном быстро-
действии и малой потребляемой мощн. (СБИС), тогда как
на биполярных транзисторах строятся ССИС, используе-
мые в качестве элементной базы сверхбыстродействую-
щих ЭВМ. Однако успехи субмикронной технологии по-
степенно стирают грани между этими двумя направления-
ми, что привело к появлению биполярно-полевых ИС, объе-
диняющих в одном кристалле биполярные и комплементар-
ные МДП-транзисторы (Би КМДП ИС, Би КМОП ИС).
Кардинальным способом уменьшения средней мощи., по-
требляемой ИС на полевых транзисторах (до 0,5 Вт), яв-
ляется использованием в ИС комплементарных МДП-тран-
зисторов. В таких ИС (КМДП ИС) транзисторы с кана-
лом одного типа проводимости нагружены транзисторами
с каналами другого (противоположного) типа проводимости,
в результате чего в статич. режиме через транзисторы
текут чрезвычайно малые токи. Практически неработающая
ИС не потребляет энергии. При работе в режиме пере-
ключений потребляемая мощн. возрастает, однако в сред-
нем остаётся существенно меньше, чем для ИС, построен-
ных на транзисторах одного типа проводимости в ка-
нале. Аналогичное этому одновременное использование
биполярных транзисторов п—р—п- и р—п—p-типов в ИС
на биполярных транзисторах не получило широкого распро-
странения из-за очень сложной технологии изготовления
в едином технологич. цикле одинаково совершенных би-
полярных транзисторов с разл. типами проводимости.
Технология кремниевых КМДП ИС является ведущей тех-
нологией создания пром. ИС с высокой степенью инте-
грации (до 3 -107 элементов на кристалл) и относитель-
но невысоким быстродействием, в частности динамич. за-
поминающих устройств (ЗУ) с объёмом памяти от 64 кбит
до 16 Мбит, временем задержки на вентиль 0,7—6 нс
и достаточно высокой помехоустойчивостью (характеризу-
ется максимально возможным напряжением на входе, при
к-ром выходное напряжение не изменяет своего уровня,
для КМДП ИС достигает 1—6 В). Потребляемая мощн.
КМДП ИС 0,3—0,5 Вт.
Технология кремниевых биполярных ИС при относительно
невысокой степени интеграции (до 105 элементов на кри-
сталл) обеспечивает высокое быстродействие (0,07—1 нс).
Объём памяти динамич. ЗУ на таких ИС 4—64 кбит,
помехоустойчивость 0,2—0,4 В, потребляемая мощн. до
1,5 Вт. Технология биполярных ИС на основе арсенида
галлия при малой степени интеграции (до 5-104 элемен-
тов на кристалл) с объёмом памяти ЗУ на их основе
до 4 кбит обеспечивает быстродействие 0,03—0,07 нс.
Технология Би КМДП ИС (Би КМДП-технология, Би
КМОП-технология) позволяет создавать ИС с повыш.
быстродействием (0,3—3 нс) при достаточно высокой сте-
пени интеграции (до 4-106 элементов на кристалл). Для
статич. ЗУ на их основе объём памяти 16—256 кбит,
а для динамических — до 1 Мбит. Потребляемая мощн.
Би КМДП ИС 0,5—1 Вт.
Существ, уменьшение как потребляемой мощн., так и
времени задержки сигнала в соединениях достигается в
ИС со структурой «кремний на диэлектрике» (КНД). В ИС
на КНД полевые транзисторы изготовлены в тонкой
(~0,5 мкм) плёнке из монокристаллич. кремния, выращен-
ной на диэлектрич. подложке из монокристаллич. сапфира
(отсюда др. назв. таких структур — КНС-структуры). Тех-
нология изготовления ИС на КНД (КНД-технология) пер-
спективна для построения многослойных структур и позво-
ляет рассчитывать на одновременное увеличение степени
интеграции и быстродействия ИС.
Др. важное направление в развитии ИС связано с тех-
нологией создания структур на основе арсенида галлия
на кремниевых подложках, обеспечивающих повыш. ме-
ханич. прочность, радиац. стойкость и возможность создания
оптич. межсоединений. Близким к этому направлению яв-
ляется создание оптоэлектронных ИС. Такие. ИС выполняют
из того же материала (ПП группы A'"BV), как и вхо-
дящие в их состав светодиоды и ПП лазеры (служат
для генерации световых сигналов), и представляют собой
единую монолитную структуру.
Перспективным для повышения быстродействия ИС при
существ, уменьшении потребляемой мощн. является исполь-
зование гетероструктур с туннельно-тонкими (1—10 нм)
слоями, полученными методами молекулярно-лучевой эпи-
таксии на основе ПП соединений типа А В . Полевые
транзисторы на основе гетероструктуры AlxGa1_xAs/GaAs,
обеспечивающей высокую подвижность эл-нов и высокую
проводимость в канале, получили назв. транзисторов с
эл-нами высокой подвижности (ВПЭТ); в литературе ис-
пользуется также англ, аббревиатура НЕМТ (от high elect-
ron mobility transistor). ИС, выполненные на ВПЭТ, имеют
рекордно высокое быстродействие (до 20 пс), приближаю-
щееся к быстродействию ИС со сверхпроводниковыми эле-
ментами, действие к-рых основано на Джозефсона эффекте
(до 5 пс).
Открытие в 1986 высокотемпературных сверхпроводников
(ВТСП) позволяет ожидать появление ИС, в к-рых как ак-
тивные элементы, так и межсоединения будут выполнены
на основе материалов, находящихся в сверхпроводящем
состоянии при темп-ре жидкого азота (ок. 77 К) и выше.
ИС на ВТСП могут найти широкое применение в устр-вах
для высокоточных измерений (см. Сквид).
Тенденция роста степени интеграции ИС (до 107—109
элементов на кристалл или на пластину) диктует поиски
новых технологич. и конструктивных решений, являющихся
альтернативой росту площади кристалла (в т. ч. созданию
т. н. субсистем на целой пластине) и уменьшению раз-
меров элементов ИС (до 0,2 мкм). Одно из таких нап-
равлений связано с созданием трёхмерных ИС, в к-рых
активные элементы расположены в неск. ПП слоях, раз-
делённых подложками из аморфного диэлектрика. Ожи-
дается, что в относительно близком будущем такие ИС
станут реальностью, что даст новые возможности для уве-
личения степени интеграции и совершенствования ф-ций ИС.
Перспективно использование для создания ИС (и ЗУ на их
основе) структур с динамич. неоднородностями, в т. ч.
структур с магн., электрич. и сегнетоэлектрич. доменами
(напр., ЗУ на цилиндрич. магн. доменах — ЗУ на ЦМД;
ЗУ на вертикальных блоховских линиях — ЗУ на ВБЛ; ЗУ на
приборах с зарядовой связью), солитонами, спин-волновыми
возбуждениями, вихрями магн. потока в сверхпроводни-
ках и др.
Высокая степень интеграции и большая функцион. слож-
ность ИС определяет соответственно и значит, сложности,
связанные с процессом их проектирования. Конечным про-
дуктом процесса проектирования является полный техно-
логич. маршрут изготовления ИС и проект полного набора
фотошаблонов для образования элементов ИС и их соеди-
нений. Технологич. режим определяет распределение ма-
териалов в вертикальном разрезе ИС, тогда как рисунок
фотошаблонов определяет распределение материала по
её поверхности. Поскольку в процессе изготовления ИС
в ПП создаётся заданное распределение концентрации
электрически активных примесей, определяющее геомет-
рию р—n-переходов и границы электродных областей тран-
зисторов, а также одновременно создаются контакты к
электродным областям транзисторов, управляющие элект-
роды, межсоединения, изолирующие и защитные диэлект-
рич. слои, то проект ИС содержит описание всей физич.
структуры ИС.
ИНТЕГРАЛЬНАЯ
174
ИС проектируются с применением автоматизир. мето-
дов. Наиболее частым в практике случаем является при-
менение т. н. интерактивных систем автомати-
зированного проектирования, в к-рых проектиров-
щик принимает активное участие на всех этапах проекти-
рования, привлекая ЭВМ к выполнению трудоёмких рас-
чётов. Такие системы позволяют в полной мере исполь-
зовать творческие возможности человеческого интеллекта
и получать наиболее совершенные проекты ИС высокой
сложности (рис. 4, а).
Наряду с этим получили распространение системы ав-
томатич. проектирования, ориентированные на применение
т. н. кремниевых компиляторов, к-рые представ-
ляют собой пакеты программ, позволяющих получать
проект физич. структуры ПП (кремниевой) ИС на основе
абстрактного описания её поведенческих св-в (рис. 4, б).
Разработчик, применяющий кремниевый компилятор, осво-
бождается от рутинной работы и получает возмож-
ность совершенствовать архитектуру проектируемых ИС.
Используется также сочетание интерактивных систем с систе-
мами на основе кремниевого компилятора, что позволяет
решать задачи проектирования ИС в условиях огранич
банка данных.
Особое место в произ-ве ИС занимают контрольно-
измерит. операции. Контролю подвергаются качество исход-
ных материалов, форма и размеры фотошаблонов, состав
технологич. сред, параметры технологич. процессов, ка-
чество создаваемых на разл. технологич. стадиях структур,
параметры готовых ИС, их работоспособность при разл.
режимах (в т. ч. при испытаниях и в процессе экс-
плуатации) и др. (см. Технический контроль, Входной конт-
роль, Выходной контроль. Измерения в электронике)
Состав и сложность контрольно-измерит. устр-в опреде-
ляются целями конкретной операции и могут изменяться
в широких пределах от приборов для измерения отд.
параметров до сложнейших информационно-измерит. комп-
лексов с управлением от ЭВМ. В состав сложных ИС
вводятся элементы диагностики (генераторы тестовых
последовательностей импульсов, устр-ва оценки откликов
и др.), придающие таким ИС ф-ции самодиагностики (само-
тестирования) с возможностью последующей коррекции
дефектов (см. Встроенный контроль).
При всём своём многообразии ИС по выполняемым
ф-циям делятся на два осн. класса — аналоговые и цифро-
вые. Аналоговые ИС (АИС) изготовляют на основе тех-
нологии с использованием преим. кремния или арсенида
галлия и предназначаются для усиления, ограничения, час-
тотной фильтрации, срои 'ения и переключения сигналов,
изменяющихся по закону непрерывной ф-ции Частным
случаем АИС являются ИС с линейной характеристикой
(линейные ИС). Требования, предъявляемые к АИС,
характеризуются мин. искажением входных сигналов, низ-
ким уровнем шумов, малым временем переходных процес-
сов, стабильностью выходных сигналов. Обычно АИС имеют
нерегулярную структуру и вследствие этого меньшую, чем
у цифровых ИС, степень интеграции. Выполняются АИС
в монолитном и гибридном исполнении. Номенклатура АИС
весьма обширна и включает в себя операционные усили-
тели (ОУ), многоцелевые усилители низких, промежуточ-
ных и высоких частот, СВЧ усилители, компараторы и
стабилизаторы напряжения, ограничители, фильтры частот-
ной селекции, устр-ва для перемножения, деления, моду-
ляции, калибровки и масштабирования сигналов и др.
Широкое распространение получили операционные уси-
лители, являющиеся усилителями пост, тока с большим
коэф, усиления. Быстродействующие ОУ характеризуются
широкой полосой пропускания (более 10 МГц) и высокой
скоростью нарастания выходного напряжения (более
Ю3 В/мкс) при времени установления 10—30 нс. ОУ обыч-
но используют в устр-вах общего применения (напр., радио-
аппаратуре, измерит, приборах), причём почти все их ха-
рактеристики могут задаваться внеш, навесными элементами
в соответствии со спецификой решаемой задачи.
Цифровые ИС (ЦИС) предназначены для преобразо-
вания (обработки) сигналов, изменяющихся по закону дис-
кретной ф-ции (напр., выраженных в двоичном или др.
цифровом коде). ЦИС представляют собой множество
транзисторных ключей, обладающих двумя устойчивыми
состояниями (разомкнутым и замкнутым). Осн. видом
ЦИС являются логические ИС, выполняющие одну или
неск. логич. ф-ций. Простейшие логич. ИС, реализующие
такие элементарные ф-ции, как «И», «ИЛИ», «НЕ» и др.,
наз. логическими элементами.
Схемотехн, решения ЦИС, определяемые их функцион.
назначением, тесно связаны с технологией их изготовле-
ния. По этой причине разл. разновидности ЦИС в литера-
туре часто называют не только в соответствии с техно-
логией их изготовления (КМДП, КНС и др.), но также
и с типом реализованных в них логических элементов
(ТТЛШ, ЭСЛ, ИЛ и др.). Важнейшие электрич. пара-
метры кремниевых логич. ИС приведены в табл.
Тнпоеые электрические параметры логических ИС
Параметры Кремниевые ИС
КМДП ТТЛШ ЭСЛ
Напряжение питания, В Напряжение сигнала логическо- 3—5 (18) 2,4—5 4,5—5,2
го нуля, В Напряжение сигнала логиче- 0.01 0,4 1,5—1,9
ской единицы, 8 .... 3—5 (18) 2,4—4,5 0,7—0,95
Помехозащищённость, В . . . Потребляемая мощность (ста- 1—6 0,4—0,6 0,2—0,4
тическая), Вт .... 0,3—0,5 0,5—1,2 1,2—2
Задержка на вентиль, нс . 0.7—6 0,5—3 0,07—1
Примечание. В скобках указано допустимое напряжение питания
при условии, что нет специальных ограничений по надёжности.
Наиболее высокой степенью интеграции обладают ЦИС
с регулярной структурой. К ним относят ЗУ динамич.
типа (объём памяти от 4 кбит до 16 Мбит), ЗУ статич.
типа (от 1 кбит до 1 Мбит), постоянные ЗУ с возмож-
ностью однократного программирования (от 64 кбит до
16 Мбит), перепрограммируемые (репрограммируемые) ЗУ
с оптич. или электрич. записью — стиранием (от 64 кбит
до 4 Мбит).
На основе ЦИС строятся как относительно простые
элементы, входящие в состав электронной аппаратуры разл.
назначения (в основном устр-в вычислит, техники),— за-
поминающие устр-ва, сумматоры, дешифраторы, мульти-
плексоры, устр-ва выборки, интерфейсные устр-ва и др.,
так и сложные функцион. устр-ва — микропроцессоры,
однокристальные ЭВМ и др.
Особым видом ИС являются аналого-цифровые преоб-
разователи (АЦП) и цифро-аналоговые преобразователи
(ЦАП), служащие для преобразования аналоговых сигна-
лов в цифровые и наоборот в устр-вах обработки ин-
формации, автоматич. управления, передачи данных, в из-
мерительно-информац. системах, автоматич. регистри-
рующих приборах и др.
Развитие технологии ИС и методов их проектирования
сопровождается быстрым ростом номенклатуры ИС, осо-
бенно цифровых. Это происходит из-за появления весьма
сложных ИС, универсальность к-рых невелика, а также вы-
соких темпов развития микроэлектроники. Сдерживание
роста номенклатуры БИС и СБИС осуществляется програм-
мными способами (использованием микропроцессорных на-
боров). Этот приём ведёт к понижению быстродействия
по сравнению с узкоспециализир. ИС. Др. направлением
универсализации ИС является использование матричных
ИС на основе базовых матричных кристаллов
(БМК), допускающих выполнение до тысячи разл. ф-ций
при использовании в произ-ве БМК одного типа. БМК
представляет собой матрицу нескоммутированных элемен-
тов (вентилей). В соответствии с задачами (с заказом)
потребителя эти элементы определённым образом связы-
ваются между собой электрически. Осуществляется это
тонкоплёночными соединениями, наносимыми с использо-
ванием т. н. заказного фотошаблона (отсюда назв. за-
ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЕ
казная ИС, полузаказная ИС). Для БИС на основе
БМК достигается высокая однородность технологии, про-
цессов и ускоренные (в 3—4 раза) сроки проектиро-
вания. Совр. ИС на БМК содержат до 2-105 вентилей
(в одном вентиле 4—12 элементов). В перспективе ожи-
дается создание СБИС на БМК, содержащих сотни
тыс. вентилей, с задержкой сигнала 1 нс на вентиль,
с тактовой частотой ок. 100 МГц и рассеиваемой мощн.
ок. 2 Вт.
Совокупность ИС с разл. функцион. назначением (для
обработки, хранения, преобразования импульсных и ана-
логовых преим. электрич. сигналов) образует осн. эле-
ментную базу устр-в вычислит, техники, информатики, те-
лемеханики, связи, телевидения и мн. других. Примене-
ние ИС позволяет создавать многообразные виды электрон-
ной аппаратуры на принципах комплексной миниатюризации
при существ, уменьшении массы, снижении энергопотреб-
ления, повышении быстродействия, надёжности и качества,
роста массового пром, выпуска, улучшении экономии, по-
казателей. Развитие ИС, происходящее высокими темпами,
с одной стороны, опирается на достижения в микро-
электронике и др. областях науки и пром, произ-ва,
связанных с материаловедением, прециз. приборостроени-
ем и машиностроением, а с другой — существ, образом
определяет динамику развития важнейших направлений на-
уч. и техн, деятельности человека.
Лиг.; Мейзда Ф., Интегральные схемы, пер. с англ., М., 1981;
Агаханян Т. М., Интегральные микросхемы, М-, 1983; Ефимов И. Е-,
Козырь И. Я., Основы микроэлектроники, 2 изд., М., 1983; Броу-
дай И., Мерей Дж, Физические основы микротехнологии, пер. с
англ., М., 1985; По же ла Ю. К., Юцене В. Ю., Физика сверх-
быстродействующих транзисторов, Вильнюс, 1985; Пономарев М, Ф.,
Коноплев Б. Г., Фомичев А. В., Базовые матричные кристаллы.
Проектирование специализированных БИС на их основе, М., 1985;
Тилл У., Л а к с о н Д ж., Интегральные схемы. Материалы, приборы, изго-
товление, пер с англ., М_, 1985; Валиев К, А., Микроэлектроника:
достижения и пути развития, М., 1986; Аваев Н. А., Наумов Ю. Е-,
Элементы сверхбольших интегральных схем, М., 1986; Технология СБИС,
под ред. С. Зи, пер. с англ., кн. 1—2, М-, 1986; Парфенов О. Д.г
Технология микросхем, М,, 1986; С у га но Т., И кома Т., Такэиси Е.,
Введение в микроэлектронику, пер. с япон., М., 1988; МОП — СБИС.
Моделирование элементов и технологических процессов, пер. с англ.,
М., 1988; Проектирование СБИС, пер. с япон., М., 1988; Эй рис Р.,
Проектирование СБИС. Метод кремниевой компиляции, пер. с англ., М.,
1988; Мюллер Р-, Элементы интегральных схем, пер. с англ.,
М., 1989; Якубовский С. В., Цифровые и аналоговые интеграль-
ные микросхемы, М., 1989.
Ю. Н Дьяков, В. Н. Сретенский, И. Ю. Шебалин.
ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКАЯ СХЁМА, интеграль-
ная схема, в к-рой связь между элементами осуществляет-
ся с помощью световых сигналов. Различают монолитные
и гибридные И -о. с Монолитные И.-о. с. создают на одной
подложке в едином технологич. цикле (рис. 1). Для из-
готовления монолитных И.-о. с. используются в основном
ПП соединения типа А В (напр., GaAs) и твёрдые р-ры
на их основе, а также монокристаллы диэлектриков, обла-
дающих электро-, акусто- или магнитооптич. св-вами (напр.,
ниобата или танталата лития, гранатов). Гибридные И.-о. с.
(рис. 2) создают прецизионной сборкой отд. интегрально-
оптических элементов В И -о с. в качестве источников
оптич. излучения используются ПП лазеры (преим. ин-
жекционные лазеры), в качестве приёмников оптич. излу-
|чения — интегрально-оптич. фотодиоды, фототранзисторы
и фоторезисторы.
И.-о. с. применяют в волоконно-оптических линиях связи,
в системах оптической обработки информации и др. сис-
темах в качестве оптич. передающих и приёмных модулей;
анализаторов спектра радиосигналов; логич. устр-в; ана-
лого-цифровых преобразователей; усилителей и регенера-
торов света и др. См. также Интегральная оптика.
Лит.: Осинский 8. И., Интегральная оптоэлектроника, Минск, 1977;
Дерюгин Л. Н., Интегральная оптика, М., 1978; Интегральная оптика,
пер. с англ., М., 1978; Свечников Г. С., Элементы интегральной
оптики, М-, 1987. П. Н. Лускинович.
ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЁНТЫ, мини-
атюрные оптические и оптоэлектронные устройства, вы-
полненные с применением групповой (интегральной) тех-
нологии (см. Микроэлектроника); предназначены для пере-
дачи и обработки световых сигналов. Обычно И.-о. э.
входят в состав интегрально-оптической схемы, реже ис-
пользуются как самостоят., (дискретные) устр-ва. Основу
И.-о. э. составляет интегрально-оптический вол-
новод— тонкий световедущий слой, создаваемый обычно
в поверхностном слое либо в объёме диэлектрич. или
ПП подложки (см. Интегральная оптика); источником оптич.
излучения служат, как правило, инжекционные лазеры.
Существуют различные типы И.-о. э., к-рые подразде-
ляют на 3 осн. группы — т. н. пассивные, элементы управ-
ления излучением и элементы преобразования энергии
(электрической в световую и наоборот). В пассивных
И. - о. э. осуществляются преобразования в основном
пространств, характеристик световых сигналов без увели-
чения их энергии и изменения спектрального состава из-
лучения. К ним относятся устр-ва ввода и вывода из-
лучения, ответвители, линзы, фильтры, преобразователи
типов колебаний и др. И н те гра л ь н о-о птические уст-
ройства ввода и вывода излучения обеспечива-
ют согласование световых потоков при введении излуче-
ния в интегрально-оптич. волновод и выведении его из
волновода во внеш, пространство. К этим элементам от-
носятся фазовые дифракц. решётки, создаваемые на пла-
нарных интегрально-оптич. волноводах (рис. 1), полосковые
волноводы с суживающимся краем (рис. 2) и т. н. ру-
порные волноводы (рис. 3). Интегральн о-о птические
ответвители осуществляют разделение светового пото-
ка на неск. каналов и состоят из дифракц. решёток в
планарных интегрально-оптич. волноводах или из каналь-
ных разветвляющихся полосковых волноводов (рис. 4).
Интегрально-оптические линзы фокусируют оп-
тич. излучение, распространяющееся в планарном волно-
воде. Наибольшее распространение получили интегрально-
оптич. линзы трёх типов: т. н. геодезические, представ-
ляющие собой углубления на поверхности волновода
(рис. 5), линзы Люнеберга, выполненные в виде области
с показателем преломления, большим, чем показатель
преломления световедущего слоя планарного волновода
(рис. 6), и линзы Френеля, состоящие из дифракц. ре-
шёток с перем, шагом (рис. 7), фактически являющие-
ся голографич. элементом связи. Для спектральной селек-
ции оптич. излучения, распространяющегося в интеграль-
но-оптич. волноводе, служат интегральн о-о птиче-
ские фильтры, состоящие из дифракц. решёток, коль-
цевых интерферометров и резонаторов Фабри — Перо.
Интегральн о-о птические преобразователи
типов колебаний изменяют пространств, распреде-
ление оптич. излучения; они содержат, как правило,
интегрально-оптич. волноводы, выполненные на основе ани-
зотропных материалов, либо волноводы с изменяющим-
ся (по длине) профилем распределения показателя пре-
ломления.
ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЕ
176
В И.-о. э. управления излучением (модулято-
рах, переключателях, дефлекторах) производится изме-
нение амплитуды, фазы или направления распространения
световых волн под действием управляющего напряжения,
изменяющего показатель преломления световедущего слоя
волновода за счёт электро-, акусто- или магнитооптич.
эффектов. Наиболее широко применяются интеграль-
но-оптические модуляторы амплитуды свето-
вого излучения типа интерферометров Маха—Цан-
дера, изготовляемых из электрооптич. материалов. Основу
таких интерферометров составляет интегрально-оптич.
волновод, разветвляющийся на входе устр-ва на два ка-
нала, к-рые вновь объединяются в один на выходе (рис. В).
В каналах при подаче управляющих сигналов изменяются
фазы световых волн, что при объединении световых по-
токов приводит (в результате интерференции) к изменению
амплитуды световой волны в выходной части волновода.
В интегральн о-о птических переключателях
осуществляется управляемое перераспределение оптич. из-
лучения между интегрально-оптич. волноводами. В пере-
ключателях на связанных волноводах (рис. 9) переклю-
чение канала распространения происходит в результате
изменения (под действием управляющего напряжения) по-
казателя преломления области связи между волноводами.
В переключателях, использующих эффект полного внутр,
отражения (рис. 10), при подаче напряжения на управ-
ляющие электроды, расположенные на поверхности под-
ложки, между электродами образуется область с умень-
шенным показателем преломления. Излучение из волно-
вода попадает на эту область, в результате полного
внутр, отражения меняет направление своего распростра-
нения и переходит в другой волновод. Действие инте-
гральных а кус то оптичес к их модуляторов
(дефлекторов) основано на изменении направления
распространения световых волн в планарном интегрально-
оптич. волноводе в результате дифракции света на ре-
гулярных неоднородностях, создаваемых поверхностными
акустическими волнами (рис. 11). ПАВ возбуждаются ра-
диосигналами с помощью встречно-штыревой системы
электродов. В интегрально-оптических преобра-
зователях частоты, основу к-рых составляют волно-
воды, выполненные из нелинейно-оптич. материалов, ис-
пользуются гл. обр. эффекты смешения световых частот
(см. Нелинейная оптика).
В И.-о. э. преобразования энергии производят-
ся генерация, усиление и детектирование оптич. сигналов.
Генерация оптич. излучения осуществляется в интеграль-
но-оптич. волноводе в результате рекомбинации электрон-
но-дырочных пар в области р—п-перехода ПП излу-
чателя (напр., в лазерах), межуровневых переходов в
нек-рых кристаллах (напр.. Nd) и т. д. Оптич. усиление
возникает при прохождении световых сигналов в волно-
водах с инверсной населённостью энергетич. уровней (рис.
12). Обратное преобразование энергии осуществляется в
фотоприёмнике на основе интегрально-оптич. фотодиодов,
фоторезисторов или фототранзисторов, обычно непосред-
ственно сопряжённом с интегрально-оптич. волноводом
(рис. 13).
Использование И.-о. э. обеспечивает значит, (на неск.
порядков) снижение мощности, необходимой для электрон-
ного управления световыми потоками, по сравнению с
обычными (объёмными) оптич. и оптоэлектронными эле-
ментами.
В настоящее время (нач. 90-х гг.) И.-о. э. применяются
гл. обр. в монолитных и гибридных интегрально-оптич.
схемах, предназнач. для передающих и приёмных моду-
Интегрально-сптические элементы. Рис 1 Схема
интегрально-оптического элемента связи на осно-
ве дифракционнь к р<< иеток: 1—диэлектричьс
кая или полупроводниковая подложка (из LiNbO
GaAlAs и Др), 2— планарный интегрально-опти-
ческий волновод > — фазовые дифракционные
pemiruu, созданные пв поверхности волновода
методами фото- или электронно-лучевой лито-
графии; 4— световь<> потоки, гъ и л-— пока-
затели преломления подложки и световедущего
слоя соответственно
Рис Схема интегрально-оптического волново-
да с суживающимся краем* I —диэлектрическая
или полупроводниковая подложка (например,
из LiNbO-<), 2 — интегрально-оптическии волни
воД; 3 — суживающийся край световедущего
слоя, 4 — световые потоки
Рис. 3 Схема интегрально-оптическою элемен
та связи с использованием рупорных перехо-
дов: 1 — подложив; ’ интегрально-оптическии
волновод < плавно меняющейся шириной по
перечного селения (рупорный волновод), i
рупорные переходы 4— световые потоки
Рис. 4 Схема интегрально-оптического Y развет
вителя* I — подложка, 2 — канальный развет
вляющиися интегрально-оптическии волновод,
3 — световые потоки
Рис 5. Схематическое изображение геодези-
ческой I -подложка, 2 — планарный
интегральпо-опт ическии волновод, 3- углу*' и
ние на поверхности волновода, 1— све ►ы«-
потоки
Рис. 6. Схематическое изображение линзы Лю
неберга- I — подложка, 2 — планарный интмь
грально-оптический волновод; 3 — область с по
казателем преломления, большим показателя
преломления световедущего слоя,* 4 — световые
потоки.
Рис. 7. Схематическое изображение линзы Фр«
неля: 1 — подложка; 2 — планарный интеграль-
но-оптический волновод; 3 — области различной
ширины, отличающиеся от световедущего слоя
волновода показателем преломления или коэф-
фициентом затухания; 4 — световые потоки
Ml
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
лей волоконно-оптич. линий связи. На основе И.-о. э.
созданы также гибридные интегрально-оптич. процессоры
для анализа спектрального состава радиосигналов.
Лит. см при ст. Интегральная оптика. П. Н. Лускинович.
ИНТЕГРАЦИИ стёпень (К), показатель, характеризу-
ющий сложность интегральной схемы; численно опреде-
ляется выражением: K=lgN, где N — число элементов,
входящих в интегральную схему (значение К округляется
до ближайшего целого числа в сторону увеличения). Напр.,
для ИС, содержащих до 10 элементов, К=1; от 11 до
100 элементов — К=2 и т. д. Однако чаще для оценки
сложности ИС пользуются величиной, определяемой ко-
личеством элементов в кристалле (см. Интегральная схе-
ма).
Лит. см. при ст. Интегральная схема.
ИНТЕРФЕЙСНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁМА, интег-
ральная схема, используемая в качестве связующего звена
между частями вычислит, или управляющей системы, не-
совместимыми по входам и выходам» И» и. с. обеспе-
чивает необходимое согласование сопрягаемых устр-в по
входным и выходным сигналам (их форме, полярности,
амплитуде, мощности, длительности), форме представления
информации (с преобразованием аналоговой в цифровую
и наоборот, цифровой в цифровую и аналоговой в ана-
логовую др. вида), последовательности её прохождения.
К И. и. с. относятся также ИС, осуществляющие сопря-
жение разл. устр-в системы при обмене информацией,
представленной в последоват. или параллельном кодах,
в виде последовательности байтов и т. д.
ИНТЕРФЕРЁНЦИЯ ВОЛН (от лат. inter — взаимно,
между собой и ferio — ударяю, поражаю), сложение двух
или более волн, при к-ром амплитуда результирующей
волны зависит от разности фаз этих волн в данной точке
пространства. Характерна для волн любой природы (зву-
ковых, эл.-магн. и т. д.); возможна только для когерент-
ных волн, у к-рых разность фаз складываемых колебаний
в любой точке не меняется со временем (см. Когерент-
ность).
Простейший случай И. в. — сложение двух гармонич.
волн одинаковой частоты, с одинаковым направлением ко-
лебаний (одинаково поляризованных; см. Поляризация
электромагнитных волн). Если при этом среда, в к-рой
эти волны распространяются, линейна (т. е. её св-ва не
меняются под действием возмущений, создаваемых вол-
нами), то справедлив принцип суперпозиции: амплитуда
А результирующей волны в нек-рой произвольной точке
среды является геометрич. суммой амплитуд интерфери-
рующих волн А| и А2 с учётом разности фаз волн в
ЭТОЙ ТОЧКе ф1—фг:
А = J + Д г’ + 2Л 2cos (ф j—ф2).
Поскольку волны когерентны, разность фаз в каждой
точке не меняется со временем, но изменяется от точки
к точке. При ф]—фг=2лл (п-целое число) A=Aj-f-A2 —
результирующая амплитуда и интенсивность максимальны.
При ф|—ф2=(2п+1)л A=Ai—А2 — результирующая ампли-
туда и интенсивность минимальны. Разность фаз гармонич.
волн меняется от точки к точке плавно, поэтому в среде
устанавливается устойчивая интерференционная кар-
тина с регулярно чередующимися областями мини-
мальной и максимальной интенсивностей. Закономерности
интерференц» картины полностью задаются семейством по-
верхностей пост, разности фаз (изофазных поверхностей),
форма и расположение к-рых зависят от длины волны X,
оптич. характеристик среды и расположения источников
Рис. 8. Схема интегрально-оптического интер-
ферометра Маха — Цандера: 1 — подложка из
электрооптического материала (типа LiNbOi);
2 — канальные интегрально-оптические волно-
воды; 3 — У-разветвители; 4 — электроды (рас-
положены на поверхности подложки параллель-
но волноводам); 5 — световые потоки.
Рис. 9. Схема интегрально-оптического пере-
ключателя на связанных волноводах: 1 — под-
ложка из электрооптического материала; 2 —
канальные интегрально-оптические волноводы;
3 — область связи (расстояние между волно-
водами в этой области соизмеримо с длиной
волны оптического излучения); 4— электроды;
5 — световые потоки.
Рис. 10. Схема интегрально-оптического пере-
ключателя, действие которого основано на
эффекте полного внутреннего отражения: 1 —
подложка из электрооптического материала;
2 — пересекающиеся канальные интегрально-
оптические волноводы; 3 — электроды; 4 — све-
товые потоки.
Рис. 11. Схема интегрального акустооптического
дефлектора: 1 — подложка; 2 — планарный ин-
тегрально-оптический волновод; 3 — встречно-
штыревая система электродов; 4—поверхност-
ная акустическая волна; 5 — световые потоки.
Рис. 12. Схема интегрально-оптического усили-
теля— ретранслятора: 1 —входной интегрально-
оптический волновод; 2 — выходной волновод;
3—полосковый электрод; 4 — область с инверс-
ной населённостью уровней; 5 — полупроводни-
ковая подложка; 6 — входной световой сигнал;
7— выходной (усиленный) световой сигнал.
Рис. 13. Схема интегрально-оптического фото-
диода: 1 — кремниевая подложка; 2 — фото-
чувствительная область; 3 — плёночный стеклян-
ный волновод; 4 — металлические контакты; 5 —
световые потоки.
12 Энц. словарь «Электроника1
ИНТЕРФЕРОМЕТР
178
интерферирующих волн. Напр., при И. в. двух разнесён-
ных в пространстве точечных излучателей изофазные по-
верхности — гиперболоиды вращения, уравнения к-рых
(ri—г2)» где Г1 и гг — расстояния данной точки
соответственно от 1-го и 2-го излучателя, разность
ri—г2=Лг наз. разностью хода интерферирующих лу-
чей. Поскольку между длиной волны X, разностью хода
Аг интерферирующих лучей и расположением максимумов
существует вполне определённая связь, можно, измерив
V, определить X, и наоборот, зная X, определить Аг, т. е.
измерять расстояния. На этих принципах основана работа
интерферометров. Интерференция оптич. излучения ис-
пользуется для точных измерений показателя прелом-
ления, длины волны, структуры спектральных линий, аб-
солютных и относит, расстояний, угловых размеров звёзд
в астрономии. На И. в. основаны контроль чистоты об-
работки поверхности, просветление оптики и т. д. Интер-
ференция радиоволн используется, напр., для создания
антенн с острой диаграммой направленности. На явлениях
интерференции света основана голография.
Реально условие когерентности складывающихся волн
обычно выполняется лишь приближённо. Причиной этого
может служить немонохроматичность излучения, несовпа-
дение частот складывающихся волн, несогласованность разл.
излучателей протяжённого (по сравнению с X) источника.
При наложении некогерентных волн разность фаз беспо-
рядочно изменяется, принимая с равной вероятностью лю-
бые значения от 0 до 2л, так что ср. значение cos(cpi—4)2)
равно 0 в любой точке и, следовательно, интенсивность
результирующей волны равна сумме интенсивностей скла-
дывающихся волн, что приводит к размытию интерференц.
картины. В случае упругих волн и радиоволн, когда раз-
меры излучателей обычно сравнимы с X, добиться вы-
полнения условий когерентности относительно несложно,
в случае оптического излучения для этого приходится при-
бегать к спец, методам. Чаще всего используют один
источник, излучение к-рого разделяют на пучки, распро-
страняющиеся до области интерференции по путям разл.
оптич. длины. Исключительные возможности для осущест-
вления И. в. в оптич. диапазоне создают лазеры.
Лит..- Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Пейн Г.,
Физика колебаний и волн, пер- с англ., M., 1979; Крауфорд Ф.,
Волны, пер. с англ., 3 изд., М., 1984. С. Г. Тиходеев.
ИНТЕРФЕРОМЕТР (от интерференция и греч. metre© —
измеряю), измерительный прибор, действие к-рого осно-
вано на интерференции волн. Существуют И. для звуко-
вых (акустические И.) и эл.-магн. (оптич. И. и радиоинтер-
ферометры) волн. Наибольшее распространение получили
оптические И. (в т. ч. лазерные), в к-рых световой
поток от источника пространственно разделяется на 2 или
большее число когерентных лучей (см. Когерентность),
проходящих разл. оптич. пути; форма и взаимное рас-
положение интерференц. максимумов и минимумов в месте
схождения этих лучей зависят от длины световой волны,
способа разделения светового потока на когерентные лу-
чи, числа лучей, их относит, интенсивности и оптич.
разности хода. Анализируя интерференц. картину, можно
определить одну или неск. измеряемых величин.
Лазерный И. представляет собой оптич. И., в к-ром
в качестве источника света используется лазер. Высокая
когерентность и большая спектральная плотность лазерно-
го излучения обусловливают преимущества лазерных И.
перед обычными оптич. И., в т. ч. по точности изме-
рений. Как правило, лазерные И. — многофункциональные
приборы, построенные по модульному принципу, часто
с управлением от микро-ЭВМ. Такие И. позволяют из-
мерять длину, скорость прямолинейного движения, угло-
вые перемещения объектов, показатель преломления проз-
рачных в-в и пр. Во мн. лазерных И. чувствит. элементом
служит оптич. резонатор лазера, к-рый преобразует раз-
ность фаз, получаемую волнами при обходе резонатора,
в разность частот генерируемых колебаний, к-рую изме-
рить проще, чем разность фаз. Этот принцип лежит в
основе работы лазерных гироскопов и нек-рых измери-
телей ультрамалых перемещений. С помощью лазерных И.
измеряют линейные перемещения от сотых долей микро-
метра до неск. десятков метров, угловые перемещения
от долей секунды до неск. градусов, амплитуды меха-
нич. колебаний до 10— мкм в практически неограни-
ченном диапазоне частот, определяют шероховатость и
неровности поверхностей с точностью до 10— мкм, ис-
следуют топографию ПП пластин, акустич. колебания
крист, решёток и пр. Использование лазерных И. расши-
рило возможности исследований по динамике газов и жид-
костей высокоскоростных процессов в плазме (напр., тета-
пинч эффекта) и др. процессов и явлений, длительность
к-рых измеряется наносекундами.
Получают распространение голографические ла-
зерные И., с помощью к-рых можно, напр., исследо-
вать поверхности объектов неправильной формы (с искрив-
лённой шероховатой поверхностью). Голографич. интерфе-
рометрия, как один из неразрушающих методов контроля,
успешно используется в дефектоскопии, при исследовании
деталей и конструкций, подвергаемых деформации, сме-
щению, вибрации.
Разновидностью лазерного И. является волоконно-
оптический И. В нём когерентные световые лучи до
сведения проходят через волоконный световод, на к-рый
воздействует измеряемая величина (давление, ускорение
и т. п.). На основе таких И. создаются высокочувствит.
гидрофоны, гироскопы, магнитометры и др. приборы.
В радиоинтерферометрах измерение разл. физ.
величин производится на основе интерференции радио-
волн. Наиболее широко такие И. применяются для аст-
рономич. наблюдений. Астрономич. радиоинтерферометр
состоит из 2 антенн, разнесённых на нек-рое расстоя-
ние, наз. базой, и связанных между собой кабельной, вол-
новодной или ретрансляц. линией связи. Сигналы, прини-
маемые антеннами от источника радиоизлучения, подаются
по линии связи на вход общего приёмного устр-ва, где
они анализируются и регистрируются. В зависимости от
угла между направлением на источник и нормалью к базе
радиоинтерферометра изменяются разность фаз сигналов,
приходящих к точке сложения, и мощность принимаемо-
го сигнала, что позволяет определять размеры и коорди-
наты космич. источника радиоизлучения, исследовать рас-
пределение его радиояркости.
Лит.: Коломийцев Ю. В., Интерферометры, Л., 1976; Вест Ч. М.,
Голографические интерферометрия, пер. с англ., М., 1982; Корон к е-
вич 8. П., Ханов В. А., Современные лазерные интерферометры, Новосиб.,
1985. И. И- Савельев.
ИНФОРМАЦИИ ОТОБРАЖЕНИЯ УСТРОЙСТВО,
обеспечивает преобразование электрич сигналов, несущих
информацию, в видимые изображения разл. объектов —
предметов, чертежей, букв, цифр и др. знаков, — удоб-
ные для зрительного восприятия человеком. В И. о у.
используются световые клапаны на электромеханич. и эл.-
магн. элементах, электролюминесцентные приборы, лампы
накаливания, газоразрядные приборы, жидкокрист. при-
боры, лазеры, электронно-лучевые приборы прямого ви-
дения, электронно-лучевые приборы с проекцией, элект-
ронно-лучевые световые клапаны, приборы с промежу-
точным носителем. Важнейшая характеристика И. о. у. —
интервал времени между моментами появления видимо-
го изображения и приходом электрич. сигнала. К совр.
и перспективным И. о. у. предъявляются требования отоб-
ражения информации без задержки, т. е. в реальном
масштабе времени.
И. о. у. бывают индивидуального и коллективного поль-
зования. Для индивидуального пользования наиболее часто
применяют И. о. у., осн. элементом к-рых является ЭЛП
(напр., кинескоп, знакопечатающая электронно-лучевая
трубка), а также газоразрядные индикаторные панели
Среди И. о. у. коллективного пользования наиболее рас-
пространены проекц. и светоклапанные устр-ва. Принцип
действия проекц. И. о. у. основан на оптич. увеличении
изображения, получаемого на экране ЭЛП. В зависи-
мости от типа используемого ЭЛП проекц. И. о. у под-
разделяются на устр-ва с катодолюминесцентными кинеско-
пами и с лазерными кинескопами (квантоскопами). В
ИОНИЗАЦИЯ
179
проекц. И. о. у. на катодолюминесцентных кинескопах ис-
пользуются светосильные оптич. системы и экраны с нап-
равленным светорассеянием. На рис. 1 показаны осн. спо-
ров А. М., Системы отображения информации и инженерная психо-
логия, М., 1982; Быстров Ю. А., Литвак И. И., Персианов Г. М.,
Электронные приборы для отображения информации, М., 1985.
Д. Д. Судравский
собы оптич. проекции телевиз. изображений на большой
экран с помощью обычного линзового и зеркально-линзо-
вого объективов. Для получения на большом экране цвет-
ных телевиз. изображений используется способ оптич.
совмещения изображений, проецируемых с экранов трёх
монохромных кинескопов. В проекц. И. о. у. с квантоско-
пами источником оптич. излучения, несущего изображе-
ние объекта, является пластина, вырезанная из монокрис-
талла ПП толщиной 10—30 мкм (рис. 2). При сканировании
пластины электронным лучом (традиционным для ЭЛП
способом) возникают световые импульсы, интенсивность
к-рых достаточно велика, чтобы создать на большом
экране яркое телевиз. изображение (см. Лазерное телеви-
дение).
В светоклапанных И. о. у. для получения изображения
используется принцип управления световым потоком не-
зависимого источника света с помощью пространств, мо-
дуляторов. Такое устр-во содержит светомодулирующую
среду, источник света, преобразователь телевиз. сигналов
в воздействия, управляющие оптич. характеристиками свето-
модулирующей среды, и проекц. оптич. систему. Прин-
цип действия светомодулирующих сред основан на разл.
физ. явлениях, приводящих к пространств, изменению ин-
тенсивности, фазы или направления распространения све-
товых волн. Наиболее часто используются явления ди-
фракции, рассеяния и поляризации света, вызванные из-
менением напряжённости электрич. поля в электрооптич.
материалах, таких, как деформируемые среды, сегнето-
керамика, жидкие кристаллы и др. Наиболее широкое
применение получили светоклапанные И. о. у. на дефор-
мируемых светомодулирующих средах, содержащие неза-
висимый источник света, две решётки, между к-рыми
помещается прозрачный слой светомодулирующей среды,
оптич. систему и проекц. экран (рис. 3). Лучи света от
источника проходят через первую решётку и светомо-
дулирующий слой и фокусируются на второй решётке.
Решётки подобраны так, что световой поток, пройдя щели
первой решётки, полностью перекрывается непрозрачными
элементами второй решётки. Деформирование поверхности
светомодулирующего слоя (напр., под действием элект-
ростатич. сил, возникающих при сканировании слоя элек-
тронным лучом) вызывает отклонение световых лучей,
и они проходят через вторую решётку к экрану, при-
чём освещённость отд. участков экрана тем больше, чем
больше степень деформации поверхности светомодули-
рующего слоя. В результате на экране создаётся изобра-
жение, подобное тому, какое появляется на экране
кинескопа при развёртке электронного луча.
И. о. у. широко применяются в телевидении, системах
передачи данных, в автоматизир. системах управления и
проектирования, в системах обучения и контроля.
Лит.: Азовцев В. П., Судравский Д. Д., Шверник Л. Н., Проб-
лемы создания большого телевизионного экрана, М., 1980; Смоля-
ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (ИК излучение),
оптическое излучение с длинами волн X от 0,74 мкм (крас-
ный видимый свет) до 100 мкм (коротковолновое из-
лучение радиодиапазона). И. и. условно подразделяют на
коротковолновое (0,74<Х^2,5 мкм), средневолновое
(2,5сХ^50 мкм) и длинноволновое (50<Х<С100 мкм). Не-
редко к длинноволновому И. и. относят также эл.-магн.
излучение с Х=0,1—1 мм (субмиллиметровые волны диапа-
зона СВЧ). Мощным естеств. источником И. и. является
Солнце. Искусств, источники И. и. — лампы накаливания,
кварцевые ртутные лампы, газовые и ПП лазеры. В суб-
миллиметровом диапазоне используют также такие источ-
ники И. и., как лампы обратной волны. Спектр И. и.
может состоять из отд. линий или полос (напр., спектры
нек-рых возбуждённых атомов или молекул) либо быть
непрерывным (спектры нагретых твёрдых и жидких тел).
Для регистрации И. и. и (или) преобразования его в види-
мое используют чувствительные к И. и. тепловые и фото-
электрич. приёмники излучения, электронно-оптические
преобразователи, видиконы и фотоматериалы.
И. и. широко используется в науч, исследованиях (спект-
роскопия), в технике (низкотемп-рная пирометрия, тепло-
видение, дефектоскопия), в т. ч. военной (теплопелен-
гация, ночное видение), а также для решения ряда при-
кладных задач (сушка и нагрев материалов, ИК фото-
графия и др.). Лазеры, излучающие в ИК области, исполь-
и
зуются в оптич. связи, технологии, медицине.
Лит.: Лекоит Ж., Инфракрасное излучение, пер. с франц., М., 1958;
Хадсон Р., Инфракрасные системы, пер. с англ., М., 1972. А. Г. Жуков.
ибн (от греч. ion — идущий), электрически заряженная
частица, образующаяся при потере (положит. И.г или
катион) либо присоединении (отрицат. И., или анион)
одного или неск. электронов атомами, молекулами, ра-
дикалами или др. ионами. Заряд И. кратен заряду эл-на;
при потере (присоединении) одного эл-на И. наз. одно-
зарядным, неск. эл-нов — многозарядным. И. могут
входить в состав молекул или существовать в виде само-
стоят. ч-ц (в газах, жидкостях, кристаллах, плазме). Поня-
тие и термин «И.» ввёл в 1В34 англ, физик М. Фарадей.
ИОНИЗАЦИЯ, образование положительных или отрица-
тельных ионов из электрически нейтральных атомов, мо-
лекул, радикалов и др. частиц. Термином «И.» обозна-
чают как элементарный акт (И. атома, молекулы), так и
совокупность множества таких актов (И. газа, жидкости).
При сбразовании положит, иона — катиона — от ч-цы отде-
ляется эл-н, при этом затрачивается энергия, равная раз-
ности энергий системы в начальном и в конечном
состояниях (энергия ионизации). Если ч-ца и полу-
чающийся из неё положит, ион находятся в основных сос-
тояниях, то энергия И. равна потенциалу ионизации, ум-
ноженному на заряд эл-на. Образовывать положит, ионы
могут атомы всех элементов и любые др. ч-цы, если они
1
X
I
1
Информации отображения устройство. Рис. 1.
Способы оптической проекции телевизионных
изображении с катодолюминесцентного кинес-
копа на большой экран, а — с помощью лин-
зового объектива (1 —кинескоп, 2 — объектив;
3 — экран); б — с помощью зернально-линзово-
гс. объектива (1—кинескоп, 2— сферическое
зеркало, 3 — линза, 4 — экран).
б
Рис. 2. Схема проекционной системы отобра-
жения информации с квантоскопом: I — кванто-
скоп; 2 — электронный луч; 3 — оптический ре-
зонатор (полупроводниковые пластины); 4 — све-
товые лучи; 5 — объектив, 6 — экран.
Рис. 3. Схема светоклапанной системы отобра-
жения информации на деформируемой свето-
модулирующеи среде: 1 — источник света; 2 —
конденсор; 3 — первая решётка; 4 — объектив,
5—спой светомодупирующей среды; 6— вто-
рая решётка* 7 — объектив; 8 — экран.
I
ИОНИЗИРУЮЩЕЕ
180
не распадаются при удалении эл-на; И. ч-ц с распадом
наз. диссоциативной. При передаче ч-цам энергии, дос-
таточной для удаления неск. эл-нов, наряду с однозаряд-
ными ионами образуются многозарядные положит, ионы.
При образовании отрицат. иона — аниона — эл-ны при-
соединяются к нейтральной ч-це, при этом выделяется
энергия, также наз. энергией И. Устойчивыми отрицат.
ионами могут стать лишь ч-цы, обладающие сродством
к электрону. Если ч-ца и образуемый ею отрицат. ион нахо-
дятся в основных состояниях, то выделившаяся энергия
И. равна сродству к эл-ну, умноженному на заряд эл-на.
Если энергия И. сообщается ионизируемой ч-це др.
ч-цей (эл-ном, атомом, ионом или молекулой) при их
столкновении, то И. наз. ударной ионизацией. При дос-
таточно высокой темп-ре, когда энергия теплового дви-
жения атомов (молекул) достаточно велика, они могут
ионизировать друг друга за счёт кинетич. энергии стал-
кивающихся ч-ц— происходит термическая ионизация. Про-
цессы И., в к-рых ионизируемые ч-цы получают энергию
И. от фотонов (квантов эл.-магн. излучения), наз. ф о-
тоионизацией. Если энергия кванта больше энергии И.,
то наиболее вероятна И., обусловленная поглощением
одного фотона (однофотонная, или одноквантовая, И.).
Однако фотоионизацию наблюдают и при энергиях кван-
тов, меньших энергии И=, в тех случаях, когда высокая
плотность излучения (напр., лазерного) делает возмож-
ной И., связанную с поглощением неск. фотонов (много-
фотонная, или многоквантовая, И.). И. атомов и молекул
газа под действием сильных электрич. полей (~1О10 В/м)
наз. автоионизацией.
И. разл. сред характеризуется степенью иониза-
ции, равной отношению концентраций заряженных ч-ц в
них к концентрации нейтральных ч-ц. Чем выше степень
И. среды, тем лучшим проводником электрич. тока она
является. Э Я. Зандберг.
ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, потоки частиц и эл-
магн. квантов, взаимодействие к-рых со средой приво-
дит к ионизации её атомов или молекул. К И. и. отно-
сятся рентгеновское излучение, гамма-излучение, потоки
эл-нов, позитронов, нейтронов и т. д. Под действием
заряженных ч-ц, а также фотонов рентгеновского или гамма-
излучения атомы (молекулы) среды ионизируются непо-
средственно (первичная ионизация, фотоионизация). Вы-
биваемые при этом эл-ны также могут ионизовать атомы
(молекулы) среды (вторичная ионизация). В случае быст-
рых нейтронов ионизация обусловлена ядрами отдачи или
др. ч-цами, возникающими при взаимодействии нейтро-
нов со средой. Под действием И. и. в полупроводниках
и диэлектриках может происходить переход эл-нов из
валентной зоны в зону проводимости, распад связанных
состояний (напр., экситонов).
ИОННАЯ БОМБАРДИРОВКА, облучение поверх-
ности твёрдого тела (напр., электродов электровакуумных
или газоразрядных приборов, стенок камер вакуумного
напыления, полупроводниковых пластин) направленным
потоком ионов. Под действием ионного потока (соз-
данного плазмотроном) на поверхности твёрдого тела
протекают сложные физико-хим. процессы, основными из
к-рых являются: вторичная ионная и электронная эмис-
сии; десорбция газовых молекул или слабо связанных с
поверхностью загрязнений (см. Ионная очистка); селек-
тивное удаление в-ва; равномерное послойное удале-
ние в-ва с поверхности твёрдого тела (см. Травление);
глубокое внедрение ионов в твёрдое тело для легиро-
вания (см. Ионное легирование) или модифицирования
материалов; нагрев твёрдого тела вплоть до плавления
и испарения в-ва с его поверхности. Сфокусированные
ионные пучки используют для локальной И. 6. с целью
инициировать к.-л. из указанных процессов на небольшом
участке поверхности твёрдого тела, напр. при ионно-
лучевом распылении или локальном травлении.
Ю. Д. Чистяков.
ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ, то же, что ионное ле-
гирование.
иОнная Оптика, занимается вопросами формиро-
вания, фокусировки и отклонения ионных пучков в ваку-
уме и получения с их помощью изображений под воз-
действием статич. электрич. или (и) магн. полей. Проис-
хождение термина «И. о.», как и термина электронная
оптика, связано с существующей аналогией между движе-
нием ионов в потенциальных полях и распространением
световых лучей в разл. оптич. средах. Движение ионов
описывается теми же уравнениями, что и движение эл-нов.
Формирование ионных пучков осуществляется с по-
мощью ионно-оптических систем, по своему
устр-ву аналогичных электронно-оптическим системам. В
зависимости от используемого способа эмиссии ионов (см.
Ионная эмиссия) различают ионно-оптич. системы с твер-
дотельными и с плазменными ионными эмиттерами. При
проектировании ионно-оптич. систем с твердотельными
эмиттерами используются те же методы, что и при про-
ектировании электронно-оптич. систем. В ионно-оптич.
системах с плазм, эмиттером, основанных на исполь-
зовании дугового разряда, ВЧ разряда, ионизации газа
электронным ударом и др. явлений, извлечение ионов
из плазмы осуществляется с помощью извлекающего
(ускоряющего, вытягивающего) электрода. Конфигу-
рация извлекающего электрода зависит от положения
границы плазмы и определяется в большинстве случаев
экспериментально.
Ионно-оптич. системы используются в устр-вах ионно-
лучевой обработки материалов (ионного легирования,
ионного травления, ионного распыления), масс-спектромет-
рах, ионных микроскопах, ионозондах, ускорителях заря-
женных ч-ц, установках для эл.-магн. разделения изото-
пов и др.
Лит.: Кирштейн П., Кайно Г., Уотерс У-, Формирование элект-
ронных пучков, пер. с англ., М., 1970; Молоковский С. И., Суш-
ков А. Д., Интенсивные электронные и ионные пучки, [Л., 1972]; Ар-
цимович Л. А., Лукьянов С. Ю., Движение заряженных частиц в
электрических и магнитных полях, 2 изд., М., 1978. И. И. Голеницкий.
ИОННАЯ ОЧИСТКА, удаление органич. веществ (напр.,
остатков фото- или электронорезиста), оксидных плёнок,
локальных оксидных образований или сорбированных про-
дуктов реакции травления с поверхностей изделий из ме-
таллов, полупроводников или диэлектриков посредством
воздействия на них несфокусированным пучком ионов (см.
Ионная бомбардировка). И. о. используется, напр., в ионно-
плазм. технологии, как правило в одном технологич. цикле
с процессами вакуумно-термич. или ионно-плазм. нанесе-
ния тонких плёнок на подложку, что способствует увели-
чению сцепления плёнки с подложкой и препятствует об-
разованию между ними промежуточного (переходного)
слоя с неконтролируемым хим. составом. Осн. недоста-
ток Ии о= — возможность нарушения стехиометрии состава
очищаемой поверхности и усиления взаимной диффузии
атомов материалов плёнки и подложки даже при низ-
ких (300—500 К) темп-pax последней.
ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ (ионная электро-
проводность), электропроводность нек-рых веществ,
обусловленная движением в них свободных ионов, т. е.
ионов, способных упорядоченно перемещаться на макро-
скопии. расстояния под действием внешнего электрич. поля.
И. п. обладают электролиты, молекулы к-рых полностью
или частично диссоциированы на ионы. И. п. в газах обус-
ловлена образованием свободных ионов вследствие иони-
зации атомов или молекул. И. п. вакуумного промежут-
ка создаётся ионами, эмитируемыми с поверхности тер-
моионных или плазм, катодов. В ионных кристаллах И. п.
связана с образованием свободных ионов из-за микро-
нарушений (дефектов) крист, решётки, вызванных тепло-
выми колебаниями решётки (собств. И. п.), или влияния
примесей (примесная И. п.).
ИОННАЯ ЭМИССИЯ, испускание ионов поверхностью
твёрдого тела (эмиттера). Для того чтобы ч-ца (атом,
молекула, радикал) могла в ионизир. состоянии покинуть
поверхность эмиттера, ей необходимо сообщить энергию,
достаточную для преодоления сил связи с поверхностью
(теплоты испарения или десорбции). Эта энергия может
181
ИОННОЕ
быть получена ч-цей при её тепловом возбуждении в
результате нагревания эмиттера (термоионная эмиссия или
поверхностная ионизация) или бомбардировки первичными
ионами (ионно-ионная эмиссия), эл-нами (электронно-
ионная эмиссия или десорбция электронным ударом) или
фотонами (фотодесорбция ионов).
ИбННОЕ ЛЕГЙРОВАНИЕ (ионная имплантация),
введение легирующих примесей в твёрдое тело, осу-
ществляемое посредством бомбардировки его ионами
примесного вещества. И. л. применяется во мн. областях
техники (напр., в машиностроении для улучшения кор-
розионной стойкости и упрочнения поверхностных слоёв
металлич. деталей), наиболее широкое распространение
получило в 70-х гг. в электронном приборостроении,
особенно в произ-ве ПП приборов и ИС. С помощью
И. л., напр., изменяют величину и тип электропровод-
ности кристалла ПП или его отд. участков (включая обра-
зование р—п-переходов); формируют геттерные области,
служащие местом сбора нек-рых нежелательных быстро-
диффундирующих примесей; синтезируют нек-рые опто-
электронные материалы. И. л. используют при изготов-
лении МДП ИС; для подгонки в номинал тонкоплёночных
резисторов; для изменения коэф, преломления нек-рых
оптич. материалов при изготовлении световодов, фото-
приёмников и др. устр-в.
В процессе легирования ионы примеси, ускоренные до
энергий 10'—10ъ эВ, проникают в твёрдое тело и тормо-
зятся в нём за счёт многократных соударений с атома-
ми легируемого в-ва. Изменяя величину энергии ускоре-
ния ионов, можно создавать р—n-переходы в легируе-
мом образце на разл. глубине. При этом в образце появ-
ляются структурные дефекты, накопление к-рых может
привести к аморфизации приповерхностных слоёв. Приме-
няя термообработку (в т. ч. импульсную термическую об-
работку), частично восстанавливают структуру в-ва, одно-
временно электрически активируя внедрённую примесь.
Форма примесного распределения зависит от энергии
внедряемых ионов, хим. и физ. св-в примеси и образ-
ца (при И. л. кристаллов — также от их темп-ры и направ-
ления ионного пучка). При определённой ориентации
крист, решётки легируемого образца относительно направ-
ления ионного пучка ионы примеси могут проникать на
сравнительно большую глубину, проходя вдоль ат. ря-
дов (плоскостей) и испытывая только скользящие столк-
новения (явление каналирования).
И. л. осуществляется в ионно-лучевых^ установках (ИЛУ)
в условиях высокого вакуума (10 —10— Па). Один из ва-
риантов устр-в ИЛУ приведён на рис. Ионы легирую-
щей примеси, образующиеся в ионизац. камере, экстра-
гируются из источника электрич. полем вытягивающего
электрода, фокусируются в пучок трёхэлектродной элект-
ростатич. линзой и приобретают необходимую энергию в
ускоряющей трубке. Чтобы очистить легирующие ионы от
разл. примесных ч-ц, ионный пучок на пути к образцу
Ионное легирование. Схема устройства ионно-
лучевой установки со сканированием ионного
луча: 1 — ионный источник; 2 — вытягивающий
электрод; 3 — фокусирующая линза; 4 — уско-
ряющая трубка; 5 — диафрагмы; 6 — электро-
магнитный сепаратор; 7 — отклоняющая электро-
статическая система; 8—заслонна, открываю-
щая доступ ионам к образцу; 9 — облучаемый
образец.
пропускают через эл.-магн. сепаратор. Высокая равномер-
ность распределения ионов легирующей примеси на до-
статочно большой поверхности легируемого образца (что
необходимо, напр., при изготовлении ПП приборов) обеспе-
чивается сканированием пучка с помощью электростатич.
отклоняющей системы или (и) перемещением образца от-
носительно неподвижного ионного луча. Напр., для И. л.
малыми дозами (10й—101 ион «см- ) обычно применяют
метод сканирования ионного луча, а при больших дозах
(101;>—1017 ион-см— ) чаще используют механич. переме-
щение образца.
И. л. по сравнению с методом диффузии (см. Диф-
фузия примесей в полупроводник) имеет ряд преиму-
ществ: позволяет в более широких пределах и с боль-
шей точностью варьировать величину поверхностной кон-
центрации примесей; вести процесс при более низких
темп-pax; допускает существенно больший выбор леги-
рующих примесей; позволяет получать разнообразные по
форме примесные распределения с чёткими границами
областей легирования; обеспечивает большую чистоту
внедряемых примесей и возможность локального легиро-
вания (либо узким ионным пучком, либо с помощью
защитных масок).
Лит.: Мейер Д ж., Эриксон Л., Дэвис Дж., Ионное легирование
полупроводников, пер. с англ., М., 1973; Технология ионного легиро-
вания, под ред. С. Намбы, пер. с япон., М., 1974; Зорин Е- И.,
Павлов П. В., Те те ль ба ум Д. И., Ионное легирование полупро-
водников, М., 1975; Пранявичюс Л., Дудонис Ю., Модификация
свойств твёрдых тел ионными пучками, Вильнюс, 19В0; Риссел X.,
Руге И., Ионная имплантация, пер- с нем., М., 1983; Аброян И. А.,
Андронов А. Н., Титов А. И., Физические основы электронной и
ионной технологии, М., 1984. 8. Ф. Заболотнов.
ИбННОЕ РАСПЫЛЁНИЕ в технологии электрон-
ных прибор в, разрушение поверхности твёрдых тел в
результате бомбардировки их ионами в вакууме. Первона-
чально это явление, обнаруженное в ЭВП, называлось катод-
ным испарением, поскольку под действием бомбардирую-
щих ч-ц катод «испарялся» даже при темп-ре ниже
темп-ры плавления его материала. Позднее применительно
к технологич. процессам утвердился термин «катодное
распыление» (по аналогии с «катодным испарением»), т. к.
на обрабатываемое тело подавался отрицат. потенциал,
ускорявший движение положит, ионов в направлении по-
верхности этого тела. Однако термин «катодное распы-
ление» применим лишь к части процессов распыления,
часто отрицат. потенциал на обрабатываемое тело не по-
даётся и разрушение его поверхности достигается с по-
мощью сформированного и ускоренного до необходимой
энергии потока ионов.
В технологии электронных приборов И. р. используется
в основном для травления (очистки) поверхности подлож-
ки (мишени), а также для получения тонких пленок путём
осаждения на подложку распылённого в-ва мишени. Для
И. р., как правило, используются ионы инертных газов
(Не1, Ne\ Аг+, Кг1, Хе^) с энергией 0,1—10 кэВ. Наибо-
лее эффективно процесс протекает при бомбардировке
ионами с энергией 0,1—0,5 кэВ. При этом глубина проник-
новения ионов в материал ограничивается неск. атомны-
ми слоями, что создаёт наиболее благоприятные усло-
вия для передачи атомам энергии, достаточной для их вы-
лета с бомбардируемой поверхности
Интенсивность И. р. характеризуется т. н. коэф, распы-
ления (КР), к-рый определяется как отношение числа
выбитых атомов материала к числу падающих на него
ионов. КР зависит от энергии, угла падения, массы и атом-
ного номера бомбардирующих ионов, а также от плот-
ности, массы, ат н и энергии поверхностной связи ато-
мов распыляемого материала Так, наибольшее значение
КР атомов Ад, Си, Мо при бомбардировке их ионами
Аг с энергией 10—5-104 эВ составляет соответственно
12; 7 и 2 атом/ион.
Распыляется материал в основном в виде отд. нейтра-
льных атомов, ср. энергия к-рых составляет 3—5 эВ, г. е.
в 10—100 раз превышает энергию испаряемых ч-ц, поэто-
му адгезия к подложке у плёнок, осаждённых из распы-
лённого в-ва, существенно выше, чем у плёнок, получен-
ных вследствие испарения. Кол-во распылённых конгло-
182
ИОННО-ИОННАЯ
мератов атомов (кластеров) незначительно (неск. процен-
тов); в небольших кол-вах (ок. 1%) в-во мишени распы-
ляется в виде ионов.
Существует неск. способов И. р. Наиболее простой из
них — «диодное» распыление. Устр-во для «диодного»
распыления представляет собой вакуумную камеру (запол-
няемую после откачки инертным газом, напр. Аг, до дав-
ления 5—15 Па) с двумя электродами — катодом и анодом,
отстоящими друг от друга на расстоянии 4—5 см (рис. 1,а).
Обычно катодом служит распыляемая мишень, а роль
анода выполняет металлич. пластина (подложкодержа-
тель) с подложками,подготовленными для осаждения рас-
пыляемого в-ва мишени. При подаче на катод (мишень)
отрицательного (относительно анода) напряжения 4—5 кВ
зажигается аномальный тлеющий разряд, и в результате
возникает поток ионов, бомбардирующих* мишень.
В установках для И. р. «со смещением» (рис. 1,6) под-
ложкодержатель не является анодом, а сам находится
под отрицат. потенциалом (100—200 В) относительно
W анода, что вызывает ионную бомбардировку осаждаемых
плёнок на подложках, удаляющую с их поверхности атомы
и молекулы примесей.
Для уменьшения рабочего давления (до 10—2 Па) и по-
вышения эффективности ионизации газа часто используют
вспомогат. низковольтный дуговой разряд — источник
ионизирующих эл-нов, к-рый образуется между вспомогат.
катодом и анодом (рис. 2). Такой способ наз. «триод-
ным» распылением.
Наибольшая эффективность И. р. достигается с приме-
нением магн. поля, увеличивающего длину пробега эл-нов
и, следовательно, степень ионизации рабочего газа, по-
зволяя снизить давление в камере и увеличить мощность
разряда. Этот способ распыления наиболее удачно реали-
зуется в магнетронных распылит, системах. Магнетрон-
ное распыление обеспечивает скорость осаждения плёнок
до 10—30 нм/с и создаёт возможность нанесения плё-
нок любых материалов, в т. ч. диэлектриков, с высокой
степенью воспроизводимости, что обусловило широкое
применение этого метода в произ-ве ИЭТ.
Лит.: Технология тонких плёнок. Справочник, под ред. Л. Майесе ла,
Р. Глэнга, пер- с англ., т. 1, М., 1977; Чистяков Ю. Д., Райкова Ю. П.,
Физико-химические основы технологии микроэлектроники, М., 1979.
Э- А. Маркарянц.
ИбННО-ИбННАЯ ЭМИССИЯ (вторичная ион-
ная эмиссия), испускание ионов (вторичных) поверх-
ностью твёрдого тела при облучении её ионами (пер-
вичными). В потоке вторичных ионов присутствуют также
отражённые от поверхности первичные ионы. И.-и. э.
характеризуется коэф. И.-и. э. (равным отношению числа
вторичных ионов к числу первичных), распределением
выбиваемых ч-ц по массе, заряду, энергиям и углу вы-
лета. Используется для исследований (диагностики) поверх-
ности с помощью ионных пучков, напр. для анализа эле-
ментного состава приповерхностного слоя и профиля рас-
пределения примесей в материале.
ИОННОЛЕГЙРОВАННЫЙ ТРАНЗИСТОР, транзис-
тор, в к-ром полупроводниковые области с разл. типом
проводимости создаются с помощью ионного легирования.
И. т. (по сравнению с др. транзисторами, напр. диффу-
зионными) обладает рядом преимуществ, обусловленных
особенностями ионного легирования, что позволяет: по-
лучать тонкие (десятые доли мкм) легир. слои при высо-
кой точности их залегания (порядка 0,02 мкм); осущест-
влять точный контроль концентрации легирующей примеси
в широком диапазоне значений (1014—1021 см-3); фор-
мировать заданный профиль распределения примеси;
проводить процессы легирования изотопно-чистой при-
месью при низкой темп-ре в вакуумно-чистых условиях;
локализовывать легир. области (до величин 0,1 мкм); осу-
ществлять широкий выбор ПП материалов (подложек), ле-
гирующих и маскирующих слоёв, а также контролировать
введение радиац. нарушений.
ИбННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА, воздействие сфо-
кусированными пучками ионов средних и высоких энер-
гий (5—500 кэВ) на металлы, полупроводники или ди-
электрики для общего либо частичного изменения их
свойств. При И.-л. о. изменяются структура и фазовый
состав обрабатываемого материала в результате перерас-
пределения атомов внутри фиксир. объёма без изме-
нения его ср. хим. состава и геометрия, размеров (см.
Модифицирование материалов). Осн. направления И.-л. о.:
создание тонких резких р—п-переходов в ПП (см. Ионное
легирование); нетермич активация процессов диффузии
легирующих примесей; обработка ионорезистов, а также
изменение св-в фоторезистов для изготовления фото-
шаблонов с высокой износоустойчивостью (напр., при И.-л. о.
плёнки фоторезиста ионами Р или Аг+ значительно
уменьшается прозрачность плёнки для излучений с дл.
волны >.= = 300—600 нм, а её механич., тепловая и хим.
стойкость возрастают). Чередование И.-л. о. с отжигом в
вакууме используется для эффективной очистки подложек
от нежелат. примесей: при термообработке примеси диф-
фундируют в приповерхностный слой подложки, к-рый
затем удаляется вместе с примесями посредством ионной
очистки или ионно-плазменного травления. в. п. Пугачевич.
ИбННО-ЛУЧЕВОЕ ОСАЖДЁНИЕ, способ нанесения
на подложку тонких плёнок металлов, полупроводников
или диэлектриков с помощью сфокусированных пучков
(лучей) ионов низких энергий (5—100 эВ). При И.-л. о.
под действием ионного пучка повышается эффективная
темп-ра поверхности конденсации (за счёт рассеивания
кинетич. энергии падающих ионов), возрастает десорбция
загрязнений, активизируются процессы миграции и хим.
взаимодействия атомов осаждаемой фазы и подложки,
увеличивается число адсорбционно-активных центров заро-
дышеобразования и повышается нетермич. активация по-
верхности и приповерхностного слоя подложки. Кроме
того, благодаря способности ускоренных ионов проникать
в тело подложки на глубину неск. атомных слоёв резко
увеличивается адгезия осаждаемых плёнок к подлож-
ке. И.-л. о. позволяет равномерно наносить плёнку на
поверхность объёмных тел без сложных перемещений
их в пространстве, выращивать эпитаксиальные слои при
обычной темп-ре подложки, получать плёнки с высокой
плотностью. При торможении ионов в приповерхностном
-0—
3-5 «В
+0
Ионное распыление, Рис. 1. Схема «катодного»
распыления, а — «диодного» б — «со смеще-
нием»; 1 —катод-мишень; 2—подложка, 3 —
подложкодержатель, 4 — анод.
Рис. 2. Схема «триодного» распыления: I —
катод-мишень; 2 — вспомогательный анод; 3 —
подложка; 4 — анод-подложкодержатель; 5 —
вспомогательный катод (термоэмиттер элект-
ронов).
183
ИОННЫЙ
слое подложки или осаждаемом в-ве возникают микро-
области, где в течение ~10—” с может развиваться дав-
ление до 108 Па, а темп-pa достигать 100—1000 °C, что
позволяет получать плёнки в-в, не существующих в сво-
бодном состоянии в природе или находящихся при норм,
условиях в метастабильном состоянии. И.-л. о. позволяет
создавать плёнки с уникальными св-вами. Напр., тонкие
плёнки углерода обладают хорошими изоляц. св-вами
(q=109 ом-м; е=14), высокой хим. и радиац. стойкостью,
повыш. адгезией к разл. подложкам. Такие плёнки мо-
гут быть использованы в качестве подзатворного слоя в
МДП-структурах, для обеспечения надёжного контакта мощ-
ных транзисторов с теплоотводящим радиатором и т. д.
Важной областью применения И.-л. о. является получение
плёнок ПП соединений типа CdS, CdTe, CdSe и др. и созда-
ние на их основе фотоприёмников, солнечных батарей,
акустоэлектронных устройств И др. В. П. Пугачевич,
ИбННО-ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, совокуп-
ность приёмов и способов получения и обработки ма-
териалов и изделий электронной техники с использова-
нием компонентов газоразрядной низкотемпературной
плазмы. Наиболее часто процессы И.-п. т. применяются
в произ-ве ПП приборов, напр. для очистки поверхности
подложек и нанесения на них тонких плёнок металлов,
ПП или диэлектриков посредством ионно-плазм. распыле-
ния, ионного или плазмохим. осаждения (см. Плазмо-
химическая обработка); ионного или ионно-лучевого трав-
ления тонких плёнок для получения ИС определённой то-
пологии; удаления фото-, рентгене-, ионо- и электроне-
резистов посредством ионно-хим. и плазмохим. травле-
ния; внедрения примесей в металлы, ПП и диэлектрики
бомбардировкой их ускоренными ионами легирующих в-в
(см Ионное легирование); ионно-лучевой обработки ионо-
резистов в процессах ионной литографии; получения тон-
кодисперсных и сфероидизированных абразивных материа-
лов для абразивной обработки ПП пластин.
Лит.: Ивановский Г. Ф., Петров В. И., Ионно-плазменная обра-
ботка материалов, М., 1986. 8. П. Пугачевич.
иОнно-плАзменное травлёние, способ уда-
ления вещества с поверхности подложки с использова-
нием компонентов низкотемп-рной газоразрядной плаз-
мы — ионов, электронов, возбуждённых атомов и свобод-
ных радикалов. В зависимости от механизма процессов,
протекающих на обрабатываемой поверхности подложки,
различают ионное, ионно-хим. и плазмохим. травление.
По сравнению с обычным хим. травлением И.-п. т. имеет
ряд важных преимуществ, основными из к-рых являются:
высокая разрешающая способность (для получения рельеф-
ной поверхности по заданной топологии с мин. боковым
растравливанием); возможность совмещения в единой
технологич. установке последовательно выполняемых опе-
раций травления, удаления защитных масок и очистки
поверхности подложки (см. Ионная очистка); возможность
осуществления частичной или полной автоматизации тех-
нологич. процесса. Кроме того, И.-п. т. практически не
загрязняет окружающую среду, т. к. в операциях И.-п. т.
участвует значительно меньше, чем при обычном хим.
травлении, рабочих газов и смесей.
В. П. Пугачевич, Ю. Д. Чистяков.
ИбННО-ФОТбННАЯ ЭМИССИЯ, испускание кван-
тов эл.-магн. излучения (фотонов) поверхностью твёрдо-
го тела и эмитированными из неё частицами при бом-
бардировке её ионами. Характеризуется коэф. И.-ф. э. (рав-
ным отношению числа испущенных фотонов к числу
падающих на поверхность ионов), распределением испус-
каемых фотонов по энергиям. Используется для исследо-
ваний (диагностики) поверхности с помощью ионных пучков.
ИбННО-ЭЛЕКТРбННАЯ ЭМИССИЯ, испускание
электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости в
вакуум или газовую среду при бомбардировке ионами.
Происходит в результате передачи эл-нам бомбардируе-
мого материала как постулат, энергии ионов (кинетич. вы-
бивание), так и энергии, выделяющейся при их нейтра-
лизации (потенциальное вырывание). Характеризуется коэф.
ПРИБОРЫ, то же, что газоразрядные при-
ЛАЗЕР, газовый лазер, в к-ром генерация
на определённых переходах между уров-
И.-э. э. (равным отношению числа эмитированных эл-нов
к числу падающих на поверхность ионов), энергетич. и
угловым распределениями эл-нов. Используется для ре-
гистрации ч-ц и исследований (диагностики) поверхнос-
тей, а также (напр., в технологии микроэлектроники) для
контроля ориентации кристалла относительно легирую-
щего пучка.
ИОННЫЕ
боры.
ИбННЫЙ
происходит
нями энергии ионов. Различают И. л. на переходах инерт-
ных газов (см. Аргоновый лазер) и на переходах ионов
металлов или металлоидов. В И. л. для получения тре-
буемых ионных потоков необходима высокая плотность
разрядного тока (до 1000 А/см2), что достигается в дуго-
вом разряде низкого давления. С ростом тока генера-
ция в И. л. может быть получена и на переходах много-
зарядных ионов, в т. ч. в УФ области спектра.
ИбННЫЙ МИКРОСКОП, прибор для получения уве-
личенного изображения исследуемого объекта с помощью
пучков ионов. По принципу действия аналогичен элект-
ронному микроскопу. В И. м. поток ионов, создавае-
мый термоионным или газоразрядным источником, прохо-
дя через исследуемый объект и испытывая в разл. его
участках рассеяние и поглощение, фокусируется системой
электростатич. или магн. линз и создаёт на экране или в
светочувствит. слое фотоматериала увеличенное изобра-
жение объекта. По сравнению с электронным И. м. имеет
большую разрешающую способность, обеспечивает луч-
шую контрастность изображения. Однако из-за ряда не-
достатков (заметная потеря энергии ионов даже при про-
хождении через очень тонкие объекты, что приводит к
разрушению последних; большая хроматич. аберрация; раз-
рушение ионами люминофора экрана; слабое фотографич.
действие ионов) И. м. в наст, время (нач. 90-х гг.) приме-
няются редко; чаще используют в тех же целях безлин-
зовый ионно-оптич. прибор — ионный проектор.
ИбННЫЙ ПОТОК, совокупность свободных ионов (ато-
марных, молекулярных, одно- и многозарядных), движу-
щихся в к.-л. среде в одном преимущественном направ-
лении. И. п. образуются под действием электрич. и магн.
по тей или (и) вследствие неравномерной концентрации
ионов в разл. областях среды. И. п. с ограниченными по-
перечными размерами наз. ионным пу‘ком. Коли-
чественно такой И. п. характеризуется силой полного тока,
интенсивностью расширения под действием собств. про-
странств. заряда, мощностью, распределениями плотнос-
ти тока по сечению И. п., поперечной и продольной со-
ставляющими скорости ионов. Остросфокусированный (с
достаточно малыми поперечными размерами) И. п. по ана-
логии со световой оптикой наз. ионным лучом.
ИбННЫЙ ПРОЁКТОР (полевой ионный микро-
скоп), безлинзовый ионно-оптич. прибор для получения
увеличенного (в 106—107 раз) изображения поверхности
твёрдого тела. С помощью И. п. можно наблюдать рас-
положение отд. атомов в крист, решётке. Изобретён в
1951 Э. Мюллером (США), к-рый создал электронный
проектор. Представляет собой обычно конусообразную
стеклянную колбу (рис.), дно к-рой (экран) покрыто слоем
люминофора; в центре колбы расположен игольчатый
электрод, окружённый др. кольцевым электродом. При
создании между электродами разности потенциалов в неск.
кВ напряжённость электрич. поля у поверхности острия
игольчатого электрода достигает ~(2—6)-10е В/см, что
вызывает вблизи поверхности острия интенсивную иони-
зацию атомов (или молекул) газа, заполняющего колбу.
Возникающие при этом эл-ны попадают на остриё, а
положит, ионы приобретают под действием поля радиаль-
ное ускорение, устремляются к экрану и бомбардируют
его, вызывая свечение люминофора; в результате на эк-
ране появляется увеличенное световое изображение рас-
пределения плотности ионного тока, отражающее струк-
ионным
184
туру поверхности острия. Давление газа в колбе обычно
не превышает 0,1 Па. Увеличение, обеспечиваемое И. п.,
пропорционально расстоянию от острия до экрана и об-
ратно пропорционально радиусу кривизны острия. И. п.
широко применяются при исследовании ат. структуры по-
верхности твёрдых тел из металлов, сплавов и соеди-
нений. В сочетании с масс-спектрометром И. п. обра-
зует т. н. ат. зонд, к-рый обеспечивает значительно боль-
шие, чем И. п., возможности для проведения исследований.
Лиг.: Мюллер Э. В., Цонг Т. Т.н Полевая ионная микроскопия, по-
левая ионизация и полевое испарение, пер. с англ., М.„ 1980,
ИбННЫЙ РАЗРЯДНИК, то же, что искровой разрядник.
ИОНОРЕЗЙСТ, жидкий резист, чувствительный к воз-
действию ионов лёгких элементов (Н1, Не \ О 1 , Аг и
др.) с энергией от 30 кэВ до неск. мэВ; применяется в
ионолитографии (см. Литография). Слой, сформирован-
ный из И., обычно имеет толщину 0,1—0,6 мкм.
В качестве И. могут использоваться все электронорезис-
ты и рентгенорезисты. Осн. позитивные И. — произ-
водные полиметилметакрилата и полисульфонов; осн. н е-
гативные И. — производные полиакрилатов, полисти-
рола, полидиенов=
Чувствительность И. существенно зависит от массы и
энергии экспонирующих ионов и обычно на один-два по-
рядка превышает чувствительность тех же материалов
при облучении их эл-нами или рентгеновским излуче-
нием. Так, чувствительность позитивных И., как правило,
составляет 10-6—10“1 Кл/см2, негативных — 10- 7—
10“8 Кл/см2. Разрешающая способность лучших И. дости-
гает 0,1 мкм, при этом возможно получение тонких ли-
ний с большой глубиной рельефа. Перспективно приме-
нение И для создания СБИС с высокой степенью ин-
теграции и размерами элементов 0,1—0,3 мкм.
Лит.; Валиев К. А., Раков А. В., Физические основы субмикрон-
ной литографии в микроэлектронике, М., 1984; Hall Т. М., Wagner А.,
Thompson L. F., «J. Vac. Sci. Technol.», 1979, v. 16, № 6, p. 1B89—92;
Komuro M., A tod a N., Kawakatsu H., «J. Electrochem. Soc.», 1979.
v. 126, № 3, p. 483—90. Г. К. Селиванов.
ЙРЛИ ЭФФЁКТ, см. Эрли эффект.
ИСКРОВбИ РАЗРЯД, нестационарный газовый разряд
при высоком напряжении и давлении газа порядка ат-
мосферного. Развитие И. р. связано с образованием стри-
меров. При большом сопротивлении цепи И. р. имеет
колебат. характер с подъёмами и спадами напряжения.
При достаточной мощности источника тока И. р. завер-
шается дуговым или тлеющим разрядом. И. р. исполь-
зуется в ионных разрядниках для переключения электрич.
цепей, а также в искровых счётчиках заряженных ч-ц.
И. р. в жидких средах применяется для прецизионной элект-
роискровой обработки токопроводящих материалов, в т. ч.
при изготовлении деталей и узлов электронных приборов.
ИСКРОВбИ РАЗРЯДНИК (ионный разрядник),
безнакальный газоразрядный прибор, резко изменяющий
свою электропроводность при возникновении разряда меж-
ду электродами под действием приложенного электрич.
напряжения (см. Искровой разряд). И. р. пропускает токи,
по значению близкие к токам короткого замыкания.
Конструктивно представляет собой наполненный газом
(при давлении до тысяч гПа) стеклянный или металло-
керамич. баллон, в к-ром расположены два или более
электродов. Для наполнения И. р. используются инертные
газы (или их смеси), водород, азот, кислород, воздух,
пары воды.
По принципу действия И. р. подразделяются на управ-
ляемые и неуправляемые. В управляемых И. р. (рис. 1)
газовый разряд (пробой) возникает в определённом диа-
пазоне анодных напряжений при подаче импульсного на-
пряжения на управляющий электрод. Осн. параметры та-
кого И. р. — диапазон анодных напряжений, электрич.
прочность, время запаздывания разряда, амплитуды тока
и напряжения, длительность и энергия управляющего им-
пульса. В неуправляемых И.р. (рис. 2) пробой насту-
пает при определённых значениях напряжения, завися-
щих от конструкции прибора. Осн. параметры — статич.
и динамич. напряжения пробоя, время запаздывания раз-
ряда, межэлектродная ёмкость, сопротивление изоляции.
К неуправляемым И.р. относятся также т. н. разряд-
ники-обострители, представляющие собой устр-ва,
формирующие высоковольтные импульсы (до 550 кВ) с
передним фронтом до единиц нс. По сравнению с др.
приборами аналогичного назначения И. р. имеют ряд
преимуществ: отсутствие накала, мгновенная готовность
к работе, высокий кпд при значит, уровнях коммутируе-
мой энергии, большие рабочие напряжения и токи комму-
тации, устойчивость к радиации, высокая надёжность.
И. р. применяют для защиты аппаратуры высоковольт-
ных линий электропередачи и линий связи от опас-
ных перенапряжений при грозовых и т. п. разрядах, для
переключения высокочастотных и высоковольтных электрич.
цепей в устр-вах локации, автоматики, телемеханики,
измерит, техники, ядерной физики и т. д.
Лит.: Киселёв Ю. В., Черепанов В. П-, Искровые разрядники,
M., 1976. Ю. В. Киселёв.
ИСПАРИТЕЛЬ, теплообменное устройство для получе-
ния газообразной или паровой фазы вещества, находящего-
ся в жидком или твёрдом состоянии. В электронном
приборостроении применяется в технологии ИС для соз-
дания тонких плёнок, при нанесении плёночных покры-
Р-63(6).
Ионный проектор. Схе-
ма устройства ионно-
го проектора: 1 —
игольчатый электрод;
2 — кольцевой элект-
род; 3 — экран; 4 —
стеклянная колба.
Искровой разрядник. Рис. 1. Управляемые раз-
рядники РТ-53(а) и Р-37(б).
Рис. 2. Неуправляемые разрядники Р-26(а)
185
ИСПЫТАНИЯ
тий на оптич. системы, диффузии примесей в ПП, выра-
щивании эпитаксиальных слоёв. Различают И. резистив-
ные (контактные и радиац. нагрева), индукц., электрон-
ные, дуговые, лазерные.
Контактный резистивный И. представляет собой
проволоку или ленту из W, Мо или к.-л. др. тугоплав-
кого металла (нагреват. элемент), на к-рую навешивают
или раскладывают кусочки испаряемого в-ва (ИВ) (рис.
1, а, б). ИВ разогревается до темп-ры плавления за счёт
тепловой энергии, выделяющейся в нагревателе при про-
текании через него электрич. тока. В И. такого типа рас-
плавленное ИВ находится в непосредств. контакте с нагре-
вателем, поэтому для получения высокочистых продуктов
испарения необходимо, чтобы материал нагревателя не
образовывал с расплавленным ИВ летучих хим. соедине-
ний и имел ничтожно малое давление собств. пара при
темп-ре испарения.
Радиационный резистивный И. содержит тигель
из тугоплавкого материала (напр., AI2Q3, графита, квар-
ца), куда для нагрева помещают ИВ; тигель снабжён
электронагреват. элементом в виде проволочной спира-
ли, по к-рой пропускается электрич. ток. (рис. 1, в).
Индукционный И. представляет собой нагреватель-
ный индуктор, по обмотке к-рого пропускается ток высо-
кой частоты (рис. 2). В рабочую зону индуктора ИВ поме-
щают в тигле или без него (под действием эл.-магн. поля
индуктора нек-рые ИВ могут находиться во взвешенном
состоянии, без тигля, благодаря чему устраняется кон-
такт ИВ с материалом И.; в пром, произ-ве такие
И. встречаются редко, чаще применяют И. с керамич.
тиглями). Осн. недостатки индукц. И.: малый кпд, а также
невозможность испарения в нём диэлектриков.
Электронные И. подразделяются на термоэлект-
ронные и электронно-лучевые. В И. первого типа ИВ в тиг-
ле или вне тигля нагревается потоком эл-нов, испускае-
мых термоэлектронным катодом; в этом случае тигель
из тугоплавкого металла или непосредственно ИВ выпол-
няют роль анода, когда на них подаётся положительное
(относительно катода) напряжение (рис. 3)= В электронно-
лучевом И. благодаря фокусировке эл-нов в узкий пу-
чок — электронный луч — можно получить высокую кон-
центрацию энергии (до 5-108 Вт/см2) на незначит. участке
поверхности ИВ, в результате чего возникает локальная
зона испарения, в то время как большая часть ИВ остаёт-
ся в твёрдом (не расплавленном) состоянии (рис. 4). Та-
ким образом удаётся исключить соприкосновение распла-
вленного ИВ со стенками тигля, приводящее к загряз-
нению продуктов испарения.
Дуговые И., так же как и электронно-лучевые, обес-
печивают высокую концентрацию энергии (10-—10* Вт/см2),
что позволяет получать продукты испарения для созда-
ния плёнок практически из любых электропроводящих
материалов, в т. ч. из тугоплавких сплавов, с сохране-
нием их компонентного состава. Интенсивный разогрев
и высокая темп-ра в зоне катодного пятна электрич.
дуги (рис. 5) приводят к взрывообразному испарению
ИВ с поверхности катода, при этом в потоке пара по-
являются капли расплавленного в-ва; из-за этого дуговые
И. применяют гл. обр. в тех случаях, когда капли ИВ су-
щественно не влияют на качество осаждаемых плёнок
(напр., при нанесении защитных покрытий).
Лазерные И. благодаря исключительно высокой кон-
центрации энергии в лазерном луче (108—10у Вт/см2) поз-
воляют получать любые плёнки непрозрачных материа-
лов. Однако из-за недостаточной отработанности этого
метода лазерные И. в технологии тонких плёнок приме-
няются сравнительно редко.
С кон. 70-х гг. в технологии тонких плёнок метод испа-
рения с последующим осаждением из паровой фазы всё
чаще уступает методу ионного распыления.
Лит.: Хирс Д., Паунд Г., Испарение и конденсация, пер. с англ.,
[М.], 1966; Технология тонких плёнок.. Справочник, под. ред. Л. Майссела,
Р. Глэнга, пер. с англ., т. 1, М., 1977. Э. А. Маркарянц, Ю. Я. Мелехин.
ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ, оп-
ределение уровня качества и надёжности электронных
приборов (ЭП) или установление их соответствия требо-
ваниям стандартов и технич. условий. И э. п. осущест-
вляются с помощью спец, устр-в и установок (см. Испы-
тательное оборудование) на стадиях разработки, произ-ва
и эксплуатации ЭП с целью изучить зависимость харак-
теристик приборов от режимов работы и внеш, нагру-
зок (исследоват. испытания), выявить и изъять дефектные
или потенциально ненадёжные приборы (технологич., или
отбраковочные, испытания), проверить соответствие ЭП
требованиям стандартов и техн, условий (контрольные
испытания), определить уровни безопасных и разрушаю-
щих нагрузок (граничные испытания). Испытания подраз-
деляются на климатические, механические, электрические.
Климатич. и механич. испытания отражают воздействие
на ЭП факторов окружающей среды в процессе их экс-
плуатации, при хранении и транспортировке, напр. влия-
ние на работоспособность ЭП темп-ры, влажности, давле-
ния, загрязнённости атмосферы, ударов, вибрации, линей-
ных ускорений. Особое место занимает проверка ЭП на
надёжность и сохраняемость, проверка на прочность и гер-
метичность выводов, а также контроль размеров и внеш.
Иеларитепь. Рис. 1. Резистивные испарители:
а — контактный проволочный; б — контактный
ленточный; в — радиационный; 1 — нагреватель;
2 — испаряемое вещество; 3— тигель.
Рис. 2» Индукционный испаритель: 1 —• тигель;
2 — нагревательный индуктор; 3 — испаряемое
вещество.
Рис. 3. Термоэлектронный испаритель: f — ти-
гель; 2 — катод; 3 — отражатель; 4 — испаряе-
мое вещество.
Рис4 4. Электронно-лучевой испаритель: 1 —
тигель с водяным охлаждением; 2— испаряе-
мое вещество; 3 — зона испарения; 4 —— элект-
ронный луч; 5 — электронный прожектор.
Рис. 5. Дуговой испаритель: f — катод; 2 —
анод; 3 — поджигающий электрод; 4 — испаряе-
мое вещество.
ИСПЫТАНИЯ
186
вида. Электрич. испытания охватывают измерение электрич.
параметров, снятие электрич. или электрофиз. характе-
ристик, определение максимально допустимых электрич.
режимов. Методы и условия проведения климатич. и ме-
ханич. И. э. п. унифицированы и регламентированы; уров-
ни нагрузок при испытаниях различны не только для раз-
ных видов ЭП, но иногда и для разных типов одного и
того же вида ЭП в зависимости от их назначения и кон-
структивно-технологич. особенностей.
Исследовательские испытания проводят гл.
обр. на стадии разработки образцов и производств, ос-
воения ЭП.
Технологические испытания — конечный этап
процесса произ-ва ЭП; на этом этапе отбраковывают де-
фектные или ненадёжные изделия, появление к-рых обус-
ловлено нарушениями технологич. процесса, несовершен-
ством конструкции ЭП и (или) технологии их изготов-
ления. Как правило, технологич. И. э. п. не ограничивают-
ся к.-л. одним видом испытаний, а представляют собой
совокупность испытаний разл. вида.
Наиболее широк и разнообразен состав технологич. ис-
пытаний для ПП приборов и ИС: визуальный контроль
ПП структуры до герметизации прибора, выдержка в ка-
мере тепла, циклич. воздействие повышенной и пони-
женной темп-ры, воздействие линейных (центробежных)
ускорений, контроль герметичности корпуса, электротер-
мотренировка. В зависимости от требований к уровню ка-
чества и надёжности состав технологич. испытаний может
изменяться (сокращаться), что регламентируется техно-
логич. документацией. Визуальный контроль ПП структу-
ры осуществляют в основном с помощью оптич. микро-
скопа при 50—150-кратном увеличении. Выдержка в каме-
ре тепла продолжается до 48 ч при темп-ре 125—150 “С.
При термоциклировании ЭП поочерёдно помещают в не-
работающем состоянии в камеру холода (—60 °C) и в ка-
меру тепла (125 °C); число таких циклов обычно 3 или
5. Линейные ускорения при технологич. испытаниях до-
стигают 100 тыс. м-с— . Герметичность корпусов обычно
проверяют масс-спектрометрич. методом (при этом выяв-
ляются малые течи ~5-10— Па-см'), погружением в жид-
кость, фиксируя изменения параметров ЭП после пребы-
вания в жидкости или в парах воды (средние и большие
течи). При электротермотренировках ЭП устанавливают
обычно максимально допустимый электрич. режим при
повыш. темп-ре окружающей среды; продолжительность
электротренировки зависит от конструкции прибора и тре-
бований к его надёжности и достигает иногда неск. сут.
Для др. видов ЭП объём технологич. испытаний сущест-
венно меньший; напр., приёмно-усилит. лампы подверга-
ются чаще всего испытаниям только на отсутствие вре-
менных коротких замыканий и обрывов в цепях электро-
дов. Технологич. испытания завершаются проверкой
электрич. параметров ЭП, после чего приборы, признан-
ные годными, предъявляются на контрольные испытания.
Контрольные испытания подразделяются на ква-
лификационные, проводимые при производств, освоении
нового типа ЭП с целью их проверки на полное соот-
ветствие требованиям техн, условий и оценки готовности
предприятия-изготовителя к выпуску этих ЭП; приёмо-
сдаточные, при к-рых оценивается качество каждой предъ-
явленной к приёмке партии ЭП — в результате контро-
ля внеш, вида, габаритных и установочных размеров,
электрич. параметров, маркировки и отсутствия времен-
ных (перемежающихся) обрывов и коротких замыканий
в цепях электродов при воздействиях ударных и вибрац.
нагрузок; периодические, проводимые для контроля ка-
чества текущей продукции и стабильности технологич.
процесса произ-ва и охватывающие испытания на безот-
казность или стабильность ЭП при работе. Сюда же отно-
сятся измерение электрич. параметров, испытания на тепло-
и холодоустойчивость, на быструю смену темп-p, удар-
ную прочность, вибропрочность, виброустойчивость, стой-
кость к линейным ускорениям, герметичность и влаго-
устойчивость, а также проверка механич. прочности вы-
водов и пригодности их к пайке. В качестве самостоят.
категории проводят испытания на долговечность и на со-
храняемость. Кроме указанных испытаний при изменении
конструкции или технологии изготовления ЭП проводят т. н.
типовые испытания, по результатам к-рых оценивают
эффективность этих изменений.
Контрольным испытаниям, как правило, подвергаются не
все предъявляемые к приёмке ЭП, а лишь часть их (вы-
борка). Объём выборок для разных групп испытаний раз-
личен и зависит от вида и назначения ЭП, требуемо-
го и достигнутого в произ-ве уровня качества, массо-
вости выпуска, сложности и стоимости испытаний, их ха-
рактера. Обычно для приёмо-сдаточных испытаний выбор-
ка достигает 100—200 шт., для др. испытаний 10—20 шт.
(50 шт. при испытании на безотказность). Уровни нагру-
зок при механич. и климатич. испытаниях устанавливают
равными предельно допустимым эксплуатац. значениям
И. э. п. на безотказность, как правило, проводят при пре-
дельно допустимой повыш. темп-ре и соответствующем
предельном электрич. режиме. Длительность И. э. п. на
безотказность составляет обычно 500 ч. И. э. п. на долго-
вечность и сохраняемость проводят при норм, темп-ре
окружающей среды. Продолжительность этих испытаний
устанавливается равной соответственно мин. наработке и
сроку сохраняемости ЭП.
При граничных испытаниях образцы ЭП подвер-
гаются воздействию электрич., механич. или климатич.
нагрузки (постоянной или циклической) в течение уста-
новленного промежутка времени, после чего её уровень
увеличивается и ЭП выдерживаются под новой нагруз-
кой. Для первой ступени, как правило, принимают уро-
вень нагрузки, равный максимально допустимому значе-
нию; на каждой последующей ступени нагрузка увеличи-
вается по сравнению с предыдущей на 20—30%. Гра-
ничные испытания для разных видов, а иногда и типов
ЭП различны и могут включать: одиночные механич.
удары, линейные ускорения, изменения темп-ры окружаю-
щей среды, хранение при повыш. темп-ре, работу в тя-
жёлом электрич. режиме. Каждый вид граничных И. э. п.
проводят на выборке из 10—20 ЭП.
Результаты граничных испытаний используют не только
для проверки запасов прочности у ЭП, но и при выборе
режимов отбраковочных испытаний, а также при разра-
ботке программ обеспечения качества и надёжности при-
боров на основе выявленных при граничных испытаниях
механизмов отказов. Граничные испытания позволяют оп-
ределить области допустимого форсирования электрич
режимов, используемых при ускоренных испытаниях ЭП на
надёжность. Проводятся граничные испытания редко, гл.
обр. при разработке новых образцов ЭП и их освоении
в произ-ве. Иногда граничные испытания включают в сос-
тав типовых контрольных испытаний, проводимых при изме-
нениях конструкции и технологии изготовления, если из-
менения могут повлиять на запасы прочности ЭП по тому
или иному действующему на них фактору.
При И. э. п. первостепенное значение придаётся исклю-
чению возможности повреждения приборов из-за неис-
правности испытат. оборудования или по вине операто-
ра. Для этого тщательно заземляют испытат. стенды и
измерит приборы; обеспечивают надёжный электрич. кон-
такт ЭП с испытат. схемой; исключают переходные про-
цессы в испытат. схеме, способные вызвать превыше-
ние максимально допустимого режима работы ЭП; ис-
ключают возможность воздействия на приборы статич.
электричества, накапливающегося на операторе (особенно
важно для ПП приборов р ИС СВЧ диапазона, у к-рых
большие заряды статич. электричества могут вызвать про-
бои р—п-переходов), строго соблюдают установленный
порядок подключения электродов ЭП к источникам пи-
тания и т. п.
Обязательным для И. э. п. является тщательное иссле-
дование отказавших при испытаниях ЭП. Оно проводит-
ся для установления причин и механизмов отказов и раз-
работки на этой основе мероприятий по обеспечению и
повышению качества и надёжности выпускаемой продук-
ции. Такому исследованию обычно подвергаются все ЭП,
187
ИСТОЧНИК
отказавшие при контрольных и граничных испытаниях и
выборочно отказавшие при отбраковочных испытаниях.
Лит.: Транзисторы. Параметры, методы измерений и испытаний, М.,
1968; Основы технологии производства электровакуумных приборов, 2 изд.,
Л., 1971; Перельман Б. Л., Сидоров В. Г., Методы испытаний и обо-
рудование для контроля качества полупроводниковых приборов, М., 1979;
Глудкин О. П., Черняев В. Н., Технология испытания микроэлемен-
тов радиоэлектронной аппаратуры и интегральных микросхем, М., 1980.
И. Г. Бергельсон.
ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, установки,
устройства и приспособления для проведения испытаний
электронных приборов и пром, изделий электронной тех-
ники на надёжность, устойчивость к воздействию внеш,
факторов, для выявления дефектных и потенциально не-
надёжных приборов в процессе их изготовления. Приме-
няемое в электронике оборудование для испытаний ИЭТ
подразделяется на общепромышленное и специализиро-
ванное.
Общепромышленное И. о. предназначено для
механич., климатич. и комплексных испытаний разл. видов
ИЭТ в неработающем состоянии. В составе этого вида
оборудования отсутствуют устр-ва, обеспечивающие рабо-
чий режим ИЭТ (подачу электрич. напряжения, тока,
входных сигналов) в процессе испытаний. В состав
общепром. И. о. для механич. испытаний входят вибро-
стенды и стенды для ударных нагрузок, центрифуги, уста-
новки акустич. шума и др. оборудование. Для испыта-
ний ИЭТ на вибрац. нагрузки наиболее широко приме-
няются электродинамич. вибростенды, обеспечивающие
как постоянные гармонич. колебания, так и случайные
вибрации в диапазоне частот 5—104 Гц. И. о. для провер-
ки ИЭТ на ударные нагрузки подразделяется на стенды
одиночных ударов и стенды многократных ударов; пер-
вые предназначены в основном для испытаний ИЭТ на
предельно допустимые ударные нагрузки до 106 м/с2, вто-
рые— для испытаний на ударные ускорения от 102 до
5-103 м/с2 (возникающие, напр., при транспортировке ИЭТ).
Центрифуги предназначены для испытания ИЭТ на линей-
ные ускорения (перегрузки); макс, ускорение, создавае-
мое центрифугами общепром, назначения, достигает
104 м/с2. Акустич. установки в зависимости от вида соз-
даваемого воздействия подразделяются на установки со
звуковыми сигналами меняющейся частоты и установки
со случайными акустич. шумами.
И. о. для климатич. испытаний позволяет определять
реакцию ИЭТ на изменения (плавные и скачкообразные)
темп-ры и влажности воздуха и др. факторов, воздей-
ствующих на ИЭТ как в атмосфере, так и в космич.
пространстве. Осн. видами общепром, оборудования для
климатич. испытаний ИЭТ являются камеры тепла, холода,
быстрой смены темп-p (термоциклирования и термоуда-
ра), влаги, давления, соляного тумана (аналогичного
морскому), солнечной радиации, дождя, пыли, агрессив-
ных газов. Осн. вид оборудования для биологич. испы-
таний — камеры грибообразования.
Для комплексных испытаний ИЭТ применяются установ-
ки, в к-рых ИЭТ подвергаются воздействию одновремен-
но или в определённой последовательности неск. фак-
торов, часто различной физ. природы, напр. тепла и
холода, тепла и повыш. давления, ударных ускорений
при пониж. давлении, холода и повыш. влажности.
Специализированное И. о. предназначено для про-
ведения испытаний конкретных видов изделий микро-
электроники. В его состав входят стенды, камеры и др.
техн, средства, обеспечивающие испытания изделий в рабо-
чем режиме (если это предусматривается методикой ис-
пытаний). В зависимости от вида создаваемых воздей-
ствий различают И. о., предназначенные для механич.,
климатич. комплексных испытаний и испытаний на надёж-
ность. К И. о. для механич. испытаний относятся вибро-
стенды, ударные стенды и центрифуги. Для испытаний
изделий микроэлектроники используются электродинамич.
вибростенды, создающие вибрации в диапазоне частот
5—104 Гц, и пьезоэлектрич. вибростенды с диапазоном
частот 10 '—2-Ю4 Гц; электродинамич. и магнитоиндукц.
ударные стенды с макс, ускорением до 10ь м/с2; ультра-
центрифуги с макс, ускорением до 1,25-10ь м/с2.
В состав специализир. И. о. для климатич. испыта-
ний входят камеры тепла и холода, камеры сме-
ны темп-ры. В камерах холода и смены темп-ры в ка-
честве хладагента используется жидкий азот. По конструк-
тивному исполнению климатич. И. о= делится на две группы:
камеры со свободным объёмом и модули микрокамер.
В камерах со свободным объёмом испытаниям под-
вергаются одновременно неск. изделий; изделия об-
дувают воздухом, нагретым до заданной темп-ры, ско-
рость обдува не превышает 2 м/с. Предусмотрена воз-
можность использования микро-ЭВМ для автоматизир. уп-
равления режимом работы камеры. Микрокамера рассчи-
тана на испытания 1—5 МИС или БИС: тепловое воз-
действие на изделие обеспечивается посредством контак-
та с термостатирующим устр-вом, на к-ром поддержи-
вается и контролируется требуемая темп-ра. Модуль мик-
рокамер состоит из 5—20 микрокамер. В состав мо-
дуля также входят источники питания, генераторы вход-
ных сигналов для испытываемых изделий и система авто-
матич. управления режимом испытаний по каждой микро-
камере. Предусмотрена возможность управления режимом
работы модуля от микро-ЭВМ.
В состав оборудования для испытания ИЭТ на надёж-
ность входят стенды безотказности, долговечности, элект-
ротермотренировки. Стенд для испытания на безотказ-
ность по конструктивному исполнению аналогичен каме-
рам тепла со свободным объёмом и обеспечивает одно-
временную загрузку от 20 до 200 изделий. Стенд со-
держит камеры с системой автоматизир. управления ре-
жимами испытаний, источники питания, генератор вход-
ных сигналов, систему защиты от перегрузки, систему конт-
роля функционирования изделия. Стенды обеспечивают
при норм, испытаниях диапазон темп-p от -|-50 до -}—150 °C;
при ускоренных испытаниях от +50 до +300 °C. Обо-
рудование для испытаний ИЭТ на долговечность отли-
чается от оборудования для испытания на безотказность
отсутствием камеры термостатирования, т= к. испытания
проводятся при норм, темп-ре окружающей среды. И. о.
для проверки изделий микроэлектроники на надёжность
имеет, как правило, автоматизир. системы управления на
базе микро-ЭВМ.
Специализир. И. о. по сравнению с общетиповым име-
ет более высокую производительность при испытаниях,
расширенные функцион. возможности, более высокий уро-
вень автоматизации, меньшие габаритные размеры, массу
И энергопотребление. 8. Ф. Сорокин.
ИСТОК ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА, см. в ст.
Полевой транзистор.
ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
(ИВЭП), устройство, преобразующее один вид электрич.
энергии в другой, предназначенное для питания радио-
электронной аппаратуры, устройств автоматики, связи и т. д.
ИВЭП осуществляют преобразование энергии перем, тока
в энергию пост, тока и наоборот, повышение или по-
нижение электрич. напряжения, фильтрацию помех и пуль-
саций, стабилизацию напряжения, а также обеспечи-
вают гальванич. развязку цепей электропитания аппаратуры
от первичной электрич. сети. К осн. характеристикам
ИВЭП относятся: параметры питающей электрич. сети; уро-
вень выходного напряжения; стабильность выходного напря-
жения при изменении входного напряжения, тока нагрузки,
темп-ры, времени; коэф, полезного действия; уровень пуль-
саций; уровень излучающих помех; уд. отношение выход-
ной мощности к объёму и массе устр-ва, условия экс-
плуатации и др.
ИВЭП состоят из разл. узлов (часто в модульном ис-
полнении), выполняющих одну или неск. ф-ций (выпрям-
ление, усиление, фильтрацию, регулирование и т. д.),
Большинство совр. ИВЭП создаются на основе ПП при-
боров и отличаются режимом работы регулирующего мо-
дуля — непрерывным или импульсным. Для преобразования
перем, напряжения в постоянное в ИВЭП широко ис-
пользуются выпрямители на полупроводниковых диодах; в
КАДМИИ
188
качестве инверторов (преобразователи пост, тока в пере-
менный) всё большее применение находят управляемые
ПП вентили, выполненные на транзисторах или тирис-
торах- Преобразование низкого пост, напряжения в более
высокое обычно осуществляется с помощью полупровод-
никовых преобразователей постоянного напряжения. К
ИВЭП, преобразующим энергию перем, тока, относятся все-
возможные трансформаторы.
В зависимости от способа стабилизации различают ИВЭП
с линейным (непрерывным) и импульсным стабилизато-
ром пост, напряжения (наиболее распространены); с регу-
лируемым выпрямителем; со стабилизатором перем,
напряжения (обычно ферромагнитным). ИВЭП с ферро-
магн. стабилизаторами и регулируемыми выпрямителями
применяются редко, т. к. не обеспечивают высоких зна-
чений коэф, стабилизации выходного напряжения и об-
ладают сравнительно большими габаритными размерами
и массой.
В 80-х гг. всё шире используются ИВЭП с бестрансфор-
маторным входом, в к-рых выпрямленное и предварительно
отфильтрованное сетевое напряжение преобразуется ин-
вертором на переключательных транзисторах в перем,
напряжение высокой частоты. Из состава таких ИВЭП
исключены крупногабаритный входной трансформатор НЧ
и НЧ сглаживающий фильтр, что существенно умень-
шает размеры ИВЭП. Способность переключат, тран-
зисторов работать в УЗ диапазоне (св. 20 кГц) обеспе-
чивает высокое значение кпд ИВЭП при полном отсут-
ствии акустич. шумов. Разработка ИВЭП с бестрансфор-
маторным входом стала возможной благодаря созда-
нию высоковольтных переключат, транзисторов, выпрями-
тельных полупроводниковых диодов с малым временем
восстановления, спец, конденсаторов и дросселей фильт-
ров, ВЧ сглаживающих фильтров и т. д. ИВЭП с бестранс-
форматорным входом отличаются высокими уд. характе-
ристиками, но имеют в то же время значительно более
высокие (по сравнению с др. источниками) уровни излу-
чаемых помех. Такие ИВЭП снабжены экранирующими
устр-вами, а также пассивными и активными фильтрами.
Лит.: Источники вторичного электропитания, под ред. Ю. И. Конева,
М., 1983; Моин В. С., Стабилизированные транзисторные преобразо-
ватели, М-, 1986 М. Я. Бочарников, В. Я. Цилинский.
КАДМИИ (лат. Cadmium), Cd, химический элемент 11 гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 48, ат. м. 112,41.
Серебристо-белый металл с высокой электропроводностью
(q= 0,074 мкОм-м); плотн. 8650 кг/м ; fnn=321,1 °C,
f =766,5 °C.
’кип
В электронном приборостроении используется для изго-
товления фотоэлементов, электродов никель-кадмиевых
аккумуляторов, применяется в качестве примеси для леги-
рования ПП материалов (напр., Ge или соединений типа
AUIBV), входит в состав припоев, применяемых при
изготовлении ПП приборов и ИС. Соединения К. типа
A"BV (Cd3As2, CdP2, CdSb) и A"BVI (CdS, CdTe, CdSe) ис-
пользуются, напр., для изготовления датчиков Холла, све-
тодиодов, входят в состав фоторезиста и нек-рых люми-
нофоров.
КАДМИК »Н, видикон, мишень к-рого изготовлена на
основе селенида кадмия (CdSe). Мишень К., состоящая
из двух слоёв с разл. типами проводимости, имеет фото-
диодную структуру. В первом слое из поликрист. CdSe
(толщиной обычно 1—2 мкм) в результате поглощения
света генерируются электронно-дырочные пары. Второй
слой, выполненный из аморфного халькогенидного мате-
риала (отсюда и др. назв. прибора — «халникон») и имею-
щий в неск. раз меньшую толщину, необходим для созда-
ния гетероперехода. Из-за малой толщины второго слоя
становится несущественным захват в нём носителей за-
ряда ловушками. Мишень К. чувствительна в широкой об-
ласти спектра, охватывающей весь видимый диапазон, а
также УФ и рентгеновскую области. Максимум чувстви-
тельности расположен ок. 710 нм, за ним (в сторону боль-
ших длин волн) следует крутой спад Достоинства К —
высокая спектральная чувствительность в широком диапазо-
не длин волн, равномерность сигнала по полю, малые
инерционность и темновые токи (— 1 нА), линейная све-
товая характеристика (зависимость тока сигнала от интен-
сивности падающего излучения); осн. недостаток — узкий
динамич. диапазон. Передающие телевиз. камеры на К.,
оснащённые устр-вами для регулировки света, применяют-
ся гл. обр в пром телевидении
Лиг.: Гериберг А. Е., Передающие телевизионные трубки с
внутренним фотоэффектом, 2 изд., Л., 1973. А. Е. Гершберг.
КАЛЬКУЛЯТОР (от лат. calculator — счётчик) элект-
ронный, то же, что микрокалькулятор.
КАМЕРНЫЙ АНбД, цилиндрический анод электронной
лампы, у к-рого для устранения динагронного эффекта
на внутр, стороне имеются глубокие пазы-камеры. В этих
камерах электронный поток создаёт электрич. поле, пре-
пятствующее вылету из них вторичных эл-нов. К. а. при-
меняются гл. обр. в мощных тетродах.
КАНАЛ ВВОДА — ВЫВОДА в ЭВМ, совокупность
устройств электронной вычислительной машины, предназ-
наченных для организации обмена данными между опера-
тивной памятью центр, процессора и периферийными уст-
ройствами ЭВМ одновременно с обработкой данных в
центр, процессоре. К. в.— в. обеспечивает стандартный ин-
терфейс для подключения разнотипных периферийных
189
КАРСИНОТРОН
устр-в к центр, процессору и часто выполняет ф-ции про-
цессора ввода — вывода.
Операции ввода — вывода могут выполняться К. в.— в. в
одном из двух режимов: монопольном или мультиплекс-
ном. В монопольном режиме периферийное устр-во за-
нимает все средства интерфейса ввода — вывода и канала
и остаётся функционально связанным с К. в.— в. на всё
время передачи данных; никакое др. периферийное устр-
во не может использовать средства К. в.— в. и интерфейса
до завершения работы предыдущего устр-ва. В
мультиплексном режиме К. в.— в. может обслуживать
неск. одновременно работающих периферийных устр-в.
В этом режиме выполнение операций ввода — вывода
расщепляется на короткие интервалы времени, в каж-
дом из к-рых обмен данными производится с одним из
периферийных устр-в. Интервалы времени чередуются в
соответствии с запросами от периферийных устр-в; в те-
чение каждого интервала времени К. в.— в. функциональ-
но связан с одним периферийным устр-вом.
В зависимости от выполняемых режимов работы К. в.— в.
подразделяются на селекторный, байт-мультиплексный,
блок-мультиплексный. Обычно быстродействующие пери-
ферийные устр-ва подключаются к селекторному и блок-
мультиплексному каналу, медленные периферийные
устр-ва — к байт-мультиплексному каналу. Разл. типы
К. в.— в., как правило, объединяются и выполняются в виде
автономного устр-ва либо входят в состав центр, процессо-
ра, в последнем случае центр, процессор дополнительно
выполняет ф-ции К. в.— в.
В качестве элементной базы для реализации К. в.—в.
используются логические элементы (ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ) в
виде цифровых интегральных схем, ИС запоминающих
устройств, электронные компоненты интерфейса ввода —
вывода. Для обеспечения высокой пропускной способно-
сти при передаче данных применяются быстродействую-
щие ИС«
Лит.: Принципы работы системы ГВМ 370, пер. с англ., М-, 1975;
Пржия лковский В. В., Ломов Ю С., Технические и программные
средства Единой системы ЭВМ, М-, 1980. К. С. Ораенский.
КАНАЛ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА, см. в ст. По-
левой транзистор.
КАНАЛ СВЯЗИ, 1) совокупность техн, средств и физ.
сред, предназначенных для передачи информации (сигна-
лов) от отправителя к получателю. Осн. техн, средства,
входящие в состав К. с.: передатчики, приёмники, усили-
тели сигналов, кодирующие и декодирующие устройства,
модуляторы и демодуляторы, коммутаторы, фильтры и
др. Техн, средства и физ. среда, обеспечивающие рас-
пространение сигналов от передатчика к приёмнику, в
совокупности образуют линию связи. В передатчике
сообщение (информация) отправителя преобразуется в сиг-
налы, подаваемые затем на вход линии связи; по при-
нятому сигналу на выходе линии связи приёмник воспро-
изводит переданное сообщение. В зависимости от харак-
тера сигналов различают линии электрич. связи (провод-
ной и радиосвязи), звуковой (акустической) и световой
(оптической связи). Наиболее часто информация передаётся
при помощи эл.-магн. волн, распространяющихся по про-
водам, кабелям, волноводам, световодам, а также в воз-
душном и безвоздушном (космическом) пространстве.
Способность К. с. передавать информацию характери-
зуется рядом параметров, важнейшим из к-рых являет-
ся пропускная способность К. с., определяемая максималь-
но возможным кол-вом информации, передаваемым по
этому каналу за единицу времени; совр. К. с. обеспечи-
вают передачу сигналов со скоростью до неск. Гбит/с.
Для повышения пропускной способности К. с. применяют
разл. способы уплотнения (по частоте, фазе, уровню, вре-
мени и т. д«); наиболее широко применяются частотное
и временное уплотнение К. с. При частотном уплотнении
каждому сигналу в общей полосе частот, на к-рых ведётся
передача, отводится определённая область (частотный диа-
пазон); на приёмной стороне сигналы разделяются, напр.,
с помощью электрич. фильтров. Временное уплотнение
основано на поочерёдном подключении с помощью элект-
ронного коммутатора неск. разных источников сигналов
к одной линии связи; на приёмной стороне аналогичный
коммутатор подключает (синхронно и синфазно с первым
коммутатором) линию связи к соответствующим приёмни-
кам информации. Наличие в К. с. помех может привести
к искажению передаваемой информации; для уменьшения
вероятности ошибочной передачи через К. с. применяют
т. н. помехоустойчивые коды.
2) Полоса частот, выделяемая в данной системе связи
для передачи сигналов от одного источника.
Лит.: Шеннон К., Работы по теории информации и кибернетике,
пер. с ангп.г М., 1963; Шварцман В. О., Емельянов Г А., Теория
передачи дискретной информации, М., 1979; Игнатов В. А., Теория
информации и передачи сигналов, М., 1979. А. И. Четвертак.
КДНАЛОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ,
электростатический вторично-электронный умножитель с
непрерывной динодной системой, выполненный в виде ка-
нала (относительно длинной трубки, прямой или изогнутой,
либо близкорасположенных пластин), к концам к-рого при-
ложено напряжение (обычно неск. кВ). Перемещение вто-
ричных эл-нов в канале происходит под действием акси-
ального электрич. поля (рис.). Эл-ны, ускоренные полем,
соударяясь со стенками канала, вызывают вторичную элект-
ронную эмиссию. Многократное повторение этого процес-
са в канале, длина к-рого в десятки раз превышает его
диаметр, позволяет получать в К. э. у. с прямым каналом
коэф, усиления 104—10&, в К. э. у. с изогнутым каналом
(в виде спиралей, дуг и т. п.)— 10—109. Для изготовления
канала используют материалы с относительно небольшим
коэф, вторичной эмиссии и большим уд. электрич.
сопротивлением: спец, стёкла с поверхностной и объёмной
проводимостью (напр., свинцово-силикатные, восстановлен-
ные в водороде), керамика (на основе оксидов титана
и цинка), полимеры (поливинилхлорид с добавлением
газовой сажи) и др.
Принцип каналового умножения предложен в СССР в
1940 Г. С. Вильдгрубе, В. С. Пархоменко и И. Ф. Песьяцким.
К. э. у. получили распространение с кон. 60-х гг. в качестве
вторично-электронных умножителей открытого типа, а позд-
нее в виде микроканальных пластин — стеклянных
пластин толщиной 0,5—10 мм, пронизанных множеством
(Ю4—Ю6) параллельных отверстий (каналов) диам. 5—
150 мкм, образующих сотовую структуру; коэф, усиления
104—10е.
Лит.: Айнбунд М. Р., Поленов Б. В., Вторично-электронные ум-
ножители открытого типа и их применение, М., 1981» М. Р. Айнбунд.
карматрОн, магнетронного типа прибор обратной
волны, в к-ром используется взаимодействие замкнутого
электронного потока с согласованной замедляющей систе-
мой (обычно типа «встречные штыри»); является перестраи-
ваемым автогенератором. По осн. признакам (за исклю-
чением использования замкнутого электронного потока) К.
аналогичен лампе обратной волны М-типа. Замыкание элект-
ронного потока в кольцо, придающее К. сходство с уси-
лителем — амплитроном, приводит к улучшению условий
самовозбуждения и увеличению мощности К., с одной
стороны, и сужению диапазона электронной настройки
частоты — с другой. Перестройка частоты в К. осуществля-
ется напряжением. Широкого распространения К. не полу-
чили.
КАРСИНОТРбН (от греч. karkfnos — рак), менее
распространённое название лампы обратной волны.
Каналовый электронный умножитель Размноже-
ние электронов в трубчатом каналовом элект-
ронном умножителе: d — диаметр канала; I —
длина канала; знаками плюс (-J-) и минус (—)
обозначены полярности приложенного к каналу
напряжения; стрелками показаны траектории
электронов.
190
КАТбД (от греч. kathodos—ход вниз, возвращение; тер-
мин предложен англ, физиком М. Фарадеем в 1В34),
электрод электронного или электротехн. прибора или уст-
ройства (напр., электровакуумного прибора, гальванич. эле-
мента, электролитич, ванны), характеризующийся тем, что
движение электронов во внеш, цепи направлено к нему.
В электровакуумных приборах К. служит источ-
ником эл-нов. По способу возбуждения электронной эмис-
сии (процессу испускания эл-нов) К. ЭВП делятся на два
осн. класса: термоэлектронные катоды, эмитирующие эл-
ны при нагревании, и холодные катоды, не имеющие спец,
подогрева (в т. ч. автоэлектронные, фотокатоды, вторично-
эмиссионные катоды и др.). Осн. параметрами (общими
для всех К. ЭВП) являются: эмиссионная способ-
ность, определяемая как плотность тока эмиссии или
уд. эмиссия при заданном значении вызывающего эмис-
сию фактора (напр., для термоэлектронных К. — его темп-
ры, для вторично-эмиссионных — энергии первичных эл-
нов); эффективность, характеризуемая для термо-
электронных К. отношением тока эмиссии к мощности,
затрачиваемой на нагрев, для вторично-эмиссионных К. —
коэф, вторично-электронной эмиссии и т д , долговеч-
ность или срок службы — время работы К., в течение
к-рого он сохраняет свои параметры в пределах норм.
И. В. Юдинская.
КАТОДНОЕ ПЯТНО, яркосветящаяся область на по-
верхности катода при дуговом разряде, через к-рую
протекает разрядный ток. Темп-pa катода на участке, огра-
ниченном К. п., весьма высока, что обусловливает в ряде
случаев существ, испускание паров материала катода в раз-
рядный промежуток (на этом явлении основано образо-
вание плазмы в вакуумной дуге). При низких давлениях
(до 10 Па) и не очень высоких значениях тока разряда
(0,1—10 А) К. п. хаотически перемещается по поверхности
катода. С ростом тока на катоде образуется неск. К. п.,
делящихся, возникающих и исчезающих случайным обра-
зом. При достаточно высоких давлениях К. п. обычно
неподвижно.
В приборах дугового разряда, в частности ртутных
вентилях, К. п. как источник эл-нов существует на поверх-
ности катода только до тех пор, пока ток в дуге не
снизится до определённого мин. значения, после чего
дуговой разряд между катодом и анодом (осн. дуга)
гаснет. Для облегчения зажигания осн. дуги в ртутных
Катодно-подогревательный узел.
малогабаритных катодно-подогревательных узлов
для электронно-лучевых приборов: а — конструк-
ция, обеспечивающая минимальные тепловые
потери подогревателя из-за излучения и тока
утечки в цепи катод — подогреватель; б — кон-
струкция с держателем-экраном, экранирующим
тепловое излучение катода, и выступами на
керамическом основании для установки расстоя-
ния между эмитирующей поверхностью катода
и внутренней поверхностью модулятора; 1 —
керн катода; 2 — подогреватель; 3 — керамичес-
кое основание; 4— пистон; 5 — вывод подогре-
вателя; 6 — вывод катода; 7 — держатель-экран;
8 — дистанционные выступы; 9 — оксидное
крытие.
Рис. 1. Схемы
а
по-
Рис. 3. Схемы катодно-подогревательных уз-
лов средних размеров для СВЧ приборов: а —
с оксидным катодом и подогревателем, имею-
щим изоляционное алундовое покрытие; б — с
металлопористым катодом и неалундированным
подогревателем; 1—керн катода; 2 — подогре-
ватель; 3 — основание; 4— держатель; 5 — теп-
ловой экран; 6 — керамическая втулка; 7 — губ-
ка с эмиссионно-активным веществом; 8 — кор-
пус катода; 9 — керамический стержень-фик-
сатор; 10—оксидное покрытие.
I
I
I
I
I
I
I
вентилях создаётся либо периодически зажигаемая (в
игнитронах), либо непрерывно существующая (в экситро-
нах) вспомогат. дуга, поддерживающая существование
К. И. Л. Д. Цендмн.
КАТОДНОЕ РАСПЫЛЁНИЕ, выбивание частиц из тв.
тел при бомбардировке их поверхности атомами, ионами,
нейтронами, эл-нами, фотонами (впервые наблюдалось
как разрушение катода в газовом разряде). Продукты рас-
пыления — атомы, положит, и отрицат, ионы, а также ней-
тральные и ионизир. ат. комплексы (кластеры). К. р. исполь-
зуется для обработки поверхностей, в т. ч. для получе-
ния атомно-чистых поверхностей, анализа поверхности
методами ионно-ионной и ионно-фотонной эмиссии, соз-
дания тонких плёнок и др. (см. Ионное распыление).
КАТбДНО-ПОДОГРЕВАТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ, узел
электровакуумного прибора, содержащий в качестве осн.
элементов термоэлектронный катод косвенного накала
и нагреват. элемент для подогрева катода (подогреватель).
К.-п. у. характеризуется мощностью, потребляемой в цепи
накала, экономичностью, временем разогрева и временем
готовности (определяемыми как время от момента
включения накала, необходимое для достижения номи-
нального значения темп-ры катода и получения заданной
величины тока катода соответственно), долговечностью,
током утечки в цепи катод — подогреватель, механич.
параметрами (допустимой резонансной частотой, вибро-
прочностью, устойчивостью к циклич. включению накала)
и др. Габаритные размеры и значения потребляемой
мощности К.-п. у. могут меняться в широких пределах:
от неск. мм и соответственно долей Вт до неск. см и сотен
Вт. Наиболее распространены малогабаритные эко-
номичные К.-п. у. для ЭЛП (рис. 1, 2), представляющие
собой керамич. основание (обычно в виде диска диам.
5—12,5 мм) с вмонтированным в него катодом (оксидным
или металлопористым), как правило, цилиндрич. формы
диам. 1 —3 мм и мощностью, потребляемой в цепи
накала, 0,4—4 Вт. В полости цилиндра размещён подогре-
ватель. Катод чаще всего закрепляют на керамич. основа-
нии с помощью держателя, к-рый одновременно служит
теплоизолирующим экраном, уменьшающим тепловые по-
тери катода за счёт излучения. Для уменьшения тепловых
потерь за счёт теплопроводности керн оксидного катода
иногда выполняют из двух частей: короткого колпачка
из сплава Ni, обеспечивающего необходимые эмиссионные
св-ва катода, и тонкой гильзы из сплава с малой тепло-
проводностью. В К.-п. у. с металлопористым катодом
для достижения необходимой экономичности используют
систему теплоизолирующих экранов, благодаря чему,
несмотря на относительно высокую рабочую темп-ру
катода, мощность, потребляемая в цепи накала, не пре-
вышает 4 Вт. Для цветных кинескопов создан техноло-
гически новый тип К.-п. у.— тонкоплёночные К.-п. у.
на диэлектрич. подложках (см. Плёночный катод). К.-п. у.
средних размеров (с оксидным, металлопористым
или боридлантановым катодом диам. 3,8—8,5 мм и мощ-
ностью, потребляемой в цепи накала, 8—20 Вт) предназ-
начены в основном для СВЧ ЭВП. Такие К.-п. у. (рис. 3)
заключают в цилиндрич. теплоизолирующую рубашку-
держатель из тонкой фольги. Подогреватель помещают
в камеру с теплоизолирующим экраном. В нек-рых К.-п. у.
с высокотемпературным катодом применяют неалунди-
рованный подогреватель. Существуют конструкции средне-
габаритных К.-п. у. со встроенным геттером. Крупнога-
баритные К.-п. у., используемые в мощных клистронах,
генераторных и модуляторных лампах, выполняют в виде
дисков с плоскими спиральными подогревателями, закреп-
ляемыми с помощью системы торцевых экранов (рис. 4)
или (при использовании неалундированных подогревателей)
с помощью керамич. изолятора, помещаемого в корпус
катода. В магнетронах применяются крупногабаритные
К.-п. у. цилиндрич. конструкции (рис. 5).
Для ряда совр. электронных систем (напр., в ракетной
технике) необходимы К.-п. у. с малым временем ра-
зогрева. Разработки таких К.-п. у. ведутся в направле-
нии уменьшения массы и размеров катода, снижения
тепловых потерь за счёт излучения и теплопроводности,
повышения эффективности переноса тепловой энергии от
подогревателя к катоду, увеличения допустимой уд.
нагрузки подогревателя. Кроме того, в таких К.-п. у. ис-
пользуют чернёные подогреватели, а в нек-рых случаях
(особенно для К.-п. у. с высокотемпературным катодом)
применяют способ закрепления подогревателя в катодном
колпачке металлич. порошком или алюмоцементом.
И. В. Юдинская.
КАТОДОЛЮМИНЕСЦЁНТНЫЙ ИНДИКАТОР, ото-
бражения информации прибор, действие к-рого основано
на люминесценции, возбуждаемой в веществе при бомбар-
дировке его электронами. Информация в К. и. воспроиз-
водится в виде цифр или условных символов, образуемых
отд. сегментами определённой формы (см. Знакосин-
тезирующий индикатор). Конструктивно К. и. состоит из
вакуумного баллона, в к-ром параллельно фронтальному
стеклу расположены распределённый прямонакальный
катод (источник эл-нов), сетка и система сегментных
электродов, покрытых низковольтным катодолюминофором
(см. Люминофоры) с порогом возбуждения ок. 10 В. Возбуж-
дение свечения соответствующих сегментов осуществляется
подачей на них управляющего напряжения, превышаю-
щего порог свечения. Цвет свечения определяется составом
люминофора. Для К. и. характерны достаточно малая
глубина (ок. 1 см), высокая яркость (до 700 кд/м2), отно-
сительно невысокие рабочие напряжения (20—100 В)
и потребляемая мощность (50—100 мВт на 1 см2 светя-
щейся площади). К. и. применяются в качестве цифровых
индикаторов в электронных часах и микрокалькуляторах,
на пультах разл. устр-в управления и т. д. На основе К. и.
созданы также матричные экраны с числом элементов до
512X512 и яркостью до 200 кд/м2. См. также Матричный
индикатор. И. я. Лямичев.
КАТОДОХРОМНЫЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ
ПРИБОР (скиатрон), индикаторный электронно-лучевой
прибор, экран к-рого теряет свою прозрачность (темнеет),
окрашиваясь в к.-л. цвет при облучении его электронами
(катодохромный эффект). Энергия эл-нов составляет обычно
10—20 кэВ. Катодохромный эффект связан с возникно-
вением в в-ве наведённых центров окраски. Для изготов-
ления экранов К. э.-л. п., как правило, используют моно-
кристаллы и порошки галогенидов щелочных металлов
(напр., KCI), силикатов (напр., содалита NagCh [AlSiO^e)
и титанатов (напр., СаТЮз). По принципу действия К. э.-л. п.
относятся к светоклапанным электронно-лучевым приборам.
Несамосветящееся изображение на экране К. э.-л. п.
можно наблюдать непосредственно в условиях обычной
освещённости или проецировать на большой внеш, экран,
если использовать достаточно мощный источник света.
Запись информации на экране К. э.-л. п. может сохраняться
достаточно долго (до неск. сут и даже мес) и стирается
обычно кратковрем. нагревом экрана. Для ускорения
этого процесса экран К. э.-л. п. иногда снабжают прозрач-
ным проводящим подслоем, нагреваемым током. Локаль-
ный нагрев экрана (стирание информации) может также
производиться электронным пучком повыш. мощности.
Поскольку время полного стирания в К. э.-л. п. составляет
неск. сек, эти приборы применяют только для отображе-
ния значит, объёма относительно медленно меняющейся
информации (гл. обр. в радиолокац. индикаторах). Пре-
дельное значение контраста изображения при записи инфор-
мации, зависящего от величины заряда, вносимого пучком,
равно 8. В. Л. Герус.
КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ, катушка из провода
с изолир. витками; обладает значит, индуктивностью при
относительно малой ёмкости и малом активном сопротивле-
нии. Предназначена для накопления магн. энергии, раз-
деления или ограничения электрич. сигналов разл. частоты
и т. д. Индуктивность К. и. определяется линейными раз-
мерами катушки, числом витков обмотки и магн. прони-
цаемостью окружающей среды и проводников; изменяется
от десятых долей мкГн до десятков Гн. Др. осн. параметры
КАЧЕСТВО
192
К. и.: добротность (отношение индуктивного сопротивления
к активному), собств. ёмкость, стабильность, механич. проч-
ность, габаритные размеры, масса.
В зависимости от конструкции К. и. делятся на каркас-
ные и бескаркасные, одно- и многослойные, экранирован-
ные и неэкранированные, с магн. сердечниками (см. Фер-
ритовый сердечник) и без них (рис.). Важное достоинство
К. и. с сердечниками — возможность подстройки (измене-
ния индуктивности К. и. в определённых пределах путём
изменения параметров сердечника). К. и. применяются в
качестве одного из осн. элементов электрич. фильтров и
колебат. контуров, накопителя электрич. энергии и др.
Лит.: Немцов М. В., Ш а мае в Ю. М., Справочник по расчёту пара-
метров катушек индуктивности, М., 1981. Ю. Ф. Гертищников.
КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ, совокуп-
ность свойств электронных приборов (ЭП), обусловливаю-
щих их способность выполнять заданные функции в опре-
делённых условиях эксплуатации. Эти св-ва характеризуются
след, показателями: назначением ЭП, их надёжностью,
технологичностью, безопасностью эксплуатации, удобством
обслуживания, транспортабельностью и др., а также св-вами,
определяющими эргономич., эстетич. и экологич. особен-
ности прибора, степень использования в нём стандартных
и унифицир. изделий,. В зависимости от вида, конструкции
и условий эксплуатации ЭП нек-рые показатели могут от-
сутствовать. Перечень обязательных показателей для кон-
кретных видов приборов устанавливается в соответствую-
щей нормативно-техн, документации. Показатель, характе-
ризующий к.-л. одно св-во ЭП, наз. единичным, два и более
св-в — комплексным.
Уровень К. э. п. определяют как на стадии разработки,
так и в процессе их произ-ва и эксплуатации.
Для обеспечения требуемого уровня К. э. п. на стадиях
разработки, произ-ва и эксплуатации ЭП проверяются на
соответствие установленным для них техн, требованиям
(или эталонам). Объектами контроля являются макеты и
опытные образцы приборов, серийно изготовляемые при-
боры, процессы разработки технологич. и конструкторской
документации, сырьё и т. д. Результаты контроля исполь-
зуются для управления К. э. п.; каждое выявленное не-
соответствие анализируется, принимаются оперативные
меры по устранению обнаруженного несоответствия. На
стадии произ-ва, при определении уровня К. э. п., помимо
показателей качества самих приборов учитывается качест-
во их изготовления, определяемое как по результатам
испытаний, проводимых в процессе изготовления ЭП (см.
Испытания электронных приборов), так и по рекламациям,
поступающим от потребителей. Результаты оценки достигну-
того уровня К. э. п. используются при планировании раз-
работки новых видов подобных ЭП, утверждении техн,
заданий на такую разработку, приёмке законченных раз-
К ат ушка индуктивное >н. Катушки индуктивности:
а — цилиндрическая однослойная; б — торо-
идальная многослойная; в — с цилиндрическим
сердечником; г — с П-образным сердечником;
д — образцовая индуктивность на керамическом
тороиде; 1—обмотка; 2 — каркас; 3 — сердеч-
ник.
работок и утверждении техн, документации, организации
пром, произ-ва и аттестации готовых изделий.
Контроль К. э. п. включает входной контроль, контроль
точности технологич. процессов и приёмочный контроль.
Входной контроль проводят для обеспечения произ-ва
ЭП сырьём и полуфабрикатами, отвечающими требованиям
нормативно-техн, документации на изготовление этих при-
боров. Результаты контроля точности технологи-
ческих процессов используются для целенаправлен-
ного регулирования самого процесса. Этому виду контроля
подвергаются как технологич. операции, так и приборы или
устр-ва, изготовляемые в результате выполнения операций;
такой контроль наз. также операционным. При операц.
контроле выявляют причины, приводящие к нарушению
точности выполнения технологич. операции, определяют
границы регулирования параметров технологич. процесса.
Приёмочному контролю подвергаются готовые ЭП;
по результатам приёмочного контроля принимают решение
о возможности пром, выпуска этих приборов. Такой конт-
роль включает квалификац., приёмо-сдаточные и периодич.
испытания ЭП, а также испытания на долговечность, сохра-
няемость и (при необходимости) типовые. При неудовлет-
ворит. результатах испытаний проводится анализ причин
появления дефектов и принимаются меры по их устране-
нию.
В электронной промышленности СССР управление К. э. п.
осуществляется путём повышения качества как исходных
материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий,
так и производств, оборудования и культуры труда. Сово-
купность органов и объектов управления и связей между
ними, обеспечивающих пром, выпуск ЭП нужного качест-
ва в установленные сроки при мин. материальных затра-
тах, наз. системой управления качеством. Управ-
ление К. э. п. предусматривает планирование (прогнозиро-
вание, нормирование) качества, его учёт и контроль, ана-
лиз и оценку, выработку решений по выполнению плано-
вых заданий. Планирование К. э. п. предполагает обеспе-
чение выполнения установленных заданий по качеству
путём разработки научно обоснованных заданий на повыше-
ние (или поддержание достигнутого уровня) качества на
основе наилучшего использования имеющихся ресурсов и
проведение организац. мероприятий, н.-и. и опытно-конст-
рукторских работ. Учёт охватывает сбор, накопление и
обработку информации о фактич. уровне К. э. п. и влияю-
щих на него факторах на стадиях разработки, произ-ва
и эксплуатации ЭП, а также о выполнении запланирован-
ных мероприятий по обеспечению установленных заданий.
Контроль состоит в проверке соответствия результатов
учёта запланированным нормам или требованиям. Оцен-
ка достигнутого уровня К. э. п. и выявление отклонения
фактич. значений показателей качества от запланиро-
ванных позволяют правильнее оценить качество работы
производств, коллектива и отд. исполнителей. Решения, на-
правленные на ликвидацию выявленных отклонений К. э. п.,
предусматривают обязательную разработку мероприя-
тий по обеспечению выполнения этих решений и условий
стимулирования производств, коллективов и отд. работни-
ков к повышению качества выпускаемой ими продукции.
Для управления К. э. п. применяются административные,
экономич., правовые и социальные методы воздействия.
К административным методам воздействия относятся пря-
мые указания, устанавливающие задания производств, кол-
лективам и отд. лицам, ответственным за выполнение
работ и мероприятий, сроки исполнения и систему конт-
роля. Экономич. методы охватывают централизованное
планирование работ по поддержанию и повышению качест-
ва выпускаемой продукции, формирование цен на изделия
с учётом уровня их качества, материальную заинтересован-
ность исполнителей в повышении качества их работы и
др. К социальным методам управления относятся органи-
зация занятий по повышению квалификации работников,
моральное стимулирование исполнителей (присвоение
почётных званий, награждение грамотами, дипломами,
значками и т. д.). Правовые методы представляют
собой комплекс юридич. средств воздействия, к к-рым.
193
КВАНТОВАЯ
в частности, относятся правовые акты, определяющие
ответственность производств, объединений, пром, пред-
приятий, цехов, бригад и отд. работников за низ-
кое качество выпускаемой продукции. Для дальней-
шего совершенствования методов поддержания и по-
вышения К. э. п. в электронной пром-сти СССР на всех
уровнях управления отраслью в составе АСУ создаются
подсистемы управления качеством продукции.
Лиг.: Беляев HO. К., Вероятностные методы выборочного [техническо-
го] контроля, М., 1 975; Пролейко В. М., Абрамов В. А., Б р ю н и н В. Н.,
Системы управления качеством изделий микроэлектроники, М., 1976; Б а-
тушев В А., Электронные приборы, 2 изд., М., 1980.
А. Ф. Бедовый, Ф. И» Палицин, Б. В. Юдин, Г. М. Шмидт.
КВАЗИ... (от лат. quasi — якобы, как будто), часть слож-
ных слов, соответствующая по значению словам «не настоя-
щий», «мнимый», «почти» (напр., квазичастицы).
КВАЗИЧАСТЙЦЫ, кванты возбуждений, распространяю-
щиеся в конденсир. среде и ведущие себя в нек-рых
отношениях как квантовые частицы. Подобно обычным
частицам К. могут быть охарактеризованы энергией, импуль-
сом, спином и т. д. В отличие от обычных частиц К. могут
появляться и исчезать. Число К. в данной системе зависит
от темп-ры: с повышением темп-ры число К. растёт. В
конденсир» средах возможны разл. типы возбуждений и,
следовательно, К. Так, колебания атомов (или ионов) около
положения равновесия распространяются по кристаллу в
виде волн (соответствующие К. наз. фононами), коле-
бания магн. моментов атомов в магнитоупорядоченных
средах представляют собой волны поворотов спинов (соот-
ветствующие К. наз. магнонами). В полупроводниках К.
являются э л е к т р о н ы проводимости и дырки.
Концепция К. используется для удобства описания про-
цессов в конденсир. средах. Такое описание основано на
том, что при низких темп-pax энергию возбуждения систе-
мы можно считать суммой энергий отд. К., т. е. рассматри-
вать возбуждённую систему как идеальный газ К.
Лит.: Киттель Ч., Квантовая теория твёрдых тел, пер. с англ., М.,
1967; Ландау Л. Д.г Лифшиц Е. М., Статистическая физика, ч. 1,
3 изд., М., 1976; Каганов М. И., Электроны, фононы, магноны, М., 1979.
В. И. Альшиц.
КВАНТ (нем. Quant, от лат. quantum — сколько), опреде-
лённое количество (порция) излучения (эл.-магн., звуково-
го и т. д.), к-рое может быть поглощено или испущено
квантовой системой только целиком. Напр., К. эл.-магн.
излучения — фотон, К. звука — фонон. В квантовой теории
поля всякое взаимодействие рассматривается как резуль-
тат обмена К.
КВАНТ ДЕЙСТВИЯ, то же, что постоянная Планка
Ь^6,626-10 ЗЛ Дж-с; фундаментальная физ. константа,
определяющая широкий круг физ. явлений, для к-рых су-
щественна дискретность величин, имеющих размерность
действия (произведения энергии на время). Введена нем.
физиком М Планком в 1900 при установлении закона
распределения энергии в спектре излучения абсолютно
чёрного тела (см. Планка закон излучения). Чаще пользуют-
ся постоянной 71 = Ь/2л, также наз. постоянной Планка.
КВАНТ СВЁТА, фотон оптического излучения.
КВАНТОВАЯ механика, раздел теоретич. физики,
изучающий законы движения микрочастиц (элементарных
частиц, атомов, молекул, ат. ядер) и систем микро-
частиц и устанавливающий способы их описания. В К. м.,
в отличие от классич. механики, микрочастицы выступают
как носители одновременно корпускулярных и волновых
св-в. Состояние частицы описывается с помощью волновой
ф-ции т|)(г, t), квадрат модуля к-рой определяет вероятность
обнаружения микрочастицы в точке г в момент времени t,
а сама волновая ф-ция подчиняется Шрёдингера уравнению,
являющемуся осн. уравнением нерелятивистской К. м. Др.
особенность К. м. состоит в том, что физ. величины, харак-
теризующие квантовую систему (энергии эл-нов в атоме,
моменты кол-ва движения микрочастиц и т. д.), могут при-
нимать не любые (как в классич. механике), а лишь строго
определённые значения. Каждой физ. величине в К. м. ста-
вится в соответствие нек-рый оператор, действующий на
волновую функцию (оператор умножения, дифференциро-
вания и т. п.). Собств. значения оператора и определяют
дозволенные значения данной физ. величины. В К. м. не
все физ. величины могут одновременно иметь точные зна-
чения (см. Неопределённости принцип). Количеств, выра-
жением дискретности физ. величин служит квант действия
(постоянная Планка) fi^1,0544-l0 эрг-с, т. е. очень малая
величина. Именно малостью И по сравнению с физ. вели-
чиной действия для макроскопич. тел и обусловлена воз-
можность применения классич. механики (как предельного
случая К. м.).
Создание К. м. позволило объяснить устойчивость атомов,
излучение атомов и молекул, природу хим. связи, такие
макроскопич. явления, как ферромагнетизм, сверхпроводи-
мость, изучить св-ва элементарных частиц и др. Законы
К. м. проявляются в ряде практически важных явлений
в металлах и ПП, используются при целенаправленном
поиске и создании новых материалов (особенно магн., ПП,
сверхпроводящих). Квантовая теория излучения послужила
основой создания квантовой электроники.
Лит.; Ф о к В. А., Начала квантовой механики, 2 изд., М., 1 976; Мессиа А.,
Квантовая механика, пер. с франц., М-, 1978; Блохинцев Д. И., Основы
квантовой механики, 6 изд., М., 1983. Б. Г. Идлис.
КВАНТОВАЯ СИСТЕМА, система микрочастиц, пове-
дение к-рой подчиняется законам квантовой механики и не
может быть описано законами классич. физики. К. с. являют-
ся, напр., атомы и молекулы. Эл-ны в твёрдых телах (метал-
лах, полупроводниках) также образуют К. с., состоящую из
очень большого числа частиц. Квантовое поведение микро-
частиц обусловливает ряд макроскопич. св-в, таких, как
ферромагнетизм, сверхпроводимость, Джозефсона эффект»
КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, область электроники,
охватывающая изучение и разработку методов и средств
усиления и генерации эл.-магн. колебаний на основе эффек-
та вынужденного излучения атомов, молекул и твёрдых
тел. Часто под термином «К. э.» понимают совокупность
квантовых электронных приборов и устр-в — молекулярных
генераторов, квантовых усилителей, оптич. квантовых гене-
раторов (лазеров) и др.,— в к-рых используется вынуж-
денное излучение. К К. э. относят также вопросы нелиней-
ного взаимодействия мощного лазерного излучения с в-вом
и применения такого взаимодействия в устр-вах преобра-
зования частоты лазерного излучения. Наиболее крупным
прикладным разделом К. э. является лазерная техника, свя-
занная с созданием лазеров разл. типов, исследованием
св-в лазерного излучения и его использованием для реше-
ния разл. практич. задач.
Физические основы К. э. В отличие, напр., от вакуумной
электроники, использующей для преобразования эл.-магн.
энергии потоки свободных эл-нов, в К. э. имеют дело со
связанными эл-нами, входящими в состав ат. систем: ато-
мов, молекул, кристаллов. Согласно законам квантовой
механики, эл-ны в атоме и, следовательно, ат. система в
целом могут находиться только в определённых энергетич.
состояниях, характеризуемых дискретным рядом значений
энергии <£о, 6 <5 2, •••, наз. энергетическими уровня-
м и. Изменение внутр, энергии ат. системы сопровождается
квантовым переходом эл-на с одного энергетич. уровня на
другой. При этом система излучает или поглощает порцию
эл.-магн. энергии — квант — с частотой vmn и энергией
hvmn=£m—£п , где h — постоянная Планка, £т и £п — ко-
нечный и начальный энергетич. уровни. Излучение квантов
(соответствующее переходам эл-нов с верхних энергетич»
уровней на нижние) может происходить как самопроиз-
вольно— в отсутствие внеш, поля (спонтанное излучение),
так и вынужденно — в присутствии поля (вынужденное излу-
чение), поглощение же квантов (соответствующее перехо-
дам с нижних уровней на верхние) всегда является про-
цессом вынужденным. Существенно, что в результате вы-
нужденных излучат, переходов первичная эл.-магн. волна
усиливается за счёт энергии квантов вынужденного излу-
чения, тождественных этой первичной волне по частоте,
фазе, направлению распространения и характеру поляри-
зации. Именно эта особенность вынужденного излучения
имеет основополагающее значение в К. э., позволяя исполь-
зовать такое излучение для усиления и генерации эл.-магн.
волн.
1 3 Энц. словарь «Электроника1
КВАНТОВО-ЭЛЕКТРОННЫЙ
194
Когерентное усиление эл.-магн. волны возможно только
в том случае, если число возбуждённых эл-нов (населён-
ность более высоких энергетич. уровней) превышает число
невозбуждённых (населённость более низких уровней). В
в-ве, находящемся в состоянии термодинамич. равновесия,
это условие не выполняется: в соответствии с Больцмана
распределением населённость верхних энергетич. уровней
всегда меньше, чем нижних, и, следовательно, поглоще-
ние преобладает над вынужденным излучением, в резуль-
тате чего проходящая через в-во первичная волна ослаб-
ляется. Для того чтобы в-во усиливало распространяю-
щуюся в нём эл.-магн. волну, необходимо перевести его
в возбуждённое состояние, в к-ром хотя бы для двух
уровней населённость верхнего оказалась выше, чем ниж-
него. Такое состояние наз. состоянием с инверсией насе-
лённостей, а само в-во — активной средой. Наиболее рас-
пространённым методом создания инверсии населённости
в в-ве является предложенный сов. учёными Н. Г. Басо-
вым и А. М. Прохоровым в 1955 «Метод трёх уровней».
Сущность этого метода состоит в том, что эл-ны, в
энергетич. спектре к-рых имеется три энергетич. уровня
8i, €2 и 83, переводятся в возбуждённое состояние под
действием мощного вспомогат. излучения — накачки. При
достаточной интенсивности накачки происходит переход
эл-нов с уровня 51 на5| до т. н. насыщения, когда населён-
ности этих уровней становятся одинаковыми. При этом для
одной пары уровней Ei, 82 или £2, Еч будет иметь место
инверсия населённостей. Существуют и др. методы создания
инверсии населённостей: сортировка молекул в молекуляр-
ных и атомных пучках в неоднородном электрич. или магн.
поле; инжекция неравновесных носителей заряда в элект-
ронно-дырочный переход; осуществление неупругих соуда-
рений атомов в смеси газов; хим. возбуждение и др.
Генерация эл.-магн. волн в приборах К. э. осуществляет-
ся с помощью активной среды, помещённой в резонатор,
в частности для лазеров — в оптический резонатор, посред-
ством к-рого реализуется необходимая для генерации
положит, обратная связь. В активной среде неизбежно
происходят спонтанные переходы эл-нов с верхних энер-
гетич. уровней на нижние, т. е. происходит излучение
квантов. Если резонатор настроен на частоту этого излу-
чения, то оно, многократно отражаясь от стенок резона-
тора, успевает вызвать индуцир. излучение ещё неск. ч-ц,
к-рое, в свою очередь, воздействуя на активную среду,
вызывает новые акты индуцир. излучения. В результате
собств. спонтанное излучение активной среды усиливается
за счёт вынужденных переходов. При этом, однако, энергия
излучения в резонаторе не может нарастать беспредельно:
каждый акт излучения сопровождается переходом ч-цы на
более низкий энергетич. уровень, что приводит к выравни-
ванию населённостей и, следовательно, к равенству погло-
щения и вынужденного излучения (эффект насыщения).
Историческая справка. К. э. сформировалась и развилась
как самостоят. область науки и техники во 2-й пол. 20 в.
История К. э. тесно связана с радиоспектроскопией, иссле-
дующей св-ва в-ва с помощью избират. (резонансного)
поглощения радиоволн СВЧ диапазона. Именно в радио-
спектроскопии зародилась идея о том, что путём создания
инверсии населённостей энергетич. уровней в среде можно
добиться усиления радиоволн. Если же к.-л. система уси-
ливает радиоизлучение, то при соответствующей обратной
связи она может и генерировать это излучение. Первый
прибор К. э.— молекулярный генератор на аммиаке, создан-
ный в 1955 одновременно в СССР (Басов и Прохоров)
и США (Ч. Таунс и др.), по существу, является радиоспект-
роскопом, к-рый, однако, устроен так, что молекулы аммиа-
ка не поглощают, а излучают радиоволны. В кон. 50-х гг.
в СССР и США разработаны малошумящие парамагнитные
квантовые усилители, в к-рых активной средой служили
парамагн. кристаллы, находящиеся при темп-ре жидкого
гелия (4,2 К) и возбуждаемые вспомогат. источником СВЧ
излучения. В эти же годы широко исследовалась возмож-
ность создания приборов К. э. оптич. диапазона длин волн.
В 1960 первый такой прибор — рубиновый лазер — создан
в США. Кристалл рубина возбуждался импульсной ксено-
новой лампой. В последующие годы лазеры на диэлектрич.
кристаллах, возбуждаемые внеш, источником оптич. накач-
ки, получили широкое распространение и составляют одну
из важнейших разновидностей лазеров (см. Твердотельный
лазер). Усиление в таких лазерах осуществляется за счёт
вынужденных переходов в электронных оболочках ионов-
активаторов (хром в кристаллах рубина, неодим в стекле
и алюмоиттриевом гранате). В 1960 создан (США) первый
газовый лазер на смеси атомов неона и гелия, возбуж-
даемых электрич. разрядом в газе низкого давления. Мало-
мощные гелий-неоновые и мощные лазеры на СО2 стали
наиболее распространёнными представителями семейства
газовых лазеров, охватывающих широкий спектральный
диапазон — от глубокого ультрафиолетового (0,12 мкм) до
инфракрасного, смыкающегося с субмиллиметровым (1 нм).
В 1959 Басов с сотрудниками теоретически обосновали
возможность создания полупроводникового лазера; первые
ПП лазеры созданы в 1962—63 (СССР и США).
Применение К. э. Приборы К. э. имеют ряд характерных
особенностей, отличающих их от электронных приборов
др. типов. Так, молекулярные генераторы СВЧ диапазона
обладают исключительно высокой стабильностью частоты
колебаний ~10 (напр., часы на основе такого генератора
«уйдут» на 3 с за 1 млн. лет). Квантовые парамагн. усили-
тели СВЧ имеют рекордно низкий уровень собств. шумов
(не св. 10 К) по сравнению с усилителями др. типов и поэтому
применяются в устр-вах радиоастрономии, системах дальней
космич. связи. На основе лазеров возникли новые области
науки и техники: нелинейная оптика, лазерная химия, лазер-
ная технология, голография, лазерная медицина, лазерная
интерферометрия и др. Мощный направленный лазерный
пучок, сфокусированный на поверхности любого в-ва, спо-
собен расплавить и испарить его. Это явление лежит в
основе мн. технологич. применений лазеров. Лазерный луч
служит незаменимым инструментом интерферометрич. из-
мерений малых перемещений с точностью, сравнимой с раз-
мерами атомов и молекул. Способность активной среды
нек-рых лазеров накапливать энергию возбуждения и затем
излучать её в виде короткого (10"“7—10~9 с) импульса с
недостижимой прежде мощностью (10у—10й Вт) легла в
основу лазерной импульсной локации и дальнометрии. Чрез-
вычайно малая расходимость лазерного излучения (при-
мерно на 4 порядка меньше, чем у СВЧ излучения при
сравнимых диаметрах антенных систем) делает возможным
его передачу на огромные расстояния, недостижимые для
радиолокации. Инжекционные ПП лазеры, непосредственно
преобразующие электрич. ток в когерентное оптич. излу-
чение, являются самыми миниатюрными приборами К. э., на
основе к-рых развиваются такие важные направления
электроники, как оптоэлектроника, системы записи и считы-
вания информации. Лазеры активно вторглись в технологию
совр. микроэлектроники (процессы подгонки резисторов,
контроля микросхем, скрайбирования и отжига кремниевых
пластин, фотолитографии и т. д.). Лазеры получили при-
менение и в военном деле. Произ-во приборов К. э. в про-
мышленно развитых странах сформировалось в крупную
отрасль пром-сти.
Лит.: Думская И. М., Возникновение квантовой электроники, М., 1974;
Страховский Г. М., Успенский А. В., Основы квантовой электроники,
2 изд., М., 1979; Ярив А., Квантовая электроника, пер. с англ., 2 изд., М.,
1980; его же, Введение в оптическую электронику, пер. с англ., М., 19ВЗ;
Клышко Д. Н., Физические основы квантовой электроники, М., 1986;
Басов Н., О квантовой электронике, М_, 1987; Карлов Н., Лекции по
квантовой электронике, 2 изд., М., 1988. Г. М. Зверев.
КВАНТОВО-ЭЛЕКТРбННЫЙ МОДУЛЬ (КЭМ), уст-
ройство для преобразования электрич. сигналов в оптичес-
кие (квантовые) и наоборот в волоконно-оптических линиях
связи. В зависимости от направления преобразования раз-
личают приёмные и передающие КЭМ. В зависимости от
вида преобразуемых сигналов (информации) — цифровые
и аналоговые КЭМ.
Приёмный КЭМ осуществляет преобразование оптич.
сигналов, поступающих на его вход из волоконно-опти-
ческого кабеля, в электрические. Такой КЭМ состоит из
фотодетектора (напр., фотодиода), волоконно-оптического
соединителя или оптич. элемента (напр., линзы), обеспе-
195
КВАНТОВЫЕ
чивающего согласование волоконно-оптич. кабеля и фото-
детектора, и электронной схемы, осуществляющей стабили-
зацию режима работы фотодетектора и формирование
выходных электрич. сигналов.
Передающий КЭМ преобразует электрич. сигналы,
поступающие на его вход, в оптические. Такой КЭМ состоит
из источника оптич. излучения (излучающего диода или ла-
зера), электронной схемы, осуществляющей как формиро-
вание сигналов управления источником оптич. излучения, так
и стабилизацию режима его работы, и волоконно-оптич.
соединителя (напр., фокона) или оптич. элемента (напр.,
микролинзы), обеспечивающего согласование источника
оптич. излучения и волоконно-оптич. кабеля.
Осн. параметры приёмного КЭМ — длина волны преобра-
зуемого оптич. излучения и динамич. диапазон его мощ-
ности. Для цифрового приёмного КЭМ к осн. параметрам
относятся также формат подлежащей преобразованию
информации, скорость её передачи, а также вероятность
возникновения ошибки (отнесённая на один бит информа-
ции), а для аналогового приёмного КЭМ — ширина полосы
пропускания преобразуемого сигнала, коэф, нелинейных
искажений, а также отношение сигнал-шум на выходе.
Осн. параметры передающего КЭМ — длина волны, ши-
рина спектральной полосы излучения и динамич. диапазон
его мощности. Для цифрового передающего КЭМ к осн.
параметрам относятся также формат подлежащей преобра-
зованию информации, скорость её передачи и длительность
фронта и спада оптич. импульсов, а для аналогового пере-
дающего КЭМ — ширина полосы пропускания преобразуе-
мого электрич. сигнала и его динамич. диапазон, глубина
модуляции интенсивности оптич. излучения и коэф, нелиней-
ных искажений.
Конструктивно цифровые КЭМ отличаются от аналоговых
электронной схемой формирования сигналов управления
источником оптич. излучения (для передающих КЭМ) или
выходных электрич. сигналов (для приёмных КЭМ).
Цифровые КЭМ характеризуются более высокой помехо-
устойчивостью по сравнению с аналоговыми, что наряду
с универсальными методами обработки цифровой информа-
ции обусловливает их более широкое применение. Ана-
логовые КЭМ служат в основном для преобразования
небольших объёмов аналоговой информации, когда требо-
вания к точности преобразования достаточно низкие.
Лит.: Основы волоконно-оптической связи, пер. с англ., М., 1980;
Элион Г., Элион X., Волоконная оптика в системах связи, пер. с англ.,
М., 1981; Красюк Б- А., Корнеев Г. И., Оптические системы связи
и световодные датчики. Вопросы технологии, М., 1985.
А. В. Листов, Т- С. Султан-Заде.
КВАНТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ, скачкообразные переходы
квантовой системы из одного состояния в другое. Могут
быть спонтанными или обусловленными внеш, воздейст-
виями на данную квантовую систему, напр., эл.-магн. излу-
чения. Состояния квантовой системы характеризуются, в
частности, энергетич. уровнями 8|, и т. д. (рис.); при
переходе с более высокого уровня £к на более низкий
8^ система отдаёт энергию, при обратном переходе —
получает её. Важнейшая характеристика любого К. п.—
вероятность перехода, измеряемая числом перехо-
дов между данными энергетич. уровнями за единицу вре-
мени. К. п. могут быть излучательными и безызлучатель-
ными.
Излучательные К. п. При излучат. К. п. система испускает
квант эл.-магн. излучения — фотон (переход «вниз» с,к—
— или поглощает его (переход «вверх» —*£к)>
Энергия фотона hv (h — постоянная Планка, v — частота
излучения) определяется из закона сохранения энергии:
hv=£\—
Совокупность излучат. К. п. с возбуждённых верхних уров-
ней на нижние образует спектр излучения кванто-
вой системы, а с нижних уровней на верхние — спектр
поглощения. Излучат. К. п. с испусканием фотона могут
быть спонтанными (самопроизвольными), не завися-
щими от внеш, воздействий на квантовую систему (см.
Спонтанное излучение), и вынужденными (индуци-
рованными), происходящими под действием внеш, эл.-
магн. поля (см. Вынужденное излучение).
Возможность излучат. К. п. между уровнями с заданными
характеристиками определяется отбора правилами. К. п.,
удовлетворяющие правилам отбора, наз. разрешён-
ными, в противном случае — запрещёнными. Если все
К. п. с нек-рого возбуждённого уровня на более низкие
уровни запрещены правилами отбора, то такой уровень
может существовать весьма длит, время и его наз. м е т а-
стабильным (долгоживущим) уровнем. Метаста-
бильные уровни играют существ, роль в механизме работы
лазеров.
Гл. особенность вынужденных К. п. состоит в том, что
испускаемая при таких переходах волна (фотон) тождест-
венна вынуждающей (первичной) волне по частоте, фазе,
направлению распространения и поляризации. Именно эта
особенность вынужденных К. п. позволяет использовать их
для усиления и генерации эл.-магн. волн и для создания
квантовых усилителей и квантовых генераторов (см. также
Квантовая электроника). При спонтанных К. п. разл. возбуж-
дённые атомы излучают независимо, поэтому фазы эл.-магн.
волн, излучаемых отд. атомами, не согласованы друг с
другом. В результате суммарное спонтанное излучение
системы является некогерентным. Излучение всех обычных
источников света (ламп накаливания, газоразрядных ламп
и др.) возникает за счёт актов спонтанного испускания.
Со спонтанными К. п. связано ухудшение монохроматич-
ности лазерного излучения.
Безызлучательные К. п. При безызлучат. К. п. система
получает или отдаёт энергию без поглощения или испус-
кания фотонов. Безызлучат. К. п. возможны в тех случаях,
когда данная квантовая система помимо эл.-магн. поля
взаимодействует с к.-л. др. системой (внутрикрист. полем,
частицами плазмы и т. п.). При этом взаимодействующие
системы могут обмениваться энергией, поглощая или
испуская фононы (в случае взаимодействия с внутрикрист.
полем), плазмоны (в случае взаимодействия с плазмой),
отдавать разницу энергии в постулат, движение участвующих
в К. п. частиц (в случае Оже-эффекта в твёрдых телах)
и т. д.
В реальных условиях возможны как излучат., так и без-
излучат. К. п. с данного возбуждённого уровня к. Ср. про-
должительность тк пребывания системы на этом возбуждён-
ном уровне наз. временем жизни на уровне к.
Величина т*. обратна сумме вероятностей всех возможных
излучат, и безызлучат. К. п. с данного уровня к на нижние
уровни. Важная величина, характеризующая относит, ве-
роятность излучат. К. п. с данного уровня при наличии
безызлучат. К. п.,— квантовая эффективность т)к, равная от-
ношению суммарной вероятности всех излучат. К. п. с дан-
ного уровня к на нижние к суммарной вероятности всех
К. п. (излучательных и безызлучательных) с этого уровня.
Если то подавляющее большинство К. п. с уровня
к происходит безызлучательно (такой процесс наз. туше-
нием спонтанного излучения), если —излучательно.
Лит.; Давыдов А. С., Квантовая механика, 2 изд., М., 1973; Лан-
дау Л. Д-, Лифшиц Е. М., Квантовая механика. Нерелятивистская
Квантовые переходы.
Часть уровней энергии
квантовой системы: С| —-
основной уровень (уро-
вень с наименьшей воз-
можной энергией); £□,
& — возбуждённые
уровни. Стрелками по-
казаны квантовые пере-
ходы с поглощением (на-
правление вверх) и от-
дачей энергии (направ-
ление вниз).
13*
КВАНТОВЫЕ
196
теория, 4 изд., М., 1989; их же. Квантовая электродинамика, 2 изд.,
М., 1980; Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б., Квантовая электроди-
намика, 4 изд., М., 1981. С. Г. Тиходеев.
КВАНТОВЫЕ ЧАСЫ (а томные часы, молекуляр-
ные часы), устройство для точного измерения времени,
осн. частью к-рого является квантовый стандарт частоты.
Ход К. ч. регулирует частота излучения атомов или моле-
кул при их квантовых переходах из одного энергетич.
состояния в другое. Сигналы квантовых стандартов частоты
непосредственно не могут быть использованы для приведе-
ния в действие часового механизма, т. к. мощность этих
сигналов ничтожна, а частота колебаний, как правило, вы-
сока и имеет нецелочисленное значение. Поэтому К. ч.
кроме квантового стандарта частоты (репера) содержат
спец, электронные устр-ва, формирующие сетку частот,
обеспечивающие действие часового механизма (вращение
стрелок часов или смену цифр на циферблате) и выдачу
сигналов точного времени. На основе К. ч. в 60-х гг.
20 в. создана система отсчёта времени, не зависящая от
астрономич. наблюдений, наз. атомным временем.
КВАНТОВЫЙ выход, отношение числа частиц (атомов,
молекул), участвующих в фотофиз. или фотохим. процессе,
к числу поглощённых фотонов. Используется при описании
внеш, и внутр, фотоэффекта, процессов накачки активных
сред лазеров и т. д. Напр., при описании фотопроводи-
мости ПП К. в. характеризует эффективность процесса гене-
рации неравновесных носителей заряда по отношению к
процессу поглощения световой энергии крист, решёткой ПП
или свободными носителями, протекающему без образо-
вания новых эл-нов и дырок.
КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР, устройство для генериро-
вания эл.-магн. волн с помощью эффекта вынужденного
излучения фотонов микрочастицами (молекулами, атомами,
ионами, эл-нами). К. г. состоит из квантового усилителя
и системы положит, обратной связи. К классу К. г. отно-
сят также нелинейные преобразователи, в к-рых
когерентное излучение генерируется в результате вынуж-
денного рассеяния первичного излучения, создаваемого
первичным К. г., и параметрические генераторы,
в к-рых генерация осуществляется за счёт модуляции пара-
метров в-ва, находящегося в мощном эл.-магн. поле пер-
вичного К. г. Квантовые приборы, работающие в разл. диа-
пазонах длин волн, имеют спец, наименования: К. г. СВЧ
(так же как и квантовые усилители этого диапазона) наз.
мазерами; К. г. длинноволнового ИК излучения — иразе-
рами; ближнего ИК и видимого излучения — лазерами;
УФ излучения — УФ лазерами; рентгеновского излуче-
ния— раз ер а ми; у-излучения — у-лазерами. Первый
К. г.— молекулярный генератор — создан в 1955 одно-
временно в СССР (Н. Г. Басов и А. М. Прохоров) и США
(Ч. Таунс и др.).
В К. г. активная среда обычно возбуждается (приводит-
ся в состояние с инверсией населённостей) системой накач-
ки. Режим генерации в К. г. реализуется в том случае,
если энергия, вводимая в активное в-во системой накачки,
достаточна для того, чтобы инверсия населённостей актив-
ного в-ва достигла уровня, при к-ром вероятность вынуж-
денного испускания превысила полную вероятность потерь
в К. г., включающую вероятность потерь фотонов в системе
обратной связи и в активном в-ве, а также вероятность
излучения фотонов через элемент связи К. г. с внеш,
нагрузкой. Значение инверсии населённостей, при к-ром
вероятность вынужденного испускания равна полной вероят-
ности потерь, наз. пороговой инверсией К. г. Соот-
ветственно говорят о пороговой энергии (или мощ-
ности) возбуждения.
Мощность К. г. непрерывного действия лежит в пределах
от долей мВт до 104 Вт; энергия импульсных К. г.— от долей
Дж до 10s Дж в импульсе. Важная особенность К. г.—
чрезвычайно высокая стабильность частоты генерации,
достигающая 10~’4, вследствие чего они используются как
квантовые стандарты частоты. м. Е. Жаботинский.
КВАНТОВЫЙ СТАНДАРТ ЧАСТОТЫ, устройство для
точного измерения частоты колебаний или для генериро-
вания колебаний с весьма стабильной частотой, соответст-
вующих определённым квантовым переходам (атомов,
молекул, ионов) из одного энергетич. состояния в другое.
Позволяет измерять частоту колебаний, а следовательно и
их период (т. е. время), с наибольшей по сравнению с др.
стандартами частоты точностью, что обусловило его широ-
кое внедрение в метрологию. Эквивалентный термину
«К. с. ч.» метрологич. термин — «квантовая мера
частот ы».
Основу К. с. ч. составляет квантовый репер частоты —
устр-во, позволяющее наблюдать избранную спектральную
линию. К. с. ч. подразделяют на активные и пассивные.
В активном К. с. ч. квантовые переходы атомов или мо-
лекул непосредственно приводят к излучению эл.-магн.
волн, частота к-рых служит стандартом или опорной час-
тотой. Активные К. с. ч., по существу, являются квантовыми
генераторами. Примеры активных К. с. ч.: водородный кван-
товый генератор, в к-ром активной средой служит атомар-
ный водород, излучающий на длине волны Х=21 см с
чрезвычайно малой шириной спектральной линии (~1 Гц);
лазер на углекислом газе, в к-ром для получения сверх-
узкой спектральной линии (с относит, шириной ~10~14)
в оптич. резонатор помещают т. н. поглощающую ячейку,
наполненную газом, находящимся при низких давлениях
и темп-ре. В пассивных К. с. ч. требуется применение
внеш, источника излучения; измеряемая частота колебаний
сравнивается с частотой колебаний, соответствующих опре-
делённой спектральной линии. По классу точности К. с. ч.
подразделяются на первичные, являющиеся основой эта-
лонов частоты и времени, и вторичные — самокалибрую-
щиеся или требующие калибровки по эталону. Само-
калибрующиеся К. с. ч. по точностным характеристикам не
уступают эталону. Лучший первичный К. с. ч.— квантовый
генератор на пучке атомов цезия, работающий непрерывно
(в режиме квантовых часов); обладает погрешностью
10— . Эталоны частоты, в к-рых первичный К. с. ч. включает-
ся лишь периодически, а хранение частоты (времени) осу-
ществляется группой вспомогат. квантовых часов, имеет
погрешность 10 —10 .
Лит.: Время и частота, пер. с англ., М-, 1973; Ильин В, Г., Сажин В. В.,
«Природа», 1977, № 8, с. 16—27. М. Е. Жаботинский.
КВАНТОВЫЙ СЧЁТЧИК, устройство для регистрации
отдельных порций (квантов) слабого эл.-магн. излучения,
субмиллиметрового и ИК диапазонов. Действие К. с. осно-
вано на последоват. поглощении ч-цами т. н. рабочего
в-ва (атомами, молекулами и т. д.) квантов исследуемого
излучения с энергией hvi и квантов излучения с энергией
hv2 от вспомогат. источника. В результате возникает излу-
чение с энергией квантов hv^, превышающей (иногда зна-
чительно) энергию квантов исследуемого излучения, что
позволяет достаточно просто регистрировать их с помощью,
напр., обычного фотоэлектронного умножителя. В качестве
рабочего в-ва в К. с. применяются кристаллы, стёкла, ке-
рамика с примесью ионов редкоземельных элементов,
а также ионов др. элементов. К. с. применяют, напр., для
визуализации ИК излучения (к-рое трудно поддаётся регист-
рации), юстировки лазеров (работающих в ИК диапазоне).
КВАНТОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, устройство для усиления
эл.-магн. волн СВЧ или оптич. диапазона за счёт эффекта
вынужденного излучения возбуждённых атомов, молекул
или ионов. В отличие от обычных усилителей электри-
ческих колебаний, напр. ламповых, где используются сво-
бодные эл-ны, подчиняющиеся в своём движении законам
классич. механики, усиление в К. у. происходит в результа-
те взаимодействия эл.-магн. излучения с активной средой,
в к-рой создана инверсия населённостей. Процессы, про-
текающие при таком взаимодействии, описываются зако-
нами квантовой механики, отсюда и назв. «К. у.».
В К. у. усиливаемая (первичная) эл.-магн. волна, распрост-
раняясь в активной среде, вызывает в ней вынужденное
испускание квантов излучения, тождественных по частоте,
фазе, направлению распространения и характеру поляри-
зации с первичной волной. В линейном режиме, т. е. до
достижения насыщения, интенсивность / излучения на вы-
ходе К. у. выражается формулой: /=/оехр[(а—0)-z], где
— интенсивность излучения на входе К. у., (3 — потери
в активной среде, а — коэф, усиления активной с еды,
197
КВАРЦЕВЫЙ
z — длина активной среды. Усиление можно увеличить,
заставив волну многократно проходить через активную
среду. Для этого активную среду помещают в объёмный
резонатор. Для эффективного усиления собств. частота
резонатора (определяемая его размерами и формой) долж-
на совпадать с частотой усиливаемой эл.-магн. волны.
К. у. (как и квантовые генераторы) СВЧ диапазона наз.
мазерами, К. у. оптич. диапазона — лазерными усилите-
лями. Примером мазерного усилителя может служить
парамагн. К. у. на рубине. Активный элемент парамагн.
К. у. размещается в криостате при темп-ре кипения жид-
кого гелия (4,2 К), что позволяет, в частности, снизить
мощность шума до 1—5 К. Коэф, усиления парамагн. К. у.
составляет 10 см . При совмещении малошумящего К. у.
со спец, малошумящей антенной можно достичь рекордно
низкого уровня шумов всей системы (10—20 К), а выигрыш
в чувствительности при этом может быть ~50—200 раз.
Это делает СВЧ К. у. незаменимыми для систем дальней
космич. связи, радиоастрономии и др. Коэф, усиления ла-
зерных усилителей составляет Ю см- . Они применяются
в выходных каскадах мощных лазеров.
Лит..- Карлов Н. В«, Маненков А. А., Квантовые усилители, М., 1966;
Штейншлейгер В. Б., Мисежников Г. С., Лифанов П. С., Кванто-
вые усилители СВЧ (мазеры), М., 1971; Корниенко Л. С., Штейн-
шлейгер В. Б., «УФН», 197В, т. 126, в. 2, с. 287—309. Е. А, Шалаев.
КВАНТОВЫЙ ШУМ, шум, обусловленный хаотич. спон-
танным испусканием фотонов к.-л. квантовой системой. В
лазерах с К. ш. связаны конечная ширина спектральной
линии генерации и, как следствие, ухудшение монохрома-
тичности и когерентности лазерного излучения.
КВАНТОСКбП (лазерный кинескоп), приёмный
электронно-лучевой прибор, действие к-рого основано на
эффекте генерации вынужденного излучения в полупровод-
никовом монокристалле при его возбуждении пучком быст-
рых электронов. Состоит из электронного прожектора и
активного элемента (АЭ) — сканирующего полупроводнико-
вого лазера с продольной (или поперечной) накачкой элект-
ронным пучком, заключённых в вакуумно-плотную оболоч-
ку (рис.). Обычно АЭ представляет собой отполированную
монокрист, пластину толщиной неск. десятков мкм и пло-
щадью порядка 10 см2, на обе плоскости к-рой нанесены
зеркальные покрытия: непрозрачное со стороны электрон-
ного пучка и полупрозрачное с противоположной стороны.
АЭ крепится к лейкосапфировому хладопроводу, являюще-
муся также выходным окном К. В месте падения электрон-
ного пучка на АЭ генерируется лазерное излучение, выхо-
дящее через полупрозрачное покрытие и хладопровод пер-
пендикулярно плоскости АЭ. При развёртке промодулиро-
ванного по интенсивности электронного пучка в телеви-
зионный растр на АЭ образуется изображение с яркостью
106—10' кд/м2, к-рое проецируется объективом на внеш,
большой экран. Цвет излучения К. определяется материа-
лом ПП: обычно красный и зелёный цвета получают с
помощью монокристаллов CdSxSej____х, синий — с помощью
ZnxCdj__XS. Для эффективной работы К. с продольной
накачкой требуется охлаждение АЭ и рабочее напряжение
ок. 60 кВ. Ср. мощность излучения К. составляет неск.
Вт при эффективности генерации 5—10%; разрешающая
способность достигает 1500 линий (на высоту растра).
Осн. область применения К.— отображение информации
на большом экране (площадью порядка 10 м2). Перспек-
тивным является использование К. в растровой оптич. микро-
скопии, оптич. локации и дальнометрии, а также в адресных
устр-вах ввода — вывода информации в ЭВМ и др.
Лит.: Богданкевич О. В., Дарзнек С. А., Елисеев П. Г., Полу-
проводниковые лазеры, М., 1976; Ильяшенко Т. А= и др., «Электрон-
ная промышленность», 1977, № 1, с. 44—45; Григорьев В. И. и др.,
«Квантовая электроника», 1980, т. 7, № 3, с» 489—94; Улас ю к В», Кванто-
скопы, М., 1988. В. Н. Уласюк.
КВАРЦ (нем. Quarz), кристалл диоксида кремния (БЮг),
природный или синтетич. минерал бесцветный (в чистом
виде) или окрашенный (цвет зависит от состава примеси);
пьезоэлектрик (q=101g—1012 Ом «см). Плотн. 2655,6 кг/м5;
1ПЛ=1713 °C; обладает нелинейными оптич. и электрооптич.
св-вами (показатели преломления пе= 1,533 и по=1,544),
прозрачен для видимых, УФ и частично для ИК лучей.
В электронном приборостроении К. (обычно в виде плас-
тин, определённым образом вырезанных из монокристалла)
применяют для изготовления пьезоэлектрич. преобразова-
телей, резонаторов, фильтров, вибраторов, УЗ линий за-
держки и др. пьезоэлектрич. приборов. К. используют для
получения техн, кремния (Si) путём восстановления коксом.
Из расплавленного К. при его затвердевании образуется
кварцевое стекло, к-рое в электронном приборострое-
нии широко применяется как оптич. материал (прозрачный
для оптич. излучения в видимой и УФ области спектра)
при изготовлении нек-рых типов лазеров и приборов опто-
электроники; как диэлектрик используется при изготовле-
нии изолирующих деталей СВЧ приборов; как жаростойкий
материал применяется для изготовления технологич. оснаст-
ки в произ-ве ПП приборов и ИС, тиглей для зонной плавки»
Лит.: Ходкевич Л. П., Леко В. К., Кварцевое стекло в производстве
электровакуумных изделий, М., 1981. В. М. Кафыров.
КВАРЦЕВЫЙ генератор, маломощный генератор
электрич. колебаний, в к-ром колебат. системой служит
Кварцевый генератор. Принципиальные схемы
кварцевых генераторов — последовательного ре-
зонанса с кварцевым резонатором (КР) в коле-
бательном контуре (а) и осцилляторного, собран-
ного по схеме ёмкостной трёхточки (б):
С — конденсатор; R — резистор; L — катушка
индуктивности; Т — транзистор.
КЕНОТРОН
198
кварцевый пьезоэлектрический резонатор или пьезо-
элемент. По сравнению с обычным генератором (на колебат.
LC-контуре) характеризуется значительно более высокой
(на 2—3 порядка) стабильностью частоты генерируемых
колебаний, что обусловлено высокой добротностью кварце-
вого резонатора (105—107). Различают схемы К. г. после-
довательного резонанса, в к-рых кварцевый резо-
натор эквивалентен активному сопротивлению, и осцил-
ляторные, в к-рых кварцевый резонатор эквивалентен
индуктивности. Из схем последоват. резонанса наиболее
распространены К. г. с кварцевым резонатором в колебат.
контуре, из осцилляторных — К. г. по схеме ёмкостной трёх-
точки (рис.). По конструкции и степени интеграции раз-
личают К. г. дискретные (на дискретных элементах),
гибридные (содержащие наряду с дискретными элемен-
ты, выполненные методом планарной технологии) и инте-
гральные (у к-рых все элементы, за исключением актив-
ных, выполнены на одной пьезоэлектрич. подложке методом
планарной технологии). Наиболее распространены гибрид-
ные К. г.; с развитием микроэлектроники всё шире исполь-
зуются интегральные К. г. В зависимости от величины не-
стабильности частоты и (или) возможности изменения часто-
ты колебаний К. г. подразделяются на простые, не содер-
жащие дополнит, элементов для улучшения параметров,
управляемые, частоту к-рых можно изменять внеш,
воздействием, термокомпенсированные, у к-рых
отклонение (уход) частоты Af от её номинального зна-
чения f в заданном интервале темп-p уменьшают с помощью
дополнит, электрич. устр-в, и термостатированные,
у к-рых все или нек-рые элементы помещены в термостат.
Существуют также К. г. смешанного типа (напр., управляе-
мый термокомпенсированный). Частота колебаний К. г. за-
висит от типа К. г. Напр., простые К. г. обычно работают
в диапазоне 4—100 МГц; управляемые на основе варикапа,
включённого последовательно с кварцевым резонатором,—
4—75^МГц с пределами перестройки частоты от ±5-10"~5 до
±10 ; термокомпенсированные — 4—75 МГц; термоста-
тированные обычно используются на частотах 100 кГц,
1,5 и 10 МГц. Стабильность частоты К. г., характеризуемая
отношением Af/f, достигает у простых К. г. ±5-10-6 в диа-
пазоне темп-p от —60 до ±100 °C, термокомпенсирован-
ных 5*10 (от —60 до ±85 °C), у термостатированных
ю’° (10—40'0 В. В Дмитриев.
КЕНОТРОН (от греч. kenos — пустой и ... трон), двух-
электродная электронная лампа для выпрямления перемен-
ного тока гл. обр. промышленной частоты; разновидность
электровакуумного диода. Изобретён в 1905 англ, учёным
Дж. А. Флемингом. К. имеет оксидный или карбидирован-
ный катод (прямого или косвенного накала) и чернёный
или матированный ребристый анод. В наст, время (нач.
90-х гг.) высоковольтные К. (напряжение на аноде до 100 кВ,
сила тока до 500 мА) применяются в выпрямителях радио-
приёмной, измерит, аппаратуры, рентгеновских установок
и т. д.; низковольтные К. (напряжение до 2 кВ, сила тока
до неск. А) практически вытеснены выпрямительными полу-
проводниковыми диодами.
КЕРАМИКА (греч. keramike — гончарное искусство, от
k^ramos — глина), общее название материалов, получаемых
спеканием глин и их смесей с минеральными добавками,
а также спеканием оксидов металлов и др. неорганич.
соединений. В состав большинства керамич. материалов
входят кислородсодержащие соединения — на основе глин
и др. алюмосиликатов или на основе оксидов нек-рых
металлов (Al, Be, Hf, Zr, Ti и др.); к бескислородным
керамич. материалам относятся нитриды, бориды, силици-
ды, карбиды металлов. К. представляет собой много-
фазную систему, состоящую из крист., стекловидной и га-
зовой фаз. Соотношение фаз и их распределение в К. во
многом определяют её физ. св-ва. Крист, фаза — хим. сое-
динения или их твёрдые р-ры — является основной, она
определяет св-ва и класс К.; в структуре К. одного вида
может быть неск. разных крист, фаз. Стекловидная фаза
(стеклофаза) присутствует в К. в виде микроучастков или
прослоек между кристаллитами, она влияет на электрич.
св-ва К., её пластичность; содержание стеклофазы может
составлять от 35—60% (у стеатитовой К.) до В—15% (у
сегнетокерамики). Газовая фаза заполняет поры К. и ухуд-
шает её механич. и электрич. св-ва (особенно при повы-
шенной влажности среды) и потому нежелательна.
В отличие от др. материалов механич., электрич. и
магн. св-ва К. можно изменять в широких пределах путём
варьирования состава исходных компонентов и режимов
технологии изготовления изделий из К. Напр., у электро-
изоляц. К. плотность может составлять 2300—5500 кг/м3;
диэлектрич. проницаемость е=5—2000; тангенс угла ди-
электрич. потерь tg6=(3—50)-10~4 на частоте f=1 МГц;
коэф, термич. линейного расширения КТЛР=(2—12) 10~6
К”1. Для К. характерны стабильность св-в при изменении
климатич. факторов и высокая радиац. стойкость, способ-
ность работать при темп-pax до 1000 °C и выше
Технология изготовления керамич. изделий включает
след, операции: очистку и измельчение исходных компо-
нентов; приготовление керамич. массы в виде порошка или
шликера смешиванием исходных компонентов с пластифи-
катором — водой, водоэмульсионным или органич. связую-
щим; формование из керамич. массы заготовок — объём-
ных изделий (экструзией, прессованием, шликерным литьём)
или покрытий (термич. напылением, электрофоретич. осаж-
дением, хим. осаждением на нагретую поверхность);
сушку и обжиг заготовок (при темп-pax св. 1000 °C).
По физ.-хим. св-вам К., используемая в электронном
приборостроении, делится на сегнетоэлектрическую, пье-
зоэлектрическую, электроизоляционную, полупроводящую,
магнитную, высокотемп-рную сверхпроводящую.
Сегнетоэлектрическая К. (сегнетокерами-
ка) представляет собой отд. соединения или твёрдые
р-ры 2 и более структуроподобных соединений, обладаю-
щих в определ. интервале темп-p самопроизвольной
поляризацией. Известно неск. сотен сегнетоэлектриков, по-
лученных в виде К., наиб, широко используется сегнето-
керамика на основе титанатов, цирконатов, станнатов, плюм-
батов щелочных, щёлочноземельных и др. металлов, а
также на основе цирконата-титаната свинца — лантана. Для
сегнетокерамики характерны малое значение диэлектрич.
потерь (tg6<0,1%), большое уд. электрич. сопротивление
(q>10,g Ом-см), высокая электрич. прочность (от 4 до
30 кВ/мм), широкий диапазон изменения значений е
(10—10й) с типичной для сегнетоэлектриков темп-рной
зависимостью [е резко возрастает с приближением к темп-
ре Кюри (ТсЖ напр. у сегнетокерамики на основе
ВаТЮз е=1000 при t=20°C, с приближением к темп-ре
Кюри (Тс= 120 °C) е»20 000. Наиболее широко такая сегне-
токерамика используется для изготовления малогабаритных
конденсаторов с большой уд. ёмкостью, варикондов,
ячеек памяти ЭВМ.
Пьезоэлектрическая К. (пьезокерамика) —
разновидность керамич. материалов с хорошо выраженны-
ми св-вами пьезоэлектрика. Получается на основе твёрдых
р-ров в системах PbZrOs—РЬТЮз; Ва(ЫЬОз)—Pb(NbCh);
ЫаЫЬОз—КЫЬОз- Наиболее распространена пьезокерамика
на основе титаната бария, титаната бария-кальция, ниобата
бария-натрия, цирконата-титаната свинца. Такая пьезо-
керамика имеет плотность (5,3—7,4) «103 кг/м3, е=
= 500—2000, коэф, электромеханич. связи 0,1В—0,68. Пьезо-
керамика применяется в пьезоэлектрич. преобразователях,
позисторах, варикондах, излучателях и приёмниках УЗ, разл.
устр-вах на ПАВ, акустич. линиях задержки и др. устр-
вах, действие к-рых основано на прямом и (или) обрат-
ном пьезоэффекте.
Электроизоляционная К. подразделяется на 2
группы: установочную и конденсаторную. Установочная К.
имеет величину диэлектрич. проницаемости е<12, tg6^
^2-10—3 при f=1 МГц и t=20 °C (+g6 мало зависит от
темп-ры и частоты, что позволяет использовать такую К.
в ВЧ диапазоне). Физ.-хим. св-ва установочной К. зави-
сят от природы крист, фазы. Напр., стеатитовая К. (осн.
крист, фаза клиноэнстатит — MgO-SiO2) характеризуется
низкими диэлектрич. потерями, плотной структурой, от-
сутствием открытой пористости. Используется для изготов-
199
КЕРРА
ления каркасов катушек индуктивности, внутриламповых
изоляторов, клемм, плат, осей переменных конденсаторов .
Форстеритовая К. (на основе форстерита — 2MgO-SiO^)
отличается сравнительно высоким КТЛР=(8—12)*10~ К ,
что обеспечивает возможность получения прочных согла-
сованных спаев её со многими металлами- Из такой К.
делают плёночные резисторы, подложки гибридных ИС,
основания проволочных резисторов, внутриламповые изо-
ляторы. Высокоглинозёмистая (корундовая) К. (на основе ко-
рунда — AI2O3) отличается повышенной механич. прочно-
стью и высокими электроизоляц. св-вами- Применяется
для изготовления подложек гибридных ИС и микро-
модулей, корпусов ИС, оснований резисторов, деталей
радиоламп. Бериллиевая К. (на основе бромеллита — ВеО)
обладает высокой теплопроводностью (на уровне стали),
легко металлизируется, поскольку имеет относительно вы-
сокий КТЛР (9-10—6К~1). Осн. области применения — осно-
вания резисторов, детали СВЧ приборов и ламп с вы-
сокой выходной мощностью.
Конденсаторная К. бывает как высокочастотной с е>12
и tgd=6-l0 (при f= 1 МГц и t=20°C), так и низко-
частотной с е>900 и tgd=(2—25)-10“*3. Для конденсатор-
ной К. характерны как положит., так и отрицат. зна-
чения темп-рного коэф, ёмкости (ТКЕ); напр., К. на основе
Т1О2, СаТЮз, SrTiO3, BaTiO3 и ZrTiOg имеют отрицат. ТКЕ,
а К. на основе MgTiO3, CaZrO3, SrZrO3, CaSnO3 и
SrSnO3 — положит. ТКЕ. Конденсаторная К. с большими
отрицат. значениями ТКЕ используется гл. обр. для изго-
товления конденсаторов, в отношении к-рых не предъяв-
ляются повышенные требования к термостабильности ём-
кости. Для повышения термостабильности ёмкости в состав
конденсаторной К. вводят компоненты с положит, зна-
чениями ТКЕ (но при этом изменяется величина е).
Такую К. наз. термокомпенсированной, к ней относятся
К. на основе ТЮз—ZrOz; CaTiOj—CaZrO3; LaAIO3—СаТЮз;
CaSnOj — CaZrOg — СаТЮз-
Полупроводящая К. изготовляется на основе окси-
дов d-элементов преим. IV гр. периодич. системы Мен-
делеева. ПП св-ва К. обусловливаются: наличием дефектов
крист, решётки, к-рые образуются в результате легиро-
вания оксидами металлов (напр., если в К. на основе
NiO ввести ионы Li2O в количестве 1 % по массе, то уд.
электрич. сопротивление К. уменьшается с 10' Ом-см до
0,1 Ом - см); образованием нестехиометрич. соединений
из оксидов металлов при термич. обработке их в парах
металлов (напр., К. на основе ZnO — в парах Zn, на
основе Т1О2 — в парах Ti); образованием твёрдых
р-ров двух или более в-в (способ разбавления), су-
щественно различающихся по электропроводности, напр.
(Lix NifJlxNix ) О; ZnfT^Fe^j^Fe*4) О3. Полупроводящая К.
применяется в термисторах, фотоэлементах, выпрямителях,
усилителях, преобразователях частоты, термогенераторах
и др. устр-вах.
Магнитная
на основе ферримагн. материалов, в основном
шпинелей (с общей ф-лой MeFesO^ где
Со2+» Fe24-, Li+, Си2’1’) и ферритов-гранатов
ф-лой RtFer,O12, где R — Gd3 1, EuJ+, Y3+, Sn3+).
К. характерно высокое значение объёмного уд. электрич.
сопротивления у=(102—10") Ом-см, что обусловливает по-
стоянство величины её нач. магн. проницаемости при из-
менении частоты перемагничивания. Электропроводность
магн. К. существенно зависит от частоты и темп-ры. Маг-
нитокерамика применяется для изготовления сердечников
трансформаторов, магн. реле, магн. усилителей, феррито-
вых сердечников ЗУ, коммутац. и логич. элементов,
магн. головок и др. устр-в.
Высокотемпературная сверхпроводящая К.
получается на основе металлооксидных соединений, напр.
УВагСизО7_х и LnBa-2Cu2O7_K (где Ln — один из лантано-
идов). Темп-pa перехода в сверхпроводящее состояние у
такой К. превышает темп-ру кипения жидкого азота (77 К)
и достигает ~100 К (по состоянию на 1988). При обыч-
ной темп-ре её электрич. сопротивление в 100 и более
раз превышает сопротивление известных металлич. сверх-
К. (магнитокерамика) изготовляется
ферритов-
Me—Ni2+,
(с общей
Для магн.
проводников при той же темп-ре. Вместе с тем
осн. характеристики сверхпроводящего состояния (Тк, кри-
тич. плотность тока, предельные магн. поля, к-рые может
выдержать сверхпроводник, не переходя в норм, состояние)
у сверхпроводящей К. на порядок выше, чем у традиц.
сверхпроводников. Это обусловливает возможность ис-
пользования высокотемп-рной сверхпроводящей К. для
изготовления, напр., межсоединений в ПП ИС, приборов
на эффекте Джозефсона, сквид-магнитометров, логич.
элементов супер-ЭВМ, магнитов для ускорителей термо-
ядерных реакторов, томографов, линий электропередач.
Особую гр. составляет К. на основе тугоплавких бес-
кислородных соединений: бориды, карбиды, силициды,
нитриды металлов и т. п. К. этого типа имеет уникаль-
ные св-ва; напр., карбиды — высокую твёрдость, износо-
стойкость и тугоплавкость; нитриды — тугоплавкость и тер-
мостойкость; бориды — хорошие термоэмиссионные св-ва;
силициды и бориды — св-ва ПП. Мн. из этих керамич.
материалов используются в металлокерамич. компози-
циях, на основе к-рых создаются материалы с заранее
заданными св-вами (ТКЛР, уд. электрич. сопротивлением,
темп-рной устойчивостью и др.).
Лит..- Балкевич В. Л., Техническая керамика, М., 1968; Новая ке-
рамика, М., 1969; Окадзаки К., Технология керамических диэлект-
риков, пер. с япон., М-, 1976; Белинская Г. В., Выдрик Г. А.,
Технология электровакуумной и радиотехнической керамики, М., 1977;
Пасынков В. В., Сорокин В. С-, Материалы электронной техни-
ки, 2 изд., М., 19В6 Васильев А. Л. и др., «Краткие сообщения по
физике», 1987, № 7, с. 59—62. Р. Ф. Шутова.
КЕРМЁТНЫЙ РЕЗИСТОР резистор, состоящий из тон-
кой (10—40 мкм) резистивной плёнки на керамич. осно-
вании (подложке). Резистивная плёнка создаётся путём на-
несения на подложку одного (или нескольких) слоёв ре-
зистивной пасты (композиции из мелкодисперсных порош-
ков металлов и их оксидов с органич. связующим) мето-
дом трафаретной печати с последующим обжигом при
темп-ре 600—850° С.
К. р. имеют высокие электрич. параметры в широком
диапазоне номинальных сопротивлений, низкий уровень
темп-рного коэф, сопротивления (ТКС), стабильны при по-
выш. темп-pax и электрич. нагрузках в течение длит,
времени эксплуатации. Наиболее высокими параметрами
отличаются К. р., в к-рых использованы резистивные пасты
на основе соединений Ru. Такие пасты позволяют полу-
чать резистивные слои с р=5—5-106 Ом/кв и ТКС до
±(25—100) 10 1/К и стабильностью при воздействии
разл. электрич. и климатич. факторов не хуже ±(1—2)%.
К. р. могут быть постоянными и переменными; выпол-
ненными в виде неск. резисторов на одном керамич.
основании или отд. элементов гибридных ИС.
Н. Д. Колдашов.
КЁРРА ЭФФЁКТ [по имени шотл. физика Дж. Керра
(J. Kerr)], 1) электрооптический К. э., возникнове-
ние двойного лучепреломления в оптически изотропной
среде (жидкости, стекле, кристалле с центром симмет-
рии) под действием однородного электрич. поля. К. э.
обусловлен ориентацией дипольных моментов молекул в-
ва вдоль электрич. поля. В результате такой ориентации
показатели преломления среды для волн, поляризованных
вдоль поля (пе) и поперёк него (по), различны:
Дп=пе—по=ВХЕ2, где В — постоянная Керра, X — длина
волны, Е — напряжённость электрич. поля. К. э. используется
в электрооптич. лазерных затворах, модуляторах света и
др. устр-вах.
2) О п т и ч е с к и й К. э., возникновение пост, составляю-
щей двойного лучепреломления в изотропной среде под
действием мощного оптич. излучения (обычно лазерного).
Обусловлен квадратичной зависимостью 1п от Е. Вызывает
самофокусировку света (см. также Нелинейная оптика).
3) Магнитооптический К. э., изменение характера
поляризации света (см. Поляризация электромагнитных
волн) при его отражении от намагниченной среды.
По физ. природе сходен с Фарадея эффектом. В резуль-
тате магнитооптич. К. э. линейно поляризованный свет ста-
новится эллиптически поляризованным, при этом большая
ось эллипса поляризации оказывается повёрнутой на нек-
КИБЕРНЕТИКА
200
рый угол по отношению к плоскости поляризации па-
дающего света. Используется, напр., при исследовании
магн. материалов.
Лит.: Волькенштейн М. В., Строение и физические свойства мо-
лекул, М.—Л., 1955; Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976; С и в у-
хин Д. В., Общий курс физики, 2 изд., [т. 4]—Оптика, М., 1985.
А. П. Кирьянов.
КИБЕРНЕТИКА (от греч. kybernetike — искусство управ-
ления, от kybernao — правлю рулём, управляю), наука об
управлении, связи и переработке информации. Осн. объект
исследования — т. н. кибернетические системы,
рассматриваемые абстрактно, вне зависимости от их ма-
териальной природы. Примеры кибернетич. систем — авто-
матич. регуляторы в технике, ЭВМ, биол. популяции,
человеческое общество, Изучение кибернетич, систем нап-
равлено на выявление наиболее общих закономерностей,
присущих всем подобным системам. Каждая киберне-
тич. система представляет собой множество взаимосвя-
занных объектов (элементов системы), способных воспри-
нимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также
обмениваться ею. Состояние элементов системы может
меняться как самопроизвольно, так и под воздействием
входных сигналов, получаемых либо извне (из-за пределов
рассматриваемой системы), либо от др. элементов систе-
мы. В свою очередь каждый элемент системы может фор-
мировать выходные сигналы, к-рые либо передаются на
др. элементы (в качестве входных сигналов), либо входят
составной частью в выходные сигналы системы в целом.
Поскольку сигналы независимо от их физ. природы несут
в себе нек-рую информацию, то всякую кибернетич. систе-
му, равно как и её элементы, можно рассматривать как
нек-рый преобразователь информации.
Осн. задачей теоретич. К. является разработка аппара-
та и методов исследования сложных кибернетич. систем.
Под сложными кибернетическими системами
обычно понимают такие кибернетич. системы, элементы
(подсистемы) к-рых можно в свою очередь расчленить
(условно) на более мелкие подсистемы и т. д. вплоть
до выделения элементов, к-рые либо объективно не под-
лежат дальнейшему делению, либо относительно их не-
делимости имеется договорённость. Часто сложными наз.
также такие кибернетич. системы, к-рые нельзя корректно
описать математически (напр., из-за наличия очень боль-
шого числа элементов, неизвестным образом связанных
друг с другом, или потому, что не известна природа
и механизм процессов, протекающих в системе) либо для
изучения к-рых необходимо переработать непомерно боль-
шой объём информации.
Эффективное исследование сложных кибернетич. систем
классич. методами часто нецелесообразно (напр., из-за
высокой стоимости натурного эксперимента при эксперим.
методе исследования) либо невозможно (напр., дедуктив-
ным методом). Поэтому в качестве осн. метода иссле-
дования сложных кибернетич. систем применяют метод
машинного эксперимента (или математиче-
ского моделирования). Метод основан на создании
и исследовании на ЭВМ матем. модели кибернетич. сис-
темы — совокупности матем. соотношений, описывающих
эту систему. Модель системы (включая её начальное
состояние) вводят в ЭВМ и, имитируя разл. значения
входных (по отношению к модели) сигналов, определяют
(по реакции модели) величины, характеризующие поведе-
ние системы, её параметры. В ряде случаев для более
эффективного изучения кибернетич. систем оказывается
целесообразным дополнять машинный эксперимент на-
турным моделированием. При этом нек-рая часть иссле-
дуемой системы подключается (через спец, преобразо-
ватель) к ЭВМ и рассматривается как натурная модель,
а по отношению к остальной части системы применяется
метод матем. моделирования.
Непосредств. предшественницей К. была теория авто-
матич. управления, рассматривавшая относительно простые
управляющие системы (как правило, автоматич. регуля-
торы). Однако огранич. алгоритмич. возможности таких
систем, неспособность их накапливать информацию, а сле-
довательно, использовать предшествующий опыт при выра-
ботке управляющих воздействий позволяли осуществлять
лишь простейшие виды преобразования информации и уп-
равления. Возникновение К. как самостоят. науки (1948)
связано с созданием в 40-х гг. 20 в- электронных вычи-
слительных машин (ЭВМ), способных запоминать и преоб-
разовывать информацию в соответствии с заданной прог-
раммой. Взаимоотношения К. с совр. вычислит, техникой
имеют две стороны. Во-первых, ЭВМ является для К. осн.
инструментом исследования, важнейшим техн, средством
решения многих задач К. и потому дальнейшее разви-
тие К. как в теоретич., так и в практич. аспектах
в значит, мере обусловлено прогрессом в области элект-
ронной вычислит, техники. Во-вторых, будучи сами слож-
ными кибернетич. системами, ЭВМ выступают как объекты
исследования К. Важнейшими из прикладных направлений
К. стали теоретич. основы вычислит, техники, разработка
матем. обеспечения ЭВМ, разработка методов применения
ЭВМ для автоматизации процессов сбора, передачи и
переработки информации. Методы К. позволяют успешно
решать задачи создания и исследования систем автоматич.
и автоматизир. управления сложными технологич. комп-
лексами в пром-сти, на транспорте, в энергетике и др.
отраслях народного х-ва. Развитие техн. К. привело к соз-
данию автоматич. манипуляторов, пром, роботов, авто-
матизир. робототехн, комплексов, систем автоматизир. про-
ектирования, гибких произ-в, систем и т. д. Техн. К.
стала науч, базой для решения задач комплексной авто-
матизации произ-ва — одного из важнейших факторов на-
учно-техн. прогресса.
Лит.: Глушков В. М., Введение в кибернетику, К., 1964; Гёльд-
нер К., Кибернетика и её будущее, пер. с нем., М., I9B3;
Джордж Ф., Основы кибернетики, пер. с англ., М., 1984; Киберне-
тика: прошлое для будущего, М., 19В9.
КИНЕСКОП (от греч. kinesis — движение и skopeo—
смотрю), приёмный электронно-лучевой прибор для воспро-
изведения телевизионных изображений. К. применяются
для наблюдения чёрно-белых и цветных изображений не-
посредственно на экране прибора или при проецировании
изображения на внеш, экран (см. Проекционный элект-
ронно-лучевой прибор).
Различают К. монохромные и цветные (см. Цветной ки-
нескоп). Монохромный (обычно чёрно-белый) К. состоит
из вакуумно-плотной оболочки с горловиной и стеклян-
ным днищем, на внутр, поверхность к-рого нанесён люми-
несцентный экран, и вмонтированного в горловину элект-
ронного прожектора, формирующего электронный пучок
(рис.). В местах падения сфокусированного (как пра-
вило, с помощью электростатич. системы) электронного
пучка на экране появляется свечение, яркость к-рого про-
порциональна интенсивности пучка, причём цвет свечения
зависит от состава люминофора, используемого при фор-
мировании экрана. Интенсивность пучка эл-нов изменяет-
ся в соответствии с подаваемыми на управляющий элект-
род (модулятор) прожектора видеосигналами. С помощью
отклоняющей системы (обычно магнитной) модулир. пу-
чок «развёртывается» в прямоугольный растр, синхрони-
Кинескоп. Схема кинескопа для чёрно-белого те-
левидения: I — электронный прожектор; 2 —
электронный пучок; 3 — анодный вывод; 4 — дни-
ще стеклооболочки; 5 — люминесцентный экран;
6 — алюминиевое покрытие; 7 — внутреннее про-
водящее покрытие; 8 — внешнее проводящее j
покрытие; 9 — отклоняющая система;
2
К М УЗ А А
—4
-5
6
Ai — первый анод; Az — второй анод; К — ка-
тод; М — управляющий электрод (модуля-
тор); УЭ — ускоряющий электрод.
201
КЛИППЕРНЫЙ
зированный с растром передающего телевизионного при-
бора, высвечивая на люминесцентном экране строку за
строкой и воспроизводя таким образом кадр за кадром
передаваемое изображение (см. Развёртка). Благодаря
инерционности зрения человек видит на экране слитное
изображение. Чтобы обеспечить постоянство потенциала
в области отклонения пучка, на внутр, поверхность ко-
нуса оболочки и части горловины наносят электропрово-
дящее покрытие (обычно аквадаг), соединённое с ано-
дным выводом. Внутр, проводящее покрытие вместе с внеш,
проводящим покрытием конуса образуют конденсатор
фильтра высоковольтного выпрямителя. Для повышения яр-
кости изображения и предотвращения образования т. н. ион-
ного пятна (возникновение к-рого связано с разрушением
люминофора в центр, части экрана потоком отрицат. ионов),
как правило, на поверхность люминофора напыляется плён-
ка алюминия (толщиной ок. 0,05—0,3 мкм), прозрачная
для эл-нов. Для воспроизведения изображения движущих-
ся объектов обычно выбирают люминофоры с временем
послесвечения от 0,01 до 0,1 с. Близкое к белому све-
чение экрана достигается применением порошкообразной
смеси двух люминофоров, дающих при свечении допол-
нит. цвета. Обычно в качестве люминофора используется
активированный серебром сульфид цинка (синее свечение)
и активированный серебром или медью цинкокадмиевый
сульфид (жёлтое свечение).
Выпускаемые в СССР для бытовой аппаратуры К. имеют
полностью стеклянную оболочку с прямоугольным экра-
ном, размеры к-рого по диагонали составляют от 6 до 67 см
при соотношении сторон 4:3. Угол отклонения электрон-
ного пучка между крайними положениями равен 55—70°
у К. с диагональю экрана до 16 см (малогабаритные К.)
и 90—110° у К. с диагональю экрана св. 23 см. Яркость
светлых участков изображения достигает 150—200 кд/м*
при анодном напряжении 12—20 кВ и токе пучка в неск.
сотен мкА. Чтобы предотвратить сильное снижение конт-
раста изображения при внеш, засветке экрана, днище
оболочки у большинства К. выполняют из дымчатого
стекла со светопропусканием ок. 50%. Применяемые обыч-
но в К. оксидные катоды с косвенным подогревом обес-
печивают работоспособность приборов в течение неск. тыс.
ч при вакууме 10—4—10~5 Па, поддерживаемом в процес-
се работы распыляемым геттером. Для предотвращения
разлёта осколков при случайном разрушении стеклообо-
лочки служит взрывозащитный бандаж (как правило, лен-
точного типа).
Лит.: Шерстнев Л. Г., Электронно-лучевые приборы, М.— Л., 1966;
Миллер В. А., Куракин Л. А., Приемные электронно-лучевые труб-
ки, 2 изд., М., 1971; Жигарев А. А., Шам а ев а Г. Г., Элект-
ронно-лучевые и фотоэлектронные приборы, М., 19В2; Герасимо-
вич М. В., Справочник по электронно-лучевым трубкам, К., 1986.
Н. П. Кибардин.
КИРКА ЭФФЁКТ, то же, что Федотова — Кирка эффект.
КЛЕИ, природные или синтетич. вещества, применяемые
для соединения (склеивания) разл. материалов за счёт
образования между их поверхностями и клеевой прослой-
кой прочной адгезионной связи. В электронном приборо-
строении применяют К. как органические (на основе
термопластич. и термореактивных полимеров, олигомеров
и мономеров), так и неорганические (на основе ме-
таллов, оксидов и нек-рых неорганич. соединений). Наибо-
лее широко используют К. эпоксидные (напр., для скле-
ивания корпусов ПП приборов, ИС и жидкокрист. инди-
каторов, а также для монтажа печатных схем), ф е н о-
ло-формаль деги дные (при изготовлении печатных
плат и фольгир. диэлектриков), анаэробные (для ва-
куумного уплотнения резьбовых и иных соединений), алю-
мофосфатные и ал юмохромфосфатные (для со-
единения внутр, деталей ЭВП), силикатные (для склеи-
вания стекла, керамики и слюды), металлические на основе
Ga (для герметичного соединения металлов со стеклом).
В нач. 90-х гг. всё большее распространение получают
быстроотвердевающие К.-расплавы (в виде лент, прутков,
порошков, таблеток), цианакрилатные и др. К.
От К. следует отличать клеящие вещества (воск,
парафин, пицеин, полистирол и др.), применяемые, напр.,
для врем, крепления ПП пластин на шлифовальных и поли-
ровальных станках для абразивной обработки.
Лит.: Базарова Ф. Ф., Колесова Л. С., Клеи в производстве
радиоэлектронной аппаратуры, М., 1975; Кардашов Д. А., Конструк-
ционные клеи, М., 1980; Шилдз Дж,, Клеящие материалы. Справочник,
пер. с англ., М., 1980; Кардашов Д. А., Петрова А. П., Поли-
мерные клеи, М., 1983. Л. М. Левитский.
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ электронных
приборов, проверка электронных приборов на устой-
чивость работы (в пределах, установленных нормативно-
техн. документацией) и сохранение их внеш, вида при
воздействии климатич. факторов; один из видов испыта-
ний на надёжность. К. и. позволяют прогнозировать (с
определённой вероятностью) работоспособность электрон-
ных приборов в естеств. условиях окружающей среды (напр.,
при повыш. или пониж. темп-ре, повыш. влажности), а
также в условиях, возникающих в процессе функциони-
рования близкорасположенных техн, объектов (напр., при
наличии в атмосфере озона, аммиака).
К К. и. относится проверка работоспособности электрон-
ных приборов при высоких и низких темп-pax, повыш.
влажности, высоком и низком атм. давлении, воздействии
солнечной радиации, атм. загрязнений, осадков в виде
дождя, инея и росы, соляного тумана и т. д. Иногда
К. и. проводят при одноврем. или последоват. воздей-
ствии двух и более из указанных факторов. Из всех
климатич. факторов в наибольшей степени на электрон-
ные приборы влияют повыш. влажность в сочетании с
повыш. темп-рой (что характерно для районов с тропич.
климатом), высокая концентрация коррозионно-активных
хим. в-в в окружающей среде (напр., в атмосфере пром,
предприятия), соляной туман на море. Под влиянием кли-
матич. факторов в электронных приборах могут возни-
кать процессы, приводящие к изменению электрофиз. и
физико-хим. св-в материалов, из к-рых эти приборы из-
готовлены. В результате у электронных приборов может
повыситься вероятность отказов, напр. из-за тепловых
пробоев диэлектриков, р—п-переходов в ПП приборах и
ИС, потери герметичности в ЭВП, коррозии металлиза-
ции в ИС, что приводит к обрывам и коротким за-
мыканиям токопроводящих цепей, нестабильности и дегра-
дации электрич. параметров.
К. и. обычно состоят из след. осн. этапов: начальная
стабилизация; начальный осмотр электронных приборов и
измерение их электрич. параметров; выдержка при воз-
действии климатич. факторов; конечная стабилизация; за-
ключит. осмотр электронных приборов и измерение их
электрич. параметров. Начальная стабилизация осуществля-
ется для устранения или частичной нейтрализации ре-
зультатов пребывания электронных приборов в условиях,
предшествовавших данному испытанию. Во время выдерж-
ки в заданных условиях иногда проводят измерения элект-
рич. параметров, если такие измерения запланированы
программой испытаний или оговорены в техн, условиях на
данные приборы. Конечная стабилизация необходима для
восстановления св-в подвергаемых испытаниям электрон-
ных приборов перед заключит, осмотром и измерениями.
Электронные приборы считаются выдержавшими К. и.,
если в процессе и (или) после испытаний они соответ-
ствуют требованиям, установленным в нормативно-техн,
документации на эти электронные приборы.
Лит.: Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов,
ч. 1 —Общие положения, 3 изд., М.—Л., 1976 (Рекомендации МЭК 68—
1А); Г луд кин О. П., Черняев В. Н-, Технология испытания микро-
элементов радиоэлектронной аппаратуры и интегральных микросхем, М.,
1980 В А. Пожилое.
КЛИППЕРНЫЙ ПРИБОР (от англ, clipper, здесь —
ограничитель), быстродействующий двухэлектродный элект-
ровакуумный (обычно газоразрядный) или полупроводни-
ковый прибор, обладающий практически односторонней
проводимостью. В качестве К. п. используются гл. обр. им-
пульсные газотроны (преим. с оксидным катодом косвен-
ного накала и водородным наполнением) и импульсные
полупроводниковые диоды. Быстродействие К. п. (характе-
ризуемое временем нарастания прямого напряжения между
анодом и катодом от нуля до его макс, значения), как
правило, не превышает 100 нс. К достоинствам К. п.
КЛИСТРОН
202
также относятся: низкое внутр, сопротивление, высокая
электрич. прочность, устойчивость к перегрузкам.
К. п. применяются в радиоэлектронной аппаратуре для
защиты её элементов от перенапряжений и заряда на-
копителей энергии (напр., в импульсных модуляторах и
выпрямителях). А. Н. Вилков.
КЛИСТРОН [от греч. klyzo — ударять, окатывать (вол-
ной) и ... трон], электровакуумный СВЧ прибор, работа
к-рого основана на модуляции электронного потока по
скорости электрич. СВЧ полями резонансных колебат.
систем (объёмных резонаторов), группировании эл-нов в
сгустки и последующем преобразовании кинетич. энер-
гии сгруппированных эл-нов в энергию СВЧ колебаний.
К. предназначены как для усиления, так и для генерации
СВЧ колебаний. По способу преобразования энергии источ-
ников питания в энергию СВЧ колебаний К. относятся к
О-типа приборам.
Различают пролётные (наз. часто просто К.) и отра-
жательные клистроны.
Осн. узлами пролётного К. являются: электронная
пушка, фокусирующая система, электродинами-
ческая система, содержащая объёмные резонаторы, ввод
и вывод энергии и коллектор (см. Коллектор электро-
вакуумного прибора). В пролётном К. эл-ны последователь-
но пролетают зазоры объёмных резонаторов электроди-
намич. системы. При поступлении моноскоростного (одно-
родного по скорости) электронного потока в зазоре
входного резонатора под действием продольного элект-
рич. поля СВЧ, возбуждаемого с помощью внеш, задаю-
щего генератора в усилительном К. или петлей обратной
связи в генераторном К., происходит модуляция скоростей
эл-нов. СВЧ поле в течение одной половины периода уско-
ряет, а в течение другой — замедляет движение эл-нов.
За входным резонатором эл-ны попадают в пространство
дрейфа, свободное от СВЧ поля, где ускоренные эл-ны
догоняют замедленные. Т. о., за счёт разности скоростей
происходит группирование электронов и формирование
периодич. электронных сгустков, т. е. модуляция электрон-
ного потока по скорости переходит в модуляцию по
плотности» В зазоре выходного резонатора сгруппирован-
ные в сгустки эл-ны взаимодействуют с наведённым ими
электрич» СВЧ полем, большинство эл-нов тормозится и
часть их кинетич. энергии преобразуется в энергию СВЧ
колебаний.
В отличие от электронных ламп с сеточной СВЧ мо-
дуляцией электронного потока (гл. обр. триодов и тет-
родов), в к-рых время пролёта межэлектродных промежут-
ков сравнимо с периодом СВЧ колебаний, разделение в
пространстве скоростной и плотностной модуляции позво-
ляет осуществлять эффективное управление электронным
потоком вплоть до частот порядка неск. десятков ГГц.
Идея разделения скоростной и плотностной модуляции
эл-нов впервые рассматривалась сов. физиком Д. А. Ро-
женским в 1932. В 1935 сов. физик А. Н. Арсеньева и
нем. физик О. Хайль предложили использовать форми-
руемые сгустки эл-нов для получения СВЧ колебаний,
а в 1938 амер, физиками В. Ханом, Г. Мектолфом и не-
зависимо от них братьями Р. и 3. Варианами были соз-
даны первые пролётные К.
Большинство пролётных К. являются многорезона-
торными усилительными К. (рис. 1). Совр. уси-
лит. К. обычно насчитывают от 4 до 8 резонаторов. На-
личие промежуточных резонаторов (расположенных между
входным и выходным) позволяет получить большее усиле-
ние, расширить полосу рабочих частот и повысить кпд
К. Макс, усиление в К. достигается при настройке всех
промежуточных резонаторов на одну и ту же частоту
(т.н. синхронная настройка). Однако, как правило,
один или два предоконечных резонатора настраиваются
на частоту, лежащую за ВЧ границей полосы усиления.
При такой настройке усиление понижается на 10—20 дБ,
но улучшается группировка эл-нов, что приводит к уве-
личению выходной мощности и кпд прибора на 15—20%.
Предельное усиление в К. ограничивается током вторич-
ных эл-нов с коллектора, вызывающих самовозбуждение
К. за счёт переноса части энергии с выхода на вход.
Обычно усиление пяти-, шестирезонаторных К. составляет
45—65 дБ; разработаны К. с усилением до 100 дБ. Вы-
ходная мощность К. ограничивается электрич. прочностью
и термостойкостью окна вывода энергии и величиной
тепловых потерь в электродинамич. системе. Величина теп-
ловых потерь в электродинамич. системе уменьшается
при улучшении токопрохождения и увеличении кпд вы-
ходного резонатора. Выходная мощность усилит. К. обыч-
но составляет от неск. Вт до неск. МВт в непрерывном
режиме и достигает сотен МВт в импульсном режиме.
Остаточная мощность электронного пучка в К. рассеи-
вается на коллекторе, к-рый пространственно отделён от
резонаторной системы.
Одна из отличит, особенностей усилит. К. — высокий
кпд. Созданы К. с кпд более 80%. Кпд К. зависит от
величины первеанса электронного потока, коэф, заполне-
ния пролётного канала, длины пролёта между резонато-
рами, от кол-ва резонаторов и их настройки. Увеличение
первеанса электронного потока приводит к уменьшению
кпд К., поэтому в К. с высоким кпд применяют элект-
ронные пушки, формирующие пучки с первеансом (0,1 —
0,4)-10 А/В . Для того чтобы уменьшить влияние не-
однородности группировки электронного потока по радиу-
су, в К. используются электронные пучки с малым (0,2—
0,4) заполнением пролётного канала. Для повышения кпд
в электродинамич. систему К. вводят резонаторы, настро-
Кпистрон. Рис.1. Схема многорезонаторного уси-
лительного пролётного клистрона: 1 — электрон-
ная пушка; 2 — изолятор фокусирующего элект-
рода,- 3 —изолятор электронной пушки; 4 —
фокусирующий электрод; 5 — катод; 6 — элект-
родинамическая система; 7 — входной активный
резонатор; В—пассивные резонаторы фильтро-
вой системы; 9 —- настроечные элементы пас-
сивных резонаторов фильтров; 10 — промежу-
точные резонаторы основной частоты; 11 — ре-
зонатор второй гармоники; 12—пролётные тру-
бы; 13 — двухзазорный активный выходной резо-
натор; 14 — щель связи; 15 — коллектор; 16 —
каналы жидкостного охлаждения коллектора;
17 — штуцеры водяного охлаждения коллекто-
ра; 1fi — керамические окна ввода и вывода
энергии; 19 — входной и выходной присоеди-
нительные фланцы; 20 — фокусирующая система.
Рис. 2. Схема генераторного пролётного клист-
рона: 1—электронная пушка; 2— электродина-
мическая система; 3 — коллектор; 4——резона-
торы электродинамической системы; 5 — щель
связи; 6 — керамическое окно вывода энергии;
7 — присоединительный фланец.
203
КНС-СТРУКТУРА
енные на гармонику входного сигнала, или (реже) уве-
личивают расстояние между соседними резонаторами. Для
К., настроенных на фиксир. частоту, значения кпд обыч-
но лежат в пределах 40—70%.
Из-за применения резонансных колебат. систем К. обла-
дает сравнительно узкой полосой пропускания (ширина
рабочей полосы частот составляет 1—10% от ср. частоты).
Рабочая полоса частот может быть увеличена за счёт сни-
жения усиления при расстройке резонаторов К. и сниже-
ния их нагруженной добротности. Полоса усиления в
К. определяется гл. обр. параметрами выходной системы.
При увеличении нагрузки выходного резонатора (т. е. сни-
жении его нагруженной добротности) полоса становится
шире, однако при этом падает амплитуда СВЧ поля в
зазоре резонатора, что приводит к уменьшению кпд. Уве-
личение тока электронного пучка (первеанса) и характери-
стич. сопротивления выходного резонатора позволяет
уменьшить его нагруженную добротность и тем самым
расширить полосу пропускания К. при сохранении высо-
ких значений кпд. С др. стороны, повышение первеанса
пучка усложняет его фокусировку, поэтому первеанс боль-
шинства К. обычно не превышает 2-10 А/В
Увеличение электронной нагрузки в зазоре выходного
резонатора (при сохранении значений кпд и токопрохож-
дения) достигается параллельным размещением неск. К»
внутри общей вакуумно-плотной оболочки. Различают мно-
голучевой К. и многолучевой К. бегущей волны. В мно-
голучевом К. (предложенном сов. инж. В. Ф. Кова-
ленко в 1940) расстояние между электронными пучками
мало, поэтому используется общая для всех пучков фоку-
сирующая система. В таком К. довольно сложно полу-
чить мощные электронные пучки с хорошей фокусиров-
кой. Кроме того, в многолучевых К. увеличение числа
используемых электронных пучков приводит к возникнове-
нию большого числа паразитных видов колебаний. Много-
лучевой К. применяется для получения заданной мощности
при более низком напряжении. В многолучевом К.
бегущей волны системы взаимодействия образованы
волноводами, в к-рых СВЧ энергия распространяется пер-
пендикулярно направлению распространения электронных
пучков. Ширина рабочей полосы частот такого К. дости-
гает 10—20% от ср. частоты, однако даже теоретич. зна-
чение кпд этого прибора не превышает 30%.
Существуют и др. разновидности усилит. К. В К. с
распределённым взаимодействием (КРВ) для
увеличения полосы усиления вместо отд. резонаторов при-
меняются отрезки замедляющих систем, закороченные на
концах (напр., цепочки связанных резонаторов). Полоса
пропускания при этом возрастает пропорционально числу
резонаторов. Рабочими видами колебаний в КРВ являют-
ся 2л- и л-виды колебаний. Поскольку полное ВЧ на-
пряжение в КРВ распределяется при заданном уровне
мощности между неск. (п) резонаторами, то допустимая
мощность рассеяния в сверхмощном КРВ в п2 раз выше,
чем в К. с однозазорным выходным резонатором. Осн.
недостаток КРВ — склонность к самовозбуждению.
Для увеличения полосы пропускания выходной системы
в К. применяют один или неск. проходных пассивных
(не «пронизываемых» электронным пучком) резонаторов,
связанных с одной стороны с активным резонатором, а
с другой — с нагрузкой (т. н. фильтровые системы). При
использовании трёхзвенной фильтровой системы полоса
пропускания К. увеличивается в 2—3 раза. Дальнейшее
увеличение числа звеньев фильтра не приводит к замет-
ному расширению полосы. Рабочая полоса частот в К.
непрерывного действия составляет 1—3%, в импульсных
К. — 10—12% от ср. частоты при кпд 30—50%.
В нач. 80-х гг. получили распространение К. с интег-
ральной перестройкой частоты — многоканальные
К. с внеш, механизмом перестройки, обеспечивающим
одноврем. перестройку частот всех резонаторов прибора
(каждый из резонаторов имеет собств. крутизну настрой-
ки), так что вид амплитудно-частотной характеристики К.
практически не изменяется во всём диапазоне перестрой-
ки. Создание таких К. стало возможным благодаря раз-
витию технологии изготовления скользящих электрич. кон-
тактов в вакууме. Диапазон перестройки составляет 10—
15% при полосе усиления в каждом канале ок. 1% и
кпд св. 40%. Были разработаны также многополос-
ные К., в к-рых усиление в каждой из полос обеспе-
чивается определённой группой резонаторов.
Мощность шумов на выходе усилит. К. определяется
гл. обр. уровнем фона, связанного с усилением флуктуац.
шумов, наводимых во входном резонаторе под действием
флуктуаций тока и скорости эл-нов в пучке,- уровень
фона обычно лежит в пределах от —125 до —135 дБ/кГц.
Шумы в К. могут быть обусловлены также пульсациями
напряжений на электродах, приводящими к модуляции ко-
лебаний. Чувствительность К. к таким пульсациям опреде-
ляется выражениями:
dP 5 Р . „ .
(для амплитудной модуляции)
Оио 2 Uo
и = (для фазовой модуляции),
oUo 2Uo
где Р — выходная мощность, Оо — фазовая длина и Uo —
напряжение на электродах К. Др. источники шумов в К. —
вторично-электронный резонанс на поверхностях резонато-
ров и ионные колебания. Ионные колебания устраняют-
ся, напр., при использовании жёсткой фокусировки пучка,
вторично-электронный резонанс — путём нарезки насечек
на концах пролётных труб или нанесением спец, покры-
тий, уменьшающих коэф, вторичной эмиссии. Разработаны
усилит, малошумящие К., у к-рых уровень шумов ниже
уровня выходной мощности на 105—120 дБ/Гц (на частоте,
отстоящей от несущей частоты на 1 кГц).
Осн. области применения пролётных усилит. К. — допле-
ровская радиолокация, тропосферная и спутниковая связь,
радиоастрономия, телевидение, СВЧ технология (К. непре-
рывного действия), а также линейные ускорители элемен-
тарных частиц, оконечные усилители мощности радиолокац.
станций дальнего действия с высокой разрешающей спо-
собностью (импульсные К.).
Генераторные пролётные К. обычно имеют два
активных резонатора (рис. 2), связанных между собой т. н.
щелью связи, через к-рую часть выходной мощности пе-
редаётся на вход прибора для модуляции электронного
потока во входном зазоре. Выходная мощность таких К»
составляет обычно 1—10 Вт, кпд — ок. 10%. Генераторные
пролётные К. применяются гл. обр. в качестве задающих
каскадов усилит, цепочек, а также в параметрич. усили-
телях, радиомаяках сантиметрового и миллиметрового диа-
пазонов волн.
Среди пролётных К. выделяют также умножитель-
ные К., обеспечивающие повышение частоты входного
сигнала в целое число раз благодаря настройке выход-
ного и промежуточных (всех или части) резонаторов на
гармонику входного сигнала, и усилительно-преоб-
разовательные К., обеспечивающие усиление одной из
комбинац. частот, получаемых в результате воздействия
на электронный поток сигналов двух разных частот»
Лит.: Ханков А. 3., Клистронные усилители, М., 1974; Мощные элект-
ровакуумные приборы СВЧ, под ред. Л. Клэмпитта, пер. с англ.г М.,
1974; Артюх И. Г. и др., «Электронная техника. Сер. 1. Электроника
СВЧ», 1979, в. 11, с. 3—13; Кочетова В. А. и др., «Радиотехника
и электроника», 1981, т. 26, в. 1, с. 132—45. И. Г. Артюх, А. К. Михалев.
КНС-СТРУКТУРА (кремний на сапфире структура), пла-
стина из монокрист, сапфира (подложка) с наращённым
на ней эпитаксиальным слоем кремния. Используется для
создания ИС с полной изоляцией элементов диэлектриком
(см. Изоляция диэлектриком), ПП диодов, оптоэлектрон-
ных устр-в и др. Близость параметров крист, решёток
сапфира и кремния позволяет получать тонкие (до деся-
тых долей мкм) эпитаксиальные слои кремния с р—п-пе-
реходами малой площади и тем самым повысить степень
интеграции и быстродействие ИС, выполненных на основе
КНС-с.
Подложки для КНС-с. вырезают из монокристаллов сап-
фира; остаточные нарушения в приповерхностном слое,
КОАКСИАЛЬНАЯ
204
возникающие в результате механич. обработки пластин
сапфира, устраняют рекристаллизацией в вакууме при темп-
ре 1600—1800 °C в течение 30 мин. Эпитаксиальные слои
получают пиролитич. разложением моносилана (SiFU) при
темп-ре 1000—1050 °C; скорость роста слоя составляет
1—2 мкм/мин. При наращивании эпитаксиального слоя из
чистого S1H4 КНС-с.г как правило, имеет дырочную про-
водимость. Чтобы получить проводимость требуемого типа,
к SiH4 добавляют фосфин (РН;!), арсин (AsH3) или ди-
боран (В2НЬ). На стадии зарождения и роста эпитаксиаль-
ного слоя в него из подложки (AI2O3) могут переходить
атомы AI (происходит автолегирование). Концентрация AI
в эпитаксиальном слое зависит от темп-ры и скорости
его наращивания. Присутствие AI в слое Si является осн.
причиной темп-рной нестабильности КНС-с.
Подвижность дырок в эпитаксиальном слое Si примерно
в 3,3 раза, а эл-нов — в 2,5 раза меньше, чем в объём-
ном Si; с уменьшением концентрации носителей зарядов
в эпитаксиальном слое их подвижность растёт до опреде-
лённого значения, а при дальнейшем снижении уровня
легирования либо стабилизируется (КНС-с. п-типа), либо
резко уменьшается (КНС-с. p-типа) в зависимости от
вида дефектов, на к-рых происходит рассеяние носителей.
Низкая подвижность в малое время жизни неосновных
носителей заряда обусловили ограниченность использования
КНС-с. для создания ИС с биполярными транзисторами;
наиболее широко КНС-с. применяются при изготовлении
ИС, содержащих компоненты, на работу к-рых время жиз-
ни носителей существенно не влияет (напр., униполярные
МДП-транзисторы, ПП диоды, элементы запоминающих
устр-в И логические элементы). А. А. Кузьмин.
КОАКСИАЛЬНАЯ ЛИНИЯ (от лат. со----------приставка,
означающая совместность, и axis — ось), линия переда-
чи, состоящая из двух цилиндрич. соосных проводников.
Применяется для передачи сигналов с несущей частотой
до 3-10"' Гц. Используют гибкие К. л., внутр, проводни-
ки к-рых делают в виде одиночного провода либо скрут-
ки из неск. проводов, а внешние — в виде оплётки (рис.).
Пространство между проводниками заполняется диэлектри-
ком (полиэтиленом, тефлоном и др.). В идеальной К. л.
(без потерь энергии) распространяются только волны, в
к-рых электрич. и магн. поля строго поперечны (т. н. Т-вол-
ны). При этом напряжённость электрич. поля в любой
точке сечения направлена по радиусу цилиндров (имеет
только радиальную составляющую), магн. поля — перпен-
дикулярно радиусу (имеет только азимутальную состав-
ляющую). Распределение этих полей по сечению К. л. в
точности повторяет распределение электростатич. поля в
цилиндрич. конденсаторе и магнитостатич. поля в системе
соосных цилиндрич. проводников с продольными токами.
При длинах волны X.«CnVep(a-|-b), где а и Ь—радиусы
внутр, и внеш, проводников соответственно, е и р. — абс.
диэлектрич. и магн. проницаемости, в К. л. могут рас-
пространяться высшие типы волн, имеющие продольные
составляющие (Н- и Е-волны; см. Волновод). Фазовая
и групповая скорос™_Т-волны в К. л. без потерь оди-
наковы и равны c/VePf где с — скорость света в свобод-
ном пространстве. Эти скорости не зависят от частоты,
поэтому К. л. широко применяются, в частности,
для передачи импульсных сигналов, т. к. такие сигналы
в К. л. не искажаются.
Волновое сопротивление К. л. Q=60Vejiln (b/a) и обычно
составляет 50—75 Ом, что соответствует мин. омическим
потерям в линии. К. л., предназначенную для работы на
частотах ниже 105 Гц, обычно наз. экранированным
проводом.
Потери в К= л. почти не изменяют структуру поля Т-волны,
но помимо ослабления сигнала вносят в него фазовые
искажения из-за дисперсии волн, что обусловливает искаже-
ние передаваемых сигналов. Величина потерь в К. л. за-
висит не только от св-ва материала, из к-рого сделана
К. л., но и от отношения b/а; потери достигают мини-
мума При Ь/а^3,6. Р. А. Силин.
КОАКСИАЛЬНЫЙ МАГНЕТРОН, магнетрон, в к-ром
для стабилизации частоты генерируемых колебаний вокруг
анодного блока расположен высокодобротный объёмный
резонатор, коаксиальный с резонаторной системой магне-
трона. В цилиндрич. стенке анодного блока параллельно
его оси прорезают щели, соединяющие коаксиальный (ста-
билизирующий) резонатор с каждым вторым резонатором
анодного блока (рис.). В стабилизирующем резонаторе
используется Нол-вид колебаний, характеризующийся от-
сутствием азимутальных вариаций составляющих эл.-магн.
поля. При этом ВЧ токи, пересекающие щели связи, и коле-
бания во всех связанных резонаторах синфазны, а в несвязан-
ных — противофазны. Т. о., резонаторной системе К. м. на-
вязывается л-вид колебаний.
В К. м. используют равнорезонаторные системы с боль-
шим числом резонаторов. В высокодобротном стабилизи-
рующем резонаторе запасается относительно большая энер-
гия СВЧ колебаний, поэтому резонансная частота колебат
системы близка к резонансной частоте этого резонатора.
Объединение резонаторной системы со стабилизирующим
резонатором реализуется также в т. н. обращённом К.
м., в к-ром катод окружает анодный блок, а резона-
торная система расположена на наружной цилиндрич. стенке
стабилизирующего резонатора. К. м. предложен франц,
инж. И. Азема в 1950, затем усовершенствован амер,
учёными Р. Колье и И. Фейнштейном в 1955. Обращённый
К. м. предложен в СССР П. И. Филипповым в 1950.
Разработанные К. м. предназначены для работы только
в импульсном режиме,- применяются гл. обр. в помехо-
защищённых бортовых и наземных радиолокац. станциях
разл. назначения, вытесняя обычные магнетроны благодаря
высокой стабильности частоты (в 5—8 раз выше, чем в
обычном магнетроне), более широкому диапазону пере-
стройки (в 1,5—2 раза шире), высоким энергетич. характе-
ристикам и долговечности. Выходная импульсная мощность
I
1
г
»
Коаксиальная пиния. Внешний вид коаксиальных
линий: а — с многопроволочным внутренним про-
водником, со сплошной изоляцией, внешним про-
водником в виде оплётки из медной лужёной
проволоки и с оболочкой из пластмассы или
резины; б — с однопроволочным внутренним
проводником, с изоляцией из диэлектрических
шайб, внешним проводником из проволочной
оплётки и с оболочкой из пластмассы.
Коаксиальным магнетрон. Схема коаксиального
магнетрона (в двух сечениях): I —выходное
устройство; 2 — стабилизирующий резонатор;
3 — щели связи; 4 — силовая линия СВЧ магнит-
ного поля для Н. -вида колебаний; 5 — силовая
линия СВЧ электрического поля для Н<ш-вида
колебаний; 6— поршень перестройки; 7 — катод;
8 — анодный блок.
205
КОГЕРЕНТНОСТЬ
К. м. от единиц кВт до неск. МВт; диапазон частот 1 —
70 ГГц. Э. Д. Шлифер.
КбБАЛЬТ (лат. Cobaltum), Со, химический элемент VIII
гр. периодич. системы Менделеева, ат. н. 27, ат. м. 58,9332.
Серебристо-белый с красноватым отливом металл с высо-
кой электропроводностью (р=5,68 мкОм-см); плотн.
8900 кг/м4; fnj~1494°C, fKMr=2860 C. Ферромагнетик,
Тс=1121 °C. Химически не активен.
В электронном приборостроении используется гл. обр.
в качестве осн. или легирующего элемента магнитных ма-
териалов, входит в состав ковара (Се—18%, Ni —
29%, Fe — 53%), к-рый используется в произ-ве ЭВП, ПП
приборов и ИС, для изготовления деталей, соединяемых
со стеклом (напр., выводов ЭВМ).
КОГЕРЕНТНОСТЬ (от лат. cohaerens, род. падеж coha-
erentis — находящийся в связи, связанный), свойство двух
или более колебательных волновых или к.-л. др. процессов,
определяющее их способность при сложении взаимно
усиливать или ослаблять друг друга. Понятие К. широко
используется в оптике, акустике, электронике, радиотех-
нике, классич. и квантовой теории поля, теории информа-
ции и др. областях.
Колебания наз. полностью когерентными, если
разность их фаз Дф в точке наблюдения остаётся постоян-
ной во времени и при сложении этих колебаний опреде-
ляет амплитуду и интенсивность суммарного (результирую-
щего) колебания. В простейшем случае, когда складывают-
ся два гармонич. колебания одинаковой частоты, амплитуда
результирующего колебания A=VA?4-A2H-2AiA2cosA(p ,
а средняя (за время наблюдения) интенсивность
1 = 1 |4-Ы-2г I ikcosAcp , где Ai и A?, h и |2— соответ-
ственно амплитуды и ср. интенсивности складываемых ко-
лебаний. В зависимости от Дф амплитуда (или ср. интен-
сивность) результирующего колебания может быть как
больше суммы амплитуд (ср. интенсивностей) каждого из
колебаний в отдельности (если 0<1Дф<Сл/2), так и меньше
её (если л/2<сДф^л).
В реальных колебат. процессах амплитуда, частота и фаза
колебаний могут непрерывно хаотически изменяться во вре-
мени. В таких процессах, в частности электромагнитных,
К. показывает, каким образом напряжённость электрич.
поля Ei = E(P|ti) в нек-рой точке Pi в момент времени
ti связана со значением напряжённости Ег=Е (Р2, t2) этого же
поля в др. точке Р2 и в др. момент времени f2 и как эта связь
сохраняется или изменяется с течением времени наблю-
дения (измерения). При этом время наблюдения, как пра-
вило, много больше любых характерных промежутков вре-
мени (времени жизни возбуждённых состояний излучающих
атомов, периода модуляции рассматриваемых процессов,
времени отклика приёмников излучения и т. п.). Колебания
(волны) наз. частично когерентными, если \ф изме-
няется достаточно медленно (по сравнению с временем
наблюдения), и некогерентными, если Дф изменяет-
ся случайным образом, принимая с одинаковой вероят-
ностью любые значения от 0 до 2л. Для некогерентных
колебаний ср. интенсивность результирующего колебания
в любой точке равна сумме ср. интенсивностей склады-
ваемых колебаний. Полностью когерентны, напр., две плос-
кие монохроматические одинаково поляризованные волны
с одинаковой частотой колебаний (см. Интерференция
волн), некогерентны немонохроматич. волны, излучаемые
независимыми естеств. источниками света.
В общем случае количеств, характеристикой связи эл.-
магн. полей в двух пространственно-временных точках слу-
жит комплексная величина yi2, равная |vi s|exp(f<pY), наз.
функцией взаимной К., или корреляционной
функцией второго порядка (номер порядка указывает на
число умножаемых величин). Величина yi2 определяется как
ср. значение произведения полей EiE* (где Е* — величина,
комплексно сопряжённая Е2), нормированного на ср. зна-
чение модулей этих полей так, что 0<c|yi2^1. Усредне-
ние производится либо по достаточно большому интер-
валу времени 2 Т (временной подход к К.), либо по разл.
реализациям в статистич. ансамблях, в к-рых поля Е) и Е2
рассматриваются как случайные ф-ции координат и времени
(статистич. подход к К.). В последнем случае задаётся
вероятность распределения амплитуды и фазы комплексной
величины Е (P,f) и по стандартным правилам теории вероят-
ностей вычисляется любая характеристика поля, в т. ч и
yi2. Временной и статистич. подходы при анализе К. экви-
валентны друг другу при условии стационарности полей,
когда корреляц. ф-ция у|2 зависит лишь от величины вре-
менного интервала x=f2—ti и не зависит от самих величин
h и ti. Для нестационарных полей более последовательным
и строгим является статистич. подход.
С учётом введённой величины yJ2 ср. интенсивность двух
складываемых колебаний
/=/i+/2 + 2VM2Yi2cos(A<p —Av).
Величина yi2 позволяет обобщить понятие К., рассмотренное
выше для частных случаев: если (у12|=1, то поля пол-
ностью когерентны; если O<2)yi2|<c1 — частично коге-
рентны; если |yi2|=0 — полностью некогерентны. Ф-ция
взаимной К. yi2 зависит от расстояния I между точками
Р>2 и Р] и от временного интервала т между событиями
в этих точках. В соответствии с этим различают простран-
ственную и временную К. Пространственная К. отно-
сится к полям, измеряемым в один и тот же момент
времени в двух разных точках Pi и Р2. Поля наз. пространст-
венно когерентными, если за время наблюдения 2Т раз-
ность фаз полей в двух точках Pi и Р2 не превышает л.
Расстояние, на к-ром поля сохраняют пространств. К., наз.
длиной К. /ког. На расстояниях, меньших 1ког, всегда чётко
наблюдаются интерференц. эффекты; на расстояниях, много
больших 1ког, пространств. К. полностью пропадает и
интерференц. эффекты исчезают. Всё пространство, зани-
маемое полями, можно разбить на области, в каждой
из к-рых поля сохраняют пространств. К.; занимаемый
этими областями объём наз. объёмом К.
Временная К. относится к значениям поля Е (Р, f)
в одной точке (Pi = P2), но в разл. моменты времени t| и f2.
Интервал времени т между двумя событиями в точке Р,
для к-рого за время наблюдения 2 Т разность фаз полей
не превышает величину порядка л, наз. временем К.
тког. При т>тког разность фаз колебаний в точке Р
может с одинаковой вероятностью принимать значения
от 0 до 2 л и временная К. полностью пропадает.
Пространств. К. определяется геометрич. размерами
источника излучения, временная — спектральным составом
излучения. Время К. естеств. источников определяется дли-
тельностью цуга колебаний спонтанно испускаемых волн
(длительность цуга совпадает либо с временем жизни
возбуждённого состояния излучающего атома, либо
с промежутком времени между двумя последоват. соуда-
рениями частиц, в частности с фононами в твёрдом теле);
длительность цуга обычно лежит в интервале 10— —10 с.
В ряде случаев пространств, и временную К. можно рас-
сматривать раздельно. Напр., для лазерного пучка конеч-
ных поперечных размеров его пространств. К. определяет-
ся таким поперечным размером, в пределах к-рого раз-
ность фаз световых колебаний не превышает величины
порядка л. Временная же К. в лазерном пучке определяет-
ся длительностью цуга тког монохроматич. световых коле-
баний: TKor=1/Av, где Av — спектральная ширина излу-
чения. Часто говорят о длине когерентности 1ког лазерного
излучения вдоль направления его распространения. В этом
случае между 1КОГ и т справедливо след, соотношение:
/ког=стког=с/Дт=Х2/Дл, где X — длина волны излучения;
с — скорость света в свободном пространстве; Кк/к —
степень немонохроматичности этого излучения.
Понятие К. используется также в теории излучения
пучков заряженных частиц или ансамблей излучающих
атомов. Эл-ны или атомы считаются излучающими коге-
рентно, если длина волны их излучения больше размера
излучающей системы. В этом случае каждая частица излу-
чает не независимо, а в достаточно согласованном (сфази-
рованном) поле др. частиц. В электронных потоках из-за
обратного воздействия со стороны этого излучения на эл-ны
207
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ
нейно, то К. наз. линейными, в противном случае —
нелинейными. В частности, все автоколебания нелиней-
ны; собств. и вынужденные К. линейны при сравнительно
малых амплитудах. Линейные К., как правило, можно пред-
ставить в виде суммы гармонич. К.
Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Стрел-
ков С. П., Введение в теорию колебаний, 2 изд., М., 1 964; Андронов А. А.,
Витт А. А.„ Хайкин С. Э., Теория колебаний, [3 изд.], М.. 1981;
Крауфорд Ф., Волны, пер. с англ., 3 изд., М., 19В4.
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ, различные физ. сис-
темы (механич., электрич. и т. д.), в к-рых в результате
нарушения условий равновесия или внеш, воздействия про-
исходят колебания. Процесс колебаний в К. с. определяется
её структурой, механизмом взаимодействия элементов
К. с. между собой и с окружающей средой, а также энер-
гетич. характеристиками этого взаимодействия. По структу-
ре К. с. могут быть с конечным или бесконечным числом
степеней свободы, определяемых числом независимых
параметров (обобщённых координат), описывающих состоя-
ние системы. Если это число конечно, то К. с. наз. дискрет-
но й (с сосредоточенными параметрами; к таким К. с. отно-
сится, напр., колебательный контур), если бесконечно —
распределённой (напр., объёмный или открытый ре-
зонатор).
В общем случае параметры К. с. (масса, электрич. ёмкость,
индуктивность и т. п.) зависят от происходящих в них про-
цессов. Такие К. с. описываются нелинейными дифферен-
циальными уравнениями и относятся к классу нелиней-
ных систем. К. с., параметры к-рых с достаточной точ-
ностью можно считать независимыми от происходящих
в них процессов и описывать линейными дифференциаль-
ными уравнениями, наз. линейными. Гл. отличит, призна-
ки линейных К. с.: способность откликаться на внеш,
воздействия (в частности, гармонические) без искажения
их формы,- выполнение для них принципа суперпозиции
(результат любого сложного воздействия равен сумме
результатов простых воздействий, составляющих это слож-
ное). К линейным К. с. относится, напр., маятник в поле
силы тяжести при достаточно малых амплитудах раскачки;
нелинейными являются, напр., электрич. К. с., у к-рых
электропроводность зависит от величины и направления на-
пряжённости электрич. поля (нарушается закон Ома), ди-
электрич. или магн. проницаемость зависит от напряжён-
ности соответственно электрич. или магн. поля. В нели-
нейных К. с. искажается форма внеш, гармонич. воздейст-
вия, к ним не применим принцип суперпозиции.
В энергетичо отношении К. с. подразделяются на кон-
сервативные, в к-рых энергетич. потерями можно пре-
небречь, диссипативные, в к-рых эти потери сущест-
венны, в результате чего колебания в них быстро затухают,
и активные (автоколебательные), в к-рых потери
энергии восполняются за счёт имеющихся в системе
посторонних источников энергии.
Понятие К. с. играет важную роль в теории эл.-магн.
излучения, твёрдого тела, колебат. спектров молекул, при
расчёте усилителей, генераторов и преобразователей эл.-
магн. колебанийо В. П. Сазонов.
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР, замкнутая электрич. цепь,
содержащая катушку индуктивности и конденсатор (рис. 1),
в к-рой могут возбуждаться электрич. колебания; разно-
видность эл.-магн. резонатора. Колебания тока и напряжения
в К. к. связаны с переходом (превращением) энергии
электрич. поля конденсатора в энергию магн. поля катуш-
ки индуктивности и обратно. Процессы накопления электрич.
и магн. энергии, а также убыль части энергии из-за тепло-
вых потерь в К. к. определяются ёмкостью С, индуктив-
ностью L и активным сопротивлением R (или активной
проводимостью G). В зависимости от способа подключения
к внеш, источнику эдс или к источнику тока различают
К. к. последовательные и параллельные (рис. 2). Если в К. к.
включить источник гармонич. электрич. колебаний, то вна-
чале в цепи возникнут сложные колебания, представляю-
щие собой сумму собственных затухающих и вынужден-
ных гармонич. колебаний (переходный режим). Через
нек-рое время собств. колебания затухнут и останутся только
вынужденные (установившийся режим). Время затухания
собств. колебаний в К. к. определяется декрементом зату-
хания 6 или добротностью Q. Кривые зависимости амплиту-
ды и фазы вынужденных колебаний от частоты со наз.
Колебательный контур. Рис. 1. Колебательный
контур: I — конденсатор; 2 — катушка индуктив-
ности; 3 — проводники; С — ёмкость; L — индук-
тивность; Е и В векторы напряжённости элект-
рического поля и индукции магнитного поля
Рис. 2. Последовательный (а) и параллельный
(б) колебательные контуры: е — источник эдс;
i — источник тока; U и I — действующие значе-
ния синусоидального напряжения и тока.
Рис. 3. Амплитудно- и фазочастотные характери-
стики (резонансные кривые) последовательного
(а) и параллельного (б) контуров: — фаза
колебаний; <» — частота; 2Дп» — полоса пропуска-
ния колебательного контура.
КОЛЛЕКТОР
208
резонансными кривыми (по существу это амплитуд-
ночастотная и фазочастотная характеристики К. к., рис. 3).
При значениях со, близких к резонансной частоте coo=1VLC ,
в К. к. имеют место резкое увеличение амплитуды вы-
нужденных колебаний (резонанс). Резонанс последоват.
К. к. наз. резонансом напряжений, параллельного
К. к.—резонансом токов. Амплитуды напряжений на
конденсаторе (или на катушке индуктивности) в последоват.
К. к. или токов в параллельном К. к. при резонансе в Q раз
превосходят соответственно амплитуду приложенной эдс
или силы тока в общей ветви. Частотная избирательность
К. к. определяется его полосой пропускания 2А(о, где
Хо) — разность между <оо и частотой, при к-рой амплитуда
тока или напряжения в V2 раз меньше, чем при резонан-
се. Величины 2 До) и Q связаны соотношением: 1/Q=
—2Ag)/g)o- С ростом Q крутизна резонансных кривых увели-
чивается, частоты, соответствующие максимумам кривых,
приближаются к wq.
К. к. получили распространение в диапазоне частот от
неск. кГц до неск. сотен МГц. Их применяют в фильтрах,
резонансных усилителях, генераторах и преобразователях
электрич. сигналов, приёмо-передающих устр-вах связи.
Добротность К. к составляет 10—250. На более высоких
частотах роль К. к. играют резонаторы на отрезке линии,
объёмные резонаторы, открытые резонаторы.
Лит.: Нейман Л. Р., Демирчян К. С., Теоретические основы электро-
техники, 3 изд., т- 1, Л., 1981; Гомеровский И. С., Радиотехнические
цепи и сигналы, 4 изд., М., 1986. Л. В. Алексейчик.
КОЛЛЕКТОР ТРАНЗИСТОРА (от ср.-век. лат. collec-
tor — собиратель), область биполярного транзистора, в
к-рой собирается большинство носителей заряда (НЗ) из
его базы. Для повышения напряжения пробоя коллектор-
ного перехода слой коллектора, примыкающий к базе, из-
готовляют из материала с концентрацией осн. НЗ на неск.
порядков ниже, чем их концентрация в материале базы.
КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО ПРИБОРА,
1) электрод, служащий для приёма или перехвата потока
электронов. В приёмно-усилительных лампах роль К. э. п.
обычно выполняет анод. В электронно-лучевых приборах
К. э. п. выполняют либо в виде тонкостенного электрода
цилиндрич. формы, либо в виде проводящего покрытия
(напр., из AI или аквадага), нанесённого на внутр, по-
верхность стеклянной колбы. 2) Устройство в ЭВП СВЧ,
предназначенное для приёма электронов, эмитированных
катодом и прошедших через канал электродинамической
системы. Содержит оконечный электрод (или совокупность
электродов) электронно-оптической системы, на к-рой
осаждаются эл-ны, изолятор, а при большой мощности
рассеяния — и систему теплоотвода. На токовоспринимаю-
щей поверхности К. э. п. кинетич. энергия эл-нов преобра-
зуется в тепловую энергию. При ср. мощности рассеяния
(обычно до неск. Вт) К. э. п. размещают внутри вакуумно-
плотной оболочки прибора; при большей мощности К. э. п.
сам является частью этой оболочки (рис.). Отвод тепла
от К. э. п. осуществляется с помощью воздушной или жид-
костной системы охлаждения (см. Охлаждение электронных
приборов). Важнейшая задача при расчёте и проектирова-
нии К. э. п.—- исключить возможность локальных перегре-
вов (повышения темп-ры отд. участков, приводящего к за-
кипанию охлаждающей жидкости или даже расплавлению
К. э. п.). Причинами неравномерного распределения мощ-
ности токооседания по облучаемой поверхности К. э. п.
являются неравномерность плотности тока в пучке, неопти-
мальная форма поверхности К. э. п. и разброс эл-нов по
скоростям на входе в коллекторную область прибора. В
частности, в динамическом режиме работы ЭВП СВЧ,
когда в результате взаимодействия с СВЧ полем в пучке
образуется значит, кол-во замедленных эл-нов, а часть
эл-нов имеет скорость, большую, чем в невозмущённом
пучке, повышаются тепловые нагрузки входного и оконеч-
ного участков К. э. п. Обычно допустимая ср. плотность
мощности токооседания составляет при жидкостном охлаж-
дении не более 0,5 кВт/см2. Ввиду того что плотность
мощности электронного пучка в СВЧ приборе может в
десятки и сотни раз превышать этот уровень, необходимо
существенно увеличить (в 5—20 раз по радиусу) расходи-
мость электронного пучка, с тем чтобы облучать большую
площадь токовоспринимающего электрода. Для получения
требуемой расходимости пучка используют экранировку
К. э. п. от внеш. магн. поля с помощью экранов из магни-
томягких материалов (см. Магнитное фокусирующее уст-
ройство), причём токовоспринимающий электрод К. э. п.
выполняют в виде полого цилиндра с конусообразной
формой входного и оконечного участков. К. э. п., как пра-
вило, изолируют от корпуса прибора с целью определения
токопрохождения. Такие К. э. п. находят применение в
клистронах, ЛБВ и ЛОВ.
В 80-х гг. всё большее распространение получают
К. э. п. с рекуперацией энергии электронов. Потенциал та-
кого К. э. п. ниже, чем потенциал анода, и может состав-
лять, напр., 0,5—0,6 от потенциала анода. Охлаждение
К. э. п. осуществляется либо жидкостью с высоким уд. со-
противлением, подаваемым через достаточно длинную ди-
электрич. трубку (т. н. г и д р о р а з в я з к а), либо с помощью
изолирующих элементов из керамики с повыш. теплопро-
водностью (напр., из ВеО). В динамич. режиме работы
прибора с понижением потенциала К. э. п. часть вторичных
эл-нов, выбиваемых с токовоспринимающей поверхности,
может уходить на стенки канала электродинамич. системы,
снижая кпд, а часть упруго отражённых эл-нов проходить
через канал навстречу осн. электронному потоку, создавая
положит, обратную связь и ограничивая коэф, усиления
прибора. Для снижения тока вторичных эл-нов применяют
антидинатронные покрытия, а на внутр, поверхности К. э. п.
наносят глубокие канавки. При значит, понижении потен-
циала К. э. п. электрич. поле в его полости приводит к
отражению наиболее медленных эл-нов. Этот эффект огра-
ничивает повышение кпд, особенно при высоких значе-
ниях первеанса электронного пучка. Конструкции К. э. п.
с рекуперацией энергии позволяют повысить полный кпд
прибора до 30—40% при электронном кпд 10—25%. Даль-
нейшее повышение полного кпд (до 45—50%) возможно
при использовании К. э. п. с многоступенчатой рекупера-
цией. Такой К. э. п. имеет неск. электродов с уменьшаю-
щимися значениями потенциалов, определяемыми парамет-
рами прибора и энергетич. составом электронного пучка.
Применение К. э. п. с рекуперацией энергии — один из
наиболее эффективных способов повышения полного кпд
О-типа приборов, в частности ЛБВ. И. в. Алямовский.
КОЛЛбИДНО-ГРАФЙТОВЫИ ПРЕПАРАТ (аква-
да г), используется для создания на внутр, и внеш, элемен-
тах ЭВП покрытий с высокой электропроводностью (до
3-10— Ом- -см ) гл. обр. для формирования электродов
(анодов, катода, коллектора), отвода зарядов с внутр, по-
верхности стеклянной оболочки ЭВП, защиты (экраниро-
вания) от действия электрич. полей, обеспечения электрич.
контактов между элементами прибора, а также для полу-
чения чернёных светопоглощающих покрытий.
К.-г. п. для внутр, покрытий представляет собой водную
суспензию тонкоизмельчённого беззольного графита, ста-
билизированную добавками жидкого стекла (силикат натрия)
и лигносульфоновых кислот. Препарат после нанесения
(напр., посредством намазывания) сушат при темп-ре
40—80 ’С с продувкой сухим воздухом и обжигают при
350—400 °C. Для получения покрытий с повыш. электро-
проводностью применяют графито-серебряные препараты.
К.-г. п. для внеш, покрытий получают смешиванием по-
рошка графита с органич. лаками; наносят на внеш, поверх-
ность стеклянной оболочки прибора пульверизацией или
намазыванием с последующей сушкой при темп-ре
70-100 °C. А. А. Котляр.
КОЛОРИМЕТРИЯ (от лат. color —- цвет и ...метрия),
наука о методах и средствах измерения, обозначения и
количеств, выражения цвета и цветовых различий. Цвет
к.-л. излучающей или отражающей поверхности характери-
зуется цветовым тоном, его насыщенностью (степенью
отличия от белого света) и яркостью, или светлотой. Пер-
вые две величины определяют цветность излучения. Осн.
приём К. для количеств, оценки цвета заключается в уста-
209
КОЛЬЦЕВОЙ
новлении абс. значений и относит, соотношений мощностей
или яркостей трёх стандартизов узкополосных излучений,
к-рые при совместном воздействии вызывают такое же
физиологии, ощущение в глазу, что и измеряемый цвет.
В качестве осн. цветов Международной комиссией по
освещению (МКО) приняты спектрально-чистые цвета трёх
монохроматич. излучений R, G и В с длинами волн /.R- = 700 нм
(красный), Ag=546,1 нм (зелёный) и Хв=435,8 нм (синий)
и единичными кол-вами излучения, к-рые по мощности
находятся в соотношении: R:G:B=1:0,091:0,0138. Любой
цвет F' определяется осн. уравнением K:F'=r'R4 g'G4 Ь'В,
где числа г', д' и Ь' наз. координатами цвета, или
цветовыми координатами. Более удобной для на-
глядного описания цветов является введённая МКО в 1931
международная колориметрии, система, в к-рой осн. цвета
X, Y и Z не являются реальными, но позволяют опре-
делить цвет с помощью такого же уравнения: F'=x'X-f-y'Y-|-
-f-z'Z. Для характеристики только цветности координаты
цвета х', у', z' заменяются нормированными координа-
тами цветности: х=х'/(х'-f-y'-f-z'), y=y7(x/-j-y'+z'),
z=z'/(x'-|-y'+z') так, что цветность F цвета F' определяется
уравнением: F=xX+yY+zZ. Поскольку x+y+z=1, то
независимыми являются только две координаты (напр.,
х и у) и цветность можно представить точкой на плоскости
ху. Др. словами, цветность определяется только направ-
лением (а не абс. величиной) вектора F' в цветовом
пространстве (величина же вектора F' при постоянстве
относит, спектрального состава излучения служит для
оценки яркости объекта). Всем реальным цветам соот-
ветствуют точки внутри замкнутой области (рис.), на границе
к-рой располагаются спектрально-чистые монохромати-
ческие цвета и насыщенные пурпурные тона, образованные
смешением синего и красного. Спектрально равноэнер-
гетич. белый цвет Е имеет координаты х=‘/з. у= /з.
Цветовой тон цвета F можно также характеризовать
качественно наименованием зоны цветового графика,
в к-рой располагается точка цветности, и количественно
длиной волны эквивалентного монохроматич. излучения
F;, определяемой пересечением линии спектральных
цветов с прямой, соединяющей Е с F. Относит, удаление
F от Е на прямой Е F; определяет насыщенность цвето-
вого тона.
К осн. средствам К. относятся: цветовые атласы — наборы
эталонов с известными координатами цвета; визуальные
колориметры, принцип действия к-рых основан на установ-
лении наблюдателем равенства цветов двух половин поля
зрения, одна из к-рых имеет цвет измеряемого излуче-
ния, а цвет другой образуется смешением излучений трёх
регулируемых по интенсивности источников цветов; объек-
тивные фотометрии, колориметры, регистрирующие содер-
жание осн. цветов в излучении и градуированные в коор-
динатах цветности системы XYZ. Методы и средства К.
применяют для контроля цветовых характеристик источ-
ников света, экранов телевизоров, индикаторных устр-в и др.
Лит.: Гуревич М. М., Цвет и его измерение, М.—Л., 1950; Шаро-
нов В. В Свет и цвет, M., 1961; Ивенс Р M., Введение в теорию
цвета пер. с англ М., 1964; Зернов В. А , Цветоведение, М-, 1972;
Джадд Д., Выше цк и Г., Цвет в науке и технике, пер. с англ., М.,
197В. Л. Б. Антонов, В. Л. Герус.
КОЛЬЦЕВОЙ ЛАЗЕР, лазер, у к-рого осевой контур
оптич. резонатора представляет собой замкнутую ломаную
линию (кольцевой резонатор). В общем случае в К. л. могут
генерироваться бегущие навстречу друг другу волны. Из-за
обратного рассеяния волн на элементах резонатора и их
Коллектор электровакуумного прибора Схемы
коллекторов электровакуумных СВЧ приборов:
а — коллектор с малой мощностью рассеяния,
расположенный внутри вакуумно-плотной оболоч-
ки приборе; б — коллектор с большой мощностью
рассеяния; I — баллон; 2 — коллектор; 3 — токо-
ввод; 4 — предколлектор; 5 — токовоспринимаю-
щий электрод коллектора; 6 — канелы системы
жидкостного охлаждения; 7 — изолятор.
Колориметрия. Цветовой треугольник в стандарт-
ной системе координат XYZ: F—цветовой тон
с координатами х и у, образованный смеше-
нием монохроматического излучения и равно-
энергетического белого света Е (длины волн
даны в нанометрах).
1 4 Энц. словарь «Электроника»
КОМБИНАЦИОННОЕ
210
взаимодействия в активной среде встречные волны оказы-
ваются в той или иной степени связанными между собой.
При больших коэф, связи наблюдается захват частот встреч-
ных волн и в резонаторе устанавливается стоячая волна,
аналогичная волне в лазере с линейным резонатором. При
достаточно малых коэф, связи захват частоты пропадает
и в зависимости от типа активной среды возможны разл.
режимы работы лазера: автомодуляция излучения, при
к-рой встречные волны колеблются в противофазе; одно-
временная стационарная генерация встречных волн; стацио-
нарная генерация только одной из встречных волн (одно-
направленная генерация лазера). Для получения устойчи-
вой однонаправленной генерации в К. л. используют
дополнит, устр-ва (рис.): анизотропные элементы с неоди-
наковыми (невзаимными) по направлению потерями (напр.,
ячейку Фарадея; см. Фарадея эффект) или возвратное
зеркало для одной из волн. Осн. применения К. л.— лазер-
ные гироскопы, устр-ва лазерной спектроскопии и др.
Ю. Д. Голяев.
КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЁЯНИЕ СВЁТА, процесс
взаимодействия света с веществом, сопровождающийся
возникновением в спектре рассеянного излучения линий,
частоты vp к-рых являются комбинациями частоты v падаю-
щего света и собственных частот vo рассеивающей среды
(частоты колебат. и вращат. переходов в молекулах,
электронных переходов в атомах, фононов в твёрдом теле
и т. д.). В результате элементарного акта рассеяния про-
исходит поглощение фотона возбуждающего излучения с
энергией hv (h — постоянная Планка) и испускание фотона
с энергией hvp. При этом рассеивающий атом или молеку-
ла совершает переход на более высокий или более низкий
уровень, отличающийся по энергии от исходного на величину
hvo, так что hvp=hv±hvo. К. р. с. открыто в 1928 сов. учё-
ными Г. С. Ландсбергом и Л. И. Мандельштамом при иссле-
довании рассеяния света в кристаллах и одновременно
инд. физиками Ч. В. Раманом и К. С. Кришнаном — в жид-
костях. При возбуждении К. р. с. мощным лазерным излу-
чением возникает вынужденное комбинац. рассеяние (см.
Вынужденное рассеяние света), интенсивность к-рого срав-
нима с интенсивностью возбуждающего света. К. р. с.
является эффективным методом исследования строения и
динамики в-ва. Применение перестраиваемых по частоте
лазеров в качестве источников возбуждения и использо-
вание когерентных методов К. р. с. (таких, как когерентное
антистоксово рассеяние света) позволяет существенно повы-
сить чувствительность, спектральное и пространств, разре-
шение и расширить возможности и круг исследуемых
объектов в сравнении с обычным К. р. с.
Лит.: Брандмюллер И., Мозер Г., Введение в спектроскопию ком-
бинационного рассеяния света, пер. с нем., М., 1964; Сущинский М. М.,
Спектры комбинационного рассеяния молекул и кристаллов, М., 1969;
его же, Комбинационное рассеяние света и строение вещества, М.,
1981. В. В. Смирнов.
КОМБИНИРОВАННАЯ ЛАМПА, электронная лампа
(обычно приёмно-усилительная), в баллоне к-рой размеще-
но неск. электродных систем разл. назначения. Наиболее
распространены К. л. среди пальчиковых ламп (двойные
диоды и триоды, диод — пентоды, триод — гептоды и др.).
Применение К. л. в радиоприёмных и иных устр-вах позволя-
ет упростить их электрич. цепи и соответственно улучшить
электрич. характеристики самих устр-в (повысить чувстви-
тельность, уменьшить габаритные размеры и т. д.).
КОММУТАТОР электронный (новолат. commutator,
от лат. commuto — меняю, изменяю), устройство, выполнен-
ное на основе вакуумных, газоразрядных или полупровод-
никовых приборов, обеспечивающее посредством включе-
ния, отключения и переключения выбор требуемой вы-
ходной электрич. цепи и соединение с ней входной цепи.
К. входят в состав более сложных устр-в и систем для
передачи, приёма и обработки информации в телемеха-
нике, автоматике, вычислит, технике и связи. В отличие
от электромеханич. коммутаторов (рубильников, электро-
машинных коллекторов, эл.-магн. реле и др.), К. являются
бесконтактными (срабатывают без механич. разрыва
электрич. цепей), что значительно повышает их надёжность
и быстродействие. Частота переключений К. достигает
1 МГц и более.
Различают К. приборного типа (электронно-лучевой ком-
мутатор, трохотрон) и К., собранные на электронных
лампах, газоразрядных приборах (напр., тиратронах) или
ПП приборах (полупроводниковых диодах, транзисторах,
тиристорах, фоторезисторах и др.) по определённой
схеме — т. н. схемные К. Электронн о-л учевой ком-
мутатор, представляющий собой электронно-лучевой
прибор, служит для безынерционного переключения слабо-
точных электрич. цепей. Действие такого К. основано на
управлении положением электронного луча (пучка эл-нов),
к-рый в заданной последовательности направляется
электрич. или магн. полем на изолированные друг от друга
электроды — ламели, подключённые к внеш, цепям. При
этом внеш, сигнал может управлять током электронного
луча. К недостаткам К. приборного типа относятся слож-
ность конструкции, высокая стоимость, малый срок службы.
Наибольшее распространение получили схемные К.,
работа к-рых основана на использовании ПП приборов.
На рис. приведено устр-во простейшего К., выполненного
на ПП диодах. В таком К. резистор и два подключённых
к нему диода представляют схему совпадения на два входа.
Точка соединения резистора с диодом является выходом
схемы совпадения и выходной шиной К. Сопротивление
резистора значительно превышает сопротивление диода,
включённого в прямом направлении, но меньше сопро-
тивления диода, включённого в обратном направлении.
К резисторам подсоединён источник питания (пост, на-
пряжение 4-Е)- Высокий уровень напряжения (4-Е) на выход-
ной шине означает наличие сигнала на ней, низкий уровень
(—Е) — отсутствие сигнала. Сигнал на выходе схемы сов-
падения возникает только при совпадении двух высоких
уровней на её входах, т. е. когда оба диода не проводят
электрич. ток.
С 80-х гг. в вычислит, системах и устр-вах всё шире при-
меняются К. аналоговых сигналов, имеющие интегральное
исполнение. Такие К. состоят из набора интегральных клю-
чей (выполненных, как правило, на МОП-транзисторах) и
элемента, управляющего этими ключами, представляющего
собой интегральную схему сдвигающего регистра. Исполь-
зование таких К. позволяет предельно уменьшить протяжён-
ность линий соединений, вносящих заметную дестабилиза-
цию в режим работы К., и существенно повысить точность
Коммутатор. Схема электронного коммутаторе
на полупроводниковых диодах: R — резисторы;
—Е — низкий уровень напряжения; +Е — высо-
кий уровень напряжения, совпадающий с на-
пряжением питания.
Кольцевой лазер. Схемы излучателей кольцевых
лазеров, работающих в режиме устойчивой
однонаправленной генерации с использованием
ячейки Фарадея (а) и возвратного зеркале (б):
1,2, 3 — зеркала резонатора; 4 — активная среда;
5—ячейка Фарадея; 6 — возвратное зеркало
211
КОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ
передачи сигналов. Перспективно создание К., в к-рых
ключевые и управляющие элементы объединены в одной
ИС.
Лит..- Коммутаторы аналоговых сигналов на полупроводниковых элемен-
тах, под ред. Я. Е. Беленького, М., 1976. С. Н. Кузнецов.
КОММУТАЦИОННАЯ ПЛАТА, жёсткая или гибкая
пластинка из диэлектрика или металла с диэлектрич. покры-
тием, содержащая на поверхности плёночные проводни-
ки для электрич. соединения выводов электронных при-
боров (интегральных схем, полупроводниковых приборов,
резисторов, конденсаторов и др.), установленных на пла-
стинке. Для крепления электронных приборов на К. п.
имеются металлизированные (переходные) и неметаллизи-
рованные (крепёжные) отверстия, куда при монтаже платы
вставляются выводы приборов; электрич. соединение вы-
водов с плёночными проводниками (коммутационными)
обеспечивается пайкой и сваркой.
Основу К. п. изготовляют из фольгир. гетинакса или стек-
лотекстолита, керамики, металла (обычно сплавов алюми-
ния, нержавеющей стали и др.) с диэлектрич. покрытием
(AI2O3, оксидное стекло и т. п.); гибкие К. п. изготовляют
на основе полиимидной, полисульфоновой или фторопла-
стовой плёнки толщиной 40—120 мкм. Плёночные про-
водники толщиной 30—50 мкм получают избирательным
травлением фольги, наклеенной на диэлектрик, либо осаж-
дением металла через трафарет на диэлектрич. основу
К. п= Отверстия в К. п. формируют с помощью лазерно-
го луча или локальным травлением. Мин. ширина про-
водников и зазоров между ними 0,125—0,5 мм, диаметр
переходных отверстий 0,5—1 мм.
Различают однослойные К. п., с проводниками, располо-
женными в один слой на одной стороне основания; двух-
слойные, с проводниками в один слой на обеих сторо-
нах основания; многослойные, содержащие на одной сто-
роне основания неск. (до 6—12) чередующихся слоёв ди-
электрика с плёночными проводниками между ними. В двух-
и многослойных К. п. проводники, расположенные на раз-
ных сторонах основания или в разных слоях диэлектрика,
соединяются (при необходимости) между собой через
металлизир. отверстия. Гибкие многослойные К. п. изготов-
ляют в виде пакета, набранного из гибких двуслойных плат.
На применении К. п. основан метод печатного монтажа,
широко используемый при изготовлении РЭА.
Лит.: Многослойный печатный монтаж в приборостроении, автоматике
и вычислительной технике, под ред. А. Т. Белевцева, М., 1978; Блинов Г. А.,
Грушевский А. М., «Обзоры по электронной технике, сер. 10. Микро-
электронные устройства», 1980 в. 1; Кувырков П. П., Акулова Л. Ю.,
Сучков О. В., Унифицированные монтажные платы, М., 1982.
Г. А. Блинов, Е. И. Савченко.
КОМПАУНДЫ (англ, compound — составной, смешан-
ный; смесь, соединение), композиции на основе органи-
ческих (смол, битумов, масел) или неорганических (алю-
мофосфатов, металлометафосфатов) в-в, применяемые
для электрич. изоляции, влагозащиты или герметизации
токопроводящих цепей и деталей электротехн. и радио-
электронной аппаратуры. Содержат наполнители, пласти-
фикаторы, отвердители, пигменты и др. добавки. В момент
использования К. представляют собой жидкости разл. вяз-
кости, к-рые, постепенно отвердевая, превращаются в мо-
нолитный диэлектрик. Осн. требования, предъявляемые к
К.: отсутствие летучих компонентов, мин. усадка, высо-
кие диэлектрич. св-ва, низкая вязкость, достаточная долго-
вечность, устойчивость к термоциклам.
Различают заливочные и пропиточные К. Заливоч-
ные К. применяют для заполнения промежутков между
деталями радиоэлектронной аппаратуры, для защиты и
герметизации ПП приборов и ИС. Наиболее широко ис-
пользуются заливочные К. на основе эпоксидных смол и
кремнийорганич. каучуков. Осн. параметры заливочных К.:
1дб= 0,005—0,07; е=3,5—5,5; е=109—1013 Омм; Епр=
= 15—55 МВ/м. Для ИЭТ, работающих при высоких темп-
рах, используют заливочные К. на основе алюмофосфа-
тов, алюмосиликатофосфатов, металлометафосфатов, со-
храняющих св-ва при темп-pax выше 1000 °C.
Пропиточные К. применяют в основном для про-
питки обмотки дросселей и трансформаторов. Наиболее
распространены пропиточные К. на основе олигоэфиракри-
латов, эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых и др.
синтетич. смол; реже — на основе битумов, масел, кани-
фоли, церезина и др. в-в. Осн. параметры таких К.:
tgd=0,0l5—0,045 (при f = 106 Гц); е=3—9,4 (при f = 106 Гц);
е=5-108—Ю13 Ом-м (при 20 °C); Епр = 18—25 МВ/м.
Лит.: Фридман Е. И., Герметизация радиоэлектронной аппаратуры,
М., 1978; Чернин И. 3., Смехов Ф. М., Жердев Ю. В.,
Эпоксидные полимеры и композиции, М., 1982; Кан К. Н., Никола-
евич А. Ф-, Славянинова Е. Л., Проектирование и технология гер-
метизирующей изоляции электротехнической и электронной аппаратуры,
Л., 1983. Л. М. Левитский.
КОМПЕНСИРОВАННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ, по-
лупроводники, содержащие одновременно доноры и ак-
цепторы. Сущность компенсации состоит в следующем:
если, напр., в примесный ПП, обладающий электронной
проводимостью (ПП п-типа), ввести акцепторные примеси,
то эл-ны, отдаваемые донорами, захватываются акцепто-
рами, что приводит к значит, (иногда на неск. порядков)
уменьшению концентрации эл-нов проводимости п; анало-
гично, при введении донорных примесей в ПП с дыроч-
ной проводимостью (ПП p-типа) уменьшается концентра-
ция дырок р. Для сохранения электронейтральности в ПП
концентрации всех отрицат. зарядов (эл-нов проводимости
и ионизир. акцепторов) должны быть в точности равны
концентрации положит, зарядов (дырок и ионизир. доно-
ров). Условие электронейтральности для К. п. имеет вид:
р — N~
г а а *
где Nd и N~ — соответственно концентрации зарядов
на донорах и акцепторах. Если Nd=N~ то говорят о
полной (точной) компенсации, при этом в К. п., как и в
собственном (беспримесном) ПП, р=п. В остальных слу-
чаях говорят о неполной (частичной) компенсации. Отно-
шение концентраций ионизированных неосновных примес-
ных центров к основным (Nd /N~ в ПП p-типа или
N^/Nd в ПП п-типа) наз. степенью компенсации.
Введением в ПП соответствующих примесей можно в
широких пределах изменять электрич., оптич. и др. св-
ва ПП, что используется в ПП электронике. Степень
компенсации изменяется не только в зависимости от кол-
ва вводимых в ПП примесей, но и под действием др.
факторов, в частности при изменении темп-ры. В ряде
случаев, напр. под действием света или в результате ин-
жекции носителей заряда, изменение степени компенсации
сопровождается изменением (инверсией) типа проводимо-
сти. Особый случай инверсии типа проводимости — воз-
никновение инверсного (инверсионного) слоя носителей за-
ряда в МДП-структурах под действием электрич. поля
(эффект поля).
Лит.: Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полу-
проводников, М., 1977. 3. С. Грибников.
КОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ МДП-ТРАНЗЙСТОРЫ, два
МДП-транзистора, изготовленных в одном кристалле по-
лупроводника, один из к-рых имеет канал с проводимо-
стью п-типа, а другой—p-типа. Отличит, особенностью
К. МДП-т. является противоположная полярность питающих
и управляющих напряжений каждого транзистора, что обес-
печивает в статич. режиме сочетание высокого быстродей-
ствия (сравнимого с быстродействием МДП-транзистора) и
предельно малого потребляемого от источника питания то-
ка. По конструктивно-технологич. особенностям К. МДП-т.
являются планарными транзисторами. При изготовлении
таких транзисторов в исходной ПП пластине, напр. с проводи-
мостью п-типа, создают МДП-транзистор с проводи-
мостью канала p-типа, а также область с проводимостью
p-типа и более низким уровнем легирования («карман»).
Второй МДП-транзистор с проводимостью канала п-типа
создают в этом «кармане». Вокруг каждого МДП-тран-
зистора или группы транзисторов формируют т. н. охран-
ные области с тем же типом проводимости, что и ПП
область, в к-рой созданы эти транзисторы, но с более
высоким уровнем легирования (рис. 1). Использование ох-
ранных областей позволяет устранить утечки тока и па-
разитные связи между МДП-транзисторами.
Наибольшее применение К. МДП-т. нашли в инверторах.
Комплементарный инвертор (рис. 2) представляет собой
КОМПЬЮТЕРНЫЙ
212
два МДП-транзистора с индуцир каналами, работающих
в режиме обогащения. Входом такого инвертора является
объединённый затвор двух МДП-транзисторов, а выходом—
объединённые стоки. При подаче сигнала любой полярности
на вход комплементарного инвертора один из МДП-тран-
зисторов всегда закрыт, что обусловливает мин. величину
тока, потребляемого от источника питания (равен току
нагрузки). К. МДП-т. используют также для создания ПП
запоминающих устр-в, электронных часов, калькуляторов
и др.
Лит.: Интегральные схемы на МДП-приборах, пер. с енгл., М., 1975.
О. В. Сопов.
КОМПЬЮТЕРНЫЙ ТОМб|ГРАФ, устройство для ис-
следования внутр, структуры объекта (напр., органов чело-
века, пром, изделий) путём получения с помощью вы-
числит. методов его послойных изображений (томограмм)
и измерения физ. характеристик вещества в любой ло-
кальной области выделенного слоя по результатам про-
свечивания разл. видами проникающего излучения. В К. т.
проникающее (просвечивающее) излучение (электромагнит-
ное, ультразвук, пучки заряженных ч-ц и др.) взаимо-
действует с в-вом исследуемого объекта, величина взаимо-
действия измеряется и представляется в цифровом виде.
Обычно просвечивание осуществляется многократно по
разл. пересекающимся направлениям, число к-рых может
достигать 104—106, в плоскости слоя толщиной 1—10 мм.
По результатам измерений с помощью ЭВМ производит-
ся реконструкция (восстановление) для выделенного слоя
пространств, распределения физ. характеристики объекта
(напр., плотности), вызвавшей изменение к.-л. параметра
просвечивающего излучения (интенсивности, скорости рас-
пространения и др.). Восстановленное пространств, распре-
деление исследуемой характеристики представляет собой
матрицу чисел (размером обычно 500X500 элементов),
Комплементарные МДП-транзисторы. Рис. 1.
Схема комплементарных МДП-транзисторов: 1 —
полупроводниковая пластина с проводимостью
п-типа; 2, 7, 14 — диэлектрик; 3, 11— охранная
область с проводимостью р-типа; 4 — «карман»
с проводимостью р-типа; 5, 10 и 17 — слой
металлизации; 6 — исток МДП-транзистора с про-
водимостью канала п-типа; 8 — затвор МДП-тран-
зистора с проводимостью канала п-типа; 9 —
сток МДП-транзистора с проводимостью канала
п-типа; 12 и 18—охранная область с проводи-
мостью п -типа; 13 — сток МДП-транзистора с
проводимостью канала р-типа; 15 — затвор МДП-
транзистора с проводимостью канала р-типа;
16 — исток МДП-транзистора с проводимостью
канала р-типа.
Рис. 2. Схема комплементарного инвертора:
1 — объединённый затвор; 2 — МДП-транзистор с
проводимостью канала р-типа; 3 — объединённый
сток; 4 — МДП-транзистор с проводимостью
канала п-типа. — напряжение между затво-
ром и истоком; UCH — напряжение между сто-
ком и истоком.
Компьютерный томограф. Рис. 1. Структурная
схема рентгеновского компьютерного томографа.
Полутоновый дисплей
Рис 3. Магнитное сканирующее устройство
ЯМР-томографа.
Рис. 2. Структурная схема магнитного (ЯМР)
томографа.
Рис. 4. ЯМР-томограмма головного мозга чело-
века.
213
КОНДЕНСАТОР
к-рая с помощью т. н. полутонового дисплея преобразу-
ется в видеосигнал и отображается на экране телевиз.
монитора в виде полутонового чёрно-белого или окрашен-
ного в условные цвета изображения — томограммы. В за-
висимости от вида просвечивающего излучения различают
рентгеновские, гамма-, протонные, ультразвуковые К. т.,
а также К. т. на основе ядерного магнитного резонанса
(т. н. ЯМР- или магн. томографы), в к-рых используется
резонансное радиочастотное (РЧ) излучение. В рентгенов-
ских и гамма-К. т. восстанавливаются пространств, распре-
деления коэф, ослабления используемого излучения; в уль-
тразвуковых К. т. — пространств, распределения коэф, ос-
лабления или скорости распространения ультразвука. В магн.
томографах реконструируются локальные концентрации
резонирующих ядер и времена их релаксации.
В состав К т обычно входят: источник просвечиваю-
щего излучения, сканирующее устр-во, обеспечивающее
формирование области взаимодействия и её перемещение
по объекту; устр-ва для детектирования и измерения ре-
зультатов взаимодействия излучения с в-вом объекта;
ЭВМ для управления процессом сканирования и измерения,
сбора и цифровой обработки больших массивов данных
(до неск. Мбайт на слой); полутоновой дисплей с теле-
виз. мониторами, а также средства для хранения инфор-
мации в цифровой форме (магн. и оптич. диски, магн.
ленты и т. п ) и устр-ва для фоторегистрации томограмм.
Применение техники сканирующего просвечивания, высоко-
чувствит. детекторов, а также методов цифровой обработки
данных обеспечивает высокое пространств, разрешение
(1—10 пар линий на 1 мм), большое отношение сигнал-
шум (св. 200—1000) и соответственно высокую контраст-
ную чувствительность (0,1—0,5%) в большом диапазоне
значений восстанавливаемых пространств, распределений
(обычно 102—103). С помощью К. т. можно исследовать
объекты размером от десятков мм до неск. м. Точность
абс. измерений обычно ок. 1%; время исследования од-
ного слоя может изменяться в пределах от единиц мс
до десятков мин.
Первые К. т (рентгеновские) были созданы в нач. 70-х гг.
20 в. и предназначались для раннего выявления патологии,
изменений в тканях человека при разл. заболеваниях. Ис-
точником просвечивающего излучения в рентгеновских К.
т. (рис. 1) служит рентгеновская трубка, формирующая
тонкий (1—10 мм) расходящийся пучок рентгеновских лу-
чей (т. н. веерный пучок), пронизывающий объект (напр.,
тело человека); интенсивность прошедшего излучения ре-
гистрируется детектором, состоящим обычно из 500—
1000 чувствит к излучению элементов (сцинтилляц. детек-
торов, ионизац. камер и др.). Режим работы рентгенов-
ской трубки задаётся высоковольтным генератором. Ска-
нирующее устр-во большинства рентгеновских К. т. пред-
ставляет собой жёстко скреплённые рентгеновскую трубку
и детектор, непрерывно вращающиеся вокруг исследуемо-
го объекта. Сигналы с элементов детектора с помощью
аналого-цифровых преобразователей измеряются и посту-
пают в ЭВМ. Информация со всех элементов снимается
через каждые 0,5—1 °, в результате за один оборот фор-
мируется массив данных об ослаблении рентгеновского
излучения, состоящий из 10’—10 чисел, упорядоченных
в т. н. проекции, по к-рым в ЭВМ осуществляется ре-
конструкция томографии, изображения. ЭВМ также исполь-
зуется для управления высоковольтным генератором, ска-
нирующим устр-вом и аналого-цифровым преобразова-
телем.
В наст, время (нач. 90-х гг.) в медицинской диагности-
ке применяют все виды К. т., однако наиболее перспек-
тивными являются магн. томографы. Такие К. т. позволяют
получать высокое качество изображения и одновременно
визуализировать неск. характеристик объекта; кроме того,
они не оказывают вредного воздействия на живые орга-
низмы. В магн. К т. (рис. 2) используется резонансное
переизлучение радиоволн ядрами атомов нек-рых элемен-
тов (напр., водорода), находящихся в пост. магн. поле
определённой величины. Процесс сканирования осущест-
вляется без механич. перемещения — созданием магн. поля
заданной конфигурации при помощи управляемого ЭВМ
изменения токов в катушках магн. сканирующего устр-
ва (рис. 3), а также заданием формы и скважности им-
пульсов РЧ излучения, возбуждающего ядра атомов в ис-
следуемой области объекта. Сформированные последова-
тельности импульсов подаются от РЧ генератора на РЧ ка-
тушку, окружающую объект. Ответное излучение резони-
рующих ядер (эхо-сигнал) воспринимается той же РЧ ка-
тушкой через нек-рое время после прекращения действия
возбуждающих импульсов. Зарегистрир. излучение после
усиления, фазового детектирования и преобразования в
цифровую форму поступает в ЭВМ для реконструкции
изображения (рис. 4).
К. т. широко применяются также в пром, интроскопии
при технологич. контроле изделий сложной структуры (ра-
диоэлектронных элементов, тепловыделяющих элементов
ядерных реакторов, строит, конструкций и др.). Разл. мо-
дификации методов просвечивания (напр., т. н. трансмисси-
онные методы) и обработки данных, применяемые в К. т.,
используются для исследования кристаллов, структуры биол.
молекул, распределения пород в земной коре и др. В ра-
диоизотопной медицинской диагностике, а также в ядерной
энергетике, физике плазмы и радиоастрономии применя-
ются методы т. н. эмиссионной компьютерной (вычисли-
тельной) томографии, для к-рой характерно восстановление
пространств, распределений источников излучения, находя-
щихся внутри исследуемого объекта.
Лит.- Хер ней Г., Восстановление изображений по проекциям, пер-
с англ., М., 1983; Крутских В. И., Рубашов И. Б., Рязанцев О. Б.,
в кн.: Итоги науки и техники, сер. Электрификация быта, т. 2, М., 1987.
О. Б. Рязанцев.
КОНВЕРСИОННЫЙ ТРАНЗИСТОР, биполярный тран-
зистор, электронно-дырочные переходы к-рого созданы
изменением (превращением, конверсией) типа проводимо-
сти исходной полупроводниковой пластины в результате
термин, обработки и введением в неё примесей с помощью
процессов вплавления и диффузии. На поверхности исход-
ной ПП пластины из Ge с проводимостью n-типа напыляют
тонкий слой Си. При нагревании ПП пластины до темп-
ры 600—800 °C происходит конверсия её типа проводи-
мости в результате диффузии Си в Ge. Эмиттерную
область К. т. получают вплавлением (см. Сплавной тран-
зистор) в ПП пластину In, легированного Ga и Sb, базо-
вую область создают диффузией Sb из расплава в пла-
стину Ge (низкоомная часть базы) и обратной диффузией
Си из Ge в расплав (высокоомная часть базы). Эти об-
ласти образуют с исходной ПП пластиной, являющейся
коллекторной областью К. т, два р—п-перехода со струк-
турой, близкой к р—п—i—p-типу. Малая толщина низко-
омной части базы обеспечивает работу К. т. на частотах
до сотен МГц. Наличие в базе высокоомной части
определяет высокие пробивные напряжения коллекторного
перехода и малые ёмкости коллектора, что позволяет ис-
пользовать К. т. в качестве мощного транзистора. Важной
особенностью К. т. является невозможность возникновения
ТОКОВОГО пробоя. Г. м. Иноземце».
КОНВЁРТЕР (англ, converter, от лат. convert© — изменяю,
превращаю), устаревшее название полупроводникового
преобразователя постоянного напряжения.
КОНДЕНСАТОР (от лат. condensator, букв. — тот, кто
уплотняет, сжимает, сгущает) электрический, устрой-
ство, состоящее из проводящих электродов (обкладок),
разделённых диэлектриком или вакуумом, предназначенное
для использования его ёмкости в электрич. цепи. При под-
ключении источника тока к обкладкам К. происходит по-
ляризация его диэлектрика. Электрич. поле поляризов. ди-
электрика ослабляет электрич. поле зарядов, сосредото-
ченных на обкладках, что в свою очередь приводит
в большей или меньшей степени (в зависимости от ди-
электрич. проницаемости е диэлектрика) к увеличению за-
ряда К. при данном напряжении. Обкладки К. изготовляют
из разл. металлов, ПП или электролитов.
Изобретателем К. считают Э. Г. фон Клейста (Германия,
1745). В России простейшие К. начали применять в 1752
М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман при исследовании атм.
КОНДЕНСАТОР
214
электричества. Пром, произ-во К. начинается в первые
годы 20 в. в связи с развитием электро- и радиотех-
ники.
Осн. параметрами К. являются электрич. ёмкость С, тан-
генс угла потерь tg б, допустимая реактивная электрич.
мощность Pq, электрич. сопротивление изоляции RM3 или ток
утечки I , собственная индуктивность L, полное электрич.
сопротивление Z, номинальное электрич. напряжение (JH.
Значения номинальных электрич. ёмкостей (маркируются
на К.) устанавливаются в соответствии с одним из рядов
предпочтительных чисел Cn = N-10n/£, где N — децималь-
ный множитель, п — натуральное число (п=0,1, .... Е),
Е — число, определяющее кол-во членов ряда. Величина
шага таких рядов учитывает допускаемые отклонения ём-
кости К. от номинальной.
Мерой потерь мощности (выделенной в виде тепла) в
К. в случае синусоидального напряжения служит тангенс
угла потерь (чем больше tg6, тем больше потери мощ-
ности). Максимально допустимые значения tgfi приводятся
в нормативно-техн, документации на К.; иногда там же
приводятся частотные и темп-рные зависимости tg6. Для
высоковольтных К. указываются допустимые значения Pq
или ВЧ тока и допустимого перегрева К., определяющих
интервал рабочих темп-p и частот.
Электрич. сопротивление изоляции RM3 численно равно
отношению величины приложенного к К. напряжения пост,
тока U к току утечки I (стационарному значению тока,
протекающему через К. после окончания его зарядки).
Иногда качество изоляции К. характеризуют также величи-
ной пост, времени R-C (МОм мкФ или с). К. с замед-
ленной поляризацией диэлектрика свойственна абсорбция
электрич. зарядов, заключающаяся в том, что после раз-
мыкания короткозамкнутого в течение небольшого проме-
жутка времени К. на его обкладках вновь появляется
электрич. напряжение за счёт накопления остаточного за-
ряда. Собств. индуктивностью К. называют индуктивность,
создаваемую токопроводящими частями К. (обкладками,
выводами и др.).
Номинальным электрич. напряжением К. наз. предельно
допустимое напряжение пост тока (или сумму напряжений
пост, и перем, токов), при к-ром К. может работать в
течение гарантируемого срока службы при максимально
допустимой рабочей темп-ре. Номинальное напряжение
определяется исходя из электрич. прочности К., к-рая в
основном зависит от типа и толщины его диэлектрика.
Потери энергии в К. ограничивают частотный диапазон
напряжений, при к-рых он может надёжно работать. Нек-
рые К. могут надёжно работать только на пост, напря-
жении с наложением небольшой перем, составляющей
(напр., большинство К. с оксидным диэлектриком), другие —
как при пост., так и при перем, напряжении. При работе
К. в импульсных режимах необходимо учитывать его ча-
стотные характеристики и параметры импульсов.
По характеру защиты от воздействия внеш, среды К.
выпускаются незащищёнными, уплотнёнными с помощью
органич. диэлектриков и герметизированными с примене-
нием неорганич. диэлектриков и металлов. Для под-
ключения К. к элементам электрич. цепи служат выводы
(проволочные, ленточные и др.). В качестве одного из
выводов может быть использован металлич. корпус или
спец, контактная поверхность.
По возможности управления ёмкостью К. подразделяют-
ся на К. пост, ёмкости, переменные конденсаторы и подстро-
ечные конденсаторы (триммеры). Управление ёмкостью
перем. К. осуществляют механич. или электрич. путём
(вариконды и варикапы). Наиболее широко используют К.
пост, ёмкости.
Многообразные области применения К. определяют ши-
рокий диапазон значений ёмкостей (от долей пФ до сотен
мФ) и напряжений (от единиц В до сотен кВ), а также
требований к темп-рной стабильности, допустимым по-
терям энергии и т. д. При этом стремятся к увеличению
значений уд характеристик, представляющих собой
отношение ёмкости, заряда, запасаемой энергии и реактив-
ной мощности к объёму или массе К. Реализовать все
эти требования при помощи к.-л. одного типа К. невозмож-
но, поэтому существуют разл. типы и конструкции К.
с разнообразными диэлектриками: органич., неорганич.,
газообразными.
Наиболее распространены К. с неорганич. (в т. ч. с ок-
сидным) и с органич. диэлектриком; применяют К. ва-
куумные и с газообразным диэлектриком, включая воз-
душные; часто в качестве диэлектрика используется за-
порный слой на границе электронно-дырочного перехода;
в ИС и ГИС К создают на основе тонкоплёночных МДМ-
структур. Тип диэлектрика является основой для класси-
фикации К. и определяет их осн. параметры.
К. с неорганическим диэлектриком — наиболее
распространённый тип К. Диэлектриком в них служит ке-
рамика, слюда, стекло. Для К этого типа характерны:
широкий диапазон ёмкостей — от долей пФ до десятков
мкФ; возможность реализации требуемого значения темп-
рной стабильности ёмкости (ТСЕ), в т. ч. при близкой
к линейной зависимости ёмкости от темп-ры нормированно-
го темп-рного коэф, ёмкости (ТКЕ); хорошая совмести-
мость (по конструкции и технологии) с ИС; относит, про-
стота изготовления, что обусловливает низкую их стоимость
и наиболее массовое произ-во. Различают высокочастотные
и низкочастотные К. с неорганич. диэлектриком. Высоко-
частотные К. применяют в таких цепях РЭА, для к-рых
существенными являются малые диэлектрич потери, нор-
мированное значение ТКЕ и высокое электрич. сопротив-
ление. При изготовлении таких К. применяют керамич. и
стеклокерамич. диэлектрики с линейной поляризацией,
слюду, стекло. Низкочастотные К. устанавливают в таких
цепях РЭА, где малые диэлектрич. потери и высокая ТСЕ
не имеют существенного значения, но важно большое
электрич. сопротивление. В качестве диэлектрика в низко-
частотных К. применяют сегнетокерамику с большой е (до
20 000), что обусловливает возможность получения уд. ём-
костей, значительно больших, чем у высокочастотных К.
Особую группу К с неорганич. диэлектриком состав-
ляют К., у к-рых в качестве диэлектрика используются
барьерные и окисленные слои на поверхности пластины
из ПП керамики с высокой е (в частности, керамики на
основе ВаТЮз, легированного ниобием, вольфрамом или
др. элементами либо восстановленного при нагреве в среде
водорода) Если на пластину из ПП керамики нанести
вжиганием серебряный электрод, то в результате ад-
сорбции на поверхности электрода атомов кислорода воз-
духа возникает обеднённый носителями барьерный слой
(барьер Шоттки), к-рый обладает высокой уд. ёмкостью
(до 2 мкФ/см2). К. с барьерным слоем имеют более
низкое сопротивление изоляции и более высокое значение
tg6, чем др. типы К. с неорганич. диэлектриком.
Конструктивно К. с неорганич. диэлектриком выполняют
однослойными (дисковой, трубчатой или пластинчатой фор-
мы) и многослойными. Однослойные К. в основном изго-
товляют с керамич. диэлектриком, обкладки вжигают (Ад),
или осаждают хим. способом (Ni, Си), или напыляют в
вакууме. В многослойных К. используют слюду, керамику,
стекло, стеклокерамику. Конструктивно слюдяные К. пред-
ставляют собой набор (пакет) плотно обжатых однослой-
ных К., соединённых параллельно. Наиболее перспективны
многослойные К. с керамич., стеклокерамич. или стеклян-
ным диэлектриком, выполненные в виде спечённого моно-
литного пакета из чередующихся слоёв диэлектрика и туго-
плавкого металла (обкладок), такая конструкция поз-
воляет снять ограничения по толщине диэлектрика (обу-
словленные его хрупкостью) и существенно повысить уд.
ёмкость монолитного К. Кроме того, монолитные К. удов-
летворяют самым жёстким требованиям по устойчивости
к внеш, воздействиям, работают при темп-ре до 315 °C,
обладают высокой надёжностью.
К. с неорганич. диэлектриком наиболее эффективны при
малых ёмкостях (от долей до тысяч пФ) в широком
диапазоне номинальных напряжений (от 0 до десятков
кВ). При низких напряжениях (единицы и десятки В) по-
лучили распространение К. с неорганич. диэлектриком (ём-
костью до сотен мкФ). Им свойственна также шире-
кая область рабочих частот, вплоть до десятков и сотен
ГГц.
В К. с органическим диэлектриком в качестве
последнего используют бумагу, пропитанную жидким или
твёрдым органич. диэлектриком (см. Бумажный конден-
сатор), полимерные плёнки либо чередующиеся слои про-
питанной бумаги и полимерных плёнок. Обкладками К.
могут стать либо фольга (обычно алюминиевая), либо тон-
кий слой металла, нанесённый непосредственно на диэлект-
рик — конденсаторную бумагу или плёнку. К. с металли-
зир. обкладками по сравнению с фольговыми К. имеют
лучшие уд. характеристики за счёт меньшей толщины об-
кладок и более высоких рабочих градиентов электрич.
поля в диэлектрике.
Конструкция К. с органич. диэлектриком обычно пред-
ставляет собой совокупность конденсаторных секций, со-
стоящих из намотанных в рулон слоёв диэлектрика и фольги
(или металлизир. диэлектрика), заключённых в герметич-
ный или уплотнённый корпус. Наибольшее распространение
получили бумажные К., предназначенные в основном для
работы в цепях пост, тока, перем, тока НЧ или в им-
пульсном режиме с небольшой частотой следования им-
пульсов. Бумага — гигроскопичный материал, поэтому бу-
мажные К., как правило, помещают в уплотнённый или
герметичный корпус (особенно К., предназначенные для
установки в РЭА, работающей в условиях повыш. влаж-
ности). Плёночные К. по сравнению с бумажными имеют
более высокую точность и стабильность ёмкости, более
высокую и стабильную постоянную времени, расширен-
ный частотный диапазон, повыш. надёжность и долго-
вечность. В зависимости от типа диэлектрика плёночные
К. подразделяются на низкочастотные (на основе полярных
полимерных плёнок с резко выраженной зависимостью
tg6 от частоты) и высокочастотные (на основе неполяр-
ных полимерных плёнок, tg6 к-рых мал и практически
не зависит от частоты). К. с комбинир. бумажно-плё-
ночным диэлектриком применяют в случае, когда необхо-
димы повыш. значения запасаемой энергии, напр. для фор-
мирования электрич. импульсов. Наиболее часто К. с орга-
нич. диэлектриком используют при высоком напряжении.
В К. с оксидным диэлектриком одной из об-
кладок (анодом) является металл, покрытый слоем оксида,
к-рый в этом случае выполняет ф-ции диэлектрика, другой
обкладкой (катодом) служит жидкий или твёрдый электро-
лит, соприкасающийся с оксидным слоем. Оксидный слой
на поверхности металла создаётся в результате анодного
окисления этого металла. К. такого типа подключают к
электрич. цепи при строгом соблюдении полярности, т. е.
на анод всегда подаётся положит, потенциал. При обратном
включении резко увеличивается электропроводность оксид-
ного слоя, что приводит к снижению электрич. прочности
К. вплоть до его пробоя. Малая толщина оксидного слоя
(50—250 нм) даёт возможность получать большие уд.
ёмкости, а его высокая электрич. прочность (400—
600 кВ/мм) — создавать К. с рабочим напряжением до 500 В.
Резкая зависимость сопротивления электролита от темп-ры
ухудшает параметры этих К. и сужает область рабочих
темп-p (особенно отрицательных).
Характеристики К. с оксидным диэлектриком определяют-
ся материалами, используемыми при его изготовлении.
Анод выполняют обычно из алюминиевой, танталовой
фольги или мелкодисперсного порошка тантала, алюминия,
ниобия. К. с фольговым анодом представляет собой рулон,
намотанный из сложенных вместе фольги (с оксидир. по-
верхностью) и бумажной ленты, пропитанной электролитом
и имеющей катодный вывод. Анод из порошка изготовляют
методом порошковой металлургии в виде объёмного по-
ристого тела, к-рое после окисления его поверхностного
слоя пропитывается электролитом. В зависимости от мате-
риала анода и назначения К. применяют тот или иной мате-
риал для изготовления катода. Напр., в оксидно-электро-
литич. конденсаторах в качестве катода применяют жидкие
электролиты; в оксидно-полупроводниковых К. катод изго-
товляют из ПП материала, гл. обр. МпО?. К. с оксидным
диэлектриком наиболее эффективны в тех случаях, когда
при относительно низких напряжениях (до сотен В) нужны
макс, значения уд. ёмкости, уд. заряда.
Лит..- Ренне В. Т., Электрические конденсаторы, 3 изд.. Л., 1969;
Богородицкий Н. П., Гедзюн В. А., Мандрыка Н. А., Высоко-
вольтные керамические конденсаторы, М., 1970; Ануфриев Ю. А.,
Гусев В. Н., Смирнов В. Ф.; Эксплуатационные характеристики и
надежность электрических конденсаторов, М., 1976; Справочник по
электрическим конденсаторам, под ред. И. И. Четверткова, Вя Ф. Смир-
нова, М., 1983; Горячева Г. А., Добромыслов Е. Р., Конденсато-
ры. Справочник, М., 1984.
В. Ф. Смирнов, М. Н. Дьяконов, В. А. Карабанов, Б. А. Ротенберг.
КОНДУКТРбН (от лат. conductor — проводник и .. .трон),
передающий электронно-лучевой прибор мгновенного
действия, в к-ром для преобразования оптич. изображе-
ния в последовательность электрич. импульсов исполь-
зуется внутр, фотоэффект. Ток во внеш, цепи К. опре-
деляется электропроводностью вакуумного промежутка
«электронный прожектор — фотопроводящая мишень» и
участка фотопроводящей мишени, на к-рый в данный мо-
мент попадает электронный пучок. Поскольку К. создаёт
удовлетворит, изображение (достаточно большое отноше-
ние сигнал-шум) лишь при высоких уровнях освещённости
объекта (не менее 105 лк), он не нашёл практич. при-
менения. Однако анализ действия К. представляет инте-
рес, т. к. в ряде передающих ЭЛП с накоплением за-
ряда (гл. обр. в видиконах с развёрткой медленными
эл-нами) возможен переход в режим, когда ток во внеш.
>к
цепи определяется не накопленными на мишени заряда-
ми, а теми же факторами, что и в К.
Лит. см. при ст. Передающий электронно-лучевой прибор.
А. Е. Гершберг.
КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, материалы,
используемые для изготовления деталей и конструкций,
подверженных, как правило, воздействию механич. на-
грузки. В технологии электронного приборостроения пре-
имуществ. использование получили К. м., обладающие
такими св-вами, как механич. прочность, твёрдость, уп-
ругость, термич., хим. и радиац. стойкость, малая плот-
ность и др., часто в сочетании с необходимыми элект-
рич., магн. и оптич. св-вами. Различают К. м. металлич.,
неметаллич., в т. ч. полимерные, и композиционные.
Металлические К. м. используют, напр., для изго-
товления электродов и нагревателей ЭВП (обычно воль-
фрам, молибден и их сплавы); анодов генераторных ламп,
деталей клистронов, магнетронов и др. электронных при-
боров (в основном медь и медные сплавы); пост, маг-
нитов, сердечников трансформаторов и др. (железо и же-
лезные сплавы, никелевые и кобальтовые сплавы); элект-
родов и корпусов конденсаторов (алюминий); шасси для
РЭА (дюралюминий).
Неметаллические К. м. (стёкла, керамика, ситал-
лы) применяются для изготовления баллонов и колб элек-
тронных ламп, подложек и корпусов ПП приборов и
ИС, изоляторов, установочных деталей, узлов оптич. си-
стем, стержней ЭВП, опор для крепления разрядников,
резисторов и др. Полимерные К. м. (полистирол, полиме-
таметилакрилат, полиамид) используются для изготовления
каркасов катушек индуктивностей, панелей электронных
ламп, мелких установочных деталей, корпусов и шкал
приборов, корпусов резисторов и др. Специфичными для
электронного приборостроения при изготовлении под-
ложек ПП приборов и ИС является применение в ка-
честве К. м. монокристаллов ПП (напр., кремния и гер-
мания), ПП соединений (напр., арсенида галлия, карби-
да кремния), диэлектриков (напр., сапфира, кварца,
гранатов).
Композиционные К. м. (пластические массы, мика-
лекс, керметы, армированные пластики) применяют для
изготовления держателей мощных электронных ламп,
панелей воздушных конденсаторов, корпусов катушек ин-
дуктивности, плат переключателей, термоэлектронных
катодов, цилиндров и дисков магнетронов и клистронов,
установочных деталей, изоляторов, корпусов приборов,
печатных плат и др, С 70—80-х гг. в электронном прибо-
ростроении традиционные К. м. (металлы, стекло и др.)
всё чаще заменяются новыми материалами — пластмас-
сой, композитами, керамикой и др., имеющими ряд
КОНТАКТ
216
К
преимуществ- напр., пластмассы долговечнее многих ста-
лей и сплавов; оптич. элементы из органич. стекла ме-
нее хрупки, чем такие же элементы из обычного стек-
ла; керамика на основе карбида кремния превосходит алю-
миний по теплопроводности, устойчивости к коррозии,
обладает хорошими электроизоляц. св-вами.
Лит.: Пименов А. И., Снижение массы конструкций радиоэлектрон-
ной аппаратуры, М., 1981; Материалы в приборостроении и автома-
тике. Справочник, под ред. Ю. М. Пятина, 2 изд., М., 1982; Пасын-
ков В. В., Сорокин В. С., Материалы электронной техники, 2 изд.,
М., 1986; Материаловедение, под ред. Б. Н. Арзамасова, 2 изд., М.,
1986. Л. М. Левитскнй.
КОНТАКТ (от лат. contactus— прикосновение) элек-
трический, поверхность соприкосновения (соедине-
ния) составных частей электрич. цепи, обладающая элект-
ропроводностью, или приспособление, обеспечивающее
такое соединение. Различают К. проводников тока (м е-
ханические К.), проводника тока и ПП (контакты ме-
талл — полупроводник) и контакты полупроводник —
полупроводник.
В зависимости от назначения механич. К. делятся на
неподвижные, предназначенные для длит, соедине-
ния, и подвижные — для включения на определён-
ное время. Неподвижные К. бывают неразъёмные, в
к-рых контактные элементы (части электрич. цепи в об-
ласти К.) при монтаже соединяются пайкой, сваркой,
клёпкой, обжимкой, врезанием и т. д., и разъёмные.
в к-рых соединение контактных элементов осуществля-
ется либо с помощью зажимов, болтов, винтов и т. п.,
либо за счёт упругости этих элементов (напр., К. сое-
динителей, ламповых панелей). Важная особенность не-
разъёмных К. — их высокая износоустойчивость. Под-
вижные К. в свою очередь подразделяются на скользя-
щие и разрывные. В скользящих К контактные эле-
менты в процессе работы движутся друг относительно
друга (К. между щётками и коллектором, К. коммута-
торов, потенциометров и др.). Трение, возникающее при
работе таких К., приводит к механич. износу контакт-
ных элементов. Разрывные К. предназначены для пе-
риодич. замыкания и размыкания электрич. цепей под
токовой нагрузкой (К. реле, переключателей, выключа-
телей и т. д.). Для разрывных К. также характерен ин-
тенсивный износ контактирующих поверхностей, т. к. при
замыкании и размыкании сильноточной цепи между
контактными элементами может возникнуть электрич.
дуга с темп-рой, при к-рой материал К. плавится, ча-
стично испаряется, изменяя поверхности соединения. Для
уменьшения износа в сильноточных цепях К., напр,
снабжают дугогасит. устр-вами
В зависимости от формы К. делятся на точечные
(остриё — плоскость, сфера — плоскость, сфера — сфе-
ра), используемые гл. обр. в чувствит. приборах и реле,
коммутирующих незначит. нагрузки; л и н е й н ы е (К. цилин-
дрич. тел и щёточные К.); плоскостные (контак-
тирующие поверхности — плоскости), применяемые, как
правило, в сильноточной коммутац. аппаратуре.
Механич. К. изготовляют из металлов, сплавов и
металлич. композиций, выбор к-рых зависит от назначе-
ния К. и условий их эксплуатации. Совр. К. должны
устойчиво работать в условиях воздействия циклич. темп-р,
механич. нагрузок (вибрация, удары), агрессивных сред.
Важнейшим требованием является также обеспечение
надёжного электрич. соединения при малых уровнях
тока и напряжения (порядка 10 А и 10 12 В). Для
неподвижных К. используют материалы с низким уд.
электрич. сопротивлением, обладающие высокой корро-
зионной стойкостью. Материалами для разъёмных К.
обычно служат Си, AI, сплавы на их основе, сталь, а также
токопроводящие эластомеры; для защиты от коррозии
поверхности металлич. К. покрывают мягкими металлами
(Ag, Sn, Cd, Zn, Ni). Для неразъёмных К. в технологии
электронных приборов, помимо Ni, Си, Al и их сплавов
широко применяются Au, Ад, Pd и др. металлы плати-
новой группы, а также контактолы (синтетич. смолы
с мелкодисперсным токопроводящим наполнителем,
обычно порошком Ag, Pd, Ni)
К материалам для подвижных К. предъявляются тре-
бования высокой проводимости, устойчивости против
коррозии, электроэрозионной стойкости, хороших теп-
лофиз. св-в, механич. прочности. Малонагруженные
(слаботочные) разрывные К. изготовляют гл. обр. из бла-
городных и тугоплавких металлов (Au, Pt, Pd, Re, Rh,
W, Mo), а также сплавов на их основе типа твёрдых р-ров.
Наиболее распространены сплавы Pt—I г, обладающие
по сравнению с Pt повыш. твёрдостью и устойчивостью
к образованию дуги. При изготовлении слаботочных К.
широко используют также сплавы Ад—Си, Ад—Pt, Ад—Cd,
Ад—Pd; для повышения износоустойчивости их иногда
легируют Ni и Fe. Для экономии дорогостоящих мате-
риалов часто применяют биметаллич К., в к-рых нижний
(нерабочий) слой выполнен, напр., из Ni, Fe, Си, брон-
зы или латуни, а верхний (рабочий)—из Ag, Au, и лен-
точные плакированные материалы.
Осн. материалами для мощных (сильноточных) разрыв-
ных К. являются металлокерамич. композиции (псевдо-
сплавы) на основе Ад и Си : Ад—CdO, Ад—СиО, Ад—
Ni, Ад — графит. Ад—W—Ni, Си — графит, Си—W—Ni
(серебряная и медная фазы обеспечивают высокую
электро- и теплопроводность таких К., а включе-
ние тугоплавкой фазы повышает их стойкость к механич.
износу, электрич. эрозии, свариванию). В качестве ма-
териалов для скользящих К. обычно используют Си, сплав
Си—Cd, Отд. сорта бронз (напр., магниевую, цирконие-
вую), латунь, графит и металлографитные материалы
(напр., смеси порошков графита и Си с добавлением РЬ,
Sn и Ад).
К. широко применяют в радио-, телефонной и телег-
рафной аппаратуре, электронных и электроэнергетич.
устр-вах, измерит, и коммутац. приборах и т. д.
Лит.- Хольм Р., Электрические контакты, пер. с англ., М., 1961;
Белоусов А. К., Савченко В. С., Электрические резъёмные контак-
ты в радиоэлектронной аппаратуре, 2 изд., М., 1975; Калинин Н. Н.,
Скибинский Г. Л., Новиков П. П., Электрорадиоматериалы, М.,
1981; Электротехнический справочник, под ред. И. Н. Орлова, 7 изд.,
т. 1, М., 1985. О. Б. Му рад ян, В. Б. Семёнова.
КОНТАКТ МЕТАЛЛ — ПОЛУПРОВОДНИК, пе
реходная область между приведёнными в соприкоснове-
ние металлом и полупроводником, обеспечивающая про-
хождение тока между ними; разновидность полупровод-
никового перехода. При установлении К. м. — п. вслед-
ствие различия в работе выхода электронов контактиру-
ющих материалов возникают встречные диффузионные
и дрейфовые электронные потоки, выравнивающие Фер-
ми уровни металла и ПП (см. Контактные явления). В ре-
зультате вблизи границы соприкосновения металл —
полупроводник образуется двойной электрич. слой про-
странств. заряда, наз. переходным барьерным слоем,
и возникает связанная с ним контактная разность
Контакт металл — полупроводник. Зонная диа-
грамма контакта металл — полупроводник с
барьером Шоттки: Е , и € — соответственно
энергия дна зоны проводимости (свободной
зоны), уровень Ферми и энергия потолка ва-
лентной зоны; и <рп — работа выхода металла
и полупроводника, <рм_п и <рп_м — барьер для
электронов со стороны металла и со стороны
полупроводника; W$—-ширина слоя Шоттки.
217
КОНТАКТНАЯ
потенциалов. Переходный слой характеризуется распре-
делением в нём подвижных носителей заряда и примес-
ных атомов, высотой и формой потенциального барье-
ра, шириной слоя. Поскольку для металлов расстояние,
на к-рое распространяется действие электрич. поля отд.
зарядов (дебаевский радиус экранирования), пренебрежимо
мало, переходный слой К. м.—п. практически полностью
сосредоточен в приконтактной области ПП. Кроме того,
в реальных К. м. — п. значит, часть экранирующего за-
ряда может быть сосредоточена на поверхностных
электронных состояниях контакта, определяя исходную
высоту потенц. барьера. Если в переходном слое К. м. —
п. концентрация осн. носителей заряда повышена по
сравнению с их концентрацией в остальном объёме ПП
(за счёт контактных явлений либо за счёт подлегирова-
ния слоя), то слой наз. обогащённым. К. м. — п. с обо-
гащённым слоем могут не образовывать потенц. барьера
(напр., в контакте AI—р Si). Такие контакты используют
в качестве омических контактов. Если переходный слой
К. м. — п. обеднён осн. носителями заряда, то такой кон-
такт наз. Шоттки-контактом (по имени нем. учё-
ного В. Шоттки), а сформированный в нём потенц.
барьер—барьером Шоттки (рис.). К. м. — п. с
барьером Шоттки обладают выпрямляющим действием.
В отличие от электронно-дырочного перехода (р—п-пе-
рехода), такой контакт имеет только барьерную ёмкость
перехода, а его выпрямляющее действие определяется
практически лишь изменениями надбарьерного потока
осн. носителей, что обеспечивает более высокое быстро-
действие такого контакта по сравнению с р—п-перехо-
дом. Шоттки-контакты используют при создании разл.
ПП приборов (импульсных, детекторных, смесительных
диодов, лавинно-пролётных диодов, фотодиодов, де-
текторов ядерного излучения, биполярных и полевых
транзисторов и др.). Кроме того, К. м. — п. с барьером
Шоттки являются удобным средством исследования при-
месных профилей в слоях ПП. Примеры Шоттки-кон-
тактов: Au—nSi, Ni—nSi, Pt—nGaAs. BAX большинства Шот-
тки-контактов (как и электрон но-дырочных переходов)
имеют экспоненциальный вид.
Лит.; Стриха В. И., Бузамева Е. В., Радзиевский И. А., Полу-
проводниковые приборы с барьером Шоттки, М., 1974. В. С Засед.
КОНТАКТ ПОЛУПРОВОДНИК — ДИЭЛЕКТРИК,
переходная область между приведёнными в соприкоснове-
ние полупроводником и диэлектриком. Являются частью
МДП-структур, кремниевых структур, туннельных кон-
тактов и др. структур и устр-в, используемых в ПП прибо-
рах (полевых транзисторах, приборах с зарядовой
связью, интегральных схемах и др.). Диэлектрич. ма-
териалами, контактирующими с ПП в К. п.— д., могут слу-
жить как оксиды или др. соединения данного ПП (напр.,
в контактах Si—SiO2, Si—5!зМ4), так и диэлектрики иного
хим. состава (напр., в контактах Si—А1гОз, GaAs—S13N4)-
К. п. — д. чаще всего получают термич. окислением ПП или
осаждением диэлектрика на ПП из паровой фазьг
Носители тока в ПП приборах, содержащих К. п. — д.,
могут перемещаться как перпендикулярно границе ПП —
диэлектрик (напр., в туннельных контактах), так и вдоль
неё (напр., в полевых транзисторах, приборах с зарядо-
вой связью). Прохождение носителей тока через К. п. —
д. осуществляется посредством надбарьерной эмиссии
(см. Шоттки эффект) либо туннелирования (см. Туннель-
ный эффект). Весьма существенное влияние на перенос
носителей через К. п. — д. или вдоль его границы ока-
зывают поверхностные состояния между ПП и диэлектри-
ком: являясь ловушками носителей тока, они изменяют
зарядовое состояние К. п. — д. и во мн. случаях, в част-
ности в приборах с зарядовой связью, повышают неэф-
фективность переноса. Захват носителей поверхност-
ными состояниями может играть и положит, роль, напр.
В ЗУ на основе К. П. - До Э М Эпштейн.
КОНТАКТ ПОЛУПРОВОДНИК — ПОЛУПРО-
ВОДНИК. переходная область вблизи границы между
двумя совмещёнными к.-л. способом полупроводниковыми
образцами (одинаковыми или разными по хим. при-
роде либо по типу проводимости), обеспечивающая про-
хождение электрич. тока между ними; разновидность
полупроводникового перехода. В состоянии термодина-
мич. равновесия К. п. — п. характеризуется установлением
одинакового уровня Ферми для обоих ПП и образова-
нием вблизи границы области пространств заряда с при-
мыкающими к ней нейтральными областями. К. п. — п
анализируются на основе физ. моделей, исследование
к-рых позволяет объяснить практически все электрич
явления как на границе, так и в примыкающих к ней об-
ластях (см. Контактные явления). В соответствии с ши-
риной запрещённой зоны и энергией сродства к электро-
ну К. п. — п. подразделяются на гетеропереходы и го-
мопереходы. По используемым физ. явлениям раз-
личают К. п. — п. инжектирующие (см. Инжектирую-
щий контакт) и неинжектирующие (см. Неинжектирую-
щий контакт), по виду ВАХ — выпрямляющие (с нели-
нейной ВАХ) и невыпрямляющие (с линейной ВАХ).
К. п. — п. с нелинейными ВАХ, описываемыми экс-
поненциальной зависимостью силы тока от приложен-
ного напряжения, используются как в дискретных ПП при-
борах, опирающихся на св-ва отд. К. п. — п. (ПП диодах,
стабилитронах, варикапах, фотоэлементах и др.), так и в
составе сложных ПП структур, предусматривающих взаи-
модействие неск. близкорасположенных К. п. — п. (би-
полярных транзисторов, тиристоров, ИС, гетероинжекц.
лазеров и др.). К. п. — п. с линейными ВАХ исполь-
зуются гл. обр. в качестве омических контактов в ПП
приборах. В С. Засед
КОНТАКТ СВЕРХПРОВОДНИК — ПОЛУПРО-
ВОДНИК, переходная область между приведёнными в
соприкосновение сверхпроводником и полупроводником,
обеспечивающая прохождение электрич. тока между
ними. В зависимости от концентрации свободных носи-
телей заряда в ПП (к-рую изменяют, напр., с помощью
легирования) такой контакт может быть близок по св-вам
к др. структурам на основе т. н. слабосвязанных сверх-
проводников. В приграничной области легированного
ПП, контактирующего со сверхпроводником, возникает
изгиб энергетич. зон, как и при контакте ПП с металлом
в нормальном состоянии (см. Контакт металл — полу-
проводник). В результате в этой области образует-
ся Шоттки-контакт с ярко выраженной нелинейностью
ВАХ при напряжениях U—А/е, где А — энергетич. щель
в спектре элементарных возбуждений сверхпроводника,
е — заряд эл-на. Изменяя концентрацию носителей за-
ряда в ПП, можно подобрать желаемые значения па-
раметров К. с. — п.
К. с. — п. используются для создания высокочувствит.
туннельных диодов с барьером Шоттки (т. н. супер-
шоттки диодов), напр. на основе контакта РЬ—GaAs;
структуры типа сверхпроводник — полупроводник при-
меняют при создании детекторов и смесителей СВЧ
диапазона, быстродействующих элементов логич. устр-в
ЭВМ, умножителей частоты и др.
Лит.; Алфеев В. Н., Полупроводники, сверхпроводники и параэлект-
рики в криоэлектронике, М., 1979. В. В. Шмидт
КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ, раз-
ность электрич. потенциалов между двумя соприкасаю-
щимися проводниками с различной работой выхода
электронов <р в условиях термодинамич. равновесия.
Численно равна разности работ выхода контактирующих
проводников, отнесённой к заряду эл-на. Наиболее важ-
но понятие К. р. п. для твёрдых проводников (металлов,
полупроводников). Если два твёрдых проводника при-
вести в соприкосновение, то между ними происходит
обмен эл-нами (см. Контактные явления). В результате
проводник с меньшей работой выхода заряжается поло-
жительно, а с большей — отрицательно, что приводит
к появлению электрич. поля, препятствующего дальней-
шему протеканию эл-нов, и связанной с этим полем
К р. п. В электрич. цепи, составленной из неск. разнород-
ных проводников, К. р. п. между крайними проводни-
ками не зависит от <р промежуточных звеньев цепи (пра-
вило Вольта). Поэтому в замкнутой электрич. цепи, не
КОНТАКТНЫЕ
218
содержащей источников тока, К. р. п. не вызывает проте-
кания электрич. тока.
Образование К. р. п. в одних случаях (при определён-
ных соотношениях между Ферми уровнями приводи-
мых в контакт проводников) может сопровождаться зна-
чит. понижением проводимости приконтактной области,
в других случаях — её повышением. Понижение проводи-
мости в сочетании с воздействием извне приложенного
напряжения приводит к асимметрии пропускной спо-
собности контакта, т. е. эффекту выпрямления. Это яв-
ление, по существу, лежит в основе работы большинства
полупроводниковых переходов (электронно-дырочных
переходов, контактов металл—полупроводник, гетеро-
переходов). Явление повышения проводимости использует-
ся при создании омических контактов в ПП приборах.
В случае неоднородных по <р («пятнистых») проводников
между пятнами с разл. работой выхода также устанав-
ливается соответствующая К. р. п., что служит причи-
ной образования электрич. (контактных) полей пятен над
поверхностью проводника и возникновения аномально-
го Шоттки эффекта. Темп-рная зависимость К. р. п., свя-
занная с темп-рным смещением уровней Ферми в ПП,
оказывает влияние на зависимость параметров ПП
приборов от темп-ры. Нестабильность К. р. п„ обуслов-
ленная процессами миграции атомов по поверхности
проводника, вызывает дрейф параметров мн. ЭВП.
Э. Я- Зандберг, В. С. Засед.
КОНТАКТНЫЕ явлёния, электрические явления,
возникающие в области контакта двух твёрдых тел. При-
мерами могут служить явления в контактах полупро-
водник — полупроводник или контактах металл — по-
лупроводник. Если два разл. проводника привести в
соприкосновение, то между ними происходит обмен
эл-нами, обусловленный диффузией эл-нов через границу
раздела (см. Диффузия носителей заряда). Из-за раз-
личия в величинах работы выхода электронов контактирую-
щих тел плотности встречных диффузионных потоков
оказываются неодинаковыми. В результате по обе сто-
роны от границы раздела возникают равные по величине и
противоположные по знаку нескомпенсир. заряды (тело
с меньшей работой выхода заряжается положительно,
с большей — отрицательно). В приконтактной области
появляется электрич. поле, под действием к-рого возни-
кает дрейф эл-нов через границу раздела (см. Дрейф
носителей заряда). В состоянии термодинамич. равнове-
сия, к-рое характеризуется совпадением Ферми уровней
контактирующих тел, дрейфовый и диффузионный пото-
ки взаимно уравновешиваются и результирующий поток
через границу раздела становится равным нулю Между
проводниками устанавливается контактная разность потен-
циалов U„, равная разности работ выхода, отнесённой
к заряду е эл-на. В приконтактной области образуется
слой пространств, заряда, обеднённый или обогащён-
ный осн. носителями в зависимости от знака UK- В слу-
чае контакта металла с ПП п-типа обеднённый слой об-
разуется, когда у ПП работа выхода меньше, чем у ме-
талла, обогащённый — в обратном случае. Граничная кон-
центрация эл-нов п„ связана с их концентрацией по в глу-
бине (невырожденного) ПП соотношением:
пк= поехр(—eUK/kT),
где Т — абс. темп-pa, к — постоянная Больцмана. Шири-
на обеднённого слоя d=(2eoe/UH) ’ (ео — электрич. по-
стоянная СИ) при exp(eUK/kT)^>1 и равна дебаевскому
радиусу экранирования при eU„<CkT. Образование слоя
пространств, заряда сопровождается искривлением края
энергетич. зон ПП (см. Зонная теория) и, следователь-
но, появлением потенц. барьеров у поверхности.
В металле из-за высокой концентрации эл-нов про-
водимости толщина слоя пространств, заряда (и, следо-
вательно, ширина потенц. барьера) пренебрежимо мала
по сравнению с её значением в ПП и составляет ~10—8 см.
Она сравнима с дебройлевской длиной волны эл-нов X,
в результате чего эл-ны свободно проходят сквозь барь-
ер вследствие туннельного эффекта; т. о., наличие барь-
ера в этом случае можно не учитывать. При контак-
те двух ПП необходимо учитывать существование барье-
ров в обоих контактирующих телах.
При наложении внеш, напряжения (J уровни Ферми кон-
тактирующих проводников уже не совпадают; в частно-
сти, если падением напряжения в толще образцов мож-
но пренебречь по сравнению с падением напряжения
на контакте, то энергетич. расстояние между уровня-
ми Ферми становится равным eU. Щирина обеднённого
слоя в ПП увеличивается в (1+U/U.) раз. Зависимость
тока I через контакт от U — вольт-амперная характе-
ристика (ВАХ) — имеет существенно различный вид в
случаях обогащенного и обеднённого приконтактного
слоя. В первом случае обогащённый слой вблизи кон-
такта оказывается своеобразным резервуаром эл-нов и
в области достаточно малых напряжений выполняется
Ома закон (омический контакт или антизапор-
ный контакт). С ростом напряжения, когда время
пролёта fnp эл-нов через образец становится сравнимым
с временем диэлектрич. релаксации To=eoego (go — уд.
сопротивление ПП с объёмной концентрацией эл-нов п«),
закон Ома перестаёт выполняться. В этих условиях име-
ет место инжекция осн. носителей (см. Инжекция носи-
телей заряда) и в ПП возникает пространств, заряд, пре-
пятствующий вхождению эл-нов из контакта в ПП. В та-
ком режиме токов, ограниченных пространст-
венным зарядом, ток пропорционален квадрату
приложенного напряжения. При дальнейшем повышении
напряжения квадратичный закон опять переходит в ли-
нейный (закон Ома), но характеризуется гораздо мень-
шим уд. сопротивлением gk, соответствующим не объём-
ной концентрации эл-нов по, а граничной концентрации
пк, поскольку практически весь образец заполняется
инжектированными эл-нами с концентрацией пк; это
происходит при fnp^TK=EOegK-
В случае обеднённого приконтактного слоя ВАХ су-
щественно зависит от соотношения между X и шириной
потенц. барьера L. При L<X эл-ны могут свободно про-
ходить сквозь барьер вследствие туннельного эффекта
(так обстоит дело в сильно легированных ПП и, как уже
упоминалось, в металлах). В этом случае ток определя-
ется плотностью состояний, в к-рые могут туннелировать
эл-ны, и может оказаться немонотонной ф-цией напря-
жения, т. е. на ВАХ может появиться падающий участок,
соответствующий отрицательному дифференциальному
сопротивлению (см. также Туннельный диод). При L>X
барьер преодолевают лишь те эл-ны, энергия к-рых пре-
вышает высоту барьера. Поэтому величина тока через кон-
такт сильно зависит от приложенного напряжения и
темп-ры. ВАХ имеет вид:
l=lt[exp (eU/kT)—1],
где I, — ток насыщения, зависящий от природы ПП,
концентрации примесей, подвижности носителей заряда
и т. д Эта ф-ла описывает ВАХ контакта металл — ПП,
электронно-дырочного перехода, а также контакта двух
металлов, между к-рыми помещён очень тонкий слой
диэлектрика, исключающий туннелирование эл-нов из
одного металла в другой. На практике ls может слабо за-
висеть от U при U<0, что объясняется понижением по-
тенц. барьера вследствие Шоттки эффекта.
Существенное влияние на К. я. могут оказывать поверх-
ностные состояния, вызывающие дополнит, искривление
энергетич. зон. Следствием этого является чувствитель-
ность К. я. к качеству контактов, технологии их получе-
ния и др. факторам.
Сильная нелинейность ВАХ контактов с обеднённым
слоем широко используется для выпрямления перем,
тока, для преобразования, усиления, генерации электрич.
сигналов и т. д. Зависимость толщины обеднённого слоя
от внеш, напряжения лежит в основе работы нелиней-
ных конденсаторов перем, ёмкости (варикапов). Омиче-
ские контакты с обогащённым приконтактным слоем
219
КОНЦЕНТРАТОР
применяются в тех случаях, когда требуется по возмож-
ности уменьшить влияние К. я.
Качество контакта с течением времени может изме-
няться из-за диффузии легирующих примесей, их вы-
деления на контакте (сегрегации) и т. п. Такие процессы
могут приводить к изменению ВАХ контакта и к ухуд-
шению (деградации) характеристик приборов, в к-рых ис-
пользуются К. я.
При протекании тока через контакт двух разл. про-
водников в контакте происходит в зависимости от на-
правления тока выделение или поглощение тепла и кон-
такт либо нагревается, либо охлаждается (эффект Пель-
тье). Если электрич. цепь содержит два контакта, имею-
щих разл. темп-ры, то в ней возникает термоэдс (см. Тер-
моэлектрические явления).
В сверхпроводниках К. я. обладают рядом особен-
ностей. При установлении контакта сверхпроводника с нор-
мальным металлом (S—N-переходом) куперовские пары
(см. Сверхпроводимость) могут проникать в нормальный
металл и существовать там нек-рое время (под нормаль-
ным металлом понимается металл, не являющийся сверх-
проводником, или сверхпроводник, находящийся в обыч-
ном — несверхпроводящем — состоянии). Это приводит
к переходу в сверхпроводящее состояние приконтактной
области нормального металла (эффект близости);
др. следствием этого эффекта является понижение
критич. темп-ры тонкой плёнки сверхпроводника при
нанесении её на поверхность нормального металла.
В структурах сверхпроводник — диэлектрик — сверхпро-
водник с толщиной прослойки между сверхпроводника-
ми <J(F см и сверхпроводник — нормальный металл —
сверхпроводник с толщиной слоя нормального металла
^10— см возможно протекание сверхпроводящего то-
ка при отсутствии внеш, напряжения (см. Джозефсона
эффект).
Лит.: Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полупровод-
ников, М., 1977; Шмидт В. В., Введение в физику сверхпроводников,
М., 1982.
КОНТАКТбЛЫ, токопроводящие клеи и пасты, пред-
назначенные для создания электрич. контактов меж-
ду отдельными элементами и токопроводящих комму-
никаций в электронных и электротехн. устройствах. В сос-
тав К. входят мелкодисперсный токопроводящий напол-
нитель (напр., порошки металлов Ag, Ni, Pd, Си, нитри-
дов металлов, техн, углерода) и связующее (напр., эпок-
сидные или кремнийорганич. смолы, разл. полимеры).
В состав К. могут входить активные разбавители, пласти-
фикаторы, отвердители. К. получают также смешиванием
токопроводящего наполнителя с лаками, в этом случае
в состав К. входит растворитель (ацетон, спирт). Элект-
ропроводность К. обусловливается соприкосновением
ч-ц наполнителя при полимеризации связующего или
улетучивании растворителя. По сравнению с мягкими при-
поями (металлич. клеями) К. обладают более высокой
прочностью, эластичностью, хорошими антикоррозион-
ными св-вами, однако их объёмное уд. электрич. сопро-
тивление в 5—10 раз выше, чем у припоев.
Лит.: Базарова Ф. Ф., Колесова Л. С., Клеи в производстве ра-
диоэлектронной аппаратуры, M-, 1975; Гуль В. Е., Шенфель Л. 3..
Электропроводящие полимерные композиции, M-, 1984. Г. А. Воробьёв.
КОНТРАКЦИЯ тОкд (от лат. contractio— стягива-
ние, сжатие), то же, что шнурование тока.
КОНТРАСТ ИЗОБРАЖЕНИЯ (франц, contraste, от
лат. contra — против и sto — стою) на экране элек-
тронно-лучевого прибора, величина, характери-
зующая различие в яркости отд3 элементов изображе-
ния (связывает между собой яркость наиболее светлого
LMaKC и наиболее тёмного LMMH участков). В большинстве
случаев для определения К. и. (обычно обозначаемого
через К) при отсутствии внеш, (сторонней) освещённо-
сти используют след, выражения:
^макс/^мин (^макс мин)макс'
Т. к. 1_мин определяется засветкой невозбуждённых уча-
стков изображения возбуждёнными, то К снижается с
уменьшением размеров элементов изображения. При на-
личии внеш, освещённости Е яркость изображения опре-
деляется также светом, отражённым от экрана и стекло-
оболочки ЭЛП. В этом случае К. и. также уменьшается и
становится равным:
ИЛИ
Л'=(^маИс—^-ма.с + —Y
где q — коэф отражения. Чем выше К. и., тем больше
число различимых полутонов изображения и выше раз-
решающая способность электронно-лучевого прибора.
В. Л. Герус.
КОНТРАСТНОЙ, передающий электронно-лучевой
прибор, усиливающий контраст передаваемого изобра-
жения. Разработан в СССР в 70-х гг. 20 в. на базе су-
перортикона. Усиление контраста изображения в К. до-
стигается подведением ко всем точкам поверхности ми-
шени одинакового по величине отрицат. заряда, что обу-
словливает увеличение глубины зарядного рельефа. Ми-
шень К. облучают широким равномерным потоком
эл-нов малых энергий (до 1 кэВ), сформированным до-
полнит. источником. К. позволяют получать 10-кратное
увеличение контраста изображения на выходе прибора.
Осн. недостаток К. — узкий динамич. диапазон.
КОНЦЕНТРАТОР ультразвука (от новолат. соп-
centratus — сосредоточенный, концентрированный, от лат.
соп — с, вместе и centrum — центр, средоточие), уст-
ройство для повышения интенсивности акустич. излуче-
ния путём сосредоточения его энергии в малом объёме.
По принципу действия К. у. подразделяются на фокуси-
рующие и стержневые. Действие фокусирующего
К. у. основано на концентрировании волн с помощью
акустич. линз, рефлекторов и др. элементов. Наибольшее
распространение получили фокусирующие К. у. (рис. 1),
основанные на использовании электроакустич. или пьезо-
электрич. преобразователей, поле излучения к-рых харак-
теризуется сферич. или цилиндрич. сходящимся вол-
новым фронтом. Действие стержневого К. у. (рис. 2)
основано на увеличении амплитуды колебат. смещения
ч-ц (колебат. скорости ч-ц) в стержне перем, сечения или
перем, плотности в соответствии с законом сохранения
кол-ва движения. При пост, возбуждающей силе ампли-
туда смещения ч-ц на выходе стержневого К. у. тем боль-
ше, чем больше различие диаметров или плотностей
Концентратор ультразвука. Рис. 1. Схема конст-
рукции сферического фокусирующего концентра-
тора ультразвука: 1 — корпус; 2 — изоляционные
втулки; 3 — пьезокерамический фокусирующий
излучатель; 4 — насадка, образующая камеру с
контактной жидкостью; 5 — пружинный контакт.
Рис. 2. Схема конструкции стержневого концент-
ратора ультразвука: 1 — пьезоэлементы с токо-
отводами; 2 — армирующий стержень; 3—из-
лучающая накладка; 4 — стержень концентратора
ультразвука. Справа — стержни различного про-
филя.
КООРДИНАТНЫЙ
220
противоположных торцов стержня Для получения макс,
амплитуды Смещения на выходе стержня такие К. у. обыч-
но работают на резонансной частоте, поэтому длина К. у.
кратна целому числу полуволн. К осн параметрам К. у.
относится коэф, усиления, определяемый как отноше-
ние амплитуд смещения на выходе и входе К. у.; лежит в
пределах от 2 до 60 и более.
К у. широко применяют в УЗ технологии для зонной
плавки, сварки, очистки глубоких отверстий, механич. раз-
мерной обработки (напр., для вырезания пластин любой
формы из керамики, кварца, ПП), очистки металлич. по-
верхностей и др. м. с. Третьяк
КООРДИНАТНЫЙ СТОЛ, устройство в составе
технологич. оборудования, служащее для точного взаим-
ного перемещения рабочего инструмента и обрабаты-
ваемого изделия. Различают К. с. одно- и многокоор-
динатные, обеспечивающие как плоскопараллельные пе-
ремещения, так и поворот на нек-рый угол, с ручным и
автоматич. управлением. Управление К. с вручную осу-
ществляется с помощью микрометрич. или пантограф-
ных устр-в. Автоматич. К. с. могут быть с разомкнутой
и замкнутой системой управления В К. с. с разомкну-
той системой управления чаще всего используют шаго-
вые электродвигатели. Величина перемещений опреде-
ляется шагом двигателя и передаточным числом привода;
погрешность перемещений складывается из погрешно-
стей отработки шага двигателем и погрешностей, вноси-
мых кареткой и трансмиссией. Наименьшую погрешность
перемещения (до долей мкм) обеспечивают К. с с зам-
кнутой системой управления, имеющей в контуре обрат-
ной связи датчики линейных перемещений. Наиболее вы-
сокие динамич. и точностные характеристики обеспечи-
вают К. с. с линейным шаговым электродвигателем (по-
грешность позиционирования до 0,001 мкм, скорость пе-
ремещений превышает 500 мм/с, ускорение не менее
50 м/с2).
Лит.: Онегин Е. Е., «Электронная промышленность», 1981, в. 10,
с. 52—57; Белявский Е. И., Онегин Е. Е., там же, 1986, в. 3, с. 40—42.
Я. Н. Мистейко.
КООРДИНАТОГРАФ электронный, устройство
для нанесения на бумагу или плоскую поверхность изде-
лия (напр., из стекла, металла или пластмассы) контуров
изображений (напр., элементов топологии интегральной
схемы, печатной платы) по их аналитически заданным коор-
динатам. Наиболее распространённым является програм-
мно управляемый К., в к-ром автоматич. нанесение кон-
туров осуществляется по координатам, вычисленным в
соответствии с программой. Такой К. (рис.) состоит из
координатного стола, на к-ром размещается бумага или
соответствующее изделие, и электронных устр-в, обеспе-
чивающих управление как перемещением инструмента,
наносящего контуры (т. н. исполнит, головки), так и рабо-
той всех устр-в К.
Ввод информации о воспроизводимом контуре в опе-
ративную память осуществляется обычно с перфоленты
или магн. ленты. Преобразование входной информации
в электрич. сигналы управления исполнит, головкой обе-
спечивается устр-вом преобразования информации, к-рое
Координатограф. Программно управляемый ко-
ординатограф: 1—устройство ввода информа-
ции с перфоленты,- 2 — пульт управления; 3 —
устройство управления; 4 — координатный стол.
также управляет работой устр-в ввода информации и опе-
ративной памяти. Устр-во управления исполнит, головкой
осуществляет выбор инструмента нанесения контуров
(напр., режущего, экспонирующего, пишущего), а интер-
полятор — перемещение исполнит, головки в соответ-
ствии с управляющими сигналами. Точность нанесения
контуров контролируется датчиками, к-рые через следя-
щие приводы корректируют движение исполнит, головки.
Осн. параметры К.: размер рабочего поля координат-
ного стола; скорость и точность нанесения контуров, а
также ускорение движения исполнит, головки (в основ-
ном для контуров, содержащих достаточно большое чис-
ло коротких линий). Размер рабочего поля достигает
500X700 мм, скорость нанесения контуров — 8 м/с, а ус-
корение— 1,5 м/с2 при точности ~15 мкм.
К. применяют в технологии электронного приборо-
строения (напр., при изготовлении фотошаблонов, фото-
оригиналов микросхем), а также в картографии, геоде-
зии И др. областях науки И техники. Н. А. фурман.
КОРОННЫЙ РАЗРЯД (электрическая корона,
корона), самостоятельный газовый разряд при высоком
давлении (порядка атмосферного и выше), возникаю-
щий в резко неоднородном электрич. поле. Подобные
поля формируются у электродов с достаточно большой
кривизной (металлич. острия, тонкие провода и т. п.).
При К. р. один или оба электрода окружены характер-
ным свечением — ореолом (отсюда назв. «корона»).
Ионизация газа происходит вблизи коронирующего элект-
рода; в остальной части пространства имеет место толь-
ко перенос заряда. У катода ионизация вызывается
эл-нами, вырываемыми с катода ионной бомбардировкой
(отрицат. корона), у анода — фотонами в результате фо-
тоионизации (положит, корона). К. р., при к-ром корони-
руют оба электрода, наз. двуполярным. Повышение то-
ка и напряжения в разрядном промежутке переводит
К. р. в тлеющий разряд или искровой разряд.
К. р. (преим. в водороде) находит применение в га-
зоразрядных стабилизаторах пост, напряжения — стаби-
литронах при напряжениях от неск. сотен В до неск. де-
сятков кВ и токах не св. 3—5 мА. К. р. используется так-
же в электрич. фильтрах для очистки газов и в устр-вах
электронно-ионной технологии, предназначенных для на-
несения порошковых и лакокрасочных покрытий. Вредное
влияние К. р. проявляется в высоковольтных установках
и линиях электропередачи, где он вызывает потери энер-
гии и является источником радиопомех и акустич. шумов.
КОРРЕКТИРУЮЩИЙ МАГНИТ. постоянный маг-
нит, применяемый обычно в составе отклоняющих сис-
тем для коррекции геометрич. искажений телевизионно-
го растра в кинескопах чёрно-белого изображения или
остаточного несведения электронных лучей в кинескопах
цветного изображения. К. м. изготовляют цилиндрич.
или пластинчатой формы. Вращением К. м. и перемеще-
нием его в небольших пределах относительно отклоняю-
щей системы достигается изменение суммарного магн.
поля. К. м. выполняют, как правило, из порошка фер-
рита бария (ВаО*6Рв2Оз) с использованием в качестве свя-
зующего в-ва керамики, термопластич. масс или синте-
тич. смол. Иногда К. м. применяют совместно с магн. на-
конечниками определённой формы. Осн. характеристи-
ка — величина коррекции растра или остаточного несве-
дения лучей.
КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ электронных
приборов, способность электронных приборов (ЭП) про-
тивостоять разрушающему действию коррозионно-кли-
матич. факторов внеш, среды, обеспечивающая сохране-
ние работоспособности, целостности конструкции и внеш,
вида приборов. Необходимость повышения К. с. ЭП об-
условлена возросшей сложностью электронных устр-в,
прогрессирующим загрязнением атмосферы и гидросфе-
ры пром, выбросами (что ужесточает условия эксплуата-
ции ЭП и может быть частично компенсировано лишь
за счёт повышения их К. с.), истощением природных за-
пасов не поддающихся коррозии редких и драгоценных
221
КОРРОЗИОННАЯ
металлов, имеющих широкое применение в произ-ве ЭП
(что требует предельно экономного их расходова-
ния).
Коррозия (от позднелат. corrosio — разъедание), са-
мопроизвольное разрушение твёрдых тел, вызванное
хим. и электрохим. процессами, развивающимися на по-
верхности этих тел при их взаимодействии с внеш, сре-
дой. Для ЭП коррозия опасна как потерей массы конст-
рукц. материала, так и необратимыми изменениями при-
сущих ему физико-хим., электрич., механич. и др. св-в,
что может привести к потере работоспособности ЭП, на-
рушить их конструкцию. Особенно большое значение име-
ет электрохим. коррозия металлов в атмосфере воздуха
(атм. коррозия), протекающая, как правило, под плёнкой
жидкого электролита, образующегося на поверхности уз-
лов и элементов ЭП в результате атм. осадков или в про-
цессе изготовления изделия. Окислительно-восстановит.
реакция, составляющая сущность процесса электрохим.
коррозии металлов, может быть разделена на два прак-
тически самостоят. процесса: анодный — ионизация (оки-
сление) и переход ионов корродирующего металла в
электролит, причём в металле остаётся соответствующее
кол-во освободившихся эл-нов, и катодный — ассимиля-
ция избыточных эл-нов к.-л. окислителем (восстановление),
как правило, кислородом воздуха.
Коррозии металлов способствует неоднородность их
поверхности: участниками повыш. активности (анодами)
являются места концентрации растягивающих напряжений,
узкие щели, зазоры, острые кромки, углы, выступы, грани-
цы зёрен и т. д.; катодами служат участки поверхности,
покрытые пассивирующими плёнками (оксидами, суль-
фидами и т. п.), места концентрации сжимающих напря-
жений, впадины и т. д. При контакте двух разнородных
металлов коррозии подвергается химически более ак-
тивный из них; наиболее интенсивная коррозия наблюда-
ется при контакте с благородными металлами.
Для большинства металлич. конструкций К. с. считает-
ся удовлетворительной, если скорость коррозии (в глубь
металла) не превышает 0,05—1 мм/год. Для ЭП допусти-
мая скорость коррозии должна быть ниже указанной
на неск. порядков, т. к., напр., плёнка алюминия толщи-
ной 1—1,5 мкм при такой скорости коррозии полностью
прокорродирует эа неск. дней. Скорость атм. коррозии
металлов зависит от толщины и хим. состава электро-
лита, продолжительности пребывания её на корродирую-
щей поверхности, от темп-ры и влажности воздуха, при-
роды и активности загрязнений, вызывающих коррозию,
а также от хим. состава, физ. состояния и др. парамет-
ров корродирующего объекта. Тонкие слои электроли-
та (менее 1 мкм) оказывают большое сопротивление
переходящим из металла ионам, благодаря чему про-
цесс коррозии замедляется (но полностью не прекра-
щается). Толстые же слои электролита (более 50 мкм)
затрудняют доступ кислорода к корродирующей поверх-
ности, что также может привести к замедлению процес-
са коррозии. Критич. значение относит, влажности (выше
к-рого процесс коррозии протекает особенно быстро)
для большинства чистых металлов составляет 70%. На-
личие же на поверхности изделий трещин, пор, зазоров,
карманов, пылинок, технологич. загрязнений, продуктов
коррозии и т. п. способствует капиллярной и (или)
хим. конденсации влаги, что приводит к развитию интен-
сивной коррозии даже при относит, влажности — 30—
50%.
Влияние темп-ры на процесс коррозии неоднозначно:
с повышением темп-ры интенсивность коррозии возраста-
ет, но при этом уменьшается растворимость кислоро-
да в электролите, что ведёт к снижению скорости кор-
розии; при замерзании электролита процесс коррозии
практически прекращается. Коррозия большинства ме-
таллов наиболее интенсивно протекает при толщине слоя
электролита 20—40 мкм и темп-ре воздуха 30—40 °C.
Перепады темп-ры, особенно с переходом через 0 °C,
способствуют «расшатыванию» конструкции ЭП, что при-
водит к возникновению напряжений в материале и, сле-
довательно, усиливает его коррозию. При этом существ,
роль играет переход влаги (скапливающейся в порах, за-
зорах и др. микрообъёмах металла) из твёрдого состоя-
ния в жидкое и газообразное и наоборот.
Присутствие в атмосфере солей (в основном NaCI), а
также SOs, H2S и др. коррозионно-активных соединений
ускоряет процессы коррозии за счёт повышения электро-
проводности электролита, снижения критич. значения от-
носит. влажности (хлористый натрий гигроскопичен), раз-
рушения естеств. защитных плёнок и т. п. Напр., ско-
рость коррозии алюминия в чистой (без указанных выше
загрязнений) атмосфере составляет (1—2,5)-10~4 мм/год;
при наличии же в атмосфере только SO2 в кол-ве 1 мг/м3
скорость коррозии увеличивается в 10—20 раз.
Коррозия неметаллич. материалов (напр., деструкция
полимеров, выщелачивание стекла и керамики) характе-
ризуется большим разнообразием. Её механизм зависит
как от хим. состава и природы материалов, так и от при-
роды воздействующих факторов (таких, напр., как коле-
бания темп-ры, воздействие радиации, агрессивной сре-
ды, влажность, механич. напряжения).
Неметаллич. материалы, контактирующие с металла-
ми, оказывают определённое влияние на коррозию по-
следних в местах соприкосновения; степень этого влия-
ния зависит от газо- и водопоглощающей способности не-
металлич. материалов, их пористости, коэф, теплового рас-
ширения, адгезионных, электроизоляц., термич., меха-
нич. и др. св-в. Продукты коррозии неметаллич. мате-
риалов могут заметно усилить коррозию металлов, по-
этому проблема совместимости разл. материалов в еди-
ной конструкции имеет принципиальное значение.
Для определения К. с. в отечеств. и зарубежной прак-
тике общеприняты испытания ЭП на воздействие соля-
ного тумана (влажного воздуха с повыш. содержанием со-
лей), высокой влажности и темп-ры, атмосферы пром,
предприятий, содержащей SO2. Такие испытания являют-
ся сравнительными, т. к. не позволяют соотнести К. с.
при испытаниях и в реальных условиях эксплуатации (хра-
нения) в течение заданного промежутка времени. Тем не
менее такие испытания дают возможность выявить нек-рые
дефекты конструкции ЭП, а в ряде случаев опреде-
лить совместимость материалов и качество технологич. ис-
полнения ЭП (пористость, чистоту отмывки покрытий и
т. д.) и, следовательно, с нек-рой определённой достоверно-
стью гарантировать необходимую К. с. ЭП при эксплуата-
ции. В производств, условиях часто проводят ускорение
испытания (1—10 сут); по результатам таких испытаний
можно оперативно корректировать как разработку, так и
технологию изготовления ЭП с целью повышения их К. с.
Для прогнозирования К. с. в конкретных условиях экс-
плуатации в течение заданного промежутка времени ЭП
помещают в спец, камеры, в к-рых создают (моделируют)
условия, позволяющие изучить влияние на К. с. ЭП всех
факторов внеш, среды в комплексе.
Наиболее опасными для ЭП, приводящими к их отка-
зам, являются: коррозия выводов и др. токопроводящих
элементов малого сечения, что служит причиной их обры-
ва или поломки; коррозия герметизирующих корпусов и
оболочек, паяных и сварных соединений, разрушение
к-рых приводит к коррозии деталей внутр, монтажа;
коррозия поверхности электрич. контактов (в т. ч. пред-
назначенной под пайку), приводящая к нарушению
электрич. контакта в цепи, ухудшению смачиваемости при-
поем соединяемых пайкой поверхностей; коррозия не-
металлич. материалов, приводящая к изменению их ди-
электрич. проницаемости, электрич. сопротивления и др.
электрич., механич. и термич. св-в.
Для защиты от коррозии и (или) придания поверхно-
стям изделий необходимых функцион. св-в (напр., хоро-
шей паяемости, низкого переходного сопротивления, по-
выш. поверхностной проводимости) применяют легирова-
ние и термообработку (металлов и сплавов), ингибиро-
вание окружающей среды, нанесение защитных покры-
тий и т. д. Легированием достигается перевод металла из
химически активного состояния в пассивное, при этом на
КОСМИЧЕСКАЯ
222
поверхности металла образуются плёнки с хорошими за-
щитными св-вами.
При термич. обработке металлов и сплавов устраняет-
ся их структурная неоднородность, вызывающая избират.
коррозию, и снимаются внутр, напряжения, способствую-
щие возникновению межкристаллитной и точечной кор-
розии, а также коррозии под напряжением.
Ингибирование среды, непосредственно окружающей
ЭП, относится к наиболее эффективным средствам за-
щиты ЭП и др. изделий электронной техники от атм. кор-
розии при их эксплуатации, хранении и транспортировке.
Ингибирование осуществляется с помощью спец, в-в —
ингибиторов коррозии, к-рые в небольших кол-вах
вводятся в атмосферу окружающей среды и создают на
поверхности металлич. изделия адсорбц. плёнку, тор-
мозящую коррозионный процесс. В качестве ингиби-
торов коррозии используют, напр., хроматы и нитриты
(переводящие металл в устойчивое пассивное состояние),
соли As и Bi, а также разл. органич. соединения.
Широко применяются для защиты от коррозии разл
металлич. (чистые металлы и их сплавы) и неметаллич.
(органич. и неорганич.) покрытия. Для металлич. покры-
тий используют гл. обр. металлы, коррозионная стой-
кость к-рых выше, чем у осн. конструкц. металла. В тех-
нологии электронного приборостроения наиболее часто для
покрытий применяют Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Zn, Cr, сплавы
на основе Sn и др. К неметаллич. покрытиям относятся
плёнки фосфатных, хроматных, фторидных и др. слож-
ных неорганич. соединений; разл. лакокрасочные, пласт-
массовые (из полиэтилена, полиизобутилена, фторопла-
ста, поливинилхлорида и др., обладающих высокой во-
до- и щёлочестойкостью) и каучуковые покрытия.
Анодный и катодный процессы с той или иной вероят-
ностью могут протекать в любых точках поверхности из-
делий из металла, где ионы и эл-ны могут взаимодейст-
вовать с компонентами окружающей атмосферы. Если по-
верхность изделия однородна, то и анодный, и катодный
процессы равновероятны по всей её площади. В действи-
тельности же на металлич. поверхностях существуют уча-
стки с разл. величиной электропроводности, разным энер-
гетич. состоянием атомов или с разл. примесями; на таких
участках возможно более энергичное протекание либо
анодного, либо катодного процесса. Развитию коррозии
способствует наличие на поверхности изделий (особенно
металлических) разл. царапин, узких щелей, сколов, за-
зоров и т. п. дефектов. Для таких дефектов характерны
повыш. активность осн. металла и отсутствие или недо-
статочная толщина покрытия, на них конденсируется вла-
га, задерживаются технологич. загрязнения Существ,
значение для К. с. ЭП имеет пористость покрытий; особен-
но из благородных металлов (Au, Ag, Pt) Напр, ско-
рость разрушения Ni в поре покрытия из Au при испы-
таниях на воздействие соляного тумана составляет до
0,2 мм/сут, тогда как скорость коррозии непокрытого Ni
при тех же условиях оказывается на неск. порядков ни-
же. Сами же покрытия из благородных металлов (кроме
Ад) при этом не корродируют. Покрытия из обычных ме-
таллов (Ni, сплавов на основе Sn и др.) при наличии за-
грязнений на поверхности осн. металла (остатков флюса
после пайки, электролита и др.) в присутствии влаги мо-
гут интенсивно корродировать и в атмосфере, не содер-
жащей коррозионно-активных в-в.
Коррозия осн. функцион. элементов ИС и ПП прибо-
ров может происходить под воздействием собств. внут-
рикорпусной атмосферы без непосредств. влияния окру-
жающей среды, т. е. без нарушения герметичности при-
бора. Коррозионную агрессивность внутрикорпусной ат-
мосферы обусловливают пары воды, ионы (Н \ ОН-, С1—,
К4, Na+, S—2 и т. п.) и молекулы газов (SO2, NH3, СО2, Ог и
т. п.), оседающие на поверхности деталей и попадающие в
атмосферу внутри корпуса при обработке подложек, из-
готовлении корпусов, сборке и герметизации ЭП Напр.,
для плёночных металлизаций и межконтактных соединений
ИС и др. ЭП коррозия представляет серьёзную опасность
уже при относит, влажности 0,5—40% и 20 С (в зави-
симости от физ. состояния поверхностей, природы и
кол-ва загрязнений поверхностей и внутрикорпусной ат-
мосферы). Это в равной мере относится к ЭП как в ме-
таллостеклянных, металлокерамич. и др. вакуумно-плот-
ных корпусах, так и в пластмассовых корпусах. В послед-
нем случае решающее значение имеет качество пласт-
массы — её влагоёмкость, влагопроницаемость, наличие
ионных загрязнений, к-рые вместе с влагой могут прони-
кать к поверхности кристалла (подложки).
Отсутствие прямой зависимости между коррозией и
отказами ЭП обусловливает особый подход к методам
и критериям оценки К. с. ЭП. Напр., коррозионное разру-
шение даже небольшого участка алюминиевой дорожки
на ИС может привести к отказу сложной и дорогостоя-
щей РЭА, хотя при этом потеря массы прокорродиро-
вавшего металла (чем обычно характеризуется корро-
зионное разрушение) ничтожно мало (зачастую не пре-
вышает 10~’° г); тонкие (1—5 мкм) плёнки продуктов
коррозии (оксидов, сульфидов и др.) на контактирующих
металлич. поверхностях нарушают электрич. контакт
между ними, но такие же плёнки предохраняют поверх-
ность корпусов ЭП от дальнейшего коррозионного разру-
шения. Выбор средств и методов противокоррозионной
защиты определяется сложностью конструкции и габа-
ритными размерами ЭП, природой и сочетанием материа-
лов и покрытий, условиями и сроками хранения, ви-
дом и степенью допустимых разрушений.
Лиг.: Розенфельд И. Л-, Атмосферная коррозия металлов, М., 1960;
Черняев В. Н„, Технология производства интегральных микросхем,
М., 1977; Коваленко А. А., Теверовский А. А., Епифанов Г. И.,
«Обзоры по электронной технике, сер. 2 — Полупроводниковые прибо-
ре! и микроэлектроника», в. 2, М., 1982. М. Ф. Вельская, Э. Д. Молчанов.
КОСМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, передача информации
между земными станциями (ЗС) и космич. аппаратами
(КА); между ЗС через расположенные в космосе КА;
между КА. Важнейший вид К. с. — радиосвязь. Осн. осо-
бенности систем К. с. (отличающие их от наземных): вы-
сокое качество передачи и большая пропускная способ-
ность каналов связи в сочетании с обширной зоной об-
служивания, охватывающей зачастую до ’/з поверхности
Земли; непрерывное изменение положения КА относи-
тельно ЗС и соответственно изменение частоты принимае-
мых радиосигналов (из-за Доплера эффекта); ограничен-
ные и изменяющиеся во времени зоны взаимной види-
мости ЗС и КА; ограниченная мощность радиопередаю-
щих устр-в КА; большая дальность связи и как следст-
вие — низкий уровень принимаемых радиосигналов (мкВ
и доли мкВ) Регламентом радиосвязи определены уча-
стки диапазонов частот для К. с. (от сотен МГц до сотен
ГГц), допустимые плотности потоков мощности у повер-
хности Земли для защиты земных служб связи, а также
допустимые уровни взаимных помех между разл. систе-
мами К. с.
Реализация высокоэффективных систем К. с. требует
решения ряда техн, и эксплуатац. проблем, в т. ч. имею-
щих непосредств. отношение к электронике: создание
бортовой РЭА ограниченной массы и габаритных разме-
ров; разработка электронных устр-в обнаружения, выде-
ления и регистрации радиосигналов; создание малошумя-
щих СВЧ интегральных схем и на их основе — высоко-
чувствит. радиоприёмных устр-в с весьма низким уров-
нем шумов; разработка мощных ПП приборов для ра-
боты в СВЧ диапазоне и новых методов суммирования
мощности неск. источников для получения необходимой
мощности излучения радиопередающих устр-в; разработ-
ка способов повышения помехоустойчивости систем
К. с. и освоение новых диапазонов частот; создание и
использование на КА сложных узконаправленных антенн
с большим коэф, усиления (напр., активных фазированных
антенных решёток).
Эффективность К. с. во многом зависит от характери-
стик электронных приборов, используемых в радиопе-
редатчиках; осн. электронным прибором является лампа
бегущей волны. Для повышения качества К. с. применяют
уплотнение, модуляцию и демодуляцию радиосигналов
на борту КА, обработку информации осуществляют с
223
КРЕМНИЕВЫЕ
базе ис-
«Стацио-
на базе
системы
помощью средств вычислит, техники (в т. ч. микро-ЭВМ,
микропроцессоров), для приёма и передачи радиосиг-
налов используют антенны с весьма большой эффектив-
ной площадью (для ЗС — от десятков до тысяч м ).
Для систем К. с. с удалёнными автоматич. межпланет-
ными станциями характерны крайне малые уровни при-
нимаемых радиосигналов и большое время взаимной ви-
димости; для связи с близкими КА (искусств, спутниками
Земли, космич. кораблями, орбитальными космич. стан-
циями) характерны высокая скорость переориентации (в
пространстве) линий связи, малое время взаимной види-
мости, сравнительно большой уровень радиосигналов.
Линия связи между ЗС через КА принципиально анало-
гична радиорелейной линии связи с промежуточным ре-
транслятором. Наибольшее распространение получили
системы К. с. с активными ретрансляторами, к-рые обе-
спечивают одноврем. передачу сообщений по неск. (до
десятка) телевизионным каналам или неск. тыс. телефон-
ных каналов. В нач. 80-х гг. в мире функционировали
десятки систем К. с., в т. ч. в СССР система связи «Орбита»
и система телевизионного вещания «Москва» на
кусств. спутников Земли «Молния», «Радуга» и
нар», а также система телевизионного вещания
искусств, спутника Земли «Экран»; междунар.
связи «Интелсат», «Интерспутник», «Инмарсат».
Перспективны линии лазерной связи с использованием
искусств, спутников Земли на геостационарных орбитах
в ближнем космич. пространстве.
Лит.: Справочник по спутниковой связи и вещанию, под ред. Л. Я. Кан-
тора, М.( 1983, Б. И. Чирков,
КОЭРЦИТИВНАЯ СЙЛА (от лат. соёгсЖо — удер-
живание), Нс, характеристика ферро- или ферримагн. ма-
териала (тела, образца), количественно определяемая
как напряжённость внеш. магн. поля, необходимого для
изменения намагниченности тела от значения остаточной
намагниченности до нуля (см. Магнитный гистерезис).
Значения К. с. для разл. материалов лежат в пределах
от сотых долей А/м до неск. МА/м. В зависимости от
величины К= с. все ферро- и ферримагнетики условно
подразделяются на магнитомягкие материалы (НС<С4 кА/м)
и магнитотвёрдые материалы (Нс>4 кА/м). Для магни-
тотвёрдых материалов вводят также К. с. по индукции
(ВНС) и релаксационную К. с. (ГНС), определяемые как на-
пряжённость магн. поля, необходимого в первом случае
для изменения магн. индукции от значения остаточной
индукции до нуля, во втором — для приведения мате-
риала с остаточной намагниченностью в статически раз-
магниченное состояние. Природа К. с. для разных мате-
риалов различна. Она может определяться механизмом
задержки смещения доменных границ на дефектах крист,
решётки, межзёренных границах и включениях, меха-
низмом задержки образования зародышей доменов об-
ратной полярности, разл. видами анизотропий. Измере-
ние К. с. производится в замкнутой магнитной цепи: для
магнитомягких материалов — на образцах в виде торои-
дов; для магнитотвёрдых материалов — на призматич. об-
разцах.
Аналогично К. с. ферро- и ферримагнетиков вводится
К. с. сегнетоэлектриков (см. также Сегнетоэлектричество,
Диэлектрический гистерезис). В. Р Никитин.
КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (кпд)
(rj) электронных приборов, одна из осн. величин,
характеризующая эффективность преобразования или
передачи мощности (энергии) электронным прибором;
равна отношению полезной выходной мощности Риь|К в за-
данном участке частотного диапазона к подводимой к
прибору мощности Ро:
р
л вых
Различают электронный кпд Г|е (кпд преобразо-
вания), характеризующий эффективность взаимодейст-
вия носителей заряда (эл-нов, дырок, ионов) с электрич.,
магн. или эл.-магн. полями, и полный кпд т]п, учиты-
вающий все виды потерь внутри электронного прибора.
включая тепловые потери на его электродах и в эле-
ментах электрич цепи, входящих в состав конструкции
прибора.
При определении tq в случае генераторных и усилит,
приборов (электронных ламп, вакуумных и твердотель-
ных приборов СВЧ электроники, приборов квантовой
электроники и др.) в качестве Ро берётся та часть мощно-
сти источников питания, к-рая определяет полную энер-
гию носителей заряда в рабочем пространстве прибора.
В качестве Рвых при этом рассматривается вся полезная
колебат. мощность, отдаваемая носителями заряда, без
учёта потерь. В приборах преобразоват. типа (выпря-
мительных, умножительных и др.) роль величины Рвых иг-
рает мощность преобразованных колебаний или пост,
(выпрямленного) тока, роль Ро — входная колебат. мощ-
ность пром., высокой или сверхвысокой частоты либо
мощность входного оптич. излучения (напр , в солнечных
батареях).
В
кпд
соответствии с законом сохранения энергии полный
может быть представлен в виде:
Рвых
Р.т+Р.«.'
Рпот — мощность потерь, определяемая гл. обр. рас-
где
сеянием тепла на электродах и в рабочем пространстве
прибора. При определении полного кпд в СВЧ электро-
нике существенную роль играет т. н. контурный (ре-
зонаторный) кпд т]к, характеризующий эффектив-
ность передачи энергии от электронного потока или др.
активной среды во внеш, нагрузку: т]п=т]ег|к. Для оценки
эффективности работы прибора с учётом расхода мощ-
ности в катодно-подогреват. узлах, системах фокусировки
и охлаждения иногда рассматривают технический кпд,
добавляя к величине Ро мощности указанных узлов и
систем.
Типичные значения т]п электронных приборов лежат в
пределах: у приборов с высокой выходной мощностью
от 80 до 90%; у приборов малой мощности от 1 до 5%,
Низкие значения т]е и т]п особенно характерны для при-
боров, к-рые работают на частотах, лежащих в проме-
жуточной области между радио- и оптич. диапазонами.
Понятие кпд обычно не используется (ввиду крайней
малости отношения Рвыж/Ро) применительно к входным
усилит, вакуумным и ПП приборам (напр., малошумящим
транзисторам, входным ЛБВ), ИС, квантовым стандартам
частоты и др. электронным приборам и устр-вам, для к-рых
осн. роль играют др. параметры — шума коэффициент,
ср. энергия на одно переключение, долговрем. стабиль-
ность частоты и др.
Всемерное повышение кпд электронных приборов су-
щественно не только в целях экономии энергии источников
входного питания, но и для облегчения теплового режима
прибора при заданной величине выходной мощности. Од-
новременно достигаются снижение габаритных размеров
и массы электронных приборов и устр-в, повышение
их надёжности и долговечности. Пути повышения кпд:
выбор наиболее эффективного электронного механизма
преобразования энергии; применение новых типов мате-
риалов; оптимизация конструкции и рабочих режимов
прибора, в т. ч. использование рекуперации энергии элект-
ронов за счёт понижения потенциала коллектора прибо-
ра. В последнем случае техн, кпд может заметно (в 2—3 ра-
за) превышать кпд преобразования благодаря возврату
части мощности в источник питания. и. в, Лебедев.
крАмера ЭФФЕКТ, то же, что экзоэлектронная
эмиссия.
КРЁМНИЕВЫЕ СТРУКТУРЫ, упорядоченная совокуп-
ность нанесённых на подложку слоёв кремния и (или)
содержащих его соединений (S1O2, S13N4 и др.); основа
для изготовления интегральных схем, дискретных полу-
проводниковых, оптоэлектронных и др. приборов. Толщи-
на каждого из слоёв К. с. значительно меньше толщины
КРЕМНИЕВЫЕ
224
подложки. В зависимости от числа и материала слоёв раз*
личают простые, сложные и комбинированные К. с.
К простым К. с. относятся: однослойные эпитаксиаль-
ные; К. с. с локальными областями; обращённые эпи-
таксиальные; гетероэпитаксиальные- Однослойные
эпитаксиальные К. с. (рис. 1, а) представляют собой
эпитаксиальный слой Si с электронной (n-Si) или дыроч-
ной (p-Si) проводимостью, нанесённый на полированную
подложку из монокрист. Si того же типа проводимости,
но с большей, чем в эпитаксиальном слое, концентра-
цией примесных атомов (n^-Si или p+-Si); используют-
ся для изготовления дискретных биполярных транзисторов,
а также для создания др. более сложных структур разл.
назначения. К. с. слокальными областями (рис. 1, б)
создают посредством легирования (методом диффузии
или ионной имплантации) отд. участков поверхности под-
ложки Si или путём эпитаксиального наращивания слоя
Si в вытравленных углублениях подложки, при этом ло-
кальные области и подложка имеют разный тип прово-
димости. К. с. с локальными областями используют для
изготовления ИС на комплементарных МДП-транзисторах,
а также сложных структур др. вида Обращённые
эпитаксиальные К. с. (рис. 1, в) по своему составу
аналогичны однослойным эпитаксиальным К. с. Отличие
состоит в том, что в обращённых К. с. структурные эле-
менты меняются своими ф-циями: эпитаксиальный слой
n+-Si служит несущей пластиной, а слой монокрист.
n-Si подложки — рабочим (приборным) слоем (отсюда
назв.— обращённые К. с.). Такие структуры создают пу-
тём наращивания си ль но ле тированного эпитаксиального
слоя n-Si толщиной порядка 250 мкм на подложку
n-Si с последующим выравниванием эпитаксиального
слоя параллельно границе слой — подложка с удалением
шлифовкой и полировкой подложки до требуемой
('—50 мкм) толщины. Обращённые эпитаксиальные К. с.
используют гл. обр. для изготовления оптоэлектронных
приборов. Гетероэпитаксиальные К. с. (рис. 1, г)
получают путём наращивания тонкого (0,6—3 мкм) эпи-
таксиального слоя n-Si или p+-Si на подложку из мо-
нокрист. сапфира (AI2O3). Структуры кремний на сапфи-
ре (КНС) используют для изготовления ИС на компле-
ментарных МДП-транзисторах, диодных матриц, тен-
зодатчиков.
К сложным К. с. относятся: многослойные эпитак-
сиальные; К. с. со скрытым слоем; К. с. со скрытыми
слоями п - и р -типов; К. с. с комбинир. диэлектриком.
Многослойные эпитаксиальные К. с. (рис. 2, а)
содержат на подложке из монокрист. n+-Si два или
более эпитаксиальных слоя (напр., n-Si), различающихся
по толщине и уд. электрич. сопротивлению. Такие К. с.
используют гл. обр. для изготовления дискретных ПП при-
боров. К. с. со скрытым слоем (рис. 2, б) создают
путём образования в подложке из p-Si локальных
сильнолегированных областей n-Si, поверх к-рых (пос-
ле удаления маскирующего слоя с окнами для легирова-
ния) наращивают эпитаксиальный слой n-Si. Такие К. с.
применяют для изготовления ИС на биполярных п—р—п-
транзисторах с изоляцией обратносмещёнными р—п-пе-
реходами. Скрытый п -слой служит для уменьшения со-
противления коллектора транзисторов ИС. К. с. со скры-
тыми слоями п + - и р1-типов (рис. 2, в) получают
в результате наращивания эпитаксиального слоя Si, леги-
рованного мышьяком, на К. с= с локальными п - и р !-об-
ластями, сформированными в подложке монокрист. p-Si
методом фотолитографии (дважды) и диффузии (соответ-
ственно мышьяка и бора). Такие К. с., как и К. с. с од-
ним скрытым слоем, применяют для изготовления ИС на
биполярных п—р—n-транзисторах; скрытый р -слой поз-
воляет уменьшить в ИС ширину изолирующих р-областей.
К. с. с комбинированным диэлектриком состоит
из подложки монокрист. n+-Si, на к-рую нанесены 2—3
разл. диэлектрич. слоя, напр. SiOs—Si3N4 (рис. 2, г), SiO2—
S13N4—SiO2f SiKOyNz—S1O2—S13N4, S1O2—А1гОз(Т1О2г NbaOs,
ТагОб)- Слои 5йзЫ4, оксидов Al, Ti, Nb, Та, нанесённые
поверх слоя S1O2, повышают стабильность св-в границы
раздела Si—SiO2- К. с. с комбинир. диэлектриком приме-
няют для изготовления СВЧ-приборов, запоминающих
устр-в, приборов с зарядовой связью.
К комбинированным К. с. относятся: К. с. с диэлектрич.
изоляцией областей; К. с. с комбинир. диэлектриком;
тонкие эпитаксиально-плёночные со скрытым слоем; К. с.
на диэлектрике. К. с. с диэлектрической изоля-
цией областей представляют собой пластину из по-
ликрист. Si, на рабочей стороне к-рой размещены по
заданной топологии островки монокрист. Si, изолирован-
ные от поликристалла слоем диэлектрика. Эти К. с. под-
Кремниевые структуры. Рис. I. Простые кремние-
вые структуры: а — однослойная эпитаксиальная;
б — с локальными областями; в — обращённая
эпитаксиальная; г — гетероэпитаксиальная.
Рис. 2. Сложные кремниевые структуры: а —
многослойная эпитаксиальная; б — со скрытым
слоем; — со скрытыми слоями п - и р -типов;
Г — С комбинированным диэлектриком.
Рис. 3. Комбинированные кремниевые структуры:
а—с диэлектрической изоляцией областей; б —
с комбинированным диэлектриком; в — тонкая
эпитаксиально-плёночная со скрытым слоем;
г — кремний на диэлектрике.
л—Si —£
SiO2—
p-Si----
225
КРЕМНИКОН
разделяются на два вида: с островками монокрист. Si
одного к.-л. типа проводимости (рис. 3, а) и с островка-
ми монокрист. Si разл. типов проводимости. Структуры
первого вида используют для изготовления ИС с изоля-
цией элементов диэлектриком; структуры второго вида
служат для создания ИС, содержащих комплементарные
биполярные и МДП-транзисторы. К. с. с комбиниро-
ванным диэлектриком (рис. 3, 6) отличаются от од-
ноимённых сложных К. с. (рис. 2, г) наличием тонкого эпи-
таксиального слоя Si на подложке. Тонкие эпитак-
сиально-плёночные К с. со скрытым слоем
(рис. 3, в) отличаются от сложных эпитаксиальных струк-
тур со скрытым слоем (рис. 2, б) наличием комбинир.
слоя диэлектрика 5Юг—SiaNi, создаваемого поверх эпи-
таксиального слоя Si. К. с. на диэлектрике (рис. 3, г)
состоят из пластины монокрист. Si, слоя SiOs и эпитак-
сиального слоя n-Si. Последний получают путём пере-
кристаллизации поли крист, слоя Si, напр. с помощью ла-
зера. Структуры кремний на диэлектрике (КНД) обладают
более высоким кристаллографии, совершенством, чем
структуры КНС. Применяются для изготовления ИС на
комплементарных МДП-транзисторах.
Лит.: Курносов А. И., Материалы для полупроводниковых прибо-
ров и интегральных микросхем, 2 изд., М., 1980; Ефимов И. Е., Ко-
зырь И. Я., Горбунов Ю. И., Микроэлектроника. Физические и тех-
нологические основы, надёжность, 2 изд., М., 1986. Ю. А. Михайлов.
КРЁМНИЙ (лат. Silicium), Si, химический элемент IV гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 14, ат. м. 2В,086.
Тёмно-серое с металлич. блеском крист, в-во, типичный
полупроводник с шириной запрещённой зоны 1,0В эВ. Про-
зрачен для ИК лучей (отражат. способность 0,3, показа-
тель преломления 3,87). Плотн. 2330 кг/м3; fnjl=1417°C,
fKMn=2600 °C. Стоек к хим. воздействиям, на воздухе по-
крывается защитной оксидной плёнкой. Составляет 29,5%
массы земной коры (2-е место среди элементов после
кислорода). Гл. минералы — кремнезём и силикаты.
К. является осн. ПП материалом совр. электронной
техники. Благодаря уникальным физико-хим. св-вам и тех-
нологичности вытеснил германий (чему способствовали
также доступность сырья и распространённость в при-
роде). На основе К. изготовляют ИС (всех степеней ин-
теграции), транзисторы, ПП диоды, тиристоры, ПП венти-
ли, фотоэлементы солнечных батарей, индикаторы излу-
чения, тензорезисторы, приборы с зарядовой связью и др.
В качестве исходного материала при произ-ве моно-
кристаллов используют поликрист. К. высокой чистоты, по-
лученный путём водородного восстановления прошедших
глубокую очистку хлорсиланов или путём термич. разло-
жения особо чистого моносилана. Оба метода обеспечи-
вают получение исходного К. с суммарным содержанием
примесей на уровне 10 —10’2 атомов в 1 см3. Для по-
лучения монокристаллов используют метод Чохральского
и бестигельную зонную плавку. Осн. пром, методом яв-
ляется метод Чохральского, с помощью к-рого произво-
дится ок. 70% монокристаллов (всего к сер. 80-х гг. миро-
вое произ-во монокрист. К. без СССР достигло ~2500 т
в год). Совр. установки выращивания монокристаллов по
методу Чохральского позволяют получать монокристал-
лы диам. до 200 мм и дл. до 1,5 м. Осн. недостатком
метода Чохральского является загрязнение выращивае-
мых монокристаллов кислородом и примесями, содержа-
щимися в кварцевых тиглях, из к-рых обычно произво-
дится вытягивание слитка.
Для получения наиболее чистых и обладающих высо-
ким уд. сопротивлением монокристаллов используют бес-
тигельную зонную плавку. Этим методом получают мо-
нокристаллы диам. до 125 мм и дл. более 1 м. Такие
монокристаллы обладают уд. сопротивлением до 1 кОм-м
и большой диффузионной длиной носителей заряда,
имеют низкое содержание кислорода (~1014—1015 ато-
мов в 1 см3), однако уступают монокристаллам, выращен-
ным по методу Чохральского, по однородности распре-
деления электрофиз. св-в в объёме кристалла.
Для управления электрофиз. св-вами монокристаллов
(тип проводимости, уд. сопротивление, время жизни но-
сителей заряда) используют процессы легирования. Осн.
легирующими примесями при получении К. с электрон-
ной проводимостью являются Р, As, Sb, а при получении
К. с дырочной проводимостью — Ви AI. В сер. 80-х гг.
резко повысился интерес к таким нетрадиц. легирую-
щим добавкам, как Ga, In, TI, S, Se, Те, Mg. Легирование
осуществляется как в процессе выращивания монокри-
сталла, так и на стадиях его последующей обработки.
Из соединений К. в электронном приборостроении
наиболее широкое применение находят диоксид К. (S1O2)—
кремнозём и карбид К. (SiC) — карборунд. Диоксид
К. применяется в виде тонких плёнок (в произ-ве ПП
приборов и ИС, напр. для формирования изоляции, пас-
сивации и маскирования поверхностей подложек), моно-
кристаллов кварца (в качестве пьезоэлектрика в устр-вах
акусто-и пьезоэлектроники), кварцевого стекла (в устр-вах
УФ оптики) и др. Карбид К. используется как ПП мате-
риал для изготовления выпрямит. ПП диодов, светодио-
дов и фотодиодов, а также как абразивный материал для
шлифования и полирования, как жаростойкий и химиче-
ски стойкий материал для защитных покрытий, изготов-
ления подложкодержателей в эпитаксиальных установках,
высокотемпературных нагревателей и др.
Лит.: Карбид кремния. [Сб. ст.], под ред. Г. Хениша и Р. Роя, пер. с англ.,
М., 1972; Тареев Б. М., Лернер М. М., Оксидная изоляция, 2 изд.,
М., 1975; Нашельский А. Я., Монокристаллы полупроводников, М.,
1978; Мильвидский М. Г., Полупроводниковые материалы в совре-
менной электронике, М. 1986. Н. С. Пап ков
КРЕМНИКОН, видикон с мишенью из монокрист,
кремния, представляющей собой мозаику из большого
числа полупроводниковых диодов (~106). Мишень К. из-
готовляют методами микроэлектроники по технологии БИС.
Для фокусировки и отклонения электронного луча в К. ис-
пользуются преим. магнитное фокусирующее устройство и
магн. отклоняющая система. К. отличается высокой чувст-
вительностью, малой инерционностью, широким спектраль-
ным диапазоном; не «выжигается» при попадании прямо-
го солнечного света. Осн. параметры К.: ток сигнала при
освещённости 0,5 лк обычно не менее 0,25 мкА; оста-
точный сигнал через 40 мс после выключения освещения
не превышает 10%; темновой ток ок. 10 нА. Диапазон
спектральной чувствительности 0,4—1,1 мкм. К. приме-
няют гл. обр. в установках пром, и науч, телевидения.
Кремникон. Структура мишени кремникона.
15 Энц. словарь «Электроника!
КРИО
226
КРИО... (от греч. kryos — холод, мороз, лёд), часть
сложных слов, означающая связь с низкими температу-
рами (напр., криогенератор).
КРИОАГЁНТ, то же, что низкотемпературный хладагент.
КРИОГЁННАЯ ТЁХНИКА (от крио... и греч. - genes —
рождающий, рождённый), область техники, связанная с
разработкой и применением оборудования для достиже-
ния, поддержания и использования криогенных темпера-
тур (ниже 120 К). К осн. проблемам, решаемым К. т.,
относятся: разделение газовых смесей и изотопов низ-
котемпературными методами (напр., пром, получение
чистых азота, кислорода и инертных газов из воздуха;
выделение дейтерия ректификацией жидкого водоро-
да); сжижение газов (метана, азота, кислорода, гелия и
др.), их хранение и транспортирование в жидком состоя-
нии; охлаждение (термокриостатирование) разл. устр-в,
в т. ч. электронных (квантовых усилителей и генераторов,
приёмников ИК излучения, приборов, работающих на ос-
нове Джозефсона эффекта, и т. п.); разработка аппара-
туры и оборудования для проведения науч, исследований
при низких темп-pax (криостатов, пузырьковых камер
и др.). Основу К. т. составляют криогенные установки
разл. типа.
Применение К. т. в ряде областей науки и техники при-
вело к возникновению отд. самостоят. направлений, в
частности в электронике — криоэлектроники.
Лит..- Фастовский В. Г., Петровский Ю. В., Ров и нс кий А. Е.,
Криогенная техника, 2 изд., М-, 1974. В. М. Худзинский.
КРИОГЁННАЯ УСТАНОВКА, устройство для сжи-
жения газов с нормальной температурой кипения 120 К и
ниже (ожижительные К. у.), для разделения газовых сме-
сей с использованием криогенных процессов (газораз-
делительные К. у.), а также для достижения и поддержа-
ния в заданном рабочем объёме криогенных темпера-
тур (рефрижераторы).
Для обеспечения работы криоэлектронных устр-в
(криоэлектронных усилителей, магнитометров и др.
устр-в на основе сквидов, переключающих элементов и
т. п.) используют гл. обр. рефрижераторы с холодопроиз-
водительностью не более 100—150 Вт при темп-ре 80 К
и 1,5—2 Вт при 20—4,5 К, получившие назв. микрокрио-
генных систем (МКС). В связи с большим разнообрази-
ем условий эксплуатации и др. факторами существует мно-
жество типов и конструкций МКС. Осн. методы охлаж-
дения в них: расширение рабочего тела (криоагента);
испарение жидких или сублимация твёрдых криопродук-
тов. МКС подразделяются: по темп-ре охлаждения — на
азотные (темп-pa охлаждения 80 К), неоновые (30 К), во-
дородные (20 К), гелиевые (4,2 К); по виду процесса —
на разомкнутые, в к-рых рабочее тело после отвода
тепла от объекта выводится из системы, и замкнутые,
в к-рых рабочее тело циркулирует по замкнутому кон-
туру; по методу или циклу охлаждения — напр., на дрос-
сельные, МКС на газовых криогенных машинах.
Разомкнутые МКС просты, надёжны в эксплуатации, не
создают вибраций и шума, потребляют незначит. энер-
гию, однако их ресурс работы ограничен (рис. 1 и 2).
Это дроссельные системы с запасом газа или жидкости,
находящихся при темп-ре окружающей среды при по-
выш. давлении, а также жидкостные и сублимационные
системы с использованием жидких или твёрдых криопро-
дуктов. Дроссельные МКС состоят из баллона вы-
сокого давления с криопродуктом, теплообменника и
дросселя, выполняемого в простейшем случае в виде ка-
либрованного отверстия в трубке теплообменника. Жид-
костные и сублимационные МКС содержат криостат с
криопродуктом, трубопроводы или тепловые мосты и за-
правочное устр-во.
Замкнутые МКС более сложны, менее надёжны, по-
требляют сравнительно много энергии, однако не-
заменимы при длит, работе, т. к. их криоагент не расхо-
дуется со временем. Типы замкнутых МКС: дроссельные;
на газовых криогенных машинах; с поршневыми детанде-
рами и трубодетандерами; комбинированные. Конструк-
тивно замкнутые МКС состоят из компрессорного бло-
ка, где повышается давление рабочего тела, и криоген-
ного блока, где рабочее тело расширяется, отводя по-
лезную тепловую нагрузку.
Лит.: Грезин А. К., Зиновьев В. С., Микрокриогенная техника, М.,
1977; Справочник по физико-техническим основам криогеники, под ред.
М. П. Малкова, 3 изд., М-, 1985. В. М. Худзинский
КРИОГЁННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, то же, что крио-
электроника.
КРИОГЁННЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, температуры ниже
120 К (согласно рекомендации, принятой в 1971 13-м кон-
грессом Междунар. ин-та холода). К. т., лежащие в диа-
пазоне 80—0,3 К, принято называть низкими темпе-
ратурами, ниже 0,3 К — сверхнизкими темпера-
турами.
Для поддержания К. т. в заданном объёме обычно ис-
пользуют сжиженные газы (криоагенты): кислород (темп-ра
кипения 90 К), воздух (гк80 К), азот (77,4 К), неон (21,1 К),
водород (20,4 К), гелий (4,2 К) и др. Откачивая испаряю-
щийся газ из герметизир. объёма, можно уменьшить дав-
ление над жидкостью и тем самым понизить темп-ру её
кипения. Таким путём удаётся перекрыть диапазон К. т.
от 120 К до 0,3 К. К. т. порядка 1 К удаётся получить откач-
кой паров сверхтекучего 4Не, порядка 0,3 К — откачкой
паров лёгкого изотопа Не. Для получения сверхнизких
темп-p используют такие процессы, как растворение
3Не в '1Не, адиабатич. размагничивание парамагн. солей,
ядерное размагничивание.
Для измерения К. т. используют зависимость к.-л. ста-
бильной характеристики в-ва (электрич. сопротивления,
термоэдс, упругости паров, магн. восприимчивости и др.)
от темп-ры. В электронике рабочими термометрами обыч-
но служат термометры сопротивления и термопары.
К. т. широко используются в физике, медицине и био-
логии, электротехнике и др. областях науки и техники
Криогенная установка. Рис. I. Области примене-
ния микрокриогенных систем различного типа
в зависимости от холодопроизводительности и
ресурса работы, определённые из условия полу-
чения минимальной массы рабочего тела: I —
дроссельные разомкнутые с температурой охлаж-
дения 77 К; 2—дроссельные разомкнутые с
температурой охлаждения 20 К; 3 — жидкостные;
4 — радиационные; 5 — замкнутые; 6 — на твёр-
дых криопродуктах.
Рис. 2. Области применения микрокриогенных
систем в зависимости от холодопроизводитель-
ности и температуры, определённой из условия
получения минимальной массы рабочего тела:
1 — замкнутые на поршневых детандерах с вра-
щающимся поршнем; 2 — замкнутые на турбо-
машинах; 3—замкнутые на газовых криогенных
машинах Стирлинга и Вюлемье; 4 — радиацион-
ные; 5—на твёрдых криопродуктах.
1
!
I
I
1
t
!
227
КРИОТРОН
К. т. являются рабочими темп-рами всех криоэлектрон-
ных приборов. В приёмно-усилительных криоэлектрон-
ных системах с помощью К. т. удаётся существенно пони-
зить уровень аппаратурных шумов.
Лиг..- Мендельсон К., На пути к абсолютному нулю, пер. с англ.,
М., 1971; Л оу на см а а О. В., Принципы и методы получения темпера-
туры ниже 1 К, пер. с англ., М-, 1977; Справочник по физико-техниче-
ским основам криогеники, под ред. М. П. Малкова, 3 изд., М-, 1985.
А. А. Товма.
КРИОСАР, см. в ст. Криотрон.
КРИОСТАТ (от крио... и греч. statos — стоящий, непод-
вижный), термостат, рабочий объём к-рого поддержи-
вается при криогенных температурах за счёт посторонне-
го источника холода. Обычно в качестве источника холо-
да (хладагента) применяют сжиженные или отверждён-
ные газы с низкими темп-рами конденсации (азот, во-
дород, неон, гелий и др.). По уровню поддерживаемой
темп-ры и роду используемого хладагента различают К.
гелиевого, водородного и азотного уровней охлаждения.
Темп-ру помещённого в К. объекта регулируют измене-
нием давления паров кипящего хладагента и подогрева-
нием паров хладагента либо с помощью системы термо-
регулирования, установленной между источником холода
и объектом.
Важнейшей характеристикой любого К. является мощ-
ность теплового потока, проникающего из окружающей К.
среды к его рабочему объёму. Чем ниже темп-pa ки-
пения и чем меньше теплота испарения используемого
хладагента, тем выше требования к теплоизоляции рабо-
чих узлов К. В К., заполненных жидким азотом или кисло-
родом, часто используется высоковакуумная изоляция,
подобно применяемой в Дьюара сосудах. Для водород-
ных и гелиевых К. обычно высоковакуумная изоляция
недостаточна. В таких К. для уменьшения притока лучи-
стой энергии от наружных стенок применяют спец,
радиац. экраны, охлаждаемые либо жидким азотом, либо
парами испаряющегося хладагента.
Наиболее надёжны в эксплуатации металлич. К., из к-рых
наиболее универсальными являются К. с жидким гелием
в качестве осн. хладагента. На рис. 1 приведена схема
металлич. гелиевого К. с дополнит, охлаждением жидким
азотом. Гелиевый объём окружён со всех сторон медным
экраном, имеющим темп-ру жидкого азота. В простран-
стве между гелиевым объёмом и наружным кожухом
создаётся высокий вакуум, поддерживаемый в процессе
эксплуатации с помощью адсорбента. Поверхности узлов
К. со стороны более низких темп-p полируются для отра-
жения теплового излучения. В К. более сложных кон-
струкций предусмотрены поворотные устр-ва, с помощью
к-рых можно изменять положение охлаждённого прибо-
ра, спец, окна для ввода и вывода эл.-магн. энергии, за-
творы для предотвращения вытекания хладагента при
работе в условиях невесомости и др.
К. применяют во всех случаях использования крио-
электронных приборов. Часто К., служащий оболочкой
криоэлектронного прибора, совмещается с криогенной
установкой. В устр-вах электронной техники охлаждаемый
объект, как правило, находится в вакууме и его охлаж-
дение осуществляется путём отвода тепла через т. н.
тепловой мост к источнику холода. Для проведения
эксперим. работ в электронной технике наибольшее рас-
пространение получили терморегулируемые гелиевые К.
В металлич. гелиевых К. с системой радиац. экранов, ох-
лаждаемых жидким азотом (рис. 2), в пространстве меж-
ду корпусом К. и ваннами с жидким азотом и гелием
создаётся высокий вакуум, поддерживаемый в процессе
эксплуатации криосорбционным насосом. Исследуемый
объект, установленный на теплообменнике, находится в
вакууме, ввод и вывод эл.-магн. энергии осуществляется
через спец, гермовводы с тепловыми развязками. Регули-
рование темп-ры осуществляется путём пропускания че-
рез теплообменник жидкого либо газообразного гелия и с
помощью нагревателя. В криоэлектронных устр-вах, сов-
мещённых с микрокриогенной системой (МКС), К. выпол-
няет ф-цию корпуса криоэлектронного устр-ва и МКС. Для
устранения передачи вибрац. нагрузок от МКС на охлаж-
даемый объект подвод холода к объекту осуществляет-
ся гибкими холодопроводами.
Лит.: Формозов Б. Н., Экспериментальная техника в физике сверх-
проводников, К., 1978; Справочник по физико-техническим основам крио-
геники, под ред. М. П. Малкова, 3 изд., М., 1985. Ю. Н. Муськин.
КРИОТРОН (от крио... и ...трон), криоэлектронное
устройство на основе сверхпроводящих элементов, пред-
назначенное для обработки и запоминания информации.
Принцип действия К. заключается в изменении состоя-
ния сверхпроводящего элемента под действием внеш,
магн. поля при подаче на вход импульса тока управле-
ния. Первые (обычные) К. появились в кон. 50-х гг. 20 в.;
в них элементом, к-рый переводился током управления
(магн. полем) из сверхпроводящего в нормальное (рези-
стивное) состояние, служили сверхпроводящая прово-
лочка, а затем плёнка (плёночные К.). Такие К., однако,
не получили распространения. В 1967 амер, физик Дж. Ма-
тису предложил туннельный К., наз. также криоса-
ром; в нем под действием тока управления (магн. по-
ля) происходит изменение состояния джозефсоновского
перехода (см. Джозефсона эффект), образуемого сверх-
проводящими электродами, соединёнными тонким слоем
диэлектрика, норм, металла или узкой сверхпроводя-
щей перемычкой (чаще всего туннелирование сверхпро-
водящих электронных пар из одного сверхпроводника в
другой происходит в нём через изолирующий слой тол-
щиной 20—30 А). Туннельные К. обладают рекордно вы-
соким быстродействием (10—11 с) при весьма малой энер-
гии, потребляемой при переключении (10— Дж). На ос-
нове туннельных К. в наст, время (нач. 90-х гг.) разраба-
тываются сверхбыстродействующие импульсные и логич.
устр-ва, БИС, ЭВМ И др. В. Н. Губанков.
Криостат. Рис 1. Металлическим гелиевый кри-
остат. I — корпус; 2 — объём,, заполняемый ге-
лием; 3 — экран; 4 — адсорбент; 5 — ванна для
азота; 6 — сильфон.
Рис. 2. Гелиевым терморегулируемый криостат:
I — манометрический преобразователь контроля
вакуума, 2—откачной вентиль; 3 — вакуумно-
плотный корпус; 4— объём, заполняемый азо-
том; 5—объём, заполняемый гелием; 6— кри-
осорбционный насос для поддержания высокого
вакуума; 7 — исследуемый объект; 8 — радиаци-
онный экран; 9 — устройство ввода и вывода
энергии (гермоввод)
КРИОЭЛЕКТРОНИКА
228
КРИОЭЛЕКТРбНИКА (от крио... и электроника),
криогенная электроника, направление электрони-
ки, охватывающее исследование при криогенных темпе-
ратурах (ниже 120 К) специфич. эффектов взаимодей-
ствия эл.-магн. поля с носителями зарядов в твёрдом теле
и создание электронных приборов и устройств, работаю-
щих на основе этих эффектов,— криоэлектронных при-
боров.
Историческая справка. Применение криогенных темп-р
в электронике в пром, масштабах началось в 50-х гг.
20 в. в СССР, США и др. странах, когда были получены
важные для радиоэлектроники практич. результаты ис-
следований низкотемпературных явлений в твёрдом теле
и достигнуты успехи в области криогенной техники по
разработке малогабаритных, экономичных и надёжных
систем охлаждения. Существ, роль в развитии К. сыгра-
ли потребности радиоастрономии и космич. связи в ра-
диотелескопах и земных станциях, обладающих высоко-
чувствит. приёмными трактами, с помощью к-рых можно
было бы компенсировать затухания радиоволн при рас-
пространении на протяжённых трассах. Применение крио-
генного оборудования позволило снизить собств. тепло-
вые шумы входных цепей радиоэлектронных устр-в, пред-
назначенных для работы при малом отношении сигнал-
шум. В СССР результатом комплексных исследований св-в
охлаждённого твёрдого тела стало создание в 1967 си-
стемы земных станций космич. связи «Орбита» для приёма
программ Центрального телевидения через спутник свя-
зи «Молния» в диапазоне частот ок. 1 ГГц. В составе приём-
ной аппаратуры земных станций применялся многокас-
кадный широкополосный малошумящий параметрич. уси-
литель, первые каскады к-рого охлаждались жидким азо-
том. Важным этапом в развитии К. явились разработка
в СССР первого в мире приёмника субмиллиметрового
диапазона длин волн с гелиевым охлаждением и его ус-
пешные испытания в 1978 на борту н.-и. комплекса «Са-
лют-6»— «Союз-27». Установленный в 1979 на радиоте-
лескопе АН СССР (РАТАН-600) криоэлектронный радио-
метр вывел этот радиотелескоп в разряд одного из самых
чувствительных в мире и позволил на порядок увеличить
объём информации о радиоизлучении Галактики. В 19В4—86
в процессе реализации многоцелевого междунар. проек-
та «Венера — комета Галлея» криоэлектронный парамет-
рич. усилитель в составе радиоприёмной аппаратуры обес-
печил приём с расстояния более 100 млн. км радиолокац.
изображения планеты Венера и крупномасштабных теле-
визионных изображений кометы Галлея с космич. аппа-
ратов «Венера-15», «Венера-16», «Вега-1» и «Вега-2».
Основные разделы К. Совр. К. — комплексная область
знаний, включающая след. осн. разделы: 1) криоэлектрон-
ное материаловедение, охватывающее создание материа-
лов для К. и исследование их электрофиз. св-в; 2) К. СВЧ
(в т. ч. интегральная), разрабатывающая криоэлектрон-
ные приборы СВЧ на основе объёмных активных и пас-
сивных элементов, а также криоэлектронные интеграль-
ные схемы; 3) сверхпроводниковая К., связанная с созда-
нием криоэлектронных приборов, работающих на основе
таких явлений, как сверхпроводимость, Джозефсона эф-
фект, квантование магн. потока в односвязных сверх-
проводниках; 4) интегральная К. для вычислит, техники,
использующая перечисленные и др. явления в плёночных
структурах для создания ИС, элементов памяти большой
ёмкости, быстродействующих переключателей и др. устр-в
для ЭВМ на основе сверхпроводящих элементов, охлаж-
даемых транзисторных структур; 5) инфракрасная К., ре-
шающая задачи создания криоэлектронных блоков и си-
стем, работающих в диапазоне ИК волн.
Физические основы К. Действие криоэлектронных при-
боров основано на разл. физ. явлениях и эффектах, проис-
ходящих в сверхпроводниках, ПП, проводниках и диэлек-
триках при криогенных темп-pax. Одним из важнейших
для К. эффектов является сверхпроводимость. Практич.
применение сверхпроводимости в К. базируется в основ-
ном на эффекте Джозефсона, с к-рым связано создание
элементов ЭВМ, параметрич. усилителей, генераторных,
смесит, и детекторных устр-в, магнитометров, боломет-
ров, резонаторов, элементов антенно-фидерных устр-в.
ПП материалы для К. подразделяются на широкозонные
(Si, Ge, GaAs и др.) и узкозонные (InSb, PbS и др.). Первые
получили широкое распространение в криоэлектронных па-
раметрич. усилителях, транзисторных усилителях, смесит, и
детекторных устр-вах. На основе узкозонных ПП созданы
криогенные магнитодиоды, ИК приёмники, лазеры, биполяр-
ные транзисторы, параметрич. и смесит. СВЧ диоды.
Ряд диэлектриков (в частности, параэлектриков — ти-
таната стронция, танталата калия, титаната кадмия) при
криогенных темп-pax характеризуются ярко выраженной
зависимостью диэлектрич. проницаемости от приложен-
ного напряжения, что обеспечивает возможность созда-
ния конденсаторов с электрически управляемой ёмко-
стью. На основе такого конденсатора создан параэлектрич.
параметрич. усилитель (рис. 1).
Криоэлектроника. Рис. 1. Схема конструкции
активного элемента параэлектрического парамет- у
рического усилителя (а) и график зависимости его ш’
ёмкости С от приложенного напряжения U (б) jqqq
при температуре 4Г2 К (кривая I) и 300 К (прямая ggg
2); 1 — металлическая плёнка; 2 — параэлектрик;
3 — полупроводниковая или диэлектрическая
подложка. 400
Рис 2. Графики зависимости шумовой темпера-
туры Гш от частоты f у малошумящих приёмно-
усилительных устройств: 1 — лампы бегущей вол-
ны; 2 — неохлаждаемого транзисторного усили-
теля; 3 — неохлаждаемого параметрического
усилителя; 4 — криоэлектронного транзисторного
усилителя. 5 — криоэлектронного параметричес-
кого усилителя; 6 — квантового парамагнитного
усилителя.
Криовлектронные приборы. Частотная зависи-
мость шумовой температуры Тш приёмных крио-
электронных устройств: I —смесители на основе
контактов сверхпроводник — изолятор — сверх-
проводник (СИС-контактов); 2 — квантовых пара-
магнитных усилителен; 3— параметрических уси-
лителей; 4 — криоэлектронных транзисторных
усилителей; 5 — смесителей на основе джозеф-
соновских контактов (джозефсоновских смесите-
лей); 6 — смесителей на основе диодов с барье-
ром Шоттки.
6
229
КРИОЭЛЕКТРОННЫИ
Области применения К.; современное состояние и пер-
спективы развития. Приборы К. находят всё более ши-
рокое применение в аппаратуре для радиоастрономии,
исследований с использованием криорадиометров из-
мерит. аппаратуре, медицинской диагностич. аппаратуре
(радиотермометрия, магнитокардиография и др.), систе-
мах космич. связи, метеорологии и т. д. Совр. криоэлект-
ронные сверхмалошумящие приёмно-усилит. устр-ва харак-
теризуются чрезвычайно высокой чувствительностью (шу-
мовая темп-pa достигает неск. К; рис. 2) и широкой по-
лосой (10—15% от центр, частоты).
Перспективы развития К. связаны с поисками новых ма-
териалов, в частности относительно высокотемператур-
ных сверхпроводников, напр. на основе металлооксидов
(керамики, на к-рой в 1987 получена сверхпроводимость
при темп-ре ~100 К), совершенствованием технологии со-
здания элементов микронных и субмикронных размеров,
развитием криогенной техники, разработкой многофунк-
циональных устр-в в гибридно-интегральном исполнении с
резким уменьшением габаритных размеров и улучшением
технико-экономич. характеристик криогенных систем. К осн.
направлениям разработок в области К. относятся: повы-
шение частотного диапазона криоэлектронных приёмно-
усилит. систем водородного (или азотного) уровня охлаж-
дения на основе ПП параметрич. усилителей до верх, гра-
ницы сантиметрового диапазона длин волн; создание
криоэлектронных малошумящих высоконадёжных и дешё-
вых транзисторных усилителей сантиметрового и милли-
метрового диапазонов длин волн на транзисторах с высо-
кой подвижностью эл-нов (НЕМТ-транзисторах); освоение
миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин
волн на основе смесительных (на диодах с барьером Шотт-
ки), ПП параметрич. и сверхпроводниковых устр-в с пре-
дельно малыми шумами; совершенствование и пром,
выпуск ИК приёмников разл. уровня охлаждения; созда-
ние и пром, выпуск сверхпроводниковых приборов для
вычислит, техники, а также сверхпроводниковых магнито-
метров, высокостабильных генераторов, резонаторов,
фильтров, детекторов; повышение степени интеграции
криоэлектронных СВЧ устр-в с использованием в одном
криостате разл. функцион. узлов (охлаждаемой малошу-
мящей антенны, усилителя, стабилизир. генератора, фильт-
ра и др.).
Лит.: Алфеев В. Н., Радиотехника низких температур, М., 1966; Джол-
ли У. П., Криоэлектроника, пер. с англ. М., 1975; Вен дик О. Г., Го-
рин Ю. Н., Криогенная электроника, М-, 1977; Интегральные схемы и
микроэлектронные устройства на сверхпроводниках, М., 1985; Губан-
ков В. Н-, в кн.: Итоги науки и техники, сер. Радиотехника, т. 38, М., 1987,
с. 3—107; Лихарев К. К., Семёнов В. К., Зорин А. Б-, в кн.: Итоги
науки и техники, сер. Сверхпроводимость, т. 1, М., 1988, с. 3—73.
О. А. Дубровин.
КРИОЭЛЕКТР0ННЫЕ ПРИБОРЫ, твердотельные
электронные устройства (полупроводниковые диоды, тран-
зисторы и др.), к-рые работают при криогенных темпе-
ратурах. Развитие К. п. в значит, степени определяется
проблемой повышения чувствительности измерит, элект-
ронных устр-в. Глубокое охлаждение — один из наиболее
перспективных путей в решении этой проблемы. За счёт
понижения темп-ры удаётся улучшить характеристики
обычных приборов (ПП диодов, транзисторов). Кроме
того, при глубоком охлаждении в твёрдых телах возни-
кают разл. физ. эффекты, к-рые могут быть использо-
ваны для создания принципиально новых приборов как
для регистрации слабых сигналов, так и для обработки
и хранения информации (напр., создания элементов логи-
ки и памяти, работающих на основе Джозефсона эффекта
в слабосвязанных сверхпроводниках). К важнейшим эффек-
там, лежащим в основе работы К. п., относятся: явление
сверхпроводимости, возникающее в нек-рых металлах и
сплавах при темп-pax ниже определённой, наз. критиче-
ской; нелинейные объёмные или контактные электрич.
явления в охлаждённых ПП; нелинейная зависимость ди-
электрич. проницаемости нек-рых охлаждённых диэлектри-
ков от напряжённости электрич. поля (см. Криоэлектро-
ника).
Из криоэлектронных элементов обработки и запоми-
нания информации наибольшую известность получили крио-
троны, принцип действия к-рых основан на изменении
электрич. параметров сверхпроводящего элемента под
действием сигнала управления. Основой для построения
малошумящих криоэлектронных усилителей и смесителей
являются К. п. диодного или транзисторного типа: охлаж-
даемые параметрич. ПП диоды, смесит. ПП диоды, поле-
вые транзисторы и др. За счёт охлаждения удаётся су-
щественно снизить уровень собств. шумов этих прибо-
ров, повысить их предельную рабочую частоту, коэф, уси-
ления и улучшить др. характеристики. Так, в лучших крио-
электронных полевых транзисторах при их охлаждении до
80 К уровень собств. шумов снижается в 2,5—4 раза, при
охлаждении до 20 К — в 5—8 раз по сравнению с уровнем
шумов при 300 К. Из др. транзистороподобных структур,
применяемых в криоэлектронных усилителях и смесите-
лях, особенно перспективны транзисторы с повыш. под-
вижностью носителей заряда в канале, получившие назв.
НЕМТ-т р а н з и с то р о в (от нач. букв англ, слов High Elekt-
гоп Mobility Transistor—транзистор с высокой подвиж-
ностью эл-нов). Такие транзисторы обеспечивают выигрыш
по шумам (в 5—8 раз) и коэф, усиления (до 3—5 дБ)
при не очень глубоком уровне охлаждения (до 80 К). Пер-
спективны параметрич. усилители на сверхпроводящих
контактах, в к-рых используется эффект Джозефсона.
В криоэлектронных смесительных устр-вах СВЧ диапазо-
на наиболее распространены диодные и транзисторные
структуры на основе охлаждаемых контактов металл—полу-
проводник с барьером Шоттки, а также контактов сверх-
проводник—изолятор—сверхпроводник (СИС-кон тактов)
с туннелированием квазичастиц через слой изолятора.
С помощью СИС-контактов в миллиметровом диапазоне
длин волн достигнут квантовый предел чувствительности
приёмных устр-в; шумовая темп-pa смесителей на основе
СИС-контактов близка к рабочей темп-ре контакта (обыч-
но 1,5—2 К) (рис.). В детекторных СВЧ устр-вах наряду
с диодными и транзисторными приборами широко исполь-
зуются К. п. на базе джозефсоновских и СИС-контактов; из-
вестны также детекторы милли- и субмиллиметрового диа-
пазонов длин волн, работающие на основе объёмного эф-
фекта разогрева электронного газа излучением (и, как
следствие,— изменения подвижности эл-нов и электрич.
сопротивления) в образцах InSb с проводимостью п-типа,
охлаждаемых до гелиевых темп-р (~4,2 К).
Криогенные фильтры СВЧ диапазона обычно реализуются
на основе последовательности объёмных сверхпроводя-
щих криоэлектронных резонаторов. Характерная особен-
ность таких фильтров — высокие добротность и стабиль-
ность параметров, возможность получения узкой полосы
пропускания (Af/f~10~11)- Линии задержки изготовляют из
сверхпроводящих кабелей, а также из сверхпроводящих
плёнок определённой формы (напр., в виде меандра).
Время задержки в таких линиях определяется длиной ка-
беля (плёнки); в реальных системах оно может варьиро-
ваться в пределах от 1 пс до 1 мкс.
Одними из наиболее перспективных К. п. нового поколе-
ния являются сверхпроводящие квантовые интерферо-
метры — сквиды. На основе сквидов разработаны измерит,
приборы разл. назначения: гальванометры, вольтметры,
компараторы, магнитометры, термометры и др. Практи-
чески все эти приборы обладают рекордно высокой чув-
ствительностью.
Лит.: Лихарев К. К., Ульрих Б. Т., Системы с джозефсоновскими
контактами, М., 1978; Алфеев В. Н., Полупроводники, сверхпроводники
и параэлектрики в криоэлектронике, М., 1979; Berenz J. J., «Microwaves
and RF», 1985, v. 24, № 12, p. 121—22, 124—25.
В. H. Губанков, В. И. Дворников.
КРИОЭЛЕКТРбННЫЙ МОДУЛЬ, модуль СВЧ, ра-
ботающий при криогенных температурах. Состоит из одно-
го или неск. функцион. узлов (усилителей, преобразова-
телей, модуляторов, фильтров, блока охлаждения криоген-
ной установки), помещённых в криостат. Применяется в
приёмно-усилительных криоэлектронных системах.
КРИОЭЛЕКТРбННЫИ РЕЗОНАТОР, резонатор с вы-
соким значением добротности (до 10"), достигаемым ис-
пользованием разл. физ. явлений в твёрдых телах при
криогенных температурах. К таким явлениям относятся
КРИОЭЛЕКТРОННЫИ
230
прежде всего снижение уд. электрич. сопротивления ме-
таллов и потерь в диэлектриках при их охлаждении за
счёт уменьшения рассеяния носителей заряда на фононах
крист, решётки и сверхпроводимость. Примером реализо-
ванных К. р. может служить сверхпроводящий (СП) К. р.
(рис. 1). Резонансная цепь такого СП К. р. — колебат.
контур, образованный катушкой индуктивности с ниобие-
вым проводом и цилиндрич. ниобиевым конденсатором.
Для охлаждения контура используется жидкий гелий. Доб-
ротность СП К. р. на длине волны Х=3 см составляет 107—
109, на дециметровых волнах она ещё выше. Применение
СП К. р. для стабилизации частоты, напр. в клистронах,
обеспечивает повышение стабильности частоты с 5*10"~4
до 10 —10—l0f т. е. до уровня стабильности квантовых
стандартов частоты при сохранении всех преимуществ
клистрона. Др. разновидность реализованных К. р. —
твердотельный параэлектрич. интегральный К. р. (рис. 2).
Он характеризуется весьма малыми потерями на излу-
чение из-за полного внутр, отражения вследствие высокой
диэлектрич. проницаемости параэлектрика при низких
темп-pax. К достоинствам таких К. р. относятся малые
размеры и возможность перестройки изменением напря-
жённости электрич. поля (электронной перестройки).
К. р. находят применение в высокостабильных по ча-
стоте генераторах, высокоизбират. электрич. фильтрах,
высокочувствит. измерит, частотно-модулированных де-
текторах СВЧ, линейных ускорителях электронов, поляри-
зационных гироскопах и др.
Лит.: Менде Ф. Ф., Бондаренко И. Н.( Трубицын А. В., Сверх-
проводящие и охлаждаемые резонансные системы, К., 1976.
О. А. Дубровин.
КРИОЭЛЕКТРбННЫИ УСИЛЙТЕЛЬ, усилитель эл-
магн. колебаний, в к-ром эффект усиления реализуется
при криогенных температурах (ниже 120 К). Гл. отличит,
особенность К. у. — малый уровень собств. шумов, дости-
гаемый при охлаждении усилителя. Наиболее распростра-
нённые К. у.: квантовый парамагн. усилитель, криоэлект-
рон ный параметрич. усилитель, криоэлектронный транзи-
сторный усилитель. В основе работы квантового па-
рамагнитного усилителя лежит явление вынужден-
ного излучения возбуждённых ионов (см. Квантовый уси-
литель). Активной средой в таком усилителе служат ди-
электрич. кристаллы с небольшой примесью парамагн.
ионов. Эффективное усиление достигается при охлажде-
нии кристаллов до гелиевых темп-p (~4,2 К). Шумовая
температура активных сред квантовых парамагн. усилителей
обычно не превышает 5 К, однако из-за собственных
потерь подводящих волноводов (даже с учётом их охлаж-
дения) шумовую темп-ру квантовых парамагн. усилителей
в целом не удаётся получить меньше 10 К.
Принцип действия криоэлектронного параметриче-
ского усилителя основан на явлении параметрич.
усиления входного сигнала с помощью охлаждённого до
низких темп-p элемента с нелинейным реактивным пара-
метром. Наибольшее распространение в криоэлектронных
приёмно-усилительных системах СВЧ диапазона получили
параметрич. усилители отражат. типа, в к-рых в качест-
ве элемента с нелинейным реактивным параметром (ём-
костью) используется охлаждаемый ПП диод. Охлаждение
позволяет не только снизить уровень собств. шумов в
диоде и во всём усилит, тракте, но и улучшить нелиней-
ные св-ва диода. Диодные криоэлектронные параметрич.
усилители применяются преим. в деци- и сантиметровом
диапазонах длин волн; ведутся работы по освоению диод-
ных параметрич. К. у. миллиметрового диапазона. Вели-
чина устойчивого усиления на каскад диодного К. у. состав-
ляет примерно 10—13 дБ; полоса пропускания 102—103 МГц
при шумовой темп-ре 10—30 К (зависит от уровня охлаж-
дения, рабочего диапазона частот и частоты накачки). По
шумовым параметрам диодные К. у. сравнимы с кванто-
Криоэлектронный резонатор. Рис. 1. Схема конст-
рукции сверхпроводящего криоэлектронного ре-
зонатора: 1 —коаксиальная линия; 2 — устройст-
во тяги для перестройки частоты; 3 — сверхпро-
водящий плунжер; 4 — катушка индуктивности с
ниобиевым проводом, 5 — ниобиевые шайбы;
6 — ниобиевый конденсатор; 7 — камера.
Рис, 2. Схема кон-
струкции параэлектри-
ческого криоэлектрон-
ного резонатора: I —
параэлектрик, 2 —
сверхпроводящие
электроды.
Кристаллическая решётка Рис. 1 Элементарная
ячейка кристаллической решётки а, Ь и с —
базисные векторы.
\ Сингония Тил решетки \ Триклинная аФЬ*с а#Р* * Y * 90° Моноклинная а фЬ *с а=у=90° р#90’ Ромбическая афЬ^с а=р=у= = 90° Тетраго- нальная а = Ь Ф с а=р=у= = 90’ Тригональная (ромбо- эдрическая? а = ь-с т=₽=т* * 90е Гексаго- нальная а = Ь*с у = 120’ Р=а=90’ Кубическая а = Ь = С а=р=у= = 90-
Примитивный 1 к
Базоцентрированныи с_ V А'
Объемно- центрированный
7 1 2 о
Гранепентрированный
Рис. 2. Решётки Браве и сингонии: а, Ь и
базисные векторы; и, 0 и у — углы между базис-
ными векторами.
231 - -- --- КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ |
выми парамагн. усилителями, но превосходят их по по-
лосе пропускания и уровню насыщения. В наст, время
(нач. 90-х гг.) ведутся исследования оптим. условий ис-
пользования сверхпроводящих джозефсоновских пере-
ходов (см. Джозефсона эффект) в сверхпроводящих
криоэлектронных параметрич. усилителях СВЧ диапазона.
Нелинейным реактивным параметром таких К. у. являет-
ся индуктивность джозефсоновского перехода, обуслов-
ленная инерционностью сверхпроводящих электронных
(куперовских) пар, приводящей к фазовому сдвигу между
током и напряжением в переходе. Важное преимущество
сверхпроводящих параметрич. К. у. перед полупровод-
никовыми заключается в использовании собств. генерации
джозефсоновского перехода в качестве сигнала накачки,
что позволяет существенно упростить конструкцию усили-
теля. Разработаны параметрич. К. у. на основе сверхпро-
водящих квантовых интерферометров — сквидов
Транзисторный К. у.— устройство на базе ох-
лаждаемого малошумящего полевого транзистора.
Используется в криоэлектронных приёмно-усилит.
системах в качестве входного или вторичного усилителя
(после криоэлектронного параметрич. или квантового
парамагн. усилителя), предварит, усилителя промежуточ-
ной частоты (после криоэлектронных смесителей), видео-
усилителя (после криоэлектронного детектора входных
сигналов) и т. п. Область частот сигналов, усиливаемых
криоэлектронным транзисторным усилителем, охватывает
диапазон от нуля (пост, ток) до 10" Гц (миллиметровые
волны) с полосой пропускания до —30% и более; уро-
вень насыщения не менее 10 5 Вт (превышает уровень
насыщения параметрич. К. у. примерно на два порядка).
По шумовым параметрам транзисторные К. у. в СВЧ диа-
пазоне несколько уступают параметрич. К. у. при одина-
ковом уровне охлаждения. У лучших образцов транзистор-
ных К. у. при охлаждении до темп-ры, близкой к темп-ре
жидкого водорода (20,4 К), получено значение шумовой
темп-ры 15—20 К в диапазоне частот 4,5 ГГц при полосе
пропускания 15%. При увеличении частоты эти параметры
несколько ухудшаются (шумовая темп-ра 30—35 К на ча-
стоте 10 ГГЦ при полосе пропускания 10%).
Лит.: Алфеев В. Н., Радиотехника низких температур, М., 1966;
Штейн ш ле йгер В, Б., Мисежников Г. С., Лифанов П. С., Кванто-
вые усилители СВЧ (мазеры), М., 1971; Weinreb S., «IEEE Trans. Micro-
wave Theory Tech.», 1980, v- MTT-28, № 10, p. 1041—54.
В. H. Губанков, В. И. Дворников.
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, образование кристаллов из ве-
щества в газообразном, жидком (растворы, расплавы),
твёрдом (аморфном либо др. кристаллическом) или в плаз-
менном состоянии. К. представляет собой фазовый пере-
ход 1-го рода и происходит в средах, находящихся в
метастабильном состоянии. Для К. необходимо нарушение
термодинамич. равновесия в т. н. маточной среде — пере-
сыщение р-ра или пара, переохлаждение расплава и т. п.
В-во в пересыщенном (переохлаждённом) состоянии может
находиться неопределённо долго — до тех пор, пока в
маточной среде не появятся зародыши К. (при спонтанной
К.) или специально введённая в маточную среду затрав-
ка новой фазы (при управляемой К.). Крупные совершен-
ные монокристаллы выращивают на внесённой в маточную
среду затравке того же или др. в-ва, сходного по струк-
туре с кристаллизующимся. Условия для К., напр. пере-
сыщение или переохлаждение, создаются путём откло-
нения темп-ры, концентрации, давления, разности элект-
рич. потенциалов между фазами от их равновесных зна-
чений, В большинстве случаев скорость К. растёт с уве-
личением отклонения от равновесия.
К. лежит в основе процессов получения ПП, оптич.,
магн., пьезоэлектрич. и др. материалов, используемых
в электронном приборостроении. Их выращивают
в виде объёмных, ленточных, нитевидных (вискерсов) мо-
нокристаллов, а также тонких (толщиной до 10 нм) эпи-
। таксиальных слоёв (моно- или поликристаллических) на мо-
нокрист. ПП или диэлектрич. подложках. Широко исполь-
зуются методы вытягивания из расплава, зонной плавки,
направленной К., выращивания кристаллов из газовой фазы
и р-ра в расплаве. Методы выращивания из газовой фазы
используются для получения эпитаксиальных моно- и поли-
крист. слоёв (см. Эпитаксия) и подразделяются на хими-
ческие (основаны на реакции восстановления или термич.
разложения исходного в-ва) и физические (основаны на
конденсации в-ва в вакууме или в среде инертного газа).
В большинстве используемых процессов К. получаемые
кристаллы имеют примеси и иные дефекты (см. Дефекты
кристаллов). Методы глубокой очистки материалов позво-
ляют получать особо чистые кристаллы (содержание при-
месей не превышает 10^ %).
Лит.: Лодиз Р. А., Паркер Р. Л., Рост монокристаллов, пер.
с англ., М., 1974; Современная кристаллография, г. 3 — Образование кри-
сталлов, М., 1980. В. Ф. Афанасович, А. Н. Бузынин.
КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА, присущее крист,
состоянию вещества регулярное расположение частиц (ато-
мов, ионов, молекул), характеризующееся периодич. повто-
ряемостью в трёх измерениях. Для описания К. р. идеаль-
ного кристалла достаточно знать размещение атомов в её
элементарной ячейке, повторением к-рой путём па-
раллельных переносов (трансляций) образуется К. р. Эле-
ментарная ячейка имеет форму параллелепипеда или приз-
мы. Размеры ребер (базисных векторов) элементарной
ячейки (рис. 1) наз. периодами идентичности или
(в векторной форме) векторами трансляций. Тип
симметрии элементарной ячейки определяет кристалло-
графии. систему кристалла (сингонию).
Ат. структура К. р., расположение всех её ч-ц описы-
ваются т.н. пространственными группами сим-
метрии кристаллов, к-рые содержат как операции пере-
носов (трансляций), так и операции поворотов, отражений
и инверсии и их комбинации. Если к данной точке (узлу)
кристалла, напр. к любому его атому, применить только
операции переноса данной пространств, группы, то полу-
чается геометрич. трёхмерно-периодич. система узлов,
к-рая и характеризует К. р. В общей сложности имеется
14 видов различающихся по симметрии пространственных
трансляц. решёток (рис. 2), наз. решётками Браве
(установлены в 1848 франц, кристаллографом О. Браве).
В зависимости от расположения узлов различают при-
митивные Браве решётки, в к-рых узлы расположены
только в вершинах параллелепипедов, гранецентриро-
ванные (в вершинах и в центрах всех граней), объём-
ноцентрированные (в вершинах и в центре паралле-
лепипедов) и базоцентрированные (в вершинах и в
центрах двух противоположных граней). Все возможные
сочетания элементов симметрии в пространстве приводят
к 230 пространств, группам симметрии. Полное описание
К. р. даётся пространств, группой симметрии, параметрами
элементарной ячейки, координатами атомов в ячейке.
В элементарной ячейке К. р. может размещаться от
одного (для хим. элементов) до неск. десятков и сотен
(для хим. соединений) или тыс. и даже млн. (для высо-
комолекулярных соединений — белков, вирусов) атомов.
В соответствии с этим периоды идентичности К. р. раз-
личны— от долей нм до 104 нм. Существованием К. р.
объясняются анизотропия св-в кристаллов, плоская форма
их граней, постоянство углов и др.
Структура реального кристалла отличается от идеали-
зир. схемы, описываемой понятием К. р. В действительности
электронные оболочки атомов, составляющих К. р., пере-
крываются, образуя непрерывное периодич. распределение
заряда с максимумами около дискретно расположенных
ядер. Идеализацией является также неподвижность атомов.
Атомы и молекулы К. р. находятся в состоянии тепло-
вых колебаний, причём характер колебаний (динамика К. р.)
зависит от симметрии и взаимодействия атомов. Известны
случаи вращения молекул в К. р. С повышением темп-ры
амплитуда колебаний ч-ц увеличивается, что в конечном
счёте приводит к разрушению К. р. и переходу в-ва в
жидкое состояние. Атомы в узлах К. р. могут отличаться
по ат. номеру (изоморфизм) и по массе ядра (изотопич.
изоморфизм); кроме того, в реальных кристаллах всегда
имеются разл. рода дефекты — примесные атомы, вакан-
сии, дислокации и т. д. (см. Дефекты кристаллов).
Лит. см. при ст. Кристаллы
КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ
232
КРИСТАЛЛЙЧЕСКИЙ ДЕТЁКТОР, устаревшее назва-
ние смесительного СВЧ диода и детекторного СВЧ диода.
КРИСТАЛЛООПТИКА, пограничная область оптики и
кристаллофизики, охватывающая изучение оптич. свойств
кристаллов. К характерным явлениям, исследуемым в К.,
относятся: двойное лучепреломление; поляризация света
(см. Поляризация электромагнитных волн); вращение пло-
скости поляризации; изменение окраски кристаллов в про-
ходящем свете в зависимости от направления распростра-
нения и поляризации этого света (плеохроизм) и др.
Распространение света в кристаллах описывается на ос-
нове Максвелла уравнений с учётом уравнений связи,
характеризующих св-ва кристалла. Все кристаллы (за исклю-
чением кубических) оптически анизотропны, т. е. их оптич.
св-ва различны в зависимости от направления распростра-
нения света и его поляризации. Диэлектрич, проницае-
мость е кристалла является не скалярной величиной (как
в изотропных средах), а тензором. Следствие этого — ани-
зотропия оптич. св-в кристалла, в частности зависимость
скорости распространения в нём волны и преломления
показателя от направления.
Оптич. св-ва кристалла удобно описывать с помощью
характеристической поверхности тензора ди-
электрич. проницаемости или обратного тензора, наз. ди-
электрич. непроницаемостью. Если из произвольной точки
кристалла провести по всем направлениям радиусы-век-
торы г, модули к-рых равны показателю преломления
п=д/¥~ в направлении г, то при фиксир. частоте колебаний
оптич. излучения концы векторов г окажутся расположен-
ными на поверхности эллипсоида, наз. оптической ин-
дикатрисой. Оси симметрии этого эллипсоида опреде-
ляют три взаимно перпендикулярных главных нап-
равления в кристалле. В прямоугольной системе коор-
динат, оси к-рой х, у, z совпадают с гл. направлениями,
уравнение оптич. индикатрисы имеет вид:
где ех, еу, ez — значения тензора диэлектрич. проницае-
мости вдоль гл. направлений, определяющие гл. значения
показателя преломления и скорости распространения вол-
ны. Характеристич. поверхность для тензора диэлектрич.
непроницаемости наз. эллипсоидом Френеля, урав-
нение к-рого имеет вид:
~4~ ^уУ ~Н 1 -
Нормали к круговым сечениям эллипсоидов наз. оптиче-
скими осями (для оптич, индикатрисы) и бирадиа-
лями (для эллипсоида Френеля). Форма и ориентация
оптич. индикатрисы (и эллипсоида Френеля) зависят от
симметрии кристалла: в кубич. кристаллах она представ-
ляет собой сферу (оптически изотропные кристаллы); в
гексагональных, тетрагональных и тригональных — эллип-
соид вращения (оптически анизотропные одноосные
кристаллы), в кристаллах низших сингоний (ромбич., мо-
ноклинных и триклинных) — трёхосный эллипсоид (оптиче-
ски анизотропные двуосные кристаллы).
Зависимость лучевой скорости плоской волны, распро-
страняющейся в оптически анизотропном кристалле, от
направления распространения и характера поляризации
волны приводит к тому, что световые лучи в кристалле
раздваиваются (испытывают двойное лучепреломление),
В одноосном кристалле один из преломлённых лучей под-
чиняется обычным законам преломления для изотропной
среды и поэтому наз. обыкновенным, а второй этим
законам не подчиняется и наз. необыкновенным.
В двуосном кристалле оба луча — необыкновенные. Дне
волны, возникающие в кристалле при двойном лучепре-
ломлении, когерентны (см. Когерентность). С помощью
поляризац. устр-в можно свести направления колебаний
в вышедших из кристалла волнах в одну плоскость и
наблюдать их интерференцию (см. Интерференция волн).
Для линейно поляризованного расходящегося пучка белого
света интерференция проявляется в виде коноскопич. фи-
гур, представляющих собой изогнутые окрашенные полосы,
на фоне к-рых видны одна или две искривлённые тём-
ные полосы. По коноскопич. фигурам и их поведению
при повороте поляризац. устр-ва можно определить ориен-
тацию кристалла, его осность, оценить величину угла меж-
ду оптич. осями, расположение осей оптич. индикатрисы
и др. характеристики, что используется в одном из мето-
дов изучения оптич. св-в кристаллов, получившем назв.
коноскопии.
При описании явления гиротропии (оптич. актив-
ности, см. Гиротропные среды) в соотношении между век-
торами электрич. индукции D и напряжённости электрич.
поля Е в кристалле учитывают пространств, производную
вектора Е. Частный случай проявления гиротропии крис-
таллов — вращение плоскости поляризации, наблюдаемое
только вдоль оптич. оси. Эффекты, возникающие в
кристалле, помещённом в электрич. или магн. поле
или находящемся под действием механич. напряжения,
исследуются соответственно в электрооптике, магнитооп-
тике и пьезооптике, опирающихся на осн. законы К.
В интенсивных лазерных пучках проявляются нелинейные
оптич. св-ва кристаллов, изучаемые в нелинейной оптике.
Методы К. используются в кристаллографии, физике твёрдо-
го тела, минералогии, лазерной технике и др.
Лит.: Нам Дж., Физические свойства кристаллов, пер. с англ,,
2 изд., М., 1967; Фёдоров Ф. И., Филиппов В. В., Отражение
и преломление света прозрачными кристаллами, Минск, 1976; Сиро-
тин Ю. И., Шаскольская М. П., Основы кристаллофизики, 2 изд.,
М., 1979; Современная кристаллография, под ред. Б. К. Вайнштейна, т. 4,
М., 1981. Н. Р. Иванов.
Кристаллы. Рис. 1. Кристаллы (були) рубина и
лейкосапфира, выращенные методом Вернейля.
Рис. 2. Обработанные кристаллы рубина н лейко-
сапфира
Рис. 3. Водорастворимые кристаллы дигидро-
фосфата калия и йодноватой кислоты, выращен-
ные из низкотемпературных растворов.
233
КРИСТАЛЛЫ
КРИСТАЛЛЫ (от греч. krystallos, буквально — лёд; позд-
нее — горный хрусталь, кристалл), твёрдые тела, обладаю-
щие трёхмерной периодич. пространств, структурой в рас-
положении образующих их частиц (атомов, ионов, молекул).
Образуются и растут чаще всего из жидкой фазы (р-ра
или расплава), реже — из газовой или при фазовом прев-
ращении в твёрдой фазе (см. Кристаллизация). Одиночные
крупные К. наз. монокристаллами, а сростки мелких кри-
сталлов — поликристаллами. Особый класс К. составляют
жидкие кристаллы. К., выращенные в равновесных усло-
виях, имеют форму правильных многогранников; таковы
природные К. минералов, а также синтетич. К., выращен-
ные в лабораторных или а заводских условиях. Выращивание
К. в неравновесных условиях приводит к разл. отклоне-
ниям формы К. от правильного многогранника (напр., к
округлости граней, рёбер). При определённых условиях
образуются пластинчатые (двумерные) и нитевидные (од-
номерные) К.; это используется в технике для получения
К. в виде стержней, лент, трубок, волокон и т. п. Самые
крупные природные К. (напр., горный хрусталь) весят неск.
сотен кг. Среди синтетических выделяются щёлочно-гало-
идные К., выращенные по методу Бриджмена; их масса
достигает неск. десятков кг. Самые крупные К. кремния,
выращенные в виде стержня, имеют диам. до 200 мм,
дл. до 1 м. Самые тонкие К. в виде сплошных моно-
крист. плёнок имеют толщину ~10 нм; такого же порядка
диам. самых тонких нитевидных К. Внеш, вид нек-рых
К. — природных и синтетических — приведён на рис. 1—6.
Кристаллическая структура. Полное описание пространств,
расположения ч-ц в идеальном К. можно дать на осно-
ве представления об элементарной ячейке кристаллической
решётки. В элементарной ячейке крист, структуры ч-цы
занимают строго фиксир. позиции, находясь на определён-
ных расстояниях друг от друга. В результате взаимодей-
ствия эл-нов внеш, оболочек атомов в К. между атомами
возникает хим. связь. По типу хим. связи различают четыре
осн. группы крист, структур и соответствующих им К.:
ионные (гетерополярные), ковалентные (гомеополярные),
молекулярные и металлические. В ионных крист, струк-
турах преобладает ионный (электростатич.) характер связи
между атомами, возникающей в результате перехода (сме-
щения) эл-нов от одного атома к другому. Ионная
связь имеет место в К., напр., состоящих из одноза-
рядных ионов [каменная соль (рис. 7) и др. галогениды
щелочных металлов]. В ковалентных крист, структурах
валентные эл-ны соседних атомов обобществляются, об-
разуя кратные (двойные, тройные) связи между атомами.
Примеры ковалентных К. — алмаз (рис. 8), кремний, карбо-
рунд. В молекулярных крист, структурах между ато-
мами в молекуле имеет место прочная, обычно ковалент-
ная, связь, а сами молекулы связаны между собой очень
слабо (атомы соседних молекул взаимодействуют за счёт
более слабых ван-дер-ваальсовых сил, имеющих диполь-
дипольное и дисперсионное происхождение). Молекуляр-
ный тип связи характерен для большинства органич. сое-
динений, Н2, N2 и др., а также для инертных газов
в крист, состоянии. В металлических крист, структурах
свободные эл-ны распределяются по всей крист, решётке,
образуя т. н. электронный газ, к-рый удерживает положи-
тельно заряженные ионы на определённых расстояниях
друг от друга. Металлич. крист, структуры характерны
для металлов и интерметаллич. соединений. Примеры К.
с металлич. крист, структурой — медь, магний, а-железо.
Известна ещё одна разновидность хим, связи — т.н.
водородная связь. Она образуется между атомами во-
дорода, входящими в ковалентные группировки NH4 или
ОН, и атомами N, О, F и S. Во мн. К. связь носит сме-
шанный характер. Напр., в Ge и GaAs она в основном
ковалентная, но с примесью ионной и металлической,
в корунде — ионно-ковалентная. К. с одинаковым типом
крист, структуры наз. изоструктурными. Структурный
тип К. обычно именуют по названию одного из в-в, об-
ладающего данной крист, структурой. Структуры типа ал-
маза, каменной соли, сфалерита (рис. 9), халькопирита
(рис. 10), вюрцита присущи большинству ПП материалов,
структуры типа перовскита — сегнетоэлектрикам, орто-
ферритам и т. д. Характер хим. связи проявляется в макро-
скопич. св-вах К. Наибольшую твёрдость и прочность имеют
ковалентные и ионно-ковалентные К., наименьшую — моле-
кулярные К. органич. соединений. Ионные К. являются
диэлектриками, ковалентные — диэлектриками или полу-
проводниками, металлические — проводниками. Ионные и
ковалентные К. прозрачны в видимой и ИК областях
спектра и имеют наибольший показатель преломления,
металлические — непрозрачны. В реальных К. вследствие
нарушения условий роста и захвата примесей при кристал-
лизации, а также под влиянием разл. рода внеш, воз-
действий крист, структура имеет те или иные дефекты —
примеси, вакансии, дислокации и др. (см. Дефекты
кристаллов).
Структура К. определяется дифракц. методами иссле-
дования. К ним относятся рентгеноструктурный анализ,
электроно- и нейтронография.
Физические свойства К. Применение К. в электронной
технике. Все физ. св-ва К. — электрич., магн., оптич.,
акустич., механические и др. — связаны между собой и
обусловлены крист, структурой, силами связи между ато-
мами и энергетич. спектром эл-нов (см. Зонная теория).
Напр., электрич., магн. и оптич. св-ва существенно за-
висят от распределения эл-нов по уровням энергии. Мн.
св-ва К. (прочность и пластичность, окраска, люминесцент-
ные св-ва и др.) определяются не только указанными фак-
торами, но и кол-вом и типом дефектов. Наиболее ха-
рактерная особенность К. — зависимость большинства их
физ. св-в от направления (анизотропия).
Рис 4. KoMi'dint кварца — прир
щен-, iro гидк " ' г;' альным мето;
и I'L'p*. Ри. 5 Кристаллы алюмоиттриевого граната,
активированного неодимом и кристалл фл*оори-
*3, выращенные метолом зонн >й ииавии
Рис. 6. Огранённые кристаллы алюмоиттриевого
граната, легированного различными примесями
КРИСТАЛЛЫ
234
Разл. св-ва К. широко используются в электронике.
Так, возможность изменять в весьма широких пределах
электропроводность ПП кристаллов используется при соз-
дании ПП приборов (диодов, транзисторов, ИС). Взаимо-
связь электрич. и механич. св-в (прямой и обратный
пьезоэлектрический эффект) лежит в основе работы пьезо-
электрич. генераторов механич. колебаний и стабилиза-
торов частоты, взаимосвязь электрич. и акустич. св-в —
акустоэлектронных устройств, взаимосвязь оптич. и акус-
тич. св-в — акустооптических устройств. Нелинейность
оптич. св-в К. используется для создания модуляторов
света, преобразователей частоты и др. устр-в (см. Нели-
нейные кристаллы, Нелинейная оптика). В результате ин-
жекции носителей заряда в ПП кристалл возможна ге-
нерация оптич. излучения, что используется в инжекцион-
ных лазерах. На взаимных преобразованиях электрич. и
оптич. сигналов основана работа разл. устр-в оптоэлектро-
ники и интегральной оптики. В запоминающих устр-вах
большой ёмкости используются К. разл. типов ферритов.
Область применения К. в электронике непрерывно расши-
ряется по мере обнаружения новых св-в и эффектов и
(или) получения новых крист, материалов. Наиболее часто
К. применяются в форме тонких крист, плёнок (преим.
эпитаксиальных). См. таблицу.
Наиболее распространённые синтетические кристаллы и области их применения
Название кристалла Химиче- ская формула Форма кристалла Основные области применения
ПП материалы Массивные Монохроматоры для рентге- кристал- новского излучения лы раз- ной фор- мы Кремний Si Пластины Подложки для эпитаксиаль- ных плёнок различных ПП Плёнки ИС, транзисторы, ПП диоды, фотоприёмники, солнечные элементы, тензодатчики
ПП материалы Массивные Монохроматоры для рентге- кристал- новского излучения лы раз- ной фор- мы Германий Ge Пластины Подложки для эпитаксиаль- ных плёнок различных ПП Плёнки Транзисторы, лавинно-пролёт- ные диоды, солнечные эле- менты
Кварц a-SiO, Пьезоэлектрич материал Пластины Пьезоэлектрич. преобразова- тели, стабилизаторы час- тоты
Арсенид GaAs галлия Фосфид GaP галлия Арсенид In As индия Фосфид 1пР индия Антимонид GaSb галлия Антимонид InSb индия ПП материалы ПП лазеры, светодиоды, Плёнки устр-ва интегральной опти- ки и оптоэлектроники, ИС, транзисторы, диоды Ганиа, солнечные элементы
Селенид CdSe кадмия Сульфид CdS кадмия ПП материалы Фотоприёмники, акусто- Плёнки электронные устр-ва, сол- нечные элементы
ПП материалы Оксид ZnO Плёнки Акустоэлектронные устр-ва цинка
Теллурид свинца, (РЬ, Sn) Те олова Те™ cd>Ге кадмия Сульфид ZnS цинка ПП материалы х Приёмники ИК излучения > Плёнки 1 ПП лазеры Люминофор Электролюминесцентные па- Плёнки нели, экраны ЭЛП
Название кристалла Химиче- ская формула Форма кристалла Основные области применения
Селенид цинка ZnSe Пластины Лазерный материал, компо- нент люминофоров Окна газовых лазеров
Диэлектрич. материал
Алмаз С Плёнки Изолирующие, теплопроводя- щие слои в микроэлектрон- ных устр-вах
Диэлектрич. материал
Сапфир (X-AI2O3 с примесью Fe Пластины Подложки для ИС
Гадолиний- галлие- вый гра- нат Cd3Ga2(GaO<)3 Пластины Материал подложек в магн запоминающих устр-вах
Лазерный материал
Рубин a-Ai2O3 с примесью Сг Стержни Активные элементы лазеров
Алюмоит- трневый гранат y3auo2 Стержни Лазерный материал
Активные элементы лазеров
Иттрий- железный гранат Y3Fe2(FeO03 Массивные кристал- лы раз- ной формы Активный материал магн. за- поминающих устр-в, мате- риал для магн. сердечников в СВЧ электронике
Дигидро- фосфат аммония Дигидро- фосфат калия NH4H2PO4 (ADP) КН2РО« (KDP) Массивные кристал- лы раз- ной формы Лазерный материал А Модуляторы лазерного из- лучения
Парател- лурит ТеО2 Пластины Акустооптич. материал
Титанат ба- рия, стронция (Ba, Sr)TiO3 Пластины из крист, керами- ки и плёнки Компонент керамич. диэлект- риков, пьезо- и сегнето- электриков СВЧ фазовращатели и филь- тры
Ниобат лития LiNbO3 Массивные кристал- лы раз- ной формы, плёнки Пьезоэлектрич. материал Волноводы в акустоэлектрон- ных и акустооптич. устр-вах
Флюорит CaF2 Массивные кристал- лы раз- ной формы Без примесей — оптич. ма- териал Линзы, призмы Активированный разл. при- месями — лазерный ма- териал. Активные элемен- ты лазеров
П35
КЮРИ
ПИИННМИВ
В технологии микроэлектроники К. также наз. часть
полупроводниковой пластины, в объёме и на поверхности
к-рой сформированы элементы ПП интегральной схемы
или отд. ПП прибор, межэлементные соединения и кон-
тактные площадки (см. Чип).
Лит.: Бок ий Г. Б., Кристаллохимия, 3 изд., М., 1971; Киттель Ч.,
Введение в физику твёрдого тела, [пер. с англ.], М., 197В; Современная
кристаллография, под ред. Б. К. Вайнштейна, т. 1—4, М., 1979—81.
Е. И. Гиваргиэов, Р. М. Имамов.
КРУТИЗНА ХАРАКТЕРИСТИКИ электронной
лампы, дифференциальный параметр, определяемый от-
ношением изменения анодного тока к вызвавшему его изме-
нению напряжения на управляющей сетке при заданных
напряжениях на остальных электродах (см. Анодно-сеточ-
ная характеристика). К. х., характеризующая усилит, св-ва
приёмно-усилительных ламп, обычно лежит в пределах
0,5—50 мА/В.
КУЛбНА ЗАКОН [по имени франц, физика Ш. Ку-
лона (Ch. Coulomb)], основной закон электростатики, выра-
жающий зависимость силы F взаимодействия между двумя
неподвижными точечными электрич. зарядами Qi и Ог, рас-
положенными в однородной изотропной среде, от рас-
стояния между ними:
Ри<" Структура каменной соли
О
«о
Риг Я. Структура алмаза.
~ г2 г
где г — вектор, направленный от заряда Qi к заряду Ог,
г=|г[ 1с — коэф, пропорциональности, зависящий от св-в
среды, в к-рой происходит взаимодействие. В СИ к=
= 1/4леео, где ео — электрич. постоянная, е — относит, ди-
электрич. проницаемость среды. К. з. установлен Кулоном
В 1 785. И. И. Голеницкий.
КУМЁТР (Q-м е г р), то же, что добротности изме-
ритель.
КЮРЙ ТЕМПЕРАТУРА [по имени франц, физика
П. Кюри (Р. Curie)] (Тк), температура перехода ферро-
магнетика из ферро- в парамагнитную фазу; температура
перехода сегнетоэлектрика из полярной фазы в неполяр-
ную. При нагревании ферромагнетика или сегнетоэлектрика
и приближении их темп-ры Т к Тк усиливающееся теп-
ловое движение атомов «расшатывает» характерную для
этих в-в упорядоченность магн. или электрич. структуры
(упорядоченную ориентацию магн. или электрич. моментов,
дальнего магн. порядка и т. п.). При Т=ТК интенсивность
теплового движения атомов оказывается достаточной для
полного разрушения такой упорядоченности. Вблизи К. т.
скачком изменяются магн. восприимчивость, диэлектрич.
проницаемость, теплоёмкость и др. величины, характери-
зующие физ. св-ва в-ва, что обычно используется для
точного определения этой темп-ры. По порядку величины
К. т. определяется энергией взаимодействия ч-ц, создаю-
щего при Т<ТК соответствующую упорядоченность в в-ве.
Напр., для ферромагнетиков величина Тк составляет от 2,2 К
(в GdCh) до 1394 К (в Со), для сегнетоэлектриков —
ОТ 123 К (в КН2РО4) ДО 1483 К (в ЫЧЬОз). в. Д. Харитонов.
Рис. 10. Структура халькопирита
ЛАВИННОЕ
236
ЛАВЙННОЕ УМНОЖЕНИЕ НОСЙТЕЛЕИ ЗАРЯДА,
образование пар подвижных носителей заряда (электронов
и дырок) при ударной ионизации атомов крист, решётки
полупроводника подвижными электронами, ускоренными
внеш, электрич. полем. Минимальные (пороговые) значе-
ния энергии ионизации для эл-на и дырки составляют
обычно (1—2) 1д, где^д — ширина запрещённой зоны. Веро-
ятность того, что эл-н (дырка) вызовет ударную ионизацию
на единице длины пути, определяется коэффициен-
том ударной ионизации эл-на ап и дырки ар. Коэф.
ап и ар являются быстро возрастающими ф-циями локаль-
ной напряжённости Е электрич. поля:
а„.„~ехр(4) •
где Ес — характерное для данного конкретного ПП зна-
чение напряжённости поля, при к-ром наступает насыщение
ионизации; Напр., в германии ap«s2an, в
кремнии апяг10Ор, masl, в арсениде галлия ап»ар1 mas 2.
Интенсивность Л. у. н. з. характеризуется коэффициента-
ми умножения эл-нов АЛП и дырок Мр, равными числу пар
носителей заряда, созданных в образце длиной L одним
первичным эл-ном или дыркой. Лавинный пробой на-
ступает при Мп р—ьоо. В Ge, Si, GaAs Л. у. н. з. дости-
гает заметной величины в полях порядка (2—5)-107 В/м,
реализуемых в обратносмещённых р—п-, р—i—п-диодах,
диодах с барьером Шоттки и т. п. Л. у. н. з. лежит
в основе работы лавинно-пролётных диодов, лавинных фо-
тодиодов И др. ПП приборов. А. С. Тагер
ЛАВЙННО-ПРОЛЕТНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ, то-
ковая неустойчивость, возникающая в полупроводниках
вследствие ударной ионизации и лавинного умножения но-
сителей заряда (НЗ). Обусловлена запаздыванием тока
НЗ, образующихся в процессе ударной ионизации в
данном участке ПП, по отношению к изменению напря-
жённости электрич. поля. Запаздывание вызвано конечным
временем развития лавины НЗ и в сочетании с запаз-
дыванием, связанным с конечной скоростью дрейфа НЗ
(пролётным запаздыванием), вызывает сдвиг фаз между
перем, составляющей тока НЗ и падением напряжения на
каждом участке ПП на угол, превышающий л/2. При этом
кинетич. энергия НЗ трансформируется в энергию ВЧ
эл.-магн. поля, амплитуда колебаний к-рого возрастает.
Л.-п. н. впервые открыта на СВЧ сов. учёными А. С. Та-
гером, А. И. Мельниковым, Г. П. Кобельковым и А. М. Це-
биевым в 1959. Лежит в основе работы лавинно-пролёт-
ных диодов.
ЛАВЙННО-ПРОЛЕТНЫЙ ДйбД (ЛПД), полупровод-
никовый диод с отрицательным сопротивлением в СВЧ
диапазоне, работающий при обратном смещении полупро-
водникового перехода в режиме лавинного умножения
носителей заряда и их пролёта через полупроводнико-
вую структуру. Возникновение отрицат. сопротивления в
ЛПД связано с конечным временем как нарастания лавин-
ного тока, так и прохождения носителями пролётной об-
ласти (пролётным эффектом), что приводит к появлению
фазового сдвига между током и напряжением на выво-
дах прибора. Существенным для работы ЛПД (наряду с
инжекционно-пролётными диодами и др. ПП приборами
этого класса) является выполнение примерного равенства
между периодом колебаний СВЧ поля (Г) и характерным
временем пролёта носителей заряда т (Т~т). Идея создания
ЛПД впервые высказана амер, физиком У. Ридом в 1958.
Экспериментально генерация колебаний с помощью ЛПД
наблюдалась впервые в СССР в 1959 на германиевых ди-
одах группой сотрудников под руководством А. С. Тагера.
Принцип действия ЛПД можно объяснить на примере
ПП диода со структурой р —п-типа (рис. 1, а). При пода-
че пост, обратного напряжения, равного напряжению про-
боя, в ЛПД в результате ударной ионизации атомов крист,
решётки развивается процесс лавинного умножения но-
сителей заряда (см. Пробой полупроводниковых приборов).
Рождение пар эл-н — дырка происходит в узкой части об-
ласти пространств, заряда, наз. слоем умножения (СУ),
где напряжённость электрич. поля достаточна для удар-
ной ионизации (рис. 1, б и в). При воздействии на ЛПД
СВЧ составляющей электрич. поля поток носителей, выте-
кающий из СУ, будет модулирован по плотности. По-
скольку электрич. поле в СУ определяет не саму вели-
чину лавинного тока, а скорость его изменения, то плот-
ность носителей заряда в сгустке будет нарастать при
положит, знаке напряжённости СВЧ поля и достигнет мак-
симума в момент времени 0,5 Т, когда это поле равно
нулю (рис. 2). Т. о., осн. масса носителей, инжектирован-
ных из СУ в пролётную область (ПО) запирающего слоя,
попадает а тормозящее СВЧ поле. Дрейфуя через
ПО в ускоряющем пост, поле и тормозящем СВЧ поле,
носители заряда осуществляют преобразование энергии
пост, тока в энергию СВЧ колебаний. Энергия взаимодей-
ствия носителей со СВЧ полем максимальна, если время
их дрейфа через ПО (время пролёта) не превышает 0,5 Т
и соответствует интервалу 0,5 Т—Т, когда напряжённость
СВЧ поля отрицательна. Из-за несимметричности р—п-пере-
хода время дрейфа эл-нов до низкоомной п-области су-
щественно больше времени дрейфа дырок до р -об-
ласти — для такой структуры именно время пролёта эл-нов
определяет диапазон частот, при к-ром фазовый сдвиг
между напряжением и током в ЛПД лежит в пределах
л/2—Зл/2 и прибор имеет отрицат. сопротивление.
При конструировании ЛПД необходимо учитывать две
особенности прибора: высокую плотность мощности рас-
сеяния (до 105 Вт/см2) и возможность возникновения по-
верхностного пробоя. Для лучшего отвода тепла от р—л-
перехода и устранения поверхностного пробоя обычно
используют ЛПД с мезаструктурой в форме усечённого
конуса, смонтированной на металлич. пластине с высокой
теплопроводностью (напр., из Ад, Си, Аи) или на метал-
лизир. алмазной пластине (рис. 3), причём слой ПП между
областью тепловыделения и металлом (р 1-слой) составля-
ет от долей единицы до единиц мкм. Для создания ЛПД
используют структуры типа: р+ — т+ — п — п^. Me — П|+ —
п — п^-. Me — п — ni1- — п — П2*-, р+ — п — п +, Me — п —
п ,р —р — п — п\ р —р — п+, образуемые диффу-
зией примесей, ионной имплантацией, эпитаксиальным
наращиванием и напылением металла в вакууме с образо-
ванием барьера Шоттки. В первых трёх структурах, наз.
модифицир. структурами Рида, сильно легированный слой
п/ предназначен для уменьшения ширины СУ, что позволяет
уменьшить затраты энергии на генерацию носителей заря-
да в нём и повысить кпд прибора. Использование симмет-
ричной р — р — п — п -структуры (двухпролётной) поз-
воляет повысить как кпд, так и полное электрич. сопро-
тивление диода. При изготовлении ЛПД применяют ПП
материалы с высокой подвижностью, высокой дрейфовой
скоростью носителей заряда, а также большой шириной
запрещённой зоны (Ge, Si, As, InP).
ЛПД широко применяют для генерирования и усиления
эл.-магн. колебаний в диапазоне частот 1—400 ГГц. Наиболь-
шая выходная мощность Рвых в диапазоне 1—3 ГГц получена
в ЛПД с захваченным объёмным зарядом лавины (или
ЛПД с захваченной плазмой) и составляет сотни Вт в импуль-
се. Впервые режим с захваченной плазмой наблюдался в
237
ЛАВИНЫ
1967 в кремниевых ЛПД. Было обнаружено, что при работе
в режиме большого сигнала лавинный процесс а диоде быст-
ро распространяется на всю базовую область, к-рая запол-
няется высокопроводящей электронно-дырочной плазмой,
причём пространств, заряд плазмы сильно снижает напря-
жение на диоде. Этот режим отличается высокими зна-
чениями кпд прибора (до 60%), однако для его реализа-
ции необходима сложная контурная система. Наибольшие
Рвых и кпд в КВ области сантиметрового диапазона достиг-
нуты на ЛПД с модифицир. структурой Рида, выполненных
на основе GaAs, и составляют 15 Вт на 6 ГГц, 10 Вт на 10 ГГц,
3 Вт на 20 ГГц, ок. 2 Вт на 40 ГГц и 1,2 Вт на 60 ГГц в непре-
рывном режиме. Кпд диодов постепенно уменьшается от
30% на 6 ГГц до 20% на 40 ГГц. ЛПД в импульсном режиме
имеют Рвых до 35—40 Вт на 9 ГГц при кпд до 25%.
В миллиметровом диапазоне получили распространение
гл. обр. однопролётные и двухпролётные кремниевые ЛПД,
характеризующиеся след, параметрами. РВЬ|Х = 2,25 Вт на
частоте 40 ГГц, 1 Вт на частоте ок. 100 ГГц, 50 мВт
на 220 ГГц в непрерывном режиме и Рвых=23 Вт
на 35 ГГц, 15 Вт на 94 ГГц, 520 мВт на 217 ГГц
в импульсном режиме. Для повышения уровня СВЧ мощ-
ности устр-в на ЛПД применяют сумматоры, содержащие
десятки и даже сотни диодов. С помощью сумматоров
можно получать в сантиметровом диапазоне Рвых до сотен
Вт в непрерывном режиме и единиц кВт в импульсном
режиме. Повышение уровня СВЧ мощности удаётся эффек-
тивно реализовать и в миллиметровом диапазоне длин
волн (получено 40 Вт на 94 ГГц в импульсном режиме).
Кпд сумматоров обычно 85—90%
Лит.: Тагер А. С., Вальд-Перлов В, М., Лавинно-пролётные диоды
и их применение в технике СВЧ, М., 1968; Кэролл Дж., СВЧ-генераторы
на горячих электронах, пер. с англ., М., 1972; Зи С., Физика полупро-
водниковых приборов, пер. с англ., кн. 2, М., 1984; Сибирцев Л. С.,
Вальд-Перлов В. М., Вейц В. В., «Обзоры по электронной технике.
Сер. 1. Электроника CB4»S 1986, в. 20. В. М. Вальд-Перлов.
ЛАВЙННО-ТЕПЛОВбИ ПРОБОЙ, неограниченное
возрастание тока между электродами полупроводникового
прибора, связанное с разогревом межэлектродного слоя
полупроводника (диэлектрика) при ударной ионизации и
лавинном умножении носителей заряда (НЗ). Л.-т. п. обус-
ловлен тем, что с ростом темп-ры происходит рост концен-
трации неосновных НЗ, к-рый в свою очередь приводит
к увеличению лавинного тока и дальнейшему росту темп-ры
ПП. Л.-т. п приводит, как правило, к необратимому термич.
разрушению межэлектродного слоя и выходу прибора из
строя. См. также Пробой полупроводниковых приборов.
ЛАВЙННЫЙ ТРАНЗЙСТОР, биполярный транзистор,
устойчиво работающий при напряжениях на коллекторном
переходе, близких к напряжению лавинного пробоя. Уве-
личение числа носителей заряда в коллекторном переходе
связано с возникающей при этом ударной ионизацией.
Образование подвижных носителей в области объёмного
заряда коллектора компенсирует их потери в Л. т. при
инжекции и переносе, и коэф, усиления транзистора по
току (а) устанавливается равным единице. При увеличении
тока через Л. т. за счёт инжекции и переноса неосновных
носителей заряда соотношение а—1 сохраняется и при
напряжениях меньших, чем напряжения начала процесса
развития лавины, появляется отрицат. сопротивление в цепи
эмиттер— коллектор, что обеспечивает быстрое нарастание
тока в этой цепи. Устойчивая работа Л. т. в предпробойной
области обеспечивается повыш. однородностью распреде-
ления электрич. поля по площади коллекторного перехода.
Для изготовления Л. т. используются эпитаксиальные струк-
туры р — р-типа и п — п-типа на основе Ge и Si; базо-
вая область создаётся методом диффузии или имплантации
(см. Ионное легирование). Л. т. используются в генераторах
коротких импульсов, что позволяет создавать относительно
простые и надёжные устр-ва для формирования мощных
импульсов тока (до десятков А) со временем нарастания
импульса менее 10 с. Возможность генерирования корот-
ких импульсов с частотой повторения до 100 МГц обуслов-
ливает использование Л. т. в устр-вах совпадения импульсов
и в стробоскопич. осциллографах. Наличие падающего
участка, соответствующего отрицат. сопротивлению на ВАХ
Л. т., и малое эффективное значение времени пролёта
носителей заряда от эмиттера к коллектору позволяют
применять его также в генераторах и усилителях электрич.
колебаний дециметрового и сантиметрового диапазонов
ДЛИН ВОЛН, Ю А. Кузнецов.
ЛАВЙНЫ ШУМ в полупроводниках и диэлект-
риках, флуктуации тока I носителей заряда при наличии
ударной ионизации и лавинного умножения носителей, обу-
словленные дробовыми флуктуациями первичного тока
1$. Спектральная плотность 5д флуктуаций лавинного тока
на частотах v<gCl/T„ (т„ — время развития лавины) не зави-
сит от частоты и определяется выражением 5д=2е1М2Г, где
М — коэф, умножения, равный 1/1S, F—величина, зави-
сящая от отношения а„ р коэффициентов ударной иониза-
ции эл-нов (ап) и дырок (ар)- На высоких частотах (1 —
100 МГц) при больших значениях М«(102—105) величина
5д!:»8е//о2т2 (т— ср. время между ионизирующими столк-
новениями одной электронно-дырочной пары, u)=2nv) и при
заданном токе I практически не зависит от М и темп-ры
ПП или диэлектрика.
Лавинно пролётный диод. Рис. 1 С^ема лавинно-
пролётного диода со структурой р —л-типа (а),
распределение напряженности электрического
поля Е по структуре (б) и зависимость
- ности ударной ионизации ,* от продольной
q координаты х (в): Епр— величина напряженности
поля, соответствующая лавинному пробою; fi —
толщина слоя умножения; у—толщина запираю
щего слоя.
Рис. 2 Зависимость от времени f напряженности
СВЧ поля Е в слое умножения (а) и плот-
ности носителей заряда л, инжектированных из
слоя умножения в пролётную область (6) Т —
* период колебаний СВЧ поля.
Рис 3. Схема лавинно-пролетного диода с меза-
структурой, смонтированной на теплоотводе: 1 —
омическим контакт; 2 — сильно легированный
слой с электронной проводимостью (л -слой);
3 — слабо легированный слой с электронной про-
водимостью (п-слои), 4 — сильно легированный
слой с дырочной проводимостью (р -слои),
5 — теплоотводящая (металлическая или метал-
лизированная) пластина.
ЛАЗЕР
238
Л. ш.— осн. источник шума в лавинно-пролётных диодах
(ЛПД), а также в генераторах, усилителях и др. СВЧ устр-вах
на ЛПД. Повышенный по сравнению с обычным дробовым
шумом уровень Л. ш. и его высокая темп-рная стабильность
на СВЧ позволяет создавать генераторы шума на ЛПД,
используемые в качестве вторичных эталонов СВЧ шума
в радиоэлектронной аппаратуре. Возможность снижения ве-
личины путём использования материалов со значит, раз-
ницей в значениях ал р используется при создании лавинных
фотодиодов С ПОНИЖ. уровнем шума. А. С- Тагер.
ЛАЗЕР (оптический квантовый генератор),
источник когерентного эл.-магн. излучения оптич. диапазона,
действие к-рого основано на использовании вынужденного
излучения атомов и молекул. Слово «Л.» (LASER) — аббре-
виатура слов англ, выражения «Light Amplification by Sty-
mulated Emission of Radiation» — усиление света вынужден-
ным излучением. Первый Л. создан в 1960 (Т. Мейман,
США) на кристалле рубина (синтетич. корунд, активиро-
ванный ионами Сг). Создание Л. и несколько ранее мазеров
(1955) послужило основой зарождения и развития нового
Основные технические характеристики наиболее распространённых лазеров
направления в физике и технике — квантовой электроники.
Существующие Л. охватывают широкий диапазон длин
волн — от вакуумного УФ до длинноволнового ИК и суб-
миллиметрового.
Принцип работы Л. В основе работы Л. лежит способ-
ность возбуждённых атомов (молекул) под действием внеш,
эл.-магн. излучения соответствующей частоты совершать вы-
нужденные квантовые переходы и усиливать это излуче-
ние. Система возбуждённых атомов (активная среда) может
усиливать падающее излучение, если она находится в сос-
тоянии с т. н. инверсией населённостей, когда число атомов
на возбуждённом энергетич. уровне превышает число ато-
мов на нижерасположенном уровне.
Во всех ранее существовавших традиц. источниках света
использовалось спонтанное излучение системы возбуждён-
ных атомов, складывающееся из случайных процессов излу-
чения множества атомов в-ва. При вынужденном излучении
все атомы когерентно излучают кванты света, тождествен-
ные по частоте, направлению распространения и поляриза-
ции квантам внеш. поля. В активной среде Л., помещён-
Тил ла- зе- ра Активная среда Длина волиы, мкм Режим работы Мощность излучения Частота повторе- ния им- пульсов. Гц Длитель- ность импульса Расходи- мость излучения Кпд, % Области применения
Не—Ne 0.63 Непрерывный 0.5—50 мВт — — 0.7—3.5 мрад 0.01—0.1 Медицина, голография, системы записи и считы- вания информации, науч, исследования
СО2—N2 10.6 10,6 Непрерывный Импульсный 1—1,5 - 104Вт 10—5 • 103 Вт (средняя) До 2,5 • 10* 0,006—100 мкс До 25 мрад До 7 мрад До 20 До 6 Лазерная технология, медицина м
l? 0,33—0.53 Непрерывный 0,01—20 Вт — — 0,5—1,5 мрад 0,01—0,1 Медицина, лазерная технология, лазерная пе- чать
DF (химический) 3.5—4 Непрерывный 1—1 10* Вт — — 1,8—15 мрад — Системы передачи энер- гии, системы связи и др.
KrF (эксимерный) 0,249 Импульсный 20—250 Вт (средняя) До 103 4- 10 3— 1 мкс 0,1—6 мрад 0,03—2 Технология микроэлек- троники (отжиг ПП, фото- литография И др.)
жл2 Органические красители 0,25—1.01 Квазииепре- рывный 0,1—3 Вт (средняя) 10s <1 ПС 1,4—1,5 мрад 30—60 Спектроскопия, науч, ис- следования, медицина
Алюмоиттрие- вый гранат с неодимом (АИГ: Nd3+) 1,06 1,06 1,06 Непрерывный Импульсный свободной генерации Импульсный с модулир. доброт ность ю 0,05—103 Вт 20—600 Вт (средняя) 2—100 МВт (пиковая) 1—300 0,1—100 0,1—10 мс 2—25 ис 2—24 мрад 3—24 мрад 0,3—3 мрад 1—3 1—2 0,4—1 Лазерная технология, медицина Лазерная технология Медицина, спектроско- пия, нелинейная оптика, фотохимия, источники на- качки
с; f— 1,06 Режим синхро- низации мод 0,02—2 ГВт (пиковая) 10 30—150 пс 0,3—0,7 мрад 0,01 Спектроскопия, иссле- дование быстропротекаю- щих процессов, источники накачки
Рубин 0,6943 Импульсный свободной генерации 1—38 Вт (средняя) 0,016—5 0,3—3 мс 3—18 мрад 0.1—1 Голография, диагности- ка плазмы, спектроско- пия, офтальмология, ла- зерная технология
Рубин 0.6943 Импульсный с модулир. добротностью 0,02—1 ГВт (пиковая) 0.017—1 12—30 нс 0,3—1 мрад До 0,1 Г олография, диагности- ка плазмы, спектроско- пия, офтальмология, ла- зерная технология
GaAs GbAIAs 0,8—0.9 0,8—0.9 Непрерывный (одиночные лазеры) Непрерывный (интегральные решётки) 5—40 мВт 100—500 мВт — — 20—40 град 20—40 град 1—30 10—20 Волоконио-оптич. линии связи, системы записи и считывания информации
С 0,8—0.9 Импульсный (одиночные 5—30 Вт (пиковая) 10s 102 нс 20—40 град 10—20 Импульсные источники света
GalnAs | GaAllnAs J 1.3—1.5 лазеры) Непрерывный 1—5 мВт — — 20—40 град 10—20 Волоконно-оптич. ЛИНИИ связи
PbS, PbSe-i PbTe f 4—15 Непрерывный с глубоким охлаждением 0.1 мВт — — 1 сред ~5 Спектроскопия высоко- го разрешения
Газовые Л. 2 Жидкостные Л. 3 Твердотельные Л. 4 Полупроводниковые Л.
239
ЛАЗЕР
ной в оптический резонатор (образованный, напр., двумя
плоскими параллельными друг другу зеркалами), за счёт
усиления при многократных проходах излучения между
зеркалами формируется мощный когерентный пучок лазер-
ного излучения, направленный перпендикулярно плоскости
зеркал. Обычно лазерное излучение выводится из резо-
натора через одно из зеркал, к-рое делают частично про-
зрачным. Энергия возбуждения подводится к Л. через
систему накачки, обеспечивающую инверсию населённостей
энергетич. уровней и необходимый коэф, усиления активной
среды. Для создания и поддержания в активной среде
инверсии населённостей применяются спец, методы, зави-
сящие от структуры активной среды. Так, в Л. на кристалле
рубина инверсия населённостей осуществляется посредст-
вом оптич. накачки по т. н. трёхуровневой схеме
(рис. 1, а). В энергетич. спектре атомов Сг в кристалле
рубина наряду с узкими уровнями 8| (осн. состояние) и £2
(возбуждённое метастабильное состояние) имеется распо-
ложенная выше уровня £2 сравнительно широкая полоса
энергетич. состояний (полоса поглощения), играющая
роль третьего уровня. Под действием оптич. накачки атомы
Сг переходят из осн. состояния 6| в состояни^ €з« Через
очень короткий промежуток времени (~10 с) атомы
безызлучательно переходят в состояние &2.
Время жизни атомов в метастабильном состоянии
существенно выше, чем в состоянии 83 (~10”~3 с). При
достаточно быстром переводе атомов из осн. состояния
в состояние &.5 (при высокой мощности источника накачки)
плотность числа ч-ц на уровне £2 окажется выше, чем на
уровне £1, т. е. возникнет инверсия населённостей уровней
£_• и £|, при переходе между к-рыми осуществляется лазер-
ная генерация.
Существуют активные среды, работающие по четырёх-
уровневой схеме (рис. 1, б); к ним относятся, напр.,
кристаллы алюмоиттриевого граната с Nd. В энергетич.
спектрах таких сред между метастабильным £3 и основным
уровнями имеется промежуточный рабочий уровень
к-рый расположен настолько выше основного, что в условиях
термодинамич. равновесия его заселённость незначительна.
Лазерная генерация осуществляется при переходе 6з—
Малая населённость уровня облегчает создание инверсии
населённостей, что является осн. преимуществом активных
сред, работающих по четырёхуровневой схеме. По четырёх-
уровневой схеме работает большинство Л. на твёрдых актив-
ных средах, многие Л. на газовых средах, а также нек-рые
Л. др. типов.
Основой любого Л. является активный элемент, в к-ром
непосредственно происходит процесс вынужденного излуче-
ния и формируется лазерный луч. Активный элемент, зер-
кала резонатора, система возбуждения часто объединяются
в единую конструкцию, наз. излучателем. В состав Л. кроме
излучателя входят блок электропитания и система охлажде-
ния (для мощных Л.).
Л. могут излучать в разл. режимах; непрерывно в тече-
ние длит, времени; однократно в виде одиночной вспышки;
в импульсном режиме с разными частотами повторения
импульсов. Как источник излучения Л. преобразует мощ-
ность источника возбуждения в когерентное оптич. излу-
чение с определённым кпд (отношение мощности лазер-
ного излучения к мощности возбуждения, подводимой к
излучателю). Важной характеристикой Л. является также
угловая расходимость лазерного излучения.
Классификация Л. По типу активной среды различают
(рис. 2): газовые лазеры, жидкостные лазеры; твердотель-
ные лазеры, к к-рым можно отнести также полупроводни-
ковые лазеры. В газовых Л. (ГЛ) активной средой является
газ или смесь газов, возбуждаемые газовым разрядом.
Инверсия населённостей создаётся в результате избират.
возбуждения энергетич уровней, находящихся вблизи резо-
нансных переходов разл. атомов, за счёт неупругих соуда-
рений ч-ц газа. Наиболее распространённым ГЛ является
гелий-неоновый Л., излучающий на квантовых переходах
между энергетич. уровнями атомов Ne с длиной волны
1=0,6328 мкм. Др. важный представитель ГЛ — Л. на смеси
газов СО2 — Ng, излучающий в ИК диапазоне (1= 10,6 мкм).
Лазерная генерация в Л. на СОг — Ng происходит на коле-
бательно-вращат. переходах молекулы СО2. Этот Л. имеет
наиболее высокий кпд среди всех Л., достигающий 20—30%,
а также наибольшую мощность непрерывного излучения,
достигающую неск. десятков кВт. Широкое распространение
среди ГЛ получили также ионные Л., в частности аргоновый
Л., использующий генерации на ионах Аг, возбуждаемых
мощным дуговым разрядом. Помимо ГЛ с возбуждением
газовым разрядом получили развитие газодинамич. ГЛ,
в к-рых инверсия населённостей возникает при резком
охлаждении нагретой газовой смеси, а также хим. ГЛ,
в к-рых возбуждённая активная среда образуется в результа-
те протекания хим. реакций.
В жидкостных Л. (ЖЛ) активной средой служат р-ры
органич. или неорганич. соединений. В получивших наиболь-
шее распространение ЖЛ на р-рах органич. красителей
удаётся осуществить плавную перестройку частоты излу-
чения в пределах широкой (до 100 нм) полосы люмине-
сценции красителя. Перестройка осуществляется с помощью
дисперсионных элементов (призм, дифракц. решёток), рас-
положенных внутри резонатора Л. ЖЛ на разл. органич.
соединениях перекрывают диапазон длин волн 0,3—1,2 мкм.
Накачка осуществляется лампами-вспышками или др. Л. В
процессе накачки р-р красителя непрерывно прокачивается
через область возбуждения.
В твердотельных Л. (ТЛ) активной средой являются оптич.
монокристаллы и стёкла, содержащие примеси ионов-акти-
ваторов, такие, как Сг, Nd, Er, ионы металлов переходных
групп. Возбуждаются ТЛ внеш, источником света: импульс-
ными и дуговыми газоразрядными лампами, светодиодами,
полупроводниковыми Л. (ПЛ) и др. Большую известность
среди ТЛ получили Л. на рубине, излучающий видимый свет
с длиной волны 1=0,6943 мкм, и Л. на алюмоиттриевом
гранате и стёклах разл. составов с примесью Nd, дающие
ИК излучение с 1=1,06 мкм. Относительно большое время
жизни возбуждённых энергетич. уровней (~10 —10 с)
обусловливает важную способность ТЛ работать в режиме
модулированной добротности резонатора, при к-ром запа-
сённая в активной среде энергия возбуждения излучается
в виде короткой (~10 с) мощной вспышки.
В отд. группу ТЛ выделяются ПЛ. В ПЛ активная среда
создаётся в объёме электрон но-дырочного перехода
(р — п-перехода) в ПП при возбуждении током, текущим
в прямом направлении, за счёт инжекции в область пере-
хода неравновесных носителей заряда — эл-нов проводи-
мости и дырок. Для создания ПЛ применяются GaAlAs,
InP, PbSe, PbS и др. ПП материалы. В силу малых объемов
р — п-перехода ПЛ имеют малую мощность возбуждения
и небольшую выходную мощность (единицы и десятки мВт);
являются самыми миниатюрными представителями Л.— их
размеры составляют доли мм, а вместе с корпусом и
устр-вом для теплоотвода —1 см. Используя ПП разл.
Лазер. Рис 1 Возбуждение генерации: а — в
трёхуровневой системе; б — в четырехуровневои
системе; £ , £ , £ ь, £ —энергетические уровни.
ЛАЗЕР
240
состава, можно получать излучение на длинах волн в диапа-
зоне 0,7—1,6 мкм. В таблице приведены осн. характеристи-
ки разл. типов Л.
Применение Л. Узкий лазерный луч, сфокусированный
на поверхности материала, может плавить, резать, испарять
любые материалы. Такие возможности Л. легли в основу
лазерной технологии. Наиболее эффективна лазерная тех-
нология в электронной технике, особенно в произ-ве
интегральных схем (изготовление фотошаблонов, подгонка
резисторов, лазерное скрайбирование, заварка корпусов
ИС и др.). Использование Л. на СОг позволяет достигнуть
высокой точности и чистоты поверхности при изготовле-
нии узлов и сборке стеклянных оболочек СВЧ ЭВП, фото-
электронных умножителей, видиконов и др. Мощные Л. на
COs успешно используются также в автомобильной
пром-сти, судостроении, машиностроении для резки сталь-
ных листов, закалки трущихся поверхностей, сварки кон-
струкций, закалки инструмента.
Л. нашли широкое применение в хирургии, офтальмоло-
гии, стоматологии, терапии. Непрерывное лазерное излу-
241
ЛАЗЕР
чение мощн. до 100 Вт используют в хирургии в качестве
«лазерного скальпеля» для получения бескровных и асептич.
разрезов биоткани. Коагулирующее воздействие лазерного
излучения используют в офтальмологии для приваривания
отслоившейся сетчатки, заваривания кровеносных сосудов
глазного дна, в эндотерапии — для коагуляции острых кро-
воточащих язв желудочно-кишечного тракта. Импульсное
лазерное излучение служит для лечения глаукомы, катарак-
ты и др.
Л. успешно применяют в вычислит, технике для записи
и считывания информации (оптич. ЗУ). В бытовой технике
начинают применять лазерные видео- и звуковые проигры-
ватели (см. Оптическая обработка информации). Появление
Л. открыло широкие перспективы для развития оптичес-
кой связи. Волоконно-оптические линии связи на основе ПЛ
успешно эксплуатируются; создаются системы с передачей
лазерного излучения в атмосфере. Лазерные локац. системы
всё шире применяют для исследования атмосферы, опреде-
ления координат и распознавания разл. целей, слежения
за их перемещением, в т. ч. для определения координат
искусств, спутников Земли, взаимного положения космич.
объектов (см. Оптическая локация). С помощью лазерного
дальномера с высокой точностью определено расстояние
от Земли до Луны и др. космич. объектов.
Л. в геодезии позволяют усовершенствовать традиц.
методы измерений (нивелирование, измерение расстояний,
углов, задание направлений) при увеличении точности и
дальности действия. Для задания направлений и опреде-
ления координат протяжённых объектов (при прокладке
туннелей, каналов, трубопроводов и т. д.) используют ла-
зерные визиры. Созданы и успешно используются лазер-
ные интерферометры и доплеровские измерители скорости.
Широкое применение в полиграфии, пром, произ-ве для
маркировки изделий находит лазерная печать.
Использование Л. в спектроскопии существенно повысило
разрешающую способность и чувствительность спектраль-
ных приборов.
Важными областями применения Л. являются также ла-
зерное разделение изотопов, лазерная химия, исследуются
возможности лазерного термоядерного синтеза.
Особенности технологии Л. Способы и приёмы, исполь-
зуемые при изготовлении Л., определяются излучаемой
мощностью, агрегатным состоянием активной среды (газ,
жидкость, твёрдое тело), способами её возбуждения, ре-
жимом работы (импульсный или непрерывный), частотным
диапазоном излучения и основываются как на методах,
применяемых в произ-ве оптич. приборов (напр., использо-
вание спец, оптич. материалов, обработка оптич. поверх-
ностей, нанесение отражающих и просветляющих покры-
тий, юстировка, измерение коэф, оптич. усиления и др.),
так и на традиц. технологии электровакуумных, газораз-
рядных и ПП приборов.
Технология ГЛ во многом определяется конструкцией их
активного элемента. Типичный активный элемент ГЛ пред-
ставляет собой трубку (капилляр) из вакуумного стекла,
плавленого кварца или бериллиевой керамики (у лазеров
повыш. мощности), заполненную газом или паром при
небольшом давлении (102—10J Па) либо смесью газов. Дл.
трубок 25—200 см, диам. 1—20 мм. Трубки изготовляют
по технологии ЭВП. Важнейший конструктивный параметр
трубки — её прямолинейность: прогиб всего в 0,2 мм у труб-
ки дл. 100 см и диам. неск. мм приводит к заметному
нежелат. сужению (перекрытию) рабочей зоны Л. Трубки
должны иметь по всей длине одинаковую толщину стенок
и высокую однородность их материала, в противном случае
во время прогрева в стенках трубки возникают заметные
деформации, приводящие к нестабильности параметров ГЛ.
Трубки с торцов закрывают плоскими тонкими пластинами
из оптически прозрачного материала, устанавливая их под
углом Брюстера относительно оси трубки (т. н. окна Брюсте-
ра). Материал, из к-рого делают окна Брюстера, и качество
его обработки существенно влияют на параметры ГЛ. Напр.,
для ГЛ с излучением в видимой области спектра окна
Брюстера изготовляют из пластин кварцевого стекла (тол-
щиной 1—2 мм); пластины обрабатывают на плоскошли-
фовальных и полировально-доводочных станках, применяе-
мых в произ-ве оптич. приборов. Для окон с предельно
малыми потерями необходима т. н. глубокая полировка
поверхностей с полным удалением слоя материала со сле-
дами абразивной обработки пластины. Отклонение от плос-
кости у пластин допускается 15—20 нм, а шероховатость
поверхности менее 25 нм (14-й класс чистоты).
Перед сборкой канал трубки и окна Брюстера тщательно
моют и очищают. Сложной проблемой является удаление
из объёма трубки посторонних ч-ц, очистка газовой смеси
от посторонних примесей и обеспечение стабильности её
состава в течение всего периода эксплуатации Л. Окна
Брюстера соединяют с капиллярами посредством сварки,
пайки, склеивания или цементирования. Сварка и пайка пред-
почтительнее, т. к. эти способы соединения допускают
высокотемпературный прогрев собранной трубки для её
обезгаживания и обеспечивают большую долговечность и
сохранность соединения; соединения посредством клея или
цемента не выдерживают нагрева, в этом случае трубки
и окна Брюстера обезгаживаются раздельно и лишь потом
соединяются. Откачка и наполнение рабочего объёма ГЛ
газом осуществляется практически так же, как и при изго-
товлении обычных газоразрядных приборов; особенность
откачки состоит в том, что не допускается применение
масляных вакуумных насосов из-за возможности загрязне-
ния ч-цами масла внутр, поверхностей трубки и окон Брюс-
тера. Для стабилизации параметров и отбраковки негодных
изделий готовые трубки подвергают электротренировке
(см. Тренировка электронных приборов).
Сложным процессом в технологии любых Л. является
создание оптич. резонатора. Оптич. резонатор ГЛ состоит
из двух зеркал с многослойным диэлектрич. покрытием,
обладающих высокой отражат. способностью. Слои изго-
товляют из материалов с сильно отличающимися показате-
лями преломления (напр., MgF2 — ZnS; SiO2 — TiO2; SiO2 —
ZrO2). Слои наносят в вакуумных напылительных установках
термич., катодным или электронно-лучевым распылением.
Число слоёв покрытия и их толщину рассчитывают исходя
из заданных спектральных характеристик зеркал. Конструк-
ция резонатора должна обеспечивать стабильность поло-
жения зеркал при изменениях темп-ры и в течение всего
срока эксплуатации Л. Это достигается за счёт использо-
вания в конструкциях Л. спец, материалов (инвара, ситал-
лов, стекла, кварца) и технологич. методами (отжигом и
термоциклированием).
Технология ЖЛ во многом схожа с технологией ГЛ
благодаря тому, что в устр-ве их активных элементов есть
много общего. Для ЖЛ, напр., так же, как и для ГЛ, сущест-
вуют жёсткие требования к оптич. характеристикам их
активных элементов: материалы трубки с активной средой
должны быть прозрачны для генерируемого и возбуждаю-
щего излучений (обычно их изготовляют из оптич. кварца
или пиркса). Большое значение имеет чистота активного
в-ва ЖЛ. Чтобы исключить возможность накопления в актив-
ном в-ве разл. примесей, образующихся в результате его
взаимодействия с лазерным излучением, в-во непрерывно
прокачивают через капилляр.
ТЛ создают на примесных диэлектрич. кристаллах рубина
или алюмоиттриевого граната с неодимом и на стёклах.
Разработана технология изготовления крупных (диам. до
20—50 мм и дл. до 500 мм) монокристаллов рубина,
граната и др. Важнейшей проблемой технологии ТЛ являет-
ся улучшение оптич. однородности монокристалла путём
устранения в нём кристаллографич. несовершенств. Наи-
более распространёнными методами выращивания крупных
монокристаллов являются метод Чохральского (вытягивание
монокристалла из расплава нужного состава) и вертикаль-
ная зонная перекристаллизация (см. Зонная плавка). Кпд ТЛ
определяется качеством монокристаллов, поэтому для изго-
товления Л. используют монокристаллы только высокого
качества, кристаллографически совершенные. Монокристал-
лы после отжига и калибрования разрезают на заготовки
в виде цилиндров или пластин, из к-рых изготовляют актив-
ные элементы ТЛ. Боковые поверхности цилиндров (пластин)
шлифуют, а затем подвергают травлению, чтобы сделать их
16 Энц. словарь «Электроника»
ЛАЗЕР
242
шероховато-гладкими — это способствует повышению кпд
Л. Торцевые поверхности цилиндра (пластины), образующие
резонатор, полируют так, чтобы они были взаимно парал-
лельными с точностью до неск. угловых секунд. На поли-
рованные поверхности напылением в вакууме наносят тон-
кие просветляющие слои (SiOg, MgFs).
Сложной проблемой ТЛ является влияние на материал
активной среды и диэлектрич. покрытий мощного лазерного
излучения. Находящиеся на поверхностях активных элемен-
тов и зеркал ч-цы пыли и органич. в-ва под воздействием
мощного лазерного излучения разрушаются (разлагаются)
и загрязняют оптич. канал. Чтобы защитить канал от за-
грязнений, активный элемент помещают в герметичные
металлич. или кварцевые трубки.
ПЛ являются разновидностью ТЛ, однако благодаря тому,
что в активной среде из ПП материала могут быть получены
очень высокие значения коэф, оптич. усиления (до 104 см-1),
активные элементы из ПП обычно делают весьма малых
размеров (напр., длина оптич. резонатора 0,05—1 мм), это
предопределяет специфич. особенности их обработки. Спо-
собы обработки активных элементов ПЛ аналогичны тем,
что применяют при изготовлении ПП приборов. Напр.,
структуры ПЛ создают методами жидкофазной эпитаксии
из расплава Ga и газовой эпитаксии из гидридов металлов
и металлоорганич. соединений (МОС-гидридная техноло-
гия); для формирования активного элемента ПЛ применяют
фотолитографию (см. Литография) и избират. травление.
Существует много конструкций ПЛ с внеш, резонаторами,
но обычно используют резонаторы, образованные парал-
лельными гранями излучающего кристалла ПП. Для созда-
ния такого резонатора применяют лазерное скрайбиро-
вание и скалывание по плоскостям спайности монокристал-
ла ПП. Требуемый коэф, отражения резонатора обеспечи-
вается многослойными диэлектрич. покрытиями, выполняю-
щими ф-ции зеркал, к-рые наносят на грани кристалла
напылением в вакууме. Готовый активный элемент поме-
щают в герметичный корпус с окном, прозрачным для дан-
ного излучения.
Лампы накачки (ксеноновые и дуговые криптоновые)
изготовляют по технологии электровакуумных и газоразряд-
ных приборов.
Лит.: Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова,
т. 1—2, М., 1978; Ярив А., Квантовая электроника, пер. с англ., 2 изд., М.,
1980; его же, Введение в оптическую электронику, пер. с англ., М., 19ВЗ;
Звелто О., Принципы лазеров, пер- с англ., 2 изд., М., 1964; Тарасов Л.,
Знакомьтесь — лазеры!, М., 198В; Алейников В., Лазеры на окиси угле-
рода, М„ 1989. Г. М. Зверев.
ЛАЗЕР НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ, генератор
когерентных эл.-магн. колебаний оптич. диапазона длин волн
(ИК, видимого), принцип работы к-рого основан на взаимо-
действии пучка свободных релятивистских электронов с
пространственно-периодич. электрич. или магн. полем.
Относится к приборам релятивистской высокочастотной
электроники. Пучок релятивистских эл-нов в Л. на с. э.
создаётся с помощью ускорителя заряженных частиц. Взаи-
модействие этих эл-нов с пространственно-периодич.
электрич. или магн. полем происходит в ондуляторе,
располагаемом между секциями ускорителя так, что эл-ны
движутся вдоль оси ондулятора. Под действием простран-
ственно-периодич. поля поступательно перемещающиеся с
релятивистской скоростью эл-ны совершают поперечные
по отношению к оси ондулятора колебания и излучают
первичную (затравочную) эл.-магн. волну. Из-за Доплера
эффекта длина волны X первичного излучения в направле-
нии движения эл-нов равна Х=Хо/2у2, где Хо — пространств,
период электрич. или магн. поля в ондуляторе (обычно
Хо составляет неск. см); у — отношение кинетич. энергии
эл-нов к их энергии покоя. Если у^>1, то благодаря эффекту
Доплера величина Х<§СХО (частота первичного излучения во
много раз превышает частоту поперечных колебаний
эл-нов).
В открытом резонаторе, куда далее поступают эл-ны
и создаваемая ими первичная эл.-магн. волна, последняя
усиливается, превращаясь в направленное когерентное ла-
зерное излучение. Согласно классич. электродинамике,
такое излучение возникает в результате самосогласованного
процесса, включающего в себя группирование электронов
в сгустки под действием резонансной первичной волны
и последующее её усиление за счёт когерентного излуче-
ния образовавшихся электронных сгустков. Эффективное
группирование эл-нов возможно при угловой расходимости
пучка эл-нов, не превышающей неск. миллирадиан и при
моноэнергетичности эл-нов в пучке не хуже долей процен-
та. Согласно квантовой теории, усиление первичной эл.-
магн. волны происходит потому, что вероятность индуцир.
излучения эл-ном кванта hv (v — частота излучения) всегда
несколько больше, чем вероятность индуцир. поглощения
того же кванта. Это различие обусловлено отдачей, испы-
тываемой эл-ном при излучении или поглощении кванта.
Одно из гл. преимуществ Л. на с. э. перед лазерами
др. типов состоит в возможности плавной перестройки
длины волны излучения путём изменения величины кинетич.
энергии эл-нов (и, следовательно, у) при фиксир. значении
уо. В совр. Л. на с. э. получена генерация на длинах волн
10,В; 3,4 и 0,65 мкм. Ср. мощн. излучения не превышает
4 Вт при кпд ок. 1%. С использованием устр-в возврата
эл-нов в резонатор кпд Л. на с. э. может быть повышен
до 20—40%.
Лит.: Генераторы когерентного излучения на свободных электронах, пер.
с англ., М., 1963; Лебедев А. Н., «Природа», 1964, № 9, с. 26—36;
Маршалл Т., Лазеры на свободных электронах, пер. с англ., М., 1967.
С. Н. Столяров.
ЛАЗЕР с РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАТНОЙ
СВЯЗЬЮ (РОС-л азе р), лазер, в к-ром обратная связь
(взаимное преобразование встречных волн друг в друга)
осуществляется непрерывно в каждой точке объёма, зани-
маемого активной средой или внешним отражат. устройст-
вом. В зависимости от способа преобразования различают
нерезонансные и резонансные РОС-лазеры. В нерезонанс-
ных РОС-лазерах обратная связь возникает, напр., из-за
неселективного по частоте обратного рассеяния волн на
случайно расположенных неоднородностях среды. В резо-
нансных РОС-лазерах обратная связь осуществляется за счёт
сфазир. преобразования встречных волн в средах с перио-
дически модулир. параметрами (показателем преломления
или коэф, усиления), причём период модуляции кратен
половине длины волны излучения.
ЛАЗЕРА РЕЖЙМЫ РАБОТЫ, определяются характе-
ром действия источника накачки лазера и законом измене-
ния добротности оптич. резонатора лазера. Если резонатор
имеет пост, уровень потерь (и, соответственно, пост, доброт-
ность), то лазер работает в режиме т. н. свободной ге-
нерации. При этом временной характер выходного излу-
чения лазера определяется временным характером накачки:
при непрерывной накачке излучение непрерывно, при
импульсной оно носит импульсный характер. В газовых,
жидкостных и ПП лазерах форма импульса излучения
близка к форме импульса накачки, в твердотельных лазерах
в начале лазерного импульса имеются переходные пульса-
ции, затухающие за время жизни верх, лазерного уровня
(для рубинового лазера ~10 3 с, для лазера на гранате
Лазерная техника.
Рис. 1. Излучатели твер-
дотельных лазеров
.ЛТН-102 и ЛТИ-701
(СССР) и их основные
узлы.
Рис. 2. Излучатель твер-
дотельного импульсного
лазера ЛТИ-701 в дей-
ствии.
Рис. 3. Передающие оп-
тические модули на ос-
нове инжекционного ла-
зерного излучателя с
отрезком волоконно-оп-
тического кабеля.
243
ЛАЗЕРНАЯ
с Nd—2«10~~4 с). Часто в излучении твердотельных лазеров
наблюдаются хаотич. пульсации интенсивности, связанные
с флуктуациями добротности или длины оптич. резонатора.
Для получения коротких мощных импульсов излучения
лазера используют режим модуляции добротности
резонатора: во время действия накачки лазерный затвор
вводит в резонатор дополнит, потери, препятствующие воз-
никновению свободной генерации; после выключения
потерь (выключения лазерного затвора) энергия возбужде-
ния, запасённая в активной среде, излучается в виде ко-
роткого (10~ —10 с) и мощного (10’—108 Вт) импульса
лазерного излучения. Режим модуляции добротности удаёт-
ся получить в твердотельных лазерах и нек-рых видах
газовых лазеров, имеющих достаточно продолжит, время
жизни верх, лазерного уровня, позволяющее накапливать
на нём возбуждённые атомы активной среды. Режим мо-
дуляции добротности можно осуществить как при импуль-
сной накачке лазера (затвор открывается только в конце
действия импульса накачки), так и при непрерывной накач-
ке (затвор открывается и закрывается периодически с час-
тотами от неск. десятков Гц до неск. десятков кГц).
Дальнейшее сокращение длительности лазерных импуль-
сов (до неск. десятков пс) достигается в режиме моду-
ляции добротности при синхронизации мод оптич. резона-
тора, осуществляемой с помощью акустооптич. или электро-
оптич. лазерного затвора либо т. н. насыщающегося погло-
тителя. Интерференция многих (до 1000) продольных одно-
временно существующих мод колебаний в резонаторе
лазера приводит к появлению вместо короткого лазерного
импульса наносекундной длительности серии сверх-
коротких лазерных пичков пикосекундной длительности.
Самые короткие импульсы удаётся получить при синхро-
низации мод в лазерах с большой шириной спектральной
линии лазерного перехода (лазер на стекле с Nd, лазеры
на р-рах органич. красителей). Предельно достижимая дли-
тельность сверхкоротких лазерных импульсов при полной
синхронизации мод равна обратной полуширине спектра
генерируемых мод (r=1/Av).
Лит.: Тарасов Л. В., Физика процессов в генераторах когерентного
оптического излучения, М., 1981. Ю. Д. Голяев, Г. М. Зверев.
лазерная Искра, см. в ст. Пробой газа.
ЛАЗЕРНАЯ ЛОКАЦИЯ, см. в ст. Оптическая локация.
ЛАЗЕРНАЯ СВЙЗЬ, см. в ст. Оптическая связь.
ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНИКА, совокупность техн, средств для
генерации, преобразования, передачи, приёма и использо-
вания лазерного излучения. Л. т. включает в себя: собст-
венно лазеры; их элементы — излучатели (рис. 1, 2), актив-
ные элементы, оптические резонаторы, лазерные затворы,
источники накачки, блоки питания и управления, системы
охлаждения и др.; устр-ва управления лазерным пучком —
модуляторы света, дефлекторы, преобразователи частоты и
др.; приборы, системы, установки, в к-рых использование
лазеров определяет их функцион. назначение,— лазерные
технологич. установки, лазерные дальномеры, лазерные
звуко- и видеопроигрыватели и т. п.
В процессе развития и совершенствования Л. т. были
решены сложные техн, и технологич. проблемы, в т. ч.
созданы новые крист, и аморфные материалы с заданными
св-вами (рубин, алюмоиттриевый гранат с Nd, лазерные
стёкла, электрооптич. и нелинейные кристаллы, гетеро-
структуры GaAs—AlAs и др.); разработаны лазерные зат-
воры, модуляторы, дефлекторы, преобразователи, приём-
ники лазерного излучения разл. типов; созданы новые высо-
кокачеств. многослойные интерференц. отражающие, про-
светляющие, поляризац. покрытия для оптич. элементов
Л. т.; найдены спец, охлаждающие жидкости, прозрачные
в оптич. диапазоне и устойчивые в разл. условиях эксплуа-
тации (см. Охлаждение электронных приборов); созданы
конструкции лазеров и приборов на их основе, способные
стабильно работать в разл. условиях эксплуатации, в т. ч.
при воздействии собств. лазерного излучения.
В основе практич. применения Л. т. лежит использование
таких принципиальных отличий лазерного излучения от
излучения др. источников света, как когерентность и моно-
хроматичность, высокие направленность и яркость, возмож-
ность получения световых импульсов коротких длитель-
ностей, недостижимых при использовании иных техн,
средств (см. Лазера режимы работы). Возможность сфоку-
сировать лазерное излучение с помощью оптич. систем
позволяет осуществлять бесконтактное локальное воздейст-
вие на материалы с размерами зоны облучения ~1—10 мкм,
что широко используется в технологии электронных при-
боров для подгонки резисторов в номинал, скрайбирова-
ния пластин, изготовления фотошаблонов, маркировки
изделий и т. п. (см. Лазерная технология). Создание пер-
вых лазерных технологич. установок в нач. 60-х гг. 20 в.
послужило началом становления Л. т. Локальное воздей-
ствие лазерного излучения легло в основу создания оптич.
систем памяти для ЭВМ, лазерных систем звуко- и видео-
записи. Лазерный звуковой проигрыватель, считывающий
цифровую информацию с компакт-диска диам. 120 мм
с помощью ПП лазера, является ныне самым массовым
изделием бытовой Л. т.
Когерентность и монохроматичность лазерного излуче-
ния используется в лазерных интерферометрах, устр-вах
лазерной спектроскопии, системах оптич. связи. Так, на
основе ПП инжекционных лазеров созданы передающие
оптич. модули, используемые в волоконно-оптич. системах
передачи информации (рис. 3). В электроэнергетике инжекц.
лазеры используют, напр., для управления высоковольт-
ными тиристорными вентилями в линиях передачи пост,
тока (рис. 4).
Короткие и сверхкороткие лазерные импульсы (дли-
тельность до 10~ с) широко используют в оптич. локации
и светодальнометрии, при исследовании быстропротекаю-
щих процессов, в измерит, технике и др.
Воздействие лазерного излучения на биоткани человека
легло в основу лазерных хирургич. и терапевтич. средств,
таких, как «лазерный скальпель» для получения бескровных
и асептич. разрезов биоткани; лазерная офтальмологич.
установка для приваривания отслоившейся сетчатки и зава-
ЛАЗЕРНАЯ
244
ривания кровеносных сосудов глазного дна; лазерные уста-
новки для коагуляции острых кровоточащих язв желудочно-
кишечного тракта (лазерное излучение направляется внутрь
тела больного по гибкому световоду, пропущенному через
пищевод); импульсные лазерные установки для лечения
глаукомы, катаракты (в СССР для операций такого рода
создана офтальмологии, установка «Ятаган» на рубиновом
лазере) и др.
Для задания направления и определения координат
протяжённых объектов (напр., при прокладке туннелей,
каналов, трассировке шоссейных и железных дорог, уклад-
ке трубопроводов) используют лазерные визиры. Для изу-
чения деформаций сооружений применяют лазерные ин-
терферометры и доплеровские измерители скорости.
Тепловое или фотохим. воздействие сфокусир. лазерного
луча на материалы положено в основу работы установок
для лазерной печати, используемых в вычислит, технике
(при выводе информации из ЭВМ), полиграфии (при изго-
товлении диапозитивов и печатных форм), пром, произ-ве
(для маркировки пром, изделий, напр. печатных плат),
системах космич. связи (для записи телеметрич. информа-
ции и изображений, напр. изображения поверхности планет),
фотографии (при однопроцессорном проявлении фото-
снимков на бессеребряных фотоматериалах) и др.
Резонансное воздействие лазерного излучения на в-во
используется для лазерного разделения изотопов; явления
комбинационного и резонансного рассеяния, деполяриза-
ции, искажения формы и изменения интенсивности лазер-
ного луча с заданными параметрами при прохождении его
через газовую или конденсир. среду лежат в основе лазер-
ного зондирования; хим. реакции, стимулированные лазер-
ным излучением, используют в лазерной химии для изу-
чения кинетики хим. реакций, получения сверхчистых в-в,
нанесения разл. рода покрытий и т. д. Перспективной
областью применения Л. т. является лазерный термоядер-
ный синтез. Сфера применения Л. т. постоянно расширя-
ется.
Лит.: Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова,
т. 1—2, М.г 1978; Справочник по лазерной технике. К., 1978; Реди Дж.,
Промышленные применения лазеров, пер. с англ., М-, 19В1; Дьюли У.,
Лазерная технология и анализ материалов, пер. с англ., М-, 1986.
Г. М. Зверев, А. А. Челъный.
Рис. 4. Высоковольтные тиристорные вентили в
линиях передачи постоянного тока, управляемые
инжекционными лазерами
ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, совокупность способов
обработки, изменения состояния, свойств и формы мате-
риала или полуфабриката, осуществляемых посредством
лазерного излучения. В большинстве процессов Л. т. исполь-
зуется термич. действие света, вызываемое поглощением
энергии лазера в обрабатываемом материале. Эффектив-
ность Л. т. обусловлена локальностью воздействия и высо-
кой плотностью потока энергии лазерного излучения в зоне
обработки, возможностью ведения технологич. процессов
в любой прозрачной среде (в вакууме, газе, жидкости,
твёрдом теле), а также возможностью бесконтактной пода-
чи энергии к зоне обработки в замкнутом объёме через
прозрачные стенки или спец, окна в непрозрачной обо-
лочке, что значительно облегчает выполнение требований,
предъявляемых к чистоте технологич. процессов.
Особенно большое значение имеет Л. т. в произ-ве ИЭТ,
т. к. она обеспечивает необходимую технологич. чистоту
и высокую точность обработки, зачастую недостижимые при
др. способах воздействия на обрабатываемый материал
(изделие). Наиболее часто используются лазеры на алюмо-
иттриевом гранате и лазеры на ниодимовом стекле, а
также лазеры на углекислом газе со ср. мощностью от
единиц до неск. сотен Вт.
Лазерная сварка позволяет соединять металлы и
сплавы с сильно отличающимися теплофиз. св-вами. С по-
мощью лазерной сварки можно получать высококачеств.
и высокопрочные соединения деталей из Ni, Мо, нержа-
веющей стали, из материалов с высокой теплопроводностью
(Си, Ag, AI и сплавов на их основе), а также материалов,
плохо поддающихся сварке др. способами (W, Nb). Плот-
ность потока излучения на поверхности свариваемых дета-
лей от 0,1 до 1 МВт/см2; глубина проплавления достигает
0,05—2 мм (что позволяет получать надёжное соединение
деталей толщиной 0,01—1,5 мм). Используемое в электрон-
ной пром-сти оборудование для лазерной сварки обеспечи-
вает энергию лазерного излучения в импульсе 0,1—50 Дж
при длительности импульса 0,5—10 мс и диам. светового
пятна 0,05—1,5 мм. Производительность точечной сварки
до 100 операций/мин, шовной — до 1,5—2 м/мин (при
глубине проплавления 0,5 мм). Наиболее эффективно при-
менение лазерной сварки в труднодоступных местах кон-
струкций, при соединении миниатюрных и легкодеформи-
руемых деталей, при необходимости обеспечить мин. зону
термич. влияния. Широко применяют лазерные установки
для сварки деталей ЭВП, а также для герметизации корпусов
ИС, кварцевых резонаторов, миниатюрных конденсаторов
и др. изделий.
Сверление отверстий лазерным лучом возможно
в любых материалах. Обычно для этого используют импульс-
ные лазеры с энергией в импульсе 0,1—30 Дж при дли-
тельности импульса 0,1—1 мс и плотности потока излучения
в зоне обработки до 10 МВт/см2 и более. Макс, произво-
дительность достигается при сверлении отверстий однократ-
ными импульсами большой энергии; однако точность обра-
ботки таким способом невысокая (10—20% от диаметра
отверстия). Наибольшая точность обработки (1 —5%) дости-
гается при воздействии на материал серией импульсов
(многоимпульсный метод) относительно небольшой энергии
(0,1—1 Дж) и малой длительности (0,1—0,5 мс). При таком
режиме зона термич. влияния мала (до 10 мкм) и возмо-
жен активный контроль процесса обработки. Лазеры позво-
ляют получать отверстия диам. 0,003—1 мм. Шероховатость
поверхности стенок отверстий в зависимости от режима
обработки и св-в материала соответствует 6—10-му классам
чистоты. В электронной пром-сти лазерные установки при-
меняют для сверления диафрагм электронно-лучевых при-
боров, для обработки отверстий в подложках гибридных
ИС, для сверления деталей из керамики, ситалла, инстру-
ментальных сталей и др. труднообрабатываемых материа-
лов (рис.).
Лазерная резка осуществляется как в импульсном,
так и в непрерывном режиме, с поддувом в зону резки
струи газа (чаще воздуха или кислорода). В произ-ве элект-
ронных приборов импульсную лазерную резку применяют
для разделения диэлектрич. и ПП подложек толщиной
245
ЛАЗЕРНОЕ
0,3—1 мм. Скорость резки в зависимости от толщины мате-
риала и параметров излучения составляет 0,1—0,5 м/мин.
Лазерную поверхностную резку успешно применяют для
скрайбирования ПП пластин; скорость скрайбирования при
глубине прорези 0,05 мм достигает 250 мм/с. Благодаря
большей глубине получаемой прорези (канавки) лазерное
скрайбирование по сравнению с обычным скрайбированием
алмазным резцом обеспечивает значительно большую точ-
ность разделения ПП пластин и способствует повышению
выхода годных изделий. Лазеры непрерывного действия
применяют для резки хрупких изделий из стекла, ситалла
и др. материалов методом управляемого термич. раскалы-
вания. (Возникающая трещина развивается вслед за лазер-
ным лучом.) Скорость резки достигает 2—3 м/мин при тол-
щине материала до 3 мм. Управляемое термич. раскалы-
вание применяется при резке стеклянных труб, листового
стекла, ситалловых подложек ИС и др.
Лазерное излучение применяют также при подгонке в
номинал резисторов ИС, для нарезки спиральных дискрет-
ных резисторов, ретуши фотошаблонов и при др. опера-
циях. Наиболее часто для этих целей используют импульс-
ные лазеры со ср. мощн. излучения 5—15 Вт при частоте
повторения импульсов 1—40 кГц и длительности 200—600 нс.
Для особо точной обработки тонких плёнок применяют
импульсные лазеры на азоте с длительностью импульса
порядка 10 нс и импульсной мощн. более 10 кВт. С по-
мощью таких лазеров можно удалять тонкие плёнки с
поверхности подложек на участках размером в неск. мкм
при неровности обрабатываемого контура менее 1 мкм
практически без к.-л. повреждения подложки.
Перспективными направлениями лазерной технологии
в произ-ве изделий электронной техники являются поверх-
ностный отжиг ПП пластин с целью восстановления структу-
ры их крист, решётки при ионном легировании, осущест-
вление поверхностных хим. реакций в ПП для создания
активных структур, получение р — п-переходов методом ло-
кальной диффузии с лазерным нагревом, нанесение тонких
металлич. и диэлектрич. плёнок путём лазерного испаре-
ния, эпитаксиальное выращивание тонких ПП плёнок из
паровой фазы и ряд др. операций.
Лит.: Лазеры в технологии, М„, 1975; «Электронная пром-сть», 1976,
№ 1; 1981, № 5/6; Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов.
М., 1985; Дью ли У., Лазерная технология и анализ материалов, пер.
с англ., М., 1986. А. А. Чельный.
ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, электромагнитное излучение
в основном оптич. диапазона длин волн, создаваемое ла-
зером; от излучения др. источников света отличается высо-
кой степенью когерентности, малой угловой расходимостью
пучка, высокими спектральной яркостью и монохроматич-
ностью. При определённых условиях из Л. и. можно вы-
делить одну спектральную составляющую (осуществить т. н.
одночастотный режим генерации). Ширина спектральной
линии Л. и. в одночастотном режиме во много раз меньше,
чем у спонтанного излучения атомов.
Длина когерентности Л. и. достигает неск. тыс. км, время
когерентности — долей с; для естеств. источников квази-
монохроматич. света аналогичные величины меньше в
109 раз. Угловая расходимость Ав Л. и. может быть полу-
чена предельно малой, т. е. может определяться только
дифракц. расходимостью: АвжХ/D, где X — длина волны
излучения, D — эффективный диам. пятна на выходном зер-
кале лазера. Для газовых лазеров D?^1 см, \в«30 угло-
вых секунд (для Х~1 мкм), для твердотельных — соот-
ветственно ~1 мм и 30 угловых минут, для ПП лазеров
—-1 мкм и 30 угловых градусов. Высокая когерентность
Л. и. позволяет эффективно использовать для его форми-
рования телескопии, оптич. системы и таким образом су-
щественно повысить направленность излучения. Это необхо-
димо, напр., для ПП лазеров, Л. и. к-рых характеризуется
сравнительно большой угловой расходимостью.
Немонохроматичность Л. и. обусловлена прежде всего
тем, что одновременно с фотонами вынужденного излу-
чения в том же направлении излучаются спонтанные фотоны
(создаётся спонтанный шум) с др. частотами. В результате
ширина спектральной линии Av Л. и. (ширина линии гене-
рации) отлична от нуля, при этом
Av = 8n/zv(Avc)2*Р~
где h — постоянная Планка, Avc — спектральная полушири-
на моды резонатора лазера на частоте v, Р — выходная
мощность лазера. Напр., при Р=10 мВт, у=1015 Гц и
Avc=108 Гц, Av^0,1 Гц. Это означает, что степень моно-
хроматичности K=Av/v составляет 10 —10 (для срав-
нения: лучшие монохроматоры с использованием естеств.
источников света имеют К~10— при потере в плотности
излучения —10“ ). Приведённое значение величины Av
характеризует мин. уширение спектральной линии Л. и.,
обусловленное только спонтанными фотонами. В реальных
лазерах Av значительно больше вследствие разл. причин:
механич. колебаний зеркал резонатора, изменения их дли-
ны из-за теплового расширения, влияния внеш, электрич.
и магн. полей и др.
Высокая спектральная яркость Л. и. (кол-во энергии на
единичный частотный интервал, излучаемой в единицу
времени с единицы поверхности источника в единицу телес-
ного угла) обусловлена его высокой монохроматичностью
и острой направленностью. Для лазеров величина спектраль-
ной яркости в десятки тыс. раз превышает спектральную
яркость Солнца.
В зависимости от типа лазера длины волн Л. и. лежат
в интервале от 0,1 мкм (далёкая УФ область) до 0,79 мм
(диапазон субмиллиметровых волн), мощность в непрерыв-
ном режиме — от неск. мкВт до 100 кВт, энергия в одиноч-
ном импульсе — от десятых долей до 105 Дж. Длина волны
Л. и. измеряется с помощью интерферометров, дифракц.
решёток, призм, энергетич. характеристики — с помощью
калориметров, термоэлементов, болометров.
Лит.: Л е т о х о в В. С., Устинов Н. Д-„ Мощные лазеры и их применение,
М., 1980; Измерение энергетических параметров и характеристик лазер-
ного излучения, под ред. А. Ф. Котюка, М., 1981; Звелто О., Принципы
лазеров, пер. с англ., 2 изд., М., 19В4; Тарасов Л. В., Лазеры: действи-
тельность и надежды, M., 1985. С. Н. Столяров.
Взаимодействие Л. и. с веществом — круг физ. явлений
и их прикладных аспектов, связанных с воздействием Л. и.
на разл. объекты (среды). С помощью линз и зеркал Л. и.
может быть сфокусировано на площади чрезвычайно малых
размеров (до неск. мкм). При этом достигаются огромные
ЛАЗЕРНОЕ
246
значения плотности мощности: для лазеров непрерывного
режима — до 10б Вт/см2, импульсного режима — до 10',
1012 и 1015 Вт/см2 соответственно при милли-, нано- и пико-
секундных длительностях импульсов. С помощью излучения
такой мощности можно плавить и испарять металлы, стекло,
керамику, сапфир, алмаз и т. д. При дозир. воздействии
Л. и. на в-во осуществляются сварка, пайка, закалка разл.
деталей, сверление отверстий, резка листовых материалов
(см. Лазерная технология). Воздействие коротких мощных
импульсов Л. и. на твёрдые и газообразные среды вызывает
их ионизацию, эмиссию эл-нов с поверхности, образова-
ние плазмы, появление мощной световой вспышки — лазер-
ной искры (см. Пробой газа), образование ударных волн
за счёт интенсивного поглощения плазмой значит, части
энергии падающего Л. и. и др. эффекты. При воздействии
Л. и. на прозрачные в-ва наблюдаются нелинейные оптич.
явления (см. Нелинейная оптика). Так, в нецентросимметрич-
ных нелинейных кристаллах (ниобате лития, йодате лития,
дигидрофосфате калия, дигидроарсенате цезия и др.) под
действием Л« и. возникает генерация второй оптич. гармо-
ники. Для эффективного преобразования Л. и. по вторую
гармонику в двупреломляющих кристаллах выбирают такое
направление, для к-рого фазовые скорости падающей волны
и волны второй гармоники совпадают (направление т. н.
$ фазового синхронизма). В совр. удвоителях частоты удаёт-
ся при модуляции добротности преобразовать во вторую
гармонику св. 50% мощности падающего Л. и. Генерация
оптич. гармоник существенно расширяет спектральный
диапазон лазерных источников. На нелинейных кристаллах,
возбуждаемых Л. и., возможно создание параметрических
генераторов света; эти устр-ва позволяют преобразовывать
Л. и. в излучение с более низкой частотой, к-рую можно
плавно перестраивать, поворачивая кристалл или меняя
его темп-ру.
При распространении мощного Л. и. в жидкостях и твёр-
дых телах можно наблюдать явление вынужденного ком-
бинац. рассеяния (см. Вынужденное рассеяние света). Часто-
та рассеянного излучения сдвигается по отношению к часто-
те падающего Л. и. на величину частоты молекулярных
колебаний или характерных колебаний решётки кристалла.
В этих же средах под воздействием Л. и. наблюдается
также рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, при к-ром
спектр рассеянного излучения сдвинут по отношению к
падающему на величину частоты акустич. колебаний, воз-
буждаемых в среде синхронной световой волной. К инте-
ресным нелинейным эффектам, возникающим при взаимо-
действии Л. и. с в-вом, относится явление обращения вол-
нового фронта, при к-ром рассеянное Л. и. направлено
строго в обратном направлении по отношению к падаю-
щему лазерному пучку и повторяет все особенности
последнего.
При распространении мощного Л. и. в прозрачных в-вах
часто наблюдаются эффекты самовоздействия лазерного
пучка, приводящие к самофокусировке света или его само-
дефокусировке. При самофокусировке мощный лазерный
луч воздействует на первоначально однородное в-во, вызы-
вая возрастание показателя преломления, так что в в-ве
образуется наведённая Л. и. эквивалентная линза, к-рая
изменяет направление распространения лазерного пучка.
Явление самофокусировки ограничивает предельную мощ-
ность лазерного пучка, пропускаемого прозрачными среда-
ми, вызывая «схлопывание» световых пучков, мощность
к-рых превышает т. н. критич. мощность самофокусировки.
«Схлопывание» сопровождается световым пробоем про-
зрачного твёрдого диэлектрика (возникновение плазмы,
ударных волн, механич. разрушением прозрачных материа-
лов). Световой пробой, сопровождаемый появлением горя-
чей плазмы, наблюдается и в газах. Облако горячей плаз-
мы в области фокусировки Л. и. (лазерная искра) пред-
ставляет собой точечный источник рентгеновского излуче-
ния. При достаточно большой мощности Л. и. и малой
длительности импульса реально получение плазмы с
темп-рой до 107 К. В плазме с такой темп-рой возможно
осуществить реакцию термоядерного синтеза.
Монохроматич. Л. и. позволяет селективно воздейство-
вать на определённые ат. переходы в в-ве. Настраивая лазер
в резонанс с переходом данного изотопа, можно привести
атомы этого изотопа в возбуждённое состояние, ионизовать
их и затем отделить от смеси изотопов с помощью силь-
ного электрич. поля. Этот принцип лежит в основе лазер-
ного разделения изотопов. ИК Л. и. позволяет изменять
течение хим. реакций и в результате получать такие в-ва,
к-рые иным способом получить невозможно. С помощью
Л. и. изучают кинетику хим. реакций (лазерная химия), по-
лучают сверхчистые в-ва, наносят разл. рода покрытия,
анализируют состав или структуру газовых либо конденсир.
сред (лазерное зондирование). Непрерывное Л. и. мощн. до
100 Вт используют в хирургии в качестве «лазерного скаль-
пеля» для получения бескровных и асептич. разрезов био-
ткани. Коагулирующее воздействие Л. и. используют в
офтальмологии для приваривания отслоившейся сетчатки
и заваривания кровеносных сосудов глазного дна, в эндо-
терапии — для коагуляции острых кровоточащих язв желу-
дочно-кишечного тракта. Импульсное Л. и. используют для
лечения глаукомы, катаракты и др.
Лиг.: Делоне Н., Взаимодействие лазерного излучения с веществом,
М., 19В9. Г. М. Зверев.
ЛАЗЕРНОЕ ТЕЛЕВЙДЕНИЕ, система телевидения, в
к-рой телевизионное изображение на экране телевизион-
ного приёмника воспроизводится с помощью лазерного
луча, в цветном телевидении — трёх лучей. Как и в обыч-
ном телевизионном приёмнике с электронно-лучевым кине-
скопом, изображение на экране лазерного телевизора
образуется при развёртке лазерного луча (лучей), про-
модулированного по интенсивности видеосигналом. Обычно
для развёртки лазерного луча используются системы вра-
щающихся зеркал, акустооптич. или электрооптич. дефлек-
торы, а для модуляции — акустооптич. и электрооптич.
модуляторы света. Предельная разрешающая способность
в таких лазерных телевизорах определяется дифракцией
света на устр-вах управления лазерным лучом и достигает
1000 лин./мм. В качестве источников излучения обычно
используют ионные лазеры (аргоновые для получения си-
него и зелёного цветов, криптоновые — для красного цвета),
обеспечивающие получение телевизионного изображения
на экране площадью до I0 м2 с яркостью до 100 кд/м .
Из-за низкого кпд таких лазеров (менее 0,1%) и потерь на
устр-вах управления лазерным лучом потребляемая мощ-
ность лазерных телевизоров составляет десятки кВт при
выходной мощности в неск. Вт.
Более эффективной является система Л. т., в к-рой цвет-
ное телевизионное изображение получается в результате
взаимного наложения трёх монохроматич. изображений
(красного, зелёного и синего), спроецированных на один
общий экран с активных элементов трёх квантоскопов.
Благодаря простоте и высокой эффективности сканирования
и модуляции излучения квантоскопа (осуществляемых тра-
диционными для ЭЛП методами), его высокому кпд (до
неск. процентов) и относительно небольшой расходи-
мости луча (ок. 10°, вследствие чего заметно уменьшаются
потери в оптич. системе), эффективность Л. т. на основе
квантоскопов превышает эффективность всех известных
(сер. 80-х гг.) систем проекционного телевидения. Особым
достоинством Л. т. является высокая насыщенность цвета
в изображении, обусловленная монохроматичностью лазер-
ного излучения, к-рая обеспечивает наилучшее качество
цветопередачи.
Лит.: Аз овцев В. П., Судравский Д. Д., Шверник Л. Н„,
Проблемы создания большого телевизионного экрана, М„, 1980.
В. Н. Уласюк.
ЛАЗЕРНЫЙ гироскоп (от греч. gyros — круг, ду-
гёид — кружусь, вращаюсь и skopeo — смотрю), квантовый
оптич. прибор для обнаружения вращения объектов и опре-
деления их угловой скорости в инерциальной системе
отсчёта, действие к-рого основано на эффекте расщепле-
ния собственных частот в кольцевом лазере, вращающемся
вместе с объектом. В замкнутом контуре кольцевого
лазера (рис.) генерируются две бегущие навстречу друг
другу световые волны. Вращение контура относительно
247
ЛАЗЕРНЫЙ
оси, перпендикулярной его плоскости, вызывает увеличе-
ние оптич. пути для волны, генерируемой в направлении
вращения и его уменьшение для встречной волны (эффект
Саньяка). В результате частоты встречных волн становятся
неодинаковыми. Разность частот (частота биений) прямо
пропорциональна составляющей угловой скорости вращения
объекта в направлении, перпендикулярном плоскости кон-
тура. Измерение разности частот осуществляют гетеродини-
рованием частот волн с помощью смесит, призмы. Из
синусоидальных сигналов биений встречных волн, регистри-
руемых фотоприёмниками, формируется импульсный вы-
ходной сигнал. Частота следования импульсов пропорцио-
нальна угловой скорости Л. г., а число импульсов — углу
поворота. Один импульс обычно соответствует повороту
на неск. угловых секунд.
Отсутствие вращающихся частей обусловливает осн. пре-
имущества Л. г. перед механич. гироскопами: большой диа-
пазон измеряемых угловых скоростей (отношение макс,
угловой скорости к минимальной может составлять 108 и
более); высокую надёжность; низкую чувствительность к
ускорениям; малое время, требуемое для приведения Л. г.
в готовность, и др. Из разработанных Л. г. практич. исполь-
зование получили системы на основе гелий-неонового ла-
зера. Они успешно конкурируют с механич. гироскопами
в бесплатформенных системах инерциальной навигации,
управления движением и стабилизации положения объектов
при требуемой ТОЧНОСТИ 10~ -10 град/ч. И. И. Савельев.
ЛАЗЕРНЫЙ ЗАТВОР, устройство для управления про-
цессом генерации лазера с целью получения мощных ко-
ротких импульсов лазерного излучения. Действие Л. з.
основано на модуляции добротности резонатора лазера
за счёт изменения светопропускания затвора или откло-
нения им лазерного луча в резонаторе на нек-рый угол
от оси. Когда Л. з. закрыт, добротность резонатора мала,
при этом в активной среде лазера происходит поглоще-
ние энергии накачки и создание инверсии населённостей.
Когда Л. з. открыт, добротность резонатора резко увели-
чивается, в активной среде происходит высвечивание воз-
буждённых ч-ц, в результате чего рождается короткий
и мощный лазерный импульс. Л. з. либо располагается
внутри резонатора как отд. устр-во, либо является сос-
тавной частью конструкции резонатора.
Наибольшее распространение в лазерной технике полу-
чили электрооптич., пассивные, акустооптич. и оптико-
механич. Л. з. Электрооптический Л. з. представляет
собой крист, элемент с электродами и одним или двумя
поляризаторами (рис. 1). В основе модуляции добротности
резонатора с помощью такого Л. з. лежит электрооптич.
Поккельса эффект. Когда на электроды не подано управ-
ляющее напряжение, свет проходит через затвор (Л. з.
открыт). При подаче на электроды управляющего напря-
жения происходит поворот на 90° плоскости поляризации
света, проходящего через элемент, в результате свет через
Л. з. не проходит (Л. з. закрыт). В качестве крист, элементов
в электрооптич. Л. з. обычно используют кристаллы диги-
дрофосфата калия, ниобата лития и др., в к-рых поворот
плоскости поляризации происходит при относительно невы-
соких значениях управляющего напряжения (напр., для
ниобата лития оно составляет 2—3 кВ). В силу малой инер-
ционности электрооптич. эффекта время переключения
Л. з. из открытого состояния в закрытое составляет ~10~ с.
Пассивный Л. з. представляет собой кювету с жид-
костью или твёрдую пластину с невысоким начальным
коэф, светопропускания на длине волны лазерного излу-
чения. Под действием лазерного излучения происходит
быстрое просветление такого Л. з. и как следствие — почти
мгновенное увеличение добротности резонатора. Пассивные
Л. з., в отличие от Л. з. др. типов, не требуют управления
извне. Они выполняются на основе органич. красителей
в жидком растворителе или в твёрдом полимере. Напр.,
в рубиновых лазерах используют фталоцианиновые, в неоди-
мовых лазерах — полиметиновые пассивные Л. з.
В основе работы акустооптического Л. з. лежит
дифракция лазерного луча на акустич. (УЗ) волне, рас-
пространяющейся в оптически прозрачном материале (зву-
копроводе). УЗ волна возбуждается пьезоэлектрич. преоб-
разователем (рис. 2) при подаче на преобразователь ВЧ
электрич. сигнала. Проходя через УЗ волну под углом
Брэгга 6 (см. Брэгга — Вульфа условие), лазерный луч
отклоняется от оси резонатора на угол 20 (что соответ-
ствует низкой добротности резонатора). При выключении
ВЧ сигнала УЗ волна не возбуждается и лазерный луч
распространяется вдоль оси резонатора (высокая доброт-
ность). Быстродействие акустооптич. Л. з. определяется
временем, за к-рое УЗ волна пересекает лазерный луч
( — 10 с). Звукопровод акустич. Л. з. изготовляют из вы-
сокопрозрачного материала (напр., плавленого кварца),
пьезопреобразователь — из крист, кварца, ниобата лития
и др.
Оптико-механический Л. з. изменяет добротность
резонатора посредством механич. перемещения оптич.
элементов резонатора. Наиболее распространены оптико-
механич. Л. з. с прямоугольной призмой полного внутр,
отражения из стекла или кварца, вращающейся от высо-
коскоростного электродвигателя или воздушной турбинки.
Применение призмы в качестве вращающегося зеркала
резонатора позволяет избежать разъюстировок, вызванных
биениями оси двигателя.
Возможность применения Л. з. того или иного типа за-
висит от требований к параметрам лазерного излучения.
Лазерным гироскоп. Принципиальная схема ла-
зерного гироскопа: 1,2 — непрозрачные зеркала;
3 — полупрозрачное зеркало; 4 — смесительная
призма; 5—фотоприёмники; АС — активная
среда. Стрелками показаны направления встреч-
ных волн и вращения лазерного гироскопа.
Лазерным затвор. Рис. 1. Схема электроопти-
ческого лазерного затвора: 1 — поляризаторы;
2 — электроды для подачи управляющего на-
пряжения; 3 — кристаллический элемент; 4 —
световой луч на входе затвора; 5 — световой
луч на выходе затвора; U — управляющее на-
пряжение.
Рис. 2. Схема акустооптического затвора: 1 —
пластина из пьезоэлектрика с электродами
(пьезопреобразователь); 2— звукопровод; 3 —
звуковая волна; 4 — поглотитель звуковой волны;
5 — световой луч на входе зетвора; 6 — не-
отклонённый световом луч на выходе из затвора;
7 — дифрагированный световой луч; в — угол
Брэгга.
ЛАЗЕРНЫЙ
248
Так, электрооптич. Л. з. обеспечивает высокую стабильность
и малую длительность лазерных импульсов (~10~ с);
оптико-механич. Л. з.— несколько большую длительность
импульсов (не св. 5-10- с); пассивные Л. з. применяют в
тех случаях, когда не требуется высокая стабильность
лазерных импульсов по частоте и длительности. Все пере-
численные Л. з. используют в лазерах с импульсной на-
качкой и значит, мощностью излучения (от неск. МВт до
неск. сотен МВт). Акустооптич. Л. з. обычно применяют
в лазерах с непрерывно действующей накачкой. При этом
длительность лазерных импульсов составляет 10 —10~ с,
мощность — неск. сотен кВт.
Лит.: Белостоцкий Б. Р., Любавский Ю. В., Овчинников В. М.,
Основы лазерной техники, М-, 1972; Магдич Л. Н., Молчанов В. Я.,
Акустооптические устройства и их применение, М., 197В.
Л. Н. Магдич, В. А. Пашков, Е. М. Швом.
ЛАЗЕРНЫЙ КИНЕСКбП, то же, что квантоскоп.
ЛАКИ (от нем. Lack), растворы плёнкообразующих веществ
(обычно полимеров или олигомеров) в органич. раствори-
телях или в воде. Нанесённые тонким слоем из р-ра на
металлич., деревянную или иную поверхность Л. после
высыхания образуют прочные и твёрдые однородные
плёнки, хорошо сцепленные с поверхностью, на к-рую они
нанесены.
В электронном приборостроении Л. используют для за-
щиты ИЭТ от вредного влияния атмосферы (атмосферо-
стойкие алкидные, полиуретановые, перхлорированные
и др.), воды (водостойкие эпоксидные, поливинилхло-
ридные, полиуретановые), разл. химически агрессивных
сред (химстойкие феноло-формальдегидные, кремний-
органич. и др.), темп-ры (термостойкие глифталевые,
пентафталевые, кремнийорганич. Л. с добавлением 15%
алюминиевый пудры в качестве наполнителя).
Большую группу Л. составляют электротехн., в основном
электроизоляционные, Л. (пропиточные, покровные, клея-
щие), а также полупроводящие и магн. Л. Пропиточные
Л. (напр., эпоксидные, полиэфирные, силиконовые, поли-
имидные) используют для пропитки бумаги и ткани при
изготовлении слоистых материалов для печатных плат и
подложек, лакоткани для изоляции проводов и обмоток
дросселей и трансформаторов. Покровные Л. (напр.,
эпоксидные, полиимидные, кремнийорганические, полиуре-
тановые) применяют для создания защитного покрытия на
печатных платах и др. элементах электронных устр-в для
защиты р — п-переходов. Защитные покрытия из алкидно-
меламинных и силиконо-алкидных смол используют
перед монтажом деталей на печатной плате, когда
необходима устойчивость к действию припоя (в тече-
ние 10—20 с при темп-ре 200 °C). Клеящие Л. (напр.,
полиуретановые, эпоксидные) применяют для склеи-
вания твёрдых диэлектрич. и фольгир. материалов, ме-
таллич. листов в пакетах трансформаторов. Полупрово-
дящие Л. (уд. поверхность электрич. сопротивления
104—10й Ом/кв) с наполнителем в виде сажи или графита
используют в произ-ве лакосажевых резисторов. Магнит-
ный Л., содержащий до 40% у-БегОз, наносят на основу
магн. лент. Л. используют также для получения плёнок
поляроидов и светофильтров и др. Перспективно приме-
нение Л. на основе мономеров и олигомеров. В качестве Л.
всё шире используют порошковые лакокрасочные материа-
лы, их пигментир. формы — порошковые краски, водораз-
бавляемые и воднодисперсионные краски.
Лит.; Толмачёв И. А., Верхоланцев В. В-, Новые воднодиспер-
сионные краски, Л., 1979; Яковлев А. Д-, Химия и технология лако-
красочных покрытий, Л., 19В1; его же, Порошковые краски, Л=, 19В7;
Рейбман А. И., Защитные лакокрасочные покрытия^ 5 изд., Л., 1982;
Карякина М. И., Майорова Н. В., Викторова М. И., Лакокрасоч-
ные материалы. Технические требования и контроль качества, М., 1984.
А. М- Кожаева.
ЛАКОСАЖЕВЫЙ РЕЗЙСТОР, резистор, резистивный
элемент к-рого представляет собой слой композиционного
материала, состоящего из мелкодисперсных порошков про-
водящей фазы (сажа или коллоидно-графитовый препарат),
наполнителя (слюда, В12О3, S1O2) и связующего (лак на осно-
ве крезольно-формальдегидной или эпоксидной смолы).
Композиции наносят в виде пасты (методом трафаретной
печати) или жидкой лаковой суспензии (поливом) на под-
ложку (из гетинакса, стеклотекстолита, керамики). Окончат,
формирование резистивного элемента происходит в про-
цессе отверждения композиц. материала; толщина резис-
тивного слоя более 10 мкм, уд. поверхностное сопротивле-
ние от 10 до 108 Ом/кв.
Л. р. просты в изготовлении, пригодны для эксплуата
ции при темп-ре окружающей среды от —40 до 70 °C,
к недостаткам Л. р. относятся высокие знакоперем, значе
ния темп-рного коэф, сопротивления и сравнительно низ-
кая влагостойкость. Достаточно высокий уровень парамет-
ров и низкая стоимость Л. р. обусловливают их домини-
рующее применение в бытовой электронной аппаратуре.
лАмпа бегущей волны (ЛБВ), электровакуум-
ный СВЧ прибор, работа к-рого основана на длительном
взаимодействии бегущей эл.-магн. волны и электронного
потока, движущихся в одном направлении. ЛБВ предназ-
начена гл. обр. для широкополосного усиления СВЧ коле-
баний в диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц, а также
Рис. 1. Схема
1 — электрон-
замедляю-
Ламла бегущей волны.
лампы бегущей волны:
кая пушка; 2 — анод; 3
щая система; 4 — ввод СВЧ энергии;
5 — магниты фокусирующей системы;
6 — вывод СВЧ энергии; 7 — коллек-
тор; К — катод; П — поглотитель энер-
гии СВЧ колебаний.
249
ЛАМПА
для преобразования и умножения частоты и др. целей.
Идея создания ЛБВ принадлежит амер. инж. А. Гаеву,
к-рый в 1936 впервые предложил и запатентовал ЭВП, рабо-
тающий на принципе взаимодействия потока эл-нов с
электрич. полем бегущей волны. Первая ЛБВ создана амер,
учёным Р. Компфнером в 1943; первые теоретич. рабо-
ты по ЛБВ опубликованы амер, физиком Дж. Пирсом
в 1947.
К осн. узлам ЛБВ относятся: электронная пушка, фор-
мирующая электронный поток; замедляющая система, пони-
жающая скорость бегущей волны вдоль оси ЛБВ до ско-
рости, близкой к скорости эл-нов; фокусирующие
устройства (периодич. система пост, магнитов, соленоид
и др.) для удержания магн. полем электронного потока
в заданных границах поперечного сечения по всей его длине;
коллектор для улавливания эл-нов; вводи вывод энер-
гии эл.-магн. колебаний, с помощью к-рых усиливаемый
сигнал соответственно вводится в замедляющую систему
и выводится из неё, и поглотитель энергии СВЧ
колебаний (на небольшом участке замедляющей системы)
для устранения самовозбуждения ЛБВ из-за отражений волн
от концов замедляющей системы (рис. 1).
Усиление СВЧ колебаний в ЛБВ происходит след, образом.
Ускоренные в электронной пушке эл-ны влетают в прост-
ранство взаимодействия замедляющей системы. В это же
пространство через ввод энергии подаются усиливаемые
СВЧ колебания. Благодаря определённой конфигурации
металлич. элементов замедляющей системы электрич. поле
волны в пространстве взаимодействия имеет составляющую,
направленную вдоль оси прибора, с к-рой и происходит
взаимодействие эл-нов. В замедляющей системе фазовая
скорость эл.-магн. волны понижается до скорости, близкой
к продольной скорости эл-нов, что позволяет осуществить
синхронизм электронов и волн. Выполнение условия син-
хронизма — одна из отличит, особенностей ЛБВ.
В результате взаимодействия с электрич. полем бегущей
волны эл-ны тормозятся или ускоряются — в зависимости
от фазы электрич. поля. При этом происходит модуляция
электронного потока по плотности: образование сгустков,
сопровождающееся возбуждением в замедляющей системе
эл.-магн. поля, тормозящего эл-ны в сгустке. При тормо-
жении эл-ны отдают свою энергию, увеличивая энергию
поля волны, т. е. усиливая входной сигнал. Если ср. скорость
эл-нов несколько превышает скорость распространения
волны, то фаза возбуждаемого сгустками поля близка к
фазе поля волны в замедляющей системе и усиление
больше, чем при точном синхронизме эл-нов и волны.
Область значений скоростей эл-нов, при к-рых происходит
усиление, обычно невелика. В результате торможения
сгустков условие синхронизма нарушается, что является
одной из причин относительно низкого электронного кпд
ЛБВ. Поэтому в режиме большого сигнала ср. скорость
эл-нов должна несколько превышать оптимальную скорость
по усилению малого сигнала» По способу преобразо-
вания энергии источников питания в энергию СВЧ колеба-
ний ЛБВ относятся к О-типа приборам.
Гл. достоинство ЛБВ по сравнению с др. усилит. ЭВП СВЧ
(клистронами и магнетронного типа усилителями) — широ-
кая полоса усиливаемых частот. Способность ЛБВ усиливать
в широкой полосе частот обусловлена св-вом замедляющей
системы сохранять постоянным значение скорости распрост-
ранения бегущей волны при изменении частоты входного
сигнала в широких пределах. Наиболее широкополосными
являются ЛБВ со спиральными замедляющими системами;
скорость распространения бегущей волны в них сохраняет-
ся практически постоянной при изменении частоты вход-
ного сигнала в пределах 1—2 октав и более.
В мощных ЛБВ широкое применение нашли замедляю-
щие системы типа цепочек связанных резонаторов, к-рые
обеспечивают наиболее эффективный отвод тепла, выде-
ляющегося в результате оседания части электронного по-
тока на их поверхности (см. Динамическое токооседание).
Недостатком таких ЛБВ является сравнительно узкая полоса
частот — обычно до 10% от ср. частоты. Замедляющие
системы др» типов широкого распространения в ЛБВ не
получили.
Для достижения больших коэф, усиления (30—50 дБ
и более) с целью предотвращения самовозбуждения замед-
ляющую систему ЛБВ разделяют по длине на 2—3 секции.
Секции не имеют связи по СВЧ полю, т. е. эл.-магн. волны
не проникают из одной секции в другую. Во второй и третьей
секциях СВЧ поле возбуждается сгруппированным потоком
эл-нов.
Наряду с обычными усилит. ЛБВ разработаны преоб-
разовательно-усилительные (ПУ) ЛБВ, для к-рых
характерно наличие дополнит, модулирующей секции (рас-
положенной между электронной пушкой и первой усилит,
секцией), обычно представляющей собой резонатор со сво-
им вводом энергии, имеющий отверстие для пролёта эл-нов
(рис. 2). В ПУ ЛБВ электронный поток сначала модули-
руется по скорости в модулирующей секции СВЧ сигналом
с частотой Q, а затем поступает в пространство взаимо-
действия замедляющей системы. Через ввод энергии в про-
ЛАМПА
250
странство взаимодействия вводятся также СВЧ колебания с
частотой со, примерно на порядок превосходящей Q. Взаимо-
действие промодулированного (двумя частотами) электрон-
ного потока с полем бегущей волны приводит к образованию
сложной периодич. последовательности сгустков эл-нов,
к-рые в дальнейшем возбуждают в замедляющей системе
СВЧ поля с частотами со и (где m — целое число). Ин-
тенсивность каждого из этих СВЧ колебаний на выходе ЛБВ
зависит от св-в замедляющей системы на этих частотах.
Поскольку практич. интерес представляют, как правило,
лишь колебания одной составляющей из всего спектра (чаще
всего с частотой io-|-Q), то параметры замедляющей систе-
мы оптимизируются для работы именно на этих частотах.
В результате на выходе ПУ ЛБВ интенсивность колебаний на
частоте o)-|-Q во много раз превышает интенсивность коле-
баний на всех остальных частотах.
В зависимости от назначения ЛБВ разделяют на две груп-
пы: усилители входных СВЧ сигналов приёмных устр-в и
усилители СВЧ сигналов выходных устр-в. К первой группе
приборов относятся преим. маломощные ЛБВ с низким коэф,
шума, т. н. малошумящие ЛБВ. В малошумящих ЛБВ
устранение осн. причины шума — флуктуаций тока, вызывае-
мых дробовым эффектом и отражениями эл-нов от замедля-
ющей системы в области входа, достигается путём выравни-
вания скоростей эл-нов и плотности тока в при катодной
области многоэлектродной электронной пушки, а также бла-
годаря устранению оседания эл-нов на входной части за-
медляющей системы.
В зависимости от режима работы различают ЛБВ импуль-
сного, непрерывного и квазинепрерывного действия. В им-
пульсных ЛБВ модуляция тока (выходной мощности) осу-
ществляется изменением напряжения на аноде или сетке
(см. Сеточное управление); в ЛБВ квазинепрерывного дейст-
вия— только на сетке. Существуют также двухрежим-
ные ЛБВ, к-рые могут работать как в импульсном, так и в
непрерывном режиме, причём их мощность в импульсном
режиме на 5—10 дБ превышает мощность в непрерывном
(кпд таких ЛБВ в обоих режимах одинаков). При пере-
ходе двухрежимной ЛБВ из одного режима работы в другой
изменяется ток катода, в то время как ускоряющее напряже-
ние остаётся постоянным. Управление током катода и им-
пульсная модуляция в таком приборе осуществляются с
помощью управляющих электродов и сеток.
По уровню выходной мощности различают ЛБВ большой,
средней и малой мощности. В зависимости от длины волны
к ЛБВ малой мощности обычно относят ЛБВ с выходной
мощностью до 1—10 Вт, средней мощности — до 10—100 Вт
и большой мощности — св. 100 Вт. По способу КОМПОНОВКИ
с магн. фокусирующей системой выделяют конструкции ЛБВ
двух видов — пакетированные и непакетированные. В па-
кетир. конструкции магн. фокусирующая система и собст-
венно ЛБВ объединены в одно устр-во, в отличие от непа-
кетированной, в к-рой они представляют собой два само-
стоят. устр-ва.
Т. к. электронный кпд ЛБВ сравнительно невелик (обычно
15—20%), в ЛБВ иногда осуществляется режим рекупера-
ции энергии электронов, что позволяет увеличить кпд при-
бора до 30—45%.
ЛБВ находят широкое применение в передающих и при-
ёмных устр-вах радиолокац. станций, систем связи через
искусств, спутники Земли и радиорелейных линий связи.
Сочетание высокого коэф, усиления, низкого уровня собств.
шумов, относительно небольших габаритных размеров и
массы с широкой полосой усиливаемых частот, позволяющей
передавать большой объём информации, делает ЛБВ одним
из наиболее удобных источников СВЧ энергии для РЛС,
устанавливаемых на самолётах, кораблях и др. движущихся
установках.
Наряду с рассмотренными ЛБВ применяются ЛБВ М-типа
(ЛБВМ). В таких ЛБВ замедляющая система свёрнута
в кольцо, а электронный поток движется по круговой траек-
тории. О механизме работы этих приборов см. в ст. Магне-
тронного типа приборы. Широкого распространения ЛБВМ
не получили.
Лит.; Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 2, М.( 1972.
Ю. А. Мирошников.
ЛАМПА НАКАЧКИ, источник оптич. излучения, пред-
назначенный для оптической накачки активного элемента
лазера. Л. н. преобразует в энергию оптич. излучения разл.
виды энергии: электрическую (газоразрядные лампы, лампы
накаливания), хим. энергию горения или взрыва (пиротехн,
лампы; см. Пиротехническая накачка) и др. Наиболее широ-
ко распространены газоразрядные Л. н., к-рые различают по
режиму работы (импульсный, непрерывный), по наполнению
(ксенон, криптон, пары металлов), по материалу баллона
(кварцевые, сапфировые), по форме баллона (прямые, труб-
чатые, спиральные, полостные). Долговечность газоразряд-
ных Л. н. импульсного режима определяется энергией раз-
ряда, непрерывного режима — величиной разрядного тока.
Эффективности преобразования энергии в оптич. излучение
в Л. н. достигает 70%; доля полезного излучения (в полосах
поглощения активного элемента лазера) составляет 15—
20%.
Лампа обратной волны. Рис. 1. Схема генера-
торной лампы обратной волны О-типа: 1 —элект-
ронный поток; 2 — электроды электронной пуш-
ки; 3 — катод; 4 — вывод энергии; 5 — замед-
ляющая система; 6 — оконечная нагрузка; 7 —
коллектор; vc — средняя скорость электронов
потока; Уф — фазовая скорость электромагнит-
ной волны; vrp — групповая скорость электромаг-
нитной волны.
Рис. 3. Внешний вид пампы обратной волны
О-типа сантиметрового диапазона с электроста-
тической фокусировкой.
Рис. 4. Схема генераторной лампы обратной
волны М-типа: А — анод; К — катод; В — допол-
нительный электрод, формирующий электронный
пучок; ЗС — замедляющая система (обычно типа
«встречные штыри»); Д—поглотитель СВЧ мощ-
ности; Е — коллектор электронов; Но — силовые
линии напряжённости магнитного поля; у —
средняя скорость электронов потока; v . и у —
соответственно фазовая и групповая скорости
пространственной гармоники обратной волны.
Рис. 2. Внешний вид лампы обратной волны
О-типа миллиметрового диапазона с магнитной
251
ЛАРМОРА
ЛАМПА ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ (ЛОВ), реже кар-
синотрон, электровакуумный СВЧ прибор, работа к-рого
основана на длительном взаимодействии обратной волны
эл.-магн. поля и электронного потока (разновидность лампы
бегущей волны). ЛОВ в основном используется как пере-
страиваемый по частоте генератор, реже — как усилитель.
Идея создания ЛОВ высказана в 1948 сов. учёным
М. Ф. Стельмахом. Явление генерирования колебаний СВЧ
в результате взаимодействия электронного потока и об-
ратной волны впервые наблюдал и описал амер, физик
С. Мильман в 1950. Термин «Л. о. в.» введён амер, учёными
Р. Компфнером и Н. Уильямсом в 1953, давшими первое
теоретич. описание работы прибора.
Принцип действия генераторной ЛОВ поясняется на рис. 1.
Поток эл-нов, сформированный электронной пушкой, прохо-
дит вблизи поверхности замедляющей системы (ЗС). Как
и в ЛБВ, в ЛОВ взаимодействие эл.-магн. волны и электрон-
ного потока происходит при условии, что ср. скорость эл-нов
близка к фазовой скорости волны (условие синхронизма
электронов и волн). В этом случае поле волны приво-
дит к образованию сгустков эл-нов, к-рые, затормажи-
ваясь полем, отдают ему свою энергию. После взаимо-
действия эл-ны попадают на коллектор (см. Коллектор
электровакуумного прибора). Конец ЗС со стороны элект-
ронной пушки снабжён выводом энергии, коллекторный
конец — т. н= оконечной нагрузкой (клин из спец,
керамики, слой аквадага) для поглощения эл.-магн. волн,
отразившихся от выхода генератора. Существенным для ЗС
ЛОВ (в отличие от ЛБВ) является то, что фазовая и груп-
повая скорости эл.-магн. волны направлены в противопо-
ложные стороны, и, следовательно, в ЛОВ энергия эл.-магн.
волны распространяется навстречу электронному потоку.
Разнонаправленность скоростей эл-нов и групповой скорости
волны создаёт положит, обратную связь. Если ток электрон-
ного пучка превышает нек-рое критич. значение (т. н. пуско-
вой ток), то возникают автоколебания, амплитуда к-рых
нарастает от коллекторного к противоположному концу ЗС.
С увеличением скорости эл-нов возрастает частота, на к-рой
наблюдается взаимодействие, что обусловливает возмож-
ность электронной перестройки ч а с т о т ы. В пред-
пусковом режиме при подаче сигнала на коллекторный ко-
нец ЗС ЛОВ работает как перестраиваемый узкополосный
регенеративный усилитель.
Если в генераторной ЛОВ оконечная нагрузка отсутствует
и ЗС представляет собой отрезок распределённой резо-
нансной системы за счёт отражений от коллекторного конца
и вывода энергии, то электронный поток взаимодействует
с эл.-магн. волной на дискретных частотах, соответствующих
резонансам отрезка ЗС (т. н. резонансная ЛОВ).
ЗС существующих ЛОВ всегда являются периодич. струк-
турами. Предпочтение отдаётся встречно-штыревым систе-
мам, хотя в ряде случаев используются спирали, гребён-
ки и т. д.
Различают ЛОВ О-типа (ЛОВО) и М-типа (ЛОВМ). В ЛОВО
эл-ны отдают волне кинетич. энергию, а фокусировка пото-
ка осуществляется либо продольным магнитным (рис. 2),
либо периодич. электростатическим (рис. 3) полем. Генера-
торные ЛОВО работают в диапазоне частот 1—1500 ГГц;
их выходная мощность составляет от единиц до сотен мВт
при электронной перестройке частоты от 10—15% до окта-
вы; кпд не превышает 3%. ЛОВО с электростатич. фоку-
сировкой в диапазоне частот до 40 ГГц выпускают только
в СССР. Генераторные ЛОВО находят применение в качест-
ве гетеродинов радиолокац. станций, перестраиваемых
задающих генераторов, генераторов качающейся частоты;
предназначены для радиотехн. измерений, радиоспектро-
скопии и т. д. ЛОВО-усилители применяют в качестве
входных приселекторов супергетеродинных приёмников,
перестраиваемых фильтров и т. д.
В ЛОВМ (см. Магнетронного типа приборы) электрон-
ный поток отдаёт эл.-магн. волне часть своей потенциаль-
ной энергии. Как и в магнетроне, электронный поток фор-
мируется в скрещенных электрич. и магн. полях (рис. 4).
ЛОВМ работают в диапазоне частот 0,5—18 ГГц; выходная
мощн. составляет 0,1—1 кВт при электронной перестройке
частоты до 30%; кпд ЛОВМ лежит в пределах 5—50%.
Достоинством ЛОВМ является также линейная зависимость
частоты от ускоряющего напряжения. ЛОВМ применяют
в системах связи, радиопротиводействия, в измеритель-
ной аппаратуре и т. д.
Лит.: Альтшулер Ю. Г., Тетере н ко А. С., Лампы мелей мощности
с обратной волной, М., 1963; Лебедев И. В., Технике и приборы СВЧ,
2 изд., т. 2, М-, 1972. А. М. Алексеенко.
ЛАМПА с ВТОРИЧНОЙ ЭМИССИЕЙ, приёмно-
усилительная лампа (обычно пентод), в к-рой благодаря
вторичной электронной эмиссии с поверхности дополнит,
электрода (наз. динодом) достигается большее усиление
анодного тока. Динод, изготовленный из материалов с высо-
ким коэф, вторичной эмиссии, располагают за анодом на
пути управляемого сеткой потока первичных эл-нов (рис.).
При этом создаётся вторичный электронный поток, направ-
ленный к аноду и превышающий по интенсивности первич-
ный поток в неск. раз. Иногда в качестве Л. с в. э. используют
пентоды с двумя динодами, действующими последова-
тельно. В Л. с в. э. удаётся получить крутизну характе-
ристики до неск. десятков мА/B, что определило примене-
ние лампы для усиления сигналов с широким спектром
частот (в 2—3 раза большим, чем в обычных ПУЛ), а также
для генерирования импульсов длительностью до единиц нс
(см. также Широкополосная лампа).
ЛАМПА С КАТбДНОЙ СЁТКОЙ, приёмно-усилитель-
ная лампа (обычно пентод), у к-рой между катодом и управ-
ляющей сеткой имеется дополнительная (т. н. катодная)
сетка, предназначенная для создания вблизи управляющей
сетки виртуального катода, являющегося как бы источником
электронов. На катодную сетку подаётся положительное
относительно катода напряжение (6—12 В). Эл-ны, покинув-
шие катод под действием ускоряющего электрич. поля,
движутся к катодной сетке. Часть эл-нов попадает на сетку,
образуя в её цепи ток, а др. часть пролетает в пространство
катодная сетка — управляющая сетка и оказывается в тор-
мозящем электрич. поле. Здесь эл-ны теряют свою ско-
рость; в результате у поверхности управляющей сетки
образуется электронное облако, к-рое и является источ-
ником эл-нов для создания анодного тока. Малое расстоя-
ние между таким виртуальным катодом и управляющей
сеткой обеспечивает высокую крутизну характеристики
(30 мА/B и более) Л. с к. с. при увеличенных (по сравнению
с обычными ПУЛ) межэлектродных расстояниях. Л. с к. с.
применяют гл. обр. для широкополосного усиления в диа-
пазоне метровых волн в радиолокац., телевизионных и др.
системах (см. также Широкополосная лампа). Б. а. Говоров.
ЛАРМОРА ПРЕЦЁССИЯ [по имени англ, физика
Дж. Лармора (J. Larmor)], дополнительное вращение как це-
Лвмпа с вторичной эмиссией. Принципиальная
схема лампы с вторичной эмиссией: 1 -— анод;
2 — катод; 3 — управляющая сетка; 4 — экрани-
рующая сетка; 5 — траектории первичных элект-
ронов; 6 — динод; 7 — траектории вторичных
электронов-
ЛЕНГМЮРА
252
лого системы одинаковых заряженных частиц (напр., элект-
ронов в атоме) при наложении на систему постоянного
достаточно слабого однородного магн. поля. Л. п. обуслов-
лена действием на заряженные ч-цы магн. составляющей
Лоренца силы. Такая прецессия аналогична прецессии оси
волчка (гироскопа) под действием силы, стремящейся изме-
нить направление оси вращения. Угловая скорость Л. п.
(ларморовская частота) определяется по формуле:
toL=(QB)/(2m), где Q/m — отношение заряда ч-цы к её мас-
се (уд. заряд); В — магн. индукция однородного магн. поля.
Л. п. впервые описана Лармором в 1895; она лежит в осно-
ве классич. теории диамагнетизма, Зеемана эффекта, магн.
вращения плоскости поляризации. С ларморовской частотой
совпадает угловая скорость вращения Бриллюэна потока
в продольном магн. поле.
ЛЕНГМЮРА ФОРМУЛА [по имени амер, физика
И. Ленгмюра (I. Langmuir)], степени трёх вторых за-
кон, трёх вторых закон, аналитическая зависимость
плотности конвекционного электрич. тока между двумя
электродами (катодом и анодом) в вакууме от разности
потенциалов между этими электродами. Обычно такой ток
переносится эл-нами, эмитируемыми накалённым катодом
(см. Термоэлектронная эмиссия), или ионами, создаваемыми
ионными источниками (см. Ионная эмиссия). Л. ф. справед-
лива при токах, меньших тока насыщения. В этих усло-
виях эл-ны, не достигшие анода, формируют отрицат.
пространственный заряд, определяющий вид зависимости
плотности тока / от разности потенциалов U. Конкретный
вид Л. ф. зависит от формы электродов и геометрич.
характеристик межэлектродного пространства. Для элект-
родов простейших конструкций (плоских, цилиндрич.,
сферич.) зависимость I от U была исследована (1913)
Ленгмюром в предположении, что ток катода полностью
ограничен пространств, зарядом (напряжённость электрич.
поля на катоде равна нулю), а начальные скорости заряжен-
ных ч-ц пренебрежимо малы. В общем виде Л. ф. может
быть записана след, образом:
'/2 3/2
9л у т ) s
где е и т — заряд и масса ч-цы, s — величина, зависящая
от формы электродов. Для плоских, цилиндрич. или сферич.
электродов величина s соответственно равна d2, г2р2 или
г2а2, где d — расстояние между плоскопараллельными
электродами, г—радиус внеш, цилиндра (сферы), р и а —
ф-ции отношения радиусов внеш, и внутр, цилиндров или
сфер (ф-ции Ленгмюра — Блоджетт). Из Л. ф. следует,
что плотность тока между электродами пропорциональна
величине U (отсюда др. назв. Л. ф.— «закон степени трёх
вторых», «закон трёх вторых»). Для случая плоскопарал-
лельных электродов зависимость I от U известна как фор-
мула Чайлда — Ленгмюра. Ленгмюр (1923), физики С. А. Бо-
гуславский (СССР, 1923), К. Блоджетт (США, 1923—24) и др.
исследовали важную для практики зависимость плотности
тока вакуумного диода от U с учётом максвелловского
распределения начальных скоростей эл-нов. Для этого слу-
чая Л. ф. усложняется: в ней появляются величины, зави-
сящие от темп-ры катода, от значения минимума потен-
циала, возникающего в межэлектродном пространстве
(виртуальный катод) и от расстояния между катодом и
областью с мин. значением потенциала.
Л. ф. играет важную роль при расчёте и конструиро-
вании ЭВП. И. М. Блейвас.
ЛЁНЦА ПРАВИЛО (по имени рус. физика и электро-
техника Э. X. Ленца), определяет направление индукцион-
ных токов, возникающих в результате эл.-магн. индукции;
является следствием закона сохранения энергии. Индукц.
ток в неподвижном контуре направлен так, что создавае-
мый им магн. поток через поверхность, ограниченную
контуром, стремится препятствовать тому изменению магн.
потока, к-рое вызывает данный ток. Индукц. токи, возникаю-
щие в проводнике при движении его в пост. магн. поле,
направлены так, что пондеромоторные (механические) силы
магн. поля препятствуют движению проводника.
ЛИДАР (англ. Lidar — сокращение, составленное из пер-
вых букв англ, слов Light detection and ranging — обнаруже-
ние и определение дальности с помощью света), оптический
локатор для дистанц. зондирования воздушных и водных
сред. Содержит источник оптич. излучения, телескоп с
фотоприёмником, систему регистрации и обработки резуль-
татов зондирования, устр-ва управления и отображения
информации, блок питания. В качестве источника оптич.
излучения используют лазеры разл. типов и мощности
(в зависимости от характера среды и цели зондирования);
чаще др. используют твердотельные лазеры, лазеры на кра-
сителях и СО2-лазеры. Система регистрации и обработки
измерит, информации содержит быстродействующий ана-
лого-цифровой преобразователь или счётчик импульсов и
микропроцессор или микро-ЭВМ. Результаты зондирования
отображаются на экране дисплея или выводятся на алфа-
витно-цифровое печатающее устр-во. Как правило, лазер
и телескоп с фотоприёмником пространственно совмеще-
ны — установлены на общем поворотном основании, позво-
ляющем ориентировать их в нужном направлении.
Наиболее широко Л. применяют для измерения пара-
метров атмосферы: влажности, темп-ры, прозрачности, кон-
центрации газовых и аэрозольных компонентов, скорости
ветра, верхней и нижней границ облачности. Метод лазер-
ного зондирования атмосферы основан на использовании
эффектов взаимодействия лазерного излучения с воздуш-
ной средой: молекулярного и аэрозольного рассеяния, по-
глощения энергии лазерного излучения молекулами газа
и ч-цами аэрозолей, спонтанного комбинац. рассеяния,
резонансного рассеяния, флуоресценции и др. При зондиро-
вании лазерный луч направляют в исследуемую область
воздушного пространства и с помощью фотоприёмника
регистрируют излучение: либо отражённое (напр., от скоп-
ления аэрозолей), либо рассеянное аэрозольными ч-цами
или отд. молекулами газа в результате поглощения ими
энергии лазерного излучения. Напр., при определении хим.
состава воздуха измеряют частотную зависимость интен-
сивности излучения, воспринимаемого фотоприёмником:
каждое хим. соединение поглощает энергию оптич. излуче-
ния на определённой частоте (или на неск. частотах); по
значениям частоты, при к-рых наблюдаются резкие умень-
шения («провалы») интенсивности принимаемого излучения,
можно судить о наличии в атмосфере хим. соединений.
Лазерное зондирование атмосферы по сравнению с др.
методами дистанц. зондирования (напр., радиолокационным
или акустическим) обеспечивает большую дальность зонди-
рования (в атмосфере, напр., до неск. десятков км), более
высокие пространств, разрешения (до долей м) и оператив-
ность (время измерения параметра — менее 1 с).
Лит.. Лазерный контроль атмосферы, под ред. Э. Хинкли, пер. с англ.,
М., 1979. В. И. Козинцев.
ЛИНЁЙНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁМА, аналоговая
интегральная схема, у к-рой выходной сигнал представляет
собой линейную функцию входного сигнала. К Л. и. с. от-
носятся, напр., операц. усилители, широкополосные усили-
тели, усилители НЧ. Осн. требование к Л. и. с.— неиска-
жённая передача сигналов с заданным коэф, усиления (пере-
дачи). Л. и. с. применяют в устр-вах автоматики и измерит,
техники, в радиоприёмных и радиопередающих устр-вах,
в системах записи и воспроизведения информации.
ЛИНЁЙНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЁКТ,
то же, что Поккельса эффект.
ЛЙНЗА (нем. Linse, от лат. lens — чечевица), прозрачное
тело, ограниченное двумя поверхностями, преломляющими
световые лучи; способна формировать оптич. изображения
предметов, светящихся собственным или отражённым
светом. Различают собирающие (положительные) и рассеи-
вающие (отрицательные) Л. (рис.). Л. для видимого света
изготовляют в основном из оптических (с высокими одно-
родностью и оптич. прозрачностью) или органич. стёкол; для
УФ излучения — из кварца, флюорита, фторида лития и др.;
для ИК излучения — из кремния, германия, флюорита, фто-
рида лития и др.
Л. является одним из осн. элементов оптических систем.
253
ЛИНИЯ
ЛИНЗОВЫЙ РАСТР (от лат. rastrum — грабли), оптиче-
ская система, состоящая из большого числа одиночных линз
идентичными параметрами, определённым образом
расположенных на к.-л. поверхности, и служащая для струк-
турного преобразования направленного пучка света. Поверх-
ность Л. р. может быть плоской, конич., сферич. и др.
формы. По характеру распределения линз различают ре-
гулярные Л. р., в к-рых линзы расположены в опреде-
лённом порядке, и нерегулярные.
Наиболее распространёнными являются Л. р. из термо-
реактивных полимерных материалов. При изготовлении
такого Л. р. в матрице из твёрдого материала (напр.,
нержавеющей стали) выдавливают калиброванные углубле-
ния со сферич. поверхностью, в к-рые заливают исходный
полимерный материал. После полимеризации полученная
совокупность линз (т.н, реплика) наклеивается на стеклян-
ную подложку (рис. а). Л. р. изготовляют также запрессо-
выванием одиночных стеклянных микролинз в полимерную
плёнку (рис. б).
Выделяют голографический Л. р., к-рый представ-
ляет собой матрицу идентичных голограмм, каждая из
к-рых выполняет ф-ции оптич. линзы или системы линз
(см. Голография).
Л. р. используют в запоминающих голографических уст-
ройствах, в качестве конденсора (вместе с матрицами инжек-
ционных лазеров или светодиодов), в качестве мульти-
пликатора изображения И Др. -Л. П. Неплюев.
ЛЙНИЯ ЗАДЁРЖКИ, устройство для задержки эл.-магн.
сигналов на нек-рый заданный промежуток времени (т).
В зависимости от типа и конструкции Л. з. т может состав-
лять от долей мкс до десятков мс. Различают электрич.
и акустич. Л. з. В электрич. Л. з. осуществляется задержка
эл.-магн. сигнала в основном за счёт увеличения проходи-
мого им пути. Для получения малых т (доли мкс) исполь-
зуются электрич. Л. з. с распределёнными параметрами —
коаксиальные кабели, полосковые линии, радиоволноводы
и др. линии передачи. При большой длине линии (неск.
десятков м) затухание и дисперсия волн в ней, связанные
с электрич. потерями, искажают форму задерживаемого
сигнала. Полоса пропускания таких Л. з. не превышает
10 МГц. Значения т порядка 0,1 —20 мкс получают в электрич.
искусств, линиях с сосредоточенными параметрами, к-рые
представляют собой цепочку звеньев, состоящих из катушек
индуктивности и конденсаторов. В таких Л. з. величина т
зависит от числа звеньев, схемы соединения катушек индук-
тивности и конденсаторов в отд. звене, а также значений
их индуктивностей и ёмкостей.
В акустич. Л. з. для задержки эл.-магн. сигнала его пре-
образуют в акустич. сигнал, к-рый после прохождения по
звукопроводу определённой длины вновь преобразуется
в электромагнитный. Значение т в акустич. Л. з. достигает
десятков мс, что обусловлено малой (по сравнению с эл.-
магн. волнами) скоростью распространения акустич. волн в
твёрдых телах (см. Акустическая линия задержки).
Л. з. применяют в разл. устр-вах радиолокации, вычислит,
техники, связи и др.
ЛЙНИЯ ПЕРЕДАЧИ, устройство для направленной пере-
дачи эл.-магн. энергии или электрич. сигналов от одного
объекта к другому. В электротехнике и телефонной связи
Л. п. выполняют в виде системы проводов, подвешенных на
опоре, либо в виде кабелей (силовых, телефонных). В тех-
нике СВЧ и оптике применяют Л. п. двух типов: открытые
(однопроводные, неэкранированные двух- и многопровод-
ные, полосковые линии, диэлектрич. волноводы, а также
зеркальные и линзовые Л. п.) (рис. 1) и закрытые (экра-
нированные двух- и многопроводные Л. п., коаксиальные
линии, металлич. волноводы и др.) (рис. 2). При длинах
волн Л, значительно превышающих длину I Л. п., электрич.
процессы в линии описываются законом Ома. По мере
уменьшения X (практически начиная с Х<^81) становится
заметным запаздывание сигнала вдоль Л. п. При Х<81 Л. п.
представляют как систему с распределёнными параметра-
ми, к-рые характеризуются значениями индуктивности,
ёмкости, активного сопротивления и проводимости между
проводниками в расчёте на единицу длины. Проводные
Л. п. с распределёнными параметрами получили назв.
длинных линий; мгновенные значения силы тока и на-
пряжения в длинной линии математически связаны между
собой т. н. телеграфными уравнениями, получаемыми из
Максвелла уравнений. Наиболее широко в диапазоне СВЧ
используются коаксиальные Л. п, (при Х^>1 см), волноводы
(1 мм с X <0,3 м), а также зеркальные Л. п. (напр., в радио-
релейных линиях связи сантиметрового диапазона). В устр-
вах малой мощности применяют полосковые и щелевые
Л. п., к-рые позволяют создавать более компактные и де-
шёвые радиотехн. устр-ва (см., напр., СВЧ интегральная
схема). В миллиметровом и оптич. диапазонах используют
диэлектрич. волноводы (см. Волоконно-оптический кабель.
Волоконно-оптическая линия связи) и линзовые Л. п. (в опти-
ке такие Л. п. наз. оптическими системами).
Осн. характеристики Л. п.: рабочий диапазон частот, макс,
допустимая мощность (средняя и импульсная), волновое
сопротивление. Рабочий диапазон частот Л. п. выбирается
обычно таким, чтобы в ней распространялся с малым коэф,
затухания волн и малой дисперсией (см. Дисперсия волн)
только один тип волны. Макс, допустимая мощность опре-
деляется в основном тепловыми потерями и эффектив-
ностью теплоотвода при передаче непрерывных сигналов и
пробивной напряжённостью поля при передаче импульсных
(напр., для воздуха при нормальном атм. давлении про-
бивная напряжённость »30 кВ/см). С целью увеличения
допустимой мощности непрерывных сигналов проводники
полируют, покрывают серебром или (в ряде случаев) золо-
том. Для увеличения допустимой импульсной мощности
повышают давление газа в Л. п. до (5—6) -10s Па. Повышению
допустимой мощности способствует также увеличение
сечения Л. п. (напр., в т. н. сверхразмерных волноводах).
Однако такое увеличение может привести к распростране-
а
Линза. Собирающая (а) и рассеивающая (6)
линзы: S и S'— объект (точк?) и его изображе-
ние; f и Г — переднее и заднее фокусные рас-
стояния; Н и Н' — передняя и задняя главные
плоскости; F и F' — передний и задний фокусы;
на рисунке а отрезок HF отсчитывается по ходу
лучей, а отрезок H'F' против их хода, следо-
вательно, a f<0 (собирающая линза); на
рисунке б отсчёт ведётся в другом направлении,
следовательно, a f >0 (рассеивающая линза)
б
Линзовый растр. Схематическое изображение
линзовых растров из термореактивного полимер-
ного материала (а) и из одиночных стеклянных
микролинз в полимерной пленке (б): 1 — стек-
лянная подложка, 2 — полимер; 3 — стеклянные
микролинзы.
а
ЛИПКАЯ
254
М., 1952;
нию высших типов волн наряду с основным. Для эффек-
тивного подавления всех типов волн, кроме одного, стенки
волноводов покрывают изнутри тонким слоем диэлектрика.
При создании разл. устр-в, содержащих Л. п., закрытые
линии можно располагать сколь угодно близко друг от друга,
тогда как открытые должны отстоять настолько, чтобы сиг-
нал в одной Л. п. не наводил помехи в другой. Большинст-
во Л. п. однородны вдоль направления распространения вол-
ны. Структура поля для волн, бегущих в однородных Л. п.,
обладает тем св-вом, что в отсутствие потерь все компонен-
ты электрич. и магн. полей, перпендикулярные оси линии,
либо синфазны, либо противофазны; компоненты, парал-
лельные оси (если они отличны от нуля), сдвинуты по фазе
относительно поперечных на л/2. Это св-во полей в Л. п.
используют при создании устр-в, содержащих ферритовые
элементы (вентили, фильтры и т. п.), для к-рых требуется
поле с круговой поляризацией.
Лит.: Гуревич А. Г., Полые резонаторы и волноводы,
Вайнштейн Л. А., Электромагнитные волны, М., 1957; Маркузе Д.,
Оптические волноводы, пер. с англ., М., 1974; Никольский В. В., Ни-
кольская Т. И., Электродинамика и распространение радиоволн, 3 изд.,
М., 1989. Р А Силин.
ЛЙПКАЯ ЛЁНТА, рулонный или листовой материал, сос-
тоящий из подложки (полимерная плёнка, бумага, поролон,
фольга, разл. ткани, в т. ч. хл.-бум., шёлковые, стеклян-
ные, иногда с вплетением металлич. нитей), покрытой с од-
ной или с обеих сторон постоянно липким слоем из клеевой
композиции, в состав к-рой входят каучукоподобные поли-
меры, вещества, придающие липкость, пластификаторы и
др. вещества. В произ-ве ИЭТ Л. л. применяют как изоляц.
и конструкц. материал, а также в качестве технологич.
спутника при обработке ПП пластин.
ЛИТОГРАФИЯ (от греч. iithos — камень и grapho — пи-
шу, рисую) в электронике, способ формирования задан-
ного рельефа (рисунка) в слое металла, диэлектрика или
полупроводника в процессе изготовления интегральных
схем и др. электронных приборов. Процесс Л. осуществля-
ется с использованием резистов (Р), чувствительных к
излучению (УФ, рентгеновскому и др.) или к потоку заря-
женных ч-ц (эл-нов, ионов) и обладающих устойчивостью
(резистентностью) к травителям. Для получения на обраба-
тываемой поверхности (подложке) необходимого рельефа
её покрывают слоем Р, в к-ром путём локального экспониро-
вания создают «окна» заданной конфигурации для доступа
травителей к расположенному ниже технологии, слою
(напр., диоксида кремния, алюминия, хрома, стёкол ФСС и
БСС). В целом процесс формирования рельефного изобра-
жения включает след. пос. °доват. технологич. операции, об-
щие для всех видов Л. 1) Хим. и термич. обработка поверх-
ности подложки (рис. 1, а) для её очистки и улучшения адге-
зии. 2) Нанесение на поверхность подложки слоя Р (как пра-
вило, толщиной 0,3—2,0 мкм, рис. 1, б). Наиболее распрост-
ранённый метод нанесения — центрифугирование. Для по-
лучения слоя, равномерного по толщине, более перспекти-
вен метод пульверизации (распыление наносимого в-ва с по-
мощью газового потока). 3) Первая термообработка Р (суш-
ка) с целью удаления избытка растворителей и улучшения
адгезии слоя к подложке. Получили распространение разл.
виды сушки: обычная (термическая), ИК излучением, термо-
компрессией и СВЧ излучением. 4) Локальное экспониро-
вание слоя Р (рис. 1, в). Существует неск. способов экспо-
нирования: контактный и проекционный (с применением
спец, шаблонов — пластин с рисунком, в заданных местах
прозрачных для экспонирующего излучения), а также с по-
мощью сканирующего электронного (ионного) луча, управ-
ляемого ЭВМ. 5) Проявление Р (переводит скрытое изобра-
жение, полученное в результате экспонирования, в видимое,
рельефное, рис. 1, г). Обычно для проявления позитивных
Р, чувствительных к оптич. излучению, используют разбав-
ленные р-ры щелочей, для остальных Р — смеси органич.
растворителей. В случае позитивных Р на подложке остаются
неэкспонир. участки плёнки, а экспонированные смываются
проявителем, в случае негативных — наоборот. 6) Вторая
термообработка (задубливание) для повышения стойкости
оставшейся части Р (защитной маски) при последующем
травлении подложки. 7) Избират. травление технологич.
слоёв (рис. 1, д). Проводится либо с помощью жидких
травителей (обычно кислотного типа), либо «сухим» спо-
собом (с помощью ионных или плазменных процессов,
см. Плазменное травление). Для воспроизведения изобра-
жения с высокой точностью или с размерами его элементов
меньше 1 мкм предпочтительны, как правило, «сухие» спо-
собы травления. 8) Удаление ненужной после травления
маски Р (также проводится либо с помощью жидких раст-
ворителей, либо «сухим» способом в кислородной плазме,
рис. 1, е).
Л. широко применяют в электронном приборостроении
при изготовлении ПП приборов, интегральных схем, запоми-
нающих устройств, прецизионных фотошаблонов и т. д. Л.
может представлять собой как одностадийный процесс
(напр., при произ-ве фотошаблонов), так и многостадий-
ный (при создании ИС, схем ЗУ на ЦМД и др.). В послед-
нем случае он многократно повторяется на разл. технологич.
слоях с целью получения защитных масок для последую-
щих операций диффузии, ионного легирования, напыления
и т. д. (см. Планарная технология), в связи с чем предъ-
являются жёсткие требования к точности передачи рисунка
в каждом слое и совмещаемости отд. слоёв между собой.
Для получения рисунка на плёнках металла иногда при-
меняют взрывную Л. (рис. 2). В этом случае плёнка
напылённого металла должна иметь разрывы между прояв-
ленными и непроявленными участками, а Р — подтравлен-
ный край («обратный» клин), что могут обеспечить гл.
обр. позитивные Р.
Осн. характеристики литографич. процесса: разрешающая
способность, т. е. способность раздельно воспроизводить
мелкие элементы рисунка (обычно оценивается по мин.
ширине воспроизводимой линии) и производительность (в
Лимив передачи. Рис. 1. Схемы конструкций не-
которых открытых линий передачи: а — однопро-
водной, покрытой слоем диэлектрика или плохо
проводящего материала; б — однопроводной с
периодическими рёбрами; в — двухпроводной
неэкранированной; г — м икрополосковой; д —
связанной микрополосковой, е — подвешенной
полоскосой; ж — зеркального волновода; з —
зеркальной; и — линзовой.
255
ЛИТОГРАФИЯ
технологич. процессах с высокой разрешающей способ-
ностью преим. ограничивается длительностью экспониро-
вания). Разрешающая способность определяется гл. обр.
способом экспонирования, длиной волны воздействующего
излучения и параметрами Р. Теоретич. предел разрешающей
способности, согласно критерию Рэлея,— величина, равная
половине длины волны экспонирующего излучения. Однако
из-за неидеальности оптич., электронно-оптич. и др. систем
экспонирования, неплоскостности подложек и шаблонов и
др. факторов практически достигаемая разрешающая спо-
собность Л. значительно ниже теоретической.
В зависимости от вида воздействующего на Р излучения
различают оптич. Л., электронолитографию, рентгенолито-
графию и ионолитографию, осуществляемые соответствен-
но с использованием фоторезиста, электронорезиста, рент-
генорезиста и ионорезиста. Оптическая Л., или фото-
литография (ФЛ) (обычно используется излучение с дли-
ной волны Х=О,36—0,45 мкм) — наиболее распространён-
ный в микроэлектронике вид Л. Посредством ФЛ воз-
можно воспроизведение рисунков с размерами эле-
ментов от 1,0—2,0 мкм и более. Экспонирование фо-
торезиста производится через фотошаблон. Различают
контактную и проекционную ФЛ. В первом случае фо-
тошаблон плотно прижат к слою фоторезиста (рис.
3, а), во втором — изображение фотошаблона прое-
цируется на поверхность фоторезиста (рис. 3, 6).
Простота контактного способа обеспечила ему широ-
кое распространение в технологии микроэлектроники.
Его существ, недостатки — ограничение разрешающей спо-
собности из-за явлений дифракции и возможность повреж-
дения при контакте как фотошаблона, так и плёнки фото-
резиста. Проекц. способ имеет более высокую разрешаю-
щую способность, но требует достаточно сложного обору-
дования. При этом срок службы фотошаблона возрастает
в неск. десятков раз. В качестве источников экспонирую-
щего излучения в ФЛ применяются ртутные лампы высо-
кого и сверхвысокого давлений.
Фотолитография с использованием глубо-
кого УФ излучения (УФФ) (К—0,20—0,30 мкм) отли-
чается от ФЛ более высокой разрешающей способностью
за счёт меньшей длины волны экспонирующего излуче-
ния — возможно воспроизведение элементов с размерами
0,5—0,8 мкм и менее. УФФ также может быть контактной
и проекционной. При этом фотошаблоны по конструкции
аналогичны фотошаблонам для ФЛ (за исключением того,
что в качестве прозрачного материала применяется не стек-
ло, а кварц, пропускающий излучение в данной области
спектра). Обычные фоторезисты в УФФ практически не-
применимы — разработаны спец, материалы, чувствит. к
глубокому УФ излучению. Источниками излучения могут
служить ртутно-ксеноновые, дейтериевые и др. лампы, а
также лазеры с подходящей длиной волны. УФФ — перспек-
тивный вид Л.
Э лектронол итографи я (ЭЛ) обладает наиб, высо-
кой разрешающей способностью. Позволяет воспроизво-
дить элементы рисунков с размерами менее 1 мкм. В ка-
честве экспонирующего излучения используется сфокусир.
пучок ускоренных эл-нов с энергией 10—30 кэВ. Т. к. деброй-
левская длина волны эл-нов составляет доли А ° (ХдБ<с0,1 нм),
эффекты дифракции, ограничивающие разрешающую спо-
собность в ФЛ, в ЭЛ пренебрежимо малы. Наибольшее
практич. значение приобрела сканирующая ЭЛ. К её досто-
инствам относятся возможность получения узких линий
(порядка 0,2—0,3 мкм), отсутствие спец, шаблонов для
создания требуемой топологии ИС и большая глубина рез-
кости пучка эл-нов, что позволяет получать чёткое изобра-
жение на профилир. поверхностях. Экспонирование элект-
ронорезиста проводится на электронно-лучевых установках
(рис. 4) по программе, заложенной в память ЭВМ. Созданы
электронно-лучевые установки с изменяющейся геометрией
пучка эл-нов, обеспечивающие более быстрое и качествен-
ное экспонирование. Для определения и корректировки
местоположения луча и столика с подложкой используют-
ся устр-ва автоматич. совмещения (электронно-лучевые сис-
темы, лазерные интерферометры и др.), обеспечивающие
при применении спец, реперных знаков точность совмеще-
ния 0,1 мкм. Разрешающая способность в ЭЛ частично
может ограничиваться эффектами отражения эл-нов от под-
ложки и рассеяния их в слое электронорезиста, что необ-
ходимо учитывать при составлении программы экспониро-
вания для ЭВМ. Помимо воспроизведения рисунков ИС,
схем ЗУ на ЦМД и т. п. с размерами элементов менее
1 мкм ЭЛ применяют также для получения рисунков с
размерами более 2 мкм (прецизионные фотошаблоны,
промежуточные фотооригиналы, используемые в дальней-
шем в ФЛ).
Проекц. ЭЛ более производительна, чем сканирующая,
но по разрешающей способности уступает последней. Кроме
того, шаблоны для проекц. ЭЛ конструктивно сложны и
трудоёмки при изготовлении.
Рентгенолитография (РЛ) (Х=0,2—5 нм) — также
один из наиболее высокоразрешающих методов Л. Воз-
можно получение рисунков с размерами элементов 0,1 мкм
и менее. В РЛ отсутствуют явления рассеяния эл-нов в слое
Р и отражения их от подложки, поэтому тонкие линии можно
получать в сравнительно толстых слоях Р, что важно с точки
зрения уменьшения их микро дефектности (см. Рентгено-
резист). Установка РЛ включает: собственно установку
экспонирования рентгеновским излучением, рентгеношаб-
лон и систему совмещения рентгеношаблона с подложкой.
Источниками рентгеновского излучения могут служить
спец, мишени, дающие при бомбардировке их пучком
эл-нов мягкое характеристич. излучение (электронно-луче-
вые источники), ионизир. ч-цы плазмы, возбуждаемые ла-
зером, электрич. искрой и т. д. (плазменные источники),
и синхротроны. Наиболее распространены электронно-лу-
чевые источники (рис. 5). Длина волны экспонирующего
Литография. Рис. 1. Стадии литографического
процесса на кремниевой пластине с оксидной
плёнкой: а — исходная подложка; 6 — после на-
несения слоя резиста; в — после локального
экспонирования резиста; г — после проявления
резиста (позитивного); д — после травления тех-
нологического слоя S1O2 через маску резиста;
е — после удаления плёнки резиста; 1 — крем-
ниевая пластина: 2 — слой диоксида кремния
SiO2; 3 — слой резиста.
литокон
256
излучения зависит от материала мишени и возбуждаемой
серии рентгеновского спектра (энергии эл-нов), напр.,
X(MoL)=0,541 нм, X(CuL)=1,33 нм. Для РЛ характе-
рен бесконтактный способ экспонирования — между
рентгеношаблоном и подложкой всегда создаётся за-
зор толщиной от 10 до 100 мкм, обусловленный хруп-
костью применяемых рентгеношаблонов. Технология из-
готовления рентгеношаблона весьма трудоёмка. В качест-
ве пропускающей рентгеновское излучение основы рентге-
ношаблона (мембраны), на к-рую наносится рисунок (маска),
применяются Si, SiO?, Si3N4, ряд др. неорганич. соединений
и полимерные материалы: полиимид, лавсан и др. Толщина
мембраны 3—15 мкм. Для обеспечения механич. прочности
мембрана либо закрепляется на более толстых участках
кремния, отделяющих один модуль от другого (рёбра
жёсткости), либо натягивается на кольцо (в случае органич.
основы). Поглощающим материалом маски обычно служит
золото толщиной 0,2—0,5 мкм. Конструкция рентгеношабло-
на должна предусматривать возможность его автоматич.
совмещения с подложкой, что представляет серьёзную
техн, задачу. При этом для повышения производительности
экспонирования для каждого источника рентгеновского
излучения должна быть подобрана оптим. пара: рентге-
ношаблон — рентгенорезист.
Ионол итографи я (ИЛ) — перспективный вид Л., осу-
ществляющий перенос изображения с помощью пучка
ионов лёгких элементов (напр., Не \ О , Н4 , Аг и др.),
не получивший пока широкого распространения. Исследо-
ваны возможности экспонирования в ИЛ управляемым с по-
мощью ЭВМ острофокусир. ионным пучком и широким ион-
ным пучком с применением спец, шаблона. Первый способ
(рис. 6) обладает всеми преимуществами сканирующей ЭЛ
и даёт возможность получать в слое ионорезиста рисунки
с размерами элементов менее 0,1 мкм; второй является
более производительным, но уступает первому по разре-
шающей способности, величина к-рой достигает в этом слу-
чае лишь 0,5 мкм. Осн. трудности ИЛ с применением
шаблонов — создание последних и проблемы совмещения.
Шаблоны, применяемые в ИЛ, могут быть типа открытого
трафарета (без несущей основы — мембраны), по конструк-
ции аналогичные электроношаблонам для проекц. ЭЛ, либо
с тонкой аморфной мембраной, аналогичные шаблонам
в РЛ. Однако во втором случае шаблоны ещё более трудо-
ёмки в изготовлении, поскольку мембрана в ИЛ должна быть
значительно тоньше, чем в РЛ, из-за сильного поглощения
ею энергии ионов.
Перспективы развития и широкого внедрения в техноло-
гию изготовления ИС и БИС высокоразрешающих мето-
дов (ЭЛ, РЛ и ИЛ) связаны с дальнейшим повышением
производительности установок экспонирования и повыше-
ния чувствительности Р. Ведутся работы по созданию пол-
ностью замкнутого технологич. цикла «сухой» Л., сочетаю-
щего способы вакуумно-термич. нанесения и проявления Р.,
плазменных методов травления подложки и удаления сухим
способом оставшегося после травления Р. В сочетании с
такими процессами, как ионное легирование, «сухая» Л.
позволит изготовлять СБИС с предельно высокой степенью
интеграции.
Лит.: Мазель Е. 3., Пресс Ф„ П., Планарная технология кремниевых
приборов, М., 1974; Фотолитография и оптика, под ред. Я. А. Федотова
и Г. Поля, М.— Берлин, 1974; Селигер Р., Салливэн П., «Электроника»,
1980, № 7, с. 56—62; Электронно-лучевая технология в изготовлении микро-
электронных приборов, под ред, Д. Р. Брюэра, пер. с англ., М., 1984;
Валиев К. А., Раков А. В., Физические основы субмикронной лито-
графии в микроэлектронике, М., 1984; Валиев К. А., Микроэлектроника:
достижения и пути развития, М., 1986. Г. К. Селиванов,
литокбн, см. в ст. Электронно-лучевой преобразо-
ватель электрических сигналов.
ЛОВУШКИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЙДА, примесные атомы
и др. дефекты крист, решётки, к-рые создают локальные
энергетич. уровни в запрещённой зоне полупроводника,
способные захватывать носители заряда. В зависимости от
положения уровня Ферми относительно уровня ловушки
Л. н. з. могут действовать в качестве центров рекомбинации
носителей заряда, захватывая эл-ны и дырки, или в качест-
ве центров преимущественного захвата носителей заряда
одного знака.
ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, электронные устройства,
реализующие простейшие логич. операции (функции) над
входными сигналами согласно правилам алгебры логики
и выдающие сигналы, соответствующие значениям реализу-
емых функций. Такими операциями являются, напр., логич.
сложение —- дизъюнкция («ИЛИ»), умножение — конъюнк-
ция («И»), отрицание — инвертирование («НЕ»). Информац.
сигналами служат дискретные значения (уровни) электрич.
напряжения или тока; при т. н. положит, логике более низ-
кий уровень обозначают «0», а более высокий — «1», при
отрицат. логике — наоборот. Л. э. различают в основном по
функцион. назначению, способу представления информа-
ции, схемотехн, решению и используемым электронным
приборам.
Конструктивно Л. э. могут быть выполнены на дискрет-
ных компонентах или в виде ИС (ПП, гибридных, плёночных
и др.). В ЭВМ третьего поколения (напр., ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ)
наиболее широко применяются системы Л. э. транзисторно-
транзисторной и эмиттерно-связанной транзисторной ло-
гики (см. Транзисторная логика), реализованные в виде ПП
Рис. 2. Стадии процесса взрывной литографии:
а — после получения рельефного изображения
в слое позитивного резиста; б — после напыле-
ния плёнки металла; в — после удаления защит-
ной маски (резиста); 1 — подложка; 2 — слой
резиста; 3 — металлическая плёнка.
Рис. 3. Схема экспонирования в оптической
фотолитографии: а — контактный способ; б —
проекционный способ; 1 — источник света: 2 —
конденсор; 3 — фотошаблон; 4 — подложка с
фоторезистом; 5 — светофильтр; 6 — проекцион-
ный объектив.
Рис. 4. Схема экспонирования на электронно-
лучевой установке: I — источник электронов;
2 — апертура; 3 — электронные линзы; 4 — сис-
тема блокировки луча; 5 — пучок ускоренных
электронов; 6 — система управления лучом;
7 — подложка с электронорезистом.
257
ЛУЧЕВОЙ
ИС малой и ср. степени интеграции, содержащих от неск.
десятков до неск. сотен Л. э. Большие интегральные схемы,
на к-рых строятся ЭВМ четвёртого поколения, содержат
до 105—105 Л. э. С развитием микроэлектроники непрерыв-
но растёт плотность компоновки Л. э. в ИС, а энергия пере-
ключения Л. э. снижается, и эта тенденция позволяет рас-
считывать в недалёком будущем на создание функцион.
устр-в большой сложности в одном кристалле СБИС (напр.,
процессоров высокопроизводит. ЭВМ), содержащих св. 105
Л. э. Независимо от физ. принципов построения Л. э.
обладают рядом общих св-в: сильной нелинейной зависи-
мостью амплитуды выходного сигнала от входного, к-рая
обеспечивает формирование (квантование по уровню) сиг-
нала с нек-рыми стабильными значениями фронта, задержек
и уровней при прохождении по цепочке Л. э.; высокой
помехоустойчивостью, обусловленной тем, что входные
сигналы с амплитудой меньше порога квантования, рас-
пространяясь по цепочке Л. э., стремятся к ниж. уровню
(«О»), а сигналы с амплитудой больше порога квантова-
ния— к верх, уровню («1»); совместимостью по входным
и выходным сигналам, что позволяет Л. э. работать друг на
друга в любых логич. цепях; сохранением работоспособ-
ности при значит, допусках на внеш, и внутр, параметры
Л. э.
Л. э. составляют основу элементной базы цифровых авто-
матов (в т. ч. ЭВМ); совокупность Л. э., обеспечивающих
построение любых заданных ф-ций, образует систему эле-
ментов данного автомата (ЭВМ).
Лит.: Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы, под ред.
С. В. Якубовского, 2 изд., М., 1984; Применение интегральных микросхем
в электронной вычислительной технике. Справочник, под ред. Б. Н. Фай-
зулаева, Б. В. Тарабрина, М., 1986. Б. Н. Файзулаев.
ЛбРЕНЦА СЙЛА [по имени голл. физика X. А. Лоренца
(Н. A. Lorentz)], сила, действующая на частицу с зарядом
Q, движущуюся с произвольной скоростью v в эл.-магн.
поле:
F=Q-E+Q [vB],
где Е и В — векторы напряжённости электрич. поля и индук-
ции магн. поля. Л. с. содержит две составляющие: электри-
ческую, F3=QE, действующую на заряженную ч-цу со сторо-
ны электрич. поля, и магнитную, FM=Q[vB],— со стороны
магнитного. Работу над движущейся ч-цей совершает только
электрич. составляющая; магн. составляющая работы не
совершает, т. к. она перпендикулярна скорости ч-цы (изме-
няет только направление движения ч-цы). Формула Л. с.
позволяет связать уравнения эл.-магн. поля с уравнением
движения заряженной ч-цы.
Рис. S. Схема экспонирования в рентгенолито-
графии с помощью электронно-лучевого источ-
ника: 1 — электронная пушка; 2 — пучок элект-
ронов; 3 — мишень-анод; 4 — рентгеновские
лучи; 5 — рентгеношаблон; 6 — подложка с рент-
генорезистом; 7 — окно из прозрачного для
рентгеновских лучей материала.
Рис. 6. Схема экспонирования в ионолитогра-
фии с помощью сфокусированного ионного пуч-
ка: 1 — источник ионов; 2 — вытягивающий элект-
род; 3 — электронная линза; 4 — пучок ускорен-
ных ионов; 5 — отклоняющий электрод; 6 — под-
ложка с ионорезистом.
ЛОРЕНЦА — МАКСВЕЛЛА УРАВНЁНИЯ, фунда-
ментальные уравнения классич. электродинамики, опреде-
ляющие микроскопии, электромагнитные поля, создавае-
мые отдельными заряженными частицами в вакууме, и дви-
жение частиц в этих полях. Получены голл. физиком X. А. Ло-
ренцем в кон. 19 — нач. 20 вв. на основе Максвелла урав-
нений и уравнений классич. механики; легли в основу по-
строенной Лоренцем электронной теории (микроскопии,
электродинамики). В этой теории в-во (среда) рассматри-
валось как совокупность заряженных н-ц (эл-нов и ат. ядер),
движущихся в вакууме.
Л.— М. у. включают уравнения Максвелла для напряжён-
ностей микроскопии, электрического (е) и магнитного (Ь)
полей в присутствии электрич. заряда с объёмной плот-
ностью q и плотностью тока j, а также заряженных
частиц уравнения движения. В дифференциальной форме
Л.— М. у. имеют вид:
гМ~^-дГ=}-
d/l
rot₽+p.0-^-=°;
div₽=—; divft=0,
ео
(В
где во и р,о — электрич. и магн. постоянные СИ. Скорость
v каждой из ч-ц удовлетворяет уравнению Лоренца:
V
(2)
4- , Р 2 ^-(е+но1^ *1).
dt л/1__ ^/(2 т
где с — скорость света в вакууме, m и Q — масса и заряд
ч-цы.
Вследствие линейности уравнений Максвелла поле, созда-
ваемое ч-цами, можно представить в виде суперпозиции
полей отд. ч-ц: e=Sei# h=Sh(. При этом в уравнении (2)
для i-й ч-цы члены с е, и hj, описывающие воздействие
ч-цы самой на себя (самодействие ч-цы), не могут быть
строго учтены, поскольку поле точечной ч-цы обращается
в бесконечность в месте её нахождения (см. Кулона закон).
В большинстве случаев самодействием пренебрегают, заме-
няя в (2) полное поле на внешнее по отношению к дан-
ной ч-це: е' = е—е;, h'=h—Ц. Проблема самодействия сни-
мается при обычно используемом в электронике прибли-
жённом описании системы мн. ч-ц (напр., электронного
потока) как сплошной заряженной среды.
Усреднение Л.— М. у. приводит к уравнениям Максвелла.
При этом оказывается, что ср. значение напряжённости
микроскопич. электрич. поля е равно напряжённости
электрич. поля Е в теории Максвелла, а ср. значение напря-
жённости микроскопич. магн. поля h — вектору магн. индук-
ции В.
Л.— М. у. описывают широкий круг эл.-магн. явлений и
служат основой макроскопич. электродинамики, теории
плазмы, теории вакуумных электронных приборов, теории
ускорителей заряженных ч-ц и др.
Лит.: Лорентц Г., Теория электронов и ее применение к явлениям
света и теплового излучения, пер. с англ., 2 изд., М., 1956; Ландау Л. Д-,
Лифшиц Е. М., Теория поля, 7 изд., М., 19В8.
В. Г. Бороденко, В. П- Сазонов.
ЛУЧЕВАЯ ОАМПД, приёмно-усилительная лампа, в
к-рой посредством специальных электродов (т. н. лучеобра-
зующих пластин) поток электронов от катода к аноду фоку-
сируется в ленточный или слабо расходящийся узкий элект-
ронный пучок — луч (рис.). Особенности конструкции Л. л.
позволяют получать ступенчатые анодно-сеточные характе-
ристики. Л. л. разработаны в 50-х гг. 20 в.; предназначены
для амплитудных ограничителей, схем совпадений, детекто-
ров частотно- и фазомодулированных колебаний. См. также
Лучевой тетрод.
Лит. см. при ст. Приёмно-усилительная лампа.
ЛУЧЕВбИ ТЕТРбДг электронная лампа с электронным
потоком в форме ленточного, слегка расходящегося луча
(рис.); разновидность тетрода. Благодаря увеличению плот-
17 Энц. словарь «Электроника»
ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ
258
ности пространств, заряда вблизи анода создаётся неболь-
шой потенц. барьер, отражающий эмитируемые анодом вто-
ричные эл-ны, что позволяет без введения в конструкцию
Л. т. третьей (защитной) сетки (как у пентодов) устранить
вредное влияние динатронного эффекта. Для фокусировки
электронного потока в Л. т. используют спец, электроды,
т. н. лучеобразующие пластины (см. также Лучевая лампа).
Сетки Л. т. выполняют с одинаковым шагом витков и рас-
полагают в лампе так, что витки экранирующей сетки на-
ходятся как бы в «тени» витков управляющей сетки; это
позволяет уменьшить ток экранирующей сетки в неск. раз по
сравнению с обычными тетродами. Л. т. разработан во 2-й
пол. 30-х гг. 20 в.; широко применяется для усиления мощ-
ности НЧ и генерирования ВЧ (до 1 ГГц) колебаний в выход-
ных каскадах радиопередающих устр-в.
Лит..- Хлебников Н. Н., Электронные приборы, М.„ 1966.
Н. В. Черепнин.
ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА, газоразрядный источ-
ник света низкого давления, в к-ром УФ излучение обычно
дугового разряда преобразуется с помощью люминофора
в более длинноволновое (видимое) излучение. Наиболее
распространены ртутные Л. л., содержащие нек-рое (дози-
рованное) кол-во Нд, испаряющейся при зажигании разряда,
а также инертный газ (напр., Аг), способствующий улучше-
нию условий возбуждения атомов Нд. Такие Л. л. представ-
ляют собой стеклянную колбу (преим. цилиндрич. формы)
с герметично вмонтированными на торцах вольфрамовыми
электродами. На внутр, поверхность колбы наносится лю-
минофор. При подключении Л. л. к источнику перем, тока
между электродами лампы возникает электрич. разряд (ток
составляет десятые доли А), возбуждающий свечение ато-
мов Нд. Давление ртутных паров в Л. л. зависит от темп-ры
стенок лампы и составляет при нормальной рабочей темп-ре
40 °C обычно 0,13—1,3 Па (10 —10—2 мм рт. ст.). Такое
низкое давление обеспечивает интенсивное излучение раз-
ряда в Уф области спектра (преим. с длиной волны X,
равной 184,9 и 253,7 нм), к-рое и возбуждает свечение
люминофорного слоя лампы. Л. л. отличаются высокой све-
товой отдачей (до 85 лм/Вт), большим сроком службы
(до 15—18 тыс. ч), благоприятным для глаза спектром
излучения, низкой темп-рой поверхности колбы (ок. 40 °C);
мощн. таких ламп 4—200 Вт. К осн. недостаткам Л. л.
следует отнести их относит, громоздкость, необходимость
в пускорегулирующем устр-ве, чувствительность к темп-ре
окружающей среды (диапазон рабочих темп-p Л. л. 5—
50 °C), Л. л. широко применяют гл. обр. для освещения
помещений обществ, и жилых зданий, пром, предприятий.
Лиг.: Фу ген фи ров М. И., Газоразрядные лампы, 2 изд., М., 1975;
Справочная книга по светотехнике, М., 1983. Н. И. Ермаков.
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ЭКРАН, устройство с использо-
ванием люминофоров, служащее для преобразования
энергии эл.-магн. излучения или корпускулярных пучков
в видимое изображение с последующей его фиксацией
(обычно в течение 10*~3—103 с). Л. э. разл. типа широко
используют в устр-вах отображения и обработки информа-
ции, дозиметрии и т. п. Л. э., возбуждаемые электронным
пучком с энергией 102—105 эВ, применяют в источниках
света, в индикаторных, осциллографических, запоминающих
и др. электронно-лучевых приборах (см. также Эк-
ран электронно-лучевого прибора). Л. э., выполненные в
виде слоистого конденсатора, излучают под действием
постоянного или переменного электрич. поля с частотой
50—104 Гц и являются основой твердотельных индикатор-
ных устр-в. При рентгеновском или гамма-просвечивании
для увеличения контраста изображения используют т. н.
усиливающие рентгеновские Л. э.; для фиксации ИК и СВЧ
полей применяют термочувствительные Л. э.
ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ (от лат. lumen, род. падеж lumi-
nis — свет и-escent — суффикс, означающий слабое дей-
ствие), оптическое излучение, возбуждаемое в веществе за
счёт какого-либо вида энергии, представляющее собой из-
быток над тепловым излучением и продолжающееся после
окончания возбуждения в течение времени, значительно
превышающего период световых колебаний. Излучение Л.
лежит в ИК, видимом и ближнем УФ диапазонах. Понятие
«Л.» применимо лишь при незначит. (слабых) отклонениях
состояния в-ва от равновесного. Л. с достаточно высокой
интенсивностью возможна при любой темп-ре, в частности
комнатной, когда тепловое излучение ничтожно. Поэтому Л.
часто называют также холодным свечением. Л., воз-
буждаемая светом, отличается от разл. видов рассеяния
тем, что при ней между поглощением и испусканием про-
исходят промежуточные процессы, длительность к-рых
больше периода световой волны. В результате этого при Л.
нарушается корреляция между фазами колебаний погло-
щённого и излучённого света.
Начало систематич. науч, исследования Л. относится ко
2-й пол. 19 в. (франц, физики А. С. и А. Э. Беккерели,
англ, учёный У. Крукс, нем. физик В. Рентген и др.). Боль-
шой вклад в изучение Л. и её практич. использование
внесла сов. школа физиков, созданная С. И. Вавиловым.
Механизм элементарного акта Л. в типичном случае описы-
вается тремя последоват. квантовыми переходами (рис.):
поглощение энергии с переходом эл-на (атома, молекулы)
из основного (равновесного) состояния 1 в возбуждённое
состояние 3; безызлучат. переход в метастабильное состоя-
ние 2; излучат, переход из состояния 2 в основное сос-
тояние 1. Существует также множество др. схем квантовых
переходов, вызывающих Л. Так, первоначальный «за-
брос» эл-нов может идти не на уровень 3, а на систему
близко расположенных уровней или в их сплошную
полосу; возможен как исключение излучат, переход
сразу с уровня 3 на уровень 1 (резонансная Л.); часто
излучат, переход идёт с уровня 2 не на равновесный уро-
вень 1, а на промежуточный уровень 1' и далее дополняется
Лучевая лампа. Конструкция лучевой лампы типа
6АЗП: 1—ускоряющий электрод; 2 — первая
управляющая сетка; 3 — фокусирующий элект-
род; 4 — катод; 5 — лучеобразующие пластины;
6 — экранирующая сетка; 7 — вторая управляю-
щая сетка; 8—анод; 9— экран. Пунктирной
линией показан контур электронного пучка.
Люминесценция. Схема квантовых переходов (по-
казаны стрелками) при элементарном акте люми-
несценции: 1 — основной энергетический уро-
вень; 2 — уровень излучения; 3—уровень воз-
буждения; 1'—промежуточный уровень.
5 6
Лучевой тетрод. Схема конструкции лучевого тет-
рода (в разрезе): А — анод; К — катод; Ci—
управляющая сетке; Сг — экранирующая сетка;
Л — лучеобразующая пластина. Пунктирными ли-
ниями показан электронный пучок.
2S9
ЛЮМИНОФОРЫ
ещё одним безызлучат. переходом 1'—> 1. Уровень 2 может
принадлежать как тому же атому (молекуле), к-рый погло-
тил энергию возбуждения, так и др. атомам. В простейшем
случае энергия возбуждения остаётся в том же атоме
(этот вид Л. характерен для атомов и молекул в парах
и р-рах, а также для примесных атомов в кристаллах).
Если заключит, актом передачи энергии является рекомби-
нация (напр., эл-нов и ионов или эл-нов и дырок), то сопро-
вождающая этот процесс Л. наз. рекомбинационной.
При любых схемах Л. уровень 2 лежит ниже уровня 3,
поэтому энергия излучения Д£изл, соответствующая пере-
ходу 2—> 1, не превышает энергию возбуждения А£воз6,
соответствующую переходу 1—► 3. Часть энергии возбужде-
ния переходит в тепловые колебания среды. Частота гене-
рируемого кванта Л. v=AEM3B/h, где h — постоянная
Планка.
В-ва, способные к Л., наз. люминофорами. Для эффек-
тивного протекания Л. необходимо, чтобы энергетич. спектр
в-ва носил дискретный характер, а вероятность излучат.
переходов превосходила вероятность безызлучательных.
Повышение вероятности безызлучат. переходов влечёт за
собой тушение Л. Эта вероятность возрастает, напр., при
повышении темп-ры (темп-рное тушение), концентрации
возбуждённых молекул (концентрац. тушение) или нек-рых
видов примесей (примесное тушение).
Существует множество видов Л., различающихся спосо-
бом возбуждения. В электронике наибольшее значение
имеют электролюминесценция (возбуждение элект-
рич. полем), катодолюминесценция (электронным
пучком) и фотолюминесценция (оптич излучением).
Электро- и катодолюминесценцию порошковых и плёночных
люминофоров (напр., на основе ZnS, активизированного
Си, Ад, Мп), электролюминесценцию ПП монокристаллов
(GaAs, GaP, GaAIAs, GaAsP и др.), газов (Ne, Не, Аг) и их
смесей используют в кинескопах чёрно-белого и цветного
телевидения, электронно-оптич. преобразователях, разно-
образных цифровых индикаторах и дисплеях, светодиодах
и др. Фотолюминесценция нашла применение в люми-
несцентных лампах (напр., с люминофором на основе
галофосфата кальция), сцинтилляционных счётчиках ядер-
ных ч-ц (антрацен, стильбен) и т. д. Из др. видов Л. известны
также рентгено-, ионо-, альфа-, трибо-, хеми-, кандо- и
биолюминесценция, в к-рых возбуждение осуществляется
соответственно рентгеновскими лучами, ускоренными иона-
ми, а-частицами, механич. деформациями, хим. реакциями,
рекомбинацией радикалов на поверхности биол. объектов.
Осн. физ. характеристики Л.: вид и параметры воз-
буждающего воздействия (напр., энергия эл-нов при като-
долюминесценции); спектральное распределение интенсив-
ности Л. (спектр Л.); энергетич. выход (отношение Д£изл/
ДЕвоз6); квантовый выход [отношение числа излучённых
квантов к числу ч-ц (эл-нов, ионов и т. п.), использованных
при возбуждении]; постоянные времени релаксации при
включении и выключении возбуждения.
Лит.: Принсгейм П-, Флуоресценция и фосфоресценция, пер. с англ.,
М., 1951; Кюри Д., Люминесценция кристаллов, пер. с франц., М.,
1961; Носов Ю. Р., Оптоэлектроника, М., 1977; Верещагин И. К.,
Электролюминесценция твёрдых теп, М., 1981. Ю. Р. Носов.
ЛЮМИНОФОРЫ (от лат. lumen, род. падеж luminis—
свет и греч. phoros — несущий), вещества, способные
светиться (люминесцировать) под действием различного
рода возбуждений (см. Люминесценция).
По типу возбуждения различают: фотолюминофоры,
возбуждаемые оптическим (в т. ч. УФ и ИК) излучением;
кат о до л юм и н офоры — электронным пучком с низкой
(10—102 эВ), средней (102—104 эВ) или высокой (2>1О4 эВ)
энергией эл-нов; электролюминофоры — постоян-
ным или переменным электрич. полем (^105 В/см);
рен тгено люми нофоры — мягким или жёстким
рентгеновским излучением, а также гамма-излучени-
ем; ради ка лол юми нофоры — ускоренными ио-
нами или радикалами; хемолюминофоры — энер-
гией, выделяющейся при хим. реакциях, и др.
В технологии электронного приборостроения преим. ис-
пользуют Л. в виде твёрдых неорганических (поли- и моно-
кристаллических) в-в, получивших назв. кристаллофос-
форы. Реже применяют органич. Л. (органолюми-
нофоры) в твёрдом, жидком и газообразном состо-
яниях.
Кристаллофосфоры изготовляют на основе оксидных,
сульфидных, галогенидных, силикатных, фосфатных и др.
соединений металлов I—IV гр. периодич. системы, в объёме
к-рых распределены специально вводимые примеси (акти-
ваторы, сенсибилизаторы, тушители) d- и f-элементов или
комплексных групп, определяющие в основном спектраль-
но-кинетич. характеристики Л.
Обозначение Л. указывает состав осн. в-ва (основания)
и активирующей примеси, напр.: ZnS-Ад обозначает Л.
с основанием ZnS, активированный Ад. Если основание сме-
шанное, то перечисляют сначала назв. оснований, а затем
активаторов (напр., ZnS, CdS-Cu, Со). Неорганич. Л. синте-
зируют обычно в виде мелкодисперсных, однородных по
составу порошков. Зёрна нек-рых видов катодолюмино-
форов, спектральный состав излучения к-рых является
ф-цией энергии возбуждения, имеют сложную структуру:
внутренняя (керн) и внешняя (оболочка) части зёрен раз-
личаются по хим. составу. В т. н. барьерных Л. оболочка не
содержит активатора и не люминесцирует; в зернисто-
плёночных Л. инертным является керн зерна, окружённый
люминесцирующей оболочкой. В сложных гетерогенных и
композиц. катодолюминофорах наложены друг на друга три
слоя, различающиеся спектром, интенсивностью и длитель-
ностью свечения при возбуждении разноэнергетич. элект-
ронными пучками. Спектр и коэф, отражения Л. можно
изменять путём формирования на его поверхности окрашен-
ных пористых (пигментированные Л.) или сплошных
(Л. «с м и к р о ф и л ь т ра м и») слоёв.
Органолюминофоры (бдльшая их часть) люминесцируют
в р-рах (флуоресцеин, родамин) или твёрдом состоянии
(пластич. массы; антрацен, стильбен и др. органич. кристал-
лы). Органич. Л. могут обладать ярким свечением и
очень высоким быстродействием; цвет люминесценции мо-
жет быть подобран для любой части видимой области
спектра.
К осн. характеристикам Л. относятся: спектральный состав
излучения, определяемый длиной волны основного и побоч-
ного максимумов и их полушириной; цвет и координаты
цветности излучения; время возбуждения и длительность
послесвечения; световая отдача и энергетич. выход. В ИЭТ
преим. используют Л. с максимумом излучения в области
0,25—3 мкм, длительностью послесвечения от 50 нс до неск.
мин и более, энергетич. выходом 0,05—0,30 Вт/Вт, световой
отдачей 10—100 лм/Вт. Ширина спектральных линий (полос)
излучения отд. Л. меняется от сотен нм (для органолюми-
нофоров) до десятых долей нм (для кристаллофосфоров,
активированных редкоземельными элементами).
Л. широко применяют в ЭЛП (для формирования люми-
несцентных экранов), в люминесцентных лампах, разл. рода
индикаторах, лазерах, сцинтилляционных счётчиках, а также
в устр-вах рентгеноскопии, люминесцентного анализа, при
изготовлении люминесцирующих красок и т. д. Так, в люми-
несцентных осветительных лампах применяют смеси крис-
таллофосфоров, напр. смеси MgWO4 и (ZnBe)2SiO4-Мп, или
однокомпонентные Л., напр. галофосфат кальция, активи-
рованный Sb и Мп. Состав Л. подбирается так, чтобы их
свечение имело спектральное распределение, близкое к
распределению дневного света. Для цветных кинескопов
разработаны катодолюминофоры, дающие три осн. цвета
свечения: синий (ZnS-Ад), зелёный (ZnSe-Ag), красный
[Zn3(PO4)2Mn]. Для рентгеноскопии применяют ZnS,
CdS*Ag и CaWO4, дающие свечение в области макс, чувст-
вительности глаза и позволяющие максимально использовать
чувствительность рентгеновской плёнки. При создании све-
тящихся индикаторов, табло, панелей получили распростра-
нение электролюминофоры на основе ZnS-Си. В качестве
активных элементов жидкостных лазеров используют мно-
гие органич. Л. (красители цианинового, полиметинового
рядов и др.). Крист, органич. Л. применяют в качестве
сцинтилляторов для регистрации гамма-лучей и быст-
рых ч-ц.
Лит.: Неорганические люминофоры. Л., 1975. Н. П. Сощин.
МАГНЕТИЗМ
260
МАГНЕТЙЗМ (от греч. magnefis — магнит), особая форма
взаимодействия между телами (частицами), осуществляе-
мого посредством магнитного поля; раздел физики, изу-
чающий это взаимодействие и свойства веществ (магнети-
ков), в к-рых оно проявляется. Последоват. объяснение М.
элементарных ч-ц, атомов и макроскопич. тел может быть
дано только на основе квантовой теории. Согласно этой
теории, М. микрочастиц обусловлен как собственными, или
спиновыми, магн. моментами, так и моментами, возникаю-
щими при движении микрочастиц (орбитальные магн. мо-
менты, вызываемые микротоками). Магн. св-ва атомов и
макроскопич. тел определяются в конечном итоге М. ч-ц,
из к-рых они состоят. Осн. роль в формировании магн.
св-в в-ва играют электрич. и магн. взаимодействия между
эл-нами. Наряду с классич. кулоновским взаимодействием
существует дополнит. электростатич. межэлектронное
взаимодействие квантовой природы (т. н. обменное взаимо-
действие), к-рое зависит от взаимной ориентации спинов
эл-нов. В атомах элементов переходных групп оно приво-
дит к частичному заполнению эл-нами 3d- или Д^-оболочек,
упорядочению электронных спинов и появлению у этих
атомов собств. магн. момента, существующего независимо
от внеш. магн. поля. Обменное взаимодействие между
эл-нами разл. атомов в твёрдом теле может приводить
к упорядочению ат. магн. моментов в макрообъёмах. Вели-
чина энергии обменной связи имеет значение (в расчёте
на один магн. атом) 10—23—10 2 Дж, что соответствует
критич. темп-рам (Кюри температуре, Нееля температуре)
1—103 К. Если магн. упорядочение происходит в крист, в-вах,
то по аналогии с элементарной кристаллохим. ячейкой
вводится понятие элементарной магн. ячейки, под к-рой
понимают наименьшую совокупность узлов крист, решётки,
периодич. повторением к-рой можно получить всю магн.
структуру кристалла. Химически тождественные магн.
атомы, находящиеся в эквивалентных кристаллографии, по-
зициях решётки, образуют магн. подрешётки, число к-рых
совпадает с числом магн. атомов в элементарной магн.
ячейке. Наиболее распространены ферро-, ферри-, анти-
ферромагнитные и геликоидальное (винтовое) упорядоче-
ния ат. магн. моментов (рис.; подробнее см. в ст. Ферро-
магнетизм, Антиферромагнетизм, Ферримагнетизм). Экс-
периментально магн. структура кристаллов определяется
методом дифракции нейтронов.
В электронике магн. св-ва в-ва широко используются
при создании разл. приборов и устр-в на основе магнит-
ных материалов: приборов для управления потоками эл.-
магн. энергии (ферритовых вентилей, циркуляторов, фазо-
вращателей и др.), устр-в магнитной записи (магн. головок,
лент, дисков и др.), запоминающих и логич. устр-в (напр.,
ферритовых запоминающих ячеек, магнитных интегральных
схем), магнитных фокусирующих устройств (напр., в элект-
ронно-лучевых приборах, клистронах, ЛБВ, мазерах на
циклотронном резонансе) и т. д. Круг проблем, связанных
с техн, использованием М. в твердотельной электронике,
составляет её самостоят. область, получившую назв. магни-
тоэлектроника.
Лит.: Маттис Д., Теория магнетизма. Введение в изучение коопера-
тивных явлений, пер. с англ., М-, 1967; Вонсовский С. В., Магнетизм,
М., 1971; Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976;
Киттель Ч., Введение в физику твёрдого тела, пер. с англ., М., 1978;
Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд.,
М., 1982. В. В. Тарасенко.
МАГНЁТИКИ, термин, применяемый к веществам при
описании их магн. свойств. В зависимости От поведения во
внеш. магн. поле М. можно разделить на две группы. К
первой группе относятся в-ва, наз. диамагнетиками, у к-рых
в магн. поле возникает магн. момент, направленный против
поля. У М. второй группы возникающий магн. момент на-
правлен вдоль поля. В свою очередь, М. второй группы
подразделяются на М. с дальним магн. порядком (анти-
ферромагнетики, ферримагнетики и ферромагнетики) и М.,
у к-рых этот порядок отсутствует (парамагнетики). Боль-
шое разнообразие М. обусловлено различием их ат. струк-
тур и характером межатомных взаимодействий.
МАГНЕТРОН (от греч. magnetis — магнит и ...трон), в пер-
воначальном и широком смысле слова — коаксиальный
цилиндрич. диод в магн. поле, направленном по его оси;
в электронной технике — генераторный электровакуумный
СВЧ прибор, в к-ром формирование электронного потока
и его взаимодействие с эл.-магн. полем СВЧ происходит
в пространстве, где постоянные электрич. и магн. поля
взаимно перпендикулярны.
Термин «М.» ввёл амер, физик А. Халл, впервые опубли-
ковавший в 1921 результаты теоретич. и эксперим. иссле-
дований работы М. в статич. режиме и предложивший
ряд конструкций М. Эффект генерирования М. СВЧ коле-
баний (с длиной волны Х^>29 см) открыл чехосл. инж.
А. Жачек в 1924. В СССР исследования М. как генератора
эл.-магн. колебаний в СВЧ диапазоне начаты А. А. Слуц-
киным и Д. С. Штейнбергом в 1926. В 30-х гг. это направле-
Магнетмэм. Схема основных типов магнитного
упорядочения: а — ферромагнитного; б — анти-
ферромагнитного; я — ферримагнитного; г и д —
геликоидального.
С)
в
б
261
МАГНЕТРОН
ние получило дальнейшее развитие во мн. странах. Созда-
ние многорезонаторной конструкции анода для М. позво-
лило многократно увеличить мощность прибора. Такая кон-
струкция М. оказалась настолько совершенной, что вытес-
нила впоследствии все прочие. В СССР первый многорезо-
наторный М. разработан в 1936 сов. инж. Н. Ф. Алексеевым
и Д. Е= Маляровым. В М= применяют катод, имеющий
форму полого цилиндра, внутри к-рого располагается подо-
греватель (катод такой формы применительно к радиолам-
пам впервые описан сов. учёным А. А. Чернышёвым в 1918).
В 40—70-х гг. инженеры мн. стран (в т. ч. СССР, Вели-
кобритании, США, Японии, Франции) проводили исследо-
вания по усовершенствованию конструкции многорезона-
торного М.: был внесён целый ряд улучшений, разработа-
ны более тысячи типов разл. многорезонаторных М. (в
основном для радиолокации). В 50—70-х гг. на основе много-
резонаторного М. создан целый класс новых приборов для
генерации и усиления СВЧ колебаний (см. Магнетронного
типа приборы).
В простейшей конструкции многорезонаторного М.
(рис. 1) анодный блок представляет собой массивный мед-
ный цилиндр с центр, круглым сквозным отверстием и
симметрично расположенными сквозными полостями (от 6
до 150), выполняющими роль объёмных резонаторов. Каж-
дый резонатор соединяется щелью с центр, отверстием,
в к-ром расположен катод. Связанные между собой резо-
наторы образуют кольцевую замедляющую систему, наз.
резонаторной системой магнетрона (PC). Яв-
ляясь анодом, PC принимает поток эл-нов и обеспечивает
отвод тепла. PC имеет неск. резонансных частот, при к-рых
на замедляющей системе укладывается целое число стоя-
чих волн от 1 до N/2 (N — число резонаторов). На резо-
нансной частоте колебания в двух соседних резонаторах
сдвинуты по фазе на Аср: Acp=2ji(n-|-pN)/N, где п=0,1,...,
N/2; р=0,±1 ,±2,... . При n=N/2 и р—0 фазовый сдвиг ра-
вен л. Соответствующий этому случаю вид колебаний (т. н.
л-вид) обычно выбирают в качестве рабочего. PC в М= раз-
личают по форме резонаторов — щелевые, резонаторы ти-
па «щель-отверстие», лопаточные, каплевидные (рис. 2), а
также по конструкции системы в целом — равнорезонатор-
ные, равнорезонаторные со связками и разнорезонаторные
(рис. 3). В равнорезонаторной системе (рис. 3,а)
л-вид и соседние виды колебаний имеют близкие резонанс-
ные частоты (разделение между ними тем меньше, чем
больше N). Такие PC нашли применение в коаксиальных
магнетронах. В М. др. типов для обеспечения стабильной
работы (во избежание перескоков на др. виды колебаний,
сопровождающихся изменениями частоты и выходной мощ-
ности) добиваются увеличения разности ближайших резо-
нансных частот (примерно до 10%) использованием либо
равнорезонаторных систем со связками (вы-
полненными в виде металлич. колец, одно из к-рых соеди-
няет все чётные, а другое — все нечётные ламели анодного
блока) (рис. 3,6), либо разнорезонаторных колеба-
тельных систем, в к-рых чётные резонаторы имеют
один размер, а нечётные — другой (рис. 3,в). Разл. формы
резонаторов получают с помощью метода объёмного вы-
давливания, электроэрозии, пайки отд. элементов и т. д.
Помимо осн. узлов — анодного блока, катода и выход-
ного устр-ва, М содержит дополнит, элементы, узлы и
устр-ва, к-рые обеспечивают перестройку частоты в М.,
формирование требуемой структуры пост, электрич. и магн.
полей, подавление нерабочих видов колебаний, охлаждение
прибора и пр. Перестройка частоты М. (изменение
частоты генерируемых М. СВЧ колебаний) осуществляется
подачей внеш, управляющего воздействия: либо введением
номер вада колебаний г '
Магнетрон. Рис. 1. Многорезонаторный магнетрон
простейшей конструкции (основные узлы прибо-
ра): 1 — анодный блок с 8 резонаторами типа
«щель-отверстие»; 2 — резонатор; 3 — выводы
подогревателя катода; 4 — катод; 5 — петля свя-
зи для вывода СВЧ энергии; 6— выходное ус-
тройство (устройство вывода СВЧ энергии).
Рис. 3. Типы резонаторных систем магнетрона
и спектры видов колебаний этих систем: а —
равнорезонаторная система без связок; б — рав-
норезонаторная система со связками.
Рис 2. Резонаторы магнетрона: а — щелевой;
б — типа «щель-отверстие»; в — лопаточной фор-
мы, г — каплевидной формы
б
МАГНЕТРОН
262
металлич. или диэлектрич. элементов (рис. 4), вызывающих
изменение структуры СВЧ эл.-магн. поля PC и, соответст-
венно, её резонансной частоты (механич. перестройка час-
тоты), либо введением дополнит, электронных потоков
(рис. 5) или изменением параметров рабочего электронного
потока (электронная перестройка частоты; см. Магнетрон,
настраиваемый напряжением), либо введением в колебат.
систему М. синхронизирующего СВЧ сигнала (см. Синхро-
низированный магнетрон). Кроме того, перестройка частоты
достигается посредством механической, электронной или
иной перестройки дополнит, резонаторов (см. Коаксиаль-
ный магнетрон) или отрезков линии передачи СВЧ, электро-
динамически связанных с PC. Перестройка частоты в М.
характеризуется диапазоном, скоростью (или числом циклов
перестройки в единицу времени), воспроизводимостью,
крутизной и степенью ее изменения по диапазону, чувстви-
тельностью или инерционностью по отношению к величи-
не (уровню) управляющего воздействия; используется в
радиолокац. станциях для отстройки от сигналов помех
и др. целей.
В многорезонаторном М. на эл-ны, движущиеся в прост-
ранстве между катодом и анодным блоком (т. н. прост-
ранство взаимодействия), действуют три поля: пост,
электрич. поле, пост. магн. поле и электрич. СВЧ поле резо-
наторной системы (рис. 6). Перемещаясь от катода к аноду
под действием пост, электрич. поля, эл-ны приобретают
радиальную скорость; при этом энергия источника анодного
напряжения преобразуется в кинетич. энергию эл-нов.
Поскольку пост. магн. поле направлено по оси катода
(перпендикулярно пост, электрич. полю), то эл-ны изменяют
направление своего движения, приобретая тангенциальную
(азимутальную) скорость. При возбуждении PC на к.-л. из
видов колебаний (напр., на л-виде) электрич. СВЧ поле,
проникающее через щели резонаторов в промежуток
анод — катод с определённой пространств, периодич-
ностью, либо тормозит эл-ны в азимутальном направлении
(если тангенциальные составляющие электрич. СВЧ поля и
скорости эл-нов совпадают по направлению), либо дополни-
тельно ускоряет их (в противоположном случае). Затормо-
женные (замедленные) эл-ны отдают СВЧ полю свою энер-
гию и поддерживают колебания в резонаторах. При этом
они смещаются к PC, увеличивая ср. азимутальную скорость
до прежнего значения. Для непрерывного торможения не-
обходимо, чтобы эл-ны перемещались по азимуту от одного
резонатора к другому (соседнему) за время, равное полпе-
риоду СВЧ колебаний (условие синхронизма, см. Син-
хронизм электронов и волн). Преобразование энергии эл-нов
в энергию СВЧ поля продолжается до тех пор, пока отдаю-
щие энергию эл-ны не достигнут анода. Эл-ны, попадающие
в ускоряющее поле СВЧ, увеличивают свою кинетич. энер-
Магнетрон. Рис. 3. Типы резонаторных систем
магнетроне и спектры видов колебаний этих
систем: в — разнорезонаторная система; N —
номер колебаний; Дф — фазовый сдвиг колебаний
в двух соседних резонаторах; f — частота коле-
баний (пунктирная линия — при наличии катода,
сплошная — без него).
Рис. 4. Схема магнетрона с механической пе-
рестройкой частоты (а) и кривая перестрой-
ки (б): 1 — резонаторы анодного блока; 2 —
элемент перестройки; 3 — вакуумно-плотный
сильфон; I — глубина ввода элемента перестрой-
ки в полость резонатора, изменяется от 1нач
до I н; f — частота генерируемых магнетроном
колеоаний; | fKOH—fHa4 | — диапазон перестройки.
Рис. 5. Схема магнетрона с электронной пе-
рестройкой частоты: 1 —- резонаторы анодного
блока; 2 — электронные потоки; 3 — дополни-
тельные катоды; 4 — ввод управляющего напря-
жения Uynp; Ua— анодное напряжение.
Рис. 6. Упрощённое изображение пространства
взаимодействия магнетрона при колебаниях
л-вида: 1 — замедляющая система (анод); 2 —
катод; 3 — граница электронного облака (сгуст-
ка); 4 — траектория электронов; Е — силовые
линии постоянного электрического поля; В —
силовые линии индукции постоянного магнитного
поля; Ё — силовые линии электрического поля
СВЧ.
Рис. 6.
Gas Goh
перемещение элемента перестройки I
263
МАГНЕТРОН
гию и отходят от PC. Часть таких эл-нов возвращается на
катод, вызывая вторичную эмиссию и дополнит, разогрев
катода; эл-ны, попадающие в радиальное электрич. поле
волны, либо ускоряются в азимутальном направлении, либо
тормозятся, образуя сгустки около эл-нов, находящихся
в тормозящем поле. Т. о., периодич. СВЧ поле в условиях
синхронизма как бы сортирует эл-ны, формируя сгустки
пространств, заряда, следующие за тормозящей фазой СВЧ
поля и отдающие ему энергию. М. начинает работать,
когда анодное напряжение достигает значения, соответст-
вующего началу синхронизма. С увеличением напряжения
условия синхронизма улучшаются; сила тока, выходная мощ-
ность и кпд М. увеличиваются. При оптимальных условиях
синхронизма кпд М. достигает максимума. Дальнейшее
повышение анодного напряжения постепенно ухудшает
синхронизм и сопровождается снижением кпд, несмотря на
увеличение силы тока и выходной мощности. Выполнение
условия синхронизма лежит в основе работы любого при-
бора магнетронного типа.
В зависимости от режима работы различают М. импульс-
ного и непрерывного действия, в зависимости от конструк-
тивных особенностей — М. пакетированной (объединённой
с магн. системой) и непакетированной конструкции. М.
выпускают как неперестраиваемые (фиксир. частота), так
и перестраиваемые по частоте (диапазон перестройки обыч-
Рис. 7. Зависимости выходной мощности Р>ык
(сплошные кривые) и кпд т; (пунктирные
кривые) магнетрона от частоты генерируемых
СВЧ колебаний f для импульсных магнетронов
(кривые 1 и 3) и магнетронов непрерывного
действия (кривые 2 и 4).
но 5—20%). Распространение М. вызвано высоким кпд при-
бора (до 80—90% на частоте 0,5 ГГц), компактностью конст-
рукции и стабильностью работы при сравнительно невысо-
ких анодных напряжениях. К 90-м гг. промышленно раз-
витые страны выпускают М. для работы на разл. частотах
от 0,5 до 100 ГГц, с мощностями от неск. Вт до неск. сотен
кВт в непрерывном режиме генерирования колебаний и от
0,5 кВт до неск. десятков МВт в импульсном режиме при
длительности импульсов 0,02—100 мкс. Осн. параметры М.
в зависимости от частоты генерации приведены на рис. 7.
М. применяют в радиотехн. системах разл. назначения
(в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии, теле-
метрии, метеорологии, связи), в пром, и науч. СВЧ энергетич.
установках, в бытовых СВЧ печах, в медицинской, геолого-
разведочной и др. аппаратуре.
Лит.: Алексеев Н. Ф., Маляров Д. Е., «ЖТФ», 1940, т. 10, № 15,
с. 1297—1300; Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 2, М., 1972;
Электронные приборы СВЧ, М., 1985. Э. Д. Шлифер
МАГНЕТРОН. НАСТРАИВАЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИ-
ЕМ (ми трон), магнетрон, частота генерируемых колеба-
ний к-рого изменяется в широком диапазоне пропорцио-
нально анодному напряжению. Отличит, особенности М.,
н. н.,— слабая зависимость силы тока электронной пушки от
анодного напряжения и пониж. добротность колебат. систе-
мы. Схема типичной конструкции М., н. н., представлена на
рис. Колебат. системы М., н. н., состоящие из встречно-
штыревой анодной системы, объёмного резонатора и транс-
форматора связи, имеют обычно нагруженную добротность
в пределах от 1 до 10, что позволяет получать рабочие
диапазоны перестройки с отношением граничных частот
^максАмин от Д° L05. Для обеспечения работы на рассогла-
сованную нагрузку нек-рые М., н. н., имеют ферритовые
вентили. Слабая зависимость силы тока электронной пушки
от напряжения на аноде М., н. н., достигается, как правило,
заменой центр, эмитирующего катода неэмитирующим
холодным катодом. Эмитирующий катод в М., н. н., вынесен
из пространства взаимодействия, а его ф-ции по созданию
статич. электрич. поля и собиранию «неправильно-фазных»
(несинхронных) эл-нов выполняет неэмитирующий катод.
Управление силой тока (как и выходной мощностью) осу-
ществляется изменением напряжения на управляющем
электроде. Магнитопровод магн» системы М., н. н., служит
одновременно корпусом прибора и экраном от внеш. магн.
полей.
Необходимым условием для работы М., н. н., как и обыч-
ного многорезонаторного магнетрона, является выполнение
условия синхронизма (определённые соотношения между
тангенциальной скоростью электронных сгустков, периодом
колебаний ВЧ электрич. поля и шагом анодной штыревой
системы; см. Синхронизм электронов и волн). В М., н. н., это
условие выражается линейной зависимостью между анод-
ным напряжением (Ja и частотой генерируемых колебаний f:
иа=К • ип=(2л/М) f В (г’—г’),
где К =1,05—1,10 — коэф, превышения анодного напряже-
ния над пороговым (Jn; N — число штырей анодной системы;
В — магн. индукция; га и гк — радиусы анода и холодного
катода соответственно.
Первые М., н. н., были созданы амер, учёными Д. Уил-
буром и Ф. Питерсом, к-рые в 1949 открыли явление пере-
стройки частоты магнетрона напряжением, в 1950 разработа-
ли М., н. н., с центр, катодом (с темп-рным ограничением
эмиссии), а в 1955 — М., н. н., с вынесенной электронной
пушкой.
Совр. М., н. н., перекрывают диапазон частот 0,2—10,5 ГГц.
По выходной мощности (Рвых) и применению М., н. н., услов-
но разделяют на три группы: широкодиапазонные маломощ-
ные 3,0; Рвых<2Вт; fMaKC=6 ГГц), ср. мощно-
сти (fMaKC/fMkH=1,1— 2,0; Рвых=5—50 Вт; Гмакс=10,5 ГГц),
мощные (Гмакс/Гмин=1,05—1,20; Рвь1Х>50 Вт; Гмакс=Ю,5 ГГц).
М., н. н., первой группы используют в гетеродинах, свип-
генераторах, испытат. оборудовании, радиовысотомерах;
М., н. н., второй группы — в системах связи (в т. ч. косми-
ческой), радиорелейных линиях, маяках, взрывателях, трена-
МАГНЕТРОННАЯ
264
мерах. Мощные приборы применяют в системах радио-
противодействия.
М., н. н., имеют небольшой перепад мощности (2—4 дБ),
низкий уровень амплитудных шумов (от —130 до
—150 дБ/Гц), высокую скорость перестройки (20 ГГц/мкс
и более), допускают импульсную амплитудную модуляцию,
внутриимпульсную частотную модуляцию и синхронизацию
частоты. Кпд мощных М., н. н., 30—70%. Приборы имеют
небольшие габаритные размеры и массу, компактны, обла-
дают высокой механич. прочностью.
Лит.: Уилбур, Питерс, в сб.: Электронные сверхвысокочастотные
приборы со скрещенными полями, пер. с англ., т. 2, М., 1961, с. 44—84;
Дятлов Ю. В., Козлов Л. Н., Митроны, М., 1967. В. А. Попков.
МАГНЕТРОННАЯ ПУШКА, электронная пушка, в к-рой,
как и в магнетроне, используются скрещенные статические
электрич. и магн. поля. Наиболее распространены М. п.,
формирующие трубчатый пучок. В такой М. п. осн.
электроды (катод, анод и др.) имеют конусообразную фор-
му (рис.). М. п. помещена в однородное магн. поле, на-
правленное вдоль её оси. Электрич. поле между катодом
и анодом имеет продольную составляющую напряжённости,
вызывающую продольное движение эл-нов. Первеанс элект-
ронного пучка зависит от величины магн. поля. М. п. при-
меняют в модуляторных лампах с вынесенным катодом
(инжектронах) и приборах типа МЦР (см. Адиабатическая
пушка). М. п. для формирования ленточного пучка,
содержащие плоские электроды, находят применение в
магнетронного типа усилителях.
МАГНЕТРОННОГО ТЙПА ПРИБОРЫ (M-типа при-
боры), класс электровакуумных СВЧ приборов, преобра-
зующих энергию источника питания в энергию СВЧ коле-
баний, в к-рых группирование электронного потока и его
взаимодействие с эл.-магн. полем СВЧ происходит в прост-
ранстве, где постоянные электрич. и магн. поля перпенди-
кулярны друг другу и направлению фазовой скорости замед-
Магнетрон, настраиваемый напряжением. Схема
конструкции магнетрона, настраиваемого напря-
жением: 1 —гибкие выводы питания; 2 — кера-
мические цилиндры вакуумно-плотной оболочки;
3—низкодобротный объёмный резонатор; 4 —
экранирующий магнитопроводящий кожух; 5 —
анод в виде системы встречных штырей; 6 —
постоянные магниты; 7 — холодный катод; 8 —
трансформатор связи; 9 — коаксиальный вывод
энергии; 10 — управляющий электрод; 11 —
прямонакальный эмитирующий катод.
ленной СВЧ волны. Иногда М. т. п. называют также прибо-
рами со скрещенными полями. Исторически первым прибо-
ром этого типа явился магнетрон (отсюда и назв. целого
класса приборов с аналогичным принципом действия).
В М. т. п., схема к-рого представлена на рис. 1, в прост-
ранстве взаимодействия между катодом и анодом за счёт
внеш, источников существуют статические электрич. и магн.
поля. Из-за совместного действия силы электрич. поля и
силы Лоренца эл-ны в М. т. п. движутся по сложным траек-
ториям, но с определённой ср. скоростью. Если составляю-
щая ср. скорости, характеризующая переносное движение
эл-нов, равна фазовой скорости СВЧ волны вдоль замедляю-
щей системы (условие синхронизма электронов и волн),
то электрич. СВЧ поле группирует эл-ны в «спицы» прост-
ранств. заряда (рис. 2) и тормозит большинство эл-нов,
отбирая у них энергию, полученную от статич. электрич.
поля (отсюда возможность М. т. п. усиливать и генерировать
СВЧ колебания). Эл-ны, достигая анода, имеют кинетич.
энергию, много меньшую той, к-рую они получили от источ-
ника питания. Это обстоятельство обусловливает высокий
кпд М-типа приборов (80—90%), хотя на аноде (коллекторе
эл-нов) и имеют место потери. Бомбардировка анода
эл-нами и его нагрев налагают дополнит, требования к
конструкции замедляющей системы М. т. п. Незначит. доля
эл-нов, оказавшихся в ускоряющем СВЧ поле, под действием
силы Лоренца возвращается на катод (т. н. обратная бом-
бардировка катода) в самом начале своего движения, что
приводит к дополнит, нагреву катода и вызывает вторичную
эмиссию эл-нов, обусловливая возможность получения плот-
ности тока с катода до 100 А/см2. Высокая плотность тока
с катода, а также возможность использования сравнитель-
но больших поверхностей катода и пространств, заряда
значит, плотности позволяют получать с помощью М. т. п.
колебания высокого уровня мощности (до 10 МВт и более
в импульсном режиме) при сравнительно небольших анод-
ных напряжениях (ок. 45 кВ) и малых размерах приборов.
В зависимости от назначения различают М. т. п. усилитель-
ные (см. Магнетронного типа усилитель) и генераторные
(магнетрон, ниготрон, стабилотрон, карматрон и др.). По
форме используемого электронного потока М. т. п. делятся
на приборы с разомкнутым электронным потоком (напр.,
дематрон) и приборы с замкнутым (кольцевым) электрон-
ным потоком (магнетрон, амплитрон и др.); по способу
введения электронного потока в пространство взаимодей-
ствия — на приборы с инжектированным электронным пото-
ком, формируемым магнетронной пушкой (ЛБВ М-типа,
магнетрон, настраиваемый напряжением), и приборы с като-
дом в пространстве взаимодействия (магнетрон, дематрон,
амплитрон). Кроме того, в зависимости от взаимной ориен-
тации направлений движения электронного потока и рас-
пространения энергии усиливаемой волны М. т. п. разде-
ляются на приборы прямой, обратной и поперечной волны.
В первом случае эти направления совпадают (ЛБВ М-типа,
дематрон), во втором — взаимно противоположны (ампли-
трон, ЛОВ М-типа, карматрон), в третьем — взаимно пер-
пендикулярны (такие М. т. п. не получили широкого рас-
пространения).
М. т. п. многофункциональны, успешно работают в
импульсном и непрерывном режимах, в широком диапазо-
не длин волн (от метровых до миллиметровых), имеют
широкий диапазон механич. и электронной перестройки
частоты (5—100% от ср. частоты). Приборы этого класса
применяют для генерирования и усиления эл.-магн. коле-
баний в радиолокационных, навигационных и радиоастро-
номии. системах, телеметрии, и метеорологии, устр-вах,
устр-вах космич. связи, а также в линейных ускорителях,
медицинской, бытовой и пр. аппаратуре.
Лит. см. при ст. Магнетрон, Магнетронного типа усилитель.
Э. Д. Шлифер, Л. Г. Суходолец.
МАГНЕТРОННОГО ТЙПА УСИЛЙТЕЛЬ, магнетрон-
ного типа прибор для усиления СВЧ электромагн. колеба-
ний. В М. т. у. электронный поток взаимодействует с
полем волны, бегущей по согласованной замедляющей сис-
теме, что обеспечивает широкополосность таких усилителей.
Как и во всех приборах М-типа, электронный поток в
М т. у. группируется в максимуме тормозящего поля бегу-
щей волны, передаёт ей свою энергию, вследствие чего
электрич. СВЧ поле нарастает от входа усилителя к его
выходу Одним из отличит, конструктивных признаков, свой-
ственных целому ряду М. т. у., является наличие пространст-
ва дрейфа. Схема усилителя обратной волны с пространст-
вом дрейфа представлена на рис. На участке дрейфа вблизи
цилиндрич. поверхности анода замедляющая система отсут-
ствует. При движении на этом участке замкнутого электрон-
ного потока происходит его разгруппировка, что обуслов-
ливает размыкание электронного потока по СВЧ составляю-
щей и тем самым обеспечивает отсутствие связи по элект-
ронному потоку между входом и выходом такого усилителя,
в отличие от М. т. у. с замкнутым модулир. электронным
потоком без пространства дрейфа (см., напр., Амплитрон).-
Наличие пространства дрейфа позволяет расширить рабо-
чую полосу М. т. у., увеличить его коэф, усиления. Благодаря
замкнутости электронного потока по пост, току М. т. у.
с пространством дрейфа имеют более высокий кпд, чем,
напр., лампа бегущей волны М-типа или дематрон, у к-рых
электронный поток не замкнут. Помимо обычных (импульс-
ного и непрерывного) режимов работы нек-рые М. т. у.
могут быть использованы в режиме безмодуляторного пи-
тания, когда ф-ции СВЧ усилителя и модуляторной лампы
в приборе совмещены. В таких М. т. у. импульсный ре-
жим работы осуществляется при пост, напряжении на
аноде, а модуляция потребляемого прибором тока осущест-
вляется входным импульсным СВЧ сигналом (подробнее см.
в ст. Дематрон). М. т. у., как и все приборы М-типа, отлича-
ются высоким кпд (80—90%) и мощностью (до 10 МВт и
более в импульсном режиме), сравнительно малыми габа-
ритными размерами и массой; они просты, надёжны и
долговечны. Ширина рабочей полосы широкополосных
М. т. у. достигает 10—15% от ср. частоты и даже может
превышать это значение (напр., у ЛБВ М-типа). По амплитуд-
ным характеристикам М. т. у. являются усилителями с на-
сыщением, что в нек-рых случаях позволяет снизить тре-
бования к стабильности входного усиливаемого сигнала, но
ограничивает возможность усиления амплитудно-модулир.
сигнала. К недостаткам М. т. у. относится сравнительно низ-
кий коэф, усиления (10—20 дБ), что обусловлено наличием
внутр, обратных связей и ограничений, связанных со св-вами
электронного потока.
М. т. у. находят широкое применение в радиотехнике
в качестве выходных каскадов мощных широкополосных
передатчиков.
Лиг.: Лебедев И. В., Технике и приборы СВЧ, 2 изд., т. 2, М., 1972;
Цейтлин М. Б., Фурсаев М. А., Бецкий О. В., Сверхвысокочастот-
ные усилители со скрещенными полями, М., 1978. Л Г. Суходолец.
МАГНЙТНАЯ АНИЗОТРОПЙЯ, неодинаковость магн.
свойств вещества (величины и ориентации намагниченности,
магн. восприимчивости магн. энергии и др.) в разных на-
правлениях. Обусловлена анизотропным характером магн.
взаимодействия между ч-цами — носителями магнитного
момента в в-вах. Важное практич. значение имеют М. а.
в магнитоупорядоченных монокристаллах (ферро- и ферри-
магнитных), в поликрист, и аморфных в-вах (в жидкостях
М. а., как правило, не проявляется). М= а. в кристалле свя-
зана с упорядоченным расположением магн. моментов сос-
тавляющих его ч-ц (атомов, молекул, ионов). Осн. причи-
ной М. а. являются спин-орбиталь ное и спин-спиновое (ди-
польное) взаимодействия ч-ц, обусловливающие, в частнос-
ти, определённое направление намагниченности в кристалле.
Энергия спин-орбитального взаимодействия зависит от
направления спиновых моментов микрочастиц в-ва относи-
тельно их орбитальных моментов, ориентация к-рых опре-
деляется структурой кристалла. Энергия дипольного взаимо-
действия зависит от направления магн. моментов относи-
тельно прямой, их соединяющей, ориентация к-рой также
зависит от структуры кристалла. Т. о., магн. энергия кристал-
Магнетронная мушка. Схема мегне тронной пушки,
формирующей трубчатый пучок: Фз — первый
фокусирующий электрод; К — катод; А — анод;
Фа — второй фокусирующий электрод; ЭП —
электронный лучок.
Магнетронного типа приборы. Рис. 1. Схема
основных элементов магнетронного типа прибора:
1 — катод; 2 — анод; 3 — вектор электрического
поля, создаваемого источником питания; 4 — век-
тор магнитного поля, создаваемого внешним ис-
точником; 5 — силовые линии электрического
СВЧ поля; 6 — траектория движения электрона;
7 — составляющая средней скорости движения
электрона, определяющая синхронизм электро-
нов с электромагнитной СВЧ волной.
Рис. 2. Схема пространства взаимодействия маг-
нетронного типа прибора с цилиндрическими
электродами: 1 — катод; 2 — анод; 3 вектор
электрического поля, создаваемого источником
питания; 4 — вектор магнитного поля, создавае-
мого внешним источником; 5 — сгустки прост-
ранственного заряда; 6 — составляющая средней
скорости движения электрона, определяющая
синхронизм электронов с электромагнитной
СВЧ волной; 7 — силовые линии электрического
СВЧ поля.
Магнетронного типа усилитель. Схема усилителя
обратной волны магнетронного типа с пространст-
вом дрейфа и катодом в пространстве взаимо-
действия: 1—катод; 2 — анодная замедляющая
система бугельного типа; 3 — вектор постоянного
магнитного поля, создаваемого внешним источни-
ком; 4—электронный поток, сгруппированный
в спицы; 5 — вывод энергии СВЧ колебаний; 6 —
пространства дрейфа; 7 — ввод энергии СВЧ ко-
лебаний; 8 — вектор постоянного электрического
поля, создаваемого напряжением, приложенным
между катодом и анодом; 9—основное направ-
ление усреднённого переносного движения эле-
ктронов; 10 — направление распространения
энергии усиливаемого сигнала; 11 — силовые ли-
нии электрического СВЧ поля; 12 — связки
замедляющей системы.
МАГНИТНАЯ
266
ла зависит от направления магн. моментов в нём. Поэтому
магн. моменты преим. ориентируются в тех направлениях,
к-рым соответствуют мин. значения энергии.
М. а. может быть естественной и наведённой. Естест-
венная М. а.— характерное св-во кристаллов. В ферро-
магн. кристаллах намагниченность стремится ориентировать-
ся вдоль нек-рых его осей, к-рые наз. осями лёгкого
намагничивания (ОЛН). Вдоль ОЛН легче всего (т. е.
при наиболее слабых намагничивающих полях) достигается
магнитное насыщение. Существуют ферромагн. кристаллы
с одной ОЛН — одноосные ферромагнетики (к ним отно-
сится, напр., гексагональный Со) — и кристаллы с неск.
ОЛН — многоосные ферромагнетики (Fe, Ni и др.). На-
правления, в к-рых труднее всего намагнитить ферромагн.
кристалл до насыщения, наз. осями трудного намаг-
ничивания. На рис. 1 изображены кривые намагничива-
ния Fe, Ni и Со, измеренные вдоль разл. кристаллографии,
осей.
Мерой естеств. М. а. ферромагн. кристаллов является
энергия М. а. ЕА, к-рая определяется обычно как работа,
затрачиваемая на намагничивание ферромагнетика в задан-
ном направлении (при этом энергия, соответствующая
направлению ОЛН, может быть принята равной нулю).
Конкретный вид энергии М. а. определяется симметрией
кристалла. В одноосных ферромагн. кристаллах её пред-
ставляют в виде:
EA=Klsin26+K2sin"6,
где 8 — угол между намагниченностью и ОЛН; К] и Кг —
первая и вторая константы естеств. М. а. (их величина и знак
определяются ат. крист, структурой в-ва, а также зависят
от темп-ры, давления и т.п.). Обычно |Кг|<^С|К||. При
К|>>0 имеем ферромагнетик с одной ОЛН, при Ki<0 —
ферромагнетик с множеством ОЛН, лежащих в одной плос-
кости (ферромагнетик типа «лёгкая плоскость»). При
|Кг|^|К|| возможны более сложные случаи. В ферро-
магн. кристаллах кубич. симметрии энергия естеств. М. а=
имеет вид:
Е д=К ] (a f а г Ч-пгазЧ" «за ?) И-К га i ctict Зг
где а|, аг, аз — направляющие косинусы намагниченности
насыщения относительно осей кристалла соответственно
[100], [010], [001]. На рис. 2 показаны области в плоскости
констант М. а. К] и Кг, соответствующие определённым
ориентациям ОЛН в ферромагн. кристаллах кубич. симмет-
рии. В общем случае можно считать, что ОЛН при К1>0
являются рёбра куба (напр., в Fe), а при Ki<C0 — его диа-
гонали (напр., в Ni). Отклонения от этого правила возни-
кают, когда |Кг£>|К||. В гексагональных кристаллах,
напр. в гексаферритах, иногда нужно учитывать зависимость
энергии М. а. от азимутального угла <р, определяющего
ориентацию намагниченности в плоскости, перпендикуляр-
ной оси симметрии кристалла (ось с). В таких кристаллах
при К|>*0 ОЛН совпадает с осью с, а при К|<0 ОЛН лежат
в базисной плоскости, перпендикулярной оси с. Константы
естеств. М. а. можно определить разл. методами, напр. при
помощи измерения вращающего момента, по кривым на-
магничивания, методом ферромагнитного резонанса. В таб-
лице приведены значения констант естеств. М. а. для нек-рых
магн. материалов.
При повышении темп-ры константы М. а. уменьшаются и
стремятся к нулю при приближении к Кюри температуре.
Магнитная анизотропия. Рис. 1. Кривые намагни-
чивания ферромагнитных монокристаллов, снятые
вдоль главных кристаллографических осей (здесь
же изображены элементарные ячейки решёток
соответствующих кристаллов): а — кубического
монокристалла Fe с осями лёгкого намагничи-
вания [100] и осями трудного намагничивания
(110] и (111]; б— кубического монокристал-
ла Ni с осями лёгкого намагничивания [111] и
осями трудного намагничивания [110] и [100];
в — гексагонального монокристалла Со с осью
лёгкого намагничивания [0001] и осью трудного
намагничивания [1010] в плоскости базиса приз-
мы; J — намагниченность; Н— напряжённость
магнитного поля.
Рис. 2. Области в плоскости констант магнитной
анизотропии Ki и Кг, соответствующие опреде-
лённым ориентациям осей лёгкого намагничи-
вания в ферромагнитных монокристаллах куби-
ческой симметрии. Зелёным цветом выделена
область, в которой оси лёгкого намагничивания
совпадают с диагоналями куба <111 ), жёлтым —
с диагоналями граней куба (110), красным —
с рёбрами куба (100).
Магнитна в головка. Схема магнитной головки
для контактной записи: 1 — обмотка; 2 — сердеч-
ник (магнитопровод); 3 — рабочий зазор; 4 —
магнитный (рабочий) слой носителя; 5 — основа
носителя; 6—поле рассеяния зазора.
Константы естественной мвгнмтмой
анизотропии некоторых ферромаг-
нитных кристаллов |Т=300 К)
Кристалл К|. Дж/м' Кг, Дж/ м3
Fe 4,6- 104 1,5- 104
Ni —5- 10-‘ 2,3- 10’
Со 4,1- Ю5 1,0- ю
Ре3О< . -1,1- ю4 —2,8 10s
Y3Fe5Oi2 6,5 102 —
267
МАГНИТНАЯ
В нек-рых магн. материалах (Gdr феррогранаты и др.) кон-
станты М. а. могут изменять знак при изменении темп-ры,
давления и т. п.
Наведённая М а. возникает при технологич. обработ-
ке магн. материалов, напр. при прокатке, отжиге в магн.
поле, перекристаллизации в магн. поле. Наведённая М. а.
является также характерным св-вом магн. плёнок, в к-рых
она возникает при напылении в магн. поле, напылении под
углом к поверхности или в результате эпитаксиального
роста на монокрист, подложке. Возникновение наведённой
М. а. связано с упорядоченным расположением атомов
в в-ве, а также с наличием примесных центров, вакансий
дислокаций и др. дефектов кристалла, возникающих в
результате технологич. обработки. Наведённая М. а. может
иметь и магнитоупругое происхождение из-за наличия в
магн. образце внутр, механич. напряжений. Наведённая
М. а. возникает как в монокрист., так и в поликрист, и
аморфных материалах. Типичные значения констант наве-
дённой М. а. в эпитаксиальных феррит-гранатовых плёнках
103—104 Дж/м3. На поверхности магн. в-в часто возникает
поверхностная М. а.; величина констант поверхностной
М. а., напр. в Fe и Ni, 10— —10 Дж/м2. На границе раз-
дела ферро- и антиферромагн. фаз возникает обменная,
или однонаправленная, М. а. Антиферромагн. фаза
имеет место обычно при окислении поверхности. Наведён-
ная М. а. возникает также в аналогичных искусственно соз-
данных слоистых системах. Впервые (1956, США) обменная
М. а. наблюдалась в мелких ч-цах Со, покрытых тонкой
плёнкой СоО. К настоящему времени (нач. 90-х гг.) иссле-
довано много систем с обменной М. а., гл. обр. плёночных;
характерная особенность подобных плёнок заключается в
смещении петли магн. гистерезиса вдоль оси Н. Магн.
плёнки с обменной М. а. перспективны для использования
в магн. запоминающих устр-вах.
Энергия М. а.— важнейшая характеристика магн. мате-
риалов, определяющая их магн. св-ва. Для характеристики
М. а. магн. материалов в электронике (гл. обр. в технике
цилиндрических магнитных доменов и в смежных с ней
областях) используют параметр Q=Kj/2jiJ$, где Js — на-
магниченность насыщения. Материалы с малой энергией
М. а. (магнитомягкие материалы) имеют Q<1; они пере-
магничиваются в относительно слабых магн. полях (напря-
жённостью 1—103 А/м) и характеризуются высокими зна-
чениями магн. проницаемости (102—106) и малыми потерями
на перемагничивание (1—103 Дж/м3 на один цикл пере-
магничивания). Большой М. а. обладают магнитотвёрдые
материалы. Они имеют высокую коэрцитивную силу (10’—
10ъ А/м) и значит, остаточную индукцию. Материалы
с относительно высоким значением констант М. а. исполь-
зуют в ЗУ (ферритовые сердечники с прямоугольной пет-
лей магн. гистерезиса — в вычислит, технике, эпитаксиаль-
ные феррит-гранатовые плёнки с наведённой одноосной
М. а.— в технике магнитных интегральных схем на ЦМД,
редкоземельные аморфные плёнки — в магнитооптич. ЗУ
и др.).
Лит.: Сух у Р., Магнитные тонкие плёнки, пер. с англ., М., 1967; Вонсов-
сний С. В., Магнетизм, М., 1971; Ориентационные переходы в редко-
земельных магнетиках, М., 1979; Эшенфельдер А., Физика и техника
цилиндрических магнитных доменов, пер. с англ., М., 1983. А. К. Звездин.
МАГНЙТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ (Хт, х), одна из
основных физ. характеристик магнетика, используемая на-
ряду с магнитной проницаемостью для описания его спо-
собности намагничиваться в магн. поле. Для изотропных
магнетиков М. в. вводится как безразмерный коэф, пропор-
циональности между вектором намагниченности J и век-
тором напряжённости магнитного поля Н. В СИ связь между
этими векторами имеет вид: J=xmH. Для вакуума /^=0.
У пара- и ферромагнетиков положительна, у диамагне-
тиков — отрицательна. Для анизотропных сред М. в. опре-
деляется совокупностью неск. чисел (у^ — тензор). В зави-
симости от величины магн. поля и св-в среды М. в. ведёт
себя так же, как и магн. проницаемость.
МАГНЙТНАЯ ВЙЗКОСТЬ (магнитное последе й-
с т в и е), запаздывание во времени установления намагни-
ченности, магн. индукции и др. характеристик магнетика от
изменения внеш. магн. поля. В зависимости от магн. св-в
материала, темп-ры и напряжённости Н внеш. магн. поля
время т установления намагниченности лежит в пределах
10——104 с (см. Магнитная релаксация). Различают след,
осн. виды М. в.: 1) М. в., обусловленная вихревыми
микротоками, возникающими в магн. проводнике при
движении границ магнитных доменов и оказывающими
тормозящее действие на это движение. В этом случае
T'^Xd=dB/dH (В — магн. индукция; величину наз. диф-
ференц. магн. восприимчивостью) и обратно пропорцио-
нальна темп-ре. 2) М. в., связанная с диффузией дефектов
кристалла. Доменные границы, смещающиеся при изме-
нении магн. поля, задерживаются дефектами, а затем по
мере диффузии дефектов начинают смещаться в новые
положения равновесия, продолжая тем самым перемагни-
чивание образца. 3) М. в., обусловленная тем, что при
изменении внеш. магн. поля часть доменных границ может
перейти в метастабильное состояние. Под действием теп-
ловых флуктуаций эти границы могут скачком перейти в
состояние равновесия, соответствующее минимуму энергии.
Поскольку при флуктуац. процессах i велико, этот механизм
М. в. наз. также с в е р х в я з к о с т ь ю. 4) М. в., обусловлен-
ная инерцией эл-нов (т«10 с). Характерна для такой
области значений магн. поля, в к-рой изменение намагни-
ченности происходит путём вращения её вектора.
И. Е. Дик штейн
МАГНЙТНАЯ ГОЛбВКА, устройство в аппаратуре
магнитной записи, осуществляющее во взаимодействии с
магн. носителем (магн. лентой, диском, барабаном) запись,
воспроизведение (считывание) или стирание информации.
Наиболее распространены индукционные М. г., реагирую-
щие на скорость изменения магн. потока. Осн. элементы
такой М. г.— сердечник (магнитопровод) для создания магн.
потока и обмотка (одна или несколько), в к-рую подаются
(при записи) или с к-рой снимаются (при считывании)
электрич. сигналы (дискретные или непрерывные), несущие
информацию. Сердечники М. г. изготовляют из магнито-
мягких материалов (напр., пермаллоя, феррита, сендаста,
аморфного магн. сплава) с относит, магн. проницаемостью
св. 104 и магн. индукцией св. 0,4 Т. На стороне, обращённой
к носителю, сердечник имеет рабочий зазор — промежуток,
заполненный немагнитным материалом, напр. стеклом или
камелином (рис.).
При записи в обмотку М. г. подаются электрич. сигналы,
к-рые наводят в сердечнике магн. поток, создающий поле
рассеяния зазора. Это поле пронизывает локальные участ-
ки поверхности движущегося мимо зазора носителя и изме-
няет их остаточную намагниченность в соответствии с изме-
нением уровня записываемых сигналов. В режиме воспроиз-
ведения информации остаточный магн. поток носителя,
движущегося около рабочего зазора, наводит в сердечнике
магн. поток, в результате чего в обмотке М. г. индуцируется
эдс — считанные сигналы. Для стирания информации в об-
мотку М. г. подаются синусоидальные электрич. колебания
с пост, частотой 60—100 кГц, к-рые возбуждают перем,
магн. поле рассеяния, размагничивающее рабочий слой
носителя вдоль дорожки записи, т. е. «стирающее» запи-
санную ранее сигналограмму.
Форма, конструкция и габаритные размеры М. г зависят
от назначения аппаратуры магн. записи. В обычных магни-
тофонах и ЗУ М. г. крепятся неподвижно; в видеомагни-
тофонах М. г. движутся (вращаются) одновременно с носи-
телем, в результате скорость их взаимного перемещения
значительно возрастает, что позволяет обеспечить требуе-
мый диапазон частот (6—8 МГц) записываемых (считы-
ваемых) сигналов. Положение М. г. по отношению к носи-
телю записи строго регламентировано (таким образом до-
стигается наиболее точное совмещение рабочих зазоров
считывающей и стирающей М. г. с дорожкой записи; в этом
случае обеспечивается макс, отношение сигнал-шум и мин.
искажения считанного сигнала и полное стирание записан-
ной ранее информации). В зависимости от ориентации
рабочего зазора М. г. относительно направления движения
носителя записи получают продольно-строчную (при записи
звука или цифровых данных в ЗУ) и поперечно-строчную
МАГНИТНАЯ
____________________268
или наклонно-строчную запись (в системах видеозаписи).
См. также Магнитная запись, Запись и воспроизведение
информации.
Помимо индукционных существуют также М. г., реагирую-
щие на абс. величину магн. потока, напр. М. г., дейст-
вие к-рых основано на использовании Холла эффекта или
св-ва нек-рых материалов изменять своё электрич= сопро-
тивление под действием магн. поля либо на принципе
магн. модуляции. с. П. Травкин.
МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ, способ записи информации,
при к-ром электрич. сигналы, несущие записываемую ин-
формацию, преобразуются в пространственное изменение
остаточной намагниченности магн. покрытия носителя дан-
ных (магн. ленты, диска, барабана). Система М. з. (рис.)
обычно включает канал записи (усилитель электрич. сигна-
лов, записывающая магнитная головка), носитель данных,
канал воспроизведения (воспроизводящая магн. головка,
усилитель электрич. сигналов), механизм взаимного пере-
мещения носителя и головок.
При записи информации электрич. сигналы, поступающие
на вход канала записи, усиливаются и затем преобразуют-
ся записывающей магн. головкой в перем, магн. поле рас-
сеяния, к-рое воздействует на магн. покрытие носителя,
движущегося относительно головки, и, намагничивая отд. его
участки, образует дорожку записи. Для воспроизведения
информации носитель с дорожкой записи перемещают (с
такой же, как и при записи, скоростью) относительно вос-
производящей магн. головки, и остаточный магн. поток но-
сителя индуцирует в обмотке головки эдс — сигналы вос-
произведения, содержащие записанную информацию. Сти-
рание записанной информации осуществляется стирающей
магн. головкой, к-рая размагничивает носитель (при движе-
нии его относительно головки) посредством воздействия на
него убывающим по величине перем, магн. полем или же
намагничивает носитель до состояния магн. насыщения.
Осн. характеристики системы М. з.: плотность записи
при заданной относит, скорости перемещения носителя и
Магнитная запись. Система магнитной записи:
I — усилитель записываемых сигналов; 2 — маг-
нитная головка записи; 3 — источник подмаг-
ничивающих сигналов; 4 — магнитная головка
стирания; 5 — магнитная головка воспроизведе-
ния; 6 — усилитель воспроизводимых (считывае-
мых) сигналов; 7 — носитель записи (магнитная
лента).
Магнитная линза. Короткая магнитная линза
в виде катушки с током: а — вид сбоку;
б — вид спереди, 1 — катушка с током; 2 — си-
ловые линии магнитного поля; 3—траектория
заряженной частицы. Пунктирной линией обозна-
чены контуры пучка заряженных частиц, выходя-
щего из точки А (предмет) и фокусируемого
в точке В (изображение).
магн. головки; искажения сигналов в сквозном тракте за-
писи — воспроизведения. Различают плотность записи попе-
речную (число дорожек на единицу длины по ширине
носителя) и продольную (характеризуется числом импуль-
сов или бит информации на единицу длины вдоль дорожки
записи) (см. Запись и воспроизведение информации). Час-
тотный диапазон сигналов при магн. записи в значит, мере
определяется скоростью движения носителя. Для записи,
напр., электрич. колебаний звуковой частоты от 30 Гц до
16 кГц достаточна скорость движения магн. ленты порядка
5 см/с (по ГОСТу 4,76 см/с); для записи видеосигналов в
диапазоне частот 6—8 МГц скорость перемещения ленты
относительно головки составляет порядка 5 м/с (по ГОСТу
4,84 м/с).
Преимущество М. з. перед др. способами записи инфор-
мации — моментальная готовность записи (без к.-л. допол-
нит. обработки носителя), возможность использования
одного и того же носителя для многократной записи. М. з.
широко применяют в бытовой и профессиональной аппа-
ратуре звуко- и видеозаписи, в ЗУ ЭВМ, измерит, и регист-
рирующей аппаратуре, устр-вах автоматич. управления
И T. Д. В. В. Шаронов.
МАГНЙТНАЯ ИНДУКЦИЯ (В), основная характеристика
магн. поля в веществе, представляющая собой среднее
значение суммарной напряжённости h микроскопии, магн.
полей, созданных отдельными электронами и др. элементар-
ными частицами, по достаточно малому макроскопич.
объёму V:
B=(\hdV) V“l.
С напряжённостью магн. поля Н и намагниченностью в-ва
J М. и. в СИ связана соотношением:
В = Ио(Я4-/),
где ро — магн. постоянная СИ. В неферромагн. средах
при слабых полях В=цор.Н, где р. — тензор относит, маг-
нитной проницаемости в-ва. В вакууме В=риН. Единица
М. и. в СИ — тесла.
МАГНЙТНАЯ ЛЙНЗА, устройство для формирования
пучков заряженных частиц (электронов, ионов), их фокуси-
ровки и создания электронно- или ионно-оптич. изображе-
ний при помощи осесимметричных магнитостатич. полей.
М. л. наряду с электростатическими линзами служат осн
элементами электронно-оптических систем. Фокусирующие
св-ва М. л. по аналогии с Оптич. линзами характеризуются
фокусным расстоянием f или обратной ему величи-
ной Г , наз. оптической силой. М. л.— всегда соби-
рающие, их фокусное расстояние не зависит от направления
магн. поля.
М. л подразделяются на короткие и длинные. Корот-
кая М. л. представляет собой катушку с током (рис.) или
пост, магнит, диаметр к-рых соизмерим с их длиной. Гл.
особенность короткой М. л. по сравнению с электростатич.
линзой состоит в том, что её фокусное расстояние зависит
от отношения заряда ч-цы к её массе. Кроме того, фокуси-
а б
269
МАГНИТНАЯ
ровна при помощи короткой М. л. сопровождается пово-
ротом пучка заряженных ч-ц в азимутальном направлении
на нек-рый угол. В случае параксиального (приосевого)
пучка этот угол одинаков для всех ч-ц. Поворот пучка можно
устранить, применяя систему из двух коротких М. л., в к-рых
магн. поля противоположны по направлению. Длинная
М. л. представляет собой протяжённый соленоид (диаметр
к-рого значительно меньше его длины), создающий одно-
родное магн. поле. В ней заряженные ч-цы движутся по
винтовым траекториям, проекции к-рых на плоскость, пер-
пендикулярную силовым линиям магн. поля, представляют
собой окружности. Шаг винта траектории и является фокус-
ным расстоянием длинной М. л.
Лит. см. при ст. Электронная оптика. Ионная оптика. П. В. Невский.
МАГНИТНАЯ ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ФОКУСИРОВ-
КА, способ формирования протяжённых электронных пуч-
ков с помощью знакопеременного, периодически изменяю-
щегося вдоль оси пучка магн. поля. Магн. поле в пределах
каждого полупериода образует магнитную линзу, фокуси-
рующая сила к-рой (усреднённая по длине линзы) компен-
сирует расталкивающее действие пространств, заряда
пучка. Наиболее распространена М. п. ф. цилиндрических
электронных пучков. В этом случае М. п. ф. осуществляет-
ся осесимметричным магн. полем, изменение продольной
составляющей индукции Bz к-рого вдоль оси пучка обычно
описывается косинусоидой с амплитудой Bzo и периодом L
(рис. 1). Осн. св-ва М. п. ф. зависят от параметра магн.
поля ct~L2-Bzo/Vo и параметра пространств, заряда
P~L2P/ro (Vof Р— соответственно потенциал и первеанс
электронного пучка, го — входной радиус пучка при Z=0).
При определённом соотношении между этими параметрами
и вводе в магн. периодич. поле электронного пучка с нуле-
вой радиальной скоростью эл-нов обеспечивается оптималь-
ный режим М. п. ф., характеризующийся мин. пульсациями
пучка с амплитудой 6 и периодом L/2 (рис. 2,а). Обычно
в оптимальном режиме М. п. ф. а—р, Bzo=V2”-Bb (где ВБ —
величина магн. индукции при фокусировке Бриллюэна пото-
ка) и бг^.а/4. Отклонение от оптимального режима М. п. ф.
приводит к появлению дополнит, пульсаций электронного
пучка (рис. 2,6). Особенностью М. п. ф. является наличие
областей значений параметра а, при к-рых режим фокуси-
ровки оказывается неустойчивым: отклонения радиуса пучка
от входного значения значительно возрастают, а его граница
на длине неск. первых периодов поля приобретает вид,
показанный на рис. 2, в, г (при этом происходит оседание
эл-нов на стенки канала и значит, ухудшение токопро-
хождения). Области значений параметра а, соответствую-
щие устойчивой М. п. ф., существенно зависят от распреде-
ления магн. поля и величины магн. индукции на катоде.
Так, при косинусоидальном распределении магн. индукции
и отсутствии поля на катоде первая область устойчивой
М. п. ф. соответствует 0<Са<С0,4. Обычно при проектирова-
нии систем М. п. ф. величину параметра а выбирают мень-
ше 0,3. Наличие критических (соответствующих верх, грани-
це первой области устойчивости) значений а ограничивает
макс, плотность тока в пучке и возможность его фокусиров-
ки при малых напряжениях. М. п. ф. находит широкое при-
менение в лампах бегущей волны О-типа, т. к. магн.
периодич. фокусирующая система имеет массу, в десятки
раз меньшую, чем масса фокусирующих систем на пост,
магнитах с однородным полем (см. Магнитное фокусирую-
щее устройство). Для М. п. ф. характерна повыш. чувстви-
тельность к искажениям распределения магн. поля, обуслов-
ленным неоднородностью св-в материалов магнитов и не-
точностью изготовления магн. периодич. фокусирующей
системы. Влияние этих искажений на качество М. п. ф. пучка
может быть частично скомпенсировано использованием
юстировки.
Лит.: Кирштейн П., Кай но Г., Уотерс У., Формирование электрон-
ных пучков, пер. с англ., М., 1970; Молоковский С. И., Сушков А. Д.,
Интенсивные электронные и ионные пучки, Л., 1972. И. А. Данович.
МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ (абсолютная — ц,
относительная — р.г), физическая величина, характеризую-
щая реакцию вещества на внешнее магн. поле. Абс. М. п.
вводится как коэф, пропорциональности между векторами
Магнитная периодическап фокусировка. Рис. I.
Распределение продольной составляющей индук-
ции магнитного поля Bz вдоль оси z при магнит-
ной периодической фокусировке: Bzo—ампли-
тудное значение Вх; L — период магнитного
поля.
Рис. 2. Контуры электронных пучков в различ-
ных режимах магнитной периодической фо-
кусировки: а — в оптимальном режиме; б — в
неоптимапьном режиме при малых значениях
параметра а; в—в режиме при значениях а,
близких к критическому значению (а—0,42);
г — в режиме, соответствующем значению а,
превышающему критическое значение (а=0,7);
г — радиус электронного пучка; Го— входной ра-
диус пучка; 6 — амплитуда пульсаций контура
пучка в оптимальном режиме.
а
МАГНИТНАЯ
270
магнитной индукции В и напряжённости магнитного поля Н:
В=|1Н. Относит. М. п. в СИ равна отношению абс. М. п.
к магн. постоянной цо (цо=4л"1О~7 Г/м): |Аг=р./р,о- Относит.
М- п. связана с магнитной восприимчивостью соотноше-
нием: p,r=14-ym. Для диамагнетиков цг<С1, для парамаг-
нетиков и ферромагнетиков цг>1, при этом для диа- и пара-
магнетиков |цг| мало отличается от 1, а для ферро-
магнетиков р,г может достигать 105. Для изотропных магне-
тиков М. п. определяется одним числом (ц — скаляр), для
анизотропных — совокупностью неск. чисел (р, — тензор).
Если внеш. магн. поле постоянно, то из-за наличия областей
спонтанного намагничивания зависимость В от Н в ферро-
магнетиках существенно нелинейна, вследствие чего
зависит от величины и направления Н. Для описания процес-
сов намагничивания и перемагничивания ферромагнетиков
вводят разл. виды М. п.: начальную, максимальную, диффе-
ренциальную и др. Если внеш. магн. поле является комби-
нацией пост, и перем, полей, то даже для изотропного
ферромагнетика М. п. является тензором; недиагональные
компоненты этого тензора имеют разные знаки, что являет-
ся следствием гиротропии (см. Гиротропные среды). Зави-
симость М. п. от частоты перем, магн. поля может иметь
резонансный или релаксационный характер (см. Ферромаг-
нитный резонанс, Магнитные спектры). В. и. Зубков.
МАГНЙТНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ (от лат. relaxatio —
ослабление, уменьшение), необратимый процесс установле-
ния термодинамич. равновесия (полного или частичного)
в системе магн. моментов атомов и молекул в-ва. Время
установления равновесных значений параметров, характери-
зующих состояние магн. системы в-ва (темп-ры Т, намагни-
ченности J и т. д.), наз. временем релаксации т.
Величина т для каждого из параметров определяется
взаимодействиями внутри магн. системы, а также взаимо-
действиями магн. системы с крист, решёткой, эл-нами про-
водимости, дефектами и т. п. Параметры магн- системы стре-
мятся к равновесию с неодинаковой скоростью. Поэтому
М. р=— многоэтапный (многоступенчатый) процесс. В
идеальных (бездефектных) магн. кристаллах М. р. обуслов-
лена в основном процессами рассеяния магнонов (квази-
частиц, соответствующих элементарным возбуждениям сис-
темы взаимодействующих спинов) и процессами взаимодей-
ствия магнонов с фононами. Эти процессы связаны со спин-
спиновыми и спин-решёточными взаимодействиями, харак-
теризуемыми соответственно значениями времени спин-спи-
новой релаксации и спин-решёточной релаксации. Самым
длительным обычно является процесс выравнивания
темп-ры между системой магнонов и фононами (спин-ре-
шёточная М. р.). На процессы М. р. существ, влияние ока-
зывают также дефекты кристалла (примеси, вакансии,
дислокации, поры, трещины и т. д.), шероховатости поверх-
ности образца, границы зёрен в поликристаллах и неодно-
родности, связанные с доменной структурой.
В парамагнетиках М. р. продольной составляющей магн.
момента относительно магн. поля определяется спин-решё-
точным взаимодействием. Часто этот процесс более дли-
тельный, чем М. р. поперечных составляющих магн. момен-
та, связанная со спин-спиновым взаимодействием.
Важным источником информации о М. р. служит изуче-
ние процессов намагничивания, перемагничивания и явле-
ний, связанных с прохождением эл.-магн. волн через магне-
тики (см., напр.. Магнитный резонанс). Важной характерис-
тикой релаксационных процессов в магнетиках является ши-
рина линии магн. резонанса Avpe3~T~ . В разл. кристаллах
значение Атреэ лежит в пределах от 1 до 103 МГц. Проана-
лизировать роль разл. механизмов М. р. позволяет также
изучение нелинейных явлений в магнетиках. Напр., исследо-
вание нелинейного ферромагнитного резонанса даёт воз-
можность определить времена жизни спиновых волн. Пара-
метры М. р. определяют быстродействие магн. элементов
ЗУ ЭВМ, а также возможности применения магн. материа-
лов в микроэлектронике, напр. в линиях задержки, фильт-
рах СВЧ И др. устр-вах. И. Е. Дикштейн.
МАГНЙТНАЯ СТРУКТУРА, 1)м, с. атомная — перио-
дическое пространств, расположение и ориентация магнит-
ных моментов атомов (ионов) в магнитоупорядоченном
кристалле. Характер пространств, расположения магн. мо-
ментов атомов (ионов) в таких кристаллах определяется
крист, структурой в-ва, их взаимная ориентация — обмен-
ным взаимодействием между спинами атомов (ионов), а их
общая ориентация относительно кристаллографии, осей —
силами магнитной анизотропии. В ферромагнетиках магн.
моменты атомов (ионов) устанавливаются вдоль одного
выделенного направления (оси лёгкого намагничивания).
В коллинеарных ферримагнетиках магн. моменты атомов
(ионов), находящиеся в разл. магн. подрешётках, антипарал-
лельны, а их суммарный магн. момент отличен от нуля.
Полная классификация атомной М. с. осуществляется на
основе теории магн симметрии. Информация об атомной
М. с. может быть получена методами магн нейтронографии
и ядерного магн. резонанса.
2) М. с. доменная — пространств, расположение и
взаимная ориентация магнитных доменов по объёму образ-
ца. Пространств, расположение и взаимная ориентация
магн. моментов атомов (ионов) внутри домена совпадают
(или отличаются) с их расположением и ориентацией в атом-
ной М. с. Домены разделяются переходными границами
(доменными стенками). Доменная М. с. зависит от размеров
и формы образца, наличия неоднородностей и дефектов
в кристалле, а также от магн. симметрии кристалла. В тон-
ких плёнках ферро- и ферримагнетиков с единств, осью
лёгкого намагничивания, перпендикулярной к поверхности
образца, могут существовать домены круглой формы с
направлением намагниченности, противоположным намаг-
ниченности остальных частей образца. Такие домены по-
лучили назв. цилиндрических магнитных доменов.
И. Е. Дикштейн.
МАГНЙТНАЯ ТЕКСТУРА (от лат. texture — ткань, связь,
строение), преимущественная ориентация магнитных мо-
ментов атомов, молекул или их комплексов (магн. флук-
туаций, магнитных доменов) в твёрдом теле, появляющаяся
под действием тех или иных факторов в результате откло-
нения ориентации магн. моментов от их статистически бес-
порядочного распределения. В электронике наибольший
практич. интерес представляет М. т. в доменной структуре,
связанная с преимуществ, ориентацией осей лёгкого намаг-
ничивания в случае ферромагнетиков или векторов анти-
ферромагнетизма в случае антиферромагнетиков. В резуль-
тате устойчивой М. т. в ферро- и антиферромагн. образцах
появляется наведённая магнитная анизотропия. М. т. ока-
зывает влияние на процессы намагничивания, величину
электропроводности магн. материалов, их гальваномагн.
и магнитострикц. св-ва, радиац. стойкость, на сверхтонкие
магн. поля (напр., при ядерном магнитном резонансе),
магн. рассеяние нейтронов в в-ве и др. Все перечисл. про-
цессы и св-ва могут служить индикаторами М. т., однако
наиболее точным методом её количеств, изучения являет-
ся метод рассеяния тепловых нейтронов с кинетич. энер-
гией 0,36—330 мэВ.
М. т. в ферро- и антиферромагнетиках вызывается след,
факторами: а) преимуществ, ориентацией кристаллов в
поликристаллах (крист, текстурой); 6) изменением состояния
материала при его деформации (в процессе растяжения,
сжатия, прокатки, волочения и т. п.); в) термич. обработкой
материала в магн. поле либо в поле упругих напряжений
при темп-ре ниже точки Кюри (для ферромагнетиков)
или точки Нееля (для антиферромагнетиков); г) магн.
предысторией материала; д) формой ферромагн. об-
разца.
Важнейшей характеристикой М. т. является её диспер-
сия — угловой разброс ориентации магн. моментов отно-
сительно выделенного направления (или направлений).
Напр., в случае М. т., создаваемой крист, текстурой при
прокатке стальной ленты, дисперсию можно определить,
построив кривую распределения площади или кол-ва ч-ц
(зёрен) от угла ориентации их кристаллографич. осей. Эта
кривая имеет острый максимум при угле, совпадающем с
направлением прокатки. Дисперсия в этом случае равна
ширине кривой на уровне 0,5. Чем меньше дисперсия,
тем лучше магн. св-ва материала. В лучших магн. материа-
271
МАГНИТНОЕ
лах дисперсия составляет неск. градусов. Угол, соответ-
ствующий максимуму кривой распределения, указывает на-
правление, к-рое наз. осью текстуры. В холоднокатаной
анизотропной электротехн. стали ось текстуры совпадает
с направлением прокатки, в напряжённых материалах —
с направлением гл. растягивающих или сжимающих напря-
жений; ось текстуры, обусловленной формой образца, сов-
падает с большой осью эллипсоида (направления, в к-ром
коэф, размагничивания минимален).
В конкретных магн. материалах формируются след. М. т.:
1) в холоднокатаных анизотропных электротехн. сталях
марок 3405, 3406, 3407, 3408 М. т. создают посредством фор-
мирования ребровой крист, текстуры (110) [001]; получает-
ся одноосная продольная М. т. с осью [001 ] вдоль направ-
ления прокатки; 2) в прецизионных сплавах марок 65 НП,
68 НМП, 34 НКМП, 30 НКМП получают одноосную М. т.
с помощью термич. обработки в продольном магн. поле
(при этом петля магнитного гистерезиса имеет прямоуголь-
ную форму); 3) в проволоке из Ni, растянутой с усилием
20 кГс/мм , получают плоскую М. т. с плоскостью лёгкого
намагничивания, перпендикулярной оси проволоки; такую
же М. т. имеет всякий магн. материал с отрицат. магни-
тострикцией при продольном растяжении, а с положит,
магнитострикцией — при продольном сжатии; 4) прецизион-
ный сплав 50 НП (его часто наз. псевдокристаллом из-за
его крист, текстуры {100}, [001]) имеет двухосную М. т. с
осями вдоль и поперёк направления прокатки; 5) в ферро-
магн. редкоземельных металлах и их сплавах благоприят-
ная (с точки зрения получения высокой магн. индукции
насыщения при разумных значениях напряжённости внеш,
магн. поля) М. т. создаётся двухкомпонентной крист, тексту-
рой, к-рая достигается с помощью холодной прокатки и
последующей термич. обработки; напр., в сплавах марки
ТЬ—Dy в форме листов толщиной 0,5 мм индукция насыще-
ния «3,1 Тл получается в магн. полях напряжённостью в неск.
кА/м; 6) антиферромагн. сплавы Мп—Си, Мп—Fe при сжа-
тии 10 кГс/мм2 и охлаждении через точку Нееля (100—
200 °C) выстраивают свои антиферромагн. домены вдоль на-
правления сжатия, в результате получается одноосная М. т.
(т. н. одно Q-состояние; О=4л/Х, где X.— длина волны мо-
дуляции магн. момента в данном сплаве, равная удвоенной
величине пост, крист, решётки); 7) при сжатии с силой
3—6 кГс/мм2 вдоль [100], [110] или [111] антиферромагн.
кристалла Сг либо при наложении на него магн. поля на-
пряжённостью ~1,6 МА/м получают соответственно одно-
осную (одно Q-состояние), двухосную (20-состояние) или
трёхосную (ЗО-состояние) М. т.
Использование М. т. позволяет значительно улучшить
св-ва магн. материалов (существенно снизить потери энергии
при её преобразовании в трансформаторах, электродви-
гателях и др., создавать материалы с высокими значения-
ми индукции насыщения, получать магн. материалы с требуе-
мой формой петли магн. гистерезиса и т. д.) и благодаря
этому уменьшить размеры изделий на основе этих материа-
лов. Текстуровка позволяет также решить проблему техн,
использования редкоземельных металлов и их сплавов,
обладающих весьма высокими значениями индукции насы-
щения.
Лит.: Прецизионные сплавы, Справочник, под ред. Б. В. Молотилова,
2 изд., М., 1983; Stein itz М. О., Schwartz L. Н., Marcus J. А.,
•Journ. Appl. Phys.», 1970, v. 41, № 3, p. 1231—32; Vintajkin E. Z.,
Udovenko W. A., «Sol. Stat. Comm.», 1981, v. 37, p. 295—97; Jankowska J.
и др., «J. Mag. and Magn. Mat.», 1982, v. 27, p. 41—48. И. M. Пузей.
МАГНЙТНАЯ ЦЕПЬ, совокупность ферро- и ферримагн.
тел и участков окружающего пространства, по к-рым про-
ходит магн. поток. М. ц. создают для усиления, ориента-
ции и концентрации магн. потока (напр., в трансформато-
рах, реле, магн. головках). Различают М. ц., в к-рых поток
почти полностью проходит в ферро- и ферримагн. телах
(замкнутые М. ц.), и М. ц., включающие диамагн. зазоры
(разомкнутые М. ц.). Магн. поток в М. ц. может возбуждать-
ся пост, магнитами, пост, и перем, током. Вследствие фор-
мальной аналогии электрических и М. ц. к последним при-
менимы аналоги Ома закона и правил Кирхгофа, в к-рых ток
заменяется на магнитный поток, сопротивление — на маг-
нитное сопротивление, эдс — на магнитодвижущую силу.
МАГНИТНОЕ НАСЫЩЕНИЕ, состояние пара-, ферро-
или ферримагн. тела (образца), помещённого во внешнее
магн. поле, при к-ром увеличение напряжённости поля,
начиная с определённого значения, уже не приводит к за-
метному увеличению намагниченности образца. В парамаг-
нетиках М. н. достигается только при достаточно низких
темп-pax. Различают абсолютное и техническое М. н. Абсо-
лютное М. н. отвечает состоянию, когда все ат. магн. момен-
ты в-ва ориентированы в одном направлении и намагни-
ченность насыщения Js максимальна. Такое состояние воз-
можно лишь при темп-ре 1=0 К. Понятие техн. М- н. отно-
сится к конечным темп-рам Т>0 К и достигается при
достаточно больших значениях напряжённости Hs внеш,
магн. поля (рис.); при этом Js II Н5 и по величине всегда
меньше максимальной (вследствие теплового движения).
Энергия, необходимая для достижения М. н. Es=
=y(H)dH в магн. монокристаллах (или магн. текстурах), за-
висит от магнитной анизотропии; она минимальна, когда
внеш. магн. поле приложено вдоль оси лёгкого намагничива-
ния, и сравнительно слабо зависит от дефектов крист, решёт-
ки. Повышение темп-ры изменяет (уменьшает) Js. На
практике обычно получают техн. М. н. при 20 °C в полях
напряжённостью от неск. сотен до ^106 А/м в зависи-
мости от назначения магн. материала. м. а. Винник.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, частная форма электромагнит-
ного поля; силовое поле, основным свойством к-рого явля-
ется способность воздействовать на движущиеся электрич.
заряды (в т. ч. на проводники с током), а также на намагни-
ченные тела независимо от состояния их движения. Источ-
никами М. п. могут быть движущиеся электрич. заряды
(проводники с током), намагниченные тела и изменяющиеся
во времени электрические поля. Осн. количеств, характе-
ристика М. п.— магнитная индукция В, к-рая определяет
силу, действующую в данной точке поля в вакууме на дви-
жущийся электрич. заряд (см. Лоренца сила) и на тела,
имеющие магн. момент. В материальных средах для М. п.
вводится дополнит, характеристика — напряжённость маг-
нитного поля Н, к-рая связана с магн. индукцией соотноше-
нием: Н=В/р., где ц— магнитная проницаемость среды.
Лит. см. при ст. Электромагнитное поле.
МАГНЙТНОЕ ПбЛЕ УПРАВЛЕНИЯ, магнитное поле,
изменяющее функциональное состояние радиоэлектрон-
ного устройства путём взаимодействия этого поля с магн.
моментом вещества или движущимися зарядами. К радио-
электронным устр-вам, в к-рых используется М. п. у., отно-
сятся ферритовые фазовращатели, ферритовые фильтры,
ускорители заряженных ч-ц, устр-ва формирования плаз-
менного шнура в магнитогидродинамич. генераторах и т. п.
М. п. у. создаются либо самостоят. эл.-магн. системами, либо
в результате пропускания тока по обмотке, расположенной
непосредственно на рабочем магнитопроводе устр-ва.
Частным случаем М. п. у. является магнитное поле
смещения — постоянное магн. поле, приводящее радио-
электронное устр-во в заданное рабочее состояние (к за-
данной рабочей точке), обеспечивая требуемые парамет-
Магнитноа насыщение. Типичная зависимость
МАГНИТНОЕ
272
ры устр-ва. Магн. поле смещения используется в СВЧ при-
борах (ферритовых вентилях, ферритовых циркуляторах и
др.), ЗУ на ЦМД и т. п.
МАГНЙТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (Rm), характеристика
участка магнитной цепи; равно отношению магнитодвижу-
щей силы Fm к магн. потоку Ф для данного однородного
участка этой цепи. Rm = Fm/O. М. с. может быть вычислено
(без учёта рассеяния магн. потока в окружающем цепь
пространстве, неоднородности магн. поля в цепи и др. фак-
торов) по след, приближённой формуле: Rm=//|xr|xoS,
где / и $ — соответственно длина и площадь поперечного
сечения участка цепи, р.г, — магн. постоянная, цг — относит,
магн. проницаемость. В перем, магн. поле М. с.— комплекс-
ная величина, т. к. в этом случае значение |1Г зависит от
частоты эл.-магн колебаний. Единица М с. в СИ — ампер
на вебер (А/Вб).
МАГНЙТНОЕ ФОКУСЙРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
(магнитная фокусирующая система), часть элект-
ронно-оптической системы Э8П, предназначенная для созда-
ния фокусирующего магн. поля. Содержит источник магн.
поля (катушки с током или постоянные магниты) и магни-
топроводы, создающие необходимое распределение поля.
В конструкцию М ф. у. могут также входить юстировочные
устройства, система охлаждения и др. элементы.
Для фокусировки неинтенсивных электронных
пучков обычно применяют магнитную линзу (или систему
линз), образованную короткой катушкой, ось к-рой совпа-
дает с осью пучка (рис. 1). Для увеличения фокусирую-
щей способности линзы и сокращения её протяжённости
катушку окружают спец, магнитопроводом (т. н. брониро-
ванная катушка), к-рая используется, в частности, в элект-
ронных микроскопах. Для создания т. н. изображающей
системы с однородным магн. полем (напр., для суперорти-
кона) применяют длинный соленоид (см. также Фоку-
сирующе-отклоняющая система).
Для фокусировки интенсивных электронных пуч-
ков (гл. обр. в ЭВП СВЧ) применяют соленоиды, электро-
магниты и М. ф у. с пост магнитами. Фокусирующий
соленоид (рис. 2) обычно состоит из отд. коротких ка-
тушек — галет. Для создания однородного поля обмотку
соленоида выполняют неравномерной (с большим числом
ампер-витков на краях) Магнитопроводы служат для умень-
шения полей рассеяния и позволяют получить необходимую
степень экранировки катода электронной пушки и коллекто-
ра. В случае большой мощности соленоида между галетами
располагают охлаждающие прокладки. Такие М. ф. у. позво-
ляют получить поле с индукцией 0,2—0,3 Тл и более, что
необходимо для ЭВП СВЧ большой мощности и для при-
боров миллиметрового диапазона. Для создания более силь-
ных полей применяют М. ф. у. со сверхпроводящими сол<
ноидами (напр., в приборах типа МЦР).
Для ЭВП СВЧ со сравнительно небольшой длиной пре
лётного канала (напр., клистронов) применяют фо кус и
рующие электромагниты (рис. 3), к-рые содержат
катушки с током, железное ярмо, замыкающее поток сило-
вых линий, магнитопровод и ферромагн. экраны электрон-
ной пушки и коллектора. Применение электромагнитов
позволяет значительно упростить конструкцию выводов
энергии СВЧ, системы настройки резонаторов и охлажде-
ния прибора, а также создать нарастающее к концу канала
магн. поле, необходимое для уменьшения динамического
токооседания. Существ, недостатками М. ф. у. с соленоида-
ми и электромагнитами являются большая потребляемая
мощность, а также большая масса, обычно во много раз
превышающая массу самого прибора.
М. ф. у. с постоянными магнитами подразде-
ляются на М ф. у. с однородным полем в зазоре, с реверс-
ным полем и магн. периодич. фокусирующие системы. М. ф.
у.е однородным полем (рис. 4,а), содержащие магни-
ты разл. формы (напр., в виде стержней, труб или подков),
позволяют получить поле с индукцией 0,12—0,15 Тл в рабо-
чем зазоре длиной соответственно 80—50 мм при исполь-
зовании литых магнитов и до 0,2—0,3 Тл при использова-
нии редкоземельных (напр., самарий-кобальтовых) магни-
тов. С уменьшением зазора индукция поля возрастает Су-
ществ. роль в создании необходимого распределения поля
играют магнитопроводы (ферромагн. экраны). Из-за боль-
ших полей рассеяния такие М. ф. у. имеют большую массу.
М ф у. с однородным полем применяют гл. обр. для клист-
ронов и ЛОВ В М. ф. у. с реверсным полем (рис. 4,6)
рабочая область разделяется на две с близкими к однород-
ным полями противоположной полярности, между к-рыми
имеется сравнительно короткая зона резкого изменения по-
ля — зона реверса (см. Реверсная фокусировка). Применяют
системы как с продольным, так и с радиальным направ-
лением намагниченности магнитов. Масса таких М. ф у.
значительно снижена благодаря использованию полей рас-
сеяния соседних магнитов. М. ф. у. с реверсным полем при-
меняют для ЛБВ и клистронов. Существуют также много-
реверсные М. ф. у. Широкому внедрению реверсных
М. ф у. мешают трудности проведения электронного пучка
через зону реверса и связанные с этим ограничения пер-
веанса пучка и токопрохождения. Магнитные перио-
дические фокусирующие системы (МПФС) со-
держат последовательность магнитов кольцевой формы,
разделённых дисковыми полюсными наконечниками (рис. 5).
Соседние магниты имеют противоположное направление
намагниченности, благодаря чему в пространстве образует-
Магнитное фокусирующее устройство. Рис. 1. Схе-
ма катушки с током, образующей магнитную
линзу: а — обычной; б — бронированной (вне-
зу — распределение индукции магнитного поля
В вдоль оси катушки z).
Рис. 2. Схема фокусирующего соленоида: I —
ферромагнитный экран электронной пушки; 2—
дисковые полюсные наконечники; 3 — экран кол-
лектора; 4 — обмотка; В — индукция магнитного
поля; z — ось соленоида.
Рис. 3. Схема фокусирующего электромагнита:
1 — ярмо (магнитопровод); 2 — обмотка катушки
с током; 3 — ферромагнитные полюсные нако-
нечники, впаянные в прибор; В — индукция маг-
нитного поля; z — ось электромагнита.
273
МАГНИТНЫЕ
ся магн периодич. поле (см Магнитная периодическая
фокусировка). Поля рассеяния каждого из магнитов скла-
дываются с полями в рабочих зазорах соседних магнитов,
усиливая их Из всех М. ф. у. с пост, магнитами при задан-
ной длине пролётного канала МПФС обладают наименьшей
массой. Различают несовмещённые и совмещённые МПФС.
В несовмещённых МПФС полюсные наконечники со ступи-
цами расположены снаружи вакуумного баллона прибора.
В совмещённых МПФС полюсные наконечники входят внутрь
вакуумного баллона, выполняя одновременно роль стенок
объёмных резонаторов. МПФС являются осн. типом М. ф. у.
для ЛБВ. Период МПФС в зависимости от анодного напря-
жения и диапазона длин волн находится в пределах 5—
50 мм Для МПФС применяют феррит-бариевые или
самарий-кобальтовые магниты. Амплитудное значение
индукции магн. поля на оси до 0,3—0,4 Тл, осн. ограничения
по полю связаны с насыщением материала полюсных на-
конечников.
Лит.: Карасик В. Р., Физика и техника сильных магнитных полей, М.,
1964; Мельников Ю. А., Постоянные магниты электровакуумных СВЧ
приборов, М., 1967. И. В. Алямовский.
МАГНЙТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ, раздел измерительной тех-
ники, охватывающий теорию, методы и средства измерений
магн. величин. Средства М. и. классифицируют по их назна-
чению, принципам измерения, условиям применения и др
признакам. По назначению средства М и. подразделяют на
приборы для измерений параметров магн. поля, обычно наз.
магнитометрами, и установки для определения магн. св-в
(характеристик, параметров) магн. материалов, содержащие
наряду с измерит, блоками (напр., магнитометром) устр-ва
для намагничивания и размагничивания исследуемых образ-
цов, термокамеры и т. п. Из методов М. и , используемых
при исследовании св-в магн. материалов, наиболее рас-
пространены следующие. 1) Индукционный метод,
основанный на измерении эдс, к-рая возбуждается в измери-
тельной (вторичной) обмотке исследуемого образца —
замкнутого (кольцо, тороид и т. д.) или разомкнутого
(стержень, пластина, диск) — при изменении в нём магн.
потока. Метод широко используется для определения кри-
вых намагничивания, петель гистерезиса, потерь на гистере-
зис и вихревые токи и др. характеристик ферромагн.
материалов в разл. магн. полях (постоянном, переменном,
импульсном и др.). Для измерения эдс в измерит, обмотке
используют: в пост, магн поле — баллистич. гальванометры
(баллистич. установки), веберметры всех типов; в перем,
магн. поле — вольтметры средних, амплитудных и дейст-
вующих значений, компенсаторы перем, тока (потенцио-
метрии. установки), фазочувствит. выпрямители (ферро-
метрич. установки), осциллографы (осциллографии, уста-
новки) и др При измерении потерь на гистерезис
и вихревые токи применяют малокосинусный ваттметр (ватт-
метровая установка), с помощью к-рого определяют мощ-
ность, поглощаемую в цепи первичной обмотки, исполь-
зуемой для перемагничивания образца. Устр-ва для регист-
рации петель гистерезиса на двухкоординатном самописце
в медленно изменяющемся поле наз. гистериографами,
в перем, поле — феррографами.
2) Магнитомеханический метод, обычно состоя-
щий в измерении силового воздействия магн. поля образца
на магн. стрелку (крутильный магнитометр). Для компенса-
ции влияния посторонних магн. полей (напр., поля Земли)
применяют две противоположно намагниченные стрелки
(астатич. магнитометр). Магнитомеханич. метод обычно
используется для определения кривых намагничивания и
петель гистерезиса образцов из слабомагн. и магнитомяг-
ких материалов. В нек-рых устр-вах (напр., для определе-
ния констант магнитной анизотропии) подвижный образец
сам взаимодействует с внеш однородным магн. полем
(магнитомеханич. анизометр).
3) Калориметрический метод, позволяющий оп-
ределять уд. потери ферромагн. материалов в широком
диапазоне частот (от инфранизких до СВЧ) при любых зако-
нах изменения магн. индукции. В основе этого метода лежит
измерение выделяемой образцом тепловой энергии при его
перемагничивании в камере диатермич., адиабатич или диф-
ференциального калориметра.
4) Методы СВЧ тракта (резонаторный, волновод-
ный, коаксиальный), основанные на резонансном воздейст-
вии сферич. ферритового образца на параметры СВЧ тракта.
Служат для определения осн. параметров ферритов, при-
меняемых в СВЧ диапазоне.
5) Параметрические (мостовые) методы, ос-
нованные на использовании мостов перем, тока, в одно из
плеч к-рых включают обмотку, намагничивающую образец.
Индуктивность обмотки зависит от магн. параметров мате-
риала образца. С помощью этих методов определяют
комплексную магн. проницаемость, тангенс угла потерь
и уд. потери в образце. На высоких частотах, в частности
при испытаниях ферритов и магнитодиэлектриков, вместе
намагничивающей обмотки применяют одновитковый коак-
сиальный трансформатор (пермеаметр).
6) Магнитооптические методы, основанные на
безынерционных магнитооптич. эффектах (Керра эффекте,
Фарадея эффекте). Позволяют визуально наблюдать до-
менную структуру тонких магн. плёнок (магнитополяри-
скопы), измерять номинальный диаметр цилиндрических
магнитных доменов, подвижность и коэрцитивность домен-
ных границ, намагниченность насыщения (магнитополяри-
Рис. 4. Схема фокусирующих устройств с посто-
янными магнитами: а — с подковообразными
магнитами, создающими однородное магнитное
поле; б — с радиально расположенными стержне-
выми магнитами, создающими реверсное магнит-
ное поле; 1 — постоянный магнит; 2 — ферромаг-
нитные экраны; 3 — полюсный наконечник, разде-
ляющий две области с однородным полем проти-
воположной полярности; В — индукция магнит-
ного поля; z — ось фокусирующего устройства.
Рис. 5. Схема магнитной периодической фокуси-
рующей системы: а — несовмещённого типа;
б — совмещённого типа; 1—постоянный магнит
кольцевой формы; 2 — полюсный наконечник;
3 — стенка баллоиа прибора,- 4 — объёмный
резонатор прибора; 5 — ёмкостная ступица ре-
зонатора; 6 — пролётный канал; В — индукция
магнитного поля; z — ось системы.
18 Энц. словарь «Электроника»
МАГНИТНЫЕ
274
метры), регистрировать кривые намагничивания и петли
гистерезиса (магнитополярографы) и др.
7) Холловский метод, основанный на измерении
параметров магн. поля вблизи разомкнутых намагничен-
ных образцов с помощью Холла преобразователей. Этот
метод чаще всего используется для измерения коэрцитив-
ной силы.
При исследованиях тонкой магн. структуры в-в приме-
няют методы ядерного магнитного резонанса, электрон-
ного парамагнитного резонанса, ферромагнитного резонан-
са и нек-рые др.
Лит.: Чечерников В- И., Магнитные измерения, 2 изд., М., 1969;
Антонов В. Г., Петров Л. М., Щелкин А. П., Средства измерений
магнитных параметров материалов. Л., 1986- И. Д. Подольский.
МАГНЙТНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЁМЫ, класс инте-
тральных схем, в к-рых для обработки или (и) хранения
информации используются магн. материалы (магнетики).
Наиболее известны магн. ИС на основе плёночных материа-
лов с цилиндрическими магнитными доменами, магнито-
оптич. ИС, СВЧ интегральные схемы с ферритовыми эле-
ментами (циркуляторами, фазовращателями, резонаторами
И др.).
Магнитные ИС на ЦМД предназначены для созда-
ния ЗУ. Запоминающей средой в М. и. с. на ЦМД обычно
служат монокрист, феррит-гранатовые плёнки толщиной
0,5—5 мкм, выращиваемые на немагн. монокрист, подлож-
ках. Во внеш. магн. поле напряжённостью 104—10 А/м в
плёнке существуют ЦМД диам. 0,5—5 мкм, к-рые в таких
М. и. с. используются для представления информации
(рис. 1). Кодирование информации в М. и. с. на ЦМД обычно
производится по принципу «наличия — отсутствия» изоли-
рованного ЦМД в определённой позиции М. и. с. В ЗУ на
основе ЦМД магн. запись (или считывание) информации
осуществляется в процессе продвижения (циркуляции) ЦМД
внутри плёнки (в отличие от ЗУ на магн. лентах или дисках,
где при записи и считывании используется механич. пере-
мещение носителя записи). Макс, скорость продвижения
ЦМД в феррит-гранатовых плёнках 103 м/с; макс, плотность
записи информации ~(2—4)-107 бит/см2. М. и. с. на ЦМД
изготовляют в виде плёночных покрытий из магнитомяг-
кого материала и нанесённых на их поверхность прово-
дящих шин. Все элементы таких М. и. с. (генератор ЦМД,
регистры сдвига, считывающее устр-во, переключатели ка-
налов и др.) неразрывно связаны между собой конструк-
тивно и технологически,- их функционирование осущест-
вляется при помощи общего для всей М. и. с. однородного
перем, магн. поля напряжённостью (3—5)-103 А/м и часто-
той f = 105—2-106 Гц. Информация в виде электрич. сигналов
поступает на вход генератора, к-рый преобразует её в
последовательность изолированных ЦМД (рис. 2). При
помощи спец, переключателей информация в виде такой
последовательности поступает через регистр ввода в регист-
ры хранения, циркулируя по ним с тактовой частотой f,
а из них через регистр вывода — обычно на магниторези-
стивный детектор, к-рый преобразует последовательность
изолированных ЦМД в электрич. сигналы. Информация в
М. и. с. на ЦМД может сохраняться при полном отключе-
нии питания. Разработаны М. и. с. на ЦМД ёмкостью 250,
1000, 4000 кбит, а также модули ЗУ на ЦМД, включающие
в себя смонтированные в едином корпусе одну или неск.
М. и. с. на ЦМД, пост, магнит и катушку управления.
Магнитооптические ИС предназначены для управ-
ления световыми потоками или их преобразования На осно-
ве магнитооптич. эффектов (Фарадея эффекта, Керра эф-
фекта). При пропускании светового потока через пластину
(плёнку) магн. материала изменяются поляризация и (или)
направление распространения света. Примеры использова-
ния магнитооптич. ИС: модуляторы, коммутаторы, невзаим-
ные элементы, дефлекторы, элементы дисплейной техники,
магнитооптич. управляемые транспаранты.
Лиг.: Балбашов А М, Червоне н к и с А. Я., Магнитные материалы
для микроэлектроники, М., 1979; Раев в. К., X о д е н ко в Г. Е., Цилиндри-
ческие магнитные домены в элементах вычислительной техники, М., 1981;
Эшенфельдер А., Физика и техника цилиндрических магнитных до-
менов, пер. с англ., M., 1983. А. К Звеэдин.
МАГНЙТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, вещества (в основном
ферро- и ферримагнетики), магн. свойства к-рых обусловли-
вают их разнообразное техн, применение. Устр-ва на основе
М. м. служат, напр., для создания пост. магн. полей
(постоянные магниты), концентрирования потоков магн.
энергии (магнитопроводы), магнитной записи (магн. ленты,
диски, барабаны и т. п.), формирования электронных или
ионных пучков (магнитные линзы), обеспечения заданных
фазовых сдвигов, поворота плоскости поляризации, селек-
ции эл.-магн. волн СВЧ и оптич. диапазонов (ферритовые
фазовращатели, циркуляторы, фильтры). Осн. характерис-
тики М. м.: магн. индукция насыщения Bs (или намагничен-
ность насыщения Js), коэрцитивная сила Нс, магн. прони-
цаемость ц, остаточная магн. индукция Вг, параметры и
форма петли магнитного гистерезиса, уд. электрич. сопро-
тивление р. В зависимости от величины коэрцитивной силы
в технике принято условное деление М. м. на магнито-
мягкие материалы и магнитотвёрдые материалы. По вели-
чине уд- электрич. сопротивления М. м. подразделяют на
проводники (металлы и их сплавы), полупроводники и не-
проводники (ферриты и магнитодиэлектрики).
По структурному признаку различают кристаллические,
аморфные и композиционные М. м. Из всех кристалли-
ческих магн. в-в наибольшее применение как М. м. полу-
чили ферромагнетики (в основном металлы и сплавы пере-
ходных элементов с недостроенной ЗИ-электронной оболоч-
кой — Fe, Ni, Со) и ферримагнетики (ферриты, хромиты
и др. соединения). К крист. М. м. относятся также редко-
земельные металлы с недостроенной 4£-электронной обо-
лочкой (Gd, Tb, Dy, Но, Ег) и их сплавы, соединения Мп
и Сг с немагн. элементами (гейслеровы сплавы), напр.
MnBi, Мп Al, CrPt. Аморфные М. м., в отличие от крис-
таллических, не имеют пространственно-периодич. ат. струк-
туры. Наиболее распространены аморфные М. м. на основе
Fe, Ni, Со с добавками аморфизаторов (В, Р, С, Si, Ge,
редкоземельных элементов). Их получают из жидкой фазы
(реже из газообразной), в результате сверхбыстрого
охлаждения (скорость изменения темп-ры св. 105 К/с).
Аморфное состояние является термодинамически метаста-
бильным; при нагревании аморфных М. м. до определён-
Магнитные интегральные схемы. Рис. 1. Схема
фрагмента конструкции магнитной интегральной
схемы на цилиндрических магнитных доменах
(ЦМД): 1—подложка; 2— магнитная плёнка;
3 — изолирующий слой; 4 — ЦМД; 5 — домен-
нопродвигающая структура (пермаллоевые ап-
пликации).
Рис. 2. Принципиальная структурная схема маг-
нитной интегральной схемы на цилиндрических
магнитных доменах: 1—генератор; 2 — регистр
ввода; 3 — регистры хранения; 4 — регистр
вывода; 5—переключатели каналов.
275
МАГНИТНЫЕ
ной критич. темп-ры (300—500 °C) они переходят в одну из
стабильных крист, фаз. К композиционны м ЛА. м. отно-
сятся магнитодиэлектрики, магнитоэлектрич. материалы (в
частности, сегнетомагнетики), материалы со слоистой магн.
структурой и др.
Если магн. св-ва М м. одинаковы во всех направлениях
в материале, то такие М. м. наз. изотропными, в про-
тивном случае — анизотропными. К изотропным М. м.
относятся аморфные магн. сплавы, поликрист, ферриты,
отожжённые магн. металлич. сплавы (если они не имеют
крист, текстуры). Изотропность магн. св-в материалов не-
обходима в том случае, когда М. м. используют в магнитных
цепях с изменяющимися по направлению магн. потоками
(обеспечиваются мин. магнитные потери). Однако на практи-
ке получение полностью изотропных М. м. является весьма
сложной задачей, поскольку всякий процесс формообразо-
вания изделий (кристаллизация магн. сплава из расплава,
обработка металлич. сплава прокаткой или штамповкой,
прессование изделий из порошков) в той или иной степени
приводит к наведению в них магнитной текстуры Один
из приёмов получения изотропных ЛА. м.— создание компо-
зиционных материалов из специально подготовленных по-
рошков и формование из них изделий методом литья под
давлением. Анизотропными являются многие монокрист.
М. м., магн. тонкие плёнки, материалы с крист, магн. тексту-
рой Магнитная анизотропия проявляется прежде всего в
наличии в М. м. осей или плоскостей лёгкого и трудного
намагничивания. Для изготовления магнитотвёрдых мате-
риалов используют ферро- и ферримагнетики с высокими
значениями констант магн. анизотропии, анизотропии
формы ч-ц (напр., сплавы типа ЮНДК), для изготовления
магнитомягких — с мин. значениями этих констант. Сущест-
вуют спец, способы создания или наведения анизотропии
в ЛА. м., предназначенных для применения в пост, магнитах.
Наведённая анизотропия возникает, напр., в текстурованных
М. м. (подвергнутых термообработке в пост. магн. поле)
и позволяет существенно (в 4 раза) увеличить магн. энергию
пост, магнитов.
Кроме М. м. в виде твёрдого тела в технике находят при-
менение жидкие М. м или магнитные жидкости,
представляющие собой однородную взвесь мелких ферро-
или ферримагн. ч-ц в жидкости. Размер ч-ц 10 —10~ мкм.
Жидкостями обычно служат вода, керосин, веретённое
масло, фторуглеводороды, сложные эфиры, жидкие метал-
лы. Техн, параметры магн. жидкостей: намагниченность на-
сыщения ./,= 10—100 кА/м; начальная магн. проницаемость
рн=0,2—1,2; плотность qv=1—2 кг/л; вязкость т]=(5—
5000)-10-3 Па-с; поверхностное натяжение о=(18—
28) -10-3 Н/м. Специфика практич. использования магн.
жидкостей определяется стабильностью во времени па-
раметров однородности распределения магн. фазы в
среде, магн. характеристик, дисперсности и др. Магн.
жидкости применяют для визуализации структуры пост,
магн. полей и доменной структуры ферромагн. материа-
лов, в качестве рабочей среды магнитоуправляемых по-
ляризационных светофильтров, а также при создании гид-
ромагнитомеханич. преобразователей
В отд. группы выделяют термомагн. сплавы, магнито-
стрикц. материалы, СВЧ М. м. и др. Создание более совер-
шенных М. м связано с применением всё более чистых
материалов и с разработкой новых технологий произ-ва.
Улучшение крист, и магн. структуры М. м. позволяет умень-
шить в них потери на перемагничивание. Формирование
требуемого вида кривых намагничивания и петель магн.
гистерезиса возможно при воздействии на М. м. магн. полей,
механич. напряжений, нагрева и др. физ. факторов. Раз-
рабатываются М. м., в к-рых магн. св-ва сочетаются с
необходимыми электрич., оптич. и тепловыми св-вами
Лит..* Вольферт Э-, Магнитно-твёрдые материалы, пер. с англ., м.—Л.,
1963; Таблицы физических величин. Справочник, М., 1976; Сергеев В. В.,
Булыгин Т. И., магнитотвёрдые материалы, М., 1980 Мишин Д Д.,
Магнитные материалы, М., 1981; Ковнеристый Ю К., Лазарева И Ю.,
Раваев А. А., Материалы, поглощающие СВЧ-излучения, М., 1982; Преци-
зионные сплавы. Справочник, под ред. Б. В. Молотилова, 2 изд., М., 1983;
Преображенский А А., Бишард Е. Г., Магнитные материалы и
элементы, 3 изд., М., 1986. Ю. М. Яковлев.
МАГНИТНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ, вещества, соче-
тающие магн. свойства со свойствами полупроводников.
К М. п. относят нек-рые ферриты, халькогениды, оксиды
3d- и 4/-элементов. В более узком смысле М п. называют
в-ва, обладающие сравнительно высокой подвижностью
носителей заряда (не менее 10 м/В-с): двойные халькоге-
ниды Зд-элементов (НдСг2Х4, CdCr2X< и др., где X — Se, S),
простые халькогениды и оксиды 4/-редкоземельных эле-
ментов (EuO, EuS, EuSe и др.), нек-рые др. соединения,
напр, СаСизМптОгг. Сильное взаимодействие подвижных
носителей заряда с локализованными магн. моментами
d- и f-оболочек приводит к ряду особенностей электрич.
и оптич. св-в ЛА. п., отсутствующих у немагн. ПП. Так,
у ферромагн. ПП (EuO, EuS, CdCr2Se4 и др.) при понижении
темп-ры наблюдается гигантский (до 0,5 эВ) сдвиг в длинно-
волновую сторону края собств. оптич. поглощения и фото-
проводимости. Кюри температура и константы магнитной
анизотропии М. п. обычно невелики (напр., для CdCr2Se4
они составляют соответственно примерно 130 К и 10’—
106 Дж/м3). ПП св-ва (подвижность носителей заряда, за-
висимость уд. электропроводности от темп-ры), как и магн.
анизотропия М. п., существенно зависят от концентрации
примесей и стехиометрии в-ва.
На основе М. п. созданы ПП приборы с управлением магн.
полями, напр. управляемые МДП-структуры, приборы, ис-
пользующие гигантское (до 5-106 град/см) фарадеевское
вращение плоскости поляризации в ЛА. п. (см. Фарадея
эффект), квантовые приёмники и элементы памяти, рабо-
тающие на принципе сильного фотомагнетизма в М. п. (из-
менения их магн. св-в при освещении).
Лит.: Метфессель 3., Маттис Д., Магнитные полупроводники,
пер. с англ., М., 1972; Яковлев Ю. М., Меркулов А. И., «Обзоры
по электронной технике. Сер. 6. Материалы», 1983, в. 9. Ю. М. Яковлев.
МАГНЙТНЫЕ ПОТЁРИ, результат необратимого пере-
хода эл.-магн. энергии, запасённой магн. подсистемой фер-
ромагнетика, в энергию крист, решётки. По физ. природе
М. п. могут быть след, видов: гистерезисные потери;
потери, связанные с магнитной вязкостью; потери при
магнитном резонансе. М. п. принято характеризовать мни-
мой частью комплексной магн. проницаемости р — р'—ip"
или величиной тангенса угла магн потерь tg6u = p"/p'.
В ряде случаев пользуются понятием относит, тангенса
угла магн. потерь — отношения fg6„ к начальной магн.
проницаемости. Величина М. п. определяется св-вами дан-
ного материала (хим. составом в-ва, его крист, и магн.
структурами), неоднородностями образца (нарушение
периодич. расположения ионов, неоднородные упругие
напряжения, включения др. фаз, поры, трещины и т. д.),
наличием быстрорелаксирующих ионов металлов переход-
ной группы и редкоземельных элементов, факторами
внеш, воздействия (постоянного и переменного внеш. магн.
полей, частоты, темп-ры и др.). Снижение М. п.— осн. зада-
ча при разработке магн. материалов с нужными св-вами.
Их учёт необходим при рациональном конструировании
радиоэлектронных приборов И устр-в. Ю Р. Шильников.
МАГНЙТНЫЕ СПЁК1 ГРЫ, кривые зависимости величины
магн. проницаемости вещества от частоты приложенного
магн. поля. М. с. исследованы в 1913 рус. учёным В. К. Ар-
кадьевым; им же были созданы основы теории этих
спектров Работы Аркадьева положили начало многочисл.
исследованиям в области магн. спектроскопии. Особую
актуальность эти исследования приобрели в 50-х гг. в связи
с развитием техники СВЧ К нач. 90-х гг. хорошо изучены
ЛА. с. ферромагн. металлов, парамагнетиков и в особенности
ферритов.
Для характеристики магн. св-в в-ва при исследовании М.с.
используется комплексная магн. проницаемость р=р'—ip",
где р' — вещественная, или «упругая», а р" — мнимая,
или «вязкая», составляющие р. Первая из них характери-
зует величину запасённой в в-ве магн. энергии, вторая —
величину необратимых потерь (на вихревые токи, магнит-
ный гистерезис, магнитную вязкость, эффекты, связанные
с магнитным резонансом, и т. д.). Кривые частотной зави-
симости р' (/) наз. кривыми дисперсии, а р" (/) — кривыми
абсорбции, или поглощения. По характеру зависимости
МАГНИТНЫЙ
276
ц' и р" от частоты М. с. могут быть резонансного или
релаксационного типа, что определяется магн. и кристал-
лографич. структурой в-ва, его начальным магн. состоянием
(магн. предысторией), внутр, напряжениями в образце и др.
факторами. С ростом частоты веществ, составляющая магн.
проницаемости уменьшается и в области субмиллиметровых
волн при отсутствии внеш, (подмагничивающих) магн. полей
практически во всех в-вах близка к 1. В М. с. ферромагне-
тиков часто наблюдается неск. областей дисперсии магн.
проницаемости. Существование этих областей связано в
основном с колебаниями стенок магнитных доменов или
(на достаточно высоких частотах) с прецессией магн.
моментов электронной системы ферромагн. образца во
внутр, магн. полях (при отсутствии подмагничивающего
поля). Соответственно различают области доменного
(радиочастотного) резонанса и области естеств. ферромагн.
резонанса. Положение и интенсивность дисперсионных
областей в М. с. зависит от св-в в-ва (его намагниченности,
константы анизотропии, размеров зёрен, пористости, внутр,
напряжений и т. д.), а также от внеш, факторов (амплитуды
перем, поля, величины подмагничивающего поля, темп-ры
и др.). Явления, обусловливающие существование дис-
персионных областей, тесно взаимосвязаны и могут взаимно
накладываться, что в ряде случаев приводит к перекрытию
областей и переходу М. с. из двухдисперсионных в одно-
дисперсионные.
Лит..- Аркадьев В. К., Электромагнитные процессы в металлах, ч. 1—2,
М.—Л., [1934—36]; Воне о вс кий С. 8., Магнетизм, М., 1971; Крупин-
к а С., Физика ферритов и родственных им магнитных окислов, пер. с нем.,
т. 1, М., 1976. С. Г. Абаренкова.
МАГНИТНЫЙ ГИСТЕРЕЗИС (от лат. hysteresis— отста-
вание, запаздывание), запаздывание изменения намагничен-
ности J (или магн. индукции В) ферромагн. вещества по
отношению к изменению напряжённости внеш. магн. поля
Н. М. г. обусловлен наличием необратимых процессов на-
магничивания, связанных с неоднородностями внутр, ме-
ханич. напряжений, инородными включениями и др. дефек-
тами структуры ферромагн. материала. К осн. факторам,
вызывающим М. г., относятся: задержка смещения границ
магнитных доменов при намагничивании ферромагнетика;
задержка роста зародышей перемагничивания; необрати-
мые процессы вращения вектора намагниченности. Зависи-
мость J=f(H) в знакопеременном магн. поле имеет вид
петли (рис.). На практике её получают по данным пере-
магничивания образца в медленно изменяющихся (квази-
статических) полях. Если макс, значение внеш, знакопере-
менного магн. поля достаточно для намагничивания образца
до насыщения, то соответствующая петля наз. предель-
ной; другие возможные петли, полученные при меньших
макс, значениях и лежащие внутри предельной, наз.
частными (непредельными). Частные петли могут
быть симметричными, когда положит, и отрицат. макс,
значения поля одинаковы по модулю, и несимметрич-
ными, когда это условие не соблюдается. Если до начала
действия поля образец был полностью размагничен, то
кривая зависимости J=f(H) наз. основной кривой
Магнитный гистере-
зис. Предельная
(сплошная линия) и
симметричные част-
ные (пунктирная ли-
ния) петли магнит-
ного гистерезиса:
Н — напряжённость
внешнего магнитно-
го поля; J — намаг-
ниченность; и
—Нм— напряжённо-
сти, соот! етствую-
щие намагничива-
нию образца до на-
сыщения; + Н и
—Нс— коэрцитивная
сила; и ——
намагниченности на-
сыщения; и
—J — остаточные
намагниченности.
намагни чивания; эта кривая проходит через вершины
симметричных частных петель М. г. Площадь петли М. г.
пропорциональна потерям энергии, затрачиваемым на пере-
магничивание образца (см. Гистерезисные потери). С ростом
частоты перем, магн. поля (числа циклов перемагничивания
в единицу времени) к гистерезисным потерям добавляются
др. потери, связанные с вихревыми токами и магнитной
вязкостью. Площадь петли М. г. при высоких частотах соот-
ветственно увеличивается. Такую петлю иногда наз. динами-
ческой, в отличие от петли М. г., полученной в квазистатич.
поле.
К наиболее важным характеристикам предельной петли
М. г., входящим в число осн. параметров магн. материалов,
относятся остаточная намагниченность (или остаточная
индукция) и коэрцитивная сила. На использовании М. г.
основана работа разл. переключающих и запоминающих
МаГН. уСТр-В. А. Е. Оборонно.
МАГНИТНЫЙ ДОМЁН (франц, domaine, от лат. domi-
nium — владение), макроскопическая однородно намагни-
ченная область в ферро- и ферримагн образцах, отделён-
ная от соседних областей тонкими переходными слоями
(доменными границами). Совокупность М. д. в образ-
це принято называть доменной структурой. Магн.
моменты разл. М. д. в отсутствие внеш. магн. поля ориен-
тированы таким образом, что результирующий магн. момент
образца в целом, как правило, равен нулю. Разбиение на
М.д. возникает вследствие стремления образца понизить
энергию собств. размагничивающего поля. При уменьшении
размеров образца ниже нек-рой критич. величины разбие-
ние на М. д. становится энергетически невыгодным; в этом
случае реализуется однодоменное состояние. В сильно
анизотропных образцах М. д образуют т.
тую доменную структуру (рис. 1 ,а); в слабо анизотропных
образцах реализуется доменная структура Ландау — Лиф-
откры-
Магнитный домен.
Рис 1. Схематиче-
ское изображение
некоторых домен-
ных структур и маг-
нитных доменов,
а — открытая по-
лосовая доменная
структура; б — по-
лосовая доменная
структура Ландау —
Лифшица с треу-
гольными замыкаю-
щими магнитными
доменами; в —
сквозной магнитный
домен; г — несквоз-
ной магнитный до-
мен; д—внутри-
объём н ыи м агнит-
ный домен. Стрел-
ками показано на-
правление намагни-
ченности.
А
277
МЛГНИТНЫИ
шица (по имени сов. учёных Л. Д. Ландау и Е М. Лифшица)
с замыкающими М. д. (рис. 1,6).
Направление намагниченности в М. д., размеры М. д. и
вид доменной структуры зависят от размеров, формы и
магн. симметрии образца. Кроме того, М. д. чувствительны
к внеш, воздействиям (магн., механич., темп-рным). Чаще
всего реализуются полосовая и лабиринтная доменные
структуры. В плёночных материалах при определённых
условиях могут существовать цилиндрические магнитные
домены (ЦМД), в плёночных с неоднородными по толщине
магн. параметрами — несквозные и внутриобъёмные М. д.
(рис. 1, б — д). В оптически прозрачных магн. материалах
М.д. можно наблюдать визуально с помощью магнитооптич.
Фарадея эффекта (рис. 2, 4), а в непрозрачных — методами
порошковых фигур или с помощью магнитооптич. Керра
эффекта. Реальные размеры М. д. 0,1—103 мкм.
Характер перестройки доменной структуры во внеш. магн.
поле определяет кривые намагничивания образцов. Зави-
симость размеров М. д от величины и направления магн.
поля позволяет использовать полосовые и лабиринтные
доменные структуры в качестве управляемых дифракц.
решёток и модуляторов света, действие к-рых основано на
использовании эффекта Фарадея. ЦМД нашли применение
в качестве элементной базы ЗУ для ЭВМ.
Внутри доменных границ, разделяющих М. д., происходит
плавный разворот вектора результирующей намагничен-
ности J от его направления в одном М. д. к направле-
нию в соседнем М. д. В зависимости от угла между направ-
лениями векторов J в соседних М.д. различают 180-, 109-,
90-, 71-градусные и др. доменные границы. В общем случае
структура доменных границ довольно сложна. В блохов-
ской доменной границе (по имени амер, физика Ф. Блоха)
вектор J при развороте всегда остаётся параллельным
плоскости доменной границы (рис. 3); в неелевской домен-
ной границе (по имени франц, физика Л. Нееля) разворот
вектора J происходит в плоскости, перпендикулярной плос-
кости границы. Елоховские и неелевские доменные грани-
цы могут содержать чередующиеся участки с противопо-
ложными направлениями разворота вектора J, разделённые
узкими переходными областями, наз. соответственно бло-
ховскими и неелевскими линиями. В доменных границах
могут существовать также сингулярные блоховские точки,
в к-рых направление вектора J не определено. В высоко-
анизотропных одноосных магн. плёнках с осью лёгкого
намагничивания, перпендикулярной поверхности плёнки,
вектор J разворачивается на 180° по толщине плёнки,
образуя т. н. скрученную доменную границу.
Ширина и поверхностная плотность энергии доменных
границ определяются в основном значениями энергии
обменного и диполь-дипольного взаимодействий, энергии
анизотропии, а также симметрией магнетика и формой
образца. Напр., в магнитомягких материалах ширина домен-
ной границы составляет 103—104 постоянной решётки, по-
верхностная плотность энергии обычно не превышает
10—3 Дж/м2. Доменные границы в таких материалах слабо
взаимодействуют с дефектами и легко смещаются под
действием магн. поля, упругих напряжений, градиента
темп-ры. В магнитотвёрдых материалах ширина доменной
границы по порядку величины сравнима с постоянной ре-
шётки, а поверхностная плотность энергии составляет не
менее 10 2 Дж/м2.
Лит.; вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Смоленский Г. А.,
Леманов В. В., Ферриты и их техническое применение. Л., 1975.
МАГНИТНЫЙ ЗАРЙД, теоретическое понятие, обозна-
чающее возможный источник магн. поля и вводимое при
расчётах статич. магн. полей (по аналогии с электрич.
зарядом, создающим электростатич. поле). Существование
Рис 2 Сквозные и несквозные магнитные доме-
ны в эпитаксиальной плёнке феррита-граната
(YGdYbBiMFeAOsOlz- Синим цветом изображена
сквозная лабиринтная доменная структура, свет
ло-оранжевым — несквозные цилиндрические,
гантелевидные и полосковые магнитные домены
Рис 3. Распределение векторов намагниченн
в доменных границах ферромагнетиков
МАГНИТНЫЙ
278
М. з. в виде отд. микрочастицы (магн. монополя) весьма
проблематично. В то же время возможность существования
у заряженных микрочастиц одновременно электрич. и магн.
зарядов (дуальная электродинамика) полностью соответст-
вует совр. физ. принципам. Трудности эксперим. наблюде-
ния М. з. могут быть объяснены тем, что отношение
электрич. и магн. элементарных зарядов одинаково у всех
без исключения микрочастиц. Реальным источником магн.
поля являются движущиеся электрич. заряды (макро- или
микротоки) и элементарные магн. диполи (спиновые магн.
моменты микрочастиц). На практике для тел, обладающих
намагниченностью, вводится фиктивный М. з.— расчётная
величина, используемая для решения задач магнитоста-
тики. Напр., при расчёте полей в ферромагн. телах с нерав-
номерной намагниченностью вводится понятие объёмной и
поверхностной плотностей М. з.
Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976;
Парсе л л Э., Электричество и магнетизм, пер. с англ., 3 изд., М., 1983.
МАГНЙТНЫЙ МОМЁНТ (рт), векторная величина, ха-
рактеризующая магн. свойства элементарных частиц (элект-
ронов, протонов, нейтронов и др.), ат. ядер, атомов, моле-
кул, макроскопич. тел, а также контуров с макроскопич.
электрич. током. М. м. отд. элементарных ч-ц обусловлен
существованием у них собств. механич. момента — спина
(спиновый М. м.). В частности, для эл-на спин Ц=Т>/2,
где — постоянная Планка, и соответственно спиновый
М. м.
________е_ . ___efi
Pm,— L«— 2me'
где е и т^— заряд и масса эл-на. Величина еЬ/2тв = цБ=
=9,274-10 Дж/Тл наз. магнетоном Бора. М. м. ат.
ядер складывается из спиновых М. м. протонов и нейтронов,
образующих эти ядра, а также из М. м., связанных с их
орбитальным движением внутри ядра. М. м. атомов и мо-
лекул обусловлен в основном орбитальным движением
эл-нов в атоме (орбитальными М. м. эл-нов), спиновыми
М. м. эл-нов, вращат. движением молекул (вращат. М. м.)
и М. м. ядер. Орбитальный М. м. эл-на связан с его орби-
тальным механич. моментом L соотношением:
в
Р™ орб 2те
М. м. ат. ядер примерно на три порядка меньше орби-
тального и спинового М. м. эл-на. Сложение орбитальных и
спиновых М. м. эл-нов в атоме производится по правилам
пространств, квантования моментов.
М. м. макроскопич. тела равен векторной сумме М. м.
ч-ц, из к-рых оно состоит. М. м. единицы объёма тела наз.
намагниченностью.
М. м. контура с электрич. током пропорционален про-
изведению силы тока / на площадь контура S:
Pm=»Sn,
где п — единичный вектор, нормальный к плоскости кон-
тура и направленный так, что с его конца ток виден теку-
щим по часовой стрелке. По аналогии с электрич. диполь-
ным моментом М. м. контура с током можно записать
в форме:
Pm=m*.
где m — эквивалентный магнитный заряд контура, а I — рас-
стояние между магн. зарядами противоположных знаков.
И- Е. Дмкштемн.
МАГНЙТНЫЙ ПОРОШбК, диспергированные частицы
ферро- или ферримагн. вещества. Чаще всего использует-
ся для изготовления магн. сердечников методами порош-
ковой металлургии. Непосредственно в виде дисперсного
материала М. п. применяют в порошковой магн. дефекто-
скопии, как осн. компонент магнитодиэлектриков, композиц.
магн. материалов (ферропластов из магнитомягких ферри-
тов, магнитопластов и магнитоэластов из магнитотвёрдых
ферритов), а также в качестве компонента магн. покрытия
магн. лент, дисков барабанов.
МАГНЙТНЫЙ ПОТОК (Ф), поток вектора магнитной
индукции В через какую-либо поверхность. М. п. dO через
бесконечно малый элемент поверхности площадью dS
равен: d®=Bn-dS=B-dS-cosa, где Вп — проекция вектора
В на направление единичного вектора п нормали к этому
элементу поверхности, a — угол между векторами В и п. М.
п. Ф через конечную поверхность S определяется интегра-
лом: Ф= ^BndS. Для замкнутой поверхности этот интеграл
равен нулю, что указывает на отсутствие в природе магн. за-
рядов — источников магн. поля (т. е. на непрерывность ли-
ний вектора В). Для прямых измерений М. п. используют
флюксметры. Единица М. п. в СИ — вебер.
МАГНЙТНЫЙ РЕЗОНАНС, избирательное поглощение
веществом эл.-магн. волн определённой частоты, обуслов-
ленное изменением ориентации микроскопич. магн. момен-
тов этого вещества. Если магн. моменты принадлежат ат.
ядрам, то М. р. наз. ядерным магнитным резонансом, если
магн. моментам неспаренных эл-нов парамагнетика,—
электронным парамагнитным резонансом; М. р., связанный
с магн. моментами эл-нов в магнитоупорядоченных в-вах—-
ферро-, ферри- и антиферромагнетиках, — наз. соответст-
венно ферромагнитным, ферримагнитным и антиферро-
магн. резонансом.
Магн. момент рт микрочастицы (эл-на, атома, ат. ядра)
обусловлен спином эл-нов и ядер, а также орбитальным
движением эл-нов. Он связан с моментом кол-ва движе-
ния J соотношением: pm=yj, где у — магнитомеханиче-
ское отношение. При наблюдении М. р. в-во помещают
в пост. магн. поле индукцией Во. Магн. энергия микро-
частицы в этом поле равна —(рт-Во)=—где Jz —
проекция 1 на направление Во. Величина Jz квантуется;
при этом она характеризуется набором собств. значений
Jfi, (J—1 )fi, ..., Jfi, где fi — постоянная Планка, делённая
на 2л, J — квантовое число полного момента кол-ва движе-
ния ч-цы. Вследствие квантования осн. энергетич. уровень
ч-цы расщепляется на 2J—|-1 магн. подуровней, разделённых
равными интервалами Дб=-уЙВо (рис. 1). Если на пост,
магн. поле накладывается переменное частоты а>, неколли-
неарное с направлением пост, поля, то при выполнении
условия резонанса At=fia> это поле индуцирует переходы
между соседними подуровнями. В магн. полях Во~1 Тл
частота М. р. попадает в диапазон радиоволн.
Наиболее распространённый метод наблюдения М. р.
основан на регистрации спектров поглощения. В простей-
шем случае (показанном на рис. 1) спектр М. р. состоит
из единств, линии на частоте о>=уВо. На практике взаимо-
действие микрочастиц с внутр, электрич. и магн. полями
в-ва приводит к изменению энергетич. интервалов Дс', что
вызывает сдвиг и расщепление линий спектра (рис. 2).
Благодаря этому М. р. широко применяется для исследо-
вания внутр, структуры твёрдых тел и жидкостей. Среди
техн, приложений М. р.— неразрушающий хим. анализ,
прецизионные методы измерения и стабилизации магн.
полей; на использовании М. р. основана работа ферритовых
приборов СВЧ, квантовых парамагн. усилителей (мазеров)
и др. устр-в.
Лит.: Альтшулер С. А., Козырев Б. М., Электронный парамагнитный
резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972;
Сликтер Ч-, Основы теории магнитного резонанса, [пер. с англ.], 2 изд.,
М., 1981. В. А. Ацаркин.
МАГНИТОГИДРОДИНАМЙЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
(МГД-генератор), устройство для непосредств. преоб-
разования энергии жидкой или газообразной электро-
проводящей среды, движущейся в магн. поле, в электрич.
энергию. Под действием магн. поля в электропроводящей
среде (рабочем теле) происходит пространств, разделение
разноимённо заряженных ч-ц, к-рые улавливаются соби-
рающими электродами. В результате между электродами
возникает разность потенциалов, а в подключенной к ним
внеш, цепи (нагрузке) — электрич. ток. В качестве рабочего
тела могут быть использованы электролиты, жидкие ме-
таллы или ионизованный газ (плазма). Термин «М. г.»
возник в связи с использованием электропроводящих
жидкостей, позднее он стал общим для всех устр-в подоб-
ного типа. Наибольшее распространение получили М. г.,
в к-рых рабочим телом служит плазма с присадками
279
МАГНИТОКАРДИОГРАФ
щелочных металлов, вводимых в неё для повышения
электропроводности среды и понижения темп-ры иониза-
ции (рис. 1). По способу отвода электроэнергии М. г. под-
разделяют на кондукционные и индукционные (первые
содержат электроды и могут генерировать постоянный
или пульсирующий ток; вторые не имеют электродов,
генерируют перем, ток и связаны с нагрузкой посредством
трансформатора; индукц. генераторы требуют создания
бегущего вдоль канала магн. поля). В зависимости от
системы соединения электродов различают фарадеевский
генератор, со сплошными или секционир. электродами
(рис. 2,а), холловский генератор, в к-ром противоположные
электроды замкнуты, а напряжение снимается с крайних
электродов за счёт наличия поля Холла (рис. 2,6), и гене-
ратор с диагональным соединением электродов (рис. 2,в).
Осн. преимущество М. г. перед машинными генераторами
тока — отсутствие движущихся частей. Кпд М. г. не более
40% при мощн. до 500 МВт в одном агрегате.
А. И. Юрченко.
МАГНИТОДВИЖУЩАЯ СЙЛА (мдс), намагничи-
вающая сила (Fm), величина, характеризующая магн.
действие электрич. тока. Вводится при расчёте магнитных
цепей по аналогии с электродвижущей силой для электрич.
цепей. Равна циркуляции вектора напряжённости магнит-
ного поля Н по замкнутому контуру L, охватывающему
электрич. токи, к-рые создают это магн. поле:
где Н( — проекция Н на направление элемента контура
интегрирования dl. Единица мдс в СИ — ампер.
МАГНИТОДИЭЛЁКТРИКИ, композиционные магнит-
ные материалы, представляющие собой конгломерат фер-
ромагн. металлич. или ферритового порошка и диэлектрич.
связки (бакелита, полистирола, резины, талька, смолы,
жидкого стекла, легкоплавкой стеклоэмали и др.); в макро-
объёмах обладают высоким электрич. сопротивлением,
зависящим от кол-ва и типа связки. М. могут быть как
магнитомягкими материалами, так и магнитотвёрдыми
материалами. Магнитомягкие М. получают в основном
из порошков карбонильного железа (для частот от единиц
МГц до 100 МГц), альсифера (до 0,7 МГц) или молиб-
денового пермаллоя (до 0,3 МГц). Электрич. изоляция
ч-ц порошка в М. позволяет достигать весьма малых потерь
на вихревые токи, на магн. гистерезис и обеспечивает
высокую стабильность магн. проницаемости (временную,
темп-рную, при изменении напряженности магн. поля,
частоты), что является следствием наличия сильного внутр,
размагничивающего поля в М., величина к-рого зависит
от коэф, заполнения диэлектриком. Зависимость магн.
индукции от напряжённости магн. поля в магнитомягких
М. имеет линейный характер. Магнитотвёрдые М. изготов-
ляются на основе порошков из сплавов алии (Fe — Ni —
Al — Си), алнико (Fe — Ni — Al — Co), магнитотвёрдых
ферритов. Коэрцитивная сила этих М. ниже на неск.
десятков процентов, а остаточная индукция меньше почти
в 2 раза, чем у массивных магн. материалов. Осн. преиму-
щества магнитотвёрдых М — высокая технологичность
при формообразовании и последующей обработке, воз-
можность изготовления магнитов сложной формы.
М нашли применение в качестве пост, магнитов измерит,
приборов, сердечников для индуктивных элементов
фильтров, многозвенных линий задержки, линий много-
канальной проводной связи, радиоэлектронной аппаратуры
и др., где требуется обеспечение высокой стабильности и
надёжности радиоэлектронных устр-в. А. А. Багина.
МАГНИТОЖЕСТКИЕ МАТЕРИАЛЫ, то же, что магии-
тотвёрдые материалы.
МАГНИТОКАРДИОГРАФ, медицинский электронный
прибор для регистрации и измерения магн. полей, возникаю-
щих при работе сердца. Напряжённость таких полей
3-10- А/м, что в 10 —106 раз меньше уровня пром,
помех в условиях города. Поэтому для измерения и
регистрации магн. поля сердца в М используют сверх-
чувствит. градиентные магнитометры, устр-во к-рых поз-
воляет значительно уменьшить влияние магн. помех на
точность измерений. Чувствит. элементом градиентного
Рис. 2. Типичный спектр ядерного магнитного
резонанса ядер водорода в этиловом спирте.
Магнитогидродинамический генератор. Рис. 1.
Простейшая схема МГД-генератора: 1 — источник
ионизованного газа 2; 3 — канал; 4 — обмотки
электромагнита; 5 — электроды с последователь-
но включённой нагрузкой 6.
Магнитный резонанс. Рис. I. Магнитные под-
уровни энергии Е микрочастицы с моментом ко-
личества движения J=3/2 в магнитном поле ин-
дукцией Во:Д£ — энергетические интервалы
между подуровнями; значения даны в единицах
постоянном Планка fi.
Рис. 2. Схемы соединения электродов в МГД-ге-
нервторах: а — линейный фарадеевский генера-
тор; б—линейный холловский генератор; в —
генератор с диагональным соединением электро-
дов; 1 — канал; 2 — электроды; 3 — нагрузка.
МАГНИТОЛА
280
магнитометра является трансформатор потока, к-рый
состоит из 2 одинаковых катушек, расположенных соосно
и включённых встречно. Сигналы от магн. помех, источник
к-рых удалён от М. на значит, расстояние, в катушках
взаимно компенсируются, а сигнал, наведённый магн. полем
сердца, оказывается пропорциональным разности величин
магн. полей, действующих на каждую из этих катушек
(из-за неодинаковой удалённости катушек от близко рас-
положенного источника магн. поля). Трансформатор потока
подключён к сверхпроводящему квантовому интерферо-
метрии. датчику (сквиду), с выхода к-рого выделенный
на фоне помех сигнал через промежуточный контур
подаётся в измерит, блок для последующей обработки и ин-
дикации (регистрации). Трансформатор потока, сквид и про-
межуточный контур помещаются в криостат с жидким гели-
ем (при темп-ре 4,2 К). Градиентные магнитометры позво-
ляют измерять напряжённость магн. поля до 10— А/м.
Лит.: Введенским В- Л., Ожогин В. И., «Природам, 1981} № 7,
с. 23—31; Мвгнитокардиография, «Экспресс-информация. Сер. Медицин-
ская техника», 1980, № 6, с. 1—14. А. Г. Тищенко.
МАГНИТОЛА, устройство, в к-ром конструктивно объе-
диняются радиовещат. приёмник и магнитофон. Такое объ-
единение позволяет использовать общие узлы — усилитель
электрич. колебаний звуковой частоты, блок электропита-
ния, громкоговорители (акустич. системы), обеспечивает
возможность записи на магн. ленту непосредственно с
радиоприёмника (без дополнит, коммутации с помощью
соединит, проводов), упрощает конструкцию аппарата,
даёт возможность снизить его стоимость (по сравнению
со стоимостью отдельно взятых радиоприёмника и магни-
тофона). Наиболее распространённый тип М. представляет
собой переносной радиовещат. приёмник, конструктивно
объединённый с кассетным магнитофоном.
МАГНИТОМЕТР, общее название приборов для измере-
ния параметров магн. поля (модулей или составляющих
векторов магн. индукции В, напряжённости магн. поля Н,
градиентов этих векторов, магн. потока Фит д.).
Нередко М наз. также измерит, блоки установок для
определения магн. параметров материалов (магн. момен-
та М, намагниченности J, магн. проницаемости |х, магн.
восприимчивости х и др.). Помимо обобщённого наимено-
вания «М.», нек-рые из этих приборов наз. в соответствии
с наименованием измеряемой величины (напр., вектор-
метр, градиентометр, мюметр, капламетр) или её единицы
(напр., тесламетр, веберметр). По принципу действия М.
подразделяют на неск. типов: квантовые, сверхпроводя-
щие, индукционные, магнитомеханические и др. Работа
квантовых М. основана на использовании физ. явлений,
протекающих при взаимодействии магн. моментов ансамб-
лей микрочасгиц в-ва (атомов, эл-нов, ат. ядер) с внешним
(измеряемым) магн. полем. Наиболее распространены
квантовые М., использующие прецессию намагниченности
либо оптическую накачку. В классич. представлении
свободные микрочастицы, обладающие как магнитным,
так и механич. моментом, прецессируют в пост. магн.
поле. Частота прецессии <oL (Лармора частота, см. Лармора
прецессия) пропорциональна индукции магн. поля
В ; wL=T |В |, где у — магнитомеханнческое отношение.
Различают квантовые М. со свободной и вынужд. ядерной
прецессией. В М. со свободной ядерной прецессией (рис. 1)
ампула с рабочим в-вом (водой или др. протоносодер-
жащей жидкостью) помещается в приёмную катушку,
к-рая включена в перестраиваемый по частоте колебат.
контур. Вспомогат. пост. магн. поле В^, более сильное,
чем измеряемое В, поляризует рабочее в-во в перпен-
дикулярном измеряемому полю направлении. После быст-
рого отключения вспомогат. поля магн. моменты ат. ядер
свободно прецессируют относительно направления В с
экспоненциально убывающей в течение 2—3 с амплитудой.
При этом в приёмной катушке наводится эдс частотой
<i)L, к-рая измеряется частотомером. Чувствительность М.
со свободной ядерной прецессией в слабых однородных
магн. полях порядка земного магн. поля достигает
10—8 Тл, диапазон измерений 10— —10— Тл, погрешность
измерений ~10—“%. В М. с вынужд. ядерной прецессией
(рис. 2) колебат. контур, внутри катушки индуктивности
к-рого находится ампула с рабочим в-вом, подключают
к вспомогат. ВЧ генератору. Поляризацию рабочего в-ва
создаёт само измеряемое поле, а синфазность прецессии —
вспомогат. ВЧ поле. При плавном изменении частоты
ВЧ генератора в диапазоне предполагаемых значений <oL
наступает ядерный магнитный резонанс, обнаруживаемый
по резкому уменьшению добротности контура. Для
периодич. повторения момента наступления ЯМР ВЧ поле
модулируют НЧ полем, создаваемым модуляц. гене-
ратором; при этом сигнал с контура детектируется фа-
зовым детектором. Диапазон измерений М с вынужд.
прецессией 10— —10 Тл с погрешностью ~0,002%
при неоднородности поля в объёме рабочего в-ва не
св 0,01 %-см- или ~0,02% при неоднородности не
св. 0,1 % - см- . Квантовые М. применяют гл. обр. в качестве
прецизионных (абсолютных) тесламетров, а также средств
измерений, предназначенных для воспроизведения осн.
магн. величин (магн. мер).
В М. с оптич. накачкой рабочего в-ва (рис. 3) фикси-
руется частота ВЧ-генератора при её совпадении с часто-
той инверсных квантовых переходов между подуровнями
тонкого или сверхтонкого магн. расщепления (см. Зеемана
эффект). Момент совпадения наблюдают по резонансному
поглощению световой энергии, сопровождаемому рас-
сеянием или преломлением света при его взаимодействии
с атомами рабочего в-ва. М. с оптич. накачкой требуют
индивидуальной градуировки по магн. мерам. Их чувстви-
тельность в слабых полях (до 10 3 Тл) достигает 10—13 Тл.
Магнитометр. Рис 1. Схема тесламетра со сво-
бодном ядерной прецессией: 1 — ампула с ра-
бочим веществом; 2 — приёмная катушка; 3 —
усилитель высокой частоты; 4 — частотомер;
В — измеряемое магнитное поле; В — поляри-
зующее магнитное поле, перпендикулярное
измеряемому.
Рис- 2. Схема тесламетра с вынужденной ядер-
ной прецессией: 1 — ампула с рабочим ве-
ществом; 2 — высокочастотный генератор; 3 —
модуляционный генератор; 4 — усилитель высо-
кой частоты; 5 — фазовый детектор; 6 — усили-
тель низкой частоты; 7 — индикатор; 8 — час-
тотомер; В — измеряемое магнитное поле; L и
С — катушка индуктивности и конденсатор
колебательного контура; LM — модуляционная
Рис. 3. Схема тесламетра с оптическом накач-
кой: 1 — камера с рабочим веществом; 2 —
поляроид; 3 — источник излучения с заданным
спектральным составом; 4—генератор возбуж-
дения; 5 — фотодетектор; 6 — усилитель; 7 —
синхронный детектор; 8 — модуляционный гене-
ратор; 9 — высокочастотный генератор; 10 — час-
тотомер; В — измеряемое магнитное поле;
— резистор о цепи обратной связи.
Такие M. широко применяют для измерения магн. поля
в космич. пространстве.
Работа сверхпроводящих М. основана на Джозеф-
сона эффекте. В качестве измерит, преобразователей в
таких М. используются сверхпроводящие квантовые интер-
ферометры (сквиды) пост, тока (сверхпроводящее кольцо
с двумя джозефсоновскими контактами) или сквиды
перем, тока (сверхпроводящее кольцо с одним джозеф-
соновским контактом). В М. со сквидом пост, тока (рис.
4,а) приращение внеш. магн. потока Ф преобразуется
в осциллирующее напряжение U на контактах: при
измерении подсчитывается полное число осцилляций
напряжения за время наложения потока. В М. со сквидом
перем, тока (рис. 4,6) осциллирующей ф-цией Ф является
полная индуктивность сверхпроводящего кольца и, следо-
вательно, напряжение на связанном с ним ВЧ колебат.
контуре. В сверхпроводящих М. достигнут рекордный
порог чувствительности 10— —10— Тл (при площади
кольца 1 см2) на частотах О—1 Гц. Диапазон измерений
10—11—10—2 Тл. Их применяют в космич. исследованиях,
при измерении магн. полей сердца и мозга и др. М. с
двумя сверхпроводящими кольцами служат градиенто-
метрами.
Работа индукционных М. основана на явлении эл.-
магн. индукции (возникновение эдс в измерит, катушке
при изменении пронизывающего её магн. потока). В пост,
магн. поле для получения сигнала используют импульсно-
индукц. метод (выдёргивание катушки из зоны поля) и
непрерывно-индукц. методы (вращение или вибрация
катушки с пост, частотой, изменение активного сечения
катушки в результате пьезоэлектрич. эффекта или магни-
тострикции). В качестве интеграторов сигнала применяют
баллистич. гальванометры, веберметры, вольтметры ср.
значений, электронные интеграторы и др. У наиболее чув-
ствит. индукц. М. чувствительность достигает 10— Тл
(при площади измерит, катушки 1 см2). В перем, магн.
поле секционное включение измерит, катушек с после-
дующим суммированием эдс позволяет получить порог
чувствительности порядка 10— Тл в диапазоне частот от
неск. Гц до неск. сотен кГц. С помощью индукц. М. можно
проводить дистанц. измерения магн. полей, поэтому они
имеют преимущества в условиях воздействия радиации,
высокой темп-ры и т. д.
Работа магнит механических М. основана на си-
ловом взаимодействии пост, магнита (магн. стрелки)
с внешним (измеряемым) магн. полем. Они применяются
гл. обр. для определения параметров земного магн. поля:
угловых величин с погрешностью измерения до 0,1%
(буссоли и инклинаторы), модуля магн. индукции с погреш-
ностью измерения от 0,01 % (абс. магн. теодолиты) до
0,1% (относит, магн. теодолиты, крутильные М., магн.
весы). Астатич. крутильные магнитомеханич. М. применяют
для измерения градиента магн. индукции и магн. мо-
мента.
Существуют также холловские М., выполненные на
основе Холла преобразователей, ферромодуляцион-
н ы е М., в к-рых используются ферромодуляционные пре-
образователи и др. виды М.
Лит.: Померанцев Н. М., Рыжков В. М., Скроцкий Г. В, Физи-
ческие основы квантовой магнитометрии, М., 1972; Средства измерений
параметров магнитного поля, Л., 1979; Бондаренко С. И., Шере-
мет В. И., Применение сверхпроводимости в магнитных измерениях,
Л., 1982. И. Д. Подольский.
МАГНИТОМЕХАНЙЧЕСКОЕ ОТНОШЁНИЕ (гиро-
магнитное отношение) (у), отношение магнитного
момента элементарных частиц (электронов, протонов и
т. д.) и состоящих из них систем (атомов, ат. ядер,
молекул и т. д.) к их механич. моменту (моменту коли-
чества движения). М. о. T=gyo=gQ/2mc, где уо — единица
М. о.; Q — заряд элементарной ч-цы; m — её масса;
с — скорость света; g — множитель, зависящий от резуль-
тата сложения орбитальных и спиновых моментов отд.
эл-нов (т. н. множитель Ланде). Для ферро-, ферри- и
антиферромагнетиков, где магн. момент обусловлен толь-
ко спином эл-нов (орбитальный момент равен нулю), д=2.
Величина М. о. определяет действие внеш. магн. поля
на систему, обладающую магн. моментом, что исполь-
зуется, напр., в квантовых магнитометрах с прецессией
намагниченности микрочастиц (эл-нов, атомов, ат. ядер)
для определения магн. индукции внеш. магн. поля по ре-
зультатам измерения частоты прецессии магн. моментов
микрочастиц.
МАГНИТОМЙГКИЕ МАТЕРИАЛЫ, магнитные матери-
алы с малой коэрцитивной силой Нс (не св. 4 кА/м). Для
М. м. характерны: высокие значения относительной макс,
магн. проницаемости (до 10б); способность намагничиваться
до состояния техн, насыщения и перемагничиваться в
относительно слабых магн. полях; узкая (по сравнению
с магнитотвёрдыми материалами) петля магнитного гисте-
резиса; малые потери на магн. гистерезис (не св. 103 Дж/мэ
на один цикл перемагничивания). Эти св-ва М. м. обус-
ловлены низкими значениями энергии магнитной анизо-
тропии, а у нек-рых из них также малой магнитострикцией.
В случае присутствия в материале ряда разл. неодно-
родностей и механич. напряжений смещение доменных
границ затрудняется, увеличивается Нс, в результате чего
растёт энергия намагничивания и перемагничивания. По-
этому технологич. процесс изготовления М. м. должен
обеспечивать мин. содержание примесей (С, N, S, О и др.),
приводящих к образованию неметаллич. включений, а
также мин. концентрацию точечных дефектов и их скоп-
лений типа дислокаций.
По хим. составу различают М. м. металлические, оксид-
ные и композиционные. К металлическим М. м. отно-
сятся: электротехнические, железо и стали (низкоуглеро-
дистые и кремнистые); сплавы Fe с Ni — бинарные (пер-
Рис. 4. Схемы сверхпроводящих теслвметров со
сверхпроводящими квантовыми интерферомет-
рами (сквидами) постоянного тока (в) и пере-
менного тока (б): 1 — источник постоянного тока;
2 — катушка возбуждения; 3 — сквид; 4 — пред-
усилитель; 5 — синхронный детектор; 6— моду-
ляционный генератор; 7 — регистрирующий при-
бор; 8 —» интегрирующий усилитель постоянного
тока; 9 — повышающий трансформатор; 10 —
высокочастотный генератор опроса состояния
сквидв; 11—сквид переменного тока; 12—
усилитель высокой частоты; 13 — амплитудный
детектор; 14—синхронный детектор; 15—мо-
дуляционный генератор; 16 — регистрирующий
прибор; 17 — интегрирующий усилитель постоян-
ного тока; Ф — магнитный поток; U — напряже-
ние на контактах; М — коэффициент взаимо-
индукции; L* и Ск — катушка индуктивности и
конденсатор высокочастотного колебательного
контура; ДРач — дроссель высокой частоты; —
резистор в цепи обратной связи регистрирующе-
ГО Приборе Я„,
а
МАГНИТОМЯГКИЕ
282
маллой) и легированные Мо (суперпермаллой) Мп, Сг,
Ti, Nb, Си и др.; сплавы Fe с Со с добавками V (пермен-
дюры), Fe — Ni — Со с добавками Мо и Сг (перминвары),
Fe — Al (алферы, алфенолы), Fe — Si — Al (алсиферы,
сендасты) и др.; аморфные сплавы, напр., на основе Fe
(типа 80% Fe, 20% В), Fe — Ni (типа 40% Fe, 40% Ni,
20% SiB), Co —Fe (типа 70% Co, 5% Fe, 10% Si, 15% B).
Металлич. M. м. изготовляют в виде литых заготовок,
поковок, лент и проволок вплоть до микронных значений
толщины и диаметров, а также в виде порошков и тонких
плёнок, нанесённых на подложку. Аморфные М. м. полу-
чают путём быстрого и сверхбыстрого охлаждения расплава
(скорость охлаждения 105—107 К/с и выше). К оксидным
М. м. относятся магнитомягкие ферриты со структурой
шпинели (феррошпинели), граната (феррогранаты) и
перовскита (ортоферриты). Композиционные М. м.
представляют собой композиты ферромагн. металлич.
порошка (карбонильного железа, пермаллоя, алсифера)
или ферритового порошка с диэлектрич. связкой (см.
Магнитодиэлектрики).
К важнейшим характеристикам М. м. относятся началь-
ная (цн) и максимальная (ц„акс) магн. проницаемости,
дифференциальная магн. проницаемость, остаточная магн.
индукция (Вг), индукция насыщения (Bs), уд. электрич.
сопротивление (у), а также форма петли магн. гисте-
резиса, к-рая определяет конкретное сочетание осн.
магн. св-в, имеющих практич. значение. При симметрич-
ном перемагничивании М. м. форму петли характеризуют
отношением остаточной магн. индукции Вг к макс, индукции
Вмакс в заданном поле. В зависимости от величины этого
отношения условно выделяют три осн. типа петли гисте-
резиса (рис.): округлая (0,05<ВГ/ВМОКС<0,85), прямоуголь-
ная (ВГ/ВМОКС>0,85) и пологая (Вг/Вмакс<0,05). Округлая
форма петли свойственна большинству М. м. Материалы
с такой петлей обладают изотропией магн. св-в. Наивысшие
значения jiH и Нмакс достигаются в них в том случае,
когда близки к нулю константа анизотропии и величина
линейной магнитострикции насыщения. Этим условиям
удовлетворяют такие металлич. М. м., как пермаллой,
суперпермаллой, сендасты на основе Fe—Si—Al, аморфные
магн. сплавы на основе Со; при этих же условиях дости-
гаются экстремальные значения цн и цмакс в марганцево-
цинковых ферритах. М. м. с округлой петлей гистерезиса
применяют для изготовления магнитопроводов трансфор-
маторов, дросселей, реле, дефектоскопов, головок магн.
записи, магн. экранов.
М. м. с прямоугольной петлей гистерезиса характе-
ризуются высокими значениями цмакс и дифференциаль-
ной магн. проницаемости на вертикальных участках
петли, резко выраженной нелинейной зависимостью
магн. индукции Е от напряжённости магн. поля Н с
крутым переходом к магн. насыщению. М. м. с прямо-
угольной петлей гистерезиса применяют для изготовле-
ния магнитопроводов магн. усилителей, дросселей насы-
щения, элементов памяти ЭВМ и др. устр-в.
М. м. с пологой петлей гистерезиса характеризуются
слабой зависимостью |1 от Н в малых и средних магн.
полях. Такие материалы получили назв. линейных М. м.
или М м. с пост. магн. проницаемостью. К ним относятся,
напр., изопермы. Разновидностью пологой петли гистере-
зиса являются т. н. перетянутые петли, для к-рых харак-
терно постоянство р в слабых полях и её резкое возраста-
ние в средних. Такую петлю имеют, напр., перминвары.
Наивысшими значениями р обладают линейные сплавы
Мвгнитомягкие материа-
лы. Формы петель маг-
нитного гистерезиса маг-
нитомягких материалов:
а — округлая; б — пря-
моугольная; а — поло-
гая; В — магнитная ин-
дукция; Н — напряжён-
ность магнитного поля.
с приближающейся к нулю константой анизотропии и
чётко выраженной одноосной наведённой магн. анизотро-
пией (создаваемой термомагн. обработкой в поперечном
магн. поле) с осью лёгкого намагничивания, перпенди-
кулярной направлению последующего намагничивания.
М. м. с пологой петлей гистерезиса применяют для изго-
товления сердечников высокодобротных катушек индук-
тивности (в колебат. контурах, электрич. фильтрах), маг-
нитопроводов импульсных трансформаторов, работающих
в режиме однополярного намагничивания.
Из всех М. м. металлические обладают наивысшими
значениями магн. проницаемости (напр., у сплава Fe с Ni,
легированного Мо, рн=105, Нмакс=^Ъ ПРИ коэрцитивной
силе Нс=0,3 А/м), магн. индукцией насыщения (напр., у
пермендюра Bs = 2,4 Тл), темп-рной стабильностью св-в.
В аморфных магн. сплавах отсутствие крист, решётки и
сопутствующих ей дефектов позволяет реализовывать
высокие магн. св-ва в сочетании с хорошими прочностными
характеристиками, высокими коррозионной стойкостью,
темп-рной стабильностью. Осн. недостаток металлич.
М. м. — относительно низкие значения уд. электрич.
сопротивления (не св. 10 Ом-м). В связи с этим при
повышении рабочей частоты в них резко возрастают
вихревые токи, что приводит к снижению эффективного
сечения магнитопроводов и повышению потерь на пере-
магничивание. Для снижения этих эффектов магнито-
проводы на основе этих М. м. изготовляют из тонких
листов, лент или проволоки толщиной или диаметром до
неск. мкм. Металлич. М. м. общего назначения используют
для работы на частотах до неск. десятков кГц. Осн. магн.
св-ва металлич. М. м. чувствительны к изменению струк-
туры материала, поэтому для их точной реализации тре-
буется соблюдение определённого хим. состава и строго
регламентированного передела на конечные размеры
(в процессе выплавки, горячей и холодной прокатки,
промежуточной и окончат, термообработки).
Ферриты и магнитодиэлектрики как М. м. характери-
зуются сравнительно невысокими значениями осн. магн.
характеристик (цн=5—2-Ю4, Bs=0,3—0,5 Тл, Нс=3—103
А/м). Для них характерно высокое уд. электрич. сопротив-
ление (q~1014 Ом-м). Магн. и электрич. св-ва ферритов
можно регулировать изменением их хим. состава и ре-
жимов спекания и термообработки. Магнитомягкие фер-
риты общего назначения используют для работы на часто-
тах до неск. МГц. Магнитодиэлектрики обладают повыш.
стабильностью ц, частоты перемагничивания (благодаря
высоким значениям у) и темп-ры (благодаря высоким
значениям темп-ры Кюри). Важной характеристикой магни-
тодиэлектрика является тангенс угла потерь при перемаг-
ничивании, определяемый суммой потерь на гистерезис,
вихревые токи и последействие. Верх, предел рабочих
частот магнитодиэлектриков составляет от 0,3 МГц
(наполнитель — пермаллой) до 100 МГц (карбонильное
железо).
Среди М. м. в особые группы выделяют материалы,
разработанные для конкретной узкой области применения,
характеризующиеся наивысшими значениями одного или
неск. магн. параметров. Напр., к металлич. М. м. спец,
назначения относятся термомагнитные материа-
лы— ферромагн сплавы с сильной зависимостью Bs
от темп-ры в заданном магн. поле. Они служат для ком-
пенсации темп-рных изменений магн. потоков в магн.
системах приборов; их применяют также в реле, момент
срабатывания к-рых зависит от темп-ры. К термомагн.
материалам относятся сплавы Ni — Fe — Сг (компенса-
торы), Ni — Си, Ni — Fe и др.
Др. разновидность М. м. спец, назначения — магни-
тострикционные материалы — ферромагн. метал-
лы и сплавы, а также ферриты, обладающие магнито-
стрикцией. Используются в устр-вах для преобразования
эл.-магн. энергии в механическую и обратного преоб-
разования (излучателях акустич. колебаний, датчиках
давления, фильтрах и др.). К магнитострикционным
материалам относятся: никель, НП 2Т (Ni св. 98%);
пермендюр, 49 КФ (49% Со, 2% V, остальное Fe);
Ui
МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ
алфер, 12 Ю (12,5% Al, остальное Fe); сплав НИКОСИ
(4% Со, 2% Si, остальное Ni); керамич. ферриты (Ni-,
Со-, Cu-ферри ты).
Особую группу М. м. составляют также СВЧ магнит-
ные материалы, в качестве к-рых используются фер-
риты, металлич. сплавы и композиц. материалы. СВЧ
ферриты применяют для изготовления волноводов, фазо-
вращателей, преобразователей частоты, усилителей, мо-
дуляторов света и др. устр-в, действие к-рых основано
на использовании Фарадея эффекта, ферримагн. резо-
нанса, а также особенностей характера зависимости
ц от Н в СВЧ ферритах. Специфич. требованиями к СВЧ
ферритам являются: высокая чувствительность материала
к управляющему полю (что даёт возможность изменять
св-ва материала относительно слабыми внеш, полями);
высокое q; низкие диэлектрич. потери (вне области резо-
нанса), обеспечивающие малое поглощение эл.-магн.
энергии в феррите; узкая кривая ферримагн. резонанса;
возможно более высокая темп-pa Кюри. Среди СВЧ
ферритов наибольшее распространение получили нике-
левые, никель-медно-марганцевые феррошпинели и иттрие-
вые феррогранаты; реже используют ортоферриты.
Металлич. СВЧ М. м. применяют для изготовления
поглотителей мощности в разл. изделиях СВЧ техники.
Такие М. м. характеризуются высокой величиной поверх-
ностного электрич. сопротивления Rs=1/(a6c), где а — уд.
электропроводность, 6С — глубина проникновения эл.-магн.
поля в материал. Металлич. М. м. обладают стойкостью
к тепловым и механич. воздействиям, обеспечивают
быстрый отвод тепла, хорошо согласуются с др. элемен-
тами волноводного тракта. Среди металлич. СВЧ М. м.
наибольшее распространение получили сплавы систем
Fe — Ni, Fe — Al, а также Fe — Al — Cr, имеющие повыш.
значения Rs. Кроме того, на поверхности этих сплавов
образуется стойкая оксидная плёнка, предохраняющая
металл от дальнейшего окисления.
Композиц. СВЧ М. м. используют для создания экрани-
рующих устр-в, предназначенных для защиты от СВЧ
полей, проникающих за пределы научно-исследоват. и
пром, установок. Осн. требованием к таким М. м. явля-
ется близость волнового сопротивления материала к вол-
новому сопротивлению свободного пространства. В ка-
честве металлич. наполнителей композиц. СВЧ М. м.
используют Fe, Ni, Со, сплавы типа сендаст, в качестве
связки — разл. полимерные смолы и эластомеры. Метал-
лич. компоненты материала (в виде плёнок или мелко-
дисперсных порошков) по геометрич. размерам должны
быть меньше глубины скин-слоя. Многокомпонентные
слоистые материалы с ферромагн. составляющей позво-
ляют создавать поглотители с мин. геометрич. размерами.
Лит. см. при ст. Магнитные материалы. В. В. Соснин.
МАГНИТООПТИКА, раздел физики, в к-ром иссле-
дуются изменения оптич. свойств сред под действием
магн. поля (магнитооптич. эффекты) и связанные с этими
изменениями особенности взаимодействия света с вещест-
вом, помещённым в магн. поле. В круг проблем совр.
М. входит также практич. использование магнитооптич.
эффектов (см., напр., Оптоэлектроника).
Под действием магн. поля в среде происходит рас-
щепление энергетич. уровней атомов (снятие вырождения)
и соответствующее расщепление спектральных линий
(Зеемана эффект). Следствием этого является различие
в показателях преломления среды и коэф, поглощения
для собств. волн. При продольном (относительно магн.
поля) распространении линейно поляризованного света
наблюдается вращение плоскости поляризации (Фарадея
эффект), по-разному поглощаются волны с правой и
левой круговой поляризациями (магнитный круговой
дихроизм). При поперечном распространении происходит
магн. двойное лучепреломление (Коттона — Мутона
эффект), по-разному поглощаются волны с параллель-
ной и перпендикулярной полю линейными поляризациями
(магнитный линейный дихроизм). Продольные
магнитооптич. эффекты линейны (характеризуются линей-
ной зависимостью от напряжённости магн. поля), а попе-
речные квадратичны. В магнитоупорядоченных в-вах
(ферро-, ферри-, антиферромагнетиках) магнитооптич.
эффекты определяются величиной и ориентацией вектора
результирующей намагниченности или векторов намагни-
ченности подрешёток.
Изменение оптич. св-в среды, помещённой в магн. поле,
проявляется и при отражении света от ее поверхности
(магнитооптич. Керра эффект) Большинство магнитооптич.
эффектов в магнитоупорядоченных средах можно коли-
чественно описать, используя разложение компонентов
тензора диэлектрич. проницаемости по составляющим
вектора намагниченности. Для поверхностных эффектов
(таких, как магнитооптич. эффект Керра) требуется, кроме
того, учёт граничных условий.
Материалы, оптич. характеристики к-рых изменяются
под действием магн. поля, наз. магнитооптическими
материалами В электронике применяются в основном
магнитооптич. материалы, обладающие эффектом Фара-
дея, к-рые принято характеризовать магнитооптич. доброт-
ностью i|?=20F/a, где 6F — угол поворота плоскости
поляризации при прохождении слоя единичной толщины,
а — коэф. поглощения. Быстродействие и мощность,
потребляемая магнитооптич. приборами, зависят также от
таких параметров среды, как намагниченность насыщения,
коэрцитивная сила и подвижность доменных границ.
В магнитооптич. устр-вах обычно применяют материалы,
прозрачные в диапазоне длин волн 0,3—1,2 мкм, обладаю-
щие в этом диапазоне малым а. Этим требованиям лучше
всего удовлетворяют ортоферриты и феррогранаты в
виде монокристаллов и монокрист, плёнок. Кристаллы
ортоферритов (напр., ТтБеОз) могут иметь значения коэф,
поглощения а^100 см в видимом и а-^0,1 см в ИК
диапазонах при достаточно высоких значениях магнито-
оптич. добротности (до 14 град/дБ и 10! град/дБ в
видимом и ИК диапазонах соответственно) при подвиж-
ности доменных границ до 104 см/с-Э. Из феррогранатов
можно отметить Bi содержащие; эпитаксиальные плёнки,
в к-рых значение ф в видимом диапазоне может достигать
14 град/дБ.
На основе магнитооптич. материалов создаются магнито-
оптич. ИС, модуляторы, дефлекторы, затворы, транспа-
ранты и др. оптоэлектронные устр-ва; их можно исполь-
зовать также в качестве оптических запоминающих сред.
Лит.: Балбашов А. М., Червоненкис А. Я., Магнитные материалы
для микроэлектроники, M., 1979. Б. 8. Ульянов, А. Я. Червоненкис.
МАГНИТОПРбВОД, устройство из ферромагн. мате-
риала, служащее для концентрации потока магн. индукции
и (или) придания ему нужного направления. Является осн.
элементом магн. цепи трансформаторов, электромагнитов,
электромагн. реле, магн. головок и др.
МАГНИТОРЕЗИСТЙВНЫЙ ЭФФЁКТ, изменение
электрич. сопротивления твёрдых проводников под действи-
ем внешнего магн. поля. Причина ЛА. э. — искривление тра-
екторий свободных носителей заряда в магн. поле (см.
Гальваномагнитные явления). У всех металлов и ПП,
кроме ферромагнитных, уд. электрич. сопротивление q
возрастает с ростом напряжённости Н магн. поля. В обычных
металлах при комнатной темп-ре у может меняться на
десятые доли процента в полях напряжённостью Н~10‘ А/м
(при низких темп-pax в тех же полях — сильнее). Исклю-
чение составляет Bi, у к-рого Aq/q«2 при Н~5-106 А/м,
что позволяет использовать его для измерения магн.
поля. В ПП М. э. выражен значительно сильнее, чем
в металлах, и резко зависит от концентрации примесей
и темп-ры. В ферромагнетиках М. э. обладает рядом
особенностей, обусловленных существованием произволь-
ной намагниченности в отсутствие внеш. магн. поля.
В частности, в них может происходить уменьшение q в
магн. поле, связанное с фиксацией спинов примесных
атомов внеш. магн. полем.
М. э. используют для исследования электронного энер-
гетич. спектра и механизма рассеяния носителей заряда
в проводниках. Он лежит в основе работы нек-рых
магнитометров, детекторов напряжения и др. Магнито-
резистивный способ воспроизведения информации при-
МАГНИТОРЕЗИСТОР
284
меняют в накопителях с подвижными носителями записи
(магн. лентами, дисками, барабанами), устр-вах памяти на
цилиндрич. магн. доменах, системах звуке-, видео- и
цифровой записи (магниторезистивные магн. головки).
Отличит, особенность магниторезистивного способа состоит
в том, что при записи и воспроизведении информации
амплитуда сигнала не зависит от скорости движения
носителя.
МАГНИТОРЕЗЙСТОР, полупроводниковый переменный
резистор, электрич. сопротивление к-рого изменяется под
воздействием внеш, поперечного магн. поля (см. Магнито-
резистивный эффект). Состоит из подложки, магнито-
чувствит. резистивного элемента (РЭ) и токоподводов для
подключения к электрич. цепи. Подложка представляет
собой прямоугольную или круглую пластину толщиной
0,1—0,5 мм из радиокерамики, феррита, металлич. сплавов
(напр., пермаллоя, пермендюра). Материал для подложки
выбирается в зависимости от назначения М.; напр., для М.,
используемых в качестве чувствит. элемента датчика магн.
поля, подложку делают из радиокерамики; М., применяе-
мые как переключат, элемент в бесконтактной коммутац.
аппаратуре, имеют подложку из феррита или к.-л.
другого магн. материала (пермаллоя, пермендюра). РЭ
в виде пластинки толщиной 10—80 мкм вырезают из моно-
кристалла ПП с высокой подвижностью носителей зарядов
(напр., ZnSb, ZnAS, ZnSb-}-NiSb). Токоподводы из медной
проволоки припаивают к контактным площадкам РЭ. Для
защиты от механич. повреждений и воздействия влаги РЭ
и часть токоподводов М. покрывают защитной эпоксидной
плёнкой.
Осн. параметры М.: номинальное сопротивление Ro в
отсутствие магн. поля (от 5 до 1000 Ом); отношение
RB/Ro> где — сопротивление М. при наличии попереч-
ного магн. поля с индукцией В=0,5—1,0 Т (от 3 до 20 и
более); темп-рный коэф, сопротивления ар (от 0,02 до
2% К- ); мощность рассеяния (до 0,25 Вт). Важнейшей ха-
рактеристикой М. является зависимость R=f(B) — квадрати-
ческая вначале, в сравнительно слабых магн. полях и линей-
ная— в сильных (рис. 1). Обычно рабочий режим М. вы-
бирают на линейном участке характеристики при индукции
магн. поля 0,5—1,0 Т. Номинальное сопротивление ДА. за-
висит как от электропроводности ПП материала, так и в
значит, мере от размеров и формы РЭ: низкоомные РЭ
изготовляют, как правило, в виде прямоугольника или диска;
высокоомные РЭ делают более сложной формы, чаще всего
в виде меандра (рис. 2). Под воздействием поперечного
магн. поля электрич. сопротивление ЛА. увеличивается
вследствие искривления траектории (особенно на начальном
участке) носителей зарядов в РЭ. Напр., сопротивление РЭ
в виде вытянутого прямоугольника из ZnSb в магн. поле
с В=1 Т возрастает примерно в 1,5 раза (RB/Ro=1,5j.
Наибольшее отношение RB/Ro (св. 20) имеют дисковые ДА.,
но они используются крайне редко ввиду очень малого
номинального сопротивления (Ro^1 Ом). Широкое рас-
пространение получили ДА. с РЭ в виде меандра из ZnSb.
Чтобы увеличить отношение RB/Ro у таких М., на поверх-
ность их РЭ напылением в вакууме или гальванич. осажде-
нием создают проводящий плёночный растр из Zn или Ni
(рис. 3) так, чтобы интервал между полосками растра был
в 5—6 раз меньше ширины РЭ. Таким образом, растр
расчленяет РЭ на большое число последовательно вклю-
чённых элементов, длина к-рых (по направлению тока в М.)
соизмерима с протяжённостью начального, наиболее
искривлённого участка траектории носителей зарядов. По-
верхностный растр наносят, если толщина РЭ не превышает
10-—20 мкм. Более толстые РЭ (более 20 мкм) изготовляют
с внутр, проводящим растром, создаваемым в процессе
выращивания монокристалла ПП, из к-рого вырезается
пластинка РЭ. Примером для изготовления РЭ с внутр, раст-
ром может служить сплав ZnSb-|-NiSb, в к-ром проводящий
растр образуют игольчатые включения NiSb (длиной
~50 мкм и толщиной ~1 мкм), равномерно распределён-
ные параллельно друг другу в объёме ZnSb. Применение
проводящего растра позволяет существенно расширить
диапазон изменения сопротивления ДА. (до RB/Ro, равного
10—20).
По сравнению с обычными переменными резисторами
М. имеют практически неогранич. срок службы (отсутствие
подвижного контакта исключает механич. износ РЭ), отли-
чаются плавностью изменения сопротивления, отсутствием
шумов, свойственных переменным резисторам с подвиж-
ным контактом. ДА. используются в основном как чувствит.
элементы датчиков магн. поля, а в сочетании с управляющей
магн. системой — в качестве перем, резисторов и потенцио-
метров в радиоаппаратуре и измерит, приборах и как
переключат, элементы в бесконтактной коммутац. аппа-
ратуре.
Лит.; Котенко Г. И., Магниторезисторы, Л., 1972; Вайсс Г., Физика
гальваномагнитных полупроводниковых приборов и их применение, пер.
с нем., М-, 1974. Г. Ф. Ивин, А. Н. Марченко.
МАГНИТОСТАТЙЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ, один из ви-
дов собственных колебаний намагниченности упорядочен-
ного магнетика (в образце ферро-, ферри- или антиферро-
магнетика). При описании св-в ДА. к. можно пренебречь
влиянием энергии обменного взаимодействия на частоту
собств. колебаний, а также запаздыванием изменения на-
магниченности в разных точках образца, связанным с конеч-
ным временем распространения эл.-магн. возмущений
(условие квазистатики). При этих упрощающих условиях
ДА. к. описываются уравнениями квазимагнитостатики (от-
сюда назв. «ДА. к.»). Необходимым условием существования
ДА. к. является зависимость магн. проницаемости упорядо-
ченного магнетика от частоты колебаний магн. поля. Струк-
тура магн. поля, намагниченность и спектр ДА. к. опреде-
ляются граничными условиями и формой образца. В образ-
цах, хотя бы один размер к-рых можно считать неограни-
ченным, возмущение равновесного состояния намагничен-
ности, описываемое в том же приближении, что и М. к.,
может распространяться в виде волн, наз. магнитоста-
тическими волнами (ДАСВ).
В изотропном ферромагн. образце в форме сфероида,
намагниченном до насыщения пост. магн. полем напряжён-
ностью Но вдоль оси вращения, существует, как и в объём-
ном резонаторе, бесконечное число видов собств. колебаний
намагниченности, различающихся пространств, структурой
перем, части намагниченности и частотами. Спектр этих
колебаний, наз. уокеровскими (по имени амер, физика
Л. Р. Уокера), занимает интервал частот от (О1=цоуНо до
о>2= Цоу(НоЧ—yJ), где Цо — магн. постоянная СИ, у —
магнитомеханическое отношение [цоу=2л• 3,52Х
ХЮ4 м/(А.с)], J — намагниченность насыщения. В СВЧ диа-
пазоне он может охватывать тысячи МГц. Уокеровские коле-
бания маркируются тремя индексами n, m и г, характери-
зующими соответственно радиальную зависимость амплиту-
ды магнитостатич. потенциала Ф (напр., для сферы Ф~Я ,
где R — радиус), азимутальную зависимость Ф (для сферы
V~e,n”, где Ф — азимут) и сжатие намагниченности вдоль
направления поля Но- 8 частности, однородная прецессия
намагниченности является одним из типов М. к. и обозна-
чается индексами 1; —1; 0. Структура магн. полей нек-рых
уокеровских М. к. показана на рис. 1. Наиболее важные
особенности М. к.: а) спектр М. к. не зависит от размеров
тела (пока соблюдаются приближения магнитостатики), а
зависит только от его формы; б) в спектре существуют
колебания, при к-рых вектор намагниченности прецессирует
в направлении, противоположном однородной прецессии
намагниченности; в) существуют вырожденные по частоте
отд. М. к. Экспериментально М к. наблюдаются в виде
резонансных линий поглощения эл.-магн. энергии образцом
при помещении его в неоднородное поле СВЧ волновода
или резонатора (рис. 2). Аналогичный спектр М. к. может
существовать в ферро-, ферри-, антиферромагн. теле любой
формы при выполнении условий магнитостатики (см. Гиро-
магнитный резонатор).
Дисперсия и структура поля МСВ существенно зависят от
направлений волнового вектора к и вектора Но. Осн. св-ва
МСВ могут быть продемонстрированы на примере каса-
тельно намагниченной пластины. В такой пластине могут су-
ществовать объёмные и поверхностные МСВ. Распределение
285
МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЕ
поля по толщине пластины для объёмных волн описывает-
ся тригонометрия, функциями, для поверхностных — гипер-
болическими. Объёмных МСВ — бесконечное множество,
они отличаются друг от друга числом вариаций поля по
толщине пластины. Поверхностная МСВ — только одна.
Объёмные МСВ существуют в интервале частот от о>| до
(0з= p.oYVHn (Ho+J) и при заданной частоте могут распрост-
раняться в определённом секторе углов около направления
Но в плоскости пластины. Поверхностная МСВ существует
в интервале частот от соз до Юг и может распространяться
в определённом секторе углов относительно направления,
перпендикулярного Но. Важная особенность поверхностной
МСВ — её невзаимность: при распространении в одну сто-
рону поверхностная волна прижимается к одной поверх-
ности пластины, а при распространении в обратную сто-
рону — к другой поверхности. Если одна из поверхностей
Типы
магнитных колебаний
(л,т,г/=(1-1,0)
(п,т,г) =(2,-2,0)
Картина силовых линий магнитного поля магнитостатических
колебаний в ферромагнитном шарике
/л, т, г} =(2,-1,0)
(п,т,г)=(2,0,1)
Магнитостатические колебания. Рис 1. Картина
силовых линий магнитного поля магнитостати-
ческих колебаний в ферромагнитном шарике:
п, т. г — индексы уокеровских колебании; ы —
частота, f — время; х, у, z— координатные оси
(направление оси z совпадает с направлением
поля подмагничивания).
Магниторезистор. Рис. 1. Зависимость величины
сопротивления .магниторезистора на основе
ZnSb от индукции магнитного поля (постоянного):
Rg — сопротивление магниторезистора в магнит-
ном поле; В — индукция магнитного поля;
R — номинальное сопротивление магниторезис-
тора ’
Рис. 2. Магниторезисторы с резистивным эле-
ментом в форме вытянутого прямоугольни-
ка (в), диска (б), меандра (в). 1 — подложка;
2 — резистивный элемент; 3 — токоподводы.
Рис 3. Магниторезистор с поверхностным прово-
дящим растром: 1 — подложка; 2 — резистивный
элемент; 3 — полоски растра; 4 — токоподводы;
5 — траектория носителей заряда в полупро-
водниковом резистивном элементе при воз-
действии поперечного магнитного поля.
Рис 2 Линии поглощения, обусловленные магни-
тостатическими колебаниями, наблюдаемые при
помещении образца в неоднородное rjone СВЧ:
Ни — напряженность постоянного поля подмаг-
ничивания; пунктиром изображены силовые линии
магнитного поля магнитостатических колебании;
цифры в скобках — индексы уокеровских коле-
баний.
МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ
286
пластины граничит с проводящей поверхностью, то поверх-
ностная волна, прижатая к этой поверхности, изменяет
свою структуру и частота её лежит в интервале от ыз до
В области частот <02—<04 имеет место одно-
направленное распространение поверхностной МСВ. М. к.
пластины и цилиндра конечных размеров описываются
стоячими МСВ. Структура их полей похожа на структуру
полей объёмных резонаторов.
Св-ва М. к. и МСВ используются в различных СВЧ устр-вах:
в ферритовых гиромагн. резонаторах, линиях задержки,
шумоподавителях, перестраиваемых фильтрах, ограничи-
телях мощности и др. Применение МСВ в технике СВЧ
открывает большие возможности миниатюризации СВЧ
приёмного тракта. На использовании МСВ в плёнках могут
быть созданы все известные СВЧ ферритовые элементы
и приборы (циркуляторы, фазовращатели, вентили и т. п.).
Особенно интересна поверхностная МСВ благодаря её
единственности в рабочем интервале частот, хорошему со-
четанию плёночных ферритовых СВЧ элементов с устр-вами
планарной техники и возможности интеграции в одной
плёнке (пластине) разных функций (многоканальный фильтр,
переключатель и т. д.) (рис. 3).
Лит.: Лакс Б., Баттон К., Сверхвысокочастотные ферриты и ферри-
магнетики, пер. с англ., М., 1965; Гуревич А. Г., Магнитный резонанс
в ферритах и антиферромагнетиках, М., 1973; Collins J. Н., Pizzarel-
lo F. A., «Inf. J. Electron.», 1973, v. 34, № 3, р. 319—51. А. В. Ваш ков с кий.
МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВА-
ТЕЛЬ, электромеханич. или электроакустич. преобразова-
тель, в к-ром энергия магн. поля преобразуется в энергию
механич. колебаний и наоборот благодаря обратимому
эффекту магнитострикции. Применяется как излучатель или
приёмник УЗ, при измерениях вибраций разл. конструк-
ций и сооружений, в фильтрах и стабилизаторах разл.
электро- и радиотехн. устройств. Основу М. п. составляет
сердечник из магнитострикционного материала с обмоткой.
Преобразующим элементом является сам сердечник,
относит, удлинение к-рого при намагничивании достигает
значений Д|/1=10~—10 , где I — длина сердечника. При
частотах 10—100 кГц наиболее рационально применять
металлич. сердечники, обладающие высокой прочностью
и индукцией насыщения. М. п. ультразвуковых пром, уста-
новок чаще всего имеют стержневую форму; акустич. коле-
бания излучаются или принимаются торцевыми поверх-
ностями сердечника.
МАГНИТОСТРЙКЦИЯ (от магнит и пат. strictio — сжа-
тие, натягивание), изменение размеров и формы тела при
его намагничивании. Обнаружено англ, учёным Дж. П. Джоу-
лем в 1842. Сильная М. наблюдается в ферро- и ферри-
Рис. 3. Схемы СВЧ уст-
ройств, в которых ис-
пользуются магнитоста-
тические волны: а — уп-
равляемая линия за-
держки; б — ответви-
тель; в — многоканаль-
ный фильтр. Но — на-
пряжённость поля под-
магничивания; 4-<р и
—Ч5 — углы, ограничива-
ющие сектор распро-
странения поверхност-
ных волн; ЖИГ — желе-
зоиттриевый гранат;
ГГГ — галлий-гадолиние-
вый гранат.
магнетиках; в антиферро-, пара- и диамагнетиках М. незна-
чительна. М. обусловлена деформацией крист, решётки
намагничиваемого образца за счёт изменения как магн. сил
(диполь-дипольных и спин-орбитальных), так и обменных
сил. Обратным по отношению к М. является изменение
намагниченности ферромагн. образца при деформации, наз.
магнитоупругим эффектом (Виллари эффек-
том; открыт в 1865 итал. физиком Э. Виллари).
Различают линейную и объёмную М. Линейная М.,
обусловленная изменением магн. сил, проявляется при
намагничивании тел магн. полем в интервале от ненасыщен-
ного состояния до состояния техн, насыщения. Намагничи-
вание в этом интервале обусловлено смещением границ
между доменами и (или) поворотом магн. момента образца.
Линейная М. происходит, как правило, почти без изменения
объёма тела. Она анизотропна и зависит от направления
и величины намагниченности тела; при перемагничивании
она описывает петлю гистерезиса. Количественно линейную
М. характеризуют относит, удлинением Д1/1. Величина
М/1 лежит в пределах от 10— до 10— . Объёмная М.,
обусловленная изменением обменных сил, проявляется в
области намагничивания, лежащей выше состояния техн,
насыщения. Она изотропна в кубических и анизотропна
в гексагональных кристаллах. Количественно объёмная М.
характеризуется относит, изменением объёма AV/V тела.
Объёмная М. значительно меньше линейной во всех магн.
материалах за исключением инварных сплавов, у к-рых она
максимальна (AV/V»10— ).
Материалы с хорошо выраженной способностью к М.
наз магнитострикционными материалами Они
составляют отд. группу магнитомягких материалов и широко
используются в электромеханич. преобразователях, излуча-
телях и приёмниках УЗ, в резонаторах, фильтрах и стабили-
заторах частоты, в датчиках давления и линейного (или
углового) перемещения, в управляемых магнитострикц.
линиях задержки и др. устр-вах. Св-ва магнитострикц. мате-
риалов, непосредственно связанные с преобразованием
эл.-магн. энергии в механическую (упругую) или обратным
преобразованием, характеризуются коэффициентом
магнитомеханической сi язи, равным отношению
полученной механич. энергии к затраченной магн. энергии.
Эффективность использования магнитострикц. материалов
в излучателях и приёмниках УЗ характеризуется соответ-
ственно магнитострикционной постоянной
а= Эс/Эб (при пост, относит, деформации) и магни-
тострикционной чувствительностью л =
= ЭВ/сп (при пост, напряжённости магн. поля), где о —
механич. напряжение, В — магн. индукция. В большинстве
случаев магнитострикц. материалы используются в режиме
механич. резонанса, частота к-рого определяется констан-
тами упругости и плотностью материала, формой и раз-
мерами сердечника, а потери энергии при преобразова-
нии — магнитомеханич. добротностью.
К магнитострикц. материалам относятся нек-рые ме-
таллич. сплавы и ферриты. Из металлич. магнитострикц.
материалов наиболее распространены Ni и сплавы на основе
Fe с Ni (пермаллой, гиперник), Со (пермендюр), AI (алфер);
из ферритовых — поликрист, никелевые феррошпинели с
добавками Со, Си, Zn и монокрист, иттриевые феррогра-
наты. Преимуществом металлич. магнитострикц. материалов
является высокая механич. прочность (а—360—800 МПа),
осн. недостатком — низкое уд. электрич. сопротивление
(~10— Ом-м); препятствующее их использованию на
частотах св. 10* Гц вследствие возрастания потерь на вих-
ревые токи. Ферритовые магнитострикц. материалы имеют
существенно более высокое уд. сопротивление (104—
10" Ом-м) и магнитомеханич. добротность (~103—107),
что позволяет использовать феррошпинели на частотах до
107 Гц, феррогранаты до 1О10 Гц. Обладают более высокой
коррозионной стойкостью, но меньшей механич. проч-
ностью (о—40—50 МПа).
Лит.: Белов К. П., Упругие, тепловые и электрические явления в фер-
ромагнетиках, 2 изд., М., 1957; его же. Редкоземельные магнетики
и их применение, М., 1980; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971.
В. И. Зубков, А. А. Обухов.
287
МАГНИТОТВЁРДЫЕ
МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ (магнитожёст-
кие материалы, высококоэрцитивные мате-
риал ы), магнитные материалы с высоким значением коэр-
цитивной силы (условно св. 4 кА/м). Термин «высококо-
эрцитивные материалы» иногда относят только к М. м. с
коэрцитивной силой Нс>20 кА/м. В качестве осн. пара-
метров, характеризующих магн. св-ва М. м., кроме Нс
используют также остаточную магн. индукцию Вг, макс,
удельную магн. энергию WMaKC или пропорциональную
WMaKC величину макс, произведения (ВН)макс, магн. индук-
цию В и размагничивающее поле Н в рабочей точке на
участке размагничивания петли магнитного гистерезиса.
В ряде случаев существенны и др. параметры М. м., напр.
темп-рные коэф, остаточной индукции и коэрцитивной
силы, Кюри температура, характеристики временной ста-
бильности осн. параметров.
Магн. твёрдость (высококоэрцитивное состояние) М. м.
связана с высокими значениями констант магнитной ани-
зотропии и обусловлена созданием в материале такой струк-
туры, к-рая препятствует смещению границ магнитных до-
менов или образованию доменов обратной полярности.
В разных М. м. осн. роль в реализации высококоэрцитивного
состояния могут играть разл. виды анизотропии — кристал-
лографическая, анизотропия формы частиц, механич. на-
пряжений (магнитострикционная анизотропия) и др. Сущест-
вуют спец, методы приведения М. м. в высококоэрцитивное
состояние (пластич. деформация, термич. или термомагн.
обработка и т. д.).
Классификация М. м. может быть проведена по разл.
признакам, напр. по хим. составу (металлич. и оксидные
М. м.), технологии изготовления (литые, деформируемые,
спечённые, осаждённые на разл. подложках, магнитопласты
и др.), по величине осн. магн. параметров (с умеренными,
повышенными или наибольшими значениями Нс, Br, WMaKC),
по назначению (для постоянных магнитов, носителей маг-
нитной записи, роторов гистерезисных двигателей и др.).
Наиболее полной является классификация, в основу к-рой
положены различия М. м. в хим. составе, природе высоко-
коэрцитивного состояния, технологии изготовления или в
применении. В соответствии с этими признаками выделяют
след, группы М. м.
1. Стали, закаливаемые на мартенсит (угле-
родистые, легированные Сг, W, Со). Исторически это самые
первые М. м., используемые в основном для изготовления
пост, магнитов. Их высококоэрцитивное состояние обуслов-
лено сочетанием кристаллографич. и магнитострикционной
анизотропий и обеспечивается неоднородной двухфазной
структурой материала после закалки на мартенсит. Магн.
параметры М. м. этой группы характеризуются сравнитель-
но высоким значением Вг (0,8—1,0 Тл) и малыми Нс (4—
12 кА/м) и W„aKC (0,6—1,4 кДж/м3), невысокими показате-
лями временной стабильности. Применение этих М. м.
весьма ограничено.
2. Диффузионно-твердеющие сплавы на основе
тройной системы Fe — Ni — Al, с добавками Со, Си, Ti и др.
Высококоэрцитивное состояние М. м. этой группы обуслов-
лено гл. обр. анизотропией формы стержнеобразных выде-
лений мелкодисперсной сильномагн. фазы, связанной со
слабомагн. матрицей. В особые подгруппы выделяются ани-
зотропные сплавы (с содержанием Со св. 18%), подвер-
гающиеся термомагн. обработке, и сплавы с двойной
(кристаллографич. и магн.) текстурой. Диапазон значений
осн. магн. параметров М. м. этой группы достаточно широк;
он зависит от состава материала и наличия текстуры.
В целом такие М. м. характеризуются высокими значения-
ми Вг (0,5—1,4 Тл), умеренными Нс (36—145 кА/м) и высо-
кими WMaKC (3,6—40 кДж/м3). Они обладают также весьма
высокой временной стабильностью, наименьшими из всех
М. м. темп-рными коэф. осн. параметров. Темп-рный диа-
пазон использования — вплоть до 770 К. Эти материалы
хрупки.обрабатываются только шлифованием. Изготовля-
ются в основном методами литья, в т. ч. специального,
обеспечивающего столбчатую крист, структуру или выра-
щивание монокрист, заготовок. Существует также подгруппа
марок этих сплавов, изготовляемых методами порошковой
металлургии, отличающихся несколько меньшими значе-
ниями магн. параметров (при одинаковом хим. составе),
однако повышенной прочностью. Использование М. м. этой
группы ограниченно в связи с дефицитностью ряда компо-
нентов, особенно Со.
3. Дисперсионн о-т вердеющие сплавы, под-
вергающиеся холодной или горячей обработке давлением.
К ним относятся сплавы системы Fe — Ni — Си (кунифе).
Со — Ni — Си (кунико), Fe — Со — V (викаллой), Fe — Сг —
Со и др. Высококоэрцитивное состояние М. м. этой группы
возникает при образовании мелкодисперсной структуры
в результате дисперсионного твердения с выделением
сильномагн. фазы, отличающейся от слабомагн. матрицы
высокой намагниченностью насыщения. Преобладающие
типы анизотропии — кристаллографическая и магнито-
стрикционная. По своим магн. св-вам эти сплавы прибли-
жаются к диффузионно-твердеющим сплавам, хотя и усту-
пают последним. Осн. преимущество дисперсионно-твер-
деющих сплавов — меньшая хрупкость и повышенная тех-
нологичность, в т. ч. возможность обработки литых заго-
товок давлением и резанием (до стадии термообработки).
Нек-рые материалы этой группы подвергаются термомагн.
обработке, т. е. изготовляются магнитно-текстурированны-
ми. Применение также ограничено из-за дефицитности
компонентов.
4. Прессованные М. м. на основе порошков Fe и
сплавов Fe — Со с однодоменными, очень мелкодисперс-
ными изотропными или анизотропными по форме частица-
ми. физически эти материалы моделируют структуру М. м.
второй группы, уступая им по своим магн. св-вам. Широкого
применения не получили.
5. Сплавы с использованием благородных
металлов типа Pt, Ir, Pd и др. В эту группу входят М. м.,
существенно различающиеся по природе высококоэрцитив-
ного состояния и технологии изготовления. Объединяет
их высокое значение Нс (до 400 кА/м). Применение этих
М. м. весьма ограниченно из-за их высокой стоимости. Пре-
имуществ. распространение получили сплавы Со — Pt. Высо-
кокоэрцитивное состояние этих сплавов обусловлено высо-
кой кристаллографич. анизотропией и механич. напряже-
ниями, возникающими при переходах неупорядоченной
фазы в упорядоченную. Сплавы характеризуются умерен-
ными значениями Вг (0,65—0,8 Тл), очень высокими Нс
(240—400 кА/м), высокими W„aKC (28—47 кДж/м3), доста-
точно хорошими характеристиками структурной и магн.
стабильности при темп-pax вплоть до 470 К. Осн. преиму-
ществом сплавов Со — Pt является их высокая пластичность,
допускающая холодную вытяжку в тонкую проволоку.
Поэтому, несмотря на очень высокую стоимость, этот М. м.
применяется для изготовления сверхминиатюрных магнитов.
6. Магнитотвёрдые ферриты Ba, Sr и Со. Ферриты
Ва и Sr имеют гексагональную крист, решётку; стехиометрии,
состав МеОбРегОз, где Me — Ва или Sr. Высококоэрцитивное
состояние обеспечивается получением мелкодисперсной
структуры и обусловлено высокими значениями констант
одноосной кристаллографич. анизотропии. При изготовле-
нии ферритов Ва и Sr в виде изотропных или анизотропных
изделий используют керамич. технологию. В процессе прес-
сования заготовок анизотропных магнитов крист, текстура
создаётся приложением к порошку (обычно к его водной
суспензии) ориентирующего магн. поля. В целом ферриты
Ва и Sr характеризуются сравнительно низкими значениями
Вг (0,19—0,42 Тл), весьма высокими Нс (130—350 кА/м),
достаточно высокими WM0KC (3—18 кДж/м3), очень хоро-
шими характеристиками темп-рной (вплоть до 700 К) и вре-
менной стабильности. Феррит Со имеет структуру шпинели;
стехиометрич. состав CoOFejOa. Высококоэрцитивное сос-
тояние обусловлено одноосной анизотропией, наведённой
в процессе термомагн. обработки. По своим магн. св-вам
феррит Со несколько уступает ферритам Ва и Sr, однако
примерно в 4 раза превосходит их по темп-рному коэф,
изменения Вг и, следовательно, обеспечивает лучшую темп-
рную стабильность магн. систем на его основе. Достоинст-
вом всех магнитотвёрдых ферритов является их очень малая
электропроводность, что обусловливает возможность их ши-
МАГНИТОУПРУГИЕ
288
рокого применения на высоких частотах. Не дефицитность
компонентов ферритов Ва и Sr, возможность автоматизации
процесса произ-ва магнитов из них, невысокая стоимость
обусловили их наибольшее из всех М. м. применение в
самых разл. областях техники. Осн. недостатки ферритовых
М. м.— высокая твёрдость, хрупкость, сравнительно высокие
значения темп-рных коэф. магн. параметров, ограничиваю-
щие темп-рный диапазон использования таких М. м.
(230—500 К).
7. Сплавы металлов группы железа с редко-
земельными металлами, представляющие собой
интерметаллич. соединения с исключительно высокой одно-
осной кристаллографич. анизотропией. На основе таких
сплавов разработаны М. м. с рекордными значениями
Нс (640—1300 кА/м) и WMaKC (55—80 кДж/м3) при достаточно
высоких значениях Вг (0,77—1,0 Тл) и удовлетворит, характе-
ристиках темп-рной и временной стабильности. Изготовля-
ются М. м. этой группы гл. обр. методами порошковой
металлургии, хотя используются и др. методы, напр.
плазменное напыление толстых (до 1 мм) плёнок с после-
дующей термомагн. обработкой. К осн. недостаткам М. м.
этой группы относятся высокая твёрдость, хрупкость, по-
вышенная стоимость. Применяют их в основном в техн,
системах, где большое значение придаётся снижению мас-
сы и габаритных размеров. Кол-во пром, марок этих М. м.
непрерывно растёт по мере разработки новых составов,
повышения регламентируемых параметров и уменьшения
себестоимости.
8. Композиционные М. м., изготовляемые на основе
порошков М. м. 6-й и 7-й групп приведённой классифика-
ции и полимерной связки в виде пластич. масс (магнито-
пласты) или связок типа каучука (магнитоэласты). За счёт
сравнительно большого кол-ва немагн. фазы магн. св-ва
этих М. м. существенно ниже, чем материала порошка-
наполнителя, однако преимуществами таких М. м. являются
высокая технологичность при формообразовании и после-
дующей обработке, возможность изготовления магнитов
сложной формы.
9. Материалы для магнитной записи, получае-
мые нанесением М. м., как правило, в виде тонкодисперс-
ного порошка со связкой на немагн. подложку (ленту,
проволоку, гибкие и жёсткие диски). Непосредственно в
качестве М. м. нашли применение порошки оксидов пере-
ходных металлов, магнитотвёрдых ферритов или покрытия
из сплавов Со — Ni, Со — W, Со — Ni — Р и др., получае-
мые вакуумным напылением, гальванич. или хим. осажде-
нием на основу. При создании таких М. м. стремятся по-
лучить максимально возможную Вг и умеренную Нс. Вели-
чина Нс должна быть не слишком низкой — достаточной для
того, чтобы обеспечивать сохранность записанной инфор-
мации, но и не слишком высокой — с тем чтобы обеспе-
чивать возможность записи информации при разумных зна-
чениях тока записи. Обычно Нс находится в диапазоне
20—80 кА/м в зависимости от плотности записи, способа
записи информации и т. п.
В радиоэлектронике М. м. находят применение для изго-
товления магн. систем громкоговорителей, твердотельных
и вакуумных СВЧ приборов, устр-в памяти на цилиндриче-
ских магнитных доменах, всевозможных датчиков на герко-
нах и Холла преобразователях, разл. механич. удержи-
вающих устр-в и мн. др. узлов профессиональной и бы-
товой аппаратуры.
Лит. см. при ст. Магнитные материалы. В. Р. Никитин.
МАГНИТОУПРУГИЕ Е ЛНЫ, волны, возникающие в
магнитоупорядоченных кристаллах (в ферро-, ферри- и
антиферромагнетиках) в результате взаимодействия магн.
и упругих волн (магнитоупругого взаимодействия) в областях
совпадения частот и волновых векторов этих волн. Магн.
волны — поверхностные и объёмные магнитостатические
(см. Магнитостатические колебания), поверхностные и
объёмные спиновые волны — могут взаимодействовать как
с продольными, так и с поперечными упругими волнами
(см. Акустические волны). Причины магнитоупругого взаи-
модействия — магнитострикция и обратный по отношению
к ней магнитоупругий эффект (Виллари эффект), приводя-
щие к тому, что колебания спинов (а следовательно,
магн. моментов) с к.-л. частотой сопровождаются колеба-
ниями с той же частотой ионов крист, решётки и наоборот:
колебания ионов — колебаниями спинов. Магнитоупругое
взаимодействие наиболее сильно проявляется в областях
совпадения частот и волновых векторов магн. и упругих
волн, что и приводит к возникновению М. в. Многообразие
магн. и упругих волн обусловливает неск. областей сущест-
вования М. в. (напр., в ферромагнетиках — до 8, а в ферри-
и антиферромагнетиках из-за наличия двух магн. подре-
шёток— до 16). Реально наблюдаемое число областей
существования М. в. зависит от соотношения между частот-
ным диапазоном каждой области и измеренной по частоте
шириной линии ферромагнитного резонанса. Наиболее ве-
лико оно в монокристаллах железоиттриевого граната,
обладающего очень малыми акустич и ферромагн поте-
рями. М. в. в малых образцах (с размерами порядка
длины магнитоупругой волны) вырождаются в магнито-
упругие колебания.
В основном М в. используются в управляемых магн.
полем линиях задержки и фильтрах разл. назначения,
в корреляторах и устр-вах свёртки сигналов, а также в др.
элементах систем аналоговой обработки сигналов на СВЧ.
Известно применение М. в. и в качестве возбудителей
Гиперзвука. В. И. Зубко».
Магнитофон. Рис. 1. Упрощённая структурная
электрическая схема бытового магнитофона:
Вх — входное гнездо для сигналов записи;
П|, Пг, Пз— переключатели режима работы (в по-
ложении 3 — запись, в положении В — воспроиз-
ведение); УУ — универсальный усилитель эле-
ктрических сигналов записи и воспроизведения;
ГУ—-универсальная головка; ГС — головка сти-
рания; ГВЧ — высокочастотный генератор для
подмагничивания ленты и стирания записи; УЭ —
устройство электропитания; Гр — громкогово-
ритель; И — индикатор уровня записи; Ki, К2—
подающая и принимающая катушки; Л — магнит-
ная леи та; Pi, Р2— направляющие ролики.
Рис. 2. Бытовой магнитофон.
УЭ
гвч
***оВ
рВ
Пз
289
МАЗЕР
МАГНИТОФОН (от магнит и греч. phone — звук),
устройство для магнитной записи звука (обычно на магн.
ленту) и его воспроизведения. В состав М. входят: ленто-
протяжный механизм, выполненный по 1-, 2- или 3-моторной
схеме привода; усилитель электрич. сигналов звуковой час-
тоты (для записи и воспроизведения); магнитные головки
для записи, воспроизведения и стирания записанной фоно-
граммы (часто используют только 2 головки — для стирания
и универсальную, служащую как для записи, так и для вос-
произведения); генератор высокочастотных колебаний
ленты (40—200 кГц) для стирания записи и подмагничи-
вания (для достижения почти полной пропорциональности
между намагниченностью ленты и силой тока сигнала в
магн. головке); индикатор уровня записи; блок коммутации
и переключения режимов работы; встроенные или вынос-
ные громкоговоритель и микрофон (рис. 1). Аппарат для
звукозаписи, в к-ром отсутствуют усилитель мощности и
громкоговоритель, наз. магнитофонной приставкой.
Различают М. профессиональные (студийные, репор-
тажные и др.) и бытовые (любительские), катушечные и
кассетные, моно- и стереофонические (соответственно с
одним или двумя каналами записи — воспроизведения)
(рис. 2). Осн. технич. характеристики М., определяющие
качество записи и воспроизведения звука: скорость движе-
ния ленты (ЗВ,1; 19,05; 9,53; 4,76; 2,38 и 1,19 см/с); рабочий
диапазон частот (от 16—22000 до 63—10000 Гц); уровень
шумов в канале записи — воспроизведения (от —42 до
—64 дБ); коэф, гармонии, искажений (1,5—5%). Большин-
ство совр. М. допускает работу на 2 или 3 скоростях
движения ленты по выбору. Для снижения уровня шумов
в М. используются спец, системы шумоподавления и
динамич. фильтры. Для предотвращения перегрузок (пре-
вышения номинальных уровней сигналов) при записи и вос-
произведении звука, являющихся причиной увеличения не-
линейных искажений, применяют системы автоматич. регу-
лировки усиления и индикаторы уровня записи, выполнен-
ные на газоразрядных лампах, светодиодах или жидких
кристаллах, а также в виде стрелочных приборов. В зави-
симости от назначения и класса М. может дополнительно
иметь устр-ва и приспособления, улучшающие его эксплуа-
тац. характеристики (автостоп, счётчик ленты, автоматич.
регулятор натяжения ленты, переключатель типа ленты,
переключатель каналов, переключатель дорожек и др.).
Запись звука осуществляется на магн. ленту шириной
6,25 мм (в катушечных М.) и 3,12 мм (в кассетных М.);
по составу в-ва магн. слоя различают 3 типа ленты: БегОз,
СгОг, Fe — Сг. Звук записывается на одну (монофонич.
запись) или две и более дорожек (стереофонич. запись).
Разновидностью М. является диктофон (отличается гл.
обр. более простой кинематич. схемой, меньшей полосой
пропускаемых частот, меньшими размерами; как правило —
кассетный). Запись информации на магн. ленту использу-
ется также в видеомагнитофонах, запоминающих устройст-
вах ЭВМ, автоматич. регистрирующих устр-вах информа-
ционно-измерит. систем и т. д. (см. Запись и воспроизве-
дение информации).
Лит.: Справочник по технике магнитной записи. К., 1981.
А. Н. Енгалычев.
МАГНИТОЧУВСТВЙТЕЛЬНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИ-
КОВЫЕ ПРИБОРЫ, полупроводниковые приборы, рабо-
та к-рых основана на использовании гальваномагнитных
явлений. В М. п. п. под действием магн. поля либо возникает
разность потенциалов (Холла преобразователи, двухколлек-
торные магнитотранзисторы), либо изменяется электрич.
сопротивление или протекающий через прибор электрич.
ток (магниторезисторы, преобразователи на основе гальва-
номагниторекомбинационного эффекта, магнитодиоды и би-
полярные магнитотранзисторы). К нач. 90-х гг. 20 в. наи-
большее распространение получили преобразователи (дат-
чики) Холла, магниторезисторы и магнитодиоды.
В датчиках Холла в направлении, перпендикуляр-
ном приложенному магн. полю и протекающему электрич.
току, на боковых гранях ПП кристалла возникает разность
потенциалов (эдс Холла), к-рая пропорциональна как ве-
личине протекающего тока, так и индукции магн. поля.
Действие магниторезисторов основано на изменении
подвижности носителей заряда, а следовательно, и
электрич. сопротивления ПП слоя в поперечном магн. поле
(магниторезистивном эффекте). Важной особенностью
таких М. п. п. является нелинейный характер зависимости
электрич- сопротивления от величины магн. индукции.
В магнитодиодах магн. поле изменяет концентрацию
и пространств, распределение инжектир. носителей заряда
в базе вследствие искривления линий тока, эффективного
времени жизни и инжекции неравновесных носителей (маг-
нитодиодный эффект), что вызывает, как правило, уменьше-
ние тока. В М. п. п. на основе гальваномагнитрре-
комбинационного эффекта магн. поле, отклоняя
электроны и дырки к поверхности ПП, усиливает рекомбина-
цию и снижает концентрацию равновесных носителей. Такие
М. п. п. создаются на основе ПП с проводимостью, близ-
кой к собственной. Для биполярных магнитотран-
зисторов характерно изменение под действием магн.
поля коэф, передачи и, следовательно, уменьшение тока
коллектора. В двухколлекторных магнитотран-
зисторах в зависимости от полярности магн. поля боль-
шая часть инжектир. носителей поступает на какой-то один
из коллекторов, в результате между коллекторами возни-
кает разность потенциалов, пропорциональная величине
магн индукции.
В качестве ПП материала при изготовлении М. п. п. чаще
всего используются InSb с примесью Ni, германий и крем-
ний. М. п. п. применяют в измерителях магн. поля, устр-вах
ввода информации в ЭВМ, а также в качестве бесконтакт-
ных датчиков в системах автоматики, телемеханики, связи
и т. д.
Лит.: Викулин И. М., Викулина Л. Ф., Стафеев В. И., Гальвано-
магнитные приборы, М., 1983; Егиазарян Г. А., Стафеев В. И., Маг-
нитодиоды, магнитотранзисторы н их применение, М-, 1987„
8. И. Стафеев.
МАГНИТОЭЛЕКТРбНИКА, область твердотельной
электроники, базирующаяся на использовании магн. свойств
вещества. К числу наиболее типичных классов объектов
М. относятся приборы управления потоками эл.-магн. высо-
кочастотной энергии (напр., ферритовые вентили, цирку-
ляторы, фазовращатели), запоминающие и логич. устр-ва,
а также приборы, в к-рых используются св-ва магнито-
статич. волн и явления ферромагн. резонанса и ЯМР=
МАЗЕР (от нач. букв англ, слов Microwave Amplification
by Stimulated Emission of Radiation — усиление микроволн
с помощью индуцированного излучения), термин, обозна-
чающий квантовые генераторы и квантовые усилители СВЧ
диапазона. К М. относят, в частности, парамагнитные кван-
товые усилители, молекулярные генераторы.
МАЗЕР НА ЦИКЛОТРОННОМ РЕЗОНАНСЕ
(МЦР), электровакуумный СВЧ прибор, работа к-рого осно-
вана на взаимодействии потока электронов, движущихся в
постоянном магн. поле по винтовым траекториям, с высо-
кочастотными полями резонаторов или волноводов на час-
тотах, близких к циклотронной частоте электронов (или
кратной ей). Предназначен для усиления и генерирования
эл.-магн. колебаний в основном в миллиметровом и суб-
миллиметровом диапазонах длин волн. Использование
в назв. прибора слова мазер указывает на тот факт, что
усиление эл.-магн. волн в МЦР осуществляется посредством
индуцир. излучения. Возможность получения когерентных
СВЧ колебаний от ансамбля вращающихся с циклотронной
частотой электронов (см. Циклотронный резонанс) обосно-
вали одновременно и независимо друг от друга в кон.
50-х гг. 20 в. А. В. Гапонов-Грехов и В. В. Железняков
(СССР), Р, Твисс (Австралия) и Шнайдер (ФРГ). Было уста-
новлено, что в потоке электронов с винтовыми траектория-
ми под действием эл.-магн. волны с частотой со, близкой к
циклотронной частоте электронов (0ц=еНо-с/£. (где С=
=mo*c V1 —v2/c2— энергия электрона, то, е и ve — мас-
са покоя, заряд и скорость электрона соответственно,
с — скорость света, Но — напряжённость однородного ста-
тич. магн. поля), возникает поперечная по отношению к
магн. полю группировка электронов (сгусток), обусловлен-
ная релятивистской зависимостью циклотронной частоты от
19 Энц. словарь «Электроника»
МАЗЕР
290
энергии электронов, либо продольная группировка, вызван-
ная неоднородностью высокочастотного поля. Излучение
образовавшихся сгустков приводит к усилению волны.
МЦР образуют отдельный класс СВЧ приборов, отличаю-
щихся друг от друга электродинамическими системами, а
также эффектами, обеспечивающими индуцир. циклотрон-
ное излучение. К нач. 90-х гг. практически реализован
и используется лишь один вид МЦР приборов-генера-
торов, получивший назв. гиротрон (рис. 1). Элект-
ронный поток в гиротроне формируется с помощью
адиабатической пушки. Пространство взаимодействия
гиротрона представляет собой аксиально-симметричный
слабонерегулярный волновод в виде достаточно длин-
ного (по сравнению с рабочей длиной волны) отрезка
металлич. трубы с сужениями на концах (т. н. открытый
резонатор); за сужениями труба плавно расширяется
в сторону катода и коллектора. Вывод СВЧ мощности из
пространства взаимодействия осуществляется за счёт того,
что сужение трубы со стороны коллектора обычно меньше,
чем со стороны катода. При этом мощность из пространства
взаимодействия «просачивается» в сторону коллектора,
функции к-рого выполняет другой (т. н. выходной) волно-
вод. Диэлектрич. окно вывода энергии СВЧ располагается
в выходном волноводе за коллектором. Гиротрон с одним
резонатором часто наз. гиромонотроном.
Пост. магн. поле, определяющее в пространстве взаи-
модействия циклотронную частоту, примерно совпадаю-
щую с рабочей частотой гиротронов, создаётся, как пра-
вило, с помощью сверхпроводящего соленоида, поскольку
значения статич. магн. полей гиротронов в миллиметровом
и субмиллиметровом диапазонах значительны и составляют
1—102 Тл. Вблизи адиабатич. пушки и коллектора магн.
поле примерно на порядок меньше, чем в пространстве
взаимодействия, что позволяет иметь значит, размер эмит-
тера электронов (для получения больших токов), а также
реализовать большие площади коллектора. Аксиальная сим-
метрия конструкции гиротрона создаёт одинаковые условия
взаимодействия для всех электронов, что обеспечивает вы-
сокий кпд.
В гиротроне электроны, вылетающие с эмитирующей
области катода, имеют вращат. и постулат, составляющие
скорости с относительно малым абс. разбросом энергии.
В нарастающем от катода к пространству взаимодействия
магн. поле гиротрона происходит увеличение вращат. энер-
гии электронов. Часть её в пространстве взаимодействия
передаётся эл.-магн. полю. Роль продольной составляющей
скорости заключается гл. обр. в том, чтобы вводить элект-
ронный поток в пространство взаимодействия и выводить
из него отработанные электроны. В гиротроне группировка
электронов происходит вследствие зависимости частоты вра-
щения электронов от энергии (неизохронность элект-
ронов), приводящей к образованию сгустка в тормозящей
фазе эл.-магн. волны (рис. 2).
Рабочим типом волны в гиротроне является одна из по-
перечных электрич. волн ТЕ (т=0, 1, 2, ...; л=1, 2, ...)
с необходимым продольным распределением вдоль прост-
ранства взаимодействия, имеющая частоту, близкую к
критич. частоте регулярного волновода и к соц. Устойчивая
генерация на рабочем типе волны обеспечивается в гиро-
тронах благодаря высокой селективности электродинамич.
систем, достигаемой понижением добротности на нерабочих
типах волн и выбором определённого профиля электро-
динамич. системы, а также благодаря оптимизации пара-
метров электронного потока и распределения статич. магн.
поля. Использование в гиротронах (с целью увеличения
поперечных размеров пространства взаимодействия) типов
волн со сложной структурой приводит к необходимости
применять спец, волновые трансформаторы, к-рые преобра-
зуют рабочий тип волны в волну с требуемой структурой.
Гиротроны отличаются высокой эффективностью взаимо-
действия: электронный кпд обычно достигает 0,5—0,6, а при
условии оптимизации параметров электронного потока,
продольного распределения ВЧ поля и величины статич.
магн. поля может быть доведён до 0,8—0,9. На гиротронах
получены макс, уровни СВЧ мощности практически во всём
миллиметровом диапазоне: на длине волны 3 мм и 6,7 мм
достигнутые значения импульсной мощности составляют
св. 1 МВт (СССР), а достигнутые значения непрерывной
мощности в 5-мм диапазоне — св. 200 кВт (США).
Другие виды МЦР (с более сложными, чем в гиротроне,
электродинамич. системами) имеют аналоги среди обычных
СВЧ приборов О-типа. Наибольший интерес представляют
МЦР-усилители: гироклистрон (аналог пролётного
клистрона) и гиро-ЛБВ (аналог обычной ЛБВ). Во входном
резонаторе гироклистрона (рис. 3) внеш, высокочастотный
сигнал производит модуляцию электронного потока (дви-
жущегося по винтовым траекториям), что приводит к груп-
пировке электронов по фазе вращения в пространстве
дрейфа. Электронные фазовые сгустки возбуждают в
выходном резонаторе эл.-магн. колебания с частотой вход-
Рис. 2. Схема группировки электронов в сгустки
в гиротроне: а — исходное попожение электро-
нов (1, 2, 3) в однородном статическом
магнитном поле с напряжённостью Но, вращаю-
щихся с цикло'ронной частотой u>H = е-Но/то'с;
б — положение эпектронов пр*Р воздействии
эпектрнческого высокочастотного поля с часто-
той с учётом зависимости циклотронной
частоты от скорости электронов. Электрон 1
движется относительно ВЧ волны в нулевой фазе
и не меняет характера своего движения.
Электрон 2 движется в тормозящей фазе ВЧ
волны, переходит в результате торможения
на меньший радиус вращения, частота его
вращения увеличивается, он «догоняет» по ази-
муту электрон 1. Электрон 3 движется в уско-
ряющей фазе ВЧ волны, переходит в резуль-
тате ускорення на больший радиус вращения,
частота его вращения уменьшается, он прибли-
жается по азимуту к электрону 1.
Рис. 3. Схема гироклистрона (а) и гиро-ЛБВ (6):
1 — винтовой электронный поток; 2 — ввод СВЧ
мощности; 3 — вывод СВЧ мощности; 4 — вы-
ходной резонатор; 5—пространство дрейфа;
6 — входной резонатор; 7 — волновод.
Мазер нв циклотронном резонансе. Рис. 1. Схема
гиротрона (а) и продольное распределение
статического магнитного поля в гиротроне
(б): 1 —адиабатическая пушка; 2— соленоид;
3 — волновод; 4 — выходное окно дпя вывода
СВЧ мощности; 5 — коллектор; 6 — сужение вол-
новода; 7 — электронный поток; Но—напряжён-
ность статического магнитного поля.
МАКСВЕЛЛА
ного сигнала. Гироклистрон может иметь и более двух ре-
зонаторов. При понижении добротности резонаторов, что
достигается уменьшением нерегулярности электродинамич.
системы, гироклистрон превращается в гиротвистрон
(аналог твистрона). В гироклистроне, как и в гиротроне,
в качестве рабочих волн используются поперечные электрич.
волны, частота к-рых близка к критич. частоте регулярного
волновода. По теоретич. оценкам параметров гироклистро-
нов можно ожидать реализации таких же значений выход-
ной мощности, как и в гиротронах, высоких значений кпд
и коэф, усиления. Осн. трудность создания гироклистрона —
обеспечение устойчивого усиления на рабочем типе волны
на частоте входного сигнала.
В гиро-ЛБВ предлагается использовать в качестве электро-
динамич. системы волновод с бегущей волной, к-рая вза-
имодействует с потоком электронов, имеющих винтовые
траектории. Согласно расчётам, в таком усилителе может
быть достигнуто усиление 15—20 дБ в полосе рабочих
частот 5—15% от средней частоты, мощность же несколь-
ко ниже, чем в гиротронах. Получить устойчивое усиление
в гиро-ЛБВ ещё труднее, чем в гироклистроне.
МЦР находят применение в установках для нагрева плаз-
мы, в прецизионной газовой спектроскопии, а также для
изучения нелинейных эффектов в твёрдом теле. Создание
МЦР-усилителей позволит значительно улучшить параметры
радиотехн. систем в миллиметровом диапазоне.
В. Е. Мясников.
При переходе от слаборелятивистских к релятивистским
энергиям эл-нов кпд гиротрона существенно снижается
из-за сильной неизохронности вращения частиц. От этого
недостатка в основном свободны мазеры на цикло-
тронном авторезонансе (МЦАР), представляющие
собой другую разновидность МЦР. В МЦАР электроны,
движущиеся по винтовой траектории в однородном маг-
нитостатич. поле Ho-zo(zo— единичный вектор вдоль оси
z), взаимодействуют с эл.-магн. волной Е*ехр [i(cot—к-г)],
обладающей фазовой скоростью Уф=<о/кг, близкой к ско-
рости света с (Е — напряжённость электрич. ВЧ поля,
к — волновой вектор). Возможность достижения в МЦАР
высокого кпд связана с частичной компенсацией эффектов,
вызванных неизохронностью вращения частиц, доплеров-
ским смещением частоты волны. При с динамич. рас-
стройки Аюц и kz*Avz, обусловленные изменением цикло-
тронной частоты (Оц и постулат, скорости vz электрона,
точно компенсируют Друг друга, вследствие чего условие
циклотронного резонанса ал — kz‘Vz=(Du, будучи выполнен-
ным в нач. момент, поддерживается при любом изме-
нении энергии частицы £=то-с2-у, где у=(1—vz/c2—
—ve/c2)-1 и Vg — азимутальная составляющая скорости
электрона. Это явление получило назв. «циклотронный
авторезонанс». В условиях точного авторезонанса электрон
ведёт себя как линейный (изохронный) осциллятор. Ста-
ционарный поток таких осцилляторов лишь поглощает энер-
гию эл.-магн. волны. Для эффективного усиления или гене-
рации волны необходима определённая неизохронность
колебаний электронов, величина к-рой регулируется введе-
нием небольшой отстройки скоростей: (уф—с)^=0. Если
(уф—cJCc-y-2, то при сколь угодно большой энергии
8 и определённой вращат. скорости электронов v& волне
может быть передана энергия порядка начальной кинетич.
энергии электронов (т. е. обеспечен высокий электронный
кпд). Из-за Доплера эффекта частота генерации в МЦАР
возрастает с увеличением энергии частиц: (о~у2(оц и при
ультрарелятивистских энергиях (у^>1) значительно превы-
шает циклотронную частоту (в отличие от релятивистского
гиротрона, где уф^>с, эффект Доплера несуществен и
частота генерации (о^юц уменьшается при увеличении
энергии частиц). Это обстоятельство в сочетании с возмож-
ностью получения высокого кпд делает МЦАР одним из
наиболее перспективных источников мощного когерентного
излучения в миллиметровом, субмиллиметровом и ИК диа-
пазонах длин волн.
Лит..* Гапонов А. В., «Изи. вузов. Радиофизика», 1959, т. 2, № 3,
с. 450—62; № 5, с. 836—37; Железняков В. В., там же, I960, т. 3,
№ 1, с. 57—66; Братман В. П. и др», Циклотронные и синхротронные
мазеры., в сб.; Релятивистская высокочастотная электроника, под ред, А»В- Га-
понова-Грехова, Г., 1979; Гиротрон. Сб. науч, трудов, под ред. А. В. Гапонова-
Грехова, Г., 1981; Twiss R. Q., «Austral. J. Phys.», 195В, v. 11, № 4,
р. 564—79; Schneider J., «Phys. Rev. Lett.», 1959, v. 2, № 12,
p. 504—05. В. Л. Братман.
МАКРО... (от греч. makros — большой, длинный), часть
сложны слов, означающая «большой», «крупных раз-
меров» (противоположно микро...), напр. макроструктура.
МАКСВЕЛЛА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ, описывает распре-
деление плотности вероятности f(v) частиц по скоростям
в макроскопич. физ. системе, находящейся в статистич.
равновесии, при условии, что движение частиц подчиняется
законам классич. механики (напр., в идеальном газе):
f(v) = n(m/2 лЛ 7)лехр{— /и(о*-|- u^/ZAT),
где m — масса частицы, п — число частиц в ед. объёма,
к — постоянная Больцмана, Т — абс. темп-ра, vx, vy, vz —
составляющие скорости вдоль координатных осей. М. р.—
частный случай Больцмана распределения для свободного
(в отсутствие внеш, силовых полей) идеального газа. Для
квантовомеханич. систем М. р. справедливо при малых кон-
центрациях частиц и сравнительно высоких темп-рах.
Лит. см. при ст. Статистическая физика.
МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ, основные уравнения
классич. электродинамики, описывающие пространственно-
временные изменения эл.-магн. поля в разл. средах и в
вакууме при известном распределении электрич. зарядов
и токов. Сформулированы в 1873 англ, физиком Дж. К. Макс-
веллом. М. у. могут быть записаны в интегральной или
дифференциальной форме. М. у. в интегральной
форме:
/‘К+4$°‘и- I»
MS' <2>
sL
(£) DdS = 5 Qdv, (3)
Js j?s
^BdS = 0. (4)
Первое M. у. выражает закон возбуждения магн. поля
полным током: циркуляция напряженности магнитного
поля Н по любому замкнутому контуру L равна сумме обыч-
ного электрич. тока с плотностью j и тока смещения с
плотностью -j— (D — электрическая индукция) через по-
верхность SL, ограниченную данным контуром. Второе
М. у. является математич. формулировкой закона о возбуж-
дении электрич. поля изменяющимся во времени магн. по-
лем: циркуляция напряжённости электрического поля Е по
любому замкнутому контуру L равна с обратным знаком
скорости изменения магнитного потока через поверхность
SL, ограниченную этим контуром. Третье М. у. представ-
ляет собой обобщение Кулона закона на случай произволь-
ного распределения заряда с объёмной плотностью р:
поток вектора D через замкнутую поверхность S равен
заряду в ограниченном ею объёме Vs. Четвёртое М. у.
выражает опытные данные об отсутствии в природе магн.
зарядов: поток вектора магнитной индукции В через замк-
нутую поверхность 5 равен нулю (силовые линии вектора
В всегда замкнуты или бесконечны).
Если векторы Е, В, D, Н эл.-магн. поля являются непре-
рывными ф-циями координат, то М. у. можно представить
в дифференциальной форме:
rotH=/+-^-, (5)
rot£=— (6)
div/) = e (7)
divB = 0 (8)
По физ. смыслу уравнения (5)—(8) — то же, что уравнения
(1)—(4); они получаются при предельном рассмотрении
циркуляции Н и Е по бесконечно малому контуру (L—► 0 и,
соответственно, SL—>0) и потоков D и В через бесконечно
малую поверхность (S—>0, V,—>0).
19"
МАЛАЯ
292
Для разрывных функций Н, Е, D и В из (1)—(4) следуют
условия на разрывах. Так, если на поверхности S заряд и (или)
ток распределены с конечной поверхностной плотностью
Qs и is (случай, реализуемый, напр., на границах раздела
нек-рых сред), то на этой поверхности терпят разрыв каса-
тельная к этой поверхности составляющая Н и нормальная
составляющая D и остаются непрерывными касательная
составляющая Е и нормальная составляющая В:
[л, Н2 [ft> ^2
я (D2 — D,) = qs, n (B2 — B,) = 0.
Здесь n — единичный вектор нормали к S в данной точке,
направленный из области 1 в область 2. Из уравнений (1) и
(3) следует закон сохранения заряда:
QdV= — ^jdS
v-s s
Этот же закон в дифференциальной форме:
^F=-div'-
Смысл величин, входящих в уравнения (1)—(4) или
(5)—(8), различен для вакуума и сплошной среды. В вакууме
векторы индукции пропорциональны соответствующим век-
торам напряжённости:
D = е(УЕ, В = (9)
где Со и ро — соответственно электрич. и магн. постоянные
СИ. В отсутствие зарядов и токов (q=0, J=0) М. у. вместе
с (9) образуют полную систему, т. е. при соответствующих
начальных, граничных или др. дополнит, условиях имеют
единственное решение. При наличии зарядов М. у. допол-
няются заряженных частиц уравнением движения и обра-
зуют вместе с ним Лоренца — Максвелла уравнения. В
сплошной среде, реально представляющей собой систему
многих заряженных частиц (электронов, атомных ядер), век-
торы Е и В определяются как результат усреднения (сгла-
живания) напряжённостей микроскопии, полей е и h по физи-
чески бесконечно малым объёмам (содержащим, по мень-
шей мере, сотни атомов или молекул). Векторы D и Н
вводятся т. о., чтобы исключить из М. у. заряды и токи
частиц, связанных (взаимно компенсированных) в атомах:
Р = е0Е + Л М,
где Р и М — поляризованность и намагниченность среды
соответственно.
Эл.-магн. явления во мн. средах удаётся описать без
привлечения уравнения движения заряженных частиц.
Вместо него М. у. дополняются т. н. материальными
уравнениями:
D=D(E), B=B(H)J=j(E). (10)
Первые два из уравнений (10) феноменологически описы-
вают эл.-магн. свойства среды, обусловленные наличием
связанных зарядов. Третье уравнение, являющееся обобще-
нием Ома закона, заменяет собой уравнение движения сво-
бодных носителей заряда. Для большинства сред соотноше-
ния (10) удовлетворяют условиям:
Z)(0)=0, В(0)=0, /(0)==0
и записываются в виде
D = е£, В = p/f, j = аЕ,
где ё, р, б в случае изотропных сред — скалярные величины:
соответственно диэлектрическая проницаемость, магнитная
проницаемость и удельная электропроводность, а в случае
анизотропных сред — тензоры второго ранга. При учёте за-
паздывания отклика среды на изменение поля, а также при
передаче в среде локальных возмущений, вызываемых
полем, величины ё, р и б становятся интегральными опе-
раторами по времени и пространству. С помощью Фурье
преобразования эти операторы превращаются в обычные
ф-ции частоты и волнового вектора (соответственно вре-
менная и пространств, дисперсии). В любом случае ё, р
и о могут зависеть от пространств, координат (для неод-
нородных сред), от времени (для нестационарных сред)
и от векторов Е и Н (для нелинейных сред).
Важным следствием, вытекающим из уравнений (5) и (6),
является соотношение, выражающее баланс энергии тока
и электромагнитной энергии:
S § 1“!"- S e!dv
Vs S
Произведение Ej выражает уд. мощность, отдаваемую по-
лем движущимся частицам, величина П=[Е, Н] интерпрети-
руется как плотность потока энергии эл.-магн. поля (Пойн-
тинга вектор).
Во мн. средах и в вакууме система уравнений (5)—(8) и
(10) позволяет для каждого из векторов поля, исключив
остальные, получить волновое уравнение. Т. о., из М. у.
следует и подтверждается опытом, что эл.-магн. поле —
самостоят. физ. объект, обладающий энергией, импульсом
и др. характеристиками, и может существовать в виде
электромагнитных волн без электрич. зарядов и токов.
М. у. справедливы для широкого круга явлений и служат
основой для расчёта полей в радиотехнике и электронике.
Лит.: Стрэттон Д. А.„ Теория электромагнетизма, [пер. с англ.], М.— Л.,
1948; Вайнштейн Л. А., Электромагнитные волны, М., 1957; Ландау Л. Д.,
Лифшиц Е М-, Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982.
В. Г. Бороденке, В. П. Сазонов.
МАЛАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁМА (МИС), см. в ст.
Интегральная схема.
МАЛОШУМЯЩИЙ ТРАНЗИСТОР, транзистор, у
к-рого минимальное значение коэффициента шума (Fmin) не
превышает (условно) 10 дБ.
В биполярных М. т. снижение Fmin достигается одно-
врем. уменьшением омич, сопротивления и толщины базо-
вого слоя, уменьшением паразитных контактных сопротив-
лений, а на высоких частотах (см. СВЧ транзистор) также и
уменьшением ёмкостей электронно-дырочных переходов.
В полевых М. т. снижение Fmin достигается увеличе-
нием отношения крутизны передаточной характеристики к
сумме ёмкостей затвор — исток и затвор — сток, уменьше-
нием паразитных контактных сопротивлений, а также увели-
чением подвижности носителей заряда в канале (особенно
на высоких частотах; см. Полевой СВЧ транзистор), что
обеспечивается уменьшением длины затвора и толщины ка-
нала, а также увеличением уровня легирования канала.
Применяют М. т. во входных каскадах высокочувствит.
радиоаппаратуры. Для полевых М. т. на частоте -~1 кГц,
т. к. значения коэф, шума —0, в качестве параметра
используют эдс шума, величина к-рой —10—8 В/Гц 2. Для
биполярных М. т. на частотах ~5—6 ГГц значение Fmin
составляет 4—5 дБ, а для полевых М. т. на частотах 8—1В ГГц
составляет 1,2—1,7 дБ.
Лит.: Транзисторы. Параметры, методы измерений и испытаний, М., 1968;
Волцит В. В., Каменецкий Ю. А.„ в кн.: Полупроводниковые приборы
и их применение, в. 25, М., 1971. Ю. А. Каменецкий.
МАНИПУЛЯТОР (франц, manipulateur, от лат. mani-
pulus — пригоршня, горсть, manus — рука), устройство,
обычно в виде многозвенного механизма с захватным при-
способлением на конце (рабочий орган), имитирующее
движение руки человека. Шарнирно-рычажные и теле-
скопич. сочленения звеньев обеспечивают рабочему органу
М. от 3 до 9 степеней подвижности (линейные и угловые
перемещения, вращение, схват и удержание) (рис. 1). Раз-
личают копирующие М., приводимые в действие движения-
ми руки и пальцев оператора и в точности повторяющие
(с увеличением или уменьшением масштаба) эти движения,
и М., приводимые в действие механич., электромеханич.,
пневмомеханич. или гидромеханич. приводом по сигналам
с пульта дистанционного управления (рис. 2) либо от
встроенного устр-ва программного управления на базе
микропроцессора или микро-ЭВМ.
В технологии электронного приборостроения М. приме-
няют как автономные устр-ва (напр., для механизации и
автоматизации погрузочно-разгрузочных работ на складах
и заготовит, участках, для перемещения и закрепления
изделий и инструментов на автоматич. и автоматизир.
технологич. оборудовании, при работе с вредными в-вами.
293
МАТРИЧНЫЙ
непосредств. контакт с к-рыми для человека нежелателен),
а также как исполнит, механизмы промышленных роботов.
Лит.: Абалкин Л. И., Камаев В. Д., Юревич Е. И., Автоматические
манипуляторы (промышленные роботы) в народном хозяйстве: социально-
экономические аспекты, М., 1980; Петров Б= А. Манипуляторы, Л., 1984.
В. И. Орлов
МАРКИРОВКА электронных приборов (от нем»
markieren — отмечать, ставить знак), нанесение на детали и
корпуса приборов кодированных знаков (напр., цифр, букв,
цветных полос, точек), обозначающих назначение прибора,
его номинальные параметры, класс точности, дату выпуска,
товарный знак завода-изготовителя и др.
Осн» требованием, предъявляемым к М., является чёт-
кость нанесённых знаков и прочность на стирание. Наиболее
распространена М. с использованием лакокрасочных мате-
риалов; металлич. изделия часто маркируют с помощью
гравирования, клеймения, накатывания. М. стеклянных изде-
лий осуществляется вжиганием, пластмассовых изделий —
вдавливанием маркировочного штампа в момент формова-
ния изделия. В настоящее время (нач. 90-х гг.) всё шире
применяется М. электрофиз. методами (с использованием
ультразвука, лазерного луча и Др-) При автоматизации про-
цессов изготовления ПП приборов и ИС маркировочные
знаки используются для автоматич. управления движением
ПП пластин (подложек) по технологич. циклу.
С. А. Преображенский.
МАСКИРОВАНИЕ, способ получения заданной конфигу-
рации элементов ИС и печатных плат, заключающийся
в применении масок для защиты определённых участков
поверхности от осаждаемых материалов или травителя.
Свободная маска (трафарет) представляет собой
обычно тонкий металлич. листовой или сетчатый экран с
отверстиями, очертания и расположение к-рых соответст-
вуют конфигурации наносимых плёночных элементов (см.
Трафаретная печать). К о н т а к т н а я маска изготовляется
в виде плёнки, чаще всего из фоторезиста, нанесённой не-
посредственно на подложку или основание печатной платы
с последующим получением рисунка методом литографии»
Лиг»: Черняев В. Н., Технология производства интегральных микросхем,
М. А. Пешков.
М., 1977.
Рис. 2. Дистанционно управляемый манипулятор
с электроприводом (внешний вид).
Манипулятор. Рис. 1. Кинематические схемы
манипуляторов: одноручного с 5 (а) и двуруч-
ного с 8 (6) степенями подвижности (стрелками
показаны направления возможных перемещений
индикатор. Двухмерная (а) и трех-
Матричный
мерная (б) матрицы матричного индикатора:
А — элемент изображения; 1, 2 и 3—совокуп-
ность электродов, образующих элементы изобра-
жения; U — напряжение, подаваемое на вход
индикатора.
МАССОВОЕ ЧИСЛО (А), общее количество нуклонов
(протонов и нейтронов) в атомном ядре; указывается обыч-
но слева вверху рядом с символом элемента. Напр., ,6О озна-
чает изотоп кислорода с М. ч., равным 16. М. ч. и зарядное
число (атомный номер) Z определяют состав атомного
ядра: Z протонов и (А—Z) нейтронов. Относит, значение
массы атома, выраженное в атомных ед. массы и округ-
лённое до ближайшего целого числа, равно его М. ч.
матричный индикатор, отображения информа-
ции прибор, в к-ром информация представляется на экране
в виде совокупности светящихся элементов, причём каждый
элемент изображения излучает световой сигнал только при
одновременной подаче возбуждающих импульсов на все
электроды, образующие этот элемент; разновидность знако-
синтезирующего индикатора. По принципу действия М. и.
разделяются на электролюминесцентные, жидкокристал-
лические, газоразрядные, а также индикаторы на основе
инжекционных диодов и вакуумных систем с распределён-
ным электронным потоком. Мин. число управляющих кана-
лов п связано с числом элементов изображения N условием:
n=K-N /к (К — число электродов, образующих элемент
изображения). Наиболее распространённым является М. и»
с двухмерной матрицей, состоящей из строк и столбцов,
К=2 (рис., а). М. и. с К>2 применяются только в вакуум-
ных матричных экранах, где элемент изображения выбирает-
ся одновременной коммутацией трёх электродов, управляю-
щих прохождением электронного тока на экран (рис., б).
Элементы М. и. могут возбуждаться поочерёдно (поэле-
ментное возбуждение) и одновременно целыми строками
(построчное возбуждение). При построчном возбуждении
время возбуждения, а следовательно, и яркость возрастают
в VN раз, однако схема управления усложняется из-за
необходимости предварит, запоминания последовательно
поступающих на вход электрич. сигналов и их последующей
одновременной подачи на элементы коммутируемой стро-
ки. В этом режиме время запоминания равно времени раз-
вёртывания строки, число запоминаемых элементов — VN.
В М. и. кроме элементов, возбуждаемых полезным сигна-
лом, под частичным (фоновым) напряжением оказываются
МАЯЧКОВАЯ
294
также элементы, расположенные на коммутируемых строке
и столбце, что приводит при отсутствии ярко выраженного
порога «включения» элементов к фоновому (паразитному)
свечению целых областей экрана. Это может вызвать рез-
кое снижение контраста воспроизводимого изображения.
Подача на строку положительных, а на столбец отрицат.
импульсов, а также дополнит, введение на остальные строки
(столбцы) компенсирующих импульсов позволяют в пре-
дельном случае повысить отношение полезного напряжения
к фоновому до 3. Полное подавление фонового свечения
достигается либо при наличии сильной нелинейности вольт-
яркостной характеристики излучающего элемента (напр., в
случае газоразрядной ячейки или тонкоплёночного электро-
люминесцентного слоя), либо с помощью нелинейного со-
противления, вводимого в цепь «излучающий элемент —
матричные электроды». Объединением всех выводов строк
(столбцов) в дополнит, матрицу можно уменьшить число
каналов управления в М. и. с 2 VN до 4VN (так, введение
одной дополнит, матрицы для первого ТВ стандарта снижает
число каналов с п=1 200 до п-^100), однако увеличение числа
последовательно включённых матриц, повышение числа
К и введение компенсирующих импульсов неизбежно по-
вышают затраты мощности на управление. Осн. достоинство
М. и.— малая глубина устр-ва отображения, выполненного
на его основе (толщина газоразрядного М. и. не превышает
нескольких см, а электролюминесцентного и жидко-
кристаллич. М. и.— долей см); гл. недостаток — низкая
экономичность управления.
Лит.; Лямичев И. Я., Устройства отображения информации с плоскими
экранами, М., 1983. И. Я. Лямичев.
МАЯЧКОВАЯ ЛАМПА, электронная лампа (диод или
триод), по внеш, виду напоминающая башню маяка (рис.).
Малые значения индуктивности выводов, межэлектродной
ёмкости и времени пролёта эл-нов в М. л. достигаются
благодаря определённой форме электродов (выполненных
в виде дисков) и уменьшенным межэлектродным расстоя-
ниям (до долей мм). Электроды в М. л. подсоединяются
к съёмной части колебательной системы, выполненной в
виде отрезков коаксиальной линии. Разработанные в 40-х гг.
20 в. М. л. предназначались для детектирования, генери-
рования, усиления и преобразования частоты в дециметро-
вом и сантиметровом диапазонах радиоволн (предельные
рабочие частоты до 3,3 ГГц, выходная мощность 30—
150 мВт). В 60-х гг. М. л. заменены более совершенными
металлокерамическими лампами.
Лит.: Хлебников Н. Н., Электронные приборы, М., 1966; Петров К. С.,
Язгур О. Я., Электронные приборы, М-, 1970.
МДМ-СТРУКТУРА (металл — диэлектрик — ме-
та л л-структура), упорядоченная совокупность тонких
(менее 1 мкм) слоёв металла, диэлектрика и металла, нане-
сённых на подложку (из ситалла, сапфира, керамики, квар-
ца). Применяется для создания на их основе конденсаторов,
микрополосковых линий СВЧ ИС, эмиттеров транзисторов
с металлич. базой и др. приборов, принцип действия к-рых
основан на использовании туннельного эффекта или над-
барьерной эмиссии в диэлектрике (в зависимости от высоты
потенциального барьера на границе с металлом и толщины
диэлектрич. слоя; напр., при толщине диэлектрич. слоя
Маячковая лампа. Маячковая лампа: I—катод;
2 — управляющая сетка; 3 — анод; 4 — дисковый
вывод; 5 — дисковый вывод управляющей сетки;
6 — стеклянные цилиндры вакуумно-плотной обо-
лочки; 7 — корпус.
МДП-конденсатор. Структурная схема МДП-
конденсатора, входящего в состав интегральной
схемы.
менее 10 нм преобладает туннелирование «горячих» эл-нов
из одного металлич. слоя в другой).
В МДМ-с. обычно используются металлы с высокой про-
водимостью (Au, Си, AI); для улучшения адгезии металлич.
слоя к диэлектрику применяют подслой из Cr, Ti, V, сплава
Ni— Cr толщиной 10—100 нм. Если металлич. слои выпол-
нены из одного металла, то структура наз. симметричной,
если из разных — несимметричной. Диэлектриком в МДМ-с.
служат SiO, S1O2, AI2O3, TiO2, Та2Оь и др. А. б. Егудин.
МДП-КОНДЕНСАТОР, конденсатор на основе МДП-
структуры. Диэлектриком в МДП-к. обычно служит слой
SiO2f созданный на поверхности ПП материала (напр., Si),
к-рый образует одну из обкладок; др. обкладкой служит
слой металла (напр., AI) или др. материала с высокой
проводимостью (напр., поликрист. Si), нанесённый на по-
верхность диэлектрика. МДП-к. пост, ёмкости используются
в ПП ИС, где они создаются поверх сильнолегир. слоёв ПП,
образуемых одновременно с формированием контактных
областей (рис.).
Лит.: Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ.,
кн. 1—2, М., 1984; Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д.,
Полупроводниковые приборы, 4 изд., М., 1987.
МДП-СТРУКТУР А (металл — диэлектрик — по-
лупроводник-структура), упорядоченная совокуп-
ность тонких (менее 1 мкм) слоёв металла и диэлектрика, на-
несённых на полупроводниковую пластину. Применяется для
создания на её основе МДП-транзисторов, МДП-конденса-
торов, приборов с зарядовой связью, МДП-фотоэлектрон-
ных умножителей и др. приборов. МДП-с. формируются
методами планарной технологии на основе любого ПП,
однако наибольшее распространение получили структуры
на монокрист, кремнии (Si).
В качестве диэлектрика обычно используют диоксид
кремния (SiO2) — МОП-структура (металл — оксид — полу-
проводник-структура) или нитрид кремния (SiaN4), оксид
алюминия (А12Оз) и др. диэлектрики в сочетании с SiO2,
напр. двухслойный диэлектрик (SiO2 — Si3N4) — МНОП-
структура (металл — нитрид — оксид — полупроводник-
структура). Слой диэлектрика на поверхности пластины
создаётся либо осаждением, либо термич. или анодным
окислением поверхностного слоя самой пластины. Металлич.
слои наносят гл. обр. осаждением в вакууме; используются
AI, Мо и др. металлы, а в технологии МДП-ИС — легиро-
ванный поликрист. Si (его электропроводность примерно в
10 раз меньше, чем у Мо).
Наибольшее распространение получили М О П-с т р у к т у-
р ы на кремнии со слоем SiO2, полученным термич. окисле-
нием Si. При создании МОП-структуры на основе др. ПП
материала (напр., GaAs, 1пР) сначала формируется
электрич. подслой (напр., Ga2O3) посредством анодного
окисления ПП, а затем поверх подслоя наносят при помо-
щи пиролиза кремнийорганич. соединений или др. способом
слой SiO2. На основе МОП-структур изготовляют полевые
транзисторы с изолир. затвором, МОП-конденсаторы,
монолитные ИС и др.
В М Н О П-с т р у к т у р а х слой SiO2 покрывается слоем
нитрида кремния (Si3N4). В плёнках Si3N4 коэф, диффузии
примесей намного ниже, чем в плёнках SiO2, поэтому
слой Si3N4 защищает слой SiO2 и позволяет значительно
уменьшить дрейф объёмного заряда в МДП-с. Специфич.
св-вом МНОП-структуры является накопление электрич.
заряда в тонком слое Si3N4 у границы раздела вследствие
различия плотностей токов проводимости в слоях Si3N4
и SiO2 и захвата носителей заряда ловушками в объёме
Si3N4. МНОП-структуры в основном применяются для созда-
ния элементов памяти энергонезависимых ЗУ, сохраняющих
информацию при отключении питания. Такие МНОП-струк-
туры изготовляются как с туннельно-тонким слоем SiO2
толщиной менее 3 нм (при этом накопление заряда на
границе раздела S13N4 — SiO2 происходит за счёт туннель-
ного тока через слой SiO2), так и со слоем SiO2 более 5 нм
(накопление зарядов на границе раздела обусловлено током
проводимости в Si3N4). По совокупности св-в МНОП-структу-
ра с туннельно-тонким слоем SiO2 является наиболее совер-
шенной (время записи — стирания составляет 10—100 мс,
295
МЕЙСНЕРА
время считывания —1—0,2 мкс, время хранения информа-
ции— до 10 лет, допустимое число циклов перезаписи —
105—106) и получила преимуществ, распространение. МНОП-
структура со слоем SiO2 толщиной более 4 нм и слоем
S13N4 повышенной проводимости в качестве запоминающих
элементов ЗУ используется редко.
Лиг.: Интегральные схемы на МДП-приборах, пер» с англ., под ред.
А. Н. Кармазинского, М., 1975; Зи С. М., Физика полупроводниковых
приборов, лер. с англ., кн. 1, М., 1984. В. М. Ногин, Ю. В. Скуратов.
МДП-ТРАНЗЙСТОР, см. в ст. Полевой транзистор»
МЕДЬ (лат. Cuprum), Си, химический элемент I гр. пе-
риодич. системы Менделеева, ат. н. 29, ат. м. 63,546. Металл
красного (в изломе розового) цвета; ковкий и мягкий;
обладает высокой тепло- и электропроводностью
(q=0,0168 мкОм-м); плотн. 8960 кг/м3; /пл=1083 °С,
/кип=2540 °C. Химически мало активна; в атмосфере, содер-
жащей СО2, пары НгО и др., покрывается патиной — зеле-
новатой плёнкой основного карбоната (СиНСО2, ядовит).
Медные сплавы подразделяются на латуни, бронзы и
медно-никелевые. Латуни — сплавы на основе Си с добав-
лением от 4 до 50% Zn; простые латуни (сплавы Си с Zn),
содержащие до 10% Zn, наз. томпаками, от 10 до 20%
Zn — полутомпаками; сложные латуни, помимо Си и Zn,
содержат др. хим. элементы, напр. Al, Мп, Ni, Fe. Бронзы —
сплавы Си, легированные различными хим. элементами
(Sn, Al, Be, Pb и др.), кроме Zn и Ni. К медно-никелевым
сплавам относятся нейзильбер (5—35% Ni, 12—46% Zn),
константан (40% Ni, 1,5% Мп), манганин (30% Ni, 12% Мп),
куниаль (4—20% Ni, 1—4% Al), копель (42—44% Ni,
0,1 — 1% Мп).
В электронном приборостроении М. и её сплавы широко
используют для изготовления проводов и токопроводящих
деталей электронных приборов (М. и латуни); анодов мощ-
ных генераторных ламп, деталей клистронов, магнетронов
и др. приборов, работающих при повышенных темп-pax и
механич. нагрузках (М. и её сплавы с Zr и Та); пружи-
нящих контактов (бериллиевые и кадмиевые бронзы, ней-
зильбер, куниаль); элементов электрич. цепей, обладающих
значит, сопротивлением (константан, манганин, копель);
термопар (константан, копель) и др Гемиселенид меди
(Cu2Se) — ПП материал для транзисторов и фотоэлементов;
в смеси с CdS — светочувствит. слой в солнечных батареях.
Гемителлурид меди (Си2Те)— ПП материал для диодов,
ячеек памяти ЭВМ, светочувствит. слой в солнечных бата-
реях. Дифторид меди (CuF2) применяют для изготовления
катодов В ХИМ. источниках тока» Б. М. Кукушкин.
МЕЖДУНАРОДНАЯ СТАНДАРТИЗАЦИЯ, установ-
ление и применение единых междунар. стандартов на про-
дукцию, услуги, а также в области охраны окружающей
среды, безопасности, здравоохранения и др» М» с. способст-
вует расширению и развитию научно-техн., культурного
и экономич. сотрудничества В отношении ИЭТ междунар.
стандарты регламентируют требования к качеству, надёж-
ности, безопасности и др. важнейшим св-вам и характеристи-
кам ИЭТ, а также нормы, термины, обозначения, методы
испытаний и аттестации разл. изделий и материалов; широко
используются при разработке национальных стандартов, что
позволяет значительно сокращать сроки и стоимость их
разработки и получать большой экономич. эффект.
В области М. с. действует ряд орг-ций: Европейская
экономич. комиссия ООН (ЕЭК ООН), Междунар. организа-
ция по стандартизации (ИСО), Междунар. электротехн. ко-
миссия (МЭК). М. с. по ИЭТ занимается в основном МЭК,
целью к-рой является содействие междунар. сотрудничест-
ву по всем вопросам стандартизации и смежным пробле-
мам в области электротехники и радиоэлектроники. МЭК
поддерживает тесные связи с ИСО, к-рая, в частности,
занимается стандартизацией в области вычислит, техники.
Осн. объектами М. с. по ИЭТ являются термины, опреде-
ления, буквенные и графич. обозначения, параметры и ме-
тоды их измерений, испытания на воздействие внеш, факто-
ров, габаритные и присоединит, размеры. Напр., стандарт,
разработанный МЭК, известный как «Публикация 50», по-
свящён терминам и определениям; комплекс стандартов
МЭК «Публикация 68» регламентирует общие вопросы ме-
тодологии, методы испытаний (климатических и механичес-
ких) ИЭТ и радиоэлектронной аппаратуры; МЭК разрабаты-
вает также стандарты на ПП приборы, ИС, ЭВП, конденса-
торы, резисторы, микропроцессорьь С 1 января 1983 дейст-
вует междунар. система сертификации, разработанная МЭК
для обеспечения качества ИЭТ. Система предусматривает
соответствие характеристик ИЭТ требованиям стандартов
МЭК, гарантирующих уровень качества этих ИЭТ на всём
протяжении их выпуска. ИЭТ, изготовленные и проверенные
по правилам системы сертификации, получают сертификат,
разрешающий использовать их в др. странах без испытаний
И Проверок. О» Б. Вершинская.
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ по элект-
ронике, объединения неправительств. характера для дос-
тижения общих целей в области электронного приборо-
строения. Среди крупнейших М. о. (в её работе принимает
участие и СССР) — Междунар. электротехн. комиссия
(МЭК; «International Electrotechnical Commission», осно-
вана в 1906, место пребывания — Женева), главная
цель к-рой — способствовать унификации национальных
стандартов (в т. ч. и на ИЭТ).
К крупнейшим М. о. относятся также «Pro Electron»
(1967, Брюссель), объединяющая св. 30 электронных фирм
Бельгии, Великобритании, Ирландии, Испании, Италии, Ни-
дерландов, Франции и ФРГ; «Nordic Association of Electro-
nics Manufactures» (1957, Турку) — орг-ция фирм-изготови-
телей ИЭТ стран Сев. Европы (Дания, Норвегия, Швеция,
Финляндия); «International Electronics Association» (1963,
Франкфурт-на-Майне), объединяющая фирмы и орг-ции
Бельгии, Великобритании, США, Франции, ФРГ и Швейца-
рии. Н. А. Пащенко.
МЕЖЭЛЕКТРбДНАЯ ЕМКОСТЬ, параметр электро-
вакуумного прибора (электронной лампы, газоразрядного
прибора), характеризующий величину ёмкости между его
электродами. Различают «холодную» (измеренную при не-
накалённом катоде) и «горячую» (измеренную при включён-
ном напряжении накала катода) М. ё. Осн. роль играют:
входная М. ё. (между управляющей сеткой и остальными
электродами), выходная М» ё. (между выходным электро-
дом, напр. анодом, и остальными электродами) и проход-
ная М. ё. (между входным и выходным электродами).
Величины М. ё. определяются размерами и формой элект-
родов, расстоянием между ними, а также общей конструк-
цией прибора (формой и расположением выводов, держа-
телей электродов, штырей цоколя и т. д.).
МЁЗА-СТРУКТУРА (от исп. mesa — стол), выступ на
поверхности полупроводникового кристалла, содержащий
по крайней мере одну полупроводниковую область —
с электронной или (и) дырочной проводимостью. М.-с.
создают в основном локальным (селективным) травлением
или локальной эпитаксией. Использование М.-с. для изго-
товления транзисторов (меза-транзисторов), диодов (меза-
диодов) и др. ПП приборов позволяет уменьшить их пара-
зитные параметры, а также увеличить напряжение пробоя.
МЁЗА-ТРАНЗЙСТОР, транзистор, изготовленный на
основе меза-структуры» В качестве исходного ПП материа-
ла для изготовления М.-т. используют в основном Si и
GaAs. По конструктивно-технологич» особенностям разли-
чают диффузионные, сплавно-диффузионные, эпитаксиаль-
ные и др, М.-т. В таких транзисторах размеры меза-
структуры определяют их электрич. параметры.
МЁЙСНЕРА ЭФФЁКТ [по имени нем. физика В. Мейс-
нера (W. MeiBner)], полное вытеснение магн. поля из
вещества при его переходе в сверхпроводящее состояние.
Впервые наблюдался в 1933 В. Мейснером и нем. физиком
Р. Оксенфельдом. Отсутствие магн» поля в сверхпровод-
нике связано с экранирующим действием незатухающего
тока, возникающего в тонком поверхностном слое сверх-
проводящего образца при наличии внеш. магн. поля.
В недостаточно чистых металлах и сплавах наблюдается
частичное «замораживание» магн, поля в объёме образца.
Выталкивание магн. поля из сверхпроводящего образца
означает, что в присутствии внеш» магн. поля такой образец
МЁССБАУЭРА
296
ведёт себя как идеальный диамагнетик той же формы
с магн. восприимчивостью к=—1/4л. См. также Сверх-
проводимость.
МЁССБАУЭРА ЭФФЁКТ [по имени нем. физика
Р. Мёссбауэра (R. MoBbauer)], испускание или поглощение
у-квантов атомными ядрами твёрдого тела, не сопровож-
даемое излучением или поглощением фононов и поэтому
имеющее исключительно малую ширину линий (10~5—
10“ эВ). Открыт в 1958 Р. Мёссбауэром. Используется
для измерений весьма малых сдвигов энергии (частоты)
у-квантов при воздействиях на излучающие либо поглощаю-
щие ядра. Может наблюдаться в изотопах с малой (<10,1 эВ)
энергией перехода возбуждённого состояния ядра в ста-
бильное С помощью М. э. выполнен ряд исследований
по физике твёрдого тела, оптике у-лучей, теории относи-
тельности и др.
МЕТАЛЛИЗАЦИЯ, нанесение тонких слоёв (плёнок)
металлов или их сплавов на поверхность изделий или полу-
фабрикатов из различных металлич. и неметаллич. материа-
лов. Цель М.— изменение физ. и механич. св-в поверх-
ностей изделий: их электропроводности, износостойкости,
коррозионной стойкости, теплопроводности и т. д. В техно-
логии ИЭТ применяют гл. обр. след, способы М.
М. посредством термического испарения
и конденсации в вакууме. Процесс осуществляется
в вакуумных напылит, установках при давлении 2 10—3—
2-10“ Па (см. Вакуумная напылительная техника). Для
испарения металлов используют спец, испарители. Испаряе-
мый металл конденсируется на поверхности стеклянных,
ситалловых, металлич., пластмассовых и др. изделий и
заготовок. Для получения покрытий сложной конфигурации
осаждение частиц металла ведётся через маски, закрываю-
щие не подлежащие М. участки поверхности. Такой способ
позволяет получать покрытия толщиной до неск. мкм и
выдерживать допуски по размерам напыляемых элементов
до 1—2%. Иногда для увеличения адгезии напылённого
слоя и улучшения его структуры металлизируемую поверх-
ность нагревают до 300—500 °C. Этот способ М. применяют
для получения резистивных плёнок (из Gr, Ni, Ti), токопро-
водящих плёнок (Au, Ag, Си, Al, Мо) для коммутац. узлов
и электродов, подслоя (Сг, Ti, W) под токопроводящие
слои, проводящих плёнок (Nb, In, Sn) для криогенных ЗУ,
свето- и теплоотражающих покрытий (Al, Ад).
М. ионным распылением. Сущность способа заклю-
чается в конденсации на поверхности металлизируемого
изделия частиц распылённого металла, образовавшихся в
результате ионной бомбардировки мишени (см. Ионное
распыление). Такой способ М. позволяет получать плёнки
тугоплавких металлов (Та, Mo, Nb и др.), для него харак-
терны высокая воспроизводимость состава плёнки, хорошая
адгезия покрытия. М. осуществляется в распылит, установ-
ках, различающихся по способу бомбардировки распыляе-
мой мишени на плазмоионные и с автономными источниками
ионов. В установках первого типа мишень бомбардирует-
ся ионами газоразрядной плазмы (тлеющего или высоко-
частотного разряда), создаваемой вблизи мишени. Процесс
М. проводят в атмосфере инертного газа (обычно Аг) при
давлении 10 —10 Па. В установках второго типа мишень,
помещаемая вблизи металлизируемой поверхности, бом-
бардируется ионами, сфокусированными в пучок высокой
интенсивности. Процесс М. протекает при пониженном
давлении (~0,1 Па). Скорость М. в установках второго
типа выше, чем в установках первого типа, однако из-за
отсутствия эффективных устр-в фокусировки ионных пучков
распылит, установки второго типа применяются редко.
М. распылением расплавленного металла
(шоопирование). При таком способе М. частицы метал-
ла размером 10—100 мкм, переносимые потоком газа, с
большой скоростью ударяются о металлизируемую поверх-
ность и прочно сцепляются с ней. Для плавления ^рас-
пыляемого металла применяют газовые горелки, электро-
дуговые установки или аппараты высокочастотного нагрева.
Способ используется для нанесения слоя металла на изде-
лия из пластмассы, керамики, бумаги, др. металлич. и не-
металлич. материалов. В технологии ИЭТ таким способом
получают металлич. покрытия для защиты изделий от кор-
розии (плёнки из Zn, Al, Cd), повышения твёрдости и изно-
состойкости поверхности изделий (Сг, Сг — Ni — В), созда-
ния токопроводящих элементов, напр. в ИС (Al, Ag, Au),
металлизации бумажных лент (диэлектрика) конденсаторов
(Al, Sn). Для такого способа М. характерны простота обо-
рудования и высокая скорость нанесения покрытий.
М. посредством электролиза (гальваносте-
г и я). Для М. таким способом изделие погружают в электро-
лит и присоединяют к отрицат. полюсу источника пост. тока.
К положит, полюсу присоединяют вспомогат. электрод
(обычно в виде пластины) из металла, к-рым покрывается
изделие, или из химически нейтрального для данного
электролита в-ва (в этом случае металл для покрытия выде-
ляется из электролита). Скорость М. зависит от осаждаемо-
го металла, плотности тока, состава электролита и его
темп-ры. При гальваностегии качество покрытия во многом
зависит от подготовки поверхности изделия к М.; чтобы
повысить качество покрытия, обрабатываемое изделие часто
подвергают анодированию.
Химическая М. Способ основан на реакции восстанов-
ления ионов металла из его солей с помощью веществ-
восстановителей. При таком способе металлизируемое
изделие погружают в водный р-р солей покрывающего
металла и восстановителя. Этот способ часто применяют
для М. неметаллич. изделий, а также для нанесения
плёнок из Ni, Сг, Ag, Си, Cd и Au на металлич. изделия.
Диффузионная М. Способ основан на взаимном про-
никновении (диффузии) молекул соприкасающихся метал-
лов при их нагревании. Применяется для насыщения при-
поверхностного слоя металлич. изделия др. металлом, от-
личающимся от основного физико-хим. св-вами. Процесс
обычно протекает в герметичных камерах при темп-ре
600—1600 °C (в зависимости от св-в металлов). Диффузия
возможна из разл. фаз диффундирующего металла:
твёрдой (напр., в виде порошка, к-рым покрывают металли-
зируемую поверхность и затем нагревают до нужной
темп-ры), жидкой (в виде расплава, куда погружают
обрабатываемое изделие) или газообразной (в виде среды,
содержащей пары либо галогениды насыщающего металла,
в к-рую помещают металлизируемое изделие). Таким спо-
собом получают насыщенные слои толщиной до неск. мм.
М. плакированием. Способ основан на взаимной диф-
фузии молекул соприкасающихся металлов в результате
термомеханич. воздействия на них. При М. таким способом
тонкий лист наносимого металла накладывают на металли-
зируемую поверхность и в таком виде подвергают горячей
прокатке или прессованию, добиваясь прочного соединения
его с металлом изделия.
М. вжиганием. Применяется для М. стекла, керамики,
слюды. Способ заключается в нанесении на поверхность
изделия тонкого слоя металлосодержащей пасты (обычно на
основе Ад) и последующем обжиге, при к-ром органич.
связующее в-во пасты выгорает и остаётся слой металла
(толщиной 10—15 мкм), обладающий высокой адгезией к
материалу основы.
Лит..- Данилин Б. С., Получение тонкоплёночных элементов микросхем,
М., 1977; Технология тонких плёнок. Справочник, под ред. Л. Майссела,
Р. Глэнга, пер. с англ., т. 1—2, М., 1977; Кондакова Л. В., Михайло-
ва В- А., Стеклометаллические корпуса для полупроводниковых и электро-
вакуумных приборов, М., 1979; Штернов А. А., Физические основы
конструирования, технологии РЭА и микроэлектроники, М-, 1981; Белень-
кий М. А., Иванов А. Ф., Электроосаждение металлических покрытий,
М-, 1985; Вячеславов П. М., Электролитическое осаждение сплавов,
5 изд., Л., 1986. Е. Е. Аверьянов.
МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ЛАМПА, приёмно-усилительная
лампа с металлич. вакуумно-плотной оболочкой. Разработа-
на в 30-х гг. 20 в. в США. Материалом для оболочки М. л.
обычно служит низкоуглеродистая сталь. Благодаря исполь-
зованию плоской (т. н. пуговичной) ножки (рис.) и хорошему
экранированию рабочих элементов у металлич. ПУЛ, по
сравнению с их предшественниками — стеклянными, более
высокая рабочая частота (до 20 МГц и выше) и более ши-
рокая полоса частот, что определило массовое использова-
ние М. л. в широковещательной радиоаппаратуре в 30—40-х
гг. В 50-х гг. М. л. практически вытеснены более совершен-
ными пальчиковыми лампами.
[ 297
МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА (мета л логало-
генидная лампа), высокоинтенсивный газоразрядный
источник света, в к-ром оптич. излучение возникает в
результате электрич. разряда в смеси газа с парами метал-
лов. М. л. состоит из разрядной трубки прозрачного квар-
цевого стекла с герметично впаянными электродами, за-
креплённой, как правило, внутри внеш, стеклянной колбы,
и цоколя, служащего для подсоединения лампы к электрич.
сети. Разрядная трубка заполняется строго дозированными
количествами инертного газа, ртути и галогенных соедине-
ний металлов (напр., иодидами таллия, натрия, индия).
Внеш, колба вакуумирована или наполнена газом (азотом)
при давлении ок. 0,3 мПа. М. л. включается в электрич.
сеть последовательно с пуско-регулирующим устр-вом,
к-рое обеспечивает зажигание разряда и ограничивает силу
тока в заданных пределах.
В М. л. электрич. разряд зажигается в атмосфере инерт-
ного газа, затем по мере нагрева трубки ртуть испаряется
и в лампе формируется дуговой разряд высокого давления.
При разогреве стенок трубки в её объёме устанавливает-
ся определённое давление паров вводимых галогенных
соединений. Молекулы этих соединений, попав в зону раз-
ряда с высокой темп-рой, разлагаются. Образовавшиеся
при этом атомы металлов возбуждаются и излучают при-
сущий им спектр. Диффундируя из области разряда обратно
к стенке, атомы металла и галогена соударяются и вновь
воссоединяются в молекулы первоначальных галогенидов.
Поскольку потенциал возбуждения используемых в М. л.
металлов, как правило, существенно ниже, чем потенциал
возбуждения паров ртути, то спектральная мощность излу-
чения смеси с добавками металлов в большинстве случаев
значительно превышает спектральную мощность излучения
паров ртути. Введение в электрич. разряд излучающих
добавок позволяет использовать для получения оптич. излу-
МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОЕ
чения атомы большинства хим. элементов. Это способствует
созданию высокоинтенсивных источников света с повышен-
ной светоотдачей (100—130 лм/Вт) и практически любым
(в т. ч. селективным) спектром излучения. Мощность М. л.
75—4000 Вт.
М. л. широко применяются для общего и спец, освещения,
а также в технологич. процессах в самых разл. областях —
медицине, быту, сельском х-ве и др.
Лит.: Рохлин Г. Н., в кн.: Ртутные лампы высокого давления, М., 1971;
Уэймаус Д-, Газоразрядные лампы, пер. с англ., М., 1977; Справочная
книга по светотехнике, М., 1983. Л. И. Щукин.
МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКАЯ ЛАМПА, электронная
лампа (триод или тетрод), вакуумно-плотная оболочка
к-рой выполнена из керамики, а выводы электродов
(имеющих вид дисков) — из металлов с близким к кера-
мике коэф, теплового расширения (рис.). Разработана в кон.
30-х гг. 20 в. в Германии. Для изготовления М. л. обычно
используются форстеритовая или алюмооксидная керамика
и металлы (медь, ковар, титан, медно-никелевый сплав и
др.). Применение керамики вместо стекла повысило точность
и жёсткость крепления электродов, что позволило умень-
шить межэлектродные расстояния (напр., до 15—20 мкм
между катодом и управляющей сеткой) и, как следствие,
увеличить предельное значение рабочей частоты. Благодаря
большей (по сравнению со стеклом) термостойкости кера-
мики и меньшим диэлектрич. потерям на СВЧ, а также
хорошему отводу тепла от электродов, малым значениям
индуктивностей и ёмкостей выводов М. л. широко приме-
няют в качестве приёмно-усилительных ламп и генераторных
ламп в коаксиальных колебательных системах в децимет-
ровом и сантиметровом диапазонах радиоволн.
Лит.: Антипов Г. Я., Мартанов Г. М., Генераторные метаплокера-
мические лампы СВЧ диапазона, М., 1969, Н. В. Черепнин.
МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОЕ ВАКУУМНО-ПЛОТ-
НОЕ СОЕДИНЕНИЕ, неразъёмное вакуумно-плотное
Металлическая пампа. Конструкция металличес-
кого пентода: 1— цоколь; 2— выводы электро-
дов; 3—пуговичная ножка; 4 — вакуумный спай;
5 — геттер; 6 — защитная сетка; 7 — экранирую-
щая сетка; 8— катод; 9 — управляющая сетка;
10 — металлическая вакуумно-плотная оболочка
(баплон); 11—слюдяной изолятор; 12 — по-
догреватель катода; 13 — анод; 14 —-штенгель
для откачки газа; 15—штыри цоколя.
Металлокерамическая лампа. Металлокерами-
ческий триод типа ГС-4В: 1 —катод; 2 — управ-
ляющая сетка; 3 — анод; 4 — вывод анода;
5 — вывод управляющей сетки; 6 — вывод като-
да; 7 — вывод подогревателя катода.
Металлокерамическое веку у мио-плотное соеди- ►
нение. Некоторые типы металлокерамических
вакуумно-плотных соединений: а — торцевых;
б—цилиндрических (охватывающего и внутрен-
него); в — конусного.
МЕТАЛЛОСПЛАВНОЙ
298
соединение деталей из керамики и металла» Благодаря
высокой механич. прочности и термостойкости М. в.-п. с.
находят широкое применение в изделиях электронной
техники (в т. ч. во многих электровакуумных и ПП приборах).
Наиболее распространён многоступенчатый способ полу-
чения М. в.-п. с» с использованием металлизир. керамики,
заключающийся в нанесении и закреплении слоя металла на
керамич. деталь (металлизация детали) и пайке металлизир.
детали с металлом. В большинстве случаев в состав метал-
лизационного покрытия входят порошок Мо (или VV) в кол-ве
75—95% (по массе) и активные добавки стекла, марганца,
кремния, гидрида титана, борида молибдена и др. Закреп-
ление порошков тугоплавких металлов в смеси с активи-
зирующими добавками производится в восстановит, среде
при темп-ре 1100—1650 °C и точке росы 10—35 °C. Пайку
металлизир. керамики с металлом осуществляют в печах
с защитной атмосферой; в качестве припоев обычно исполь-
зуют Ад, Си и их сплавы. Для лучшего растекания припоя
на первый металлизационный слой электрохим. методом
наносят слой Ni толщиной 3—5 мкм.
Другим распространённым способом получения М. в.-п. с.
является метод активной пайки (одноступенчатый метод),
для к-рого характерно использование Ti и Zr в качестве
активных составляющих припоя. Пайку осуществляют в
вакууме (давление остаточного газа не выше 1,3-10~3 Па)
либо в среде инертных газов при точке росы не выше
—70 °C и содержании кислорода не более 104%.
Реже для соединения керамики с металлом используется
диффузионная сварка. Технологич. процесс в этом случае
заключается в нагреве собранного узла, приложении опре-
делённого сварочного давления и охлаждении узла под
давлением до 150—200 °C. Так, при сварке керамики с
медью оптим. режим следующий: темп-pa 1000±Ю°С;
уд. давление ок. 17 МПа; время изотермич. выдержки
при макс, темп-ре 15 мин; среда — водород; точка росы
от —20 до -|-10 °C.
При создании металлокерамич. конструкций с многожиль-
ными вводами нередко применяют пайку стеклоприпоями
(глазурью). Для получения крупногабаритных М. в.-п. с.
(размеры 150—250 мм) в большинстве случаев применяют
пайку по сырому металлизационному слою. Этот способ
отличается от обычной многоступенчатой технологии тем,
что металлизационное покрытие не подвергается спеканию
(пайку осуществляют медью и медно-золотыми припоями).
Различают торцевые, цилиндрические и конусные
М. в.-п. с. (рис.). В качестве конструкционных металлич.
материалов в них обычно используются медь и разл. сплавы
на основе железа.
Лит.: Ер ош® в В. Металлокерамические вакуумно-плотные конструк-
ции, М., 1970; Батыгин В. Н., Метелкин И. И., Решетников А. М.,
Вакуумно-плотная керамика и её спаи с металлами, М., 1973; Справочник
по пайке, под ред. С. Н. Лоцманова, М.в 1975. В. К. Ерошев.
МЕТАЛЛОСПЛАВНбЙ КАТОД, эффективный источ-
ник электронов, выполненный из бинарных или многоком-
понентных металлич. сплавов, содержащих в качестве осно-
вы металл с большой работой выхода — св. 4 эВ (напр.,
W, Re, Ir, Pt, Pd, Ni) и легирующий эмиссионно-активный
металл (напр., Hf, Th, La, Се, Ва). Наиболее распространены
М. к. из сплавов W — Hf, Ir — La, I г — Ce, Re — Th, Pt — Ba,
Pd — Ba, Ni — Al — Ba. Сплавы для M. к. изготовляют
в дуговой печи в атмосфере Аг, а также методом порошко-
вой металлургии. Активирование М. к. осуществляется в
вакууме (давление остаточных газов не превышает 10~ Па)
при рабочей темп-ре Тр или при темп-ре на 50—100' выше.
При этом происходит очистка сплавов от поверхностных
загрязнений (S, С, О и др.) и формирование структуры и
состава поверхности. Оптимальная (в эмиссионном отноше-
нии) поверхность для разных сплавов может быть различ-
ной: близкой к плёночной с мелкодисперсной структурой
активного компонента, напр. 1г — Се (1%, 8% Се), или
островковой, напр. Pt—Ва (5% Ва). М. к. обладает более
высокими эмиссионными св-вами по сравнению с чистыми
металлами, составляющими сплав. Работа выхода М. к.
лежит в пределах от 2,2 эВ (Pt — Ва) до 3,8 эВ (W — Hf),
макс. коэф, вторичной эмиссии от 1,5 (W — Hf) до 3,0
(Pt — Ва), диапазон Тр от 900 К (Pd — Ва) до 2000 К (!г — Се);
плотность тока термоэмиссии 0,1—50 А/см2. М. к. обладают
хорошей тепло- и электропроводностью, устойчивы к элект-
ронной бомбардировке. Применяются гл. обр. в ЭВП СВЧ
и электронно-лучевых приборах.
Лит..* Арцыховнч В. Ф. и др., «Электронная техника», сер. 6, 1979,
в. 4, с. 24—30; Гнучев Н. М., Кирсанова Т. С., Скворцов Н. Н.,
там же, сер. 1, 1980, в. 3, с. 49—54; Фоменко В. С., Эмиссионные свой-
ства материалов. Справочник, 4 изд.. К., 1981. Г. Е. Астахова.
МЕТАЛЛЫ (от греч. metallon — первоначально шахта,
руда, копи), простые вещества, обладающие в обычных
условиях высокими электропроводностью (о~10ь—10в
Ом 1. м“ ) и теплопроводностью, отрицательным
темп-рным коэф, электропроводности, высоким коэф, отра-
жения эл.-магн. волн, многие из них — пластичностью, Эти
св-ва М. обусловлены их электронным строением (см. Зон-
ная теория). В твёрдых и жидких М. значит, часть эл-нов
не связана с атомами и способна к свободному пере-
мещению. М. можно представить в виде остова из поло-
жительно заряженных ионов, погружённого в «электронный
газ» (концентрация свободных эл-нов, или эл-нов прово-
димости, для типичных М. близка к 1022—1023 см~ ), ком-
пенсирующий силы отталкивания между ионами и связы-
вающий их в твёрдое тело (т„ н. металлич. связь). Наличие
свободных эл-нов обусловливает ненаправленный характер
металлич. связи, к-рая наиболее сильно проявляется у
металлов I и II гр. периодич. системы Менделеева. У М.,
расположенных в правой части периодич. таблицы, сказы-
вается ковалентная связь, имеющая направленный характер.
Из 107 (1990) элементов периодич. системы св-вами М.
(полностью или частично) обладают 85 М. 1а подгруппы,
наз. щелочными, Па (кроме Be и Мд) — щёлочноземель-
ными. Для металлов подгрупп а характерно заполнение
s- и р-электронных оболочек (простые, или непереходные,
М.); для М. подгрупп б — d- и f-оболочек (переходные М.).
Помимо элементов металлич. св-вами обладают сплавы и
соединения М. Друг с другом и нек-рыми неметаллами
(Н, Si, С, В, N и др.). Ряд неметаллов при очень высоких
давлениях проявляет св-ва М. Нек-рые вещества, по элект-
рич. св-вам занимающие промежуточное положение между
М. и полупроводниками, относят к полуметаллам.
Хим. св-ва М. определяются их способностью, вступая
в хим. реакцию, легко отдавать эл-ны и превращаться в
положительно заряженные ионы (катионы).
Большинство М. обычно кристаллизуется в структурах,
отвечающих наиболее плотным упаковкам — кубич. гране-
центрированной и гексагональной, а также кубич. объёмно
центрированной и тетрагональной. В зависимости от внеш,
условий (Т, р) М. могут существовать в виде разл. крист,
модификаций (т. н. полиморфизм), отличающихся по физ.
св-вам (напр., ct-Fe — ферромагнетик, б-Fe, или p-Fe,—
парамагнетик). В аморфном состоянии св-вами М. обладают
т. н. металлич. стёкла (метглассы) — сплавы, содержащие
ок. 80% переходных М. (напр., Сг, Fe, Ni, Со, Мп) и 20%
неметаллов (напр.. В, Si, Р, С), к-рые играют роль стекло-
образующих компонентов. В жидком состоянии металлич.
св-вами обладают все расплавленные М., нек-рые полупро-
водники (напр., Si, Ge) и полуметаллы.
Носителями заряда в М. являются эл-ны проводимости.
Электрич. сопротивление М. вызвано рассеянием эл-нов
проводимости на тепловых колебаниях атомов и на разл.
дефектах крист, решётки. При охлаждении с уменьшением
амплитуды тепловых колебаний уд. электрич. сопротивление
М. падает. Предельные значения q при Г—>0 К наз. остаточ-
ными (qoct) и характеризуют концентрацию дефектов в
решётке. Получены почти свободные от дефектов М., у
к-рых qoct в 104—106 раз меньше у при 300 К. При понижении
темп-ры до нек-рой критической приблизительно у 20 чистых
М., нек-рых сплавов и металлич. соединений наблюдается
переход в сверхпроводящее состояние (см. Сверхпрово-
димость).
Магн. поле изменяет характер проводимости М. (см.
Гальваномагнитные явления).
При нагревании М. (напр., тугоплавких до 2000—2500 °C)
до высоких темп-p наблюдается «испарение» (эмиссия)
эл-нов с поверхности М. (термоэлектронная эмиссия), к-рая
объясняется наличием, вследствие теплового возбуждения.
299
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ
нек-рого числа эл-нов, энергия к-рых больше величины
потенциального барьера. Эмиссия может происходить в
сильном электрич. поле (~10 В/см) в результате туннели-
рования эл-нов сквозь потенциальный барьер на границе
металл — непроводящая среда (автоэлектронная эмиссия),
под действием эл.-магн. излучения (фотоэлектронная эмис-
сия), при бомбардировке ионами (ионно-электронная
эмиссия) и эл-нами (вторичная электронная эмиссия).
Эл-ны проводимости участвуют не только в переносе
электрич. заряда в М., но и в переносе тепла. Вследствие
большого числа свободных эл-нов теплопроводность М.
велика. В общем случае коэф, теплопроводности Х=Хэ-|-Хр,
где Х3 и Ар — электронная и решёточная состав-
ляющие соответственно, причём в М., как правило,
Хэ2$>Хр. Отношение Хэ/о в широком интервале темп-р
пропорционально Т (Видемана — Франца закон). Осн. вклад
в теплоёмкость с М. вносит решёточная составляющая ср;
электронная теплоёмкость сэ пропорциональна Т и обычно
мала по сравнению с ср. Её вклад в теплоёмкость становит-
ся существенным при темп-pax, близких к абс. нулю (ок. неск.
К), когда ср, пропорциональная Т , пренебрежимо мала.
При наличии градиента темп-ры вдоль металлич. провод-
ника возникает электрич. ток или разность потенциалов
(см. Термоэлектрические явления).
Для М. характерны большие коэф, отражения эл.-магн.
волн в широком диапазоне частот, что связано с высокой
концентрацией эл-нов проводимости. Перем, эл.-магн. поле
затухает по направлению в глубь М., вместе с полем оказы-
вается сконцентрированным в поверхностном слое (т. н.
скин-слое) и вызываемый им электрич. ток (см. Скин-
эффект). В скин-слое часть энергии эл.-магн. волны, погло-
щённой эл-нами, переходит в тепло, другая — переизлуча-
ется в виде вторичных волн, к-рые, складываясь, дают
отражённую волну.
В ИК и видимом диапазоне эл.-магн. волн М. практически
непрозрачны. В УФ диапазоне коэф, отражения уменьшает-
ся за счёт возрастания значения внутр, фотоэффекта
и М. по оптич. св-вам становятся подобными диэлектрикам.
В рентгеновском диапазоне оптич. св-ва М., как и в ди-
электриках, определяются эл-нами внутр, оболочек атомов
и в М. наблюдаются полосы поглощения, связанные с резо-
нансными межзонными переходами.
Переходные М. с недостроенными d- и (-оболочками
(они обусловливают наличие собственного электронного
магн. момента у атома) являются парамагнетиками. Магн.
св-ва непереходных М. определяются эл-нами проводимос-
ти, к-рые вносят вклад в пара- и диамагн. восприимчивость
М., и диамагнитным ионным остовом. Благодаря вырожде-
нию электронного газа магн. восприимчивость непереход-
ных М. слабо зависит от темп-ры.
Механич. св-ва М. (высокие прочность, твёрдость и упру-
гость, в ряде случаев — пластичность) обусловлены нали-
чием свободных эл-нов и ненаправленностью металлич.
свяэи, приводящей, в частности, к возможности значит,
смещения ионов из положения равновесия и к большой
подвижности дефектов (в первую очередь, дислокаций),
к-рые не приводят к разрушению крист, решётки. Физ.
и хим. св-ва М., а также возможность управления ими
в широких пределах путём изменения условий их получения
и последующих обработок определяют широкое примене-
ние М. в электронном приборостроении в качестве конст-
рукционных, магн., проводящих, эмиссионных, оптич. и др.
материалов.
Лит.: Киттель Ч., Квантовая теория твёрдых тел, пер. с англ., М.,
1967; Шульце Г., Металлофизика, пер. с нем., М-, 1971; А б р и к ос о в А. А.,
Введение в теорию нормальных металлов, М.( 1972; Металлы высокой чис-
тоты, М., 1976- Т. М. Махвиладзе.
...МЕТРИЯ (от греч. metreo— измеряю), часть сложных
слов, соответствующая по значению слову «измерение»
(напр., магнитометрия, термометрия, колориметрия).
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, научно-техни-
ческая и организац. деятельность науч, учреждений, произ-
водств. предприятий, административных органов и отд. спе-
циалистов, направленная на достижение единства и тре-
буемой точности (достоверности) измерений, контроля и
испытаний, проводимых при создании и эксплуатации техн,
изделий. К М. о. относится также поддержание в исправном
состоянии парка имеющихся контрольно-измерит. приборов
и испытат. оборудования и создание новых средств измере-
ния и контроля с более высокими метрологич. характе-
ристиками. Цель М. о.— повышение качества продукции и
эффективности управления произ-вом, разработка изделий
с высокими технико-экономич. показателями, получение
новых данных при исследованиях (как в процессе создания,
так и во время эксплуатации техн, изделий).
М. о. состоит из трёх частей: научной, технической и
организационной. Научная часть М. о. охватывает разра-
ботку методов и методик измерения; обоснование требо-
ваний к новым средствам измерения; разработку преци-
зионных средств измерения и способов передачи размеров
единиц; обобщение опыта, разработку стандартных и целе-
вых программ развития измерений и М. о. Техническую
часть М. о. составляют поверка и ремонт средств измере-
ний; метрологич. аттестация методик и средств измерения;
экспертиза техн, документации; разработка алгоритмов и
программ для автоматизации работ по М. о.; гос. испытания
средств измерения; увязка стандартов на продукцию с
методами и средствами измерений. Организационная
часть М. о. решает вопросы совершенствования метро-
логич. службы; планирования и контроля работ по М. о.,
подготовки кадров специалистов-метрологов; создания
информац. банка данных по профилю метрологии и изме-
рит. техники, издания техн, пособий и стандартов по М. о.
Для решения задач М. о. в СССР созданы гос. и ведомст-
венные метрологич. службы, располагающие эталонной ба-
зой (рабочими эталонами, проверочными установками выс-
шей точности, образцовыми средствами измерения, стан-
дартными образцами состава в-в и материалов и т. д.)
и измерит, аппаратурой разл. назначения.
Метрологич. служба электронной пром-сти СССР функ-
ционирует во взаимодействии с Гос. комитетом стандартов
СССР (в части поверки измерит, приборов, создания рабо-
чих эталонов и образцовых средств измерения), с др. мини-
стерствами и ведомствами (обеспечивающими электронную
пром-сть рабочими средствами измерения) и с АН СССР
(с целью создания уникального науч, оборудования и
средств измерения).
Объектами измерений и контроля в электронике явля-
ются практически все известные физ. величины, характе-
ризующие состав и св-ва в-в и материалов (используе-
мых для изготовления ИЭТ), параметры электронных при-
боров и устр-в, техн, характеристики разл. физ. явлений
и технологич. процессов. Измерения проводятся обычно в
очень большом диапазоне изменения измеряемых величин
(напр., временные интервалы от 5-10— до 109 с, мощ-
ность 10— —5-1012 Вт, электрич. сопротивление 10~ —
1012 Ом, темп-ра 1—3,5-103 К), как правило, в условиях,
отличных от нормальных (напр., измерения темп-ры в усло-
виях глубокого вакуума, состава газов при высокой темп-ре,
параметров электронных приборов в сложных режимах
работы), с наиболее высокими требованиями к точности
измерений (напр., при измерении толщины тонких плёнок
допускается погрешность 0,01—5%, временных интерва-
лов — 5—10%, размеров элементов ИС — 1—5%, электрич.
напряжения — 1—10— %, частоты в СВЧ диапазоне —
10— —10— %, примесей в в-вах — с точностью до атомов).
Указанные особенности измерений в электронике приводят
к необходимости содержать в образцовом порядке боль-
шой парк различных по назначению средств измерения и
контроля, а также создавать новые средства, соответст-
вующие всё возрастающим требованиям в отношении их
точности и производительности. В связи с тем, что в элект-
ронике требования по точности измерений всё чаще оказы-
ваются соизмеримыми с воспроизводимостью эталонов, в
прикладной метрологии начинает применяться принцип
автономности — использование в качестве мер различных
измерит, устр-в с высокой фиксирующей способностью по
известным природным константам (напр., по частоте излу-
чения атомно-монокулярных переходов, заряду эл-на).
Развитие микропроцессорной техники и микро-ЭВМ обусло-
МЕХАНИЧЕСКИЕ
300
вило необходимость разработки систем логич. контроля по-
добных изделий и их элементов, соответствующего мате-
матич. и метрологич. обеспечения.
Требуемый уровень точности, производительности и
стоимости измерений достигается рациональным выбором
параметров, подлежащих измерению, допусками и погреш-
ностями измерения, периодичностью поверки средств из-
мерения. Передача размера ед. физ. величины от её эта-
лона (или поверочной установки высшей точности, или
образцового средства измерения) к рабочим средствам
измерения осуществляется на основе принципа иерархии,
гл. принципа современной метрологии, предусматриваю-
щего последоват. расположение по уровням точности
измерит, средств в поверочной схеме. В результате аттес-
тации и поверки гос. или ведомств, метрологич. службой
устанавливается погрешность рабочего средства измерения
и его пригодность к применению, что подтверждается
соответствующим официальным документом и (или) пове-
рительным клеймом — знаком, к-рый наносится на каждое
находящееся в обращении средство измерения. Проверка
состояния средств измерений и выполнения правил их по-
верки и применения осуществляется периодически реви-
зиями, проводимыми органами Гос. метрологич. службы.
При выпуске новых средств измерения техн, документация
на них подвергается метрологич. экспертизе, а сами сред-
ства — испытаниям в органах гос. или ведомств, метро-
логич. служб.
В целях дальнейшего развития и совершенствования
М. о. Между нар. комитетом законодат. метрологии прово-
дится работа по координации деятельности разных стран
по подготовке и повышению квалификации метрологов
всех уровней. Подготовка метрологов в области электрон-
ной техники ведётся в основном по след, специальностям:
«информационно-измерительная техника», «метрология и
метрологическое обеспечение», «приборы и методы изме-
рений» (по видам измерений), «информационно-измери-
тельные системы» (по отраслям народного х-ва). В СССР
вопросы М. о. освещаются в периодич. изданиях «Изме-
рительная техника», «Метрология», «Метрологическая
служба СССР», «Электронная промышленность», «Электрон-
ная техника. Сер. Управление качеством, стандартизация,
метрология, испытания».
Лит.: Основополагающие стандарты в области метрологического обеспе-
чения, М., 1981; Якушенко Е. А., «Электронная промышленность», 1981,
№ 9, с. 24—28; Сретенский В. Н., «Микроэлектроника», 1984, т. 1 3, в. 6,
с. 484—92. В. Н. Сретенский.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ, проверка электрон-
ных приборов на прочность и устойчивость работы при
внеш, механич. воздействиях — ударах, вибрациях, ускоре-
ниях, акустич. шумах и т. п.; один из видов испытаний
на надёжность. При М. и. на прочность проверяется
способность электронных приборов противостоять разру-
шающему воздействию механич. нагрузок и сохранять свои
параметры в заданных пределах после прекращения воздей-
ствия внеш, факторов. М. и. на устойчивость пре-
дусматривают проверку способности электронных приборов
сохранять свои параметры в установленных пределах и
выполнять заданные функции в условиях воздействия
механич. факторов.
Методы М. и. выбирают в зависимости от вида и харак-
тера механич. воздействий с учётом конструктивно-тех-
нологич. св-в электронных приборов, важнейшим из к-рых
является резонансная частота конструкции электронного
прибора. Выбранный метод должен обеспечить проверку
прочности и (или) устойчивости функционирования элект-
ронного прибора при наиболее жёстких режимах механич.
воздействия.
К наиболее распространённым видам М. и. относятся
испытания на вибропрочность, виброустойчивость и воздей-
ствие одиночных ударов. Испытания на виброустойчивость и
вибропрочность проводят на спец, вибростендах, позволяю-
щих автоматически по заданной программе испытаний или
вручную с пульта управления менять режим испытаний
и параметры вибрац. нагрузок (частоту и амплитуду вибра-
ций) в достаточно широких пределах.
При испытаниях электронных приборов на вибропроч-
ность выявляют стойкость к усталостному разрушению
элементов их конструкции (обычно это происходит на
частотах вибрации, близких к собств. резонансной частоте
прибора). Испытания на виброустойчивость позволяют под-
твердить, что электронные приборы при заданных пара-
метрах вибрации не теряют работоспособности вследствие
обрывов или коротких замыканий, возникающих из-за
взаимного смещения элементов конструкции прибора
(напр., сеточных электродов ЭВП, паяных или сварных
соединений). Посредством испытаний на воздействие оди-
ночных ударов выявляют наиболее нагруженные элементы
конструкции электронных приборов, в к-рых под воздейст-
вием различных механич. факторов могут возникать внутр,
напряжения, превышающие временное сопротивление ма-
териала их элементов; такие испытания особенно важны
для приборов с хрупкой и сложной конструкцией, напр.
ЭВП, ЭЛП. С, Т. Даньшин, Б- М. Дмитриев.
МЕХАНОТРбН (от греч mechamkos — механический и
...трон), электровакуумный прибор (диод, триод или тетрод),
в к-ром изменение силы анодного тока осуществляется
механич. перемещением (при внеш, воздействии) одного
или неск. электродов (рис.). М. используются как преобра-
зователи механич. величин в электрические; широко при-
меняются для измерения малых деформаций (от 0,01 до
100 мкм), давлений (от 0,1 Па до 1 МПа), ускорений
(от 0,001 до 100 м/с2), вибраций (с частотами до 10 кГц)
и т. д. Осн. достоинства таких преобразователей — высо-
кая чувствительность по току (до 7 А/см у диодных М.)
и напряжению (до 25 кВ/см у триодных М.), высокая
стабильность показаний, простота конструкций и схем
включения, небольшие габаритные размеры и масса.
Лиг.: Берлин Г. С., Механотроны, М.о 1984. Н. В. Черепнин.
МИКРО... (от греч. mikros — малый, маленький), часть
сложных слов, указывающая на малые размеры или малую
величину чего-либо (противоположно макро...), напр.
микрокалькулятор.
МИКРОКАЛЬКУЛЯТОР (электронный калькуля-
тор), портативная микро-ЭВМ индивидуального пользова-
ния, выполняющая арифметич. действия и способная вы-
числять элементарные функции по заданным значениям
аргументов. Конструктивно большинство М. состоят из 1
или неск. БИС, устр-ва цифровой индикации и автономно-
го источника электропитания (миниатюрного аккумулятора
или первичного элемента солнечной батареи), размещённых
в металлич. или пластмассовом корпусе, на лицевой
стороне к-рого расположены клавишный пульт управления
для ввода исходных данных и подачи команд на выполне-
ние к.-л. операции, а также световое табло (индикатор),
показывающее вводимые в М. числа и результаты вычисле-
ний (рис.). Нек-рые М. имеют дополнительно встроенные
устр-ва ввода — вывода данных на магн. карты или ленты,
а также печатающие устр-ва. У большинства М. помимо
питания от автономного источника предусмотрена возмож-
ность подключения к сети переменного тока 220 В через
типовой блок питания (преобразователь).
По функциональным возможностям и сложности выпол-
няемых операций все М. подразделяются на 3 осн. группы:
простейшие, инженерные и программируемые. Простей-
шие М. позволяют выполнять арифметич. действия, опе-
рации с процентами, запоминать число, складывать с чис-
лом в памяти или вычитать из него, а также выполнять
ряд др. операций.
Инженерные М. помимо арифметич. действий и про-
стейших вычислит, операций (типа 1/х, Vx) позволяют
вычислять тригонометрич., показат., степенные, логариф-
мич. и др. ф-ции, а также сложные ф-ции (в т. ч. уравнения
со скобками) и ф-ции, используемые в матем. статистике.
М. такого типа имеют неск. регистров памяти и опери-
руют с числами, представленными в форме с плавающей
запятой. Такие М. позволяют решать многие инженерно-
техн. задачи.
Отличит, особенность программируемых М.— воз-
можность осуществлять вычисления по заранее составлен-
301
МИКРОПРОЦЕССОР
ной и затем введённой в М. программе. Память таких
М. имеет до 15 и более регистров и может хранить одно-
временно до 1000 команд. Программируемые М. позволяют
выполнять сложные научно-техн, и экономич. расчёты
(в т. ч. операции векторного анализа и матричной алгебры,
вычисления интегралов).
В истории развития электронных калькуляторов обычно
выделяют 3 поколения. М. первого поколения (выпускав-
шиеся до 1977) предназначались гл. обр. для выполнения
простых вычислений. В них использовались БИС на р-МДП-
структурах, катодолюминесцентные и светодиодные индика-
торы (соответственно с зелёным и красным свечением),
а также навесные элементы (резисторы, конденсаторы, бес-
корпусные транзисторы). Время непрерывной работы от
одного комплекта элементов или одной зарядки аккуму-
лятора у первых М. составляло всего 3—7 ч.
В М. второго поколения (1978—80) применялись БИС на
КМДП-структурах, катодолюминесцентные и жидкокрис-
таллич. индикаторы (с чёрными или серо-зелёными цифрами
на сером или жёлтом фоне). Продолжительность непрерыв-
ной работы таких М. увеличилась до неск. сотен часов.
Применение одноплатной конструкции и пульта управления
на основе токопроводящего эластомера позволило резко
уменьшить размеры М. и их массу.
Отличит, особенности М. третьего поколения (с 1981) —
значит, увеличение продолжительности непрерывной рабо-
ты (до 6000—8000 ч), дальнейшее расширение функцио-
нальных возможностей за счёт введения дополнит, устр-в
(напр., электронный календарь, часы, секундомер, будиль-
ник), использование литиевых и солнечных элементов, обес-
печивающих напряжение питания 2,5 В, автоматич. отклю-
чение источников питания через 8—10 мин после выполне-
ния последней операции.
Лит.; Белый Ю. А., Считающая микроэлектроника, М., 1983; Микро-
калькуляторы. Технические и конструктивные характеристики, М., 1984;
Гильде В., Альтрихтер 3., С микрокалькулятором повсюду, пер. с
нем., М-, 1988; Шелест А., Микрокалькуляторы в физике, М„ 1988.
Е. Ю. Кузнецов, Л. К. Минкин.
МИКРОМАНИПУЛЙТОР, устройство, преобразующее
движение рук человека в малые точные перемещения
управляемого объекта (микроинструмента или изделия),
контролируемые с помощью микроскопа, оптич. проектора
или др. оптич. средств. В произ-ве ИЭТ М. применяют,
напр., для точного совмещения микропроволочных выводов
и сварочного микроинструмента с контактными площад-
ками ПП приборов, фотошаблонов — с рисунком подложки,
зондов — с контактными площадками ИС. Состоит М. из
координатного стола, на к-ром закреплён держатель
объекта управления, механизма, обеспечивающего переда-
чу движения от управляющего органа (приводимого в дей-
ствие рукой человека) к объекту, и устр-ва визуального
контроля. Важнейшим параметром М. является масштабный
коэффициент — отношение линейной скорости или вели-
чины перемещения объекта управления к линейной скорости
или величине перемещения управляющего органа. Напр.,
для сборки электронных устр-в наиболее часто применяют
М. с передаточным механизмом рычажного или пантограф-
ного типа с масштабным коэф, от 1:3 до 1:10 при точности
перемещения 5—10 мкм; в фотолитографии используют
М. с передаточным механизмом рычажно-винтового типа
с масштабным коэф, от 1:10 до 1:100 при точности пере-
мещения ДО 1 МКМ. В. Н. Лифлянд.
МИКРОМбДУЛЬ в электронике, миниатюрный
модуль электронной аппаратуры с уплотнённой упаковкой
малых по размерам электронных приборов. Осн. разновид-
ности конструкции М.— этажерочная и плоская. Этажероч-
ный М. состоит из керамич. пластинок размером ок. 1 см2
с укреплёнными на них миниатюрными резисторами, кон-
денсаторами, транзисторами и др. микроэлементами. Плас-
тины собираются в стопку (в определённой последователь-
ности) и соединяются между собой траверзами иэ медной
проволоки, после чего стопка заливается эпоксидным или
пенополиуретановым компаундом. Плоские М. также соби-
раются из микроэлементов, к-рые размещаются на плоской
печатной плате небольших размеров и закрываются
металлич. колпачком. М. не получили распространения
из-за низкой технологичности и сравнительно невысокой
надёжности и к кон. 60-х гг. 20 в. вытеснены ИС.
МИКРОПОЛОСКбВАЯ ЛИНИЯ, полосковая линия в
виде одной или нескольких параллельных металлич. поло-
сок, нанесённых на диэлектрич. подложку, металлизирован-
ную с противоположной стороны. Обычно изготовляется
методами планарной технологии (напылением, фотолито-
графией и т. п.). М. л. используются в ИС в качестве
линий передачи, а также в качестве разл. элементов СВЧ
аппаратуры (резонаторов, фазовращателей, делителей мощ-
ности и др.).
МИКРОПРОЦЕССОР, самостоятельное или входящее в
состав ЭВМ устройство, осуществляющее обработку инфор-
мации и управляющее этим процессом, выполненное в виде
одной или нескольких БИС. В общем случае в состав М.
входят: арифметико-логич. устр-во (АЛУ), блок управления
и синхронизации, ЗУ, регистры и др. блоки, необходимые
для выполнения операций вычислит, процесса. АЛУ осущест-
вляет обработку поступающей из ЗУ информации по ко-
мандам программы, хранящейся постоянно в ЗУ, порядок
выполнения к-рых определяется блоком управления и синх-
ронизации. Исходные данные, промежуточные и окончат,
результаты вычислений содержатся в ЗУ или в спец, ре-
гистрах. Часть регистров используется для организации вы-
полнения программы. Как БИС М. характеризуются сте-
пенью интеграции, потребляемой мощностью, помехоустой-
чивостью, нагрузочной способностью активных выводов
Механотрон. Схема диодного механотрона с од-
ним подвижным анодом; 1 — упор; 2— слю-
дяной изолятор; 3 — выводы подогревателя;
4 — катод; 5 — неподвижный анод; 6 — стеклян-
ный баллон; 7 — геттер; 8 — вакуумно-плот-
ный спай; 9 — управляющий привод, изменяющий
расстояние катод — анод; 10 — коваровая
мембрана; 11 — подвижный анод.
Микрокалькулятор. Микрокалькуляторы «Элек-
троника Б3-38» (слева) и «Электроника Б3-36»
(справа).
МИКРОПРОЦЕССОР
302
(определяющей возможность подключения к данному М.
и др. БИС), технологией изготовления, типом корпуса,
техн, ресурсом, устойчивостью к механич., климатич. и
радиац. воздействиям. Как вычислит, устр-во М. характери-
зуются производительностью, разрядностью обрабатывае-
мых данных и выполняемых команд, возможностью увели-
чения разрядности, числом команд (микрокоманд), кол-вом
внутр, регистров, возможностью обеспечения режима пре-
рывания, числом уровней прерывания (уровней приорите-
та), способностью к обработке десятичных кодов, объёмом
адресуемой памяти, наличием канала прямого доступа к
памяти, типом и числом входных и выходных шин и их
разрядностью, наличием и видом программного обеспе-
чения, способом управления.
М., используемые в средствах вычислит, техники разл.
назначения (для решения широкого круга разнотипных
задач), наз. универсальными. М., предназначенные для
построения к.-л. одного типа вычислит, устр-в, наз. специа-
лизированными; типичный пример — М. в микрокалькуля-
торе. По способу управления различают М. со схемным
и микропрограммным управлением. М. со схемным управ-
лением имеют высокое быстродействие, однако их работа
однозначно определяется пост, набором команд (хранящих-
ся в их памяти) и соответствующей электрич. схемой,
к-рая зачастую бывает довольно сложной из-за необходи-
мости иметь в М. как можно больше команд. Функцио-
нирование М. с микропрограммным управлением опреде-
ляется последовательностью микрокоманд, состав и очерёд-
ность выполнения к-рых устанавливаются оператором.
Такие М. имеют сравнительно невысокое быстродействие,
но они более универсальны, легче перестраиваются с одной
программы на другую.
По структуре М. подразделяются на секционированные
(как правило, с микропрограммным управлением) и одно-
кристальные (с фиксированной разрядностью и пост, набо-
ром команд). Секционир. М. допускают расширение раз-
рядности и ёмкости ЗУ (за счёт подключения дополнит,
секций) и обладают способностью к расширению своих
функциональных возможностей. Это обусловлено тем, что
секционир. М. набирается из БИС (см. Микропроцессорный
комплект интегральных схем), каждая из к-рых способна
объединяться с др. БИС, образуя при этом разл. функцио-
нальные устр-ва. К секционир. М. обычно подключается
БИС пост. ЗУ с хранящимися в нём микрокомандами.
Процессорная секция М. этого типа состоит из секции АЛУ,
блока регистров, входных мультиплексоров, выходного ре-
гистра адреса и регистра-аккумулятора, дешифратора
микрокоманд, входных Вх LU и выходных Вых LU шин
(рис. 1). Управление работой микропроцессорной секции
осуществляется сигналами, выдаваемыми дешифратором
микрокоманд. Каждая новая микрокоманда поступает после
исполнения предыдущей. Исходные данные передаются из
оперативного ЗУ или из устр-в ввода — вывода информации
через мультиплексоры в секцию АЛУ. Результат выполнен-
ной операции через регистр-аккумулятор направляется по
адресу, сформированному в выходном регистре адреса, а
также на блок регистров для временного хранения и на
мультиплексоры для использования на след, этапах вы-
числений. Связь между секциями осуществляется через
линии межразрядных связей.
Однокристальный М. с фиксированной разрядностью и с
пост, набором команд конструктивно исполняется в виде
одной БИС. Такой М. выполняет функции процессора ЭВМ,
все операции к-рого определяются хранящимися в его
памяти командами. В состав однокристального М. входят
(рис. 2): АЛУ, выходной регистр адреса, регистр-аккумуля-
тор, блок регистров, регистр признаков, схема управления,
входная и выходная шины и канал управления. Особенность
однокристального М.— наличие внутр, шины, по к-рой про-
исходит обмен информацией между устр-вами М.
По функциональным возможностям М. соответствует про-
цессору ЭВМ, выполненному на 20—40 ИС малой и средней
степени интеграции, но обладает большим быстродейст-
вием, существенно меньшими размерами, массой, потреб-
ляемой мощностью и стоимостью. М. получили широкое
применение в системах управления технологич. и контроль-
Рис. 2. Структурная схема однокристального
микропроцессора с фиксированной разрядностью
обрабатываемых данных.
Микропроцессор. Рис. 1. Структурная схема
микропроцессорной секции с наращиванием
разрядности обрабатываемых данных
Микросборка.
но-испытат. оборудованием, транспортными средствами,
космич. аппаратами, бытовыми приборами и т. д. Малые
размеры, масса и энергоёмкость М. позволяют встраивать
его непосредственно в объект управления. На базе М.
создаются разл. типы микро-ЭВМ, контроллеров, програм-
маторов и др. устр-ва автоматики и вычислит, техники.
Лит.: Балашов Е. П., Пузанков Д. В., Микропроцессоры и микро-
процессорные системы, М., 1981; Микропроцессорные комплекты интеграль-
ных схем. Состав и структура, под ред. А. А. Васенкова, В. А. Шахнова,
М., 1982; Микропроцессоры, под ред. Л. Н. Пресну хина, кн. 1—3, М.,
1986—87; Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интеграль-
ных микросхем. Справочник, под ред. В. А. Шахнова, т. 1—2, М., 1988;
Рафикузаман М., Микропроцессоры и машинное проектирование
микропроцессорных систем, пер. с англ., кн. 1—2, М-, 1988; Королев Л. Н.,
Микропроцессоры, микро- и мини-ЭВМ, М., 1988. В. А. Шахнов.
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОМПЛЕКТ ИНТЕ-
ГРАЛЬНЫХ СХЕМ, совокупность конструктивно и элект-
рически совместимых ИС, предназначенных для построения
микропроцессоров (МП), микро-ЭВМ и др. вычислит, устр-в
с определённым составом и требуемыми техн, характерис-
тиками. Основа М. к. и. с.— базовый комплект, к-рый может
состоять либо из одной БИС — однокристального МП
с фиксированной разрядностью и пост, набором команд,
либо из набора ИС — многокристального секционир. МП
(рис.). Для расширения функциональных возможностей МП
базовый комплект дополняется ИС др. типов, напр. запоми-
нающими устр-вами, интерфейсными ИС, контроллерами
внеш, устр-в. Эти ИС могут быть одной серии с ИС базового
комплекта или разных.
Лит..- Микропроцессорные комплекты интегральных схем. Состав и струк-
тура, под ред. А. А. Васенкова, В. А. Шахнова, М., 1982; Микропроцес-
соры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем. Спра-
вочник, под ред. 8. А. Шахнова, т. 1—2, М., 1988.
МИКРОСБбРКА, функциональный узел или блок радио-
электронной аппаратуры в микроминиатюрном исполнении,
реализующий, как правило, частную целевую функцию
(напр., генерирование либо усиление электрич. колебаний
определённого вида). Представляет собой конструктивно за-
конченное изделие частного применения типа гибридной
интегральной микросхемы, обычно содержит бескорпусные
ИС, миниатюрные дискретные электро- и радиокомпоненты
(резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и др.),
размещённые на одно- или многослойной коммутац. плате
(подложке). По степени насыщенности элементами и функ-
циональной сложности М. обычно соответствует большой
интегральной схеме. Использование М. в микроэлектронной
аппаратуре позволяет уменьшить её объём в 5—6 раз,
а массу в 3—4 раза по сравнению с микроэлектронной
аппаратурой на ИС широкого применения с использованием
печатных плат.
В 80-х гг. 20 в. разработаны СВЧ М. на микрополоско-
вых линиях, М. на бескорпусных линейных ИС и интеграль-
ных пьезофильтрах для работы в диапазоне радиочастот,
аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи на
бескорпусных ИС — операционных усилителях и компара-
торах, микропроцессорные М. и др. (рис.).
Лит.: Конструирование и расчёт больших гибридных интегральных схем,
микросборок и аппаратуры на их основе, под ред. Б. Ф. Высоцкого,
М., 1981. А. С. Назаров.
МИКРОСПЛАВНбЙ ДИФФУЗИОННЫЙ ТРАН-
ЗИСТОР, микросплавной транзистор, в к-ром неравно-
мерное распределение примеси в базовой области создано
с помощью процессов диффузии. При изготовлении
М. д. т. в ПП пластину из Ge (с проводимостью п-типа)
вводят донорную примесь (в основном из паровой фазы)
для получения необходимого градиента её концентрации.
Процесс селективного (электрохим.) травления осущест-
вляют т. о., чтобы эмиттерный переход располагался в
области диффузного слоя с концентрацией примеси ок.
1017 см-, а коллекторный — вблизи границы диффузион-
ного слоя. Использование метода диффузии примесей для
изготовления М. д. т. позволяет создавать тонкий базовый
слой (ок. 2—3 мкм) без уменьшения напряжения прокола,
значительное ускоряющее поле в базовой области, а также
уменьшить распределённое омическое сопротивление базы,
что обеспечивает работу М. д. т. на частотах до неск.
сотен МГц.
МИКРОСПЛАВНбЙ ТРАНЗИСТОР, сплавной тран-
зистор, толщина базы к-рого значительно меньше толщины
исходной полупроводниковой пластины (обычно толщина
базы не превышает 10 мкм). Для изготовления М. т. в ПП
пластине (в основном из Ge с проводимостью п-типа)
селективным (электрохим.) травлением получают соосные
углубления, к-рые при темп-ре 400—500 °C заполняются
сплавом (преим. на основе In) и образуют рекристаллизо-
ванные области эмиттера и коллектора (рис.). Предназначен
для работы на частотах до 100 МГц.
МИКРОСХЕМА, то же, что интегральная схема.
МИКРОФОННЫЙ ЭФФЕКТ, появление в цепях
радиоэлектронной аппаратуры посторонних (паразитных)
электрич. сигналов, обусловленных механич. воздействиями
(сотрясениями, вибрациями и т. д.). Своё название М. э.
получил по аналогии с соответствующими физ. процессами,
происходящими в микрофоне. Наиболее сильно М. э. про-
является при работе электронных приборов (в усилителях
электрич. колебаний звуковых частот, супергетеродинных
радиоприёмниках и др.), у к-рых в результате механич.
воздействий возникают смещения электродов или их эле-
ментов (напр., витков сеток электронной лампы). Возбуди-
телем М. э. может быть также звуковая волна громко-
говорителя. Ослабление М. э. достигается амортизацией
аппаратуры и её деталей, защитой их от непосредств.
влияния звуковых волн громкоговорителя, а главное —
применением специально разработанных ударно- и вибро-
прочных конструкций электронных приборов. н в Червпнии.
МЙКРО-ЭВМ (микропроцессорная ЭВ М), элект-
ронная вычислит, машина, основу к-рой составляет микро-
процессор (МП), дополненный запоминающим устройством,
устройствами ввода — вывода данных и набором средств
связи. По выполняемым функциям М.-ЭВМ аналогичны
обычным «большим» ЭВМ; их отличит, особенности —
существенно меньшие размеры, масса, потребляемая
»
I
I
t
i
i
1
►
♦
Микропроцессорный комплект интегральных
схем. Состав микропроцессорного комплекта
интегральных схем.
оперативн. запоминающего устройства,
постоянн. запоминающего устройства,
полупостоянн запоминающего устройства,
интерфейса,
контроллеров внешних устройств и т д.
Микросплавной транзистор. Схема изготовления
микросплавного транзистора: 1, 5 — сопла для
селективного травления; 2, 4— струи электро-
лита; 3 — полупроводниковая пластина; 6 — ба-
зовый вывод
МИКРО
304
мощность, ограниченный набор устр-в ввода — вывода,
упрощённая система команд, удобство эксплуатации, высо-
кая надёжность и сравнительно малая стоимость. Применя-
ются преим. как управляющие ЭВМ в системах автоматич.
или автоматизир. управления технологич. процессами, тран-
спортными средствами, бытовыми электроприборами и т. д.;
благодаря малым размерам и массе М.-ЭВМ можно
встраивать непосредственно в управляемый объект. Иногда
М.-ЭВМ используют как терминал для ввода учётно-
экономич. информации в автоматизир. системы управления
предприятием, а также результатов науч, экспериментов для
их обработки в вычислит, центрах коллективного пользо-
вания.
Конструктивно М.-ЭВМ выполняется либо на базе одной
БИС (см. Однокристальная микро-ЭВМ), либо в виде одной
печатной платы (см. Одноплатная микро-ЭВМ), либо в виде
неск. печатных плат, к-рые в совокупности с пультом управ-
ления (при необходимости) и блоком питания совмещаются
в единой конструкции. Структурная схема М.-ЭВМ зависит
от типа МП; как правило, применяется т. н. магистраль-
ная структура, при к-рой обмен информацией между МП
и др. устр-вами осуществляется по спец, проводникам,
сгруппированным в шины (магистрали) передачи адресов,
данных, команд. На рис. 1 показана примерная структурная
схема М.-ЭВМ, построенной на базе однокристального
МП с фиксированной разрядностью и пост, набором
команд. Обмен данными между МП, запоминающими
устр-вами и внеш, устр-вами ввода — вывода информации
производится по шине данных через соответствующие бу-
ферные регистры. Блок управления, к-рый часто входит
в состав МП, координирует работу всех устр-в М.-ЭВМ.
Генератор синхросигналов вырабатывает импульсы опреде-
лённой частоты, используемые в качестве задающих сигна-
лов или маркёров временных интервалов. Для обеспечения
работы М.-ЭВМ в режиме прерывания к МП подключает-
ся блок обработки прерываний.
На рис. 2 приведена примерная структурная схема
М.-ЭВМ, построенной на базе секционированного много-
кристального МП (состоящего из N секций с пост, разряд-
ностью п). Обмен данными и адресами между секциями
Микро-ЭВМ. Рис. 1. Структурная схема микро-
ЭВМ на базе однокристального микропроцессора
с фиксированной разрядностью и постоянным
набором команд.
Рис. 2. Структурная схема микро-ЭВМ на базе ►
секционированного многокристального микро-
процессора с микропрограммным управлением.
Выход на внешние
устройства
ввода-вывода
информации
регистр рвгмст^
жй
Шина
Постоянное
заломи -
нающее
устройство.
/т - раз-
рядная
микропро
цессорная
секция ;
Буферный Буферный
регистр регистр
постоянное
запоминаю -
щее устрой-
ство микро-
команд,.
Id ина данных
шина микрокоманд
Рис. 3. Схема модульной структуры вычислитель-
ной системы с микро-ЭВМ-
Буферный
регистр
Магистраль ЭВМ
Постоянное
запоми -
нающее
устройство устройство
Опвратив -
ное запо-
минающее
Магистраль микро-ЭВМ
Оперативное
запоминающее
устройство
Постоянное
запоминающее
устройство
Контроллеры
устройств
ввода-вывода
информации
Контроллеры
устройств
связи с объектом
управления
305
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
осуществляется по соответствующим шинам; обмен инфор-
мацией между МП, запоминающими устр-вами и внеш,
устр-вами производится через буферные регистры. Управ-
ляет работой М.-ЭВМ блок микропрограммного управления,
к-рый обеспечивает требуемую последовательность выпол-
нения микрокоманд, хранящихся в пост, запоминающем
устр-ве.
На основе М.-ЭВМ и БИС разл. назначения создаются
управляющие вычислит, системы (комплексы) с модульной
структурой (рис. 3); в таких системах каждый модуль пред-
ставляет собой функционально полное устр-во, изготовлен-
ное на единой конструктивной базе. Подбором соответст-
вующих модулей можно получить вычислит, систему с тре-
буемыми характеристиками.
М.-ЭВМ появились практически одновременно с МП и
получили широкое применение в пром-сти, на тран-
спорте, в сфере быта и т. д. В СССР одной из самых
массовых и распространённых является М.-ЭВМ «Электро-
ника-60», имеющая быстродействие — 250 операций в 1 с;
разрядность — 16; число команд — 72; ёмкость оператив-
ной памяти — 64 Кбайт; габаритные размеры — ЗООХЗООХ
Х90 мм (базовый вариант); потребляемую мощность —
27 Вт. В состав М.-ЭВМ «Электроника-60» входят модули:
МП, постоянное, полупостоянное и оперативное запоминаю-
щие устр-ва, алфавитно-цифровой и цифро-аналоговый пре-
образователи, разл. контроллеры и др. устр-ва.
Лит.; Романов Ф. И., Шах нов В. А., Конструкционные системы
микро-ЭВМ, М., 1983; Королев Л. Н., Микропроцессоры, микро- и мини-
ЭВМ, М., 1988; Масада Э., Яда К., Микрокомпьютеры. Справочное
руководство, пер. с япон.. М.. 1989. В. А. Шах нов.
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА, направление электроники, свя-
занное с созданием приборов и устройств в микроми-
ниатюрном исполнении и использованием групповой тех-
нологии их изготовления. Миниатюризация в изделиях М.
неразрывно сочетается с интеграцией элементарных прибо-
ров и качеств, ф-ций. Процесс развития обеих тенденций
продолжается по настоящее время (нач. 90-х гг.), что не
позволяет при дефиниции М. или при классификации
соответствующих приборов и устр-в употребить пост, меры
или огранич. диапазоны величин. Совр. М. базируется на
использовании физ. эффектов в твёрдом теле, и в первую
очередь в ПП. Помимо ПП электроники принципы миниа-
тюризации и интеграции во всё возрастающей степени
применяются к приборам и устр-вам в таких разделах
электронной техники, как квантовая электроника, оптоэлект-
роника, криоэлектроника, акустоэлектроника, СВЧ электро-
ника, вакуумная электроника и др.
Причины возникновения М. Возникновение М. в кон.
50-х — нач. 60-х гг. 20 в. и её последующее бурное
развитие были вызваны усложнением и расширением об-
ластей применения электроники, необходимостью уменьше-
ния габаритных размеров и массы, снижения стоимости, по-
вышения быстродействия и надёжности электронной аппа-
ратуры, а также наращиванием объёмов её выпуска. Удов-
летворение потребности народного х-ва в дискретных элект-
ронных приборах (претерпевших к сер. 20 в. существ,
миниатюризацию вследствие широкого внедрения ПП
устр-в) быстро приблизилось к пределам возможного в
области трудовых и материальных затрат. Традиц. методы
монтажа и коммутации приборов в процессе сборки слож-
ной аппаратуры более не могли обеспечить предъявляе-
мых требований по надёжности, габаритным размерам и
массе. В технологии электронного приборостроения про-
изошли революц. изменения, приведшие к созданию интег-
ральной схемы — принципиально нового базового элемента
электроники, положившего начало М.
Элементная база М. Важнейшим отличием ИС от элект-
ронного устр-ва на основе дискретных приборов является
технология её изготовления, предусматривающая опреде-
лённую последовательность процессов группового форми-
рования элементов ИС, в т. ч. одновременно для многих
ИС. В зависимости от числа и вида входящих в состав ИС
функциональных схемотехн, элементов, назначения, техно-
логии изготовления и быстродействия (времени задержки
сигнала) ИС имеют специфич. наименования. Единой клас-
сификации ИС по базовому признаку не существует. ИС
может представлять собой матрицу однотипных элементов,
часть или отд. блок электронного устр-ва, а по мере услож-
нения ИС стали включать в себя комплектные функцион.
устр-ва, в т. ч. такие сложные, как микропроцессоры
и микро-ЭВМ. Наиболее распространёнными являются
монолитные ПП ИС, к-рые в зависимости от числа входя-
щих в их состав элементов условно подразделяются на
малые (МИС — до 102 элементов на кристалл), средние
(СИС — до 103), большие (БИС — до 104), сверхбольшие
(СБИС—до 106) и ультрабольшие (УБИС — более 106 эле-
ментов на кристалл).
Исторически первым классом ИС были т. н. гибридные
интегральные схемы (ГИС), в к-рых наряду с изготов-
лявшимися в едином цикле пассивными элементами схемы
применялись миниатюрные навесные ПП активные элементы
(диоды и транзисторы). Однако ГИС, являясь по внеш, приз-
накам переходным устр-вом между приборами на дискрет-
ных компонентах и монолитными ИС, до сих пор находят
достаточно широкое применение в электронике. В ряде
специфич. случаев, в т. ч. для входных и выходных СВЧ
устр-в, радиотехн. устр-в с высокими уд. номиналами
ёмкостных и индуктивных элементов, а также при необхо-
димости прецизионной подстройки параметров ИС в процес-
се её формирования, ГИС более предпочтительны. Совер-
шенствование ГИС идёт по пути объединения на одной под-
ложке с пассивными элементами и проводниками уже не
отд. кристаллов ПП приборов, а кристаллов монолитных
ИС (т. н. м и к р о с б о р к и).
Повышение степени интеграции монолитных ПП ИС сопро-
вождается ростом плотности размещения элементов, умень-
шением их линейных размеров и относит, увеличением
площади кристалла отд. ИС. По мере роста сложности
происходит увеличение отношения числа ф-ций, выполняе-
мых ИС, к её площади. При этом несмотря на относит,
рост себестоимости произ-ва более сложных ИС, имеет
место тенденция уменьшения стоимости отд. ф-ции (опера-
ции, выполняемые ИС). Повышение плотности размещения
схемных элементов ИС и уменьшение их линейных раз-
меров способствуют уменьшению времени задержки сигна-
ла или повышению степени быстродействия ИС в расчёте
на элементарное логич. устр-во (т. н. вентиль). Отсутствие
паяных или сварных внутрисхемных соединений, однород-
ность материалов и компактность конструкции ИС позво-
ляют многократно повысить надёжность электронной аппа-
ратуры на их основе. В зависимости от типа и конкрет-
ного назначения аппаратуры к ИС могут предъявляться
дополнит, требования по величине потребляемой и рас-
сеиваемой электрич. мощности, темп-рному интервалу
функционирования, радиац. стойкости и т. п.
Технология М. Для изделий М. характерны наиболее
быстрые в мире техники темпы разработки и освоения
их пром, изготовления. Непрерывный прогресс обеспечи-
вается пост, совершенствованием технологии М., опираю-
щейся на новейшие достижения в области физики твёрдого
тела, химии, прикладной математики и др. естеств. наук.
К настоящему времени (нач. 90-х гг.) в арсенале технологич.
процессов М. находится много известных в электронном
приборостроении физико-хим. методов получения и обра-
ботки спец, материалов (выращивание монокристаллов, их
резка, шлифование и полирование пластин, эпитаксия,
диффузия и окисление, хим. травление, плазмохим. и ион-
но-лучевая обработка и др.). Применение большинства
технологич. процессов в М. отличается характерными осо-
бенностями — исключит, прецизионностью и локальностью.
Формирование микронных и субмикронных элементов ИС
осуществляется посредством спец, процесса микролито-
графии — прецизионного переноса изображения тополо-
гии ИС в заданном масштабе с оригинала (шаблона) на ПП
пластину или иную подложку. В зависимости от требуемых
разрешения, производительности и затрат могут быть ис-
пользованы фотолитография в видимой и УФ областях
спектра, рентгенолитография и электронно-лучевая лито-
20 Энц. словарь «Электроника!
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
306
графия. Последняя позволяет осуществлять непосредств.
(безмасочное) формирование элементов ИС с линейными
размерами до 0,2 мкм.
Совокупность процессов и операций формирования ГИС
составляет т. н. плёночную технологию, к-рая под-
разделяется на два направления, связанных с использова-
нием тонких и толстых плёнок. Характерной отличит,
чертой тонкоплёночной технологии является широкое ис-
пользование методов осаждения локальных и сплошных
тонких слоёв материалов в вакууме. Элементы топологии
толстоплёночных ГИС формируются методами локального
нанесения и вжигания спец. паст. В обоих случаях в качест-
ве подложки используют пластинки изолирующих материа-
лов толщиной в неск. сотен мкм: спец, виды керамики
и стёкол. Плёночная технология наиболее соответствует
мелкосерийному произ-ву ИС спец, назначения, а также
массовому произ-ву простых ИС, требующих точной под-
стройки параметров. По этой технологии производятся отно-
сительно простые и недорогие ИС радиотехн. и подоб-
ного назначения, в первую очередь линейные (аналого-
вые) ИС.
Базовой технологией формирования монолитных ПП ИС
является планарная технология, по которой изготовляется
основная масса ИС, в том числе такой их широкий
класс, как логические (цифровые) ИС. Планарная техноло-
гия позволила создать на сегодня наиболее сложные ИС
с числом элементов до миллиона при их мин. размере
до 0,5 мкм. Характерной особенностью этой технологии
является многократное применение микролитографии, в
результате чего после комбинации процессов легирования,
травления (разделения), изоляции и металлизации в тонком
приповерхностном слое полированной ПП пластины форми-
руются десятки и сотни кристаллов БИС и СБИС. Планар-
ная технология наиболее отвечает массовому произ-ву
стандартных изделий, поскольку из-за сложности БИС и
СБИС частое изменение их конструкции и технологии
произ-ва сложно и дорого. Тем не менее на основе пла-
нарной технологии реализована возможность рентабельно-
го произ-ва мелкосерийной и нестандартной продукции —
т. н. полузаказных и заказных ИС. Разработка принципов
конструирования и произ-ва базовых матричных кристаллов
или универсальных вентильных матриц позволяет посред-
ством индивидуальной коммутации элементов в матрице
схемы-полуфабриката создавать ИС с требуемыми конфи-
гурацией и назначением. Однако неизбежное для этого
класса ИС резервирование площади кристалла под стандарт-
ные схемотехн, элементы приводит к определённым техн,
издержкам по сравнению с индивидуально проектируе-
мыми заказными ИС. Всё более широко применяется
планарная технология и для изготовления аналоговых ИС,
в особенности для наиболее сложных применений. При-
мерами подобных устр-в М. являются БИС и СБИС циф-
ро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, мно-
гополосные фильтры, монолитные усилители СВЧ диа-
пазона.
Развитие технологии М. происходит в направлении даль-
нейшего повышения воспроизводимости и разрешения (ло-
кальности) методов физико-хим. обработки материалов.
Взамен традиц. методов легирования — диффузии и эпитак-
сии — всё шире используется ионное легирование с после-
дующим термическим или лазерным отжигом. Очистка по-
верхности и прецизионное травление пластин вместо хим.
(«мокрых») методов заменяются на плазмо-хим. и ионно-
лучевые («сухие») процессы. Большое применение в тех-
нологии М. находят лазерные методы обработки материалов
и стимуляции физико-хим. процессов, в т. ч. ведётся актив-
ный поиск прецизионных и производит, безмасочных мето-
дов формирования субмикронных элементов ИС. Значит,
роль в сов{э. технологии М. играют сверхвысоковакуумные
(10 —10~ Па) процессы получения и контроля св-в
сложных структур.
Спец, технологическое и контрольно-измерит. оборудо-
вание для процессов М. является самостоят. направлением
электронного машиностроения и развивается опережающи-
ми темпами по отношению к др. компонентам технологии.
Условия эксплуатации и характер продукции предъявляют
к такому оборудованию жёсткие требования: высокую на-
дёжность; прецизионность; обеспечение мин. уровня не-
контролируемых загрязнений продукции и технологич.
сред, с ней контактирующих; макс, степень автоматизации
и возможность адаптации к модернизируемой технологии.
Важнейшей особенностью технологии М. является необ-
ходимость прецизионного поддержания микроклимата и др.
параметров в производств, помещениях и рабочих зонах
(влажности, газового состава, степени запылённости и иони-
зации воздушной среды; уровня микровибрации конструк-
ций; качества технологич. сред и источников энергии). Т. н.
чистые комнаты — обеспыленные, стерильные поме-
щения с особым режимом работы в них и специально
сконструир. оборудованием и оснасткой — основа совр. тех-
нологии произ-ва БИС и СБИС-
Осн. исходные и вспомогат. материалы для произ-ва
изделий М., технологич. среды, химикаты и резисты для
микролитографии характеризуются признаками, выделяю-
щими их из общей массы материалов, потребляемых др.
отраслями пром-сти. Особые требования в М. предъявля-
ются к чистоте материалов и технологич. сред. По номенкла-
туре и допустимой концентрации контролируемых микро-
примесей критичные к чистоте материалы для М. сущест-
венно превосходят, напр., требования стандартов к «хими-
чески чистым» и «особо чистым» в-вам. Столь чистые ма-
териалы требуют особых условий не только произ-ва, но
также транспортировки и хранения. Ввиду невозможности
гарантировать необходимое качество сверхчистых газов и
жидкостей при их потреблении, в технологии М. проводится
обязательная их доочистка (финишная очистка) непосредст-
венно перед использованием, а также рециркуляц. очист-
ка в процессе применения. По мере усложнения продукции
(с ростом степени интеграции ИС) требования к чистоте
материалов и технологич. сред продолжают повышаться,
вплотную приближаясь к теоретич. пределам известных
методов очистки. В ряде случаев требования технологии
уже превзошли возможности совр. методов обнаружения
(анализа) примесей, что наряду с поиском и разработкой
новых методов стимулирует использование принципа кос-
венной или функцион. оценки качества материалов по ре-
зультатам их технологич. применения (по качеству полу-
фабрикатов и конечного продукта). Осн. фактором, опре-
деляющим столь жёсткие требования к чистоте исходных
и вспомогат. материалов для М., является необходимость
строгой регламентации типов, размеров и кол-ва дефектов
и примесей, вносимых в промежуточные структуры и в
конечный продукт на всех этапах произ-ва. Очень заметно
влияние критичных дефектов на поверхности и в приповерх-
ностном слое ПП пластин на выход годных ИС, особен-
но с высокой степенью интеграции. Увеличение площади
кристалла ИС и уменьшение линейных размеров схемотехн,
элементов при переходе от БИС к СБИС и при усложнении
последних требуют спец, мер по радикальному снижению
дефектности во избежание резкого падения эффективности
произ-ва.
Автоматизация проектирования и производства в М.
Миниатюрность и высокая функцион. сложность изделий
М., массовый характер их произ-ва, а также жёсткие тре-
бования к качеству и надёжности стимулируют внедрение
автоматизации от этапов моделирования и проектирования
до изготовления и контроля качества ИС и аппаратуры на
их основе. Совр. ИС и аппаратура на их основе разрабаты-
ваются с использованием средств вычислит, техники. Сово-
купность аппаратных и программных средств объединяется
в системы автоматизир. проектирования (САПР) ИС, печат-
ных плат и аппаратуры. Аппаратные средства САПР вклю-
чают в себя: супер-ЭВМ — сверхбыстродействующую (до
сотен млн. операций в секунду) ЭВМ «верх, уровня» с
большим объёмом памяти; неск. мини-ЭВМ «ниж. уровня»
с высоким быстродействием (до неск. десятков млн. опера-
ций в секунду), снабжённых цветными или чёрно-белыми
дисплеями и устр-вами ввода — вывода информации, в т. ч.
в форме стандартных документов и чертежей. ЭВМ «ниж.
уровня» выполняет ф-ции автоматизир. рабочего места
307
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
(АРМ) или рабочей станции проектировщика. ЭВМ «верх,
уровня» позволяет в разумные сроки осуществлять наиболее
сложные и длит, вычисления, а также хранить в своей
памяти осн. массив необходимых для моделирования и
проектирования данных и стандартных программ. Её вы-
числит. мощность и архитектура (как правило, мультипро-
цессорная) позволяют работать одновременно с неск. АРМ.
Совр. САПР ИС ориентированы на применение т. н. крем-
ниевых компиляторов — совокупности программных
средств (принципов проектирования), ориентированных на
конкретную технологию произ-ва ПП (кремниевых) БИС и
СБИС. Возможности АРМ и применение кремниевых ком-
пиляторов позволяют даже мало подготовленным поль-
зователям квалифицированно и быстро разрабатывать слож-
ные ИС, синтезируя их из стандартных схемотехн, элементов
и функцион. блоков. При этом оптимизация топологии
кристалла, в т. ч. уменьшение его площади за счёт уплот-
нения расположения элементов, производится автомати-
чески. Возможности совр. мини-ЭВМ позволяют разработ-
чику сократить время на моделирование и проектирование
сложных ИС от неск. месяцев до неск. дней, а примене-
ние супер-ЭВМ сокращает это время до десятка минут.
Автоматизация спец, технологич. и контрольно-измерит.
оборудования заключается не только в локальном под-
ходе (автоматизация и роботизация рабочих мест и локаль-
ных единиц оборудования), но и в комплексной механи-
зации и автоматизации всего производств, процесса, вклю-
чая вспомогат. операции. Управление автоматизир. проек-
тированием и произ-вом изделий М. подразумевает исполь-
зование многоуровневых сетей ЭВМ, разработку соответ-
ствующего матем. обеспечения, а также существ, органи-
зац. перестройку. Конечной целью полной автоматизации
является исключение человека из всех критич. стадий проек-
тирования и про>о-ва изделий М., где он может быть
источником снижения качества продукции за счёт неизбеж-
ных ошибок и вносимых загрязнений. Чистые производств,
помещения и роботизир. гибкие производств, системы
составят в недалёком будущем основу т. н. безлюдной
технологии М.
Области применения М. Совр. М. в значит, степени ориен-
тирована на комплексное обеспечение элементной базы
информационно-вычислит. техники, являющейся основой
систем автоматизации и управления пром, и сельскохо-
зяйств. оборудованием, приборами для науч, исследований,
контрольно-измерит. и медицинским оборудованием, всеми
видами транспортных средств. Типичными устр-вами М.
такого назначения являются: микропроцессоры, запоминаю-
щие устр-ва (ЗУ), системы числового программного управ-
ления, устр-ва интерфейса и др. На их базе комплектуются
как индивидуальные системы контроля и управления, так
и универсальные средства вычислит, техники. Микроэлект-
ронная элементная база (МЭБ) составляет основу бурно
развивающихся средств автоматизации инженерного труда,
конторских работ, издат. деятельности. Создание и развитие
средств автоматизир. обучения индивидуального и коллек-
тивного пользования (персональные ЭВМ и проф. трена-
жёры) также опирается на техн, средства МЭБ. Радиове-
щание, телевидение, прочие средства связи и передачи
информации все шире используют достижения М. с целью
улучшения техн, и экономич. показателей. Микроэлектрон-
ные устр-ва составляют основу бортовых командно-
вычислит., навигац. и связных комплексов в авиакосмич.
технике; широко используются в устр-вах радиолокации
(напр., для электронной разведки, управления боевой тех-
никой в военном деле). Разнообразной по содержанию
и сложной по техн, уровню является сфера применения
М. в бытовых электронных устр-вах, включая средства
охраны жилища, ведения домашнего х-ва, информац. сети,
видеотехнику, электронные игровые устр-ва и др. Динамика
развития этой сферы по всем осн. показателям не уступает
проф. и спец, областям применения М.
Проблемы и перспективы дальнейшего развития М.
Дальнейший прогресс М. ориентируется на достижение
степени интеграции монолитных ПП ИС в млн. элементов
на кристалл, что наряду с увеличением размеров отд. ИС
потребует и увеличения площади всей ПП пластины с крис-
таллами. К кон. 20 в. в массовом произ-ве ПП СБИС и
ультрабольших ИС (УБИС) будут использовать пластины
кремния диаметром не менее 200 мм. В ряде случаев
ИС-кристалл, представляющая функционально законченную
систему (напр., вычислительную), займет площадь всей плас-
тины. ИС на пластине сулит существ, выгоды в быстродейст-
вии и надёжности за счёт сокращения протяжённости и
числа межсоединений, а также существ, сокращения мест
пайки и сварки проводников. Топологии, нормы проекти-
рования ИС к нач. 90-х гг. 20 в. стали менее 1 мкм,
а к кон. 90-х гг. ожидается внедрение в массовое произ-во
технологии УБИС с мин. размерами элементов порядка
0,5—0,3 мкм.
Прогнозируется, что к 2000 г. ёмкость УБИС ЗУ
достигнет 1 Гбит, а разрядность однокристальных мик-
ропроцессоров или микропроцессорных комплектов —
64—12В. Продолжится прогресс в области роста быст-
родействия ИС. Т. н. сверхскоростные ИС будут раз-
виваться не только за счёт общих для М. тенденций сокра-
щения размеров элементов и увеличения плотности их
размещения, но также за счёт оптимизации логики работы
цифровых ИС и использования новых исходных материалов.
Напр., ожидается, что совершенствование биполярных
кремниевых сверхскоростных ИС и их объединение с уни-
полярными (К-МОП) схемами, а также разработка новых
типов сверхскоростных ИС на основе ар>уени/^ галлия и
гетероструктур ПП соединений типа А —В позволит
создать элементную базу вычислит, техники с тактовой час-
тотой в десятки ГГц (с быстродействием в доли нс). Помимо
ПП цифровых сверхскоростных ИС проводятся исследования
с целью разработки быстродействующих аналоговых устр-в
на основе явления сверхпроводимости. В области энерго-
независимых магн. ЗУ на смену нынешним СБИС с ци-
линдрич. магн. доменами микронного диапазона должны
прийти новые устр-ва на сверхтонких магн. плёнках, а также
с использованием эффектов на доменных стенках, поз-
воляющие достичь информац. ёмкости гигабитового
диапазона.
Усложнение ИС сопровождается ростом требований к их
надёжности и к технико-экономическим показателям про-
цессов производства. Удовлетворение столь противоречи-
вых требований реализуется путём введения в сос-
тав ИС резервных и тестовых элементов (ячеек), а также
за счёт придания сложным ИС ф-ций самотестирования
с возможностью последующей коррекции дефектов. Осн.
комплексным критерием, определяющим тенденции раз-
вития ИС и возможные при этом компромиссы (ограниче-
ния), принято считать показатель «мощность — быстродей-
ствие — стоимость».
Уже на совр. уровне развития технологии М. появились
серьёзные барьеры, осложняющие достижение планируе-
мых научно-техн, пределов, напр. в части роста степени
интеграции и быстродействия ИС. Пока это — трудности
практич. характера, но существующая планарная технология
М. приближается и к фундаментальным пределам, опре-
деляемым природой используемых материалов, а также
применяемыми моделями физ. процессов в приборах. В
настоящее время скорости переключения активных элемен-
тов ИС уже приближаются к задержкам распространения
сигнала между ними, что влечёт расфазировку синхрониза-
ции. Поэтому при проектировании компьютерной архитек-
туры требуется тщательное распределение сигналов. Созда-
ние УБИС, эквивалентных по сложности ЗУ ёмкостью по-
рядка 64 Мбит, столкнётся с проблемой отвода (утилизации)
тепла, выделяемого сверхплотно расположенными в микро-
объёме кристалла элементами ИС, а также с уровнем
собств. шумов, равным или превышающим полезный сигнал.
При характерной для таких приборов степени интеграции
кол-во эл-нов, ответственных за изменение состояния еди-
ничного элемента (логич. вентиля, транзистора), будет
незначит. величиной по отношению к кол-ву эл-нов, необхо-
димых для поднятия потенциала на входе ИС на более
высокий уровень. Напр., за изменение состояния отд. эле-
мента ИС с эквивалентной сложностью в 1 млн. транзисто-
20’
МИНИАТЮРИЗАЦИЯ
308
ров ответственны всего 8000 эл-нов, а св-ва активной области
транзистора будут определяться только 100 примесными
атомами. Невозможность применения традиц. методов физ.
статистики к таким приборам не позволит однозначно мо-
делировать их работу и, следовательно, надёжно воспроиз-
водить и контролировать их характеристики. Для практич.
реализации столь сложных ИС потребуются полностью
бездефектная технология их производства и сверхчистые
исходные материалы.
В лабораторных условиях достаточно далеко продви-
нулись разработки миниатюрных интегральных устр-в, где
роль эл-нов полностью или частично передана фотонам,
что должно привести к созданию информационно-вычислит.
и иных устр-в с быстродействием, информац. ёмкостью
и помехоустойчивостью, существенно превышающими пре-
дельные возможности электронных устр-в. В качестве ис-
ходных материалов для реализации приборов с квантовой
связью или устр-в оптич. обработки информации могут
быть использованы известные в квантовой электронике
и оптоэлектронике материалы, в т„ ч. т. н. сверхрешётки
на основе множества чередующихся сверхтонких слоёв ПП
соединений типа А —В . Новыми перспективными мате-
риалами для М. являются органические, и в первую очередь
полимерные, соединения с ПП, изолирующими и проводя-
щими св-вами, в т. ч. в виде ультратонких (мономолекуляр-
ных) плёнок сложного состава (т. н. плёнок «Ленгмюра —
Блоджетт»). На основе комбинаций таких материалов в твёр-
дом и жидком состояниях прогнозируется создание как
традиц. устр-в М. с улучшенными качеств, характеристика-
ми, так и принципиально новых приборов и устр-в. Пред-
полагается, что одна из новых ветвей развития М. пойдёт
в направлении копирования процессов в живой материи
(клетке), и ей уже присвоены термины «молекулярная
электроника» или «биоэлектроника».
Достигнутый уровень развития М. и информационно-
вычислит. техники на её основе сделал возможным начало
прикладных исследований и практич. разработок систем
искусств, интеллекта. Наука и техника приблизились к ре-
шению фундаментальной проблемы, что позволит в итоге
многократно усилить интеллектуальные способности челове-
ка, а в ряде случаев и полностью заменить его как испол-
нителя не только в рутинных вопросах, но и в ситуациях,
требующих высокого быстродействия, безошибочности,
специфич. знаний, или в экстремальных условиях. Всё более
широко используются электронные средства синтеза
и восприятия (анализа) речи и изображений; услуги машин-
ного перевода с иностранных языков; средства автоматич.
программирования ЭВМ. Созданы первые консультац. и
диагностич. системы, позволяющие эффективно и быстро
решать достаточно сложные задачи в области естеств. наук,
при управлении объектами техники, а также в сэциально-
политич. сфере человеческой деятельности.
Лит.: Степаненко И. П., Основы микроэлектроники, М., 1980;
Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Основы микроэлектроники, 2 изд., М-,
1983; Микроэлектроника и полупроводниковые приборы. Сб. ст., в. 8—9,
М., 1984; Микроэлектронная аппаратура на бескорпусных интегральных
микросхемах, М., 1985; Броудай И., Мерей Дж., Физические основы
микротехнологии, пер. с англ., М., 1985; Тилл У., Лаксон Дж., Интеграль-
ные схемы. Материалы, приборы, изготовление, пер. с англ., М., 1985;
Гуськов Г. Я., Блинов Г. А., Газаров А. А,, Монтаж микроэлектрон-
ной аппаратуры, М., 1986; Валиев К. А., Микроэлектроника: достижения
и пути развития, М., 1986; Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю, И.,
Микроэлектроника. Физические и технологические основы, надёжность,
2 изд,, М., 1986; Власов В Е., Захаров В. П., Коробов А И., Сис-
темы технологического обеспечения качества компонентов микроэлектрон-
ной аппаратуры, М.„ 1987; Сугано Т., Икома Т., Такэиси Е., Введе-
ние в микроэлектронику, пер. с япон., М., 1988; Эндерлайн Р.„ Микро-
электроника для всех, пер. с нем., М., 1989; Кру тоги н Д., Морченко А.,
Микроэлектроника смотрит в будущее, М., 1989.
А. В. Лукичев, Э. Е. Иванов.
МИНИАТЮРИЗАЦИЯ (франц, miniaturisation, от minia-
ture — миниатюра, нечто очень маленькое), направление в
конструировании приборов, механизмов, машин и др.
устройств (гл. обр. в радиоэлектронике, радиотехнике и
приборостроении) со значительно меньшими размерами и
массой (по сравнению с существующими образцами). Необ-
ходимость М. в электронике обусловлена непрерывным
усложнением РЭА и увеличением числа содержащихся в
ней элементов в связи с постоянным расширением функций
и сферы использования электронных устр-в в автоматике,
вычислит. технике, радиотехнике, медицине и др.
Первоначально (в 40-—50-х гг.) представление о М. свя-
зывалось гл. обр. с простым уменьшением размеров и
массы узлов и элементов устр-в и более компактным их
размещением на шасси (монтажной плате), повышением
плотности компоновки РЭА за счёт более рационального
использования конструктивных объёмов. Работы в этом
направлении привели к созданию, напр., малогабаритных
(«пальчиковых») приёмно-усилит. ламп бесцокольной конст-
рукции, а также миниатюрных резисторов, конденсаторов,
катушек индуктивности, соединителей и др. электро- и
радиокомпонентов. С появлением ПП приборов, позволив-
ших существенно уменьшить массу и размеры РЭА, начались
поиски новых конструктивно-технологич. решений, к-рые
завершились разработкой печатного монтажа и микромоду-
лей. В нач. 60-х гг. возникло новое направление в элект-
ронике — микроэлектроника, в рамках к-рой проблема М.
решается путём создания конструктивно, технологически
и электрически связанных структур — интегральных схем.
В ИС объединено большое число микроминиатюрных
(с субмикронными размерами) элементов и их электрич.
соединений, изготовляемых по принципиально новой техно-
логии, в частности планарной технологии, получившей ши-
рокое распространение. С появлением микроэлектроники
изменилось само понятие «электронное устр-во» (нечто
собранное, смонтированное из отд. элементов), т. к. будучи
изготовлено в виде ИС, оно представляет собой недели-
мое целое и само является элементом в более сложных
системах. Достижения микроэлектроники позволили в 70-х
гг. перейти от использования отд. ИС к созданию РЭА
на основе больших и сверхбольших ИС, в т. ч. однокристаль-
ных микро-ЭВМ и микропроцессоров, и существенно (на
неск. порядков) повысить их надёжность и осн. техн, харак-
теристики, снизить стоимость.
Осн. показателем, отражающим степень М. электронных
устр-в, является плотность размещения (упаковки) её
элементов в объёме или на площади. Для ИС, напр., таким
показателем служит интеграции степень.
Лит..- Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры, под ред.
Б. Ф- Высоцкого, М., 1977; Конструирование и расчёт больших гибридных
интегральных схем, микросборок и аппаратуры на их основе, под ред.
Б. Ф. Высоцкого, М,, 1981; 8а л и ев К. А., Микроэлектроника: достижения
и пути развития, М., 1986. Б. Ф. Высоцкий. А. С. Назаров.
МИНИТРбН (от лат. minimus — наименьший и ...трон),
вакуумный электронный прибор для генерирования СВЧ
колебаний, представляющий собой сверхминиатюрную раз-
новидность отражательного клистрона. Имеет накаливаемый
катод, миниатюрный объёмный резонатор с двухсеточным
зазором, обладающим большой ёмкостью, и отражательный
электрод. Линейные размеры резонатора М. на порядок
меньше длины волны генерируемых колебаний. Важная
особенность М.— предельно короткий электронный поток,
что позволяет достичь максимально высокой плотности
тока, а следовательно, снизить рабочие напряжения и полу-
чить высокие значения кпд, диапазона электронной настрой-
ки и стабильности частоты по сравнению с др. типами
отражат. клистронов. Первые М. созданы в СССР в кон.
60-х гг. 20 в. Масса М. обычно не превышает 0,5—5 г; питаю-
щие напряжения 25—100 В; диапазон рабочих частот
2—15 ГГц; типичное значение выходной мощности 50 мВт.
М. применяются в основном в аппаратуре связи, в измерит.,
радиолокац. и др. устр-вах в качестве задающих генераторов
и гетеродинов.
Лит.: Голант М. Б., Бобровский Ю. Л., Минитроны, М., 1983.
М. Б. Голант.
мйни-эвм, класс малогабаритных электронных вычисли-
тельных машин малой или средней производительности
(до неск. десятков тыс. операций в 1 с). Применяют гл. обр.
для инженерных расчётов и решения несложных н.-и. задач,
сбора и предварит, обработки информации в различных
автоматич. и автоматизир. системах. Для решения сложных
задач М.-ЭВМ объединяют в вычислит, комплексы.
Лит.: Балашов Е. П., Григорьев 8. Л., Петров Г. А., Микро-
и мини-ЭВМ, Л., 1984; Королев Л. Н.. Микропроцессоры, микро-
и мини-ЭВМ, М., 1988.
309
МНОГОПУЧКОВЫЙ
I
г
I
I
I
I
МИТРОН, то же, что магнетрон, настраиваемый напряже-
нием.
МИШЁНЬ ЭЛЕКТРбННО-ЛУЧЕВбГО ПРИБОРА,
конструктивный элемент запоминающего или передающего
электронно-лучевого прибора, с поверхностью к-рого взаи-
модействует электронный пучок. В запоминающих электрон-
но-лучевых приборах М. э.-л. п. представляет собой прово-
дящую (металлич.) подложку, сплошную или сетчатую, на
к-рую нанесён слой диэлектрика. Информация запоминает-
ся в виде потенциального рельефа, создаваемого элект-
ронным пучком на поверхности диэлектрика. В передающих
электронно-лучевых приборах М. э.-л. п. является фото-
чувствит. слоем и потенциальный рельеф создаётся либо
падающим на неё светом, либо фотоэлектронами (в при-
борах с переносом электронного изображения).
МНЕМОСХЁМА, информации отображения устройство,
формирующее с помощью индикаторов условное изобра-
жение управляемого объекта в символьной форме. М. на-
глядно показывает состояние (положение) объекта или ход
производств, процесса, являясь т. о. упрощённой моделью
объекта. Применяется в тех случаях, когда управляемый
объект имеет сложную структуру, производств, процесс
контролируется по большому числу параметров, а также
тогда, когда быстро меняющееся состояние объекта тре-
бует оперативного управления. Кроме того, М. используют
на техн, выставках или в качестве уч. пособий для демон-
страции функциональной связи и ритмичности работы отд.
частей и элементов моделируемого объекта, порядка и
последовательности включения и отключения нагрузки и т. д.
Наибольшее распространение получили световые М., дей-
ствие к-рых основано на электролюминесценции, низко-
вольтной катодолюминесценции (см. Люминесценция) и
электрооптич. эффектах в жидких кристаллах. Световая М.
представляет собой панель со светящимися надписями,
символами и схематич. фигурами разл. формы и цвета све-
чения. Информация об изменении состояния контролируе-
мого объекта отображается изменением цветности или яр-
кости свечения элементов М., перемещением светового
зайчика или неравномерной подсветкой по участкам
(линиям, секторам) М., изменением конфигурации или раз-
меров светового пятна и т. п. В М. может быть введён
пост, рисунок контролируемого объекта (пассивная инфор-
мация), дополняемый меняющейся цветовой информацией
(напр., схема установки с переключаемыми цветовыми ука-
зателями уровня готовности или использования её отд.
узлов). Так как М. предназначена для кодированного отоб-
ражения состояния объекта или процесса, то требуемое
число элементов изображения не превышает неск. тысяч
(на 3—4 порядка меньше, чем в телевидении). М. малых
размеров (малые М.) изготовляют на основе жидких крис-
таллов, электро- и катодолюминофоров; большие М. (напр.,
для пультов управления электростанцией) создаются, как
правило, на основе электролюминофоров. С увеличением
размеров М. увеличивается оптим. расстояние наблюдения,
что снижает линейное разрешение и, следовательно, увели-
чивает допустимые зазоры между элементами. Это облег-
Многополоскоаый ответвитель. Схема простейше-
го устройства перераспределения энергии ПАВ*
1 — входной встречно-штыревой преобразова-
тель; 2— звукопровод; 3 — система металличес-
ких полосок; 4 — многополосковый ответвитель;
5 — выходной встречно-штыревой преобразова-
тель; стрелками указано направление распростра-
нения ПАВ.
чает создание М. в виде отд. модулей, стыковка к-рых не
нарушает целостности изображения. Размеры таких М.
могут составлять неск. десятков м2. Наиболее широко при-
меняются М. на основе электролюминесценции с яркостью
до 100 кд/м2, рабочим напряжением до 250 В и частотой
400—2000 кГц; они позволяют воспроизводить информацию
в четырёх цветах (красном, жёлтом, зелёном и синем). М.
на основе низковольтной катодолюминесценции ограничены
в размерах, однако их яркость свечения достигает 300—
500 кд/м2 в широком диапазоне излучения (от красного
ДО синего). И. Я. Лямичев.
МНОГОЛУЧЕВОЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПОТОКИ, сово-
купность пространственно разделённых электронных пучков,
распространяющихся в заданном направлении. Каждый из
пучков М. э. п. характеризуется определёнными значениями
первеанса, скорости эл-нов, а также формой поперечного
сечения. Результирующий первеанс М. э. п. равен сумме
первеансов отд. его пучков. Для создания М. э. п. применяют
неск. электронных пушек с разными катодно-подогрева-
тельными узлами, электродами, фокусирующими пучок,
и анодами, к-рые установлены параллельно или под задан-
ными углами к оси симметрии М. э. п. Возможно применение
одной электронной пушки с общими для всех пучков
электродами, имеющими отверстия для пропускания отд.
пучков. Формирование М. э. п. осуществляют с помощью
однородных, пространственно-периодич. и реверсивных
магн. и электростатич. полей (см. Электронная оптика).
М. э. п. применяют в нек-рых электронно-лучевых приборах
(напр., цветных кинескопах) и ЭВП СВЧ (клистронах).
МНОГОПОЛОСКбВЫЙ ОТВЕТВЙТЕЛЬ, элемент
акустоэлектронных устройств, осуществляющий перерас-
пределение энергии поверхностной акустич. волны (ПАВ)
между участками звукопровода (акустич. каналами). В прос-
тейшем М. о. перераспределение энергии ПАВ осуществля-
ется с помощью однородной незамкнутой периодич. сис-
темы металлич. полосок, расположенных на поверхности
звукопровода перпендикулярно направлению распростра-
нения ПАВ (рис.). В таком М. о. падающая ПАВ, распрост-
раняясь в одном из его акустич» каналов, возбуждает свя-
занную с ней ПАВ в др. акустич. канале. По мере рас-
пространения ПАВ в первом канале её амплитуда умень-
шается, а амплитуда возбуждённой ею ПАВ, распростра-
няющейся во втором канале, увеличивается. Вся энергия
падающей ПАВ полностью переходит во второй акустич.
канал при длине
7 v sinO/2 J ’
где 0=2jid/X, d — расстояние между металлич. полосками,
X — длина ПАВ, а К — коэф, электромеханической связи.
При дальнейшем распространении ПАВ в М. о. аналогично
происходит перераспределение энергии из второго акустич.
канала в первый и т. д.
М. о. используется для создания акустоэлектронных
устр-в на ПАВ (напр., линий задержки, фильтров на поверх-
ностных акустических волнах).
Лит..- Поверхностные акустические волны, под ред. А. Олинера, пер.
с англ., М„ 1981. А, П. Кундин.
МНОГОПУЧКбВЫЙ ИНДИКАТОРНЫЙ ПРИБОР,
приёмный электронно-лучевой прибор, в к-ром люмине-
сцентный экран сканируется группой электронных пучков,
вызывающих в местах облучения свечение люминофора
в виде матрицы светящихся пятен (до 20). Предназначен
для отображения в телевиз. режиме знаковой, графич.
или полутоновой информации.
В отличие от др. ЭЛП с неск. пучками (масочных цветных
кинескопов, осциллографии. ЭЛП для регистрации ряда
одновременно протекающих процессов), в к-рых фактически
объединены в одном устр-ве неск. приборов, в М. и. п.
электронные пучки фокусируются и отклоняются общими
для всех пучков фокусирующей (магн., электростатич. или
комбинированной) и отклоняющей (обычно эл.-магн.) систе-
мами (рис, 1).
МНОГОПУЧКОВЫИ
310
Электронный прожектор М. и. п. (рис. 2) содержит катод
с плоской эмитирующей поверхностью (сплошной либо сос-
тоящей из отдельных электрически разделённых близкорас-
положенных полосок), а также модуляторные и ускоряю-
щий электроды, в к-рых имеются соосные отверстия малого
диаметра (0,15—0,7 мм), образующие каналы для форми-
рования электронных пучков. Управление током пучков осу-
ществляется подачей электрич. сигналов на модуляторные
электроды или на отд. полоски-катоды. Т. о., электронный
поток с катода разбивается на п пространственно раз-
несённых пучков с соответственно в п раз меньшим током
(п=2, 3... — число отверстий). Расстояния между осями ка-
налов, определяемые в основном диаметром отверстий в
модуляторных электродах, обычно составляют 0,25—0,9 мм.
Все модуляторные электроды (их число соответствует числу
используемых электронных пучков) электрически разделены
пазами шир. 0,03—0,0В мм. Электронный прожектор раз-
мещается в горловине вакуумно-плотной оболочки М. и. п.
с внутр, диам. 15—35 мм. Конструктивно М. и. п. отличает-
ся от однопучкового индикаторного электронно-лучевого
прибора лишь числом модуляторных электродов и выводов
на цоколе прибора.
Необходимым условием для достижения высоких значе-
ний параметров М. и. п. (яркости свечения экрана, разреша-
ющей способности и др.) является формирование строго
одинаковых растров отд. пучками. Это условие выполняется
при распространении электронных пучков в формирующих
каналах параллельно оси прибора и пересечении пучков
после прохождения фокусирующей системы в центре
отклонения отклоняющей системы. В результате на экране
М. и. п. образуются одинаковые растры, смещённые один
относительно другого на расстояние /Э=1о-М, где /0 — рас-
стояние между отверстиями в модуляторных электродах,
а М — коэф, линейного увеличения фокусирующей системы.
Совмещение изображений, формируемых отд. пучками,
осуществляется путём задержки электрич. сигнала на сле-
дующих (по ходу сканирования пучков) модуляторных
электродах на время т, равное времени прохождения пуч-
ком расстояния между пятнами (1э). Напр., при расположе-
нии пятен вдоль строки сканирования для совмещения
изображений должно выполняться соотношение
t-T-lJL,
где Т — длительность строчного сканирования, L — длина
строки.
Существует неск. разновидностей М. и. п. (монохромных
и цветных), отличающихся способом формирования изобра-
жения на экране прибора. Так, в проекционном М. и. п.,
обеспечивающем повышенную (в п раз) яркость свечения
экрана по сравнению с однопучковым проекционным элект-
ронно-лучевым прибором, все п пучков располагаются в
ряд в направлении строчного сканирования и следуют
последовательно один за другим в этом направлении.
Т. о., за время кадра отд. элемент экрана возбуждается
п раз разными пучками. При сканировании экрана пучками,
смещёнными один относительно другого на строку растра,
образуется растр с числом строк в п раз большим, чем
в однопучковом ЭЛП при той же строчной частоте раз-
вёртки. Др. важная особенность М. и. п., связанная с раз-
биением потока эл-нов на п пространственно разнесённых
пучков,— возможность формирования изображения со
сверхвысоким разрешением, что обусловлено снижением
роли пространств, заряда, влияющего на размер электрон-
ного пятна на экране.
Осн. параметры и характеристики М. и. п.: число электрон-
ных пучков обычно не превышает 35; диагональ (или
диам.) экрана составляет 5—70 см; потенциал экрана —
от 5 до 70 кВ; разрешающая способность (число воспроиз-
водимых элементов разложения на экране или ширина
воспроизводимой линии) составляет 105—2-107 или 0,03—
0,4 мм соответственно; яркость свечения экрана лежит в
диапазоне 10—106 кд/м2.
М. и. п. предназначены для трёхтрубочных проекционных
телевиз. систем отображения информации, буквенно-циф-
ровых и графич. дисплеев и т. д. Применение М. и. п.
в телевиз. системах с высоким разрешением существенно
(в п раз) уменьшает ширину полосы канала одного
видеоусилителя и во столько же раз частоту развёртки.
Так, в М. и. п. телевиз. изображение с разложением в
2500 линий и выше кратности 1:1 получается при ширине
полосы канала одного видеоусилителя ок. 20 мГц и частоте
строчной развёртки ок. 15 кГц, в то время как в однопуч-
ковом ЭЛП для получения такого же изображения ширина
полосы канала видеоусилителя и частота развёртки пример-
но на порядок выше. Кроме того, М. и. п. используют в
устр-вах фоторегистрации, контактной печати, полиграфии
и др.
Лиг.: Румянцев Н. Г., «Электронная техника. Сер. 4. Электровакуум-
ные и газоразрядные приборы», 19В2, в. 2, с. 34—37; Барни К., «Элект-
роника», 19В5, т. 5В, № 19, с. 12—13; Wurtz J= Е-, «Electro-Optical
Systems Design», 1982, v. 1 4, № 9, p. 53—54. H. Г. Румянцев.
Многопучковый индикаторный прибор. Рис. 1.
Схема многопучкового индикаторного прибора:
1 —электронный прожектор; 2 —- фокусирующая
катушка; 3 — отклоняющая катушка; 4— люми-
несцентный экран; 5 — электронные пучки; 6 —
электронные пятна^
Рис. 2. Схема электронного прожектора много-
пучкового индикаторного прибора: 1 — катод;
2 — электрически разделённые модуляторы; 3 —
ускоряющий электрод; 4 — анод; 5 — электрон-
ные пучки.
311
МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ
МНОГОСИГНАЛЬНЫЙ ВИДИКбН, видикон, генери-
рующий видеосигнал, содержащий в закодированном виде
информацию о красной, синей и зелёной составляющих
передаваемого цветного изображения. Предназначен для
компактных однотрубочных цветных телевиз. камер (гл. обр.
для видеозаписи с помощью бытовых видеомагнитофонов).
Все виды М. в. для оптич. кодирования информации
о цветности при амплитудной модуляции цветовых сос-
тавляющих используют периодич. структуры штриховых
цветных оптич. фильтров и различаются способами коди-
рования — декодирования сигналов. Простейший метод ко-
дирования осуществляется в М. в, в к-ром сигнальный
электрод мишени заменён системой полос, объединённых в
три изолированные Друг от друга группы (полосковые сек-
ции); каждая из секций имеет отд. вывод» Секции совме-
щены с тремя оптич. фильтрами, пропускающими свет
в узкой спектральной области (рис., а). Коммутирующий
электронный луч перекрывает одновременно все секции,
в результате в каждой из них снимается сигнал, соответ-
ствующий изображению в одном цвете. Осн. недостатки
такого М. в.— сложность соединения трёх систем полосок
с общими шинами и значит, ёмкостные связи между
секциями. В др. методе кодирования производится сравне-
ние фазы сигналов цветовых составляющих относительно
опорного во времени индексного сигнала, генерируемого
с частотой следования цветовых групп при сканировании.
В М. в. типа «триникон» индексный сигнал образуется
благодаря разделению сигнального электрода на две полос-
ковые секции (рис., 6), причём напряжение, подаваемое
на одну секцию, на неск. В выше напряжения, подаваемого
на другую; полярность напряжения меняется с частотой
строк. Различие напряжений влияет на величину сигнала
каждой секции, сложение сигналов двух последовательных
во времени строк во внеш, электронной схеме устраняет
различие в величине сигналов, а их вычитание выделяет
индексный сигнал. Распространён также метод кодирования,
заключающийся в частотном разделении сигналов от штри-
ховых фильтров, основанный на том, что при разл. прост-
ранств. периоде h структур фильтров разных цветов в на-
правлении строчной развёртки цветовые поднесущие имеют
разл. частоты (f~1/h). Сигналы каждого цвета располага-
ются на своём участке частотного диапазона и могут быть
выделены полосовыми электрич» фильтрами. В случае час-
тотно-фазового кодирования в М. в. (типа «косвикон») при
сканировании генерируется сигнал с двумя поднесущими
частотами, совмещёнными в одной области частот вследст-
вие симметричного наклона двух систем штриховых оптич.
фильтров (рис., в) при общем сигнальном электроде. По-
лоски жёлтого цвета фильтра задерживают синюю составля-
ющую изображения, а разделяющие их прозрачные полос-
ки пропускают эту составляющую. При сканировании элект-
ронным лучом поверхности мишени генерируется периодич.
сигнал, величина к-рого отражает интенсивность синей
составляющей света. Система голубых и прозрачных поло-
сок определяет сигнал красной составляющей; зелёная про-
ходит через оба фильтра. Разные знаки наклона фильтров
обусловливают различие знака изменения фазы обоих сигна-
лов от строки к строке, что и используется для разделения
сигналов синего и красного. В М. в с кодированием «энер-
гетич. ступеньками» (рис., г) при сканировании возникает сту-
пенчатый сигнал, обусловленный прохождением только
зелёной составляющей через зелёный фильтр; зелёной и
синей — через голубой фильтр и зелёной, синей и
красной — через прозрачный. Разделение сигналов произ-
водится с помощью полосовых фильтров и детекторов
огибающей.
Лит.: Достижения в технике передачи и воспроизведения изображений,,
т. 2, М., 1979; Гершберг А. Е.„ Вишневский Г. И., Многосигнальные
видиконы (для прикладных и бытовых камер), Л., 1983.
В. Л. Герус, В. М. Дятлов
МНОГОЭЛЕМЁНТНЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛА-
ЗЕР, источник лазерного излучения, состоящий из несколь-
ких инжекционных лазеров (ИЛ), конструктивно объединён-
ных (благодаря их малым размерам) в единый прибор. При
этом создаётся возможность повысить выходную мощность
излучения М. и. л. за счёт сложения мощностей отд. лазерных
диодов. М. и. л. выполняются в виде матриц или линеек.
В матрицах ИЛ (рис», а) отд лазерные диоды образуют
плотную компоновку с параллельно-последоват. включе-
нием активных элементов, обеспечивающим их одновремен-
ную электрич. накачку. Кол-во используемых диодов в мат-
рице от 4 до 100. При большом кол-ве элементов в мат-
рицах отвод тепла от активных элементов наиболее целесо-
образно осуществлять от одной из зеркальных граней набо-
ра. В линейках ИЛ (рис., б) отд. лазерные диоды включе-
ны в цепь питания последовательно и установлены на общем
теплоотводе. Кол-во лазерных диодов в линейке от 2 до 16
Импульсная мощность излучения и площадь светящейся
поверхности М. и. л. пропорциональны числу лазерных дио-
дов в наборе, однако для режима ср. мощности (высокие
частоты повторения) эта закономерность не выполняется
Многосигнальный видикон. Структуры мишеней
многосигнальных видиконов: а — трёхканального;
б — индексного; в — с частотно-фазовым кодиро-
ванием; г—с кодированием «энергетическими
ступеньками»; 1 — сигнальный электрод; 2 —
фоточувствительный слой; 3, К, С, Ж, Г и Пр —
зелёный, красный, синий, жёлтый, голубой и
прозрачный (ахроматичный) фильтры соответ-
ственно.
Многоэлементный инжекционный лазер. Схемы
конструкций матриц (а) и линеек (6) инжек-
ционных пазеров: 1 — лазерный диод; 2— токо-
подвод и теплоотвод.
3 Пр Г 3 Пр г
б
б
МНОГОЭМИТТЕРНЫЙ
из-за ухудшения условий отвода тепла в наборе по сравне-
нию с одноэлементным ИЛ. Частота повторения импульсов
излучения М. и. л. меньше, чем у одноэлементного; для
большинства конструкций она не превышает неск. кГц.
Использование М. и. л. в приборах разл. назначения (устр-в
дальнометрии, оптич. обработки информации, телеуправле-
ния, ночного видения, сигнализации и др.) позволяет зна-
чительно улучшить их техн, характеристики (дальность
действия, чувствительность, точность наведения и т. п.) по
сравнению с приборами на основе одноэлементных ИЛ.
В отд. класс матриц и линеек ИЛ выделяют М. и л., в
к-рых конструктивно обеспечена возможность независимого
включения от источника накачки любого из ИЛ, входящих
в набор. Такие М. и. л. могут использоваться в системах
оптич. обработки информации.
В большинстве разработанных конструкций М. и. л. отд.
излучающие диоды оптически не связаны между собой,
поэтому, несмотря на то что каждый из них является источ-
ником когерентного (см. Когерентность) излучения, в целом
М. и. л. даёт некогерентное или слабокогерентное излуче-
ние. Перспективы развития М. и. л. связаны с созданием
таких конструкций, в к-рых за счёт синхронизации излуче-
ния отд. диодов осуществляется когерентное сложение их
мощностей, что позволяет не только многократно повы-
сить выходную мощность М. и. л., но и существенно умень-
. шить расходимость лазерного пучка (сузить диаграмму
Ж направленности). Уже созданы линейки ИЛ с когерентным
& сложением выходной мощности, работающие в режиме
непрерывной генерации. в. г. Кернаухои.
МНОГОЭМЙТТЕРНЫЙ ТРАНЗИСТОР, биполярный
транзистор, к-рый имеет несколько эмиттерных областей.
Различают М. т., в к-рых эмиттерные области объединены
одним внеш, выводом, и М. т., в к-рых каждая эмиттерная
область имеет отд. внеш, вывод.
М. г., эмиттерные области к-рых объединены одним внеш,
выводом, характеризуются большим значением отношения
периметра эмиттера к его площади, что обеспечивает
уменьшение сопротивления базы транзистора и увеличение
плотности его эмиттерного тока. Такие транзисторы приме-
няют гл. обр. в качестве мощных ВЧ и СВЧ транзисторов.
Наиболее распространёнными являются М т. с полосковой
(рис. 1, а), ячеистой (рис. 1, б) и сетчатой (рис. 1, в) формами
эмиттерной области. М. т. с ячеистой формой эмиттерной
области имеют наибольшую (по сравнению с др. М. т.)
величину отношения периметра эмиттера к его площади,
что обеспечивает макс, усиление по мощности. М. т. с
сетчатой формой эмиттерной области имеют наиболь-
шее (по сравнению с др. М. т.) значение отношения
суммарной площади эмиттерных областей к площади
коллекторной области, что обеспечивает работу такого
транзистора при значит, рабочих токах.
М. т., в к-рых каждая эмиттерная область имеет отд.
внеш, вывод, используются в транзисторно-транзисторной
логике в качестве логич. элемента «И». Отличит, особен-
ностью таких транзисторов (рис 2) является достаточно
большое расстояние между отд. эмиттерными областями
и наличие сопротивления между базовой областью и её
внеш, выводом, что обеспечивает уменьшение коэф, пере-
дачи тока между эмиттерными областями, а также малую
величину инверсного коэф, передачи тока (^ 0,01) и, соот-
ветственно, увеличение нагрузочной способности транзисто-
ра. Увеличение скорости переключения таких М. т. достига-
ется уменьшением площади эмиттерных областей.
Ммогохмиттерный транзистор. Рис. 1. Схема
многоэмиттерного транзисторе, эмиттерная об-
ласть которого имеет полосковую (е), ячеис-
тую (б) и сетчатую (е) формы: 1 — базовая
область; 2 — эмиттерная область.
Мода колебаний. Некоторые моды колебаний
струны, жёстко Закреплённой на обоих концах.
Рис. 2. Схема ммогоэмиттерного транзистора,
используемого в качестве логического элемента
«И»: 1 — Эмиттерные области; 2 — базовая об-
ласть; 3 — коллекторная область.
1-я мода
313
МОДИФИЦИРОВАНИЕ
Лит.: Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника, пер. с
нем., М., 19В2; 3 и С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с
англ., кн. 1—2, М., 1984. И. И. Моин.
МНбЖИТЕЛЬНО-ДЕЛЙТЕЛЫ-ЮЕ УСТРОЙСТВО
в АВМ, блок аналоговой электронной вычислительной маши-
ны или отдельное устройство, в к-ром выполняются опера-
ции умножения (деления) над величинами, представленными
в аналоговой форме. Принцип действия М.-д. у. основан на
реализации аппаратурными средствами физ. закономер-
ностей или матем. зависимостей, позволяющих преобразо-
вывать входные сигналы в выходной сигнал, пропорциональ-
ный их произведению. Деление в данном случае понимает-
ся как умножение на обратную величину, поэтому М.-д. у.
иногда называют перемножающими устройства-
ми. В М.-д. у. используются разл. радиотехн. методы преоб-
разования сигналов, к-рые математически описываются как
перемножение двух величин (напр., разл. виды модуляции),
нелинейность ВАХ электронных приборов (напр., транзисто-
ров и диодов), физ. законы и явления (закон Ома, эффект
Холла и др.), тождеств, матем. преобразования, позволяю-
щие заменять операцию умножения двух величин др. опе-
рациями над этими величинами (напр., х-у= —[(х+у)2—
—(х—У)2]), и т. д.
М.-д. у. могут быть построены на многих типах изделий
электронной техники (на операционных усилителях, тран-
зисторах, резисторах и др.). А. С. Неэаро*.
мноп-структУра, см. в ст. МДП-структура
МбДА КОЛЕБАНИЙ (от лат. modus — мера, способ,
правило), один из видов собственных колебаний, к-рые
могут существовать в колебат. системе с распределёнными
параметрами (напр., упругих колебаний в струне, мембране,
кристалле; эл.-магн. колебаний — в открытом резонаторе),
или волн, к-рые могут распространяться в волноводе;
характеризуется определёнными пространственным рас-
пределением амплитуд и фаз колеблющейся величины
и частотой колебаний (длиной волны). Применительно к
волноводам вместо термина «М к.» часто используют тер-
мины «нормальные волны», «собственные волны» или
«типы волн», применительно к линейным динамич. сис-
темам с пост, параметрами (мембранам, резонаторам,
крист, решёткам) — «нормальные колебания». Частоты М. к.
наз. собственными частотами колебат. системы.
Линейно независимые М. к., отличающиеся формой, но
имеющие одну и ту же собств. частоту, наз. вырож-
денными.
Многообразие колебат. систем обусловливает многооб-
разие М. к. Простейшим примером могут служить М. к.
струны, жёстко закреплённой на обоих концах (рис.). Они
представляют собой стоячие волны с определённым для
каждой М. к. расположением узлов и пучностей: 1-й (низ-
шей) моде соответствуют два узла (на концах струны)
и одна пучность; 2-й моде — три узла и две пучности
и т. д.; п-й моде — п+1 узел и п пучностей. При этом на
длине I струны всегда укладывается целое число полуволн.
С ростом номера п М. к. растёт частота fn собств. колебаний
(уменьшается длина волны Лп) по закону: fn=(vn)/(2l)
(Хп=1/(2п)], где v — фазовая скорость распространения уп-
ругой волны в струне. Спектр собств. частот М. к. струны
является дискретным. Картина М. к. существенно услож-
няется при рассмотрении объёмных колебат. систем со
мн. степенями свободы, напр. кристаллов. В них М. к. также
представляют собой стоячие волны, но число М. к. столь
велико, что они образуют практически сплошной спектр.
Каждой М. к. соответствует определённая добротность
колебат. системы; для низших мод, имеющих мин. кол-во
узлов и пучностей (и, следовательно, обладающих мин.
затуханием), добротность, как правило, максимальна, для
высших — она минимальна. В случае струны добротность
для каждой М. к. определяется граничными услови-
ями.
При внеш, возбуждении колебат. системы М. к. в значит,
мере определяют её резонансные св-ва. Резонанс может
возникнуть лишь в том случае, когда частота гармонич.
внеш, воздействия близка к одной из собств. частот систе-
мы или их линейной комбинации.
М. к. эл.-магн. резонаторов, в частности объёмных резо-
наторов, оптических резонаторов, как правило представляют
собой стоячие эл.-магн. волны, конфигурация полей к-рых
обеспечивает минимум потерь энергии в резонаторе. Обыч-
но это такие волны, у к-рых узлы электрич. поля совпа-
дают со стенками резонатора или у к-рых вектор напря-
жённости электрич. поля ортогонален стенкам (в обоих
случаях потери энергии, обусловленные возникновением
электрич. тока, индуцированного в стенках, оказываются
незначительными). М. к., различающиеся структурой поля в
поперечном сечении оптич. резонатора, наз. попереч-
ными модами, в продольном сечении — продольны-
ми модами. При создании генераторов монохроматич.
эл.-магн. излучения часто возникает необходимость устра-
нить все М. к. используемого резонатора, кроме одной
(оставляют, как правило, низшую М. к.). Подобная опера-
ция наз. селекцией мод. В лазерной технике для излу-
чения сверхкоротких лазерных импульсов используют мето-
ды, основанные на упорядочении спектра генерируемых
продольных М. к. и установлении одинаковой разности фаз
между соседними модами (см. Синхронизация мод).
Ю- Д. Голявв.
МО ДЁМ [от англ, mo(dulator) и dem(odulator)], устрой-
ство для модуляции и демодуляции сигналов в системах
передачи данных по линиям связи. Применяется для согла-
сования частоты сигналов источника сообщений с частот-
ными характеристиками используемых линий (средств)
связи; на выходе линии связи осуществляется соответст-
вующая демодуляция сигналов для приёма их получателем.
Впервые М. было названо устр-во, выполняющее ф-ции
модулятора (по отношению к выходным сигналам) и демо-
дулятора (для входных сигналов), использовавшееся в
вычислит, сетях для согласования устр-в ввода — вывода
данных (или абонентских пультов) с линией связи при обмене
дискретной информацией как между отдельными ЭВМ, так
и между ЭВМ и удалёнными абонентами с помощью кана-
лов телефонной связи (в диапазоне частот 300—7000 Гц).
Кроме осн. ф-ции преобразования дискретных сигналов на
выходе ЭВМ в непрерывные модулир. сигналы, передавае-
мые по каналу связи, и наоборот, современные М. реали-
зуют также ряд управляющих ф-ций, заключающихся в рас-
пределении потока информации между ЭВМ и терминала-
ми. Большинство М. рассчитаны на приём и передачу
последоват. потоков информации одновременно; в таких
М. применяется модуляция неск. несущих для параллель-
ной передачи по одному каналу связи.
В М. используется амплитудная, частотная либо фазо-
вая модуляция. Выбор вида модуляции зависит от требо-
ваний, предъявляемых к передаче данных. Амплитудная
модуляция применяется в основном для передачи много-
уровневых сигналов; передача ведётся не одной боковой
полосе частот спектра модулир. сигнала, при этом достига-
ется скорость передачи 104 бит/с. Частотная модуляция
используется в тех случаях, когда простота и экономич-
ность передачи важнее эффективного использования поло-
сы частот, скорость передачи при частотной модуляции
достигает 2-103 бит/с. Фазовая модуляция обеспечивает ср.
эффективность использования полосы частот при скорости
передачи до 5 -103 бит/с.
В типовых М. широко применяют гибридные ИС и БИС,
приборы с КМОП-структурой. С развитием вычислит,
систем всё более широкое распространение получают
волоконно-оптич. линии связи, что существенно повышает
скорость передачи данных; такие М. используют разновид-
ности амплитудной модуляции, осуществляемой с помощью
оптоэлектронных преобразователей. Быстродействие таких
систем передачи данных достигает 106—107 бит/с.
Лит..* Дэвис Д-, Барбер Д., Сети связи для вычислительных машин,
пер. с англ., М-, 1976. Р Б. Мазепа.
МОДИФИЦИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ (от поздне-
лат. modifico — видоизменяю, меняю форму), изменение
структуры, фазового состава или структурных составляю-
щих твёрдого тела в результате перераспределения атомов
МОДУЛЬ
314
внутри фиксир. объёма (области) тела без изменения ср.
хим. состава и геометрич. размеров этой области. М. м.
в технологии электронных приборов осуществляется обычно
с целью стабилизации структуры и для получения опреде-
лённых, отличных от исходных, св-в поверхности тела или
его внутр, области, напр. при создании в монокрист. ПП
областей с разл. типом проводимости; осн. методы — все
виды термической обработки, включая эпитермическую
и импульсную термическую обработку. М. м. иногда про-
исходит также при технологич. процессах, не связанных
с преднамеренным изменением структуры или св-в твёр-
дого тела, напр. в тонких плёнках ПП при их ионном и
ионно-плазменном нанесении на подложку, в приповерх-
ностном слое ПП пластин при их импульсном отжиге
после ИОННОГО легирования И Др. Ю. Д. Чистяков
МОДУЛЬ (унифицированный функциональ-
ный узел) в радиоэлектронике, функционально
законченный узел радиоэлектронной аппаратуры, оформ-
ленный конструктивно как самостоятельное изделие. Чаще
всего М. представляет собой печатную плату с размещён-
ными на ней микросхемами и др. деталями РЭА. М. широко
применяют в устр-вах техники СВЧ, вычислит, техники,
в измерит, аппаратуре и т. д. Модульное (функционально-
узловое) проектирование сокращает сроки разработки и
изготовления РЭА, удешевляет её изготовление, упрощает
эксплуатацию и модернизацию. В связи с общей тенден-
цией миниатюризации электронной аппаратуры идёт про-
цесс сокращения объёма, занимаемого М., путём примене-
ния печатного монтажа, унифицированных по размерам
деталей, уменьшения размера деталей, использования дос-
тижений микроэлектроники и др. При этом удаётся при-
менять более совершенную технику, автоматизировать
произ-во, повысить надёжность М. и РЭА в целом.
А. А. Орликояскмй.
МОДУЛЬ СВЧ на генераторной лампе, элемент
радиоаппаратуры, выполняющий функции генератора, уси-
лителя мощности или преобразователя (умножителя час-
тоты) в диапазоне СВЧ. Представляет собой неразъёмную
конструкцию, состоящую из одной или неск. генераторных
ламп с внеш, коаксиально-волноводными узлами. От обыч-
ного усилителя (генератора) М. СВЧ отличается компакт-
ностью, повышенными надёжностью и устойчивостью к
внеш, воздействиям.
Выходная мощность усилительных и генераторных М.
СВЧ в диапазоне до 10 ГГц изменяется от сотен Вт (кВт
в импульсе) до долей Вт, а усиление мощности — от десят-
ков до единиц дБ.
МОДУЛЯТОР в радиотехнике и электросвязи
(от лат. modulator — соблюдающий ритм), составная часть
передающих устройств, осуществляющая управление к.-л.
параметром колебат. процесса (амплитудой, частотой,
фазой) в соответствии с сигналами передаваемого сооб-
щения (модуляция колебаний). Воздействие модулирующих
сигналов на параметры модулируемых колебаний в М.
осуществляется посредством нелинейного управляющего
элемента. В М. с амплитудной модуляцией управляющим
элементом служит электронная лампа (модуляторная лампа)
или транзистор. Модуляция реализуется при воздействии
модулирующего сигнала на выходные каскады передающего
устр-ва умножением колебаний (модулируемого и модули-
рующего) в управляющем элементе и последующей филь-
трацией требуемой составляющей. В М. с частотной и
фазовой модуляцией в качестве управляющего элемента
используются т. н. реактивные устр-ва, у к-рых эффектив-
ная ёмкость или (и) индуктивность изменяются под дейст-
вием модулирующего сигнала. Реактивное устр-во включа-
ется либо непосредственно в резонансный контур задаю-
щего генератора, либо в последующие фазовращающие
цепи передатчика. В ламповых М. такие устр-ва получили
назв. реактивных ламп, в транзисторных — реактив-
ных транзисторов. Всё шире в качестве реактивных
управляющих элементов используются ПП диоды (р—i—п-
диоды, р — п-диоды с накоплением заряда, Шоттки диоды)
и варикапы. Импульсные М. работают по принципу отпира-
ния (запирания) передающего тракта при посылках импульс-
ного модулирующего напряжения разл. знака; управляю-
щим элементом служит лучевой тетрод или ПП прибор
(напр., варикап). В СВЧ диапазоне в качестве управляющих
элементов наряду с ПП приборами используются клистроны,
ЛБВ и др. электровакуумные СВЧ приборы. О М. оптич.
диапазона см. в ст. Модулятор света.
Типовые характеристики совр. М.: нелинейность модуляц.
характеристики (2,5—10%); время восстановления (3—
250 нс); скорость передачи информации (до 50 Мбит/с);
рассеиваемая мощность (0,3—10 Вт); сила управляющего
тока (20—150 мА на элементе); затухание (0,5—1,5 дБ).
Лит.: Радиопередающие устройства, под ред. О. А. Челнокова, M.f 19В2.
Т. Л. Воробьёва, А. Л. Захаров.
МОДУЛЯТОР СВЁТА, оптическое устройство для моду-
ляции света. Различают внешние и внутренние М. с. (осу-
ществляется соответственно внеш, и внутр, модуляция све-
та). Наиболее распространёнными являются внутр. М. с.,
основанные на управлении когерентным оптич. излучением
за счёт изменения параметров оптического резонатора
лазера, и внешние М. с. на основе физ. эффектов,
протекающих в жидких и твёрдых средах при воздействии
на них электрич., акустич., магн. и др. полей. В зависимости
от используемых физ. эффектов различают электроопти-
ческие, магнитооптические, акустооптические, фотоупругие
и ПП М. с.
Электрооптические М. с. основаны на изменении
оптич. характеристик среды под действием электрич. поля.
В М. с. на основе Поккельса эффекта фазовый сдвиг между
обыкновенным и необыкновенным лучами линейно зависит
от величины напряжённости электрич. поля, а в М. с. на
основе Керра эффекта — пропорционален квадрату напря-
жённости поля. Важным св-вом электрооптич. эффекта
является его малая инерционность, позволяющая осущест-
влять модуляцию света до частот ~10—50 ГГц.
Магнитооптические М. с. основаны на изменении
оптич. характеристик среды под действием магн. поля.
В М. с. на основе Фарадея эффекта (в прозрачных в-вах)
периодически меняющееся магн. поле приводит к периодич.
изменению угла вращения плоскости поляризации света,
прошедшего через магнитооптич. элемент, помещённый
в это поле. Угол поворота плоскости поляризации про-
порционален длине пути света в в-ве и при достаточной
прозрачности среды может быть сколь угодно большим.
Важной особенностью магнитооптич. М. с. является постоян-
ство коэф. уд. вращения плоскости поляризации в ИК диа-
пазоне длин волн.
Действие акустооптических М. с. основано на явле-
нии дифракции света на ультразвуке. В упругооптичес-
ких М. с. используется искусств, анизотропия, к-рая воз-
никает в нек-рых изотропных твёрдых телах под действием
упругих напряжений (фотоупругость). При прохождении
плоскополяризов. излучения через фотоупругую среду с
Модуляция света. Виды оптической модуляции и
эффекты, лежащие в их основе.
315
МОДУЛЯЦИЯ
наведённым двойным лучепреломлением оптич. излучение
становится эллиптически поляризованным.
Полупроводниковые М. с. основаны на изменении
поглощения света средой. Электрич. управление поглоще-
нием света осуществляется либо изменением концентрации
свободных носителей или их подвижности, либо за счёт сдви-
га края полосы поглощения (Франца — Келдыша эффект).
М. с. применяют в системах оптической обработки ин-
формации и оптич. связи в качестве преобразователей
оптич. излучения. См. также Пространственно-временной
модулятор света.
Лит: Мусте ль Е. Р., Парыгин В. Н_, Методы модуляции и сканиро-
вания света, М., 1970; Интегральная оптика, пер. с англ., М., 1978; Прост-
ранственные модуляторы света, М., 19В7; Бондаренко В.р Акусто-
оптические модуляторы света, М-, 198В. Н. Н. Фомичёв.
МОДУЛЯТОРНАЯ ЛАМПА, электронная лампа (триод
или тетрод), предназначенная для работы в качестве управ-
ляющего элемента в мощных низкочастотных усилителях
и модуляторах (обычная М. л.) или в импульсных модуля-
торах (импульсная М. л.) радиопередающих устройств. М. л.
низкочастотного диапазона (триоды) по конструкции анало-
гичны металлостеклянным генераторным лампам, но в отли-
чие от последних имеют малый коэф, усиления (до 4—16)
для работы без сеточных токов. В нек-рых усилителях роль
Мп л. выполняют генераторные лампы.
Импульсные М. л. работают преим. в радиолокац. пере-
датчиках (для подачи импульсов высокого напряжения на
СВЧ генератор) в режиме «ключа» (коммутатора). Такая
М. л. при подаче на управляющую сетку положит, импуль-
сов пропускает ток, а в паузах между импульсами запи-
рается отрицат. смещением на управляющей сетке (анодный
ток практически равен нулю). Импульсная М. л. должна
обеспечивать необходимый анодный ток при возможно
меньшем анодном напряжении, во время пауз выдерживать
без искрений высокие напряжения между анодом и катодом,
сохранять форму импульсов. Импульсные М. л. различают:
по наибольшей мощности рассеяния анодом (маломощные
до 25 Вт, ср. мощности до 1 кВт, мощные св. 1 кВт); по виду
оболочки (стеклянные, металлостеклянные, металлокерами-
ческие); по способу охлаждения анода (с естеств. охлаж-
дением — за счёт лучеиспускания через стекло баллона,
с принудит, воздушным или жидкостным охлаждением
наружного анода). Импульсная М. л. обычно представляет
собой металлостеклянный лучевой тетрод ср. мощности с
естеств. или принудит, воздушным охлаждением анода;
значительно реже применяют мощные тетроды с жидкост-
ным охлаждением, в отд. случаях — мощные металлокера-
мич. триоды. В тетродах используют: цилиндрич. электро-
ды; оксидный или т. н. губчатый катод с подогревателем
(эмитирующая поверхность катода — десятки см2); сетки из
молибдена с покрытием, обладающим высокими радиацион-
ными и антиэмиссионными св-вами; анод из ниобия также
с покрытием (в М. л. с естеств. охлаждением) или из меди
(в М. л. с принудит, охлаждением). Анодное напряжение
в таких М. л. не превышает 30—35 кВ, ток в импульсе
100—150 А, коммутируемая импульсная мощность неск.
МВт. Мощные триоды работают при напряжениях до 50—
60 кВ, токах до 1 кА и более, коммутируют мощности
до 50—80 МВт. По конструкции они подобны мощным
генераторным лампам с торированным карбидированным
катодом. Иногда в качестве импульсных М. л. применяют
триоды с магнитной фокусировкой.
Особый вид импульсной М. л.— триод с защитной
сеткой. Лучевая система электродов триода включает по-
догревный цилиндрич. катод с эмитирующими участками в
виде вогнутых канавок. Канавки расположены напротив
щелей, образованных массивными стержнями двух сеток;
вторая (защитная) сетка внутри М. л. соединена с катодом,
поэтому такую лампу и относят к триодам. Её достоинства —
высокая надёжность, механич. и электрич. прочность (хо-
лодные сетки), экранировка катода; недостаток — повыш.
напряжения анода и сетки в импульсе. Анодный ток таких
ламп до 100 А, анодное напряжение до 70 кВ. Оболочка
преим. металлокерамическая, охлаждение анода воздуш-
ное. Для работы при более высоких напряжениях в качест-
ве импульсных М. л. используют инжектроны.
Лит.: По дъя польский Б. А., Попов В. К., Импульсные модулятор-
ные лампы, М_, 1967. Е. В. Ушкевич.
МОДУЛЯЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА элект-
ро н н о-л у ч е в о г о прибора, зависимость тока от напря-
жения между управляющим электродом (модулятором)
и катодом в электронном прожекторе при пост, потенциа-
ле анода. Различают М. х. по катодному, анодному току
и току пучка, прошедшему через ограничивающую диаф-
рагму. В зависимости от того, на каком из электродов
изменяется потенциал, различают катодную и сеточную
модуляции. Приближённо зависимость тока катода 1к от
напряжения между модулятором и катодом UM в ЭЛП выра-
жается соотношением
где U3 [В] — запирающее напряжение, или напряжение
модулятора, при к-ром ток катода становится равным
нулю Показатель степени у независимо от типа прожек-
тора возрастает от 2,5 (при UM—U3) до 3,5 (при UMcx0).
Параметр к, получивший назв. коэффициента качест-
ва катода, в режиме ограничения тока катода прост-
ранств. зарядом определяется геометрии, соотношениями
системы электродов в прожекторе и изменяется от 1,5 до 4,7
(для электронных прожекторов триодного или тетродного
типа). По величине к или его изменению при изменении
напряжения накала можно судить о качестве катодов в
процессе их изготовления, следить за состоянием катода
при эксплуатации ЭЛП И Т. П. г. Д. Баландин.
МОДУЛЯЦИЯ (от лат. modulatio — мерность, размерен-
ность), изменение во времени по заданному закону пара-
метров, характеризующих какой-либо стационарный физ.
процесс. В электронике на М. электронного потока основа-
на работа большинства электронных приборов. Напр., М.
интенсивности электронного луча в кинескопе в соответст-
вии с подаваемыми на управляющий электрод (модулятор)
видеосигналами позволяет воспроизводить на экране пере-
даваемое телевиз изображение; М. электронного потока
по скорости в клистроне приводит к группированию эл-нов
в сгустки с последующим преобразованием кинетич. энер-
гии сгруппированных эл-нов в энергию СВЧ колеба-
ний. Большое практич. значение имеет М. эл.-магн. коле-
баний радио- и оптич диапазонов, а также акустич. волн.
В техн, устр-вах и системах М колебаний применяют для
трансформации частотного спектра модулируемого коле-
бания с целью повышения эффективности передачи инфор-
мации, для частотного разделения разл. систем и устр-в
(одновременной их работы на разл. несущих частотах),
для измерения временных параметров сигналов и т. д
Изменяемый в процессе М. параметр колебаний (ампли-
туда, частота, фаза) определяет название М. (соответствен-
но амплитудная, частотная, фазовая); возможна и смешан-
ная М. (напр., амплитудно-фазовая). Модулир. сигнал пред-
ставляет собой результат наложения колебаний модулирую-
щего сигнала на колебания несущей частоты (переносчик
информации), как правило имеющих вид гармонич. коле-
баний. Во мн. случаях модулирующий сигнал имеет вид
импульса, а результирующий — пачки импульсов высокой
частоты или радиоимпульса (импульсная М.). В многока-
нальных системах связи в качестве переносчика инфор-
мации используют периодич. последовательность радио-
импульсов. Такая последовательность определяется че-
тырьмя параметрами: амплитудой, частотой следования,
длительностью (широтой) и фазой. В соответствии с этим
возможны четыре типа импульсной М.: амплитудно-
импульсная, частотно-импульсная, широтно-импульсная и
фазово-импульсная. Импульсная М. характеризуется повыш.
помехоустойчивостью по сравнению с М непрерывного
гармонич. несущего колебания А в. Воробьёв.
МОДУЛЯЦИЯ СВЁТА (модуляция оптического
излучения), изменение во времени по заданному закону
одной или неск. характеристик оптич. излучения (ампли-
туды, частоты, фазы, поляризации). Осуществляется с ис-
пользованием модуляторов света М. с., при к-рой преобра-
МОЛЕКУЛА
316
зование оптич. излучения происходит в процессе его фор-
мирования непосредственно в источнике этого излучения,
наз. внутренней М. с. При внешней М. с. параметры
излучения изменяются после его выхода из источника.
Внутр. М. с. для некогерентного оптич. излучения обес-
печивается изменением напряжения источника этого излу-
чения (напр., лампы накаливания, газоразрядного источни-
ка), а для когерентного оптич. излучения — модуляцией
параметров лазера (напр., коэф, усиления, добротности
резонатора).
Внеш. М. с. осуществляют на основе физ. эффектов
(электрооптич., магнитооптич., акустооптич. и др.), проте-
кающих при распространении световых потоков в разл.
средах (рис.).
М. с. применяют для передачи информации с помощью
оптич. сигналов или для формирования световых потоков
с определёнными параметрами. В зависимости от требо-
ваний к системам передачи информации используют ана-
логовый, импульсный и цифровой способы М. с. При а на-
логовой М. с. характеристики оптич. излучения меняются
непрерывно в соответствии с информац. сигналом. При
импульсной М. с. изменяется длительность оптич. излу-
чения или момент его появления. При цифровой М. с.
определённой порции оптич. излучения ставится в соответ-
ствие определённый код (т. н. кодово-импульсная моду-
ляция).
Лит.: Модуляция и отклонение оптического излучения, М., 1967; Мус-
те ль Е. ₽., Парыгин В. Н., Методы модуляции и сканирования света,
М., 1970; Пратт В., Лазерные системы связи, пер. с англ., М., 1972.
Н. Н. Фомичёв.
МОЛЁКУЛА (новолат. molecule, уменьшит, от лат.
moles — масса), наименьшая частица вещества, определяю-
щая его свойства и способная к самостоят. существованию.
Состоит из атомов одного или различных хим элементов.
Атомы объединяются в М. с помощью хим связей, в обра-
зовании к-рых принимают участие в основном внеш, (ва-
лентные) эл-ны В М. может быть от двух (Н2, N2, СО) до
сотен и тыс. атомов (напр., в М. белков); соответственно
размеры М. варьируются от десятых долей до тысяч и
даже млн. нм.
М. электронейтральна, однако если «центры тяжести»
положит, и отрицат. зарядов в М. не совпадают, она
полярна и обладает собств. электрич. дипольным моментом.
М. характеризуется также способностью приобретать во
внеш, электрич. поле дипольный момент (поляризуемостью).
Подавляющее большинство М. диамагнитны, т. е. не обла-
дают пост. магн. моментом; их магн. восприимчивость
отрицательна (см. Диамагнетики). Парамагн. М. характери-
зуются пост. магн. моментом, к-рый может быть обуслов-
лен, напр., наличием неспаренных эл-нов (как у NO, сво-
бодных радикалов и др.); их магн. восприимчивость по-
ложительна (см Парамагнетики).
Лит.: Волькенштейн М. В., Строение и физические свойства моле-
кул, М.— Л., 1955; Флайгер У., Строение и динамика молекул, пер. с
англ., т. 1—2, М., 19В2; Радциг А. А., Смирнов Б. М., Параметры
атомов и атомных ионов. Справочник, 2 изд., М., 1986.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА, значение массы молекулы,
выраженное в атомных единицах массы. Практически М. м.
равна сумме атомных масс всех атомов, входящих в состав
молекулы. За М. м. часто принимают ср. массу молекул дан-
ного в-ва, найденную с учётом содержания изотопов всех
элементов, входящих в его состав. Иногда М. м. вводится
для смеси разл в-в известного состава (эффективная М. м.).
Напр., эффективная М. м. воздуха равна 29. Знание М. м.
позволяет сразу определить массу моля (киломоля) в-ва
(она численно равна М. м.), вычислить плотность газа (пара),
рассчитать молярную концентрацию (молярность) в р-ре
и т. д.
Эксперим. методы определения М. м. разработаны гл.
обр. для газов (паров) и р-ров. В основе определения
М. м. газов лежит закон Авогадро (в равных объёмах
различных достаточно разреженных газов при одинаковых
темп-pax и давлениях содержится одинаковое число мо-
лекул). В случае р-ров для определения М. м. чаще всего
используют методы, основанные на измерении пониже-
ния (повышения) темп-ры замерзания (кипения) р-ра
по сравнению с темп-рой замерзания (кипения) чистого
растворителя. Оценку М. м. отд. ионизованных молекул
можно проводить с помощью масс-спектрометра.
МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВАЯ ЭПИТАКСЙЯ, см. В ст.
Эпитаксия.
молекулярные и Атомные пучкй, направлен-
ные потоки молекул или атомов в вакууме, движущихся
практически без столкновений Друг с другом. Устр-ва для
формирования М. и а. п. обычно представляют собой ка-
меру, наполненную газом (источник пучка) и соединённую
с вакуумным пространством при помощи отверстия в тон-
кой стенке. Пучок образуется в результате истечения
(эффузии) молекул или атомов газа из отверстия при
условии, что диаметр отверстия меньше длины свобод-
ного пробега ч-ц в газе или сравним с ней. М. и а. п.
высокой интенсивности получаются при сверхзвуковых ско-
ростях истечения газа из сопел.
М. и а. п. используются для исследования строения
молекул (атомов) по их спектрам излучения и поглоще-
ния как в оптич. диапазоне, так и в радиодиапазоне. Отсут-
ствие межмолекулярных взаимодействий в пучках, а также
возможность исключить доплеровское уширение спект-
ральных линий (при наблюдении излучения в направлении,
перпендикулярном оси пучка) позволяют наблюдать сверх-
тонкую структуру спектров, обусловленную ядерными магн.
и электрич. квадрупольными моментами, радиац. сдвигами
энергетич. уровней и др. факторами. Пропуская М. и а. п.
через неоднородные магн. или электрич. поля, можно
осуществить селекцию ч-ц, находящихся в разл. энергетич.
состояниях, что используется в молекулярных генераторах.
Лит.: Басов Н. Г., Прохоров А. М., «УФН», 1955. т. 57, в. 3, с. 485—
501; Смит К. Ф., Молекулярные пучки, пер. с англ., М., 1959; Рамзей Н.,
Молекулярные пучки, пер. с англ., М., 1960. К А. Валиев.
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР, квантовый генератор,
в к-ром активной средой является молекулярный газ. Пер-
вый М. г., излучающий на длине волны 1,24 см за счёт
квантовых переходов молекул аммиака, создан в 1955 сов.
учёными Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым и независимо
Ч. Таунсом с сотрудниками (США). Пучок молекул аммиа-
ка (рис.) поступает из источника в вакуумную камеру,
где он проходит сквозь сортирующую систему (обычно,
квадрупольный конденсатор), пропускающую в объёмный
резонатор только молекулы, находящиеся на верхних ин-
версионных энергетич. уровнях. Часть этих молекул во
время пролёта через резонатор успевает совершить акт
вынужденного испускания. Стационарный режим генерации
М. г. определяется интенсивностью пучка молекул и процес-
сом насыщения, приводящим к тому, что внутри резонатора
излучает ровно половина молекул. Мощность М. г. 10 —
10— Вт, стабильность частоты ~10— , монохроматичность
достигает 10— . М. г. применяют гл обр. в устр-вах радио-
спектроскопии в диапазоне сантиметровых и миллимет-
ровых волн.
Лит.: Ораевский А. Н., Молекулярные генераторы, М., 1964.
М- Е. Жаботинский.
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ЛАЗЕР, газовый лазер, в к-ром
генерация происходит на переходах между уровнями энер-
Молекулярный генератор. Устройство молеку-
лярного генератора.
Монокристалл. Рис. 1. Схема выращивания
монокристаллов в запаянной ампуле: 1 — ис-
ходное вещество; 2 — растущие кристаллы; Tj
и Та — температура кристаллов и исходного
вещества.
317
МОНОКРИСТАЛЛ
гии молекул. Активная среда в М. л. может быть получена
с помощью газового разряда (газоразрядный М. л.), быст-
рого расширения нагретой струи газа (газодинамич. М. л.),
хим. реакций (хим. М. л.). Из М. л. наибольшее практич.
применение получили газоразрядные СОг-лазеры и СО-
лазеры, у к-рых наиболее высокий кпд из всех газовых
лазеров (до 40%) К М. л. относятся также импульсные
лазеры на азоте с длиной волны 337 нм и лазеры далёкого
ИК диапазона (100—337 мкм) на молекулах D2O, СК, HCN
и др., а также эксимерные лазеры.
МОЛИБДЕН (лат. Molybdaenum), Мо, химический эле-
мент VI гр. периодич. системы Менделеева, ат. н. 42, ат. м.
95,94» Светло-серый металл; плотн. 10 200 кг/м3;
^2620 °C, tKMn~4600 °C. Химически стоек (на воздухе
окисляется при темп-ре выше 400 °C).
В электронном приборостроении М., его сплавы, а также
молибдена борид (М02В) используют для изготовления
таких деталей ЭВП, как катоды (в т. ч. косвенного накала),
подогреватели катодов, траверзы, сетки, вводы и др.
Тройные халькогениды молибдена (Л^МОбХв, где М—Ад, Си,
Pb, Sn и др.; X—S, Se, Те; 1^п^4), являющиеся сверх-
проводниками с критич. темп-рой до 15 К, перспективны
для использования в магн. системах с высокими значениями
магн. поля.
Лит.- Свойства и применение металлов и сплавов для электровакуум-
ных приборов, под ред. Р. А. Нилендера. М-, 1973; Сплавы молибдена,
М.. 1975.
МОЛЛЙРОВАНИЕ (от лат. mollio — делаю мягким,
плавлю, от mollis — мягкий), способ формования изделий
из стекла, основанный на свойстве стеклянной массы,
разогретой до размягчения, деформироваться под дейст-
вием собств. силы тяжести. М. обычного стекла осущест-
вляют при 600—700 С, вольфрамового при 730—910 °C,
молибденового при 700—860 С, титанового при 610—
690 С, платинового при 630—700 С.
Посредством М. изготовляют детали ЭВП, зеркальные
отражатели с поверхностью сложной формы и др.
МОМ-СТРУКТ^РА (металл — оксид — металл-
структура), разновидность МДМ-структуры, в к-рой в
качестве диэлектрика использованы разл. оксиды, напр.
SiO, SiO2, АЬОз, Ta .Os.
МОНО... (от греч monos — один, единый, единственный),
часть сложных слов, означающая «один», «одно», «едино»
(напр., монокристалл).
МОНОКРИСТАЛЛ (от моно... и кристалл), отдельный
однородный кристалл, имеющий во всём объёме единую
крист, решётку. Наиболее характерная особенность М.—
зависимость большинства их физ. св-в от направления
(анизотропия). Все физ. св-ва М.— электрические, магнит-
ные, оптические, акустические, механические и др.— свя-
заны между собой и обусловлены крист, структурой, си-
лами связи между атомами и энергетич. спектром эл-нов
(см. Зонная теория). М. широко используются в электро-
нике. Напр., возможность изменять в широких пределах
электропроводность ПП монокристаллов в зависимости от
кол-ва вводимых примесей используют для создания ПП
приборов (диодов, транзисторов, ИС); на взаимных преоб-
разованиях электрич. и оптич. сигналов основана работа
устр-в оптоэлектроники и интегральной оптики; взаимо-
связь электрич. и механич. св-в (прямой и обратный
пьезоэлектрический эффект) лежит в основе работы
пьезоэлектрич. генераторов механич. колебаний и стабили-
заторов частоты, взаимосвязь электрич. и акустич. св-в —
в основе акустоэлектронных устройств, взаимосвязь оптич.
и акустич. св-в — в основе акустооптических устройств.
Природные М., во-первых, встречаются редко, во-вторых,
они, как правило, имеют малые размеры и, за редким
исключением, содержат дефекты структуры. Поэтому поя-
вилась необходимость искусств, выращивания М. в лабора-
ториях или заводских условиях. При этом было создано
множество ценных М., не имеющих природных аналогов,
в частности наиболее применяемых М. полупроводников,
пьезоэлектриков, а также оптич. и оптоэлектрич. М. В совр.
электронном приборостроении применяют М. с контроли-
руемыми примесями, совершенной крист, структурой, опре-
делёнными размерами (а иногда и формой), позволяю-
щими использовать их для изготовления единичного при-
бора (напр., лазера) или для группового изготовления ПП
приборов и ИС. Этим требованиям отвечают только син-
тетич. М., выращиваемые в виде объёмных образцов и
эпитаксиальных слоёв. Выбор метода выращивания опреде-
ляется требованиями к физ. и хим. св-вам М., а также
св-вами исходных компонентов, к-рые могут быть в жидком,
твёрдом и газообразном состояниях. При этом необходимо
учитывать, что каждой группе способов отвечают опре-
делённые дефекты кристаллов.
Выращивание из газовой фазы — группа наиболее
универсальных методов, позволяющих получать М. практи-
чески любых в-в (напр., возгоняющихся или разлагающих-
ся ниже темп-ры плавления). Методы характеризуются
однородностью состава и совершенством крист, структуры
получаемых М. Применяются для получения объёмных М.
и эпитаксиальных слоёв элементарных Р1 (напр., Si) и ПП
соединений типов AIVBVI (напр., PbS, PbTe), A"BVI (напр.,
ZnTe, CdS, ZnS), легкоплавких A'"BV (напр., InSb, GaSb)
и др. Диаметр получаемых М. достигает 100 мм, масса —
1,5 кг. Методы выращивания М. из газовой фазы делятся
на физические, основанные на конденсации в-ва, и хими-
ческие, предполагающие получение кристаллизуемого в-ва
в результате хим. реакции. В физ. методах используется
либо испарение в-ва в вакууме (запаянной ампуле при раз-
борной камере) с последующим осаждением пара на зат-
равку, причём осаждение поддерживается определённым
перепадом темп-ры (рис. 1), либо перенос испарившегося
кристаллизуемого в-ва направленным потоком инертного
газа (рис. 2). Хим. методы используются в основном для
получения плёнок и базируются на хим. реакциях восста-
новления, термич. разложения соединений, хим. синтеза.
Методы выращивания из растворов являются самыми
распространёнными для получения в-в, обратимо разлагаю-
щихся при плавлении с образованием жидкости др. состава
и новой твёрдой фазы, а также в-в, разлагающихся ниже
МОНОКРИСТАЛЛ
318
темп-ры плавления или имеющих высокотемпературные
полиморфные модификации Методы отличаются простотой
аппаратуры и возможностью регулирования условий роста
(напр., изменением темп-ры, состава среды). В качестве
растворителей используются вода, спирты, расплавы хим.
соединений (напр., система РЬО — PbF2 — В2Оз). Различают
методы выращивания из низкотемпературных водных
р-ров (темп-ра ок. ВО—90 °C), из высокотемпературных
солевых р-ров (обычно наз. кристаллизацией из р-ра в
расплаве, темп-ра ок 1200—1300 С) и гидротермальный
синтез из водных р-ров с добавлением минерализаторов
(напр., Na2CO.<) при темп-ре выше 100 °C и давлении выше
атмосферного.
Из низкотемпературных водных р-ров выращиваются
крупные М. (до 1 кг) сегнетовой соли, триглицинсульфата
(рис. 3), дигидрофосфата калия. Процесс ведут в кристалли-
заторах (рис 4). Пересыщение создаётся за счёт снижения
темп-ры растворителя или отбора конденсата при пост,
темп-ре. Для ликвидации дефектов, возникающих в диф-
фузионном режиме, применяют устр-ва, обеспечивающие
вращение М. или перемешивание р-ра.
Кристаллизация из р-ра в расплаве используется
для получения М. гранатов (напр., YjAIsOij), феррошпи-
нелей, гексаферритов, алмаза, берилла, титаната бария
и монокрист, плёнок (т. н. жидкостная эпитаксия). При
этом используется высокая растворимость тугоплавких сое-
динений в системах расплавленных солей и оксидов. Пере-
сыщение в высокотемпературном кристаллизаторе (рис. 5)
создаётся понижением темп-ры р-ра или испарением раст-
ворителя М растёт на затравку или спонтанно. Роль рас-
плава может играть избыточный по стехиометрии ком-
понент; напр., для получения М. ВаТЮз таким компонентом
является расплав TtOs-
Гидротермальный синтез применяется для выращивания
М., имеющих высокие темп-ры плавления (осн. способ по-
лучения кварца) или претерпевающих полиморфные прев-
ращения при высоких темп-pax (напр., сфалерит можно
получить при темп-ре 300—500 °C, т. к. в обычных условиях
при 1080 °C он переходит в вюрцит). Кристаллизацию ведут
в автоклавах (рис. 6), рассчитанных на давление до 300 МПа
и темп-ру до 700 °C, в к-рых создают зону растворения
и зону роста. М. можно получить либо путём синтеза (при-
меняется реже), либо путём перекристаллизации. В М., вы-
ращенных гидротермальным методом, отсутствуют силь-
ные термич. напряжения, пластич. деформации и нек-рые
структурные дефекты (напр., блочность), если они не выз-
ваны дефектами затравочного кристалла.
Более половины технически важных М. выращиваются
из расплавов. В основном это М. простого хим. сос-
тава' металлы и элементарные ПП, оксиды, галогениды,
халькогениды, хотя из расплава можно растить М. и более
сложного хим. состава. Методы выращивания М. из расплава
делятся на тигельные с большим объёмом расплава (методы
Киропулоса, Стокбаргера — Бриджмена, Чохральского)
и бестигельные с малым объёмом расплава (методы Вер-
нейля, бестигельной зонной плавки). Величина объёма рас-
плава влияет на качество растущего М., особенно на рас-
пределение примесей; напр., в методе Стокбаргера —
Бриджмена уровень примесей сохраняется постоянным,
поэтому метод применяют для выращивания активирован-
ных М. Эти методы обеспечивают наибольшие скорости
роста М. по сравнению с другими.
Рис. 6. Схема автоклава для гидротермального
синтеза: 1 — раствор; 2 — кристалл; 3 — печь;
4 — вещество для кристаллизации.
Рис. 10. Схема установки для выращивания мо-
нокристаллов по методу Чохральского: 1 — тигель
с расплавом; 2 — кристалл,- 3 — печь; 4 — хо-
Рис. 12. Схема установки для выращивания моно-
кристаллов по методу Вернейля: 1 — механизм
опускания кристалла; 2— кристаллодержатель;
лодильник; 5 — механизм
вытягивания.
Вода
поток холодного газа.
Рис. 7. Схема аппарата для выращивания моно-
кристаллов по методу Киропулоса путём спон-
танной кристаллизации: 1—кристалл; 2—рас-
плав; 3 — тигель; 4 — нагреватель; 5 — термопа-
ра. Стрелками показан
3 — растущий кристалл; 4 — муфель; 5 — го-
релка; 6 — бункер; 7 — механизм встряхивания;
в — катетометр.
Рис. о. Схема выращивания монокристаллов по
методу Стокбаргера — Бриджмена: 1 — тигель
с расплавом; 2 — кристалл: 3— печь; 4 — холо-
дильник; 5 —• термопара; 6 — тепловой экран.
Рис 11. Различные типы формообразователя:
1 — расплав; 2 — формообразователь; 3 —
крышка, закрывающая поверхность расплава-
Рис. 6.
Рис. 9. Монокристалл кремния, выращенный ме-
тодом Чохральского.
Рис. 13. Схема устройства для зонной плавки:
1 —твёрдая фаза; 2—расплав; 3 — нагреватель.
Стрелкой показано движение нагревателя.
----5
319
МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ
Методом Киропулоса получают крупные М. (до неск. кг)
сапфира (диам. до 85 мм), корунда и др. Кристаллизация
происходит при снижении темп-ры расплава с помощью
спец, охлаждающего устр-ва (рис. 7). М. растёт спонтанно
или на затравку, при этом весь объём расплава кристал-
лизуется в условиях сниженных темп-рных градиентов.
Метод Стокбаргера — Бриджмена (метод направленной
кристаллизации) используют для выращивания М арсенида
галлия, сапфира, сульфидов, оксидов, феррошпинелей,
ортоферритов и др., а также органич. соединений. От др.
расплавных методов отличается тем, что кристаллизуется
весь объём расплава, поэтому диаметр получаемого М.
можно регулировать подбором соответствующего тигля.
Метод реализуется двумя способами: с вертикальным
(применяется чаще) и горизонтальным перемещением тигля
через зону расплавления и кристаллизации; при этом газо-
вая среда и темп-рный градиент регулируются. М. зарож-
дается на затравке или спонтанно в конич. части тигля
(рис. 8). Недостатком метода является необходимость раз-
рушения тигля при извлечении М.
Метод Чохральского (метод вытягивания) — наиболее
распространённый в пром, произ-ве больших М ПП (св.
80% мирового произ-ва) с контролируемыми и воспроиз-
водимыми св-вами Он поддаётся полной автоматизации.
Таким методом выращиваются М. кремния (рис 9), гер-
мания, рубина, гранатов, фосфида и арсенида галлия, фос-
фида индия, ниобата лития и др. М. растёт на затравке,
вытягиваемой из расплава со скоростью 1—80 мм/ч (рис. 10).
Расплав смачивает затравку и удерживается на ней сила-
ми поверхностного натяжения. Темп-ру расплава и ско-
рость кристаллизации можно изменять независимо. Отсут-
Монокристаллическая лента. Рис. 1. Способы
образования монокристаллической ленты из
расплава по методу Степанова: а — при не
смачиваемом расплавом формообраэователе;
б—при смачивании расплавом формообразова-
геле; I—тигель; 2 — расплав; 3 — формообра-
зователь; 4 — столб расплава с фиксацией за
счёт постоянства угла смачивания; 5 — столб
расплава с фиксацией за счёт зацепления
за кромки формообразователя.
Рис. 2. «Горизонтальный» способ образования
монокристаллической ленты из расплава: 1 —
тигель; 2 — расплав; 3 — охладитель; 4 — моно-
кристаллическая лента.
ствие прямого контакта растущего М. с тиглем и возмож-
ность изменения геометрии, формы М. позволяют полу-
чать бездислокационные М. На основе метода Чохраль-
ского разработан способ выращивания М. сложных гео-
метрии. форм с помощью формообразователя (рис. 11).
Метод Вернейля (метод плавления в пламени) относится
к бестигельным методам. С его помощью получают М.
рубина, сапфира, шпинелей, рутила и др. Порошок (шихта)
дозированно поступает в кислородно-водородное пламя
(рис. 12), плавится и попадает в тонкую каплю расплава
на поверхности кристалла затравки. Опускание затравки
в холодную зону печи с заданной скоростью, сбаланси-
рованной с поступлением шихты, обусловливает нараста-
ние М. Качество М. определяется качеством шихты, темп-
рным градиентом во время роста и охлаждения, скоростью
опускания. Метод отличается возможностью наблюдать
процесс, отсутствием тигля, практически однородным сос-
тавом выращиваемых М., диаметр к-рых может достигать
20 мм, длина — 500 мм. Форму растущих М. можно варьи-
ровать, создавая несоосность горелки и механизма пере-
мещения. Высокие темп-рные градиенты вблизи зоны рас-
плава способствуют возникновению сильных внутр, напря-
жений, и поэтому М. нуждаются в отжиге.
Метод зонной плавки применяют для выращивания и
очистки М. кремния (15% мирового произ-ва), металлов
(Fe, Мо, Nb, Ni, Си, W и др.). Метод заключается в после-
довательном создании в слитке узкой зоны расплава, к-рая
медленно перемещается при движении слитка или нагре-
вателя (рис. 13). Узкая зона расплава при выращивании
М. термически неустойчивых в-в позволяет свести к мини-
муму нарушения стехиометрии. Примеси в материале от-
талкиваются фронтом роста к одному концу стержня, что
обеспечивает очистку М. Бестигельная зонная плавка поз-
воляет получить бездислокационные М. благодаря отсутст-
вию контакта материала с тиглем. Реже для получения
М. используют твердофазные методы.
Во всех описанных методах, кроме зонной плавки, полу-
чению совершенного искусств. М. мешают силы гравитации.
Поэтому ведутся широкие исследования по выращиванию
М. в условиях невесомости на космич. станциях В перспек-
тиве возможно создание заводов по выращиванию М на
околоземной орбите.
Лит.: Вильке К. Т., Методы выращивания кристаллов, пер. с нем.. Л.,
1968; Лодиз Р. А., Паркер Р. Л., Рост монокристаллов, пер. с англ.,
М., 1974; Нашельский А. Я., Монокристаллы полупроводников, М.,
1978; Мильвидский М. Г., Полупроводниковые материалы в современ-
ной электронике, М-, 1986.
Ю. А. Демьяненко, С. А. Преображенский,
Л. П. Стрункис, Л. К. Швагер
МОНОКРИСТАЛЛЙЧЕСКАЯ ЛЁНТА, монокристалл
в форме ленты. В электронике применяют М. л. гл. обр.
из ПП материалов; из таких лент вырезают или штампуют
пластины — подложки для ПП приборов, ИС и др. Полу-
чение ПП пластин из М. л. сокращает потери материала,
неизбежные при механич. обработке объёмных монокрис-
таллов, однако из-за хрупкости ПП материала не удаётся
получить ленту тоньше 0,5 мм. По структуре и электрофиз.
параметрам М. л. близки к объёмным монокристаллам.
Известны десятки способов получения М. л. из твёрдой,
жидкой и газовой фаз; наиболее широко используются
метод Степанова (предложен сов. учёным А. В. Степа-
новым в 1938), «горизонтальный» метод и метод RTR
(последние разработаны в 70-х гг. в США). Метод Степа-
нова основан на формировании из расплава ленты и сох-
ранении её формы в жидком состоянии за счёт капилляр-
ного, гравитационного и др. эффектов с последующим
отвердением в результате кристаллизации (рис. 1). Сущ-
ность «горизонтального» метода состоит в том, что М. л.
вытягивается в горизонтальном направлении над краем
тигля с расплавом (рис. 2). Метод RTR (англ, nbbon-to-
ribbon — от ленты к ленте) основан на преобразовании
структуры ПП ленты из поликристаллической (или дендрит-
ной) в монокристаллическую при зонном плавлении ленты,
напр. с помощью лазерного излучения (рис. 3). Указан-
ные методы позволяют получать М. л. толщиной 0,5—2 мм,
шириной 10—80 мм и длиной 40—1000 мм.
МОНОЛИТНЫЙ
320
Лит..* Маслов В. Н., Выращивание профильных полупроводниковых
монокристаллов, М., 1977; Носов Ю. Г., Никаноров С. П., «Зару-
бежная электронная техника», 1979, № 15, с. 3—32.
МОНОЛЙТНЫЙ многопОлюсный ВИБРАТОР,
пьезоэлектрический вибратор, имеющий по крайней мере
две акустически связанные колебат. области, выполненные
на одном пьезокристалле. В основе работы М. м. в. лежат
явления сосредоточения энергии УЗ колебаний в областях,
ограниченных электродными покрытиями (подэлектродных
областях), и передачи на определённых частотах, наз. час-
тотами связи, нек-рой части колебат. энергии от одной
области к другой. Число частот связи в М. м. в. равно
числу подэлектродных областей. Явление сосредоточения
энергии в подэлектродной области наблюдается при коле-
баниях крист, элемента по толщине (сдвига, кручения,
продольных), т. е. в диапазоне сравнительно высоких час-
тот. 2—33 МГц для осн частот механич. колебаний либо
до 350 МГц для гармонич. обертонов этих колебаний,
но при этом полоса пропускания М. м. в. (ширина резо-
нансного промежутка) уменьшается пропорционально квад-
рату номера используемого обертона. М. м. в. обладают
ярко выраженными селективными св-вами и служат для
создания МОНОЛИТНЫХ фильтров. И. М. Ларионов.
МОНОЛЙТНЫЙ ФИЛЬТР, пьезоэлектрический фильтр,
содержащий один или несколько монолитных многопо-
люсных вибраторов, электрически связанных между собой.
В зависимости от числа вибраторов М. ф. подразделяются
на монолитные (один вибратор), билитные (два вибратора)
и полилитные (св. двух вибраторов). Для реализации задан-
ной ф-ции фильтрации частот значения коэф, связи между
соседними подэлектродными областями должны удовлетво-
рять определённому закону в соответствии с типом желае-
мой частотной характеристики фильтра. Коэф, связи К
может быть вычислен через параметры пьезоэлектрика
и характеристики многополюсного вибратора:
к=A [h/ (2/е+d) ] 2ехр (— gd/h - VA),
где le — размер электрода в направлении распростране-
ния упругих колебаний; d — межэлектродное расстояние;
h — толщина крист, элемента; А — относит, разница
между резонансными частотами подэлектродной области
и крист, элемента; д и А — коэффициенты, определяемые
упругими и пьезоэлектрич. характеристиками материала
крист, элемента данного среза.
Ширина полосы пропускания М. ф., независимо от типа
характеристики затухания, лежит между частотами двух
резонансов (последовательных, параллельных или последо-
вательного и параллельного). Для кварцевых М. ф., выпол-
ненных на крист, элементах АТ-среза, при возбуждении
резонаторов на осн. частотах колебаний сдвига по толщине
относит, ширина полосы пропускания во всех случаях не
превосходит 0,3% от ср. частоты f полосы пропускания,
что определяется гл. обр. шириной резонансного проме-
жутка. Для М. ф., выполненных на крист, элементах из
сильных пьезоэлектриков (с большим коэф, электромеханич.
связи), напр. танталата лития, реально достижимая полоса
пропускания в значит, степени ограничивается уровнем
ближайших к ней побочных полос пропускания и состав-
ляет «4% от fcp.
На основе монолитных многополюсных вибраторов
можно реализовать режекторные и дискриминаторные
М ф. При этом в режекторных фильтрах обычно исполь-
зуются двухполюсные вибраторы, а в дискриминаторных —
два двухполюсных вибратора с разными ср. частотами или
один трёхполюсный с расстройкой по частоте у крайних
резонаторов относительно среднего. В обоих случаях в сос-
тав М. ф. входят также реактивные элементы (катушки
индуктивности, конденсаторы), а в состав дискриминатор-
ных М. ф., кроме того,— резисторы и выпрямит, диоды.
Лит.: Бронникова Е. Г., Ларионов И. М., в сб.: Получение и
применение сегнето- и пьезоматериалов в народном хозяйстве, М., 1984,
с. 83—87; Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и об-
работки сигналов. Справочное пособие, М., 1985, гл. 2, 3; Броннико-
ва Е. Г. и др., «Электронная техника. Сер. радиодетали и компоненты»,
1986, в. 2, с. 83—84. Е. Г. Бронникова.
моноскОп (от моно... и греч. skopeO— смотрю),
передающий электронно-лучевой прибор, предназначенный
для формирования электрич. сигнала одного неподвижного
изображения, нанесённого на поверхность мишени М. ве-
ществами с различными коэффициентами вторичной элект-
ронной эмиссии (напр., AI и AI2O3). Электронный луч,
проходя в процессе развёртки участки мишени с неоди-
наковой эмиссионной эффективностью, выбивает разл.
кол-во вторичных эл-нов, определяющих ток видеосигнала.
По принципу действия и устр-ву М. близок к иконоскопу.
Известны также М. с развёрткой медленными эл-нами,
работающие по принципу видикона В СССР серийно вы-
пускают М., формирующие сигнал телевиз. испытательной
таблицы для проверки и настройки разл. телевиз. аппара-
туры, в т. ч. для испытания кинескопов.
МОНОХРОМАТИЧНОСТЬ (от моно... и греч chroma,
род. падеж chromatos — цвет), спектральное свой-
ство колебаний (волн), характеризующее степень их близос-
ти к идеальным гармонич. колебаниям. Термин «М.» перво-
начально появился в оптике применительно к оптич. излу-
чению, а затем был распространён на колебания и волны
любой природы. Степень М. определяется величиной К,
равной тношению интервала длин волн ДЛ=Л2—Ai (или
частот Av=v,—v2), в к-ром сосредоточена осн. энергия
излучения, к ср. длине волны X (или ср. частоте v) этого
интервала: K=AX/X.=Av/v. Чем выше М., тем меньше
К. Наибольшей М. обладает лазерное излучение (К~10—,э).
моп-структУра, см. в ст. МДП-структура.
МОСТОВАЯ ЦЕПЬ (мост электрический), участок
электрич. цепи, обычно в виде четырёхполюсника, к одной
паре зажимов (полюсов) к-рого подсоединён источник пи-
тания, а к другой — нагрузка. Классич. М. ц. состоит из
четырёх элементов с электрич. сопротивлениями Zi, Z2, Z3,
Z< (плеч М. ц.), соединённых последовательно в виде четы-
рёхугольника— т.н. четырёхплечий мост (рис.).
Точки а, Ь, с и d на мостовой схеме наз. вершинами;
ветвь, содержащая источник питания Un, получила назв.
диагонали питания, а ветвь, содержащая нагрузку с электрич.
сопротивлением ZH,— диагонали нагрузки Каждая диаго-
наль М. ц. соединяет две противолежащие вершины (от-
сюда назв. «М. ц.»).
В М. ц. разность потенциалов в точках Ь и d и, сле-
довательно, ток в диагонали нагрузки будут равны нулю
при любых значениях эдс источника питания, если выполня-
2, 7з
ется условие равновесия четырехплечего моста: -=-= =-.
Z2 4.4
В М. ц. пост, тока равновесие достигается регулировкой
одного из сопротивлений плеч. В М. ц. перем, тока условие
равновесия связывает комплексные величины; в результате
это условие распадается на два равенства, каждое из
к-рых связывает действит. числа — параметры плеч (сопро-
тивления, индуктивности, ёмкости, частоты). Для уравнове-
шивания М. ц. перем, тока в общем случае требуется
регулировка по крайней мере двух параметров моста.
Различают М. ц., равновесие к-рых зависит от частоты
питающего напряжения, и М. ц., уравновешенные при лю-
бой частоте питания. На основе уравновешенных М. ц.
создают устр-ва, служащие гл. обр. для измерения электрич.
Мостовая цепь. Схема
четырёхплечего моста
(мостовая схема): а, Ь9
cud — вершины; Zi,
Z2, Z , и Z< — электриче-
ские сопротивления
(плечи моста); ZH — со-
противление нагрузки;
Un -— напряжение источ-
ника питания.
321
М-ТИПА
сопротивлений, ёмкостей и индуктивностей,— т. н. изме-
рительные мосты,- в комплекте с первичными пре-
образователями параметрич. типа такие М. ц. применяют
также для измерения неэлектрич. величин (темп-ры, де-
формаций, ускорений и др.). М. ц. в неуравновешенном
режиме нередко используют, напр., в качестве преобра-
зователя, выходная величина к-рого — ток (или напряжение)
в диагонали нагрузки. М. ц. перем, тока могут работать
также в режимах полуравновесия и квазиравновесия. Важ-
ная разновидность М. ц.— двойные трёхполюсники, приме-
няемые для защиты электрич. цепей от помех и наводок,
преим. на высоких частотах.
М. ц. получили широкое распространение в разл.
устр-вах электротехники и радиоэлектроники. Примером
использования М. ц. может служить параметрич. стабили-
затор напряжения — четырёхплечий мост с нелинейным
сопротивлением в одном из плеч. Напряжение на диаго-
нали нагрузки такого моста мало зависит от колебаний
питающего его напряжения. Стабилизатор, выполненный в
виде М. ц., одинаково хорошо функционирует как на пос-
тоянном, так и на перем, токе. Др. примером может
служить выпрямитель тока, собранный по мостовой схеме,
являющийся преобразователем перем, тока в постоянный.
М. ц. используют также в измерит, технике, автоматике,
телемеханике, вычислит, технике и технике связи
Лит.: Смолов В. Б., Кантор Е. Л., Мостовые вычислительные устрой-
ства. Л., 1971; Основы электроизмерительной техники, М., 1972.
МОЩНЫЙ ТРАНЗЙСТОР, транзистор, допустимая
мощность рассеяния к-рого превышает 1 Вт. При допусти-
мой мощности рассеяния св. неск. Вт используют при-
нудительный отвод тепла (при помощи радиатора, обдува
и др.). Различают М. т. со средней (от 1 до 10 Вт) и боль-
шой (св. 10 Вт) величиной допустимой мощности рассеяния.
М. т. могут быть биполярными и полевыми. Характерной
особенностью биполярных М т. является разветвлённая
форма эмиттерной области (гребенчатая, кольцевая, звезд-
чатая и др.), обеспечивающая большое значение отношения
периметра эмиттера к его площади, что компенсирует
оттеснение тока эмиттера к его периферийным областям.
Наибольшее значение отношения периметра к площади
достигается в т. н. многоэмиттерных М. т., в к-рых эмиттер-
ная область разделяется на большое число (до неск.
сотен) отд. кольцевых или полосковых эмиттеров. Однако
с увеличением этого отношения возрастает вероятность
неравномерного распределения тока, шнурования тока и,
как следствие, возникновение вторичного пробоя. Возмож-
ность возникновения шнурования тока в многоэмиттерных
М. т. предотвращают использованием т. н. балластных (ста-
билизирующих) резисторов, включаемых последовательно
с каждым из эмиттеров и обеспечивающих отрицат. обрат-
ную связь по напряжению.
Характерной особенностью полевых М. т. является раз-
ветвлённая форма канала, к-рый может иметь значит, шири-
ну (до неск десятков см), что обеспечивает при малой
площади ПП кристалла существ, увеличение рабочих токов,
уменьшение сопротивления открытого транзистора, а также
увеличение крутизны передаточной характеристики таких
транзисторов.
По конструктивно-технологич. особенностям М. т. делят-
ся на меза-планарные, планарные и планарно-эпитаксиаль-
ные. В качестве исходного ПП материала для биполярных
М. т. используют в основном Si, а для полевых — Si и
GaAs. Существуют также сплавные биполярные М. т.
на основе Ge. Наиболее распространёнными среди бипо-
лярных М. т. являются транзисторы с п — р — п-структурой
на основе Si и с р — п — р-структурой на основе Ge;
среди полевых М. т. наиболее распространены транзисторы,
у к-рых канал имеет проводимость п-типа, что обусловлено
меньшими технологич. трудностями изготовления, а также
лучшим сочетанием параметров таких транзисторов
Различают низкочастотные, высокочастотные, сверхвысо-
кочастотные, а также высоковольтные М. т. Низкочастот-
ные М. т. имеют граничную частоту до 3 МГц. К низкоча-
стотным относятся биполярные М. т. с большой толщиной
базового слоя (от 5 до 40 мкм). В М. т. этого класса рабочая
частота достигает неск. сотен кГц, допустимая мощность рас-
сеяния — неск. сотен Вт, допустимое напряжение на коллек-
торе — от 30—40 до 200 В, а рабочие токи лежат в преде-
лах от сотен мА до сотен А.
В высокочастотных М. т. граничная частота состав-
ляет от 3 до 300 МГц, диапазон рабочих частот — от
неск. сотен кГц до 100 МГц, мощность, отдаваемая в
нагрузку,— до неск. сотен Вт, допустимые напряжения пи-
тания — до 50 В (в биполярных М. т.) и до 80 В (в поле-
вых М. т.).
В сверхвысокочастотных М. т. граничная частота
превышает 300 МГц. В биполярных М. т. на основе Si
рабочая частота достигает 18 ГГц (близка к расчётной),
а в полевых М т. на основе GaAs — 100 ГГц. В М т этого
класса величина отдаваемой мощности при работе в непре-
рывном режиме на частотах от 100 МГц до 2 ГГц состав-
ляет соответственно 500—100 Вт, а при работе в импульсном
режиме на частотах до 2 ГГц достигает 1 кВт. Однако
у верх, границы диапазона рабочих частот величина отда-
ваемой мощности таких транзисторов уменьшается до
десятков мВт.
Для получения максимально возможных значений энер-
гетич. параметров ВЧ и СВЧ М. т. (отдаваемой мощности,
коэф, усиления мощности и кпд) стремятся к увеличению
рабочих токов (при сохранении достаточно высоких рабо-
чих напряжений), к снижению сопротивления насыщения
и теплового сопротивления при одновременном уменьше-
нии значений ёмкостей р — n-переходов (для биполярных
М. т.) или входной и выходной ёмкостей (для полевых
М. т.) и уменьшении индуктивностей выводов. Помимо этого
в таких М. т. необходимо обеспечить электрич. изоляцию
всех выводов от теплоотводящей части корпуса. Требо-
вания эти взаимопротиворечивы. Удовлетворить эти требо-
вания удается путём создания т. н. многоструктурных кон-
фигураций (размещением на одном ПП кристалле большо-
го числа планарных многоэмиттерных транзисторных струк-
тур, разнесённых друг относительно друга), позволяющих
при малой величине ёмкостей получить большие рабочие
токи, малые сопротивления насыщения и низкое тепловое
сопротивление транзисторной структуры. Для снижения
теплового сопротивления корпуса при одновременной
электрич изоляции выводов от теплоотводящей части
корпуса используют корпуса с основанием из оксиберил-
лиевой керамики, являющейся изолятором и в то же
время обладающей высокой теплопроводностью. Сниже-
ние индуктивностей выводов достигается использованием
малоиндуктивных внеш, ленточных выводов и большого
числа внутр, проволочных выводов, параллельных друг
АРУУ-
Высоковольтными М. т. условно наз. транзисторы,
в к-рых допустимое обратное напряжение коллекторного
перехода (для биполярного транзистора) или перехода
сток — канал (для полевого транзистора) превышает 200 В.
Отличит, особенностью высоковольтных биполярных М. т.
является наличие высокоомной коллекторной области
(~20—200 Ом-см) и толстого базового слоя (~5—50 мкм),
а высоковольтных полевых М. т.— наличие на границе с
каналом высокоомного слоя стока. В М. т. этого класса
макс, допустимые напряжения достигают 5 кВ (в биполяр-
ных М. т.) и 1000 В (в полевых М. г.), макс, рабочие токи при
напряжениях 500—1000 В — соответственно 200—100 А (в
биполярных М. т.) и 20—10 А (в полевых М. т.), сопротив-
ление насыщения лежит в диапазоне от десятых долей Ом
до десятков Ом (для полевых М. т.) и от тысячных долей
Ом до неск. Ом (для биполярных М. т.), а время пере-
ключения составляет от 0,1 до 10 мкс (для биполярных
М. т.) и от 0,003 до 0,3 мкс (для полевых М. т.).
Лит.: Мазель Е. 3., Мощные транзисторы, М., 1969; Кремниевые
планарные транзисторы, под ред. Я. А. Федотова, М-, 1973; Мощные полу-
проводниковые приборы. Транзисторы. Справочник, М., 1965; О к с н е р Э. С.,
Мощные полевые транзисторы и их применение, пер. с англ., М., 1985;
Мощные высокочастотные транзисторы, М., 1985; Мощные транзисторные
устройства повышенной частоты, Л., 1989; Полупроводниковые приборы.
Транзисторы мощные, М., 1989. Е. 3. Мазель.
М-ТЙПА ПРИБбР, то же, что магнетронного типа
прибор.
21 Энц- словарь «Электроника!
МУЛЬТИВИБРАТОР
322
МУЛЬТИВИБРАТОР (от лат. multum — много и vibro —
колеблю), импульсный генератор электрических колебаний
разрывного типа, содержащий два усилителя, охваченных
взаимной междукаскадной положит, обратной связью. Су-
ществует неск. вариантов М., выполненных на электронных
лампах, транзисторах и в составе ИС. Различают М. сим-
метричные, построенные по симметричной схеме (рис.),
и несимметричные. У симметричных М. длительности ра-
бочих тактов Ti и Тг, составляющие в сумме пери-
од колебаний Т, одинаковы; у несимметричных — раз-
ные. М. может работать как в режиме автоколебаний,
так и в заторможенном (ждущем) режиме (при подаче
управляющего сигнала ждущий М. возбуждается и гене-
рирует один рабочий импульс длительностью Ti, после чего
снова переходит в состояние покоя — Тг)-
В автоколебат. симметричных М. усилители возбуждают-
ся поочерёдно: в период времени Tj в возбуждённом
состоянии находится один усилитель, в период Тг — другой.
Переход усилителей из одного состояния в другое опре-
деляется соотношением токов в коллекторной и базовой
цепях открытого транзистора усилителя; транзисторы усили-
телей запираются попеременно в соответствии с зарядом
и разрядом конденсаторов Ci и Сг. При отпирании тран-
зистора не возбуждённого усилителя возникает кратковре-
менный регенеративный процесс, приводящий к изменению
состояния усилителей — опрокидыванию М.
М. применяют в устр-вах автоматики, вычислит, и измерит,
техники, радиотехники в качестве задающих генераторов
и формирователей импульсов, делителей частоты, бескон-
тактных переключателей тока.
Лит.: Ерофеев Ю. Н., Импульсная техника. М., 1984.
МЫШЬЯК (лат. Arsenicum), As, химический элемент V гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 33, ат. м. 74,9216.
Образует неск. модификаций. Обычный М. (т. н. металли-
ческий или серый) — хрупкое крист, в-во с серебристым
блеском. Плотн. 5730 кг/м'1; 1ПЛ=817°С, при 615 °C возго-
няется. Во влажном воздухе и при нагревании легко окис-
ляется и тускнеет, измельчённый — горит
В электронном приборостроении As используется для ле-
гирования ПП материалов. Среди соединений М. наиболь-
шее применение получил GaAs для изготовления опто-
электронных приборов (лазеров, светодиодов, солнечных
батарей, фотоприёмников, модуляторов света), приборов
СВЧ техники (полевых транзисторов, генераторов Ганна,
лавинно-пролётных диодов и т. д.), детекторов ионизирую-
щих излучений, «оптич. окон», сверхбыстродействующих
ИС. Для изготовления фотоэлементов, датчиков Холла, де-
текторов ИК излучений, термоэлектрич. генераторов, СВЧ
транзисторов применяется InAs. AlAs является компонентом
ПП твёрдых р-ров с GaAs для лазеров, фотодиодов,
солнечных батарей; FeAs, CoAs — компонентами эвтектич.
композиций с GaAs и InAs для ИК фильтров и магнито-
резистивных датчиков. CcLAsz используется в качестве ма-
териала для ИК детекторов и магниторезистивных датчи-
ков; AszSea, АвгТез — для фотоэлементов и фоторезисто-
рОВ. 8. В. Селин, Л. И. Передерий.
Мультивибратор. Принципиальная электрическая
схема симметричного мультивибратора (а) и гене-
рируемые им сигналы (б): Тр ।, Тр, — транзисторы;
Ci, Сг — конденсаторы; Rr, R4 — резисторы;
Е — напряжение источника питания; 1>к — напря-
жение на коллекторе Тг (выходной сигнал); То —
период колебаний; Ti, Т2— длительность рабо-
чих тактов.
НАДЕЖНОСТЬ изделия электронной техники,
свойство изделия сохранять во времени значения парамет-
ров в установленных пределах, соответствующих заданным
режимам и условиям применения, техн, обслуживания,
хранения и транспортирования. Под ИЭТ понимается любой
электронный прибор, устр-во или система, к-рые можно рас-
сматривать как единое изделие и испытывать самостоя-
тельно
Н.— комплексное св-во, к-рое в зависимости от назна-
чения ИЭТ и условий его эксплуатации может включать
безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонто-
пригодность. Каждое из этих св-в в отдельности или в
определённом сочетании характеризует как Н. изделия
в целом, так и Н. составляющих его элементов (частей,
узлов). Вместе с др. параметрами и характеристиками
изделия (быстродействием, нагрузочной способностью,
массой, габаритными размерами, экономичностью, удобст-
вом эксплуатации и т. п.) они составляют комплекс пока-
зателей качества ИЭТ. Большинство ИЭТ (напр., электро-
вакуумные, газоразрядные и ПП приборы, ИС, рентгенов-
ские и электронно-лучевые приборы, резисторы, конден-
саторы) относятся к перемонтируемым и невосстанавлива-
емым изделиям, поэтому понятие ремонтопригодности рас-
пространяется лишь на нек-рые сложные комплексирован-
ные изделия (напр., газовые лазеры, вторичные источники
питания) и на РЭА; такие изделия могут быть не только
ремонтируемыми, но и восстанавливаемыми.
Теория Н. в качестве осн. понятия использует понятие
отказа, т. е. нарушения или утраты изделием способности
нормально выполнять свои ф-ции. Отказы ИЭТ, связанные
с изменением св-в изделия и приводящие к выходу из
строя любой аппаратуры, наз. полными; отказы, свя-
занные с незначит. изменением св-в ИЭТ и относящиеся
к той конкретной аппаратуре, в к-рой это изменение св-в
проявляется как отказ, наз. частичными. Отказы кон-
кретного устр-ва, выявляющиеся в процессе его эксплуа-
тации, зависят от Н. входящих в его состав ИЭТ, к-рая в этом
случае наз. эксплуатационной. Эксплуатац. Н..опреде-
ляют четыре фактора: вид и класс устр-ва, критерий год-
ности (т. е. границы, в пределах к-рых св-ва ИЭТ могут
изменяться, не приводя к потере работоспособности
устр-ва в целом), условия эксплуатации (влажность,
механич. нагрузки, воздействия агрессивных агентов и др.)
и электрич. и тепловые режимы работы, качество разра-
ботки и изготовления изделий. Первые три фактора от-
носятся к сфере применения электронных устр-в и только
четвёртый относится к сфере произ-ва и эксплуатации,
т. к. он определяется св-вами самого ИЭТ, к-рые придаются
изделию в процессе изготовления и не могут быть изме-
нены условиями эксплуатации. Н. ИЭТ, установленная по
результатам испытаний в ходе их изготовления, наз. про-
изводственной Производств. Н. нельзя отождествлять
с эксплуатац. Н., так как, во-первых, критерии качества
изделий при производств, испытаниях всегда более жёсткие,
чем это необходимо для практич. применения, и, во-вторых,
производств, испытания обычно проводятся при предельных
электрич. и тепловых нагрузках с жёсткими границами
323
НАКАЧКА
допустимого изменения параметров изделия. Для коли-
честв. оценки Н. ИЭТ применяют след. осн. показатели:
интенсивность отказов (условная плотность вероят-
ности возникновения отказа, к-рая показывает кол-во отка-
зов за 1 ч работы ИЭТ при условии, что эти отказы рас-
пределены во времени равномерно); гамма-процент-
ный ресурс (наработка, в течение к-рой ИЭТ не достигнет
предельного состояния с заданной вероятностью у, выра-
женной в %); вероятность безотказной работы
(характеризует возможность сохранения изделием работо-
способности в определённом интервале времени); срок
службы (период времени от начала эксплуатации ИЭТ
до достижения им предельного состояния, при к-ром его
дальнейшее применение по назначению недопустимо или
нецелесообразно; для перемонтируемых ИЭТ— до отказа);
наработка до отказа (ср. продолжительность функ-
ционирования ремонтируемого ИЭТ между отказами);
гамма-процентный срок сохраняемости (про-
должительность хранения и транспортирования ИЭТ, в те-
чение и после к-рой сохраняются значения показателей
безотказности, долговечности, ремонтопригодности в задан-
ных пределах, достигаемая ИЭТ с вероятностью у, выра-
женной в %). Показатели Н. определяются по результа-
там испытаний или эксплуатации ИЭТ. Как правило, зна-
чения показателей Н., наблюдаемые в процессе эксплуа-
тации, оказываются выше тех, что были получены при
испытаниях изделия в заводских условиях. Лишь в отд.
случаях, напр. при эксплуатации в экстремальных условиях,
показатели эксплуатац. Н. могут уступать показателям
производств. Н. Показатели Н. могут использоваться для
оценки как текущего, так и будущего состояния изделия;
в последнем случае значения показателей Н. имеют прогно-
зируемый характер. В 1970-х гг. при определении показа-
телей Н. наряду с натурными испытаниями широкое
распространение получили имитационное и матем. модели-
рование, а также сочетание натурных испытаний с моде-
лированием.
Одним из важнейших показателей Н. ИЭТ является интен-
сивность отказов X. Если рассматривать только один элект-
ронный прибор, то X показывает, какова вероятность отказа
в среднем за 1 ч его работы. Кривая зависимости интен-
сивности отказов ИЭТ от времени (рис.) в общем виде имеет
три участка: участок начальных отказов (I), когда интенсив-
ность отказов максимальна и быстро спадает, участок нор-
мальной эксплуатации (II), характеризующийся медленным
уменьшением интенсивности отказов, и участок резкого по-
вышения интенсивности отказов (III). Интервал времени до
начала резкого возрастания интенсивности отказов прибли-
жённо совпадает с гамма-процентным ресурсом. Изуче-
ние многолетней статистики испытаний ИЭТ показывает,
что гамма-процентный ресурс при у— (90—95)% большин-
ства правильно сконструированных и изготовленных элект-
ронных приборов колеблется в пределах от неск. тысяч
до неск. сотен тысяч часов. Напр., для многих ПП приборов
участок 111 в пределах имеющейся длительности испытаний
не наблюдается. Период начальных отказов также соблю-
дается не у всех приборов и составляет обычно от десят-
Надёжность. Зависимость интенсивности отка-
зов X от времени t.
ков до сотен часов (для разных типов приборов). Началь-
ные отказы могут быть выявлены при тренировках ПП при-
боров на испытат. стендах. Период нормальной эксплуа-
тации ПП приборов может составлять десятки и сотни
тысяч часов. Н. ПП приборов в составе ИС оказывается
существенно выше, чем Н. дискретных ПП приборов в обыч-
ных электронных устр-вах. Объясняется это след, фактора-
ми ИС (особенно цифровые) сохраняют работоспособность
при изменениях параметров элементов, выходящих за рам-
ки норм технических условий на аналогичные дискретные
приборы; в ИС все ПП приборы изготовлены в идентичных
условиях и работают обычно в облегчённых режимах;
в ИС все соединения между ПП приборами, как и сами
приборы, создаются в ходе одних и тех же технологич.
процессов, что снижает вероятность ошибки в монтаже
при сборке.
Поскольку вероятность возникновения отказов ИЭТ на
участках I и II в конечном счёте определяется наличием
в них дефектов (скрытых или явных), обусловленных измен-
чивостью материалов, структур и элементов, и любую
технологич. операцию можно рассматривать как процесс,
ведущий к появлению или исчезновению дефектов, то одним
из перспективных методов повышения Н. является строгий
контроль за соблюдением технологич. режимов, качеством
используемых материалов и технологич. сред, осуществляе-
мый на всех этапах произ-ва ИЭТ, а также тщательная
отбраковка готовой продукции
Большое значение для развития электроники и повышения
качества ИЭТ имеет прогнозирование Н., т. е. пред-
сказание наиболее вероятных значений показателей Н. изде-
лий в заданных условиях и режимах эксплуатации с нек-
рой, обоснованной теоретически или оценённой на практи-
ке достоверностью. Прогнозирование Н. основывается на
изучении физико-хим. процессов старения материалов и
электронных приборов при заданных режимах и условиях
эксплуатации, схемных и конструктивно-технологич. особен-
ностей электронных приборов, техн, характеристик комплек-
тующих элементов и составных частей, параметров произ-
водств. процесса, результатов испытаний или эксплуатации
ИЭТ и т. д. Прогнозирование Н. используется при выборе
схемы, конструкции и технологии ИЭТ, разработке меро-
приятий по повышению Н. при изготовлении ИЭТ, выборе
режимов работы и условий применения их в РЭА, отборе
ИЭТ с повышенной Н. для спец, применений и т. д. Перспек-
тивное прогнозирование Н. классов и групп ИЭТ на 5—10
и более лет используется при планировании работ по повы-
шению Н. ИЭТ и определении перспектив развития РЭА.
Лит.: Сотсков Б. С., Основы теории и расчета надежности элементов
и устройств автоматики и вычислительной техники, М., 1970; Аронов В. Л.,
Федотов Я. А., Испытание и исследование полупроводниковых приборов,
М., 1975; Четвериков HL И., Надежность в микроэлектронике, М.,
1975; Долматова Т. В., Физика надежности интегральных полупровод-
никовых схем, М., 1978; Капур К.(Ламберсон Л., Надежность и проек-
тирование систем, пер. с англ., М., 1980.
И. И. Пархотин, М. №. Пимоненко, Я. А. Федотов.
НАЙКВИСТА ТЕОРЁМА (Найквиста формула)
[по имени амер, физика X. Найквиста (Н. Nyquist)], уста-
навливает соотношение между величиной ср. квадрата на-
пряжения теплового шума, возникающего в проводнике, и
значениями его активного сопротивления R, температуры Т
и полосы частот At, в к-рой измеряются флуктуации
напряжения.
(U>I=4*TRAC
где к — постоянная Больцмана. Получена X. Найквистом
в 1928.
НАКАЧКА В приборах квантовой электроники,
процесс возбуждения активной среды квантовых усилите-
лей и генераторов, в результате к-рого нарушается рав-
новесное распределение микрочастиц среды (электронов,
атомов, молекул) по их уровням энергии. Посредством Н.
среда переводится из состояния теплового равновесия,
когда она поглощает излучение, в активное состояние,
характеризующееся инверсией населённостей, когда она
может усиливать и генерировать эл.-магн. излучение. Нару-
шение устойчивого термодинамич. состояния всегда сопря-
жено с энергетич. затратами, поэтому для осуществления
НАКОПЛЕНИЕ
324
Основные виды накачки
Применение Способ создания инверсий населённостей Эффективность (кпд) квантового прибора
Оптическая накачка Лазеры всех типов Избирательное возбуждение верхнего энерге- Низкая (1—10%) тического уровня фотоном Накачка в газовом разряде Газовые лазеры Возбуждение верхнего энергетического уров- Высокая для COz-лазеров (до ня электронным ударом и неупругими со- 30%), низкая для остальных ударениями 11 рода лазеров Газодинамическая накачка Газовые лазеры Дезактивация нижнего энергетического уровня Низкая (~1%) в результате быстрого охлаждения Химическая накачка Газовые лазеры Возбуждение верхнего энергетического уров- Средняя (~15%) ня в результате химической реакции Инжекционная накачка (инжекция в р—л-пере- Полупроводниковые Возбуждение верхних энергетических уровней Высокая (~50%) ходе) лазеры электрическим полем Накачка пучком быстрых электронов (электрон- Полупроводниковые Возбуждение верхних энергетических уровней Средняя (~20%) ная накачка) или сильным электрическим лазеры электронным ударом полем (пробой) Метод пространственной сортировки молекул Молекулярный гене- Пространственное разделение молекул по Низкая (<1 %) ратор уровням энергии неоднородным электриче- ским или магнитным полем
Н. требуется соответствующий источник энергии. Для Н.
используют разл. явления (табл.). В любом случае в про-
цессе Н. избирательно изменяется населённость верхнего
или нижнего энергетич. уровня рабочего квантового
перехода. Г. И. Кромский, А. Г. Розанов.
НАКОПЛЕНИЕ НОСЙТЕЛЕЙ ЗАРЯДА в полупро-
воднике, увеличение концентрации подвижных носителей
заряда (НЗ) сверх значения, соответствующего тепловому
равновесию НЗ с крист, решёткой ПП, происходящее в
областях ПП, подвергаемых таким внеш, воздействиям,
к-рые приводят к введению НЗ в ПП извне, избыточной
(по сравнению с тепловой) генерации НЗ либо к перегруп-
пировке НЗ между соседними участками ПП. К процес-
сам, приводящим к введению НЗ в ПП, относится инжек-
ция неосновных НЗ электронно-дырочным переходом (см.
Инжекция носителей заряда). Генерация избыточных НЗ
происходит под действием света, ионизирующего излуче-
ния, а также в результате ионизации собств. атомов ПП
или примесей в нём электрич. полем. Перегруппировку
НЗ может вызвать сильное электрич. поле, если под его
влиянием ПП переходит в состояние с отрицат. дифферен-
циальным сопротивлением (см., напр., Ганна эффект).
За счёт электрич. притяжения НЗ противоположных зна-
ков — эл-нов проводимости и дырок — накопление в к.-л.
области ПП подвижных НЗ одного знака сопровождается
накоплением такого же кол-ва НЗ противоположного знака,
так что в отсутствие сильного электрич. поля область ПП
остаётся электрически нейтральной. Под влиянием доста-
точно сильного электрич. поля (напряжённостью порядка
10*’—10“ В/м) электронейтральность области нарушается:
накопленные НЗ противоположных знаков смещаются одни
относительно других, образуя объёмный заряд.
При резком выключении источников внеш, воздействий,
приводящих к введению НЗ в ПП или к избыточной их гене-
рации, концентрация накопленных НЗ спадает за время,
приблизительно равное времени жизни неосновных НЗ и
определяемое скоростью рекомбинации НЗ. Накопленные
НЗ могут быть удалены, если к подвергавшейся воздей-
ствию области ПП приложить напряжение соответствующей
полярности, при этом во внеш, цепи появится импульс
электрич. тока. Если Н. н. з. произошло вследствие пере-
группировки осн. НЗ, то после выключения внеш, воздей-
ствия равновесная концентрация НЗ устанавливается за счёт
их перераспределения между соседними участками подвер-
гавшейся воздействию области ПП за время, сравнимое
с временем максвелловской релаксации, равным отношению
диэлектрич. проницаемости ПП к величине уд. электро-
проводности данной области ПП.
Н. н. з. и связанные с ним эффекты лежат в основе рабо-
ты мн. ПП приборов и устр-в, а время Н. н. з. и установле-
ния равновесной концентрации НЗ определяет быстродей-
ствие этих приборов и устр-в. Так, принцип действия
биполярного транзистора основан на взаимодействии при-
мыкающих к его базе электронно-дырочных переходов
(р — n-переходов) вследствие накопления и переноса ин-
жектированных в неё НЗ. Скачкообразное изменение тока,
протекающего через ПП диод при вытягивании накопленных
НЗ обратно смещённым р — n-переходом, используется в
формирователях импульсов на диодах с накоплением
заряда; Н. н. з. при генерации НЗ светом — в фотопри-
емниках и солнечных батареях; излучат, рекомбинация
избыточных НЗ, инжектированных р — n-пе ре ходом,— в
светодиодах и инжекционных лазерах, взаимодействие на-
копленных НЗ с сильным электрич. полем — в лавинно-
пролётных диодах, диодах с междолинным переходом
электронов, инерционные процессы Н. н. з в инверсном
слое у поверхности ПП — в приборах с зарядовой связью.
А. М. Зубков.
НАМАГНЙЧЕННОСТЬ (J), векторная физ. величина,
характеризующая магн. состояние макроскопич. тела. В
случае однородно намагниченного тела Н. определяется
как магнитный момент М единицы объёма тела:
в случае неоднородно намагниченного тела Н. определяет-
ся для каждой точки тела (точнее, для каждого физически
малого объёма dV): J=dM/dV, где dM — магн. момент
объёма dV. Н. тел зависит от внеш. магн. поля и темп-ры
(см. Парамагнетизм, Ферромагнетизм). У ферромагнетиков
зависимость J от напряжённости магн. поля Н выражается
кривой намагничивания (см. Магнитный гистерезис). Н.,
к-рую имеет ферромагн. материал при Н=0, наз. оста-
точной Н. В изотропных в-вах связь между J и Н выра-
жается соотношением где — магнитная воспри-
имчивость. В анизотропных в-вах направления J и Н в общем
случае различны. Единица Н. в СИ — ампер на метр (А/м).
НАМАГНЙЧИВАНИЕ, процессы, протекающие в веще-
стве при воздействии на него внеш. магн. поля и при-
водящие к изменению по определённому закону магн.
индукции В (или намагниченности J) в этом веществе в зави-
симости от напряжённости Н внеш. магн. поля. В диамагне-
тиках Н. состоит в возникновении микроскопии, индукц.
токов, создающих намагниченность, направленную против
внеш. магн. поля. В парамагнетиках происходит ориентация
хаотически колеблющихся магнитных моментов атомов или
ионов в направлении поля. При этом энергия от системы
магн. моментов передаётся крист, решётке в-ва и процесс
Н. характеризуется временем спин-решёточной релаксации.
В ферромагнетиках Н. состоит в обратимом или необра-
тимом смещении границ магнитных доменов, а также в
переориентации магн. моментов самих доменов в направ-
лении приложенного поля. Кривую зависимости В(Н) при
монотонном и медленном возрастании поля из состояния
полного размагничивания (/=Н=0) называют основной
кривой Н. (рис.). На этой кривой можно выделить три
участка. На первом (начальном) участке Н. обычно осущест-
вляется в соответствии с законом Рэлея: B=|ioH-f-vH2, где
цо — магн. постоянная Си, v=dg/dH=const (ц — относит,
магн. проницаемость). Изменения В в этой области в основ-
ном являются обратимыми: при уменьшении Н величина
325
НЕЛИНЕЙНАЯ
В возвращается, хотя и не вполне точно, к прежнему зна-
чению. В ср. области наклон осн. кривой Н. значительно
больше, чем в начальной, а изменение В необратимо
(имеет место магнитный гистерезис). Значение р, в этой
области достигает величины порядка 106. На третьем участ-
ке кривой Н. (область магнитного насыщения) р,—► 1 при
неограниченном возрастании Н.
Кроме осн. кривых Н. ферромагнетики характеризуются
кривыми циклического перемагничивания
(статическими петлями магн. гистерезиса), получае-
мыми после многократного прохождения определённого
интервала значений Н в прямом и обратном направлениях,
основными (или коммутационными) кривыми,
представляющими собой геометрич. место вершин симмет-
ричных петель перемагничивания, и др.
По кривым Н. определяют важные техн, характеристики
ферромагн. материалов (остаточную намагниченность, коэр-
цитивную силу, магн. проницаемость и др.), к-рые служат
для расчётов магн. цепей.
НАМАГНЙЧИВАЮЩАЯ СЙЛА, то же, что магнито-
движущая сила.
НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНЙТНОГО ПОЛЯ (н), век-
торная физ. величина, характеризующая магнитное поле
в материальной среде; равна геометрич. разности векторов
магн. индукции В и намагниченности J, взятых с нек-рыми
коэффициентами, зависящими от выбора системы единиц.
В СИ Н=В/р,о—Л где р,о — магн. постоянная. В среде
Н. м. п. Н определяет тот вклад в магн. индукцию В, к-рый
дают внеш, источники магн. поля. В вакууме в СИ Н=В/р,и.
Единица Н. м. п. в СИ — ампер на метр (А/м).
НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (Е),
векторная физ. величина, являющаяся осн. количественной
характеристикой электрического поля; определяется отно-
шением силы F, действующей со стороны поля на точечный
электрич. заряд Qo, к величине этого заряда: E=F/Qu
(точнее, Е= lijT^F/Q<). Для электростатич. поля между
Н. э. п. и электрич. потенциалом <р справедливо след, соот-
ношение: Е=—grad <р. Единица Н. э. п. в СИ — вольт на метр
(В/м).
НАСЕЛЕННОСТЬ УРОВНЯ, число частиц в единице
объёма вещества, находящихся в определенном энергетич.
состоянии (на данном энергетическом уровне). В обычных
условиях (при тепловом равновесии) Н. у. с большей энер-
гией меньше населённости нижележащих уровней (см.
Больцмана распределение, Бозе — Эйнштейна распреде-
ление, Ферми — Дирака распределение). В неравновесных
состояниях в-ва возможна инверсия населённостей, к-рая
является необходимым условием генерации и усиления
эл.-магн. волн в устр-вах квантовой электроники. Инверсное
распределение ч-ц по энергиям реализуется посредством
накачки.
НЕЁ ЛЯ ТЕМПЕРАТУРА [по имени франц, физика
Л. Нееля (L. Neel)] (TN), антиферромагнитная точ-
ка Кюри, температура, выше к-рой вещество переходит
из антиферромагн. состояния в парамагнитное. При повыше-
нии темп-ры в точке T=TN наблюдается исчезновение
дальнего магн. порядка (см. Антиферромагнетизм). Вблизи
TN происходят характерные для фазового перехода 11 рода
изменения мн. физ. характеристик в-ва (теплоёмкости,
магн. восприимчивости, коэф, теплового расширения и т. д.).
Иногда Н. т. называют также точку перехода в-ва из фер-
римагн. состояния в парамагнитное (см. Ферримагнетизм).
НЕИНЖЕКТЙРУЮЩИИ КОНТАКТ, электрический
контакт между двумя полупроводниками, металлом и
полупроводником, металлом и диэлектриком, полупровод-
ником и диэлектриком, характеризующийся отсутствием
инжекции носителей заряда в объём полупроводника или
диэлектрика. К Н. к. относятся, напр., омические контакты,
контакты металл — полупроводник с обеднённым слоем на
границе раздела.
нелинёйная Оптика, раздел физ. оптики, охваты-
вающий исследование распространения мощных световых
пучков в средах и их взаимодействия с веществом. Рас-
пространяющееся в среде достаточно сильное световое
поле изменяет её оптич. характеристики (показатель пре-
ломления, коэф, поглощения и др.), что приводит не только
к существенному изменению характера уже известных
оптич. явлений, но и к возникновению в ней новых, не
проявляющихся в оптике слабых световых потоков. Все эти
явления объединяет одна общая черта: зависимость харак-
тера их протекания от интенсивности света. Такие явления
получили назв„ нелинейных, а изучающая их область
оптики — Н. о. В противоположность Н. о. оптику слабых
световых пучков, поле к-рых недостаточно для заметного
изменения оптич. св-в среды, принято называть линей-
ной оптикой.
Историческая справка. До создания лазеров (1960) прак-
тически все эксперименты подтверждали независимость
оптич. характеристик сред от интенсивности света. Лишь
в отд. работах делались попытки исследовать влияние
интенсивности света на оптич. явления. В 1923 сов. учёные
С. И. Вавилов и В. Л. Левшин обнаружили первое нелиней-
ное оптич. явление — уменьшение поглощения света ура-
новым стеклом с ростом интенсивности света (эффект на-
сыщения поглощения). Тогда же Вавилов впервые ввёл
термин «Н. о.», считая, что обнаруженный эффект — всего
лишь один из множества нелинейных явлений. Широкие
эксперим. возможности открылись перед Н. о. после созда-
ния лазеров. В 1961 открыт первый лазерный нелинейный
оптич. эффект — удвоение частоты света в кристалле квар-
ца (П. Франкен с сотрудниками, США). Многочисленные
эксперим. исследования по генерации оптических гармоник,
вынужденному рассеянию света и др. нелинейным оптич.
явлениям, проведённые в 1961—63 в СССР и США, зало-
жили теоретич. фундамент Но. В 1965 разрабатывались
плавно перестраиваемые по частоте источники оптич. излу-
чения — параметрические генераторы света (Дж. Джорд-
мейн и Р. Миллер, США), идея о возможности создания
к-рых была выдвинута в 1962 С. А. Ахмановым, Р. В. Хохло-
Намагничивание Типичная основная кривая на-
магничивания ферромагнитного материала: Н —
напряжённость внешнего магнитного поля; В —
магнитная индукция.
Нелинейная оптика- Рис. 1. Схема генерации
2-й гармоники учазера на алюмоиттриевом гра-
нате (АИГ: Ыс "*") в кристалле KDP: ИК излу-
чение лазера на АИГ: Nd * с частотой v
условно показано красным цветом; К — кристалл;
Ф — светофильтр.
НЕЛИНЕЙНАЯ
326
вым (СССР) и независимо Р. Кингстоном и Н. Кроллом
(США). В 1965 Н. Ф. Пилипецким и С. Р. Рустамовым (СССР)
экспериментально наблюдалось явление самофокусировки
света, предсказанное в 1962 сов. физиком Г. А. Аскарьяном.
С 1967 началось исследование нелинейных явлений, связан-
ных с распространением в среде сверхкоротких (длитель-
ность — 10 с) мощных лазерных импульсов. Успехи в об-
ласти прикладной Н. о. в 1970—80 обусловили создание
преобразователей частоты света и др. нелинейно-оптич. при-
боров, стимулировали исследования во мн. разделах физи-
ки: радиофизике, физике плазмы, акустике, физике твёрдо-
го тела, спектроскопии и др.
Физические принципы Н. о. Описание оптич. св-в среды
при взаимодействии её с эл.-магн. волной базируется на
т. н материальном уравнении, связывающем поля-
ризации вектор (поляризацию) Р среды с напряжённостью
Е электрич. поля волны. В линейной оптике процессы в
среде подчиняются линейному соотношению Р=иЕ, где
V. — диэлектрическая восприимчивость В Н. о. связь между
Р и Е носит нелинейный характер: кроме линейной состав-
ляющей Р„ (Рл=иЕ), в материальном уравнении содержит-
ся нелинейная составляющая Рил, наз. нелинейной по-
ляризацией: Рнл=уЕЕ-|-^ЕЕЕ-|-..., где у, А ...— тензоры
соответственно квадратичной, кубичной и т. д. нелиней-
ной восприимчивости. Среда, оптич характеристики
к-рой являются ф-циями напряжённости электрич. поля Е
световой волны (поляризация среды нелинейным образом
зависит от Е), наз. нелинейной. Линейная в обычных
условиях, т. е. при малых интенсивностях света, среда ста-
новится нелинейной, когда напряжённость электрич. поля
световой волны сравнима с напряжённостью внутриатомного
электрич. поля (~109 В/см). При определённых условиях
нелинейные св-ва среды проявляются и при более низких
значениях напряжённости (— 106 В/см и'ниже) за счёт т. н.
накопления нелинейных эффектов. В нелинейных средах
не выполняется принцип суперпозиции, что и обусловливает
возникновение в них разл. нелинейных оптич. явлений.'
Наличие нелинейной составляющей поляризации в
материальном уравнении среды можно объяснить исходя
из классич. модели ангармонич. осциллятора, описывающей
поведение атомов или молекул среды в интенсивном све-
товом поле. Отклик такого осциллятора на гармонич. поле
не повторяет форму внеш, воздействия, т. е. становится
нелинейным. В результате такого отклика в поле, пере-
излучённом атомами (молекулами) среды, присутствуют
новые гармонич. составляющие, связанные с преобразова-
нием частоты света, а также составляющие, обусловленные
самовоздействиями света.
Наиболее эффективное преобразование частоты
света вследствие накопления нелинейных эффектов про-
исходит в том случае, когда фазы волн нелинейной поля-
ризации и падающей (основной) волны в каждой точке
среды совпадают (условие т. н. фазового синхронизма).
В общем случае взаимодействия' трёх волн с частотами
ал, 0)2, о)з такими, что о)з=О)1-|-о)2, условие фазового (волно-
вого) синхронизма имеет вид:
кз(<оз)=к1(о)|)Ч-к2(о)2),
где к,(о),) — волновые векторы волн, распространяющихся
в среде. Фазовый синхронизм в диспергирующих средах
на практике реализуется в анизотропных кристаллах при
взаимодействии волн с разл поляризациями. Для генера-
ции 2-й оптич. гармоники используют кристаллы с квадра-
тичной восприимчивостью, напр. дигидрофосфат калия
KDP (рис. 1) Для генерации высших оптич. гармоник
(3-й, 4-й и т. д.) используют прямое преобразование частот
в средах с кубичной нелинейной восприимчивостью и (или)
последовательное (каскадное) смешение частот в средах
с квадратичной нелинейной восприимчивостью. Практически
реализованы генераторы 2-й гармоники с эффективностью
преобразования до 80% и выше. Получили широкое рас-
пространение и выпускаются серийно лазеры на алюмоит-
триевом гранате и лазеры на неодимовом стекле с пристав-
ками (цепочками кристаллов) для генерации 2-й, 3-й, 4-й
и 5-й гармоник, излучающие на длинах волн 1,06; 0,53;
0,35; 0,26; 0,21 мкм (рис. 2). В УФ области (вплоть
до 0,1 мкм), где нелинейные кристаллы непрозрачны, гене-
рацию высших оптич. гармоник получают в смесях ларов
щелочных металлов или инертных газов. Последние обла-
дают высокой кубичной нелинейной восприимчивостью и
позволяют реализовать фазовый синхронизм за счёт широ-
ких полос аномальной дисперсии. Особое значение для ре-
гистрации слабых ИК сигналов и приёма ИК изображений
имеет процесс преобразования частоты «вверх», т. е. генера-
ции суммарной частоты слабого ИК излучения и мощного из-
лучения лазерной накачки видимого или ближнего ИК диа-
пазона. Параметрич. генераторы света, подобно параметрич.
генераторам радиодиапазона, позволяют получать пере-
страиваемое по частоте излучение. Диапазон перестройки
параметрич. генераторов света на разл. нелинейных крис-
таллах составляет 0,4—14 мкм; >н может быть расширен
в ИК область путём генерации разностной частоты, в част-
ности в ПП нелинейных кристаллах (напр.. Cd, Se), прозрач-
ных в широкой области от ближнего до среднего ИК диа-
пазона и обладающих высокими значениями нелинейной
восприимчивости. Нелинейные оптич. явления, связанные
с вынужденным рассеянием света, также используются для
преобразования частоты лазерного излучения, большое
практич. значение для лазерной спектроскопии и селек-
тивных фотовоздействий имеют параметрич. генераторы
Рис. 2. Схема генератора 5-й оптической гармо-
ники. Излучение лазера на неодимовом стекле
(Xi = 1,06 мкм), работающего в режиме модули-
рованной добротности, возбуждает цепочку
из трёх нелинейных кристаллов KDP, в которых
последовательно происходят: удвоение частоты
(на выходе кристалла KDP1 возникает излучение
с А,2=0,53 мкм), ещё одно удвоение частоты
(на выходе KDP2 —0,26 мкм), сложение
частот неодимового лазера и 4-й гармоники.
В результате на выходе кристалла KDP3
возникает интенсивное УФ излучение с Xs=Xi/5 =
= 0,21 мкм. Цвета на рисунке условные; 4-я
и 5-я гармоники лежат в УФ области; Л —
лазер; © — фильтр; К—криостат; П— призма.
327
НЕЛИНЕЙНЫЕ
света импульсного режима, в т. ч. с пикосекундными
импульсами.
Эффекты самовоздействия света, т. е. его пере-
излучения без изменения частоты, происходят в средах
с кубичной нелинейной восприимчивостью. Они связаны
с изменением показателя преломления п среды в области
сильного светового поля по закону Л=по+п2Е2, где по —
показатель преломления в отсутствие поля, пгЕ2 — нелиней-
ная добавка, связанная с действием светового поля. Наибо-
лее яркие проявления нелинейных эффектов самовоздей-
ствия волн — самофокусировка и самодефокусировка света.
Самофокусировка света может происходить в тех случаях,
когда нелинейная добавка П2Е2 к показателю преломления
положительна, так что в области, занятой световым пуч-
ком, п возрастает; эта область становится оптически более
плотной, и периферийные лучи отклоняются к оси пучка
(рис. 3). Если мощность светового пучка на входе в среду
с кубичной нелинейностью превышает нек-рую характер-
ную для данной среды критич. величину Ркр, то расходя-
щийся на входе пучок становится сходящимся, т. е. имеет
место самофокусировка света. Напр., пучок света рубино-
вого лазера после прохождения через ослабляющий нейт-
ральный светофильтр (с его помощью варьируется интен-
сивность пучка) и круглую диафрагму, попадая в кювету
с нитробензолом, при Р<СРкр остаётся расходящимся
(рис. 4, а), а при Р>Ркр самофокусируется (рис. 4, б).
Для нитробензола Ркр~20 кВт; в ряде сред самофокуси-
ровка наблюдается при сравнительно небольшой мощности
излучения (напр., в сероуглероде при 10 кВт, в нек-рых
оптич. стёклах при 1 Вт). Аналогичные эффекты наблюда-
ются и в др. жидкостях и твёрдых телах.
Увеличение напряжённости светового поля за счёт само-
фокусировки приводит к снижению пороговой мощности
и возникновению др. нелинейных оптич. эффектов, напр.
вынужденного рассеяния света. Обратный эффект — само-
дефокусировка — возникает, если среда в области, занятой
световым пучком, из-за зависимости показателя преломле-
*ния от интенсивности становится оптически менее плотной.
В. этом случае мощный лазерный пучок расходится го-
раздо быстрее, чем пучок малой интенсивности. Распрост-
ранение светового импульса в среде с показателем пре-
ломления вида п=по+п2Е2 сопровождается искажением
его формы и фазовой модуляцией. В результате возникает
заметное уширение спектра лазерного импульса.
Эффекты самовоздействия света определяют осн. черты
поведения мощных световых пучков в большинстве сред,
включая и активные среды самих лазеров. В частности,
лавинное нарастание напряжённости светового поля при
самофокусировке вызывает во мн. случаях оптич. пробой
среды. Нелинейные процессы преобразования частоты
(напр., вынужденные рассеяния) при распространении света
в волоконных световодах могут приводить к потерям, уши-
рению импульсов, перекрёстным помехам и даже к по-
вреждениям волокон.
Заключение. Нелинейные оптич. явления обнаруживаются
практически во всех областях совр. оптики. Помимо рас-
смотренных нелинейных оптич. явлений (преобразование
частоты света, эффекты самовоздействия) в Н. о. иссле-
дуются мн. др. эффекты: самопросветление сред (нели-
нейное поглощение излучения) и их самозатемнение, явля-
ющиеся следствием изменения населённостей энергетич.
уровней поглощающей среды; процессы нелинейного
многофотонного поглощения, когда при взаимодействии
лазерного излучения с в-вом в одном элементарном акте
одновременно поглощается несколько фотонов возбуж-
дающего излучения; нелинейное вращение плоскости поля-
ризации и др. Методы Н. о. лежат в основе ряда её новых
направлений (нелинейное рассеяние, нелинейная дифрак-
ция, нелинейная магнитооптика и т. п.).
Мн. нелинейные явления используются в квантовой элект-
ронике, напр. насыщение поглощения — для модуляции
добротности лазерных резонаторов, вынужденное рассея-
ние Мандельштама — Бриллюэна — для обращения вол-
нового фронта и корректировки пространственной струк-
туры пучков методами нелинейной адаптивной оптики.
В основе этих методов лежит принцип наложения на волно-
вой фронт исходного пучка фазовых искажений, комплекс-
но сопряжённых с искажениями, к-рые получил исходный
световой пучок при прохождении им через искажающую
среду (атмосферу, оптич. систему и т. д.); в результате
на приёмном конце оптич. трассы образуется оптич. сигнал
с неискажённым волновым фронтом. Успехи прикладной
Н.'о. в области повышения эффективности преобразования
частоты послужили основой широкого применения не-
линейно-оптй^ приборов в разл. областях науки и техники.
Лит.: Ахманов С. А., Хохлов Р. В., Проблемы нелинейной оптики,
М., 1965; Цернине Ф., Мидвинтер Дж., Прикладная нелинейная
оптика, пер. с англ., М., 1976; Справочник по лазерам, под ред. А. М. Про-
хорова, пер. с англ., т. I—2, М., 1978; Ярив А., Квантовая электроника,
пер. с англ., 2 изд., М., 1980; С то лен Р- X., «ТИИЭР», 1980, т. 68, № 10,
с. 75—80; Дмитриев В. Г., Та р а с о в Л. В., Прикладная нелинейная оптика,
М., 1982; Воронцов М. А., Шмальгаузен В. И., Принципы адаптивной
оптики, М., 1985; Шен И., Принципы нелинейной оптики, пер. с англ., М.,
1989; Лукьянов Д., Оптические адаптивные системы, М., 1989.
И. Я. Ицхоки.
НЕЛИНЕЙНЫЕ КРИСТАЛЛЫ, кристаллы, электронная
поляризуемость к-рых нелинейно зависит от напряжённости
Е воздействующего электрич. поля, напр. создаваемого
в веществе интенсивным лазерным излучением. Практи-
чески использовать нелинейные оптич. эффекты (генерацию
высших гармоник лазерного излучения, генерацию суммар-
ных и разностных частот, параметрич. генерацию лазерного
излучения с непрерывной перестройкой частоты и др.) в
Н. к. возможно только в случае больших величин электрич.
Рис. 3. Изменение хода лучей и самофокуси-
ровка света в среде с показателем прелом-
ления, зависящим от интенсивности света;
стрелками показан ход лучей; пунктирной ли-
нией поверхность постоянной фазы; сплошной
линией — распределение интенсивности света.
Рис. 4. Луч рубинового лазера в среде с кубич-
ной нелинейной восприимчивостью (напр., в
нитробензоле), расходящийся при малых мощ-
ностях излучения (а) и претерпевающий самофо-
кусировку при больших мощностях, превышаю-
щих критическую (б): 1, 2 — входное и выходное
окна; Ф — ослабляющий светофильтр; К — кюве-
та с нитробензолом.
НЕМАГНИТНЫЕ
328
Основные характеристики важнейших нелинейных кристаллов
Название кристалла, формула, условные обозначения Диапазон прозрач- ности, МКМ Порог раз- рушения на Х=1,0б мкм, МВт/см2 Коэффициенты нелинейно-оптического качества
к,фф имп К непр
Титанилфосфат ка-
лия (КТ1ОРО4) — «КТР» . . 0,35—4,6 Св. 500 10 Св. 200 Св. 200
Ниобат берия —
натрия (Ba2NaNb5Oi5) — «БИН» . . 0,4—4,5 50—100 20 20 До 10
Иодат лития (Li Юз) — «ИЛ» Ниобат лития 0,3—4,5 60—100 1,0 1.0 До 1.0
(LiNbOs) — «ЛН» Дейтероарсенат це- 0,4—4,5 100—200 5 35 —
ЗИЯ (CSD2ASO4) — «D—CDA» . 0,23—1,6 Св. 300 0,25 2,25
Дейтерофосфат ка-
ЛИЯ (KD2PO4) — «D—КОР» . . 0,2—1,6 Св. 500 0,25 6,25
Тиогаллат серебра
(AgGaS2) — «СТГ» 0,5—12 До 50 11 11 —
поля, сопоставимых по амплитуде с величиной внутри-
атомного крист, поля (см. Нелинейная оптика). На Н. к.
можно осуществлять дискретную и непрерывную пере-
стройку длины волны осн. лазерного излучения в пределах
диапазона прозрачности («окна прозрачности») конкретного
Н. к. Используемые в настоящее время (нач. 90-х гг.) Н. к.
(табл.) обеспечивают перекрытие всего оптич. диапазона
(0,2—30 мкм).
Осн. требованиями к Н. к. являются: высокая оптич.
нелинейность, малые оптич. потери в «окне прозрачности»,
высокий порог лучевой прочности, наличие по возмож-
ности более широкого (по углу и темп-ре) направления
фазового синхронизма для данного вида взаимодействия,
малая темп-рная зависимость направления синхронизма и
лучевой прочности, высокая технологичность процессов вы-
ращивания и обработки Н. к. К осн. характеристикам Н. к.
относятся: диапазон прозрачности; порог разрушения
(порог лучевой прочности) Р; коэф, нелинейно-оптич. ка-
чества — эффективный КЭфф, импульсный КИмп и непрерыв-
ный Кнепр, измеренные и рассчитанные для 2-й гармоники
излучения лазеров на неодиме с длиной волны Х=0,53 мкм.
Эффективный коэф, качества Кэфф=с<эфф/п^фф, где 6эфф —
эффективный коэф, тензора квадратичной оптич. воспри-
имчивости Н. к. по направлению фазового синхронизма,
пЭфф — эффективный показатель преломления Н. к. по
направлению фазового синхронизма; импульсный КимП=
=КэффР2; непрерывный Кнепр=Кимпи, где и — коэф, тепло-
проводности Н. к.
Лит.: Рез И. С., «УФН», 1967, т. 93, в. 4, с. 633—74; е г о ж е, в кн.:
Актуальные проблемы сегнетоэлектрических фазовых переходов, Рига,
1983, с. 53—79; Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Про-
хорова, т. 2, М., 1978, ч. 8; Рез И. С., Поплавко Ю. М., Диэлектрики.
Основные свойства и применения в электронике, М., 1989. И. С. Рез.
НЕМАГНЙТНЫЕ ФЕРРЙТЫ, ферриты, суммарный магн.
момент к-рых равен нулю в результате полной компенса-
ции парциальных магн. моментов подрешёток. Н. ф. во
всём интервале темп-p проявляют себя как антиферро-
магнетики. Характерными представителями Н. ф. являются
цинковый и кадмиевый ферриты (ZnFe2O< и CdFe^CM-
Н. ф. применяют в сложных магн. системах сопряжён-
но с ферритами, обладающими магн. моментом, как конст-
рукционный материал благодаря тому, что у тех и других
идентичны коэф, линейного теплового расширения, тепло-
проводности и механич. прочности. Это обеспечивает нор-
мальную работу ферритовых элементов, магн. проницае-
мость к-рых весьма чувствительна к механич. напряжениям,
возникающим в магнитопроводах.
НЕОНОВАЯ ЛАМПА, газоразрядный источник света,
в к-ром оптич. излучение возникает при электрич. раз-
ряде в атмосфере Ne. Наиболее известны сигнальные
Н. л. тлеющего разряда, используемые в качестве световых
индикаторов напряжения и тока. Индикаторная Н. л. содер-
жит, как правило, два электрода — анод и ненакаливае-
мый катод, запаянные в стеклянный баллон, наполненный
либо чистым Ne, либо Ne с небольшими примесями др.
инертных газов (обычно Не и Аг). Давление газа в таких
Н. л. обычно лежит в пределах 25—40 гПа. Аргон вводят
в газовую смесь для снижения напряжения возникновения
разряда, однако яркость свечения при этом также снижает-
ся. Обычно Н. л. имеет оранжево-красное свечение. Для
получения свечения др. цвета (жёлтого, голубого, зелёного
и т. д.) на внутр, поверхность лампы наносят люминофоры.
Для индикации напряжения в ПП схемах служат трёх-
электродные Н. л., управляемые низковольтным сигналом.
Н. л. работают как на переменном, так и на пост, токе,
включаются в электрич. цепь последовательно с балласт-
ным резистором, ограничивающим ток до 0,20—30 мА.
Напряжение возникновения разряда в Н. л., как правило,
60—150 В; мощн. 0,01—3 Вт; яркость свечения (отношение
силы света излучающего элемента в данном направлении
к площади его проекции на плоскости, перпендикулярной
этому направлению) 50—600 кд/м2.
Н. л. находят широкое применение в системах сигнали-
зации и освещения, контрольно-измерит. аппаратуре и т. д.
А. Н. Вилков.
НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПРЙНЦИП, фундаментальное
положение квантовой теории, утверждающее, что харак-
теризующие физ. систему т. н. дополнит, физ. величины
(напр., координата и импульс; см. Квантовая механика) не
могут одновременно принимать точные значения. Открыт
в 1927 нем. физиком В. Гейзенбергом. Неточности при
одновременном определении дополнит, физ. величин
связаны соотношением неопределённостей:
если, напр., Ах — неопределённость (неточность) значе-
ния координаты х, а Дрх — неопределённость (неточ-
ность) значения проекции импульса р на ось х, то произ-
ведение этих неопределённостей по порядку величины ока-
зывается не меньше постоянной Планка "fi (ДрхДх^71).
Из этого соотношения следует, что чем точнее определена
одна из входящих в неравенство величин, тем менее опре-
делённым оказывается значение другой. Н. п. отражает
двойственную (корпускулярно-волновую) природу ч-ц
материи (эл-нов, протонов и т. д.). Поэтому описание сос-
тояния квантовой системы всегда носит статистический,
т. е. вероятностный, характер.
Аналогично вводится соотношение неопределённостей
для энергии € и времени t: Д£Д1>>Ь. Из этого соотно-
шения, в частности, следует, что энергии возбуждённых
уровней не могут быть строго определёнными, т. е. уровни
обладают нек-рой шириной (естественная ширина энергетич.
уровня). Если At — ср. время жизни возбуждённого сос-
тояния, то ширина его энергетич. уровня (неопределённость
энергии состояния) составляет A£~Ti/At. б. г. идлис.
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, совокупность ме-
тодов измерения и контроля показателей качества изде-
лия без изменения присущих ему свойств, параметров,
характеристик. В отличие от обычных методов контроля
и измерений (напр., геометрич. размеров или электрич.
характеристик), устанавливающих соответствие изделия за-
данным требованиям или определяющих значения его
параметров, Н. к. позволяет получать дополнит, инфор-
мацию, прямо или косвенно характеризующую поведение
этого изделия во времени; исключать (отбраковывать)
на стадии изготовления потенциально ненадёжные изделия
со «скрытыми» дефектами (к-рые обычно являются при-
чиной отказов), в результате чего возрастает вероятность
безотказной работы выпускаемых изделий, т. е. повышает-
ся их надёжность; отбирать наиболее стойкие изделия
с заданными св-вами для работы в особо сложных усло-
виях; определять причины возникновения «скрытых» дефек-
тов, чтобы вовремя устранять их и тем самым уменьшать
вероятность отказа изделия во время эксплуатации.
Для изделий электронной техники разработаны и широко
используются на всех этапах «жизненного цикла» (от кон-
структивно-технологич. разработки до анализа причин отка-
329
НЕУПОРЯДОЧЕННЫЕ
зов в процессе эксплуатации) оптич., тепловые, акустич.,
радиоволновые, радиационные и др. методы Н. к., основан-
ные на анализе взаимодействия эл.-магн. излучения с
объектом контроля, регистрации тепловых полей и иссле-
довании распространения упругих колебаний в контроли-
руемом объекте, изучении структуры материалов при
помощи обычных и электронных микроскопов, спектро-
метров, эллипсометров и др. Используя разл. методы Н. к.,
решают такие задачи, как обеспечение формоустойчивости
и размерной воспроизводимости ИЭТ, хорошей повторяе-
мости требуемых св-в, состава и структуры материалов;
проверка качества соединений элементов из разнородных
материалов; проверка оптимальности схемно-топологич.
решений ПП структур с точки зрения их геометрии, теп-
лового режима, потенц. контраста и др. характеристик;
оценка качества сборки и герметизации электронных при-
боров, печатных плат; определение электрич. и др. пара-
метров ИЭТ.
Состав и назначение техн, средств Н. к. определяются
задачами в системе контроля качества продукции. Так,
напр., для решения достаточно узкой задачи отбора элект-
ронных приборов с пониж. уровнем шумов применяют
измерители шумов, измерители нелинейных искажений,
анализаторы ВАХ. В ряде случаев при разработке или
произ-ве ИЭТ, а также при анализе причин их отказов
используют комплексы оборудования, причём в одном
таком комплексе Н. к. может осуществляться несколькими
разл. методами. Так, универсальный лазерный сканирующий
микроскоп позволяет получать высококачеств. изображение
контролируемого объекта или части его (оптич. метод),
регистрировать индуцир. ток (электрофиз. метод), возбуж-
дать в контролируемом объекте гиперзвуковые колеба-
ния (акустич. метод). Такие комплексы, как правило,
имеют в своём составе мини- или микро-ЭВМ для управле-
ния работой комплекса и обработки результатов контроля
(исследования).
Строго говоря, между обычным и неразрушающим
контролем нет чёткой границы, кроме случаев, когда для
определения особо важных св-в изделия (напр., механич.
прочности, термостойкости конструкц. материалов, твёрдос-
ти кристаллов, растворимости в-ва) его намеренно подвер-
гают воздействию предельных нагрузок (до разрушения,
Неупорядоченные системы- Типичные кривые
плотности состояний в твёрдой неупорядочен-
ной системе (сплошные линии) и в идеальном
кристалле (пунктирные линии): д(Е) — плотность
состояний; F—энергия; f,v и Ес — границы зон
идеального кристалла (соответственно потолок
валентной эоны и дно зоны проводимости);
г и Сс—пороги подвижности.
необратимой деформации, воспламенения). Кроме того,
существуют методы контроля, к-рые в равной мере можно
отнести как к обычным, так и к неразрушающим. Так,
при использовании растрового электронного микроскопа
возможно загрязнение исследуемого объекта ч-цами рабо-
чего в-ва вакуумных насосов, в нём может образоваться
электрич. заряд, «встроенный» электронным пучком
микроскопа.
Методы и техн, средства Н. к., используемые для выяв-
ления структурных дефектов (трещин, пор, инородных
включений, загрязнений и т. п.), наз. дефектоскопией.
Лит.: Методы неразрушающих испытаний, под ред. Р. Шарпа, пер. с англ.,
М-, 1972; Анализ отказов и контроль технологических операций производ-
ства интегральных микросхем и полупроводниковых приборов. Справочник,
М-, 1989. Н. Ф. Ковалёв.
НЕУПОРЯДОЧЕННЫЕ СИСТЁМЫ, общее название
класса конденсированных веществ, в структуре к-рых по
какой-либо причине отсутствует дальний порядок. При-
мерами Н. с. являются жидкие полупроводники, сильно
легированные ПП с хаотич. расположением примесей,
аморфные полупроводники.
Из-за отсутствия дальнего порядка движение эл-нов в
твёрдых Н. с. не характеризуется к.-л. значением квази-
импульса (см. Зонная теория) и понятие закона диспер-
сии для них теряет смысл. Представление об энергетич.
зонной структуре сохраняет своё значение и для твёрдых
ПП Н. с. Вид кривой плотности состояний в таких Н. с.
не сильно отличается от вида этой кривой в соответст-
вующем идеальном кристалле (рис.), что связано с нали-
чием ближнего порядка. Осн. отличия состоят в том, что
границы зон размываются, а в области энергий, соответ-
ствующей запрещённой зоне идеального кристалла, появ-
ляются т. н. хвосты плотности состояний. Соответствующие
этим энергиям состояния связаны с дефектами решётки и
с нерегулярностями в распоряжении примесей.
Волновые ф-ции эл-нов в Н. с. существенно отличны от
волновых ф-ций в кристалле. В Н= с. можно выделить два
принципиально разл. типа электронных волновых ф-ций —
делокализованные и локализованные. Первые отвечают ко-
нечной вероятности найти эл-н в любой области кристалла.
Находясь в делокализованном состоянии (ДС), эл-ны обла-
дают ненулевой подвижностью и могут принять участие
в переносе заряда. Находясь же в локализованном сос-
тоянии (ЛС), эл-н связан в конечной области пространства.
Принадлежность состояния тому или иному типу зависит
от его энергии. ЛС обычно соответствуют значениям энер-
гии, лежащим вблизи краёв зон и в хвостах плотности
состояний, ДС — значениям энергии, лежащим ближе к
центрам зон. Значения энергии, при к-рых происходит
переход от одного типа состояний к другому, наз. поро-
гами подвижности (на рис. &'v и £'). В низкоразмерных
(одно- и двухмерных) Н. с. и сильно разупорядоченных
системах состояния эл-нов локализованы при всех энергиях.
Наличие двух типов состояний приводит к тому, что
характер проводимости сильно зависит от положения Ферми
уровня системы. Если уровень Ферми лежит в зоне прово-
димости и попадает в область ДС, то имеет место обычная
металлич. проводимость; если он оказывается в области ЛС,
то при темп-ре Т=0 проводимость равна нулю, а при
достаточно низких темп-pax Т появляется прыжковая прово-
димость, связанная с термически активизир. перескоками
эл-нов между близкими по энергии и не слишком удалён-
ными Друг от друга в пространстве локализованными сос-
тояниями. Это приводит для проводимости к закону
и —ехр(а Та) с а^1. При высоких темп-pax возможен
термич. заброс эл-нов в область ДС, так что зависимость
и от темп-ры оказывается весьма сложной.
ПП Н. с. (в основном аморфные и сильно легированные)
используются в электронных переключающих элементах,
ПП лазерах, солнечных батареях, в качестве материалов
для ксерографии, составляют основу бессеребряных фото-
слоёв и т. д.
Лит.: Шкловский Б. И., Эфрос А. Л., Электронные свойства легиро-
ванных полупроводников, М 1979; Мотт Н. Ф., Дэвис Э. А., Электрон-
ные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., 2 изд., т. 1—2,
М., 1982. И. Соколов.
НИГОТРОН
330
НИГОТРбН (от назв. посёлка Николина Гора Моск,
области — места создания и ...трон), мощный генератор
эл.-магн. волн дециметрового диапазона непрерывного
действия; разновидность магнетрона. Предложен сов. учё-
ным П. Л. Капицей, им же создан первый эксперим. вариант
прибора (1962). Пром, разработка Н. проводилась В. П. Ма-
риным, В. П. Захаровым, В. Ф. Головецковым и др. в сер.
Анодная и катодная системы Н- состоят из ламелей,
имеющих форму трёхгранных призм и расположенных
в цилиндрич. резонаторе параллельно его оси. Эл-ны вво-
дятся в пространство взаимодействия с катодов (выполнен-
ных в виде тросиков), к-рые размещены в пазах, проре-
занных вдоль каждой второй ламели катодной системы.
В резонаторе Н. возбуждаются колебания вида Н01р. Пара-
зитные колебания, возникающие в системах анодного и
катодного блоков, подавляются с помощью фильтра. Источ-
ником магн. поля служит внеш, соленоид, соосный с Н.
Вывод СВЧ энергии осуществляется в торце резонатора Н.
с помощью секторных окон связи.
Н.— один из самых мощных генераторов непрерывного
действия магнетронного типа. Величина выходной мощности
Н. на длине волны Х=18—20 см достигает 200 кВт при
кпд ок. 45%.
Н. находят применение в СВЧ плазмотронах и ускорителях
заряженных ч-ц непрерывного действия ср. энергий.
Лит.: Капица П. Л., Электроника больших мощностей, М., 1962;
Марин В. П. и др., в сб.: Электроника больших мощностей, [в. 6], М-,
1969. В. П. Марин.
НИЗКОВОЛЬТНАЯ ДУГА, см. в ст. Дуговой разряд.
НИКЕЛЬ (лат. Niccolum), Ni, химический элемент VIII гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 28, ат. м. 58,70.
Серебристо-белый пластичный металл (у=6,9 мкОм-см);
плотн. 8900 кг/м3; fпл= 1455 С, 1НИП=2915 °C. Ферромаг-
нетик (точка Кюри 364 °C).
В электронном приборостроении используется для созда-
ния антикоррозионных покрытий, изготовления элементов
ЭВП (диодов, катодов, выводов); получения магнитотвёр-
дых (напр., кунико), магнитомягких (напр., пермаллой)
и аморфных металлич. материалов. Из сплавов Н. изготов-
ляют детали СВЧ приборов (монель-металл), керны ок-
сидных катодов (малолегир. сплавы), токовводы, впаивае-
мые в стекло (платинит), траверсы, держатели и др. де-
тали ЭВП (нихром), радиокомпоненты (пермаллой). Твёр-
дые р-ры Ni и Zn ферритов применяют для изготовления
ферритовых антенн и сердечников. NiSb и NiAs входят
в состав композиций для изготовления магниторезисторов
и детекторов ИК излучения. N1F2 применяют для изготовле-
ния катодов хим. источников тока в качестве компонента
в лазерных материалах. NiSb — компонент эвтектич. ком-
позиций с InSb для ИК детекторов и магниторезистивных
датчиков.
Лит.: Перельман ф. М., Зворыкин А. Я., Кобальт и никель, М.,
1975; Смит л з К. Д., Металлы. Справочник, пер. с англ., М., i960.
А. Б. Трахониотовский.
НИбБИЙ (лат. Niobium), Nb, химический элемент V гр,
периодич. системы Менделеева, ат. н. 41, ат. м. 92,9064.
Светло-серый тугоплавкий металл (у= 15,22 мкОм • см);
плотн. 8570 кг/м3; fnn=2500 °C, fKMn—4927 °C. Сверхпро-
водник. Химически стоек.
В электронном приборостроении используется в качест-
ве сверхпроводящего материала в плёночных криотронах,
геттера в ЭВП, резистивного материала в плёночных
резисторах, компонента для изготовления обкладок в
электролитич. конденсаторах. Сплавы Н. с Zr и Ti, а также
такие соединения Н., как Nb.sSn, NbsGa, Nb3Ge, применяют
для изготовления обмоток сверхпроводящих соленоидов;
NbN служит материалом для сверхпроводящих болометров,
мишеней передающих электронно-лучевых приборов;
NbC025N075 используют при изготовлении сверхпроводящих
квантовых интерференционных устр-в, высокочастотных
резонаторов; LiNbO31 Sr^Nb^O?, Ba1_xNb2O6, PbsZnNboOg,
PbaMgNbgOg применяют в качестве сегнетоэлектриков
в акустоэлектрич. фильтрах, резонаторах, электрооптич.
затворах и модуляторах, преобразователях частоты лазер-
ного излучения. NdNbOi используют в качестве антисегне-
тоэлектрика, Mn(NbOt)2 — антиферромагнетика, Ca(NbOa)2,
LiNbO.i, LaNbO4, BaNaNbsOir,, LaNb.^Og— лазерных материа-
лов, твёрдые р-ры PbtNbOa)? — Ba(NbO3)? — пьезоэлект-
риков. Nb_>Or, является компонентом стёкол с высоким
коэф, преломления в ИК диапазоне.
Лит.: Киффер Р., Браун X., Ванадий, ниобий, тантал, пер. с нем.,
М., 1968; Зеликман А. Н., Металлургия редких металлов, M., 1980;
Кузьминов Ю. С., Сегнетоэлектрические кристаллы длй управления
лазерным излучением, М«, 1982. Г. Я. Семечко.
НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ, до-
кументы, устанавливающие нормы, правила и требования,
обязательные для исполнения в определённой области
деятельности. К Н.-т. д. относятся государственные (ГОСТ),
республиканские (РСТ) и отраслевые (ОСТ) стандарты, техн,
условия (ТУ), стандарты СЭВ и междунар. стандарты (см.
Международная стандартизация), имеющие местное либо
чисто техн, значение — рабочая документация (РД). Гос.
и междунар. стандарты устанавливают преимущественно
эксплуатац. и техн, показатели, правила и методы контроля
качества изделий, имеющих межотраслевое применение.
ОСТ устанавливают единые требования, нормы, правила
и методы, необходимые для обеспечения эффективной
научно-производств. деятельности организаций и предприя-
тий отрасли. ТУ содержат техн, требования к пром, про-
дукции, правила её приёмки и поставки, условия эксплуа-
тации, транспортирования и хранения; ТУ — осн. правовой
документ в отношениях между заказчиками и изготовите-
лями изделий. В РД входят техн, задания, типовые поло-
жения и нормативы, методич. указания, инструкции и т„ п.
материалы, необходимые при разработке или эксплуатации
к.-л. вида изделий. Техн, задание (ТЗ) содержит технико-
экономич. обоснование разработки нового изделия, осн.
техн, требования, предъявляемые к нему, исходные данные
для разработки и сроки исполнения; в ТЗ указываются
назначение изделия и области его применения, а также
условия эксплуатации. В положениях, инструкциях, руковод-
ствах и г. п. документах содержатся разл. требования, I
указания и рекомендации, связанные с организацией работ
как в процессе создания изделия, так и во время его
эксплуатации.
Лит.: ГОСТ 1.0—85. Государственная система стандартизации. Основные
положения. Г. Т. Чёрный.
НОСИТЕЛИ ЗАРЯДА (носители тока), общее наз-
вание заряженных подвижных частиц или квазичастиц, спо-
собных обеспечивать прохождение электрич, тока через
вещество. В металлах Н. з. являются электроны прово-
димости; в диэлектриках, электролитах и плазме — ионы;
в полупроводниках — электроны проводимости и дырки.
Чаще всего термин «Н. з.» применяется по отношению
к эл-нам проводимости, и дыркам.
НОСИТЕЛЬ ДАННЫХ, физическое тело или среда, ,
используемые для записи, хранения и последующего вос-
произведения информации в ЭВМ, устройствах звуко- и
видеозаписи, системах передачи и телеобработки данных,
устройствах с программным управлением, измерительных
и регистрирующих приборах и др. Информация на Н. д.
записывается посредством изменения формы тела, физ.,
хим. или оптич. св-в запоминающей среды (см. Запись
и воспроизведение информации). Наиболее широко распро-
странены Н. д. в виде бумажных лент (листов), перфокарт,
перфолент, магн. барабанов, дисков и лент, оптич. дисков.
Бумажная лента (реже бумажные листы) исполь-
зуется преим. для фиксирования результатов автоматич.
обработки информации (напр., в ЭВМ, табуляторах, устр-вах
телеобработки данных, системах автоматизир. проектиро-
вания) или автоматич. регистрации данных измерений
(напр., в автоматизир. системах управления технологич.
процессами, измерительно-информац. системах, контроль-
но-измерит. приборах). Информация на бумажную ленту
записывается чернилами (пастой) или карандашом (в само-
писцах, графопостроителях), печатается (в алфавитно-циф-
ровых печатающих устр-вах) либо наносится одним из
способов репрографии (напр., светокопированием, электро-
графии. копированием) в виде текста, таблиц, графиков,
331
ньювикон
схем, чертежей и т. п., удобных для непосредств. восприятия
человеком. Плотность записи до неск. десятков бит на 1 см2.
Перфокарта (перфорац. карта) представляет собой
прямоугольную карточку, обычно из тонкого эластичного
картона (реже из пластмассы), на к-рую информация за-
писывается двоичным кодом посредством пробивки отвер-
стий (перфораций). Применяется для ввода и вывода
информации в ЭВМ, станках с числовым программным
управлением, информационно-поисковых системах, и др.
Перфолента (перфорац. лента) — узкая тонкая лента
из бумаги или пластмассы, на к-рую информация записы-
вается так же, как и на перфокарту. Применяется в ЭВМ,
станках с числовым программным управлением, в теле-
графных трансляторах, текстообрабатывающих устр-вах
и др= Информация, записанная на перфокарте или перфо-
ленте, доступна для прочтения (в виде кода) без приме-
нения дополнит, устр-в, воспроизводящих не видимую
глазом запись. Осн. недостаток перфорац. Н. д.: инфор-
мация может быть записана только один раз, исправле-
ние нанесённых на носитель данных затруднено, склейка
ленты существенно ухудшает её механич. св-ва. Плотность
записи на перфорац. Н. д. 10—102 бит/см2.
Магнитный барабан (МБ) — цилиндр (диам. 100—
500 мм, дл. 300—700 мм) из немагн. материала (чаще
из алюминиевого сплава), покрытого магн. слоем. Инфор-
мация записывается на параллельных дорожках, располо-
женных рядами по окружности МБ (рис. 1). Запись и счи-
тывание информации производятся магнитными головками,
размещёнными на траверсах, причём головки эти закрепле-
ны постоянно по отношению к соответствующим дорож-
кам, отчего время доступа к данным сокращается до перио-
да одного оборота цилиндра. Емкость МБ до 10—102 Мбит;
скорость обмена данными до ОД—5 Мбит/с; плотцрсть
записи Ю3—104 бит/см2. Применяются в запоминающих
устройствах ЭВМ.
Магнитный диск (МД) — тонкий алюминиевый или
пластмассовый диск (диам. 30—350 мм, толщиной 1,5—
2 мм), покрытый слоем магн. материала. Информация
записывается на концентрич. дорожках на обеих сторонах
диска (рис. 2). Для каждой стороны МД используется одна
магн. головка, к-рая устанавливается на нужную дорожку
с помощью позиционного механизма. На практике чаще
всего используется пакет дисков, состоящий из неск. МД,
конструктивно объединённых в один модуль. В ЗУ исполь-
зуются как сменные, так и постоянные пакеты МД, а также
сменные модули, состоящие из пакетов дисков с обслужи-
вающими их головками. Емкость одного пакета МД 103—
104 Мбит; скорость обмена данными до 1—5 Мбит/с; плот-
ность записи 104—105 бит/см2. Применяются в ЗУ ЭВМ.
Магнитная лента (МЛ) — гибкая лента из немагн.
основы (толщиной 30—50 мкм), покрытая тонким слоем
магн. материала. Информация записывается на параллель-
ных дорожках, расположенных вдоль МЛ, причём каждой
дорожке соответствует своя магн. головка для записи и
считывания информации (рис. 3). Накопители на МЛ раз-
личаются длиной и шириной ленты, плотностью записи,
скоростью движения ленты (что определяет скорость об-
мена данными). Ёмкость МЛ до 102—103 Мбит; скорость
обмена данными до 0,1—1 Мбит/с; плотность записи 103—
104 бит/см2. Применяются в устройствах звуко- и видео-
записи, вычислит, техники, автоматики и т. д. Информа-
цию на МБ, МД и МЛ можно многократно стирать и запи-
сывать вновь.
Оптический диск (ОД) — прозрачный диск из поли-
мерного материала (полиметилметакрилата, поликарбо-
ната) диам. 50—400 мм и толщиной 3—5 мм, покрытый
тонким (неск. мкм) рабочим светочувствит. или светоотра-
жающим слоем (в качестве к-рого используются металлич.,
ПП, диэлектрич., магнитооптич. аморфные плёнки). Инфор-
мация записывается и считывается при помощи сфокусир.
лазерного излучения. При записи под воздействием лазер-
ного луча, модулированного по интенсивности в соответ-
ствии с записываемой информацией, изменяется форма по-
верхности и оптич. характеристики рабочего слоя. При
воспроизведении ОД также подвер-ается воздействию ла-
зерного излучения; отражённое от рабочего слоя (моду-
лированное) излучение воспринимается фотоприёмником
и затем преобразуется в информац. сигналы. Емкость ОД
до 104 Мбит; скорость обмена данными 10—102 Мбит/с;
плотность записи до 102 Мбит/см2. Применяются в устр-вах
звуко- и видеозаписи, вычислит, техники (см. также Опти-
ческий ДИСК). В. В. Вахмистров, К. С. Ораевский.
НУВИСТОР (от итал. nuovo — новый и vista — вид), ми-
ниатюрная металлокерамич. приёмно-усилительная лампа
(триод или тетрод) с цилиндрической консольно закреп-
лённой системой электродов (рис.). Такой способ крепле-
ния электродов обеспечивает жёсткость конструкции Н.
По сравнению с обычными приёмно-усилит. лампами Н.
обладают повыш. вибропрочностью и термоустойчивостью,
работают при более низких рабочих напряжениях на
электродах. Н. применялись в малогабаритной радиоэлект-
ронной аппаратуре повыш. надёжности, гл. обр. во входных
каскадах малошумящих усилителей и в качестве гетероди-
нов, работающих на частотах 400—800 МГц. К нач. 90-х гг.
вытеснены полупроводниковыми приборами.
Н. В. Черепнин.
НЬЮВИКбН, видикон с мишенью на основе соедине-
ний Cd и Zn, близкий по свойствам к кадмикону.
Фотодиодная мишень Н. состоит из слоёв
[(CdTe)x(ZnTe)(1_x)]1_y (1п2Те3)у и ZnSe. На поверхности ми-
шени имеется дополнит, тонкий слой халькогенидного амор-
фного полупроводника Sb2S3. Высокое темновое уд. сопро-
тивление мишени, малая инерционность и линейность све-
товой характеристики Н. обусловлены наличием р—п-гете-
роперехода. По сравнению с кадмиконом Н: несколько
менее чувствителен в синей области спектра, однако об-
ладает более высокой чувствительностью в ближней ИК
области. Н. широко при меняют в установках пром, теле-
видения и в бытовых камерах цветного телевидения.
1. Схема накопителя
1 — магнитный барабан;
записи; 3 — информа-
электродвигатель: 5 —
Носитель данных. Рис.
на магнитном барабане:
2 — магнитные головки
ционные дорожки; 4 —
мегнитные головки считывания.
Рис. 2. Схема накопителя на магнитном диске:
I — магнитный диск; 2 — информационные до-
рожки; 3 — магнитные головки записи — считы-
вания; 4 — позиционирующий механизм; 5 —
электродвигатель.
Рис. 3. Схема накопителя на магнитной ленте:
1 — магнитная лента; 2 — информационные от-
верстия; 3, 4 — магнитные головки записи и
считывания соответственно; 5 — электродвига-
тель; 6 — ведущий вал; 7 — прижимный ролик.
Нувистор. Схема нувистора: 1 — керамическая
шайба (основание); 2 — держатель катода; 3 —
держатель сетки; 4 — держатель анода; 5 — нить
накала катода; 6 — металлический баллон; 7 —
анод; 8 — сетка; 9 — оксидный катод.
ОБЕДНЕННЫЙ
332
ОБЕДНЕННЫЙ СЛОЙ (запирающий слой), область
вблизи электрич. контакта, напр., полупроводника с ме-
таллом, двух полупроводников с разным типом проводи-
мости, представляющая собой слой ионизованных приме-
сей, в к-ром почти полностью отсутствуют свободные
носители заряда. Образуется в большинстве полупровод-
никовых переходов в результате диффузии свободных но-
сителей из одного контактирующего тела в другое или
под действием внеш, электрич. поля. Наиболее отчётливо
О. с. выражен в контактах Шоттки (см. Контакт металл —
полупроводник) и электронно-дырочных переходах (р — п-
переходах). В условиях термодинамич. равновесия в кон-
тактах Шоттки и р — n-переходах концентрация свободных
носителей заряда в О. с. равна собств. концентрации но-
сителей в полупроводнике. В МДП-структурах О. с. обра-
зуется при приложении внеш, напряжения, а в отсутствие
напряжения— при наличии заряженных центров на границе
раздела диэлектрик — ПП.
Сопротивление и ёмкость О. с. зависят от внеш, напря-
жения, что используется в варикапах, варисторах, пара-
метрич. диодах и др. ПП приборах.
Лит.: Бермен Л. С., Нелинейная полупроводниковая ёмкость, М-, 1963;
Ржа нов А. В., Электронные процессы на поверхности полупроводни-
ков, М., 1971; Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полу-
проводников, М., 1977. Г. М. Гуро.
обезгАживание, удаление газообразных примесей с
поверхности и из объёма материала. В электронном при-
боростроении О. подвергаются детали вакуумных систем и
приборов (напр., детали ЭВП). О. повышает стабильность,
надёжность и долговечность приборов за счёт исключе-
ния или сведения к минимуму выделений газов в вакууми-
рованный объём.
Металлич. детали обычно обезгаживают в среде с малыми
парциальными давлениями удаляемых из металла газов
(в вакууме, в атмосфере чистых нейтральных газов или
газов, не растворяющихся в металле). Обезгаживание сте-
кла, керамики, слюды и т. п. материалов чаще всего дости-
гается прокаливанием их в атмосфере любого сухого
газа (с парциальным давлением паров воды не более 1 Па).
Лит.: Черепнин Н. В., Основы очистки, обезгаживания и откачки
в вакуумной технике, М., 1967; Пип ко А. И., Плисковский В. Я.,
Пенчко Е. А., Конструирование и расчет вакуумных систем, 3 изд., М.,
1979.
ОБРАТНАЯ ВОЛНА, бегущая волна, фазовая скорость
к-рой противоположна групповой скорости. О. в. исполь-
зуются в усилительных и генераторных электронных при-
борах СВЧ (напр., платинотронах, лампах обратной волны),
антеннах обратной волны.
ОБРАТНАЯ связь, воздействие результатов к.-л. про-
цесса на его протекание. Если при этом интенсивность
процесса возрастает, то О. с. наз. положительной,
а в противном случае — отрицательной. Положит. О. с.
приводит к тому, что возникшее отклонение от стационар-
ного состояния всё более увеличивается и ранее устой-
чивая система может стать неустойчивой. Отрицат. О. с.
обеспечивает автоматич. поддержание регулируемых физ.
характеристик системы на требуемом уровне. О. с. является
одним из важнейших понятий кибернетики, особенно теории
автоматич. управления и теории информации. Она присут-
ствует в замкнутых системах управления объектами раз-
личной физ. природы (технических, биологических, экономи-
ческих и др.).
Применительно к электронным приборам и устр-вам под
О. с. понимают передачу сигналов с выхода прибора
(устр-ва или его каскада) на вход этого же прибора
(устр-ва, каскада). Электрич. цепь, по к-рой сигналы с
выхода прибора попадают на его вход, наз. цепью О. с.
Если О. с. осуществляется по подключённой к прибору
дополнит, цепи, то она наз. внешней; если О. с. обуслов-
ливается физ. явлениями или процессами в самом приборе,
то она наз. внутренней. Внеш. О. с., возникшая в
приборе непреднамеренно, наз. паразитной. По способу
подключения цепи внеш. О. с. к входу и выходу электрон-
ного устр-ва различают последовательную, парал-
лельную, смешанную (комбинированную) О. с. по
входу, если цепь О. с. подключается к источнику сигнала
последовательно-параллельно. Различают также О. с. по
напряжению и по току, если напряжение или ток на
входе цепи О. с. пропорциональны соответственно напря-
жению на нагрузочном сопротивлении (рис., б, г) или
току в нём (рис., а, в), и смешанную О. с. по входу,
если цепь О. с. подключается к нагрузочному сопротивле-
нию последовательно-параллельно (рис., д). Нередко в
одном устр-ве применяют одновременно неск. цепей О. с.
разл. типа, чтобы получить требуемые характеристики и
режим работы данного устр-ва.
Термин «О. с.» возник в радиоэлектронике, где им пер-
воначально обозначали воздействие анодной цепи лампы
резонансного усилителя электрич. колебаний на цепь
сетки. Если изменения тока в анодной цепи лампы пере-
даются в сеточную цепь в фазе с изменением тока
в этой цепи (положит. О. с.), то усиление возрастает.
Коэф, усиления усилителя с О. с. определяется выражением
где Ко — коэф, усиления в отсутствие О. с., 0 — коэф,
передачи (доля выходного сигнала, передаваемая на вход
усилителя). Если при положит. О. с. рКо=1, то знамена-
тель в этом выражении обращается в 0, что соответствует
потере устойчивости усилителя и возможности его само-
возбуждения. Если изменения тока в анодной цепи пере-
даются в сеточную цепь в противофазе с изменениями
тока в этой цепи (отрицат. О. с.), то усиление умень-
шается (К<Ко), но повышается устойчивость усилителя по
отношению к внеш, воздействиям, и его характеристики
становятся более гладкими. О. с. при больших значениях
Р может привести к тому, что коэф, усиления уменьшится
практически до 0.
На использовании положит. О. с. основано действие
многих генераторов, в т. ч. блокинг-генераторов, мульти-
вибраторов, генераторов синусоидальных колебаний и др.,
а также лазеров, мазеров. Так, в лазерах возникшая в
активной среде или посланная туда извне электромагн.
волна порождает в этой среде вторичное излучение с
теми же частотой, поляризацией и направлением распро-
странения, что и у вынуждающей волны. В результате
этого происходит усиление первичной волны. Если часть
вынужденного излучения возвращается в объём, занятый
активной средой, то возникает О. с. Однако О. с. в лазерах
является положительной только для излучения с определён-
ными длинами волн, зависящими от размеров резонатора.
Отрицат. О. с. широко используется в усилителях, схемах
автоматической регулировки усиления и автоматической
подстройки частоты в радиоприёмниках, в устр-вах авто-
матики и вычислит, техники. А. С Назаров.
ОБРАТНЫЙ ТОК ПЕРЕХОДА, ток, протекающий через
полупроводниковый переход при приложении к нему внеш,
напряжения в обратном направлении, повышающего потен-
циальный барьер в переходе. Обычно О. т. п. значительно
меньше прямого тока перехода. Для контактов с барьером
Шоттки О. т. п. определяется гл. обр. надбарьерной
эмиссией осн. носителей; для р—п-переходов гл. роль в
333
ОБЪЕМНЫЙ
образовании О. г. п. играет тепловая генерация пар
носителей заряда, причём в статич. режиме для широко-
зонных ПП (Si, GaAs и др.) преобладает генерац. компо-
нент тока (/г) носителей, образующихся внутри области
объёмного заряда, а для узкозонных (напр., Ge) — диф-
фузионный компонент тока (/д) неосновных носителей, гене-
рируемых по обе стороны от области объёмного заряда
(при этом /д зависит также от св-в других близко рас-
положенных переходов и контактов). Ток /г слабо растёт
с ростом приложенного напряжения U, в то время как
/ практически не зависит от (J, поэтому определяемый им
О. т. п. часто наз. током насыщения. О. т. п. су-
щественно зависит от темп-ры (напр., для Si он удваивается
при повышении темп-ры на 8—12°). Вклад в О. т. п.
вносят также токи поверхностной генерации и токи утечки,
зависящие от качества обработки ПП поверхности. В ди-
намич. режиме на стадии восстановления обратного сопро-
тивления О. т. п. определяется нестационарным диффузион-
ным током, значительно превышающим статич. О. т. п.
Для контактов с барьером Шоттки статич. и динамич.
О. т. п. практически совпадают. При больших обратных
напряжениях О. т. п. резко возрастает вследствие лавинного
умножения носителей заряда. В. С. Засед.
ОБРАЩЕННЫЙ ДИбДг полупроводниковый диод, в
к-ром проводимость при обратном напряжении вследствие
туннельного эффекта значительно выше, чем при прямом
напряжении. От туннельного диода отличается низкими
значениями пикового тока (~100 мкА). О. д. изготовляют
на основе слабо вырожденного полупроводника (обычно
Ge или GaAs); его энергетич. диаграмма представлена на
рис. 1. Поскольку туннелирование эл-нов из валентной зоны
p-области в зону проводимости п-области происходит при
обратном смещении р—п-перехода, то уже при малых об-
ратных напряжениях (десятки мВ) обратный ток в О. д. ока-
зывается больше прямого (диффузионного) тока (рис. 2).
Благодаря большой кривизне вольт-амперной характеристи-
ки в области нулевого смещения и малой инерционности
процесса туннелирования О. д. находят применение в СВЧ
детекторах и смесителях, в быстродействующих переклю-
чателях и импульсных схемах. В. И. Шапиро.
ОБЪЕМНЫЙ РЕЗОНАТОР электромагнитный,
резонатор, в к-ром накопление энергии эл.-магн. колебаний
происходит в объёме, ограниченном хорошо проводящими
поверхностями. О. р. присущ спектр частот собств. коле-
баний и соответствующие им моды колебаний (виды
колебаний). Каждая мода определяется своей структурой
электрич. и магн. полей.
В простейших О. р. на основе отрезков волновода,
ограниченных с торцов проводящими стенками (рис.),
различают: колебания Н-вида, имеющие продольные (вдоль
Обратная связь. Схемы усилителей с различны- параллельная обратная связь по току; г — парап- е, — источник входных сигналов с полным внутр,
ми видами цепей обратной связи: а — послед о- лельная обратная связь по напряжению; 1—уси- сопротивлением Z; ZH—полное сопротивление
вательная обратная связь по току; б—последо- литель; 2 — цепь обратной связи (стрелками по- нагрузки усилителя.
вательная обратная связь по напряжению; в — казано направление распространения сигнала);
Обращённым диод. Рис. 1. Энергетическая диаг-
рамма р—п-перехода обращённого диода при
тепловом равновесии (а) и при обратном смеще-
нии (6): Ef—уровень Ферми; U — обратное
напряжение.
Рис. 2. Вольт-амперные характеристики обращён-
ных диодов на основе Ge и GaSb: I — ток;
U — напряжение иа диоде.
ОГРАНИЧИТЕЛЬНЫМ
334
оси волновода z) составляющие только магн. поля Hz (состав-
ляющая электрич. поля Ez=0); колебания Е-вида, имеющие
продольные составляющие только Ez (Hz=0).
Для классификации видов колебаний в О. р. вводят
индексы т, п, р, характеризующие распределение поля
вдоль координат (Етпр; Нтпр). Так, для прямоугольного
О. р. индексы т, п и р означают кол-во полуволн
поля вдоль осей х, у и z соответственно, причём за
направление продольной оси может быть выбрано любое
ребро параллелепипеда; для круглого О. р. m — кол-во
полуволн по азимуту, п — по радиусу. Вид колебаний в
О. р. с наименьшей собств. частотой наз. основным-.
В прямоугольном О. р. осн. видом колебаний является
Ню!» к-рый не имеет вариации поля вдоль наименьшего
ребра, в цилиндрическом — это колебания либо вида
Бою (при L<C2,3 R, где L — расстояние между стенками,
R — радиус цилиндра), либо вида Нщ (при L>2,3 R). Если
L=2,3 R, то эти колебания вырождены по частоте, т. е.
имеют одинаковые собств. частоты. Кратность вырождения,
определяемая числом собств. колебаний на одной частоте
для всех остальных типов цилиндрич. О. р., не менее
двух. Наибольшим числом вырожденных видов колебаний
обладают сферич. О. р. Для снятия вырождения в О. р.
вводят неоднородности.
О. р. предназначены для работы в диапазоне деци-, санти-
и миллиметровых волн. В сантиметровом диапазоне доб-
ротность О. р. (при технически оправданных их размерах)
составляет от 103 до неск. десятков тыс., а с применением
криогенной техники может достигать 106 и более, т. е.
на много порядков превышать добротность колебатель-
ного контура.
Возбуждение колебаний в О. р», как и в радиоволно-
водах, осуществляется с помощью петель, штырей, щелей,
электронных потоков и т. п. О. р. широко применяют
в приборах СВЧ электроники (клистронах, магнетронах и
др.), устр-вах техники СВЧ (волномерах, фильтрах и др.).
В О. р., применяемых в электронных приборах для взаи-
модействия с электронными потоками, чаще всего ис-
пользуются осн. виды колебаний. При этом осн. харак-
теристики О. р. — резонансная частота, добротность и вол-
новое сопротивление — отождествляются с характеристика-
ми эквивалентного колебат. контура.
В коротковолновой части миллиметрового, в субмил-
лиметровом и оптич. диапазонах добротность О. р. на осн.
виде колебаний падает. Использование высших видов ко-
лебаний (с целью увеличить размеры О. р. и их доброт-
ность) приводит к чрезмерно высокой плотности спектра
собств. частот, перекрытию резонансных кривых и потере
частотной избирательности. Поэтому в указанных диапа-
зонах применяют открытые резонаторы.
Лит.: Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 1—1,
tK., 1970—72; Никольский В. В., Электродинамика и распространение
радиоволн, 2 изд., M.f 1978; Григорьев А. Д., Я нкевич В. Б., Резонаторы
и резонаторные замедляющие системы СВЧ, М., 1984.
В. М. Геворкян.
ОГРАНИЧИТЕЛЬНЫЙ ДИОД, полупроводниковый ди-
од, предназначенный для ограничения (стабилизации, вы-
равнивания) уровня мощности СВЧ сигнала. О. д. приме-
няется в качестве СВЧ ограничителя гл. обр. в защитных
устр-вах приёмников радиолокац. станций. По сравнению
с СВЧ разрядниками и ферритовыми ограничителями устр-
ва на О. д. обладают меньшими габаритными размерами,
более высоким быстродействием, не' нуждаются в цепях уп-
равления и внеш. магн. полях.
Обычно в О. д. используется р—п-переход с тонкой вы-
сокоомной базой, работающий на смыкания эффекте (см.
также р—i—n-диод); иногда применяют контакт металл —
полупроводник. Работа О. д. основана на изменении его пол-
ного сопротивления под действием СВЧ сигнала. Если ПП
структура смонтирована в корпусе, то эквивалентная схема
О. д. (рис. 1, а) содержит, кроме полного сопротивления
диодной структуры Z, ёмкость корпуса Ск и индук-
тивность вывода L. При мощности Рвх на входе защитного
устр-ва, не превышающей 1—10 мВт, сопротивление Z
имеет преим. ёмкостный характер (рис. 1, б). Емкость
ПП структуры Сстр обычно составляет 0,1—1 пФ, а после-
доват. сопротивление потерь при низком уровне СВЧ
Объёмный резонатор. Силовые линии электри-
ческого (сплошные) и магнитного (пунктирные)
полей, соответствующих простейшим видам
колебаний (типам волн) в прямоугольном (а),
цилиндрическом (б), коаксиальном (в), Н-образ-
ном (г) и П-обраэном (д) объёмных резонаторах.
Ограничительный диод. Рис. 1. Эквивалентная
схема ограничительного диода (а) и его полу-
проводниковой структуры при низком (6) и высо-
ком (в) уровнях СВЧ мощности: См — ёмкость
корпуса; L — индуктивность вывода; Z — полное
сопротивление полупроводниковой структуры;
С —- ёмкость полупроводниковой структуры;
гииз* гвыс — активные сопротивления структуры и
контактов при низком и высоком уровнях СВЧ
мощности соответственно.
Рис. 2. Типичная зависимость потерь пр опускания
защитного устройства на ограничительном
диоде от величины входной СВЧ мощности:
L —потери пропускания; Рвк—входная мощ-
ность.
335
ОЖЕ-СПЕКТРОМЕТР
мощности гниз — 5—15 Ом и не зависит от величины
мощности. Если величина Рвх превышает 10—100 Вт, то
сопротивление диодной структуры имеет в основном рези-
стивный характер (рис. 1, в). Сопротивление потерь при
высоком уровне мощности гвыс обычно 0,5—1,5 Ом и также
не зависит от величины сигнала. В диапазоне входных
мощностей приблизительно от 10 мВт до 10 Вт сопротив-
ление Z плавно изменяется, соответственно меняются и
потери пропускания защитного устр-ва, определяемые как
отношение мощности входного сигнала к мощности сигнала
на выходе: от 0,5—1 дБ при низком уровне мощности
до 15—25 дБ и более при высоком уровне мощности
(рис. 2). Пороговая мощность (при к-рой начинается увели-
чение потерь пропускания) определяется гл. обр. толщиной
базы W и рабочей частотой. Для волн сантиметрового
диапазона W не превышает единиц мкм. Чем выше рабо-
чая частота, тем тоньше должна быть база О. д. и меньше
площадь ПП перехода. Время восстановления защитных
устр-в на О. д. составляет 5*—100 нс и уменьшается при
уменьшении W и величины электрич. заряда, накоплен-
ного в базе в режиме высокого уровня мощности; время
установления обычно не превышает единиц нс. В огра-
ничит. устр-вах на О. д. иногда применяют дополнит,
цепь «подпитки» пост, током с выпрямительным диодом,
к к-рому ответвляется незначит. часть мощности СВЧ
сигнала. Макс, входная мощность ограничит, устр-ва, опре-
деляемая допустимой мощностью рассеяния О. д., состав-
ляет неск. Вт в непрерывном и неск. кВт в импульсном
режимах.
Лит.: Шпирт В. А., в сб.: Полупроводниковые приборы и их
применение, под ред. Я. А. Федотова, в. 23, М-, 1970, с. 64—81;
Либерман Л. С. и др., «Редиотехнике», 1972, т. 27, № 5, с. 9—24.
В. А. Шпирт.
ОДНОКРИСТАЛЬНАЯ МИКРОЭВМ, микро-ЭВМ,
выполненная на основе одной БИС. Все устр-ва такой
ЭВМ создаются в одном полупроводниковом кристалле
размером до 10X10 мм (рис.). Число разл. элементов
(логических, запоминающих, формирующих, усиливающих
и т. д.) О. м.-ЭВМ может достигать 400—500 тыс. в зави-
симости от разрядности, состава команд, ёмкости ЗУ.
ОДНОПЕРЕХбДНЫЙ ТРАНЗИСТОР, то же, что двух-
базовый диод.
ОДНОПЛАТНАЯ МЙКРО-ЭВМ, микро-ЭВМ, все уст-
ройства к-рой (процессор, оперативное запоминающее уст-
ройство, пост, запоминающее устройство, контроллеры свя-
зи с устройствами ввода — вывода информации и Др.) собра-
ны на одной коммутац. (печатной) плате. Примером могут
служить микро-ЭВМ типа «Электроника МС 1201»
(производительность 1 млн. операций в 1 с, габаритные
размеры 292X256X12 мм, потребляемая мощность 14 Вт).
ОЖЁ-СПЕКТРбМЕТР, прибор для хим. анализа вещест-
ва и исследования микроскопич. характеристик поверхности
твёрдого тела посредством возбуждения эмиссии оже-элек-
тронов (см. Оже-эффект) и анализа их энергетич. распреде-
ления и формы спектральных линий. Характеристич. энергии
спектральных линий оже-электронов определяются приро-
дой испускающих их атомов и пространств, расположением
атомов друг относительно друга из-за рассеяния на них
оже-электронов. Это позволяет по регистрируемым энер-
гиям линий идентифицировать хим. природу атомов и
определять ближайшее расстояние между ними. При учас-
тии в оже-переходах валентных электронов форма линий
зависит от их энергетич. спектра состояний и пространств,
локализации заряда. На анализе формы линий основано
изучение электронного строения поверхности. Возможность
исследования с помощью О.-с. лишь поверхности твёрдого
тела определяется исключительно малой эффективной
глубиной выхода оже-электронов 0,3—5 нм. В зависимо-
сти от природы возбуждающих частиц (электроны, ионы
или фотоны) различают электронные, ионные и фотон-
ные О.-с.
Получившие преимуществ, распространение электронные
О.-с. (рис. 1) содержат вакуумную камеру (~10“ —10~ Па),
в к-рой размещаются исследуемый объект, устройство,
формирующее электронный пучок, анализатор энергии
эл-нов и вспомогат. устр-ва (последние предназначены
Однокристальная микро-ЭВМ. Топология одно-
кристальной микро-ЭВМ.
Оже-спектрометр. Рис. 1. Схема устройстве оже-
спектрометра с электростатическим анализато-
ром типа цилиндрического зеркала: 1—иссле-
дуемый объект; 2 — электронная пушка; 3 —
электронная пушка, создающая наклонно падаю-
щий пучок; 4 — ионная пушка для послойного
распыления исследуемого образца; 5 — энерге-
тический анализатор электронов; 6 — оже-элек-
гроны; 7 — электронный
умножитель.
Рис. 2. Спектр оже-
электронов пластины из
Ge As возбужденных
электронным пучком с
энергией 3 кэВ: Е —
энергия; N — число эми-
тированных электронов.
К системе
регистрации
и обработки
данных
dNffi
d8
юоо
1200 8,эВ
ОЖЕ-ЭФФЕКТ
336
для изучения влияния разл. воздействий на исследуемый
образец, напр.: ионная пушка для распыления приповерх-
ностного ат. слоя, электронагреват. элемент для подогрева
образца). Электронный пучок фокусируется в луч диам.
0,1—10 мкм с энергией 1—10 кэВ. Анализатор разлагает
оже-электроны в спектр по их энергетич. распределению
(рис. 2). Наибольшее распространение получили электро-
статич. дисперсионные анализаторы типа цилиндрич. зер-
кала; реже используются магн. анализаторы. Спектры оже-
электронов содержат информацию лишь о тонком при-
поверхностном слое образца толщиной ~0,3—0,5 нм.
Большинство совр. О.-с. работают в растровом режиме
и дают возможность исследовать сравнительно большие
площади поверхности объекта. О.-с. позволяют также не
только изучать элементный состав приповерхностных
слоёв твёрдого тела, но и получать сведения об их
структуре и её изменениях. Использование ЭВМ обуслов-
ливает возможность автоматизации процесса управления
работой О.-с. и анализа спектров.
Лит.: К ер л сон Т. А., Фотоэлектронная и оже-спектроскопия, пер. с
англ.. Л., 1981. С- А. Преображенский.
ОЖЁ-ЭФФЁКТ, совокупность квантовых переходов, про-
текающих в атоме, имеющем вакансию во внутр, оболочке,
при к-рых происходит заполнение этой вакансии электроном
с одной из внеш, оболочек (оже-переход) с передачей
высвободившейся энергии др. электрону. Если переданная
энергия достаточно велика, возбуждённый эл-н вылетает
из атома (оже-электрон). В этом случае в атоме вместо
одной (первичной) вакансии образуются две новые (вторич-
ные), обусловливающие др. оже-переходы. Первичная ва-
кансия в атоме обычно образуется в результате поглощения
им кванта рентгеновского излучения (фотоэффект) или
ионизации электронным ударом.
О.-э. открыт франц, физиком П. Оже в 1925. Много-
образие оже-переходов в атоме обусловливает образование
оже-электронов со значениями энергии, характерными для
данного атома. Измерение этих энергий составляет суть
метода оже-спектрометрии, применяемой для хим. анализа
в-ва (см. Оже-спектрометр).
Лит.; Пари лис Э. С., Эффект Оже, Таш., 1969; Электронная
спектроскопия, пер. с англ., М., 1971.
ОКСИДЙРОВАНИЕ в технологии электронного
приборостроения, создание оксидной плёнки на по-
верхности изделия в результате окислительно-восстановит.
реакции, протекающей в поверхностном слое материала.
О. преим. используется для формирования диэлектриче-
ских и пассивирующих слоёв, а также для декоративных
покрытий. Различают термич., хим., электрохим. (или анод-
ные) и плазменные методы О.
Термическое О. (ТО) обычно осуществляют путём
высокотемпературного (при 1000—1500 К) нагрева изделий
в атмосфере, содержащей кислород, водяной пар или газо-
вые смеси (в состав к-рых могут входить F, CI). ТО — одна
из важнейших операций в ПП технологии; используется
для получения диэлектрич. плёнок, защищающих готовые
ПП структуры от внеш, воздействий, изолирующих активные
области дискретных ПП приборов и ИС. Наиболее часто
ТО применяют при изготовлении кремниевых структур. При
этом кремний окисляется на глубину ок. 1 мкм. Харак-
теристики полученного слоя S1O2 зависят от конкретных
условий О.; так, напр., присутствие HCI или хлорсодержа-
щих углеводородов (CCI4, CHCI3 и др.) в технологич.
среде позволяет уменьшить кол-во примесей щелочных
металлов в плёнке S1O2, улучшая т. о. параметры
изготовленных ПП структур. С нач. ВО-х гг. в произ-ве
кремниевых ИС используют ТО при повышенном (до 107 Па)
давлении кислорода или водяного пара (термокомп-
рессионное О.), что позволяет при сохранении прежних
толщин плёнок существенно снизить либо продолжитель-
ность, либо темп-ру термообработки и приводит к умень-
шению термич. деформации подложек. ТО применяют
гл. обр. для получения качеств, оксидных слоёв на изделиях
337
ОКСИДНЫЙ
из Si и SiC; получить с помощью ТО оксидные плёнки
на изделиях из Ge и GeAs затруднительно, т. к. GeO2
растворяется в парах воды, a GaAs разлагается при
темп-pax св- 1000°С. Кроме того, ТО используется при
изготовлении катодов и сеточных узлов ЭВП для нанесения
на них слоёв смешанных окислов щёлочноземельных ме-
таллов, напр. (Ba, Sr)O или (Ba, Sr, Са)О. Процесс О. протека-
ет непосредственно в ЭВП во время откачки в результате
термич. разложения карбонатов указанных материалов.
Химическое О. (ХО) проводят путём обработки из-
делий р-рами окислителей (нитратов, хроматов и др.) и
используют чаще всего для пассивации металлич. поверх-
ностей с целью защиты их от коррозии. В произ-ве ЭВП
ХО применяют для чернения масок цветных кинескопов,
а также др. деталей для получения поверхности с низким
коэф, отражения света и высоким коэф, теплового излу-
чения.
Электрохимическое О. (ЭО), или анодное (см.
Анодирование), деталей проводят в жидких (жидкостное
ЭО), газообразных (плазменное ЭО), реже твёрдых элект-
ролитах. Поверхность окисляемого материала обычно нахо-
дится под положит, потенциалом. Жидкостное ЭО в водных
и неводных р-рах электролита применяют для получения
диэлектрич. слоёв на поверхности подложек, напр. из
Si, GaAs, InP; из металлов Al, Ti, Та, Nb, Sn, Zr, HI и
их сплавов при изготовлении МДП-приборов и СВЧ ИС,
оксидных конденсаторов, коммутац. плат на основании
из AI.
Плазменное О. проводят в кислородсодержащей низ-
котемпературной плазме, образуемой с помощью разрядов
пост, тока, ВЧ и СВЧ разрядов или ионного луча. Таким
способом получают оксидные слои на поверхности Si ПП
соединений типа А В при изготовлении ПП приборов
и ИС, при создании туннельных переходов на основе плёнок
Nb и Pb в криоэлектронных ИС, а также при очувствлении
серебряно-кислородно-цезиевых фотокатодов. Разновид-
ностью плазменного О. является ионно-плазменное О.,
проводимое в высокотемпературной кислородно-аргоновой
плазме СВЧ или дугового разряда при давлении ок. 1 Па
и темп-ре обрабатываемой поверхности не выше 700 К.
При таком способе О= ионы плазмы достигают поверх-
ности изделия с энергиями, достаточными для их проник-
новения в приповерхностный слой и частичного его распы-
ления, что необходимо учитывать при выборе режима
ионно-плазменного О. Качество оксидных плёнок, получен-
ных этим методом, сравнимо с качеством плёнок, выра-
щенных при ТО, а по нек-рым параметрам превосходит
их.
Лит.: [Донован P.-П., Смит А.-М., Бэрри Б.-М.], Основы технологии
кремниевых интегральных схем. Окисление, диффузия-эпитаксия, пер. с
англ., М., 1969; Технология тонких плёнок. Справочник, пер. с англ.,
[т. 1—2], М., 1977; Корзо В- Ф., Черняев В Н., Диэлектри-
ческие плёнки в микроэлектронике, М.г 1977.
Ю. Н. Ивлиев, В. Е. Онищук.
ОКСИДНЫЙ КАТОД, термоэлектронный катод, пред-
ставляющий собой слой оксида (или смеси оксидов) метал-
ла, покрывающий подложку (керн) и содержащий в акти-
вированном состоянии избыток атомов металла. О. к. из-
готовляют в виде как прямонакального катода, так и
катода косвенного накала. В зависимости от величины
рабочей темп-ры и состава эмиссионно-активного в-ва
О. к. разделяют на две группы: низкотемпературные (тер-
мин «О. к.» относится обычно именно к этой группе ка-
тодов), в качестве эмиссионно-активного в-ва к-рых исполь-
зуются оксиды щёлочноземельных металлов (ЩЗМ), и вы-
сокотемпературные, в к-рых применяются оксиды металлов
III и IV гр. периодич. системы элементов.
В низкотемпературном О. к. активный слой состоит
из соединений ВаО и SrO (двойная смесь) или BaO, SrO
и СаО (тройная смесь) и содержит в активиров.
состоянии избыток атомов Ва. Наиболее высокой эмиссион-
ной способностью обладают О. к., покрытие к-рых выпол-
нено на основе твёрдого раствора ВаО, SrO, СаО в соот-
ношении 47:43:10 (молекулярные проценты).
б
41 Рис. 3. Оксидные катоды для газоразрядных
приборов а—г — прямонакальные; д — косвен-
ного накала.
Рис. 4. Оксидно-никелееые металлогубчатые
катоды: а — для модуляторных ламп; б—для
магнетронов; в—-Для клистронов; г — для водо-
родных тиратронов; д — для генераторных ламп.
Рис. 5. Ториевооксидные катоды: а — прямона- ►
кальные; б — косвенного накала
22 Энц. словарь «Электроника»
[ октод
338
О. к. был предложен нем. физиком А. Венельтом в 1903.
К нач. 90-х гг. О. к. — самый распространённый тип
термоэлектронного катода для ЭВП. Такие катоды при-
меняют в приёмно-усилит. лампах, генераторных и моду-
ляторных лампах, электронно-лучевых, газоразрядных и
электровакуумных СВЧ приборах (рис. 1—3). Это наибо-
лее экономичные среди эффективных термоэлектронных
катодов.
Параметры и свойства. Экономичность О. к. при
работе в режиме непрерывного отбора тока составляет
0,2—0,3 А/Вт, в импульсном режиме — до 5 А/Вт. Рабо-
чая температура (Тр) лежит в диапазоне 900—1170 К
(Тр выбирают в зависимости от вакуумных условий и
требований, предъявляемых к величине отбираемого тока и
долговечности). Из всех термоэлектронных катодов О. к.
обладает самой низкой работой выхода электро-
нов (1,5—1,8 эВ для указанного диапазона Тр). Несмотря
на высокую эмиссионную способность О. к., плотность
тока, отбираемого от О. к. в непрерывном режиме в
условиях ограничения тока катода пространств, зарядом,
не превышает 0,2 А/см2 (при Т_ 950—1000 К) в ЭВП,
имеющих долговечность более 10 тыс. ч, и 0,5 А/см2
(при Тр 1050—1150 К) в ЭВП с долговечностью до
10 тыс. ч. Отбор тока большей плотности ограничивается
гл. обр. разогревом оксидного слоя (ОС), а также
отравлением катода. В импульсном режиме возможен
отбор тока плотностью до десятков А/см2, отбор тока
большей плотности ограничен искрением (пробоем проме-
жутка катод—анод с частичным разрушением ОС). Долго-
вечность О. к. определяется его рабочей темп-рой,
плотностью отбираемого тока, составом и давлением
остаточных газов, а также технологией изготовления като-
да. Чем активнее материал керна, меньше плотность ОС
и выше темп-ра О. к., тем выше скорость испарения Ва
и ниже долговечность. При понижении темп-ры только
на 60—70° долговечность увеличивается в 1 0 раз. Необхо-
димая долговечность при отборе тока плотностью до
0,3 А/см2 обеспечивается при давлении остаточного газа
в приборе не выше 10 Па, а при более высокой
плотности тока — ниже 10 Па. О. к., как и все термо-
электронные катоды на основе соединений Ва, чувствителен
к отравлению. Кроме того, О. к. неустойчив к бомбар-
дировке эл-нами и (в особенности) ионами больших
энергий.
В процессе совершенствования О. к. был создан новый
вид катодов — с «запасом» активного в-ва, вт.ч.оксидно-
никелевый металлогубчатый (рис. 4) и оксидно-
никелевый прессованный катоды, по ряду пара-
метров превосходящие обычные О. к. (подробнее см.
в ст. Термоэлектронный катод).
Технология изготовления. Оксиды ЩЗМ неустойчивы к
воздействию паров воды и углекислого газа, поэтому
на поверхность керна О. к. наносят слой карбонатов:
двойных (Ва, 5г)СОз или тройных (Ва, Sr, Са)СОз, к-рые
разлагаются до оксидов в приборе в процессе его термо-
обработки и обезгаживания катода. Широкое применение
(в особенности для О. к., работающих с большим отбором
тока) находят мелкозернистые тройные карбонаты с очень
малой величиной зерна (до 1—2 мкм). Для увеличения
тепло- и электропроводности ОС применяют металлизиро-
ванный карбонат — карбонат с зёрнами, покрытыми Ni.
Карбонаты ЩЗМ наносят на керн пульверизацией, ката-
форезом, плазменным напылением, печатным способом
(изготовлением плёнки, содержащей карбонат и связующее
в-во, к-рая наклеивается на керн, т. н. саронг-катод);
толщина покрытия обычно 20—100 мкм. Применяют также
тонкие (0,7—5,0 мкм) гладкие покрытия высокой плотности,
к-рые получают молекулярным напылением оксидов (см.
Плёночный катод). Материалом керна прямонакальных О. к.
служит W и его сплавы, а также сплавы Ni с тугоплавкими
металлами. Для кернов О. к. косвенного накала при-
меняют Ni и его сплавы с активирующими (Mg, W,
Si, Са) или повышающими механич. прочность (Re) при-
садками. Нек-рые материалы (напр.. Si, W) наряду с акти-
вирующим действием вызывают образование на границе
керн — ОС нежелат. промежуточного слоя с высоким
электрич. сопротивлением (т. н. запорного слоя),
состоящего из продуктов реакций материалов присадки
с ВаО.
Для улучшения сцепления ОС с керном и увеличения
поверхности их контакта на керн наносят и закрепляют
спеканием тонкий слой (толщиной до 20 мкм) мелкозер-
нистого порошка Ni. Такая операция получила назв.
синтерирования. Вместо синтерирования иногда при-
меняют матирование керна (создание шероховатой по-
верхности путём травления либо механич. способом).
Активирование О. к. имеет две стадии: 1) обез-
гаживание, к-рое проводят при откачке ЭВП путём по-
степенного повышения темп-ры катода, и разложение кар-
бонатов до оксидов при темп-ре 870—1070 К; 2) формиро-
вание активного ОС с избытком атомов Ва, для чего катод
выдерживают при темп-ре 1100—1400 К неск. мин. Завер-
шают активирование в отпаянном приборе с отбором тока
катода. Образование избыточного Ва при прокаливании
в вакууме происходит в результате термич. диссоциации
ВаО, а также хим. реакции ВаО с материалом керна
(или активирующей присадкой). ОС активированного О. к.
представляет собой полупроводник с электронной проводи-
мостью, донорные уровни к-рого обусловлены избытком
Ва.
К высокотемпературным О. к. относятся катоды
на основе оксидов тория, иттрия и др. редкоземельных
металлов (напр., La, Gd, Dy), обладающих высокими эмис-
сионными св-вами. Такие катоды применяют в приборах
М-типа и др., когда требуется высокая термо- и (или)
вторичная электронная эмиссия в сочетании с устойчивостью
к отравлению, искрениям, ионной бомбардировке. Значения
работы выхода эл-нов при Тр=1500—1800 К составляют
3,0—3,4 эВ; макс. коэф, вторичной электронной эмиссии
2,4—3,0. Плотность тока, отбираемого в непрерывном ре-
жиме, для ториевооксидного катода может достигать
неск. А/см2 при давлении остаточных газов 10——10— Па.
Долговечность катодов в зависимости от условий работы
прибора 500—10000 ч. Высокотемпературные О. к. косвен-
ного накала чаще всего представляют собой губчатые катоды
цилиндрич. конструкции, у к-рых на керн из тугоплавкого
металла (Та, Мо) нанесён объёмный слой крупнозернистого
порошка этого металла; после спекания при высокой темп-
ре в вакууме (Та) или водороде (Мо) в образовавшуюся
губку вносят методом электрофореза или намазкой эмис-
сионно-активный материал. Прямонакальные катоды изго-
товляют методом синтерирования на кернах из тугоплавких
металлов (W, Та) в виде лент и проволок с нанесением
на них тонкого слоя порошка тугоплавкого металла. Нек-
рые конструкции ториевооксидных катодов приведены на
рис. 5. Активирование высокотемпературных О. к. состоит
в высокотемпературном прогреве (при темп-ре на 50—
100е выше Тр) и последующей выдержке их при Тр с отбором
тока (в приборах М-типа в скрещенных электрич. и магн.
полях). Активированные катоды являются ПП с электрон-
ной проводимостью, донорные уровни к-рых обусловлены
избытком атомов металла (Th, Y и др.).
Лит..- Мойжес Б. Я., Физические процессы в оксидном катоде,
М., 1968; Никонов Б. П., Оксидный катод, М., 1979 И. В. Юдинская.
октОд [от греч. okto — восемь и (электр)од], электрон-
ная лампа с восемью электродами: катодом, анодом и
шестью сетками (двумя управляющими, тремя экранирую-
щими и защитной). По конструкции сходен с пентагридом.
Разработан в 30-х гг. 20 в. Предназначался для преобразо-
вания частоты в супергетеродинных радиоприёмниках. Из-за
сложной технологии изготовления О. не получили широко-
го распространения.
Олово (лат. Stannum), Sn, химический элемент IV гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 50, ат. м. 118,69.
Серебристо-белый металл (@=0,115 мкОм-м), мягкий и пла-
стичный; плотн. 5846—7295 кг/м3; 1ПЛ=231,9° С, fKMn=
= 2620° С. На воздухе тускнеет, покрываясь плёнкой окисла,
стойкой к хим. реагентам. О. входит в состав нек-рых
сплавов (напр., бронз), используемых в качестве конструкц.
материалов при изготовлении электронных приборов. При-
ОПТИКА
339
меняется для покрытия др. металлов с целью защиты
их от коррозии; входит в состав припоев. Станнид ниобия
(ЫЬзБп) — сверхпроводник с критич. темп-рой 18 К, исполь-
зуется для изготовления сверхпроводящих соленоидов.
Моноселенид олова (SnSe) — ПП материал; твёрдые р-ры
SnSe—PbSe — материалы для ИК оптоэлектроники, лазер-
ной техники. Теллурид олова (SnTe) — ПП материал для
термоэлектрич. генераторов. Олова диоксид (ЗпОг) исполь-
зуется для изготовления металлооксидных плёнок для рези-
сторов, в соединении с Sb — для получения прозрачных
электропроводящих плёнок. Искусств, радиоактивный изо-
топ О. ,9Sn (период полураспада 1759 сут) — источник
у-излучения в у-спектроскопии.
Лит.: Свойства элементов. [Справочник], под ред. Г. В. Самсонова,
2 изд., М-, 1976. Н. А. Благодатская.
ОМА ЗАКбН, устанавливает прямо пропорциональную
зависимость между силой пост, электрич. тока I, про-
текающего через участок цепи, и напряжением U на
этом участке: l=R~ -U, где R— электрич. сопротивление
участка цепи. Открыт в 1826 нем. физиком Г. С. Омом.
О. з. справедлив для ограниченного диапазона изменения
U. О. з. можно также записать в дифференциальной
форме, связывающей в каждой точке проводника плот-
ность тока J с напряжённостью электрич. поля Е в этой
точке: J=cE, где с — уд. электропроводность. О. з. в комп-
лексной форме справедлив также для синусоидальных
квазистационарных токов: l=Z~ -U, где Z — комплексное
сопротивление цепи, U и I — амплитудные значения напря-
жения и силы тока. В электродинамике сплошных сред
используются и др. обобщения О. з. (см. Максвелла урав-
нения).
ОМИЧЕСКИЙ КОНТАКТ, электрический контакт между
двумя проводниками (металла с полупроводником, двух
полупроводников), обладающий как элемент электрич.
цепи в определённом диапазоне изменения напряжения
линейной вольт-амперной характеристикой, т. е. подчиняю-
щийся Ома закону. В ПП электронике О. к. создают
на основе контакта металл — полупроводник с обогащён-
ным переходным слоем.
ОНДУЛЙТОР (франц, ondulateur, от onde — волна), уст-
ройство для преобразования кинетич. энергии пучка быстрых
заряженных частиц (обычно электронов) в энергию эл.-
магн. излучения на основе взаимодействия этих частиц
с периодич. электрич. или (и) магн. полем. Простейший
О. представляет собой последовательность электрич. кон-
денсаторов, создающих знакопеременное поперечное по
отношению к направлению постулат, движения ч-ц (оси О.)
электрич. поле. Движущаяся заряж. ч-ца, попав в такое
поле, совершает периодич. колебательно-поступат. движе-
ние, и её траектория имеет вид волнистой линии. Вместо
конденсаторов могут использоваться пост, магниты, форми-
рующие кусочно-однородное магн. поле, направление
к-рого периодически изменяется вдоль оси О. Применяются
также спиральные О., состоящие из двух соосных солено-
идов со встречным направлением токов. Пространственно-
периодич. магн. поле в таких О. имеет вид нераспро-
страняющейся (стоячей) поперечной циркулярно поляризо-
ванной волны. Заряж. ч-цы движутся по винтовым линиям
вдоль оси спирального О.
В О. реализуется механизм тормозного излучения.
Интенсивность излучения пропорциональна квадрату уско-
рения ч-цы. Из-за Доплера эффекта длина волны эл.-магн.
излучения в направлении постулат, движения заряж. ч-ц
k=ko/2y2, где Хо — пространств, период электрич. или
магн. поля в О. (обычно Хо составляет неск. см), у —
энергии покоя.
Если уГЗ>1 (случай релятивистских заряж. ч-ц), то благо-
даря эффекту Доплера величина Х<§СХо, т. е. частота
излучения, во много раз превышает частоту поперечных
колебаний.
В О. легко реализовать условия, при к-рых сущест-
венна интерференция волн, излучаемых ч-цей с периоди-
чески повторяющихся участков траектории. Благодаря такой
интерференции возможна генерация остронаправленного
излучения (угловая расходимость ~1/у2) с высокой спект-
отношение кинетич. энергии ч-цы к её
ральной плотностью мощности в области характерных
частот. Одним из преимуществ О. перед др. источниками
эл.-магн. излучения является возможность плавной регули-
ровки частоты излучения путём изменения величины откло-
няющей силы и энергии ч-ц.
Потери энергии заряж. ч-ц на излучение при однократ-
ном прохождении О. сравнительно невелики (эффектив-
ность генерации излучения мала). Установка О. в прямо-
линейном участке циклич. ускорителя заряж. ч-ц позво-
ляет существенно повысить эффективность генерации за
счёт многократного использования пучка. Др. возможность
повышения интенсивности ондуляторного излучения связана
с предварит, модуляцией пучка в последовательность
сгустков (см. Г руппирование электронов) с продоль-
ными размерами порядка длины излучаемой волны. При
этом ч-цы сгустка излучают когерентно и интенсивность
излучения оказывается пропорциональной квадрату чис-
ла ч-ц в сгустке. Наибольшие возможности повышения
эффективности генерации ондуляторного излучения свя-
заны с реализацией режима вынужденного излучения
в установках, наз. лазерами на свободных электронах.
О. нашли широкое применение в лазерах на свободных
эл-нах, в быстродействующих системах индикации протон-
ных пучков высоких энергий, системах управления пара-
метрами пучков заряж. ч-ц в ускорителях, ондуляторных
группирователях пучков заряж. ч-ц, в масс-сепараторах
хим. элементов и их изотопов, масс-спектрометрах и др.
Лиг.; Генераторы и усилители на релятивистских электронных потоках,
Сб. ст., под ред. В. М. Лопухина, М., 1987; Базылев В. А., Жева-
го Н. К., Излучение быстрых частиц в веществе и во внешних полях,
М., 1987. Н. Н. Насонов. Н. Ф. Шульга.
ОПЕРАЦИОННЫМ УСИЛИТЕЛЬ, электрический усили-
тель, имеющий канал усиления по пост, току и обеспе-
чивающий высокую точность выполнения линейных и нели-
нейных преобразований или формирования аналоговых сиг-
налов. Идеальный О. у. имеет коэф, усиления по
напряжению, стремящийся к бесконечности (у реальных
О. у. он обычнс превышает 10s), обладает большим
входным (10ь Ом и более) и малым (доли Ом) выходным
сопротивлениями. О. у. являются осн. элементами элект-
ронных устройств и в т. ч. аналоговых вычислительных
машин, в составе к-рых они выполняют алгебраич.
суммирование, интегрирование, дифференцирование и др.
операции над аналоговыми величинами. Тип операции цели-
ком определяется параметрами и видом нелинейности
внешних (по отношению к О. у.) элементов обратных
связей; О. у. в сочетании с многополюсником обратной
связи наз. решающим усилителем Большинство совр.
О. у. конструктивно выполняются в виде ИС.
Лит.: Ши по В. Л., Линейные интегральные схемы в радиоэлектрон-
ной аппаратуре, 2 изд., М., 1979.
Оптика (греч. optik£ — наука о зрительных восприятиях,
от optos — видимый, зримый), раздел физики, в к-ром
изучаются оптич. излучение, процессы его распространения
и явления, наблюдаемые при взаимодействии света с ве-
ществом; часть общего учения об эл.-магн. поле (электро-
динамики). Состоит из неск. разделов, наиболее важные
из к-рых — волновая О., геометрическая (лучевая) О., кван-
товая О., нелинейная оптика. Волновая О. охватывает
широкий круг явлений, в к-рых проявляется волновая
природа света. К таким явлениям относятся дифракция,
интерференция, поляризация света. Теоретич. основой вол-
новой О. служит классич. электродинамика, в к-рой среда
описывается при помощи материальных констант — диэлект-
рич. и магн. проницаемости, однозначно определяющих
преломления показатель среды. Зависимости этих констант
от кристаллического и молекулярного строения в-ва изу-
чаются в кристаллооптике, металлооптике, молекулярной
О. При помощи известных (найденных из опыта) значений
материальных констант можно объяснить все осн. законо-
мерности распространения, отражения, рассеяния света в
в-вах, в т. ч. анизотропных и оптически активных.
В геометрической О. законы распространения света
изучаются на основе представлений о световом луче как
о линии, вдоль к-рой распространяется поток световой
энергии. Такое представление справедливо в том случае.
22*
340 ft
ОПТИЧЕСКАЯ_________________________________________
когда оптич. характеристики среды незначительно меняются
на расстояниях, сравнимых с длиной световой волны. Зако-
ны геометрич. О. позволяют создать упрощённую, но
в большинстве случаев достаточно точную теорию опти-
ческих систем.
Квантовая О. основана на законах квантовой механи-
ки и квантовой теории поля. К явлениям, изучаемым в
квантовой О., относятся прежде всего процессы погло-
щения, испускания и рассеяния света, фотоэффект, фото-
люминесценция, фотохим. превращения молекул.
Из практич. применений О. всё более важное значение
приобретают оптоэлектроника, охватывающая применение
оптич. излучения в электронных приборах, и волоконная
оптика, в к-рой изучается передача информации по свето-
водам. Появление лазеров стимулировало разработку ме-
тодов создания и управления световыми пучками высокой
интенсивности (когерентная О.), получения объёмных
оптич. изображений без применения фокусирующих систем
(голография) и др.
Лит.: Клаудер Дж., Сударшан Э-, Основы квантовой оптики, пер.
с англ., М., 1970; Борн М., Вольф Э., Основы оптикн, пер. с англ.,
2 изд., М., 1973; Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М-, 1976;
Матвеев A. H., Оптика, М., 1985; С иву хин Д. В., Общий курс физики,
2 изд., [т. 4] — Оптика, М., 1985. С. Г. Тиходеев.
ОПТИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ, способы записи информации,
основанные на использовании оптич. излучения. О. з. яв-
ляется частью цикла запись — хранение — считывание в
оптических запоминающих устройствах. Различают побито-
вый (последовательный) и голографический (параллельный)
способы О. з.
При побитовом способе О. з. каждому биту ин-
формации соответствует элементарный участок носителя ин-
формации с изменёнными оптич. св-вами. Устр-во поби-
товой О. з. состоит из лазера, модулятора света, теле-
скопа, объектива, носителя данных и устр-ва управления
носителем данных или световым лучом (рис. 1). Управле-
ние лазерным излучением в соответствии с записываемой
информацией осуществляется модулятором, а расширение
лазерного пучка для уменьшения его расходимости — теле-
скопом. В качестве носителя данных используют диски,
ленты и фиши. Высокая плотность записи (порядка 10 —
10* бит/см2) достигается уменьшением площади записы-
ваемого информац. бита (до 1 мкм), к-рое обеспечивается
применением лазерных пучков с малой расходимостью и
фокусировкой оптич. излучения с помощью широко-
апертурных объективов. В качестве оптических запоминаю-
щих сред используют в основном легкоплавкие металлич.
тонкие плёнки (толщиной ~200—800 мм), к-рые пригодны
для одноразовой записи и не только позволяют регистри-
ровать бинарное распределение информации, но и обес-
печивают запись серых тонов до 7 градаций.
При голографическом способе О. з. информация,
предназначенная для записи и хранения, расчленяется на
отд. массивы объёмом до неск. тысяч бит (страницы).
Страница формируется устр-вом набора страниц (т. н.
составителем страниц), в качестве к-рого используют
пространственно-временной модулятор света (напр., с
электрич. управлением). Каждая страница записывается
на отд. голограмму (напр., квазифурье-голограмму; рис. 2).
Голографии, способ О. з. обеспечивает высокую надёжность
хранения информации и её помехозащищённость от локаль-
ных дефектов оптич. запоминающей среды (т. к. инфор-
мация о каждом бите входной страницы распределена
по всей площади голограммы), а также вЬкзокую плотность
записи (— 10“ бит/см2). См. также Оптический диск.
Лит.: Акаев А. А., Майоров С. А., Когерентные оптические
вычислительные машины, Л., 1977; Буль В. А., Оптические запоминающие
устройства. Л., 1979. В. Н. Милючихин.
ОПТИЧЕСКАЯ ЛОКАЦИЯ, обнаружение удалённых
объектов, измерение их координат, распознавание их фор-
мы, а также зондирование воздушных и водных сред
с помощью электромагн. волн оптич. диапазона (от
ультрафиолетовых до инфракрасных). В О. л. используются
те же принципы и методы, что и в радиолокации: для
обнаружения объекта и получения информации о нём ис-
пользуются сигналы оптич. излучения, отражённые объек-
том.
Практически создание оптич. локаторов стало возможным
только с появлением оптич. квантовых генераторов — лазе-
ров. На рисунке изображена упрощённая схема лазерной
локац. системы Физ. ин-та им. П. Н. Лебедева АН СССР.
Система смонтирована на основе 260-сантиметрового теле-
скопа Крымской обсерватории. Источником оптич. излу-
чения в ней служит рубиновый лазер с электрооптич.
затвором, генерирующий импульсы длительностью 10 нс.
Мощность излучаемого импульса (после усиления в кванто-
вом усилителе) достигает 3*10* Вт. Отражённые импульсы
света улавливаются телескопом и регистрируются фото-
приёмником. Измерив интервал времени от посылки зонди-
рующего импульса до приёма отражённого импульса, мож-
но определить расстояние до объекта локации.
По сравнению с любыми др. способами локации
лазерная локация обеспечивает наиболее высокую разре-
шающую способность (до долей метра), наивысшую точ-
ность в определении угловых координат (до единиц угло-
вых секунд) и скорости объекта, а кроме того, выявляет
его форму, размеры и положение в пространстве.
Лазерная локация применяется для картографирования
земной поверхности, определения координат самолётов,
космич., надводных и подводных объектов, дистанционного
исследования аэрозольных слоёв в атмосфере, облаков и
Оптическая запись. Рис 1. Схема устрой-
ства побитовой оптической записи информа-
ции: 1 — лазер; 2 — модулятор света; 3 —
поворотное зеркало; 4 — телескоп; 5 — дефлек-
тор; 6-—объектив; 7 — носитель данных.
Рис. 2. Схема устройства голографической опти-
ческой записи информации" I — лазер, 2— све-
тоделитель; 3— поворотное зеркало, 4— теле-
скоп; 5—входная страница; 6— линза Фурье,
7 — носитель данных.
341
ОПТИЧЕСКАЯ
i
4
♦
в др. целях. Наиболее полно преимущества лазерной
локации проявляются при работе в космич. пространстве,
в условиях ограниченных углов обзора, по предварит,
целеуказанию. Высокая спектральная плотность мощности
и малая длина волны лазерного излучения позволяют
решать задачи, принципиально не разрешимые с помощью
радиолокации: зондирование примесей в атмосфере (опре-
деление их состава и кол-ва), измерение скорости ветра
и др. (см. Лидар). Существ, недостатком лазерной локации
является её зависимость от состояния атмосферы (осадки,
влажность, турбулентность воздушных потоков).
Лит.: Молебный В. В., Оптико-локационные системы, М., 1981; Лазер-
ная локация, под ред. Н. Д. Устинова, М., 1984. М. М. Попов.
ОПТИЧЕСКАЯ НАКАЧКА, метод накачки активных
сред лазеров с помощью внеш, источника оптич. излу-
чения. Преимущества О. н. связаны с универсальностью
(применима для всех видов активных сред), спектральной
избирательностью и возможностью возбуждения высоко-
концентриров. сред (твёрдых тел, жидкостей). В качестве
источников оптич. излучения в системах О. н. используют
газоразрядные лампы, лампы накаливания, светодиоды
(светодиодная накачка), пиротехнич. лампы (пиротехниче-
ская накачка), а также др. лазеры.
ОПТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ, ос но-
вана на использовании в качестве переносчика информации
оптич. излучения (света), а в качестве преобразователей
информации — оптич. и оптоэлектронных элементов. О. о.
и. характеризуется естественной пространств, многоканаль-
ностью, что в сочетании с малой длиной волны оптич.
излучения обеспечивает параллельную (одновременную)
обработку больших массивов информации за время
прохождения световой волны через элементы, осуществля-
ющие такую обработку. Элементной базой О. о. и. явля-
ются пространственно-временные модуляторы света, эле-
менты классич. оптики (линзы, зеркала, призмы и др.),
волоконно-оптические элементы, а также источники и при-
ёмники оптич. излучения. В качестве источников оптич.
излучения используют гл. обр. лампы накаливания, лазеры
и светодиоды, в качестве приёмников оптич. излучения —
разл. точечные и координатно-чувствит. фотоприёмники
(напр., фотодиоды, фототранзисторы, видиконы, матрицы
фотодиодов или фототранзисторов) или оптические запоми-
нающие среды. В зависимости от используемого оптич.
излучения различают когерентную и некогерентную О. о. и.
Система, осуществляющая О. о. и., состоит из источника
оптич. излучения, входного преобразователя информации,
оптического процессора и выходного преобразователя ин-
формации (рис.). Входной преобразователь информации
осуществляет пространственно-временную модуляцию све-
тового пучка (см. Модуляция света) источника оптич.
излучения в зависимости от информации, поступающей
на его вход в виде электрических, оптических или др.
сигналов. Оптич. процессор преобразует этот оптич. про-
странственно-временной сигнал в соответствии со своей
передаточной функцией. Выходной преобразователь инфор-
мации осуществляет регистрацию обработанного простран-
ственно-временного сигнала или преобразование его,
напр., в адекватную ему последовательность электрич.
сигналов.
О. о и. позволяет производить аналоговые и цифровые
вычислит, операции над информацией, содержащейся в
двухмерных объектах (напр., изображениях), с более
высокой скоростью, чем при электронном способе обработ-
ки (с помощью ЭВМ). Напр., изображение, записанное
на фотопластинке, содержит ~105—10' бит информации.
Эта информация с помощью светового луча одновременно
передаётся в оптич. процессор. Т. к. длина оптич.
пути в оптич. процессоре не превышает 1 м, то
скорость обработки информации, содержащейся в таком
изображении, составляет -*101Л—1016 бит/с. Такая высокая
скорость обработки информации является осн. преиму-
ществом О. о. и. Однако для систем О. о. и. скорость обра-
ботки ограничена быстродействием входного и выходного
преобразователей.
О. о. и. применяют: в системах обработки телевиз.
изображений, аэрофотоснимков и космич. снимков, астро-
номии. изображений, снимков, фиксирующих ядерные реак-
ции, и т. п. (улучшение качества изображений); в информа-
ционно-поисковых системах (распознавание образов); в ра-
диолокац. системах (синтезирование апертуры); в кристал-
лографии (расшифровка данных дифракции рентгеновских
лучей); в фотограмметрии (создание топографич. карт по
данным аэрофотосъёмки); в технике неразрушающего конт-
роля (расширение возможностей интерферометрии); в гео-
логии и геофизике (обработка сейсмич. информации), а
также для анализа многомерных структур (см. Голография)
и ДР-
Лиг.: Горохов Ю. Г., Неплюев Л. Н., Голография в приборах
и устройствах, М., 1974; Акаев А. А., Майоров С- А., Когерентные
оптические вычислительные машины, Л., 1977; Потапов О. А., Опти-
ческая обработка геофизической и геологической информации, М., 1977;
Фотоника, под ред- М. Балкански, П. Лалемана, пер. с англ, и
франц., М., 1978; Бахрах Л. Д., Курочкин А. П., Голография
в микроволновой технике/ М., 1979; Оптическая обработка информации.
Применения, пер. с англ., М., 1980; Пахомов И. И., Рожков О. В.,
Рождествин В. Н., Оптико-электронные квантовые приборы, М., 1982;
Петров М. П., Степанов С. И., Хоменко А. В., Фоточувствительные
электрооптические среды в голографии и оптической обработке информа-
ции, Л.„ 1983; Оптика и связь. Оптическая передача и обработка
информации, пер. с франц., М., 1984; Оптическая обработка изобра-
жений, Л., 1985. Ю. Г. Горохов, Л. Н. Неплюев.
ОПТЙЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, передача информации посредст-
вом света. Возникновение О. с. относится к периоду
Оптическая локация. Упрощенная схема лазерной
локационной системы Физического института
им. Лебедева АН СССР: 1 — рубиновый лазер;
2 — прямоугольная призма; 3 — квантовый уси-
литель; 4 — объектив;
6 — выпуклое зеркало;
зеркало телескопа.
5 — плоское
7 — основное
зеркало;
вогнутое
Оптическая обработка информации» Блок-схема
системы оптической обработки информации.
1 — источник оптического излучения; 2 — вход-
ной преобразователь информации; 3 — оптичес-
кий процессор; 4 — выходной преобразователь
информации; 5 —выходная информация; 6-—
входная информация. Стрелками указано направ-
ление распространения оптического излучения.
ОПТИЧЕСКИЕ
342
постройки в 1794 первой линии оптич, телеграфа между
Парижем и Лиллем (225 км), на к-рой передача ин-
формации осуществлялась посредством семафорной азбуки
через промежуточные станции, расположенные в пределах
прямой видимости друг от друга. Достаточно широкое
распространение О. с. получила в кон. 19 в. в связи с созда-
нием электрич. источников света. С изобретением радио
(1895) и появлением радиосвязи О. с. утратила своё зна-
чение.
Возрождение О. с. во 2-й пол. 20 в. способствовало
появление лазеров; быстрое развитие О. с. на новой основе
обусловлено также созданием и непрерывным совершен-
ствованием малоинерционных высокочувствит. приёмников
излучения в оптич. диапазоне (фотоприёмников). В резуль-
тате появилась возможность применения при передаче ин-
формации в оптич. диапазоне разнообразных средств и
принципов получения, преобразования и передачи сигналов,
разработанных для организации радиосвязи. Весьма малая
(по сравнению с радиоволной) длина волны лазерного
излучения, большая ширина полосы частот (в 104 раз
превышающая полосу частот всего радиодиапазона) и высо-
кая направленность излучения (в пределах 10——10“ рад)
обеспечивают лазерной О. с. большие преимущества перед
др. видами связи по числу каналов, помехозащищённости,
дальности и скорости передачи. По структуре лазерная ли-
ния связи аналогична линии радиосвязи (рис. 1). Для модуля-
ции лазерного излучения либо воздействуют на сам процесс
генерации излучения, либо используют модулятор света.
На выходе передатчика формируется узкий малорасходя-
щийся луч света; попадая на вход приёмника, он направ-
ляется на фотодетектор, к-рый преобразует оптич. излу-
чение в электрич. сигнал (менее часто встречаются
лазерные линии связи с гетеродинным приёмом). Электрич.
сигналы усиливаются и обрабатываются обычными радио-
техн. методами.
Лазерные линии связи подразделяются на космические,
атмосферные, использующие прохождение излучения в при-
земных слоях атмосферы, и наземные, использующие за-
крытые световодные каналы или волоконно-оптические ли-
нии связи (ВОЛС). Перспективны лазерные линии связи
(гл. обр. ретрансляционные), действующие в ближнем
космич. пространстве с использованием искусств, спутников
Земли на геостационарных орбитах (ок. 40 000 км над
поверхностью Земли), через к-рые можно обмениваться
информацией между любыми точками Земли (рис. 2). Атм.
линии связи из-за сильного поглощения и рассеяния
света в атмосфере используются ограниченно, в основном
для оперативной связи на сравнительно близких расстоя-
ниях. Наиболее широко распространены ВОЛС, т. к. они
лишены существ, недостатков космических и атмосферных
линий связи. По сравнению с проводными или кабельными
линиями связи ВОЛС при существенно меньших массе и
размерах обеспечивают значительно бдльшие скорости пе-
редачи информации.
Лит..- Шереметьев А. Г., Толпарев Р. Г., Лазерная связь,
М., 1974; Голяев Ю. Д. Манжура Ю. Г., «Зарубежная радио-
электроника», 1979, № 9, с. 38—49; Основы волоконно-оптической связи,
пер. с англ., М., 1980; Оптическая связь, пер. с япон., М., 1984;
Красюк Б. А, Корнеев Г. И., Оптические системы связи и
световодные датчики, М., 1985. Ю. Д. Голяев.
ОПТИЧЕСКИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ СРЁДЫ, свете-
чувствительные материалы, к-рые используются для реги-
страции (записи), хранения и тиражирования информации
в оптических запоминающих устройствах. Осн. требования,
предъявляемые к О. з. с.: высокая чувствительность
(~10“ Дж/см2); высокая разрешающая способность
(до 10 000 мм—); высокая контрастность (свыше 1:100);
высокая помехозащищённость (менее 10 ошибок на 1 бит);
большая продолжительность хранения информации (свыше
10 лет), а для реверсивных (т. е. допускающих много-
кратную перезапись информации) О. з. с. — также малая
длительность цикла перезаписи (менее 50 нс) и возможность
выполнения достаточно большого их числа. В соответствии
с физ. и хим. способами записи информации выделяют
неск. осн. классов О. з. с. (см. табл, на стр. 343).
Лит..- Барачевский В. А., Лашков Г. И., Цехомский В. А.,
Фотохромизм и его применение, М., 1977; Оптическая голография,
под ред. Г. Колфилда, пер. с англ., т. 1—2, М., 1982; Букреев И. Н-,
Милючихин В. Н., Першин А. Н., в сб.: Обзоры по электронной
технике. Сер. 11—Лазерная техника и оптоэлектроника, в. 1, М., 1986.
В. Н. Милючихин, А. Н Першин.
ОПТИЧЕСКИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА,
запоминающие устройства, в к-рых, по крайней мере,
один из видов обращения к информации (запись, считы-
вание или стирание), осуществляется с использованием
оптич. излучения. В состав О. з. у. входят: источник
и приёмник излучения, оптич. запоминающая среда (носи-
тель данных), модулятор света, дефлектор, объекти-
вы, зеркала и др. устр-ва управления световым лучом. О. з. у.
различают: по способу представления информации на носи-
теле (побитный или голографический); по типу используе-
мого носителя данных (диск, лента, фиш); по способу
доступа к информации (последовательный или прямой);
по типу источника излучения (когерентный или неко-
герентный).
Простейшим является О. з. у. с побитным представле-
нием информации и последоват. способом доступа к
ней. В качестве носителя данных используют оп-
тические диски или ленты. В дисковом О. з. у. (рис. 1)
световой луч от источника излучения (лазера) фокусируют
на поверхность носителя данных с помощью микро-
объектива. Считывание информации с кольцевой дорожки
диска осуществляют последовательно (бит за битом) с
помощью фотоприёмника. В О. з. у. на ленте с построчной
записью информации (рис. 2) увеличенное изображение
строки проецируется с ленты на линейку фотоприёмников
с кол-вом элементов, равным кол-ву бит в строке, что
позволяет осуществлять параллельное считывание неск. раз-
рядов. В О. з. у. с побитным представлением информации
и прямым (произвольным) доступом к ней используют
дефлектор, с помощью к-рого направляют световой луч
в заданную область носителя данных.
Оптическая связь. Рис. 1. Схема линии лазер-
ной связи* I —передатчик; II — приемник; 1 —
лазер 2 — модулятор света; 3 — передающая
оптическая антенна, 4 — приемная оптическая
антенна; 5 — фотодетектор; 6 —- усилитель; 7 —
дискриминатор; 8 — информация.
Рис 2. Лазерная линия связи с использованием
искусственных спутников Земли
Оптические залом икающие среды и их характеристики
Класс оптических запоминающих сред Механизм записи информации Чувствитель- ность, Дж/СМ2 Разрешаю- щая спо- собность, мм Возмож- ность перезаписи Время цикла запись — стирание, с Время хранения
Фотографические Восстановление галоидов серебра до металла 10 4—10 5 До 4000 Не имеется — Неограниченное материалы 2 3 Фоторезисты Фотополимеризация или фотодеструкция 10 —10 До 5000 То же ~2_5 До 10 лет Фотохромные ма- Фотоионизация дефектов Ю —10 До 1000 Имеется 10 От 10 с до не- териалы скольких меся- —4 —2 ЦвВ Фототермопласти- Деформация поверхности под действием 10 400—1200 То же 10 До 10 лет ки электростатических сил и поверхностного натяжения ( 2 5 Магнитооптические Переориентация магнитных доменов в магнит- 10 —10 До 1000 То же 10 До 1 года материалы ном поле при нагревании с помощью лазера । 2 Термооптические Испарение, плавление или образование пу- 10 —10 1500 Не имеется — До 10 лет материалы зырьков при импульсном нагревании тонких металлических плёнок с помощью лазера 2 Халькогенидные Фотоструктурные изменения 10 —10 До 10 000 Имеется Несколько — стёкла секунд
В голографии. О. з. у. информация на носителе
представлена в виде матрицы голограмм. Каждая голограм-
ма содержит двумерный массив информации (страницу)
объёмом до неск. тыс. бит. Запись производится стра-
ницами с помощью пространственно-временного модулято-
ра света (рис. 3), к-рый модулирует предметный луч в
соответствии с записываемой информацией. Голографии.
О. з. у. обеспечивают прямой доступ к информации,
считывание к-рой осуществляется многоэлементным фото-
приёмным устройством. Высокая надёжность считывания
в этих О. з. у. обусловливается слабой чувствительностью
носителя данных к микродефектам и наличию пыли на
его поверхности.
О. з. у. характеризуются высокой надёжностью хранения
информации, большой скоростью её считывания, а также
большей (по сравнению с магн. и ПП запоминающими
устр-вами) плотностью записи, что обусловлено использо-
ванием оптич. излучения с малой длиной волны, бескон-
тактным считыванием информации, невосприимчивостью но-
сителя данных к воздействию эл.-магн. волн, а также
возможностью параллельного считывания больших массивов
информации.
О. з. у. применяются в вычислит, и информац. системах
в качестве внеш, памяти, а также для хранения сверх-
больших объёмов информации (~10J—10 бит) в запоми-
нающих устр-вах с иерархич. структурой.
Оптические запоминающие устройства Рис. 1.
Схема дискового оптического запоминающего
устройства: 1 — источник света; 2 — модулятор;
3 — микрообъзктив; 4 — оптический диск; 5 —
фотоприёмник; 6 — привод диска-
Рис. 3. Схема голографического запоминающего
устройства с произвольным доступом к инфор-
мации: 1 —- зеркало; 2 — коллиматор; 3 — дву-
мерный дефлектор; 4— поляризатор (поля-
ризация света при считывании); 5—поляриза-
тор (поляризация света при записи); 6 — электро-
оптический ротатор; 7 — электрооптический за-
твор; 8 — лазер, 9 — светоделитель, чувстви-
тельный к поляризации; 10 — предметный (запи-
сывающий) луч; 11 —линзовый растр; 12 —
Фурье-объектив; 1 3 — управляемый транспарант;
14 — голографический носитель данных;
матрица фотоприёмников; 16 — опорный
тывающий) луч корректирующий
Рис. 2. Схема оптического запоминающего уст-
ройства на ленте с построчной записью инфор-
мации: 1 •—• источник света; 2 — формирующий
объектив; 3 — носитель данных (лента); 4—
лентопротяжный механизм; 5 — проекционный
объектив; 6 — линейка фотоприёмников.
ОПТИЧЕСКИЕ
344
Лит.: Буль В. А., Оптические запоминающие устройства, Л., 1979;
Оптическая голография, под ред. Г. Колфилда, пер. с англ., т. 1—2,
М-, 1982. Л. Н. Неплюев.
ОПТЙЧЕСКИЕ СИСТЁМЫ, устройства, предназначен-
ные для преобразования потоков оптического или рент-
геновского излучения. К простейшим О. с. относится лин-
за; более сложные О. с. могут включать в себя
десятки линз, а также призмы, зеркала, дифракц. решётки,
поляризаторы и т. п. Преобразование потоков в О. с.
осуществляется гл. обр. с целью либо формирования
оптич. изображений (объективы, окуляры, проекционные,
телескопич. О. с. и т. д.), либо перераспределения
излучения в пространстве (осветит, системы, зеркала
прожекторов и т. д.).
Расчёт О. с. обычно производят в два этапа. На первом
определяют качественный и (приближённо) количеств, со-
став элементов О. с., исходя из требований, наклады-
ваемых на систему. Напр., из-за отсутствия прозрачных
материалов для дальней УФ и рентгеновской областей
спектра элементы О. с. должны быть преим. отражат.
типа или тонкоплёночными. На втором этапе рассчитывают
параметры элементов (толщину и радиус кривизны линз,
форму призм и т. д.). К числу осн. характеристик
О. с. относятся фокусные расстояния, гл. точки, гл. плос-
кости, линейное и угловое увеличения, светосила, апер-
тура, угловое и линейное поля, значения аберраций
(сферической, хроматической, астигматизма и др.).
О. с. являются обязательной частью оптических и оптико-
электронных приборов. Широкое распространение О. с.
получили в лазерной технике (оптические резонаторы).
Интенсивно развиваются направления, связанные с создани-
ем О. с. на основе планарных оптич. волноводов (см.
Интегральная оптика), волоконных световодов (см. Волокон-
ная оптика), градиентных оптич. элементов (градиент-
ная оптика) и др.; в таких О. с. наряду с опти-
ческими могут использоваться акусто-, электро- и магнито-
оптич. элементы, в т. ч. нелинейные. Особую разновид-
ность элементов О. с. представляют голограммы.
К О. с. нередко относят также устр-ва для формиро-
вания потоков заряженных частиц (см. Электронно-опти-
ческие системы. Электронная оптика. Ионная оптика); эле-
ментами таких устр-в являются электростатические линзы,
магнитные линзы и др. Пример прибора на основе элект-
ронной О. с. — электронный микроскоп.
Лит.: Хадсон Р., Инфракрасные системы, пер. с англ., М-, 1972;
Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М.,
1973; Физика вакуумного ультрафиолетового излучения. [Сб. ст.], К.,
1974; Интегральная оптика, пер. с англ., М., 1978; Волоконно-оптическая
связь. Приборы, схемы и системы, пер. с англ., М., 1982; Лукьянов Д.,
Оптические адаптивные системы, М., 1989.
К. А. Валиев, А. А. Спихальский.
ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК, носитель данных, предназначен-
ный для записи и воспроизведения (или только для вос-
произведения) информации с помощью сфокусированного
лазерного излучения. По сравнению с традиц. способами
записи и воспроизведения информации (механич., магн.)
для оптической записи с использованием О. д. характерны
след, принципиальные преимущества: высокая поверхност-
ная плотность записи (до 108 бит-см ), обусловленная
возможностью сфокусировать лазерное излучение в пятно
диаметром —1 мкм; отсутствие механич. контакта между
носителем и считывающим устр-вом в процессе записи —
воспроизведения, что обеспечивает высокую сохраняемость
и долговечность носителя; малое время доступа к инфор-
мации (~0,1 с); возможность многоканальной параллель-
ной обработки информации со скоростями до неск. сотен
Мбит «с . О. д. состоит из жёсткой (обычно опти-
чески прозрачной) основы, на к-рую нанесён тонкий рабо-
чий (светочувствительный или отражающий) слой, а также
дополнит, (адгезионные, защитные, интерференционные и
др.) слои. Сигналы записываются на концентрич. или спи-
ральные дорожки; в рабочем режиме луч лазера, сфоку-
сированный на дорожку, перемещается вдоль радиуса вра-
щающегося О. д.
Все существующие разновидности О. д. можно разделить
на 3 осн. группы: О. д. с пост, сигналограммой,
предназначенные только для воспроизведения; О. д. для
Оптический диск. Рис. 1. Структура оптического
диска с постоянной сигналограммой и схема счи-
тывания записанной на нём информации: 1 —
прозрачная основа; 2 — отражающий металличес-
кий слой; 3 — защитное покрытие; 4 — фокуси-
рующий объектив; 5 — падающий луч лазера.
Красными стрелками показано направление отра-
жённых лучей, белой — направление перемеще-
ния диска.
Рис. 2. Упрощенная схема оптического проигры-
вателя: 1 — полупроводниковый лазер; 2 — кол-
лимирующий объектив; 3 — оптический расще-
питель; 4— четвертьволновая пластина; 5 —
зеркало; 6 и 8 — фокусирующие объективы;
7 — оптический диск; 9 — фотоприёмник.
Рис. 3. Схема процесса записи для различных
рабочих слоёв оптических дисков с однократ-
ной записью: а — с рабочим слоем из легко-
плавкого материала; б — с рабочим слоем из
диэлектрической плёнки, покрытой сверху слоем
металла; в — с полупроводниковым рабочим
слоем, переходящим при облучении из кри-
сталлического состояния в аморфное (или
наоборот) без изменения формы поверхности:
1 — лазерный луч; 2 — прозрачная основа; 3 —
легкоплавкий материал; 4 — диэлектрическая
плёнка; 5 — слой металла; 6 -— пузырёк газа,
образующий микроскопическое вздутие ме-
таллической плёнки; 7 — полупроводниковая
пленка; 8 — область полупроводниковой плёнки
с изменёнными оптическими свойствами; 9—
фокусирующий объектив.
345
ОПТИЧЕСКИЙ
однократной записи, осуществляемой самим пользователем,
и многократного воспроизведения полученной сигналограм-
мы; реверсивные О. д., допускающие многократные запись
и стирание сигналов.
О. д. с постоянной сигналограммой изготов-
ляют методом штамповки или литья под давлением.
Информацию сначала записывают с помощью сфокусир.
лазерного излучения на светочувствит. слое диска-ориги-
нала, с к-рого затем изготовляют металлич. матрицу,
предназначенную для создания дисков-копий (собственно
О. д.). В исходном состоянии диск-оригинал представляет
собой стеклянную подложку, покрытую слоем фоторези-
ста. При записи диск-оригинал экспонируют сфокусирован-
ным лазерным излучением, модулированным по интенсив-
ности в соответствии с записываемой информацией. После
проявления на фоторезисте остаётся микрорельеф, глубина
к-рого в каждой точке определяется интенсивностью лазер-
ного излучения и, следовательно, величиной записанного
сигнала. Обычно глубина микрорельефа не превышает
0,1—0,15 мкм. Полученную ми кроре льефную поверхность
покрывают тонким слоем металла, после чего с диска-
оригинала изготовляют металлич. матрицу. С помощью
этой матрицы на прозрачной пластиковой основе диска-
копии выдавливают микроскопич. углубления (питы), затем
всю поверхность диска покрывают тонким слоем металла
(обычно алюминия) и слоем пластика (служащим для
механич^ защиты металлич. слоя). При воспроизведении
(рис. 1) О. д. освещают сфокусированным в плоскости
металлич. слоя излучением маломощного лазера. Отражён-
ный от О. д. свет направляют на фотоприёмник. Наличие
углублений в металлич. слое вызывает модуляцию
отражённого излучения (и, следовательно, сигнала в фото-
приёмнике) в соответствии с пространств, структурой питов.
Разработка О. д. с пост, сигналограммой началась в
нач. 70-х гг. 20 в. в СССР, США, Японии и др. странах.
Вскоре были созданы первые О. д. для записи телеви-
зионных программ — оптические видеодиски, на к-рых
телевиз. программы записывались в форме частотно-
модулированных сигналов. В нач. 80-х гг. в Японии и Ни-
дерландах были разработаны О. д. с записью звуковых
программ — оптич. грампластинки (компакт-диски).
Они отличаются от оптич. видеодисков меньшим диамет-
ром (120 мм вместо 305 мм). Кроме того, информация
на компакт-дисках записывается не в аналоговой, а в циф-
ровой форме (см. Цифровая запись), что позволяет достичь
очень высокого качества воспроизведения звуковых сигна-
лов: отношение сигнал-шум достигает 90 дБ; нелинейные
искажения не превышают 0,05%; полоса частот составляет
20—20 000 Гц; детонация звука ниже обнаруживаемого
предела.
На компакт-дисках записывают также текстовую, графич.
или др. информацию в цифровой форме. Такие О. д.
используют в устройствах пост. внеш, памяти персональных
ЭВМ, в обучающих системах, для создания «электронных»
изданий справочников, энциклопедий и др. Емкость ком-
пакт-диска — ок. 500 Мбайт, что эквивалентно более чем
сотне книжных томов.
Упрощённая схема оптич. части лазерного проигрывателя
для О. д. (видео- или компакт-дисков) приведена на
рис. 2. Излучение миниатюрного ПП лазера фокусируется
на О. д. С помощью четвертьволновой пластинки плос-
кость поляризации отражённого от О. д. света повора-
чивается на 90° относительно падающего. Оптич. расщепи-
тель разделяет поляризованные лучи, направляя отражён-
ный от О. д. свет на фотоприёмник.
В О. д. для однократной записи и много-
кратного воспроизведения процесс записи связан
с локальным нагревом рабочего слоя. В результате рабочий
слой в зоне облучения необратимо изменяет свои оптич.
характеристики (коэф, отражения, поглощения или прелом-
ления). По виду рабочего слоя и способу формирования
питов различают три осн. типа О. д. с однократной записью.
К первому типу (рис. 3, а) относят О. д., у к-рых
рабочий слой представляет собой плёнку легкоплавкого
материала (напр., теллура или его соединений) толщиной
0,03—0,06 мкм. При записи под воздействием лазерного
3
4
Рис. 4. Структура оптического диска с двумя
рабочими слоями: 1 — прозрачная основа; 2 —
отражающий металлический слой; 3 — фоку-
сирующий объектив; 4 — лазерный луч.
Рис. 5. Структура магнитооптического диска и
схема записи: 1—лазерное излучение; 2—
магнитооптический рабочий слой; 3 — основа
носителя; 4— источник поля подмагничивания
(соленоид); 5 — вектор намагниченности участка
рабочего слоя; пунктирными стрелками указано
направление силовых линий магнитного поля
подмагничивания.
Рис. 6. Схема оптической головки запоминаю-
щего устройства на магнитооптическом диске:
1 — магнитооптический диск; 2 — источник поля
подмагничивания (соленоид); 3 — привод; 4,
12 — оптические расщепители; 5 — поляризатор;
6 — призма, компенсирующая астигматизм пучка;
7 — коллимирующая линза; 8 — полупроводни-
ковый лазер; 9 — фотодиод канала воспроиз-
ведения; 10„ 13, 14 — линзы; 11 —поляроид-
анализатор; 15 — фотодиод сервосистемы сле-
жения за дорожкой диска; 16 — электронный
блок сервосистемы слежения; 17 — фокусирую-
щий объектив; 18 —— исполнительный механизм
перемещения фокусирующего объектива.
ОПТИЧЕСКИЙ
346
излучения в таком слое происходит локальное расплав-
ление или испарение в-ва с образованием воронки.
Рабочий слой носителя О. д. второго типа (рис. 3, б)
состоит из диэлектрич. плёнки с низкой темп-рой испарения,
покрытой сверху слоем металла. При локальном нагреве
диэлектрич. плёнка выделяет газы, к-рые образуют микро-
скопии. вздутия металлич. плёнки. В исходном состоянии
структура слоёв такова, что обеспечивает мин. отражение
света от носителя. После облучения в зоне вздутия
(пузырька) условие минимума отражения нарушается: облу-
чённые участки отражают свет сильнее, чем соседние
(необлучённые). В О. д. третьего типа (рис. 3, в) исполь-
зуют переход рабочего слоя (обычно ПП) из крист, состоя-
ния в аморфное (или наоборот) без изменения форм
поверхности. Фазовые переходы в таких рабочих слоях
сопровождаются изменением оптич. св-в материала.
Выпускаемые с 1983 О. д. с однократной записью
имеют диаметр от 130 до 356 мм, ёмкость от 0,2 до
4 Гбайт (что эквивалентно ёмкости —100 жёстких или
~1000 гибких магн. дисков). Основу О. д. изготовляют
обычно из стекла или полимерных материалов (полиметил-
метакрилата, поликарбоната). Разработаны О. д. с двумя
рабочими слоями (рис. 4). Прозрачные основы в таких
О. д. выполняют также роль защитных покрытий. На
внутр, поверхностях основ нанесены профилированные ка-
навки (с радиальным шагом 1,6 мкм), используемые для
автоматич. слежения за дорожкой О. д. (при смещении
луча относительно центра дорожки или при его расфоку-
сировке отражённый световой луч деформируется, установ-
ленный в ЗУ многоэлементный фотоприёмник регистрирует
эти искажения и формирует соответствующие сигналы
управления для сервосистем слежения). Выпускаемые ЗУ
на О. д. с однократной цифровой записью используются
в устр-вах внеш, памяти ЭВМ, системах хранения доку-
ментов и др. Скорость обмена данными в таких ЗУ
составляет 1—6 Мбайт*с ; частота вращения О. д. лежит
в диапазоне 480—1800 мин ; вероятность появления оши-
бок не превышает 10——10— (при использовании систем
коррекции); время доступа к информации лежит в пределах
0,1—0,5 с.
В реверсивных О. д. в качестве рабочих слоёв исполь-
зуют либо тонкие плёнки ПП, либо аморфные магнито-
оптич. плёнки. К материалам первого типа относятся ТеОх
(х<С2), легированные Ge или Sn, а также Sb2Se3, Bi — Те и
др. При облучении коротким лазерным импульсом эти
материалы переходят из крист, состояния в аморфное
аналогично тому, как это происходит в О. д. с однократной
записью (рис. 3, в). Стирание осуществляется более длит,
нагревом (с помощью длит, лазерного импульса или серии
коротких импульсов). При этом материал возвращается
в исходное крист, состояние. Кол-во циклов записи — стира-
ния в таких О. д. может достигать 106; отношение сигнал-
шум ~50 дБ.
В магнитооптич. реверсивных дисках запись осуществляет-
ся термомагн. способом (рис. 5). Магн. плёнка, нанесён-
ная на основу, имеет перпендикулярную к плоскости
О. д. ось лёгкого намагничивания. В исходном состоянии
плёнка обычно намагничена до насыщения. Движущийся
носитель разогревают импульсным лазерным излучением.
В зоне нагрева коэрцитивная сила плёнки резко умень-
шается (термомагн. эффект) и разогретый участок пере-
магничивается под действием сравнительно слабого источ-
ника внеш. магн. поля. Необлучённые области при этом
не изменяют своего состояния. Т. о., питы в магнитооптич.
реверсивных О. д. представляют собой области обратной
намагниченности. По конструкции магнитооптич. реверсив-
ные О. д. аналогичны О. д. с однократной записью
(рис. 4). Рабочие слои в них представляют собой аморф-
ные плёнки соединений редкоземельных элементов с пе-
реходными металлами (TbFe, GdCo, TeFeCo и др.) тол-
щиной 0,02—0,1 мкм. Для предохранения от окисления
аморфные плёнки покрывают защитными диэлектрич.
слоями. Магнитооптич. реверсивные О. д. имеют диаметр
от 50 до 305 мм, ёмкость от 0,01 до 2 Гбайт; они обеспе-
чивают не менее 106—10 циклов записи — стирания и
отношение сигнал-шум до 50—60 дБ. В ЗУ на магнито-
оптич. реверсивных О. д. (рис. 6) источником излучения
обычно служит ПП лазер мощностью 10—30 мВт. При
воспроизведении О. д. освещают немодулированным поля-
ризованным излучением того же лазера, мощность к-рого
уменьшают до 1—2 мВт. Отражённый от О. д. луч
испытывает периодич. повороты плоскости поляризации на
нек-рый угол, величина и направление к-рого зависят от
намагниченности рабочего слоя (Керра эффект). Этот луч
отклоняется расщепителем, проходит через поляроид-ана-
лизатор, превращаясь в амплитудно-модулированный, а за-
тем попадает на 2 фотодиода. В первом из них форми-
руется информац. сигнал, во втором — сигналы для серво-
системы слежения. По быстродействию, скорости передачи
данных и др. параметрам ЗУ на магнитооптич. реверсивных
дисках аналогичны ЗУ на О. д. с однократной записью.
В перспективе ЗУ на магнитооптич. реверсивных О. д.
способны заменить накопители ЭВМ на стационарных дисках
винчестерского типа. Возможно использование таких О. д.
в системах цифровой записи звуковых и видеосигналов.
По уд. стоимости записанной информации О. д. имеют
нек-рые преимущества перед магн. лентами и дисками.
Сфера применений О. д. непрерывно расширяется. Техн,
совершенствование О. д. связано с повышением плотности
записи за счёт использования носителей с неск. рабочими
слоями или одним рабочим слоем, позволяющим в общей
пространств, области формировать неск. независимых питов
(напр., путём спектрального разделения сигналов).
Лит.: Самуцевич С. О., в сб.: Радиоэлектроника (Состояние и тен-
денции развития), в. 2, М., 1985; Буль В. А., «Зарубежная радиоэлектро-
ника», 1986, № 9, с- 74—87; Бенедичук И. В., Введенский Б. С.,
«Техника кино и телевидения», 1987, № 1, с. 61—68; Вайда 3.,
Современная видеозапись, пер. с венг., М-, 1987. Б. С. Введенский.
ОПТЙЧЕСКИИ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР, то же,
что лазер.
ОПТЙЧЕСКИИ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ФИЛЬТР, уз-
кополосный фильтр оптич. диапазона, у к-рого длину
волны, соответствующую макс, прозрачности (длину волны
пропускания), можно плавно изменять (перестраивать) с
Оптический перестраиваемый фильтр. Рис. 1.
Схема электрооптического перестраиваемого
фильтра. 1 — полупрозрачные зеркала интерфе-
рометра Фабри — Перо; 2 — металлические по-
лупрозрачные электроды; 3 — пластины из элек-
трооптического материала; 4 — источник управ-
ляющего напряжения. Стрелкой указано на-
Рис. 2. Схема акустооптического перестраивав
мого фильтра: 1—звукопровод из молибдата
кальция; 2 — акустическая волна; 3 — погло-
титель акустической волны,- 4 — кювета с иммер-
сионной жидкостью; 5 — анализатор; 6 — излуче-
ние с горизонтальной поляризацией на выходе
фипьтра; 7 — генератор высокочастотного управ-
ляющего сигнала; 8—пьезопреобразователь;
9 — поляризатор; 10 — неполяриэованное вход-
ное излучение.
347
ОПТИЧЕСКИЙ
помощью электрич. сигнала. По принципу действия О. п. ф.
подразделяются на электрооптические и акустооптические.
В электрооптическом фильтре для перестройки дли-
ны волны пропускания используется зависимость показателя
преломления пьезоэлектрич. кристалла, помещённого в
электрич. поле, от напряжённости этого поля (см. Поккельса
эффект). Электрооптич. фильтр представляет собой ин-
терферометр Фабри — Перо, заполненный пластинами из
пьезокристалла, разделёнными полупрозрачными металлич.
электродами (рис. 1), через к-рые к пластинам подводится
электрич. напряжение. Одновременно электроды служат
для селекции типов колебаний, возбуждаемых в интер-
ферометре. Через фильтр проходит с мин. потерями
оптич. излучение только той длины волны, для к-рой рас-
положение узлов электрич. составляющей эл.-магн. поля
совпадает с расположением электродов. Изменение элект-
рич. напряжения приводит к изменению оптич. расстоя-
ния между электродами и, следовательно, изменению
длины волны пропускания электрооптич. фильтра.
В акустооптическом фильтре для перестройки дли-
ны волны пропускания используется поворот плоскости
поляризации (переполяризация) световой волны в опти-
чески анизотропном кристалле вследствие эффекта фото-
упругости, возникающего при периодич. деформации среды
акустич. волной (рис. 2). Макс, переполяризация света дости-
гается при определённом соотношении между длинами
световой и акустич. волн. Акустич. волна в кристалле
возбуждается с помощью пьезопреобразователя, к к-рому
подводится управляющий ВЧ сигнал. При изменении частоты
управляющего сигнала изменяется длина акустич. волны
и соответственно длина волны света, для к-рого акусто-
оптич. фильтр оказывается прозрачным.
О. п. ф. применяют в перестраиваемых лазерах, спект-
ральных приборах и др.
Лиг.: Маг ди ч Л. Н., Молчанов В=Я., Акустооптические устройства
и их применение, М., 1978; Балакшнй В. И., Пары гни В. Н.,
Чирков Л. Е., Физические основы акустооптикн, М., 1985-
Л. Н. Магдич.
ОПТЙЧЕСКИИ ПРОЦЕССОР, устройство, представля-
ющее собой совокупность оптических и оптоэлектронных
элементов, выполняющих в соответствии с заданной функ-
цией (алгоритмом обработки информации) оптическую об-
работку информации. Алгоритм обработки информации
определяется характеристиками используемых элементов
и их взаимным расположением. Различают аналоговые и
цифровые О. п.
Аналоговый О. п. состоит в основном из элементов
классич. оптики (линз, зеркал, призм и др.) и одного
или неск. пространственно-временных модуляторов света
(рис. 1). В таком О. п. алгоритм обработки входного
массива информации не меняется в процессе вычислений.
Простейший (однокаскадный) аналоговый О. п. используется
для выполнения преобразований Фурье и Френеля, а также
операции умножения над двухмерными функциями. Ис-
пользование многокаскадных аналоговых О. п. обеспечивает
выполнение таких линейных интегральных операций над
двухмерными функциями, как интегрирование, вычисление
функций корреляции, автокорреляции и свёртки, прост-
ранств. фильтрация и др., с более высокой скоростью,
чем при электронном способе обработки (с помощью
ЭВМ). При использовании в О. п. когерентного излучения
пространств, фильтр может быть изготовлен в виде голо-
граммы, на к-рой записан комплексно-сопряжённый спектр
входного сигнала, что позволяет эффективно решать задачи
выделения сигнала из шумов и распознавания образов.
Цифровой О. п. представляет собой один или неск.
пространственно-временных модуляторов света, состоящих
из дискретных ячеек и волоконно-оптических элементов
(напр., волоконно-оптич. жгутов), осуществляющих переда-
чу оптич. пространственно-временных сигналов между ячей-
ками модуляторов, причём каждая ячейка характеризуется
двумя значениями коэф, пропускания или отражения света
(рис. 2). В таком О. п. алгоритм обработки информации
по существу подобен алгоритму обработки, используемому
в универсальных ЭВМ, и может меняться в процессе
вычислений. Цифровые О. п. предназначены в основном
для использования в высокопроизводительных вычислит,
комплексах.
Лит.; Аблеков В. К., Зубков П. И., Фролов А. В., Опти-
ческая и оптоэлектронная обработка информации, М., 1976; Шефер Д.,
Стронг Дж. П., «ТИИЭР», 1977, т 65, № 1„ с. 157—67; Басов Н. Г.
н др., «Квантовая электроника», 1978, т. 5, № 3, с. 526—32; Ярослав-
ским Л. П., Мерзляков Н. С., Цифровая голография, М., 1982.
Ю- Г. Горохов, Л. Н. Неплюев.
ОПТЙЧЕСКИИ РЕЗОНАТОР, резонатор (обычно
открытый) оптич. диапазона длин волн, образованный со-
вокупностью отражающих поверхностей, в к-ром могут
возбуждаться и поддерживаться слабозатухающие эл.-магн.
колебания различного вида (различные моды колебаний).
Отражающими элементами в О. р. служат зеркала, в боль-
шинстве случаев представляющие собой стеклянные пла
стины, призмы и т. п. с напылёнными на их поверхнос>
(для увеличения коэф, отражения) диэлектрич. или метал-
лич. покрытиями. Иногда в качестве зеркал в О. р.
используются призмы полного внутр, отражения, дифракц.
решётки отражат. типа и т. п. В отличие от объёмного
резонатора, применяемого в диапазоне СВЧ, в О. р. боковые
отражающие стенки отсутствуют. Благодаря этому в О. р.
слабозатухающими оказываются только те (весьма немно-
гочисленные) моды, к-рые распространяются вдоль оптич.
оси резонатора, часто наз. осевым контуром; все
др. моды быстро затухают. В результате в О. р. про-
исходит сильное «разрежение» спектра собств. колебаний.
О. р. применяются в лазерах и интерферометрах в качестве
резонансной системы.
Впервые открытый резонатор для приборов оптич. диа-
пазона, представляющий собой систему из двух плоских
параллельных зеркал, предложили в 1958 сов. физик
А. М. Прохоров, а затем амер, учёные Р. Г. Дикке, А. Л. [Пав-
лов и Ч. Таунс. Пространств, конфигурация мод в та-
ком резонаторе образуется в результате дифракции волн
на краях зеркал или внутрирезонаторных диафрагм. О. р
с плоскими зеркалами требует исключительно точной юс-
тировки зеркал, т. к. даже при незначит. их перекосах
потери в резонаторе резко возрастают. По этой причи-
не такие О. р. не нашли широкого применения в
лазерах.
Оптический процессор. Рис. 1. Схема аналого-
вого оптического процессора в составе устрой-
ства, выполняющего функцию пространственной
фильтрации обрабатываемой информации: 1 —
входной пространственно-временной модулятор
света; 2 оптический процессор; 3 — линза; 4 —
пространственный фильтр; 5— приёмник оптиче-
ского излучения. Стрелками указано направление
распространения оптического излучения.
Рис. 2. Схема цифрового оптического процес-
сора в составе ЭВМ: 1 — пространственно-вре-
менной модулятор света: 2 — устройство управ-
ления ЭВМ; 3 — выходное устройство ЭВМ;
4 —- выходной согласующий модулятор света;
5 — цифровой оптический процессор; 5 — вход-
ной согласующий модулятор света. Стрелками
указано направление распространения опти-
ческого излучения.
ОПТИЧЕСКОЕ
348
Все разновидности О. р. для лазера классифицируются
по двум независимым признакам: а) по конфигурации
осевого контура; 6) по способу формирования пространств,
структуры мод. О. р. с осевым контуром в виде незамк-
нутой линии (прямой или ломаной) наз. линейным резо-
натором в виде замкнутой линии — кольцевым резона-
тором (рис. 1). В соответствии со способом формиро-
вания пространств, структуры мод различают О. р. с плоски-
ми, сферич. зеркалами и резонаторы с распределённой
обратной связью (рис. 2). О. р. со сферич. зеркалами
подразделяются на устойчивые и неустойчивые. В устой-
чивых О. р. излучение не покидает резонатор после
многократных проходов между зеркалами. В таких О. р.
поперечные размеры мод D существенно меньше размеров
зеркал Ф и дифракц. потери малы. В неустойчивых
О. р. излучение быстро (через малое число проходов)
покидает резонатор. В таких О. р. 0>Ф и дифракц.
потери велики. Устойчивость О. р. определяется соотно-
шением между радиусами кривизны зеркал и длиной
резонатора.
Для О. р. всех типов каждый вид колебаний харак-
теризуется тремя целочисленными индексами т, п и q.
Первые два из них (гл и п), наз. поперечными, опре-
деляют число пространств, осцилляций эл.-магн. поля в
поперечном по отношению к оси О. р. направлении.
Третий индекс (q), наз. продольным, определяет число
осцилляций поля вдоль оси и равен числу полуволн,
укладывающихся на длине резонатора (рис. 3). Частотный
интервал между соседними продольными модами (для
к-рых индекс q отличается на 1, а индексы тип оди-
наковы) постоянен и равен c/2L для линейных О. р. и
c/L —для кольцевых (здесь с — скорость света, L — оптич.
длина резонатора). Частотный интервал между соседними
поперечными модами (для к-рых индексы тип отличаются
каждый на 1, а индекс q один и тот же) для О. р.
разных типов различен и в большинстве случаев сравним
с интервалом между соседними продольными модами
либо меньше его (рис. 4). Поверхность, внутри к-рой
сосредоточена осн. энергия моды, наз. каустикой.
Поперечные размеры каустики определяются кривизной
зеркал, расстоянием между ними, а также поперечными
индексами моды (рис. 5). Место, где каустика имеет наи-
меньший поперечный размер, наз. перетяжкой. К осн.
характеристикам О. р. относится добротность. Т. к. размеры
О. р. значительно превосходят длину волны света, то
добротность О. р. оказывается весьма высокой (~107).
Лит.: Вайнштейн Л. А., Открытые резонаторы и открытые волно-
воды, М., 1966; Ананьев Ю. А., Оптические резонаторы и проблема
расходимости лазерного излучения, М., 1979- В. П. Быков, Ю. Д. Голяев.
ОПТЙЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, свет в широком смысле
слова; электромагнитные волны, длины к-рых заключены
в диапазоне с условными границами от 10 нм до 0,1 мм
(диапазон частот примерно от 3-1016 до 3-1012 Гц). К О. и.
помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого
света относятся инфракрасное излучение и ультрафиоле-
товое излучение.
О. и. классифицируют в зависимости от природы его
возникновения (тепловое, люминесцентное), спектрального
состава (напр., белый свет, монохроматич. свет), упорядо-
ченности ориентации электрич. и магн. векторов (естест-
венное, поляризованное линейно, эллиптически, частично),
степени когерентности (когерентное, некогерентное), рас-
сеяния потока излучения (направленное, диффузное, сме-
шанное) и т. д. Исследование О. и. позволяет получать
обширную информацию о процессах, происходящих на
всех физ. уровнях — от атома до Вселенной. Границы при-
менения О. и. существенно расширились с появлением
мощных источников когерентного О. и. — лазеров. См. так-
же Оптика.
ОПТОПАРА, то же, что оптоэлектронная пара.
ОПТОЭЛЕКТРОНИКА, раздел электроники, охватываю-
щий использование эффектов взаимодействия эл.-магн.
волн оптич. диапазона (3-1011—3*1017 Гц) с электронами
в веществах (гл. обр. в твёрдых телах) и методы
создания оптоэлектронных приборов и устройств, исполь-
зующих эти эффекты для генерации, передачи, хранения,
обработки и отображения информации. В О. условно
выделяют фотонику (исследование методов создания
устр-в, предназначенных для хранения, передачи, обработки
и отображения информации, представленной в виде только
оптич. сигналов), радиооптику (приложение принципов
и методов радиофизики к оптике) и оптронику (ис-
следование методов создания электронных устр-в с внутр,
оптич. связями, т. н. оптронных схем).
Историческая справка. Идея использования оптич.
излучения для обработки и передачи информации возникла
в 50-х гг. 20 в., но известные в то время средства
для взаимного преобразования электрич. и оптич. сигналов
и осуществления оптич. связи не обеспечивали необходи-
мых эффективности и быстродействия, а также возможно-
сти микроминиатюризации. О. начала формироваться как
Оптический резонатор. Рис. 1. Схемы оптических
резонаторов с различными осевыми контурами:
линейного (а); кольцевого — с плоским контуром
(6) и неплоским контуром (в).
Рис 2. Схемы оптических резонаторов с различ-
ным способом формирования, пространственной
структуры мод: плоского линейного (а) и коль-
цевого (в); устойчивых сферических — линейного
(6) и кольцевого (е); резонаторов с распреде-
лённой обратной связью (г, д); неустойчивых
сферических — линейных (ж з) и кольцевого (и).
349
ОПТОЭЛЕКТРОНИКА
i
♦
к
4
I
самостоято раздел науки и техники в 60-х гг., когда
были созданы лазеры и излучающие диоды. В последующее
десятилетие были созданы осн. приборы и устр-ва О.:
полупроводниковые и жидкокристаллич. индикаторы (1966—
68); осн. тип многоэлементного фотоприёмника — кремние-
вый экран на приборах с зарядовой связью (1969);
оптич. запоминающие устр-ва (1966—67). Идея создания
волоконно-оптич. линий связи возникла в 1966, а её практич.
воплощение началось с 1970. Микроминиатюризация
элементов и устр-в О. началась с 1970, когда возникла
интегральная оптика.
Физические основы оптоэлектроники. Развитие О. стало
возможным благодаря фундаментальным достижениям в
области квантовой электроники, полупроводниковой элект-
роники, физики твёрдого тела и оптики. В О. практически
освоенный диапазон эл.-магн. волн лежит в пределах
0,2—20 мкм. Однако большинство совр. оптоэлектронных
приборов и устр-в работает в диапазоне длин волн 0,5—
1,5 мкм. Работа таких приборов и устр-в основана на
использовании разл. видов люминесценции (электро-, като-
до-, фотолюминесценции); электро-, магнито- и акусто-
оптических эффектов (напр., эффектов Керра, Поккельса,
Фарадея, акустооптич. дифракции); фотоэлектрических яв-
лений (напр., фотоэлектрич. эффекта); явлений распростра-
нения оптич. излучения в изотропных и анизотропных
средах (напр., волоконных и интегрально-оптич. световодах);
нелинейных оптич. явлений (см. Нелинейная оптика).
Достоинства О. по сравнению с вакуумной или полу-
проводниковой электроникой определяются преимущества-
ми использования оптич. излучения в приборах и устр-вах,
предназначенных для передачи, хранения, обработки и
отображения информации. Эти преимущества обусловлены
электрич. нейтральностью квантов оптич. излучения — фо-
тонов; высокой частотой световых колебаний (до 1015 Гц)
и соответственно малым значением длины волны оптич.
излучения (в основном до 1 мкм); малой расходимостью
светового луча (~1') и возможностью его достаточно
острой фокусировки. Электрич. нейтральность фотонов
обеспечивает невосприимчивость оптич. каналов связи к
воздействиям эл.-магн. полей (помехозащищённость, отсут-
ствие перекрёстных помех и др.); полную гальванич. раз-
вязку в оптоэлектронных устр-вах с внутр, оптич. связями;
двойную (пространственную и временную) модуляцию по-
тока оптич. излучения (см. Модуляция света), к-рая поз-
воляет параллельно (одновременно) обрабатывать большие
массивы информации. Высокая частота световых колебаний
обеспечивает достаточно высокую информац. ёмкость
оптич. каналов связи. Малое значение длины волны оптич.
излучения обусловливает высокую плотность оптич. записи
информации. Малая расходимость светового луча и воз-
можность его острой фокусировки позволяют передавать
энергию оптич. излучения в заданную область простран-
ства с достаточно малыми потерями. Наибольшая частота
световых колебаний и наименьшая расходимость светового
луча достигаются при использовании в приборах и устр-
вах О. когерентного оптич. излучения, что обусловливает
в большинстве случаев более широкие функциональные
возможности таких приборов и устр-в (по сравнению с
приборами и устр-вами, использующими некогерентное
оптич. излучение).
Осн. материалами, используемыми для создания прибо-
ров и устр-в О., являются полупроводниковые материалы
(эффективно люминесцирующие соединения типов А В
и AIIBIV и твёрдые растворы на их основе, напр.
GaAs, InGaAsP, GaP, GaAIAs. GaAsP.ZnS, и фоточувствит.
соединения типов AIIBIV, A11 Bv и A Bvl, напр. CdS, CdSe,
In As, PbS, PbSnTe, CdHgTe), электрооптические ма-
териалы (напр., LiTaO.3, LiNbOa), акустооптические
материалы (напр., ТеО2, S1O2, Ge), магнитооптиче-
ские материалы (напр., EuO, MnBi, ТтРеОз), а также т. н.
оптические материалы (напр., кварц, отд. полимеры,
многокомпонентные стёкла), отличающиеся значит, проз-
рачностью в разл. участках оптич. диапазона, высокой
однородностью и строго определёнными оптич. св-вами.
Оптоэлектронные устройства. Как отд. устр-ва, так и
сложные многоканальные системы О. создаются из отд.
элементов. Осн. оптоэлектронными элементами
являются источники когерентного (в основном полупровод-
никовые лазеры) и некогерентного (гл. обр. светодиоды)
оптич. излучения; оптич. среды (активные и пассивные);
приёмники оптич. излучения (напр., фотодиоды, фототран-
зисторы, фоторезисторы), а также оптические элементы
(н^пр., линзы, призмы, зеркала, поляризаторы), волоконно-
оптические элементы (напр., жгуты, фоконы, селфоки) и
интегрально-оптические элементы (напр., интегрально-оп-
тич. зеркала, фильтры).
По функциональному назначению можно выделить неск=
групп приборов и устр-в О. Для управления направле-
нием распространения оптич. излучения (светового пучка)
в пространстве используют дефлекторы. Управление па-
Рис. 5. Зоны устойчивости (заштрихованы) не-
которых оптических резонаторов: Dv—диаметр
перетяжки каустики; L — длина резонатора;
Ri и Й2 — радиусы кривизны зеркал-
Рис 4
ТЕМ00
ItMoo
TEMIO TEMIO
ТЕМ,, ТЕМ,,
IMfc ЛМк
ТЕМЮ
<7+1
ТЕМ00
Рис. 4. Спектр собственных колебаний некоторых
поперечных мод (ТЕМ-мод) опти-аеского резона-
тора: I — интенсивность, v —- частота; q — про-
дольный индекс; 00, 10, 11, 21 -значения по-
перечных индексов тип.
ТЕМ и
Я, L
Рис. 3. Поперечное распределение поля в не-
которых поперечных модах (ТЕМ-модвх) оптичес-
кого резонатора* нулевая мода (в); моды высших
порядков резонатора с аксиальной (6) и прямо-
угольной (в) симметрией; 00, 01, 20 и т. д.—-
значения поперечных индексов тип.
Я2/ 2°°
г Т~
и
ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ
350
раметрами оптич. излучения (амплитудой, фазой, поляри-
зацией) осуществляется с помощью модуляторов, а прост-
ранственно-временная модуляция потока оптич. излуче-
ния— пространственно-временных модуляторов света. Дей-
ствие дефлекторов и модуляторов основано на физ. эффек-
тах, протекающих в конденсир. средах при воздействии на
них электрич., магн , акустич. и др. полей.
Разл. классы индикаторов (напр., полупроводниковые,
газоразрядные, на жидких кристаллах, вакуумные люмине-
сцентные), действие к-рых основано на использовании
либо люминесценции, либо электрооптич. эффектов, служат
для визуального отображения информации. Наиболее
совершенными индикаторами являются плоские дисплеи,
к-рые позволяют отображать цифры, буквы, графики,
а также движущиеся изображения.
Преобразование оптич. изображения в адекватную по-
следовательность видеоимпульсов осуществляется много-
элементными фотоприёмниками (напр., приборами с заря-
довой связью, кремниконами, сканисторами), действие
к-рых основано на преобразовании энергии оптич. излуче-
ния, формирующего изображение, в электрич. сигналы,
к-рые последовательно считываются (сканируются). Такие
фотоприёмники применяют в передающих телевиз. каме-
рах, в системах искусств, зрения роботов и др.
Связь между отд. частями электронных устр-в, при
к-рой обеспечивается полная гальванич. развязка между
ними (оптич. связь), осуществляется с помощью оптронов,
состоящих из источника оптич. излучения и фото-
приёмника.
Для передачи информации используют волоконно-
оптические линии связи, действие к-рых основано на пере-
даче энергии оптич. излучения (информац. оптич. сигна-
лов) по волоконным световодам. Такие линии связи обес-
печивают передачу информации со скоростью до 10'
бит/с на расстоянии до 200 км без ретрансляторов.
Преобразование разл. физ. параметров с целью их
измерения осуществляется волоконно-оптическими датчи-
ками, действие к-рых основано на изменении условий
прохождения оптич. излучения через оптич. чувствит.
элемент при воздействии на него контролируемого пара-
метра. Использование волоконно-оптич. датчиков позволяет
измерять такие физ. параметры, как угловую скорость
вращения, линейные ускорения, темп-ру, давление, силу
тока и др.
Для оптической обработки информации применяют
оптические процессоры (аналоговые и цифровые). Такие
процессоры обеспечивают параллельную обработку доста-
точно больших • информации с более высокой
скоростью по сравнению с электронной обработкой (с
помощью ЭВМ). Однако техн, сложности, связанные с реа-
лизацией оптич. процессоров, а также довольно узкая спе-
циализация ограничивают их применение.
Оптическая запись информации основана на изменении
параметров оптической запоминающей среды (напр., коэф,
отражения или пропускания) при воздействии на неё оптич.
излучения; обеспечивает высокую плотность записи инфор-
мации (до 10 бит/см2), а также возможность записи (счи-
тывания) больших массивов информации (одновременно до
104—1(Г бит).
По мере развития О. и совершенствования технологии
произ-ва оптоэлектронных приборов и устр-в расширяются
области использования О., возрастает её роль в ускоре-
нии научно-техн, прогресса.
Лит.: Оптическая обработка информации, лер. с англ., М., 1980;
Ярив А., Введение в оптическую электронику, пер. с англ., М,, 1983;
Оптика и связь, пер. с франц., М., 1984; Оптоэлектронные пре-
образователи на основе управляемых световодных структур, М., 1984;
Оптическая обработка изображений, Л., 1985; Морозов В Н-, Опто-
электронные матричные процессоры, М., 1986; Иванов В. И., Аксе-
нов А. И., Юшин А. М., Полупроводниковые оптоэлектронные прибо-
ры. Справочник, 2 изд., М., 1988; Основы оптоэлектроники, пер- с япон.,
М., 1988; Оокоси Т., Оптоэлектроника и оптическая связь, пер. с
япон.„ М., 1988; Хаус X., Волны и поля в оптоэлектронике, пер. с англ.,
М., 1988; Носов Ю., Оптоэлектроника, 2 изд., М., 1989; Интегральная
оптоэлектроника. Элементы, устройства, технология, под ред. Е. Пащенко,
М. Кропоткина, М., 1990- Ю. F. Носов.
ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ПАРА (оптопара), полупро-
водниковый прибор, состоящий из излучающего (входного)
и фотоприёмного (выходного) элементов, между к-рыми
имеется оптич. связь и обеспечена электрич. изоляция.
Иногда О. п. отождествляют с оптроном, однако термин
«оптрон» является более широким.
В излучателе О. п. электрич. сигнал преобразуется
в световой и передаётся по оптич. каналу в фотоприёмник,
где вновь преобразуется в электрический. Излучателями
О. п. служат излучающие диоды на гетеропереходах
(чаще на основе GaAIAs или GaAsP, реже — GaAs, GaP
и др.), иногда — миниатюрные лампочки накаливания или
электролюминесцентные ячейки; фотоприёмниками —
кремниевые фотодиоды с р—i—п-структурой, фототранзи-
сторы, фототиристоры или фоторезисторы (как правило, на
основе CdS — CdSe). Излучатель и фотоприёмник в О. п.
соединены обычно оптически прозрачным клеем, силиконо-
вой резиной, вазелином или эпоксидной смолой. О. п. поме-
щают в герметизируемые корпуса с хорошей электрич.
изоляцией.
В зависимости от типа фотоприёмника различают диод-
ные, резисторные, транзисторные и тиристорные О. п.
Осн. особенности О. п.: практически полная электрич. раз-
вязка входных и выходных цепей, возможность бесконтакт-
ного управления электронными устр-вами, однонаправ-
ленность потока информации по оптич. каналу, отсутствие
обратной реакции приёмника на излучатель, возможность
передачи как импульсного сигнала, так и пост, состав-
ляющей, возможность управления выходным сигналом
путём неэлектрич. воздействия (механического, магнитного
и др.) на оптич. канал.
О. п. характеризуются входными параметрами (электрич.
параметрами излучателя) и параметрами изоляции, общими
для всех видов О. п.: пост, и пиковым напряжением
(0,1—10 кВ), сопротивлением (10й—1013 Ом), проходной
ёмкостью (5—0,01 пФ). Выходные параметры О. п. опре-
деляются типом фотоприёмника. Диодные и транзистор-
ные О. п. характеризуются коэф, передачи К; (отно-
шение выходного тока к входному): К,-~1% для диодных
О= п. и Kj ~50—1000%—для транзисторных. Быстро-
действие этих О. п. лежит в наносекундном (диодные) и
микросекундном (транзисторные) диапазонах. К осн. выход-
ным параметрам тиристорных О. п. относятся ток спрямле-
ния (пост, ток излучателя, при к-ром происходит включение
фототиристора) и токи переключения. Время переключения
фототиристоров 10—30 мкс. Резисторные О. л. характе-
ризуются значениями выходного сопротивления в «темно-
вом» RT (10й—10’° Ом) и засвеченном RCB (10*—104 Ом) со-
стояниях фоторезистора и отношением RT/RCB (105—106);
быстродействие—0,01—1 с.
Наиболее универсальные диодные О. п. используют гл.
обр. для гальванич. развязки быстродействующих цифровых
устр-в. Разновидность диодных О. п. — дифференциальная
О. п., содержащая один излучатель и два идентичных
фотодиода, служит для передачи аналоговых сигналов. Тран-
зисторные и тиристорные О. п. применяют в качестве
коммутаторов силовой нагрузки (оптич. реле), резистор-
ные — в линейных радиотехнич. цепях (оптически управ-
ляемые резисторы). О. п. с воздушным зазором между
излучателем и фотоприёмником используют для считывания
информации с перфоносителей, а также в качестве дат-
чиков механич. перемещений.
Лит. см. при ст. Оптрон. Ю. Р. Носов.
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, бескон-
тактный переключатель, действие к-рого основано на ис-
пользовании светового потока. Содержит в качестве осн.
элементов источник оптич. излучения и фотоприёмник, свя-
занные между собой управляемым или неуправляемым
оптич. каналом. В простейшем случае О. п. представляет
собой оптрон, управляемый по входу. Коммутация посредст-
вом О. п. осуществляется при изменении генерируемого
источником светового потока в результате либо увеличения
(уменьшения) уровня излучения от источника, либо изме-
нения характеристик оптич. канала, по к-рому распространя-
ется световой поток, что приводит к изменению пара-
метров этого потока (напр., амплитуды, фазы, частоты,
поляризации). Изменение величины светового потока в О. п.
351
ОРО ТРОН
контролируется фотоприёмником и трансформируется в
электрич. сигнал (происходит преобразование световой
энергии в электрическую).
Наибольшее распространение получили О. п. с управ-
ляемым оптич. каналом. Для управления световым пото-
ком в оптич. канале таких О. п. используются разл. оптич.
элементы: линзы, призмы, отражатели, фильтры, модулято-
ры, дефлекторы, преобразователи частоты, а также слои
жидких кристаллов, тонкие магн. плёнки, меняющие свою
прозрачность под действием магн. поля, и др. (рис. 1).
Простейший способ управления оптич. каналом осуществля-
ется механич. введением и выведением из него непроз-
рачного экрана (открытый оптич. канал, рис. 2). В качест-
ве источников и приёмников оптич. излучения в О. п.,
как правило, используются излучающие диоды и кремни-
евые фотодиоды и фототранзисторы (согласованные между
собой по спектру).
О. п. находят применение в бесконтактных коммутац.
устр-вах вычислит, техники, связи, а также для контроля
электрич. процессов и др. целей.
Лит.: Морозов Е. М. и др., «Электронная техника. Сер. 5», 1977,
в. 1, с. 98—105; Носов Ю. Р-, Сидоров А. С., Оптроны и
их применение, М., 1981; Морозов Е. М., Качурнн Ю. Д., Мир-
ская Г. А., «Обзоры по электронной технике. Сер. 5 — Радиодетали
и радиокомпоненты», 1986, в. 2.
Е. М. Морозов, Ю. А. Пименов.
ОПТРбН, прибор, состоящий из излучателя света и
фотоприёмника, взаимодействующих друг с другом и
помещённых в общем корпусе. О. используют гл. обр.
для связи отд. частей радиоэлектронных устр-в, при к-рой
одновременно обеспечивается электрич. развязка между
ними, а также для бесконтактного управления электрич.
цепями. Между элементами О. может быть осуществлена
как оптическая, так и электрич. связь (прямая или
обратная, положительная или отрицательная). Вход и выход
О. также могут быть как электрическими, так и оптическими
соответственно. О. служит для передачи электрического
(оптического) сигнала или для преобразования электри-
ческого (оптического) сигнала в оптический (электрический).
О. предложен в сер. 50-х гг. 20 в. В настоящее время
(нач. 90-х гг.) получили широкое распространение лишь
О. с прямой оптич. связью — оптоэлектронные пары, а
также устр-ва, включающие кроме оптопар электронные
схемы согласования, — оптоэлектронные интегральные схе-
мы. См. также Оптоэлектроника.
Лит.: Носов Ю. Р, Сидоров А. С., Оптроны и их приме-
нение, М., 1981. Ю. Р. Носов.
ОРОТРбН (от нач. букв слов открытый резонатор
и ...трон), электровакуумный СВЧ прибор, в к-ром кинетич.
энергия электронов преобразуется в энергию СВЧ поля
открытого резонатора (ОР); относится к О-типа приборам.
Предложен сов. физиками Ф. С. Русиным и Г. Д. Богомо-
ловым в 1965 в качестве генератора эл.-магн. колебаний
миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Схема
О. представлена на рисунке. ОР образован плоским и
вогнутым зеркалами; на поверхности плоского зеркала
размещена отражающая дифракц. решётка (типа «гре-
бёнки»), над к-рой проходит ленточный электронный поток,
создаваемый электронной пушкой и удерживаемый про-
дольным статич. магн. полем. Коллектор О. собирает
эл-ны, прошедшие через резонатор; вывод энергии волно-
водного типа связывает резонатор генератора с нагрузкой.
В О. используется индуцированное дифракц. излучение
эл-нов, движущихся равномерно и прямолинейно вдоль
периодич. структуры. Как и в др. приборах О-типа, вза-
имодействие эл-нов с СВЧ полем в О. (их группирование,
торможение) осуществляется при совпадении ср. скорости
эл-нов и фазовой скорости пространственной гармоники
периодич. структуры.
Высокодобротный ОР обеспечивает возникновение
положит, обратной связи между эл.-магн. полем и элект-
ронным потоком, необходимой для самовозбуждения СВЧ
колебаний. О. само возбуждав тс я аналогично лампе обрат-
ной волны О-типа при превышении током пучка
пускового (порогового) значения. О. — один из первых
ЭВП СВЧ, использующих аналогично лазеру резонансную
систему в виде ОР, размеры к-рого много больше
рабочей длины волны. Приборы такого типа иногда наз.
генераторами дифракционного излучения.
В настоящее время (нач. 90-х гг.) имеются лишь экс-
перим. образцы О. Их типичные параметры: рабочая
длина волны лежит в диапазоне 0,1—10 мм, выходная
мощность — от единиц до десятков Вт, кпд составляет
неск. процентов. Перестройка частоты генерации в О.
осуществляется в широком диапазоне (до 20—30%)
путём изменения ускоряющего напряжения или расстояния
между зеркалами ОР. Достоинствами О. являются высокая
стабильность частоты и низкий уровень амплитудных и час-
тотных шумов (напр., на порядок ниже, чем в клистроне
или ЛОВ О-типа), недостатками — сильная неравномер-
ность выходной мощности по частоте при частотной пере-
стройке, а также сложность изготовления отражающих
решёток ОР в коротковолновой части миллиметрового ди-
апазона.
Лит.: Русин Ф. С., Богомолов Г. Д., в сб.: Электронике
больших мощностей, в. 5, М., 1968; Шестопалов В. П., Дифракцион-
ная электроника, Хар., 1976; Вайнштейн Л- А., Исаев В. А.,
I
I
Рис. 2. Оптоэлектронный переключатель с откры-
тым оптическим каналом: а—со шторочным
прерывателем; б — с отражателем; а — с погло-
щением (сенсорный переключатель); 1 — свето-
излучающий диод; 2 — шторка; 3 — фотоприём-
ник; 4 — отражающий экрви; ИИ — источник из-
лучения; ОК — оптический канал; ПИ — приёмник
излучения; п1, п2 — коэффициенты преломления —J
материала оптического канала и внешней среды
соответственно.
Оротрон. Схема оротронв: I — плоское зеркало р
с отражающей решеткой; 2 — коллектор; 3 —
электронный пучок, 4 — электронная пушка;
5 — вывод энергии; 6 — вогнутое зеркало. “
ОРТИКОН
352
Трубецков Д. И., «Радиотехника и электроника», 1983, т. 28, № 7,
с. 1233—49. В. Н. Макаров.
ОРТИКбН (от греч. orthos — прямой, правильный и
eikon — изображение), передающий электронно-лучевой
прибор с накоплением заряда на мозаичной светочувствит.
мишени и считыванием изображения пучком медленных
электронов; работает на внеш, фотоэффекте. Назв. «О.»
обусловлено перпендикулярным (ортогональным) падением
развёртывающего электронного луча на мишень. О. пред-
ложен в 1939 амер. инж. А. Роузом и X. Ямсом. Пере-
даваемое оптич. изображение проецируется на мишень
О. — тонкую стеклянную пластинку, покрытую со стороны
объекта полупрозрачным электропроводящим слоем, слу-
жащим сигнальной пластиной, а со стороны электронного
прожектора, формирующего электронный луч, — мелко-
зернистым фотоактивным слоем, являющимся мозаичным
фотокатодом. Фототок заряжает элементарные конденса-
торы, образованные зёрнами мозаики и сигнальной пла-
стиной, создавая на поверхности мишени в соответствии
с распределением освещённости передаваемого изображе-
ния потенциальный рельеф. Считывающий электронный луч,
обегая мозаику мишени, нейтрализует накопленный поло-
жит. заряд и формирует в цепи сигнальной пластины
видеосигнал. Характеристика «свет — сигнал» О. линейна
во всём рабочем диапазоне освещённостей. О. примерно
в 20 раз чувствительнее иконоскопа, гл. обр. благодаря
более эффективному использованию фототока. В 50-х гг.
20 в. О. вытеснен более совершенным суперортиконом.
бРТОФЕРРЙТЫ, группа соединений с общей хим.
формулой RFeO3, где R — редкоземельный элемент (РЗЭ);
имеют структуру минерала перовскита с орторомбич.
искажениями. Разновидность ферритов. О. являются анти-
ферромагнетиками со слабым ферромагн. моментом, воз-
никающим в результате неполной анти параллельности магн.
моментов подрешёток; в О. можно выделить 5 магн. под-
решёток: четыре из ионов Fe и одну из ионов РЗЭ.
В элементарной ячейке О. (рис.) содержится четыре моле-
кулярные единицы RFeO,3. Намагниченность насыщения
Js=4,8—12,0 кА/м, темп-pa Кюри Тк= 350—465 °C. Магн.
св-ва О. резко анизотропны, ось лёгкого намагничивания
для всех О. (кроме SmFeOa) при комнатной темп-ре
направлена по оси с. Благодаря одноосной анизотропии
и малой величине магн. момента в О. могут возникать
цилиндрические магнитные домены. О. прозрачны в ИК
диапазоне спектра; тонкие пластины (70—100 мкм) проз-
рачны и в видимой области. Для монокристаллов q=1010—
10’2 Ом’См. О. применяются в качестве магн. элементов
при создании магнитооптич. запоминающих устр-в, не тре-
бующих высокой плотности записи информации: транс-
парантах и др., а также в голографии, устр-вах и
модуляторах.
Лиг.: Яковлев Ю. М., Генделев С. Ш., Монокристаллы ферритов
в радиоэлектронике, М., 1975; Балбашов А- М., Червоненкис А. Я.,
Магнитные материалы для микроэлектроники, М-, 1979. Ю. М. Яковлев.
ОСВЕТИТЕЛЬ в лазере, устройство, концентрирующее
излучение лампы накачки на активном элементе лазера
с оптич. возбуждением. Обычно представляет собой замк-
нутую полость с хорошо отражающими стенками и раз-
мещённой в ней лампой. Конструктивное оформление О.
определяется назначением работы лазера и может отли-
чаться разнообразием. Наиболее широко распространены
О. цилиндрич. формы (рис.), в к-рых ось лампы накачки
располагается параллельно оси активного элемента. Наивыс-
шей эффективностью светопередачи (75%) обладает эл-
липтич. цилиндр, по одной из фокальных осей к-рого
помещена лампа накачки. Такой О. обеспечивает высокую
равномерность накачки активного элемента, размещённого
по др. фокальной оси. Эффективны также О. с «плотным»
заполнением, когда поперечные размеры О. и активного
элемента близки между собой.
ОСВЕЩЕННОСТЬ (Е), физическая величина, характери-
зующая распределение светового потока по к.-л. поверх-
ности; равна отношению светового потока Ф, падающего
на освещаемую поверхность, к площади этой поверхности
5:Е=Ф/$. Единица О. в СИ — люкс.
Осветитель. Схеме конструкции цилиндрического
осветителя: 1 —активный элемент: 2 — лампа
накачки; 3 — отражатель.
Оствточной атмосферы анализатор. Рис. 1- Схема
устройства и принцип действия анализатора оств-
точной атмосферы квадрупольного типа. Поток
молекул пара и газа 1 попадает в область анода
2, где в результате бомбардировки электронами
3, эмитируемыми катодом 4, происходит образо-
вание ионов 5. Ионы с помощью диафрагм 6
направляются в квадрупольный анализатор (квад-
руполь) 7, который пропускает на регистрирую-
щее устройство 8 только ионы с определённым
отношением пт/е.
Рис. 2. Схема устройства и принцип действия
радиочастотного масс-анализатора. Ионы с энер-
гией eV, приобретённой в источнике ионов (1),
проходят через каскад сеток (2, 3, 4), где под
действием ВЧ поля (UB4) ионы с определённой
лт/е ускоряются до энергии, достаточной для
преодоления тормозящего поля электрода (5)
и попадания на коллектор (6); ионы с отличным
m/е до коллектора не доходят — тормозятся
ВЧ полем каскада либо отбрасываются полем
электрода 5.
353
ОСЦИЛЛОГРАФ
ОСТАТОЧНАЯ НАМАГНИЧЕННОСТЬ (Jr, Мг), намаг-
ниченность магн. материала (образца), сохраняющаяся в
нём после того, как он сначала был намагничен внеш,
магн. полем до техн, насыщения, а затем напряжённость
этого магн. поля была сведена к нулю. О. н. сущест-
венно зависит от формы образца, его крист, структуры,
темп-ры окружающей среды, механич. воздействий (удары,
сотрясения и т. п.) и др. факторов. Наиболее устойчивой
О. н. обладают высококоэрцитивные материалы (см. Коэрци-
тивная сила). Явление О. н. широко используется в системах
записи и хранения информации (обычно на магн. ленте),
при изготовлении пост, магнитов и т. д.
Наряду с О. н. для характеристики магн. материалов
часто используется др. величина — остаточная индук-
ция Вг, связанная с О. н. Jr соотношением: Br=p,nJr, где
— магн. постоянная СИ. Когда говорят об О. н. (или
остаточной индукции) как о нек-рой точке на петле
магнитного гистерезиса, то это относится к предельной
петле.
ОСТАТОЧНОЙ АТМОСФЕРЫ АНАЛИЗАТОР, при-
бор для оперативного контроля состава парогазовой среды
в вакуумном объёме. В электронном приборостроении
большинство технологич. процессов (напр., напыление тон-
ких плёнок, молекулярно-лучевая эпитаксия) проводятся
в условиях высокого вакуума с контролем и регулиро-
ванием состава остаточной атмосферы. Для анализа со-
става парогазовой среды применяют спектральные, масс-
спектрометрич. и др. анализаторы. Наибольшее распро-
странение получили масс-спектрометрич. О. а. а. В состав
такого анализатора входят: источник эл-нов для ионизации
части молекул газа и пара, анализатор для разделения
ионов по отношению m/е (т — масса иона, е — заряд
иона), система для раздельной регистрации ионов с раз-
личными величинами m/е. Существуют масс-спектрометрич.
О. а. а. с магн. отклонением, циклоидальные, времяпролёт-
ные, радиочастотные, квадрупольные, монополярные, оме-
гатронные и др. На рис. 1—2 показаны схемы устройства
и принципы действия квадрупольного О. а. а. и радиочас-
тотного масс-анализатора. На выходе анализаторов выра-
батываются сигналы в виде масс-спектра, каждый из пиков
к-рого указывает на наличие определённых ионов, а вы-
сота пика — на содержание этих ионов в остаточной атмо-
сфере. Совр. О. а. а. имеют разрешающую способность
200 и более и порог чувствительности до 10 Па.
Лит.: Слободенюк Г. И., Квадрупольные масс-спектрометры, М.,
1974. В. И. Ивашкин.
ОСТАТОЧНЫЙ ГАЗ в электровакуумных при-
борах, газ, содержащийся в баллоне ЭВП после откачки.
О. г. в значит, степени определяет параметры и срок службы
ЭВП. Состоит из водорода, оксидов углерода, азота,
паров воды, углеводородов, аргона и гелия (для приборов
со стеклянными оболочками). Количеств, соотношение ком-
понентов О. г (рис.) зависит от предельного вакуума, достиг-
нутого в процессе откачки, от используемых в произ-ве
ЭВП материалов и их обработки, газовыделения катода,
типа и поглощающей способности геттера. Исследование
состава О= г. в основном осуществляют с помощью
масс-спектрометрич. анализаторов (см. Остаточной атмо-
сферы анализатор).
ОСТЕКЛОВЫВАНИЕ, создание тонкого слоя стекловид-
ного вещества на поверхности изделий или полуфабри-
катов из разл. материалов. В произ-ве ИЭТ О. исполь-
зуется в основном с целью получения изоляц. слоя на
металлич. и керамич. подложках, для создания защитных
оболочек на ПП приборах, предохраняющих от механич.,
климатич., световых и др. воздействий, для заполнения
рабочего зазора магн. головок и т. д. Процесс О. осу-
ществляется в два этапа: сначала на очищенную поверх-
ность изделия методами седиментации или электрофореза
из суспензии осаждается стеклопорошок; затем изделие
подвергают термообработке при темп-ре, близкой к темп-
ре размягчения стекла, в результате порошок оплав-
ляется и стекловидная масса, растекаясь, покрывает ров-
ным слоем поверхность изделия.
Состав исходного в-ва выбирается в зависимости от
материала изделия и назначения стекловидного слоя;
напр., для О. металлич. подложек из стали или титана
используют стекловидные материалы на основе ВаО —
МдО — В2О3 — S1O2 — AI2O3; при формировании защитных
покрытий в ИЭТ — стёкла системы РЬО — В2О3 — 5Юг-
Синтез таких материалов осуществляется в плазме ВЧ
разряда, что обеспечивает получение особо чистых стекло-
порошков из частиц сферич. формы диаметром не более
10 мм. На основе этих стеклопорошков приготовляется
рабочая суспензия.
Важнейшим условием прочного соединения стекловид-
ного слоя с материалом изделия является соответствие
их темп-рных коэф, расширения.
Лит.: Петрова 3. П-, «Электронная промышленность», 1983, в. 1, с. 64—
65; Андронов Б. Н. и др., там же, в. 6, с. 56; Борисов А. Г. и
др., там же, 1986. в. 6, с. 5—8- И. В. Филатова.
ОСЦИЛЛОГРАФ (от лат. oscillo — качаюсь и греч.
grapho — пишу), прибор для визуального наблюдения или
регистрации функциональной связи между двумя или более
величинами, характеризующими к.-л. физ. процесс. В элект-
ронике наиболее часто О. используется для наблюдения
изменений тока или напряжения во времени, а также для
измерения разл. электрич. величин: амплитуды тока и на-
пряжения, частоты, сдвига фаз, глубины модуляции, дли-
тельности и частоты повторения электрич. импульсов и др.
С помощью О. можно также наблюдать и записывать быст-
ро меняющиеся неэлектрич. величины (давление, темп-ру,
влажность и Др.), предварительно преобразовав их в
электрич. сигналы. По принципу действия различают све-
толучевые и электронно-лучевые (или электронные) О.
Светолучевые О. выполняются на базе одного или
неск. зеркальных гальванометров или шлейфов (шлейф —
лёгкая петелька из очень тонкой проволоки с укреплён-
ным на ней небольшим зеркальцем, помещаемая между
полюсами пост, магнита). Помимо зеркального гальва-
нометра (шлейфа) О. содержит светооптич. систему, но-
ситель записи (светочувствит. бумага или фотоплёнка).
Остаточный газ. Типичный масс-спектр остаточных
газов.
1
Осциллограф. Рис. 1. Схема устройства свето-
лучевого осциллографа: 1 —светооптическая сис-
тема (источник света, объектив); 2 — шлейф;
3 — светоделительная призма; 4 — носитель за-
писи; 5 — зеркальный барабаи; 6 — экран ви-
зуального наблюдения.
23 Энц. словарь «Электроника»
ОСЦИЛЛОГРАФ
354
механизм развёртки (рис. 1). Электрич. сигнал (ток), про-
пущенный через рамку гальванометра, или шлейф, вызы-
вает поворот зеркальца, и отражённый световой луч остав-
ляет на равномерно движущемся носителе след в виде
нек-рой кривой, отображающей изменение электрич. сиг-
нала во времени. Для визуального наблюдения изме-
нения исследуемой величины служит встроенный просвет-
ный экран, на к-рый отводится часть светового луча.
Развёртка луча на экране осуществляется с помощью
равномерно вращающегося многогранного зеркального
барабана. Для одновременной регистрации неск. физ. вели-
чин О. могут иметь от 4 до 60 шлейфов.
В электронно-лучевом О. изменение исследуемой
физ. величины во времени отображается с помощью
электронного луча на экране осциллографического элект-
ронно-лучевого прибора. Чаще всего с помощью элект-
ронного О. исследуют электрич. сигналы. На экранах
большинства О. имеются проградуированные шкалы, позво-
ляющие измерять амплитудные или временные характери-
стики всего сигнала или его части. Помимо ЭЛП в состав
электронного О. входят (рис. 2): усилитель вертикального
отклонения (широкополосный видеоусилитель) — канал
«У»; генератор (напр., ждущий мультивибратор) и усилитель
развёртки, формирующие пилообразное напряжение на го-
ризонтально отклоняющих пластинах, — канал «X»; синхро-
низатор, формирующий синхроимпульс для запуска генера-
тора развёртки в момент, соответствующий выбранной
точке исследуемого сигнала; калибратор длительности, вы-
рабатывающий временные отметки, по к-рым можно из-
мерять временные характеристики сигналов; блок электро-
питания.
Исследуемый электрич. сигнал подаётся на вертикально
отклоняющие пластины ЭЛП непосредственно либо через
усилитель (если сигнал мал), вызывая соответствующее
отклонение электронного луча в вертикальном направлении;
горизонтальное перемещение луча создаётся генератором
горизонтальной развёртки. В результате на экране ЭЛП
высвечивается кривая линия, отображающая изменение ис-
следуемого сигнала во времени. Для одноврем. исследова-
ния двух и более сигналов применяются многолучевые
О. (чаще всего двулучевые), а также встроенные много-
канальные электронные коммутаторы, обеспечивающие по-
лучение изображения неск. сигналов путём периодич.
поочерёдного подключения их к входу усилителя верти-
кального отклонения.
Среди электронных О. различают неск. разновидностей:
универсальные электронные О. (описан выше), запо-
минающие, стробоскопические, скоростные и специальные.
В запоминающих О. используются ЭЛП с накоплением
заряда, в к-рых изображение сохраняется длит, время,
напр. до неск. суток после выключения прибора. При-
меняется для исследования однократных и редко повто-
ряющихся сигналов.
В стробоскопических О. применяется способ по-
следовав стробирования мгновенных значений сигнала в
одной точке. К моменту прихода след, сигнала стробирую-
щий импульс сдвигается во времени и обеспечивает
отображение на экране О» значения сигнала, соответ-
ствующее этому моменту времени, и так до тех пор,
пока стробирующий импульс не пройдёт исследуемый
сигнал полностью. При этом на экране О. отображается
огибающая мгновенных значений входного сигнала. Стробо-
Вход У
Bl
Вход У
Калиб-
ратор
Вход синхро-
ч низации
напряжения
Внешняя
ВЗ
Калибратор
амплитуды
Внутренняя
Усилитель
ЖР
сигнала
синхронизации
HP
Усилитель
канала У
Х2\ Y2
Усилитель
канала Z
Вход к
пластинам У
Вход X
Генератор
ждущей
развертки
развертки
Усилитель
канала X
Генератор
непрерывной
Калибратор
длительности
Вход к
пластинам X
Рис. 2. Внешний вид осциллографического элект-
ронно-лучевого прибора НЧ диапазона (а), ВЧ
диапазона (6) и СВЧ диапазона (в).
6
в
Рис. 2. Упрощённая функциональная схема элек-
тронно-лучевого осциллографа: ЖР — ждущая
развёртка; HP — непрерывная развёртка; К — ка-
тод; М — модулятор; В1 — переключатель ка-
либратора амплитуды; В2 — переключатель входа
на пластины «У»; ВЗ — переключатель режима
синхронизации; В4— выключатель калибратора
длительности: В5 — переключатель режима раз-
вёртки, В6 — переключатель входа на пластины
«X»; VI, Y2 — вертикально отклоняющие пласти-
ны; XI. Х2 — горизонтально отклоняющие плас-
тины.
Осциллографический электронно-лучевой при-
бор. Рис. 1. Схема простейшего осциллографи-
ческого электронно-лучевого прибора: ЭП —
электронный прожектор; СП — сигнальные плас-
тины; ВП — временные пластины; ЛЭ — люми-
несцентный экран.
355
О-ТИПА
скопич. О. отличаются наиболее широкой полосой про-
пускания и позволяют исследовать сигналы с длитель-
ностью до 10 с.
Скоростные О. предназначены для регистрации одно-
кратных и повторяющихся сигналов в полосе частот
ок. единиц ГГц. В таких О. используется ЭЛП с верти-
кально отклоняющей системой типа «бегущей волны»;
исследуемый сигнал подаётся непосредственно на отклоня-
ющую систему. В нек-рых моделях О. используется квад-
рупольная фокусировка луча системой магн. линз, поз-
воляющая увеличить скорость записи при фоторегистрации
осциллограммы. С этой же целью применяются ЭЛП с
волоконно-оптич. экраном.
К специальным О. относятся: О. для исследования
телевиэ. сигналов; медицинские индикаторы — мониторы
для одновременного наблюдения В—12 изображений;
логич. О. (анализаторы логич. состояния), на экране к-рых
воспроизводится в виде двоичного кода состояние иссле-
дуемого сигнала (или состояние исследуемой электронной
схемы); бесконтактные осциллографии, приборы, предназ-
наченные для контроля и наблюдения электрич., сигналов
через изоляц. покрытия без контакта с токопроводящими
поверхностями (такие приборы применяются, напр., при
проектировании и изготовлении БИС и микропроцессоров).
Лиг.: Чех И., Осциллографы в измерительной технике, лер. с нем.,
М.—Л., 1965; Ты чино К. К., Тычи но Н. К., Многофункциональные
цифровые измерительные приборы, М., 1981.
В. П. Демин, Р. А. Ибатуллин, А. С. Назаров.
ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕ-
ВОЙ ПРИБОР, приёмный электронно-лучевой прибор,
предназначенный для отображения электрич. сигналов и
процессов в графич. форме; осн. элемент электронно-
лучевого осциллографа. В О. э.-л. п. (рис. 1) электрон-
ный пучок, сформированный электронным прожектором,
отклоняется электростатич. отклоняющей системой, состоя-
щей в простейшем случае из двух взаимно перпенди-
кулярных пар отклоняющих пластин — сигнальной (СП) и
временной (ВП), и, попадая на люминесцентный экран,
возбуждает его свечение. Регистрируемый сигнал подаётся
на СП, вызывая отклонение пучка в вертикальном направ-
лении, в то время как на ВП подаётся периодический
или однократный сигнал временной развёртки, отклоняю-
щий пучок с равномерной скоростью в горизонтальной
плоскости. В результате суммарного отклонения на люми-
несцентном экране воспроизводится график (осциллограм-
ма) изучаемого процесса в декартовой системе координат.
О. э.-л. п. условно делятся на низкочастотные (НЧ)
для регистрации электрич. сигналов в диапазоне до 10 МГц,
средней частоты (СЧ) — до 200 МГц, высокочас-
тотные (ВЧ) — до 1,5 ГГц и сверхвысокочастотные
(СВЧ) для регистрации однократных и непрерывно изменяю-
щихся процессов в диапазоне частот до неск. ГГц (рис. 2).
Для НЧ и СЧ диапазонов существуют также запомина-
ющие О. э.-л. п., позволяющие длит, время наблюдать
однократно прошедшие или медленно протекающие про-
цессы (см. Запоминающий электронно-лучевой прибор).
В НЧ и СЧ О. э.-л. п. отклонение по обеим осям осу-
ществляется обычными отклоняющими пластинами. Для ВЧ
и СВЧ О. э.-л. п. СП в виде отклоняющих пластин не-
применимы, т. к. за время пролёта эл-нов пространства
между пластинами фаза подаваемого на них сигнала из-
меняется, что приводит к резкому снижению чувствитель-
ности прибора и возникновению амплитудных и фазовых
искажений осциллограммы. В таких О. э.-л. п., как правило,
используется сигнальная отклоняющая система с «бегущей
волной».
Осн. характеристики О. э.-л. п.: разрешающая спо-
собность (обычно оценивается по ширине отд. узкой
линии осциллограммы), чувствительность к откло-
нению (величина отклонения пучка на экране на 1 В
отклоняющего напряжения), ширина рабочей полосы
частот (диапазон частот, в к-ром неравномерность за-
висимости отклонения от частоты не превышает 3 дБ),
яркость линии для ВЧ и СВЧ О. э.-л. п., а также
скорость фотозаписи (скорость однократного пере-
мещения пучка по экрану, при к-рой ещё может
быть получено фотографич. изображение осциллограммы
с заданной плотностью почернения). Чем выше ускоряю-
щее напряжение О. э.-л. п., тем больше яркость линии
и скорость фотозаписи и тем меньше чувствительность
к отклонению. Для обеспечения достаточно высоких зна-
чений осн. параметров в совр. О. э.-л. п. применяются
системы послеускорения, вследствие чего энергия эл-нов
в области отклонения в неск. раз ниже, чем при падении
на экране, а также рассеивающие сеточные, квадруполь-
ные или сильные перефокусирующие электронные линзы
для усиления и отклонения пучка после прохождения
отклоняющей системы. Из всех О. э.-л. п. наибольшей раз-
решающей способностью (50—300 мкм), чувствительностью
по отклонению (10 мм/В) и скоростью фотозаписи (до
десятков тыс. км/с) обладают ВЧ и СВЧ О. э.-л. п.
Для повышения скорости фотозаписи в СВЧ О. э.-л. п.
люминесцентный экран наносится на стекловолоконное
выходное окно, что позволяет вести фотографирование
контактным методом, исключив потери света в объекти-
вах. Кроме того, высокие скорости фотозаписи обеспе-
чиваются путём усиления тока пучка с помощью распо-
лагаемого перед экраном каналового электронного умно-
жителя. В. А. Богаченко.
Отжиг, технологический процесс, заключающийся в наг-
реве деталей или материалов до определённой темпера-
туры, выдержке их в нагретом состоянии и последующем
обычно медленном охлаждении; разновидность термообра-
ботки. О. производится для упорядочения структуры ма-
териала, а в нек-рых случаях для придания поверхности
изделия заданных св-в. В технологии электронного при-
боростроения наиболее часто О. подвергаются заготовки
перед формованием из них деталей и готовые детали после
формования, сварные соединения металлических и особен-
но стеклянных деталей, а также поверхности ПП пластин.
О. заготовок перед формованием придаёт материалу
пластичность, необходимую для изготовления деталей
методом пластич. деформации (напр., О. вольфрамовой
или молибденовой проволоки перед навивкой из них спи-
рали). О. готовых деталей после формования снимает
внутр, напряжения, к-рые возникают при изготовлении де-
талей и могут приводить к их деформации при эксплуа-
тации. О. металлич. и стеклянных деталей после их свар-
ки снимает внутр, напряжения, к-рые могут вызвать ко-
робление или растрескивание деталей вплоть до их разру-
шения (напр., разрыв колбы ЭЛП). О. поверхности ПП
пластин упорядочивает структуру материала в поверхност-
ном слое заданной глубины. Примером О. для получения
определённых св-в поверхности может служить т. н.
окисляющий О. металлич. деталей во влажном водороде
для получения на их поверхности тонкого слоя окисла,
обеспечивающего прочное сцепление металла со стеклом
при сваривании.
Для О. широко используются электрич. и газовые
печи, нагреват. индукторы, электронно-лучевые установки
и т. д., нагрев в к-рых осуществляется с помощью
газовых горелок, ВЧ эл.-магн. полей, электрич. тока и
электронных пучков. С кон. 70-х гг. .20 в. для О.
поверхности ПП пластин применяют луч лазера, что поз-
воляет улучшить структуру материала в поверхностном
слое, не вызывая при этом коробления пластин. В
кон. 80-х гг. получил распространение «динамический от-
жиг» кратковрем. импульсами светового потока высокой
Энергии. С. А. Преображенский,
О-ТЙПА ПРИБОР, электровакуумный СВЧ прибор, в
к-ром электронный пучок направлен вдоль оси простран-
ства взаимодействия блока резонаторов или замедляющей
системы, а в энергию СВЧ поля преобразуется кинетич.
энергия эл-нов, приобретённая в ускоряющем поле элект-
ронной пушки, О -т. п. используются для усиления и гене-
рирования электрич. колебаний в дециметровом, санти-
метровом и миллиметровом диапазонах волн в радио-
локац. и навигац. устр-вах, устр-вах космич. связи, измерит,
техники, в линейных ускорителях и т. д. К осн. уси-
лительным О-т. л. относятся пролётный клистрон и его
разновидности, а также лампа бегущей волны; к гене-
23*
ОТКАЧКА
356
раторным— отражательный клистрон и лампа обратной
волны. Для большинства О-т. п. характерно применение
электронно-оптической системы с продольным магн. полем
для фокусировки пучка. Реже в О-т. п. применяются
электронно-оптич. системы с электростатич. полем.
ОТКАЧКА, уменьшение концентрации газа внутри балло-
на электровакуумного прибора или в рабочей камере тех-
нологич. вакуумной установки с помощью откачных уст-
ройств (вакуумных насосов, вакуумных агрегатов, откачных
постов и др.) и газопоглотителя (геттера). В процессе
О. из откачиваемого объёма удаляется воздух, а также
газы, выделяющиеся с поверхности стенок объёма и
находящихся внутри элементов, и газы, натекающие в
объём через неплотности соединений и вследствие про-
ницаемости стенок. Принципиальная схема вакуумной систе-
мы для О. приведена на рис. 1. В общем случае
процесс О. характеризуется скоростью удаления газа из
откачиваемого объёма, производительностью откачного
устр-ва, уровнями давления в откачиваемом объёме и на
входе откачного устр-ва, проводимостью коммуникации,
соединяющей откачное устройство с откачиваемым прост-
ранством.
Различают два режима процесса О.: стационарный и
нестационарный. При стационарном режиме кол-во
газа, удаляемого в ед. времени из откачиваемого про-
странства, равно кол-ву газа, поступающего в него за тот
же промежуток времени. Такой режим характеризуется
постоянством во времени потока откачиваемого газа,
давления и режима течения газа в любом сечении
тракта О. Стационарный режим процесса О. имеет место,
напр., в вакуумно-напылит. установках с пост, напуском газа
при осаждении тонких плёнок методом распыления, при
ионном и плазмохим. травлении и др. Для стационарного
режима осн. параметрами, определяющими О., являются
производительность откачной системы и рабочее давление
в откачиваемом объёме.
Нестационарный режим О. характеризуется непре-
рывным изменением давления и потока газа в каждом
сечении вакуумной системы. Наиболее часто в вакуумных
процессах встречается разновидность нестационарного ре-
жима — квазистационарный режим, к-рый характеризуется
тем, что объём тракта О. значительно меньше откачи-
ваемого объёма, а разность давлений на концах тракта
О. мала по сравнению со ср. давлением в нём и в
тракте в каждый момент времени существует один
режим течения газа. Квазистационарный режим имеет
место в большинстве вакуумно-технологич. процессов,
напр. при начальной О. до рабочего давления любой
вакуумной системы, в т. ч. и системы, в к-рой рабочим
процессом О. является стационарный процесс. При квази-
стационарном режиме к осн. параметрам, определяющим
процесс О., относятся время откачки объёма от началь-
ного давления до требуемого конечного давления и быстро-
та действия откачной системы, необходимая для достиже-
ния требуемого давления за определённый промежуток
времени. Аналитич. определение времени О. в высоко-
вакуумных системах весьма затруднительно из-за сложности
учёта изменения по времени газовыделения, интенсивности
прогрева, изменения быстроты действия вакуумного насоса
от изменения давления в откачиваемом пространстве,
избирательности откачных устр-в по отношению к различ-
ным газам и т. д. Типичная зависимость (для непрогре-
ваемой высоковакуумной системы) изменения давления в
откачиваемом пространстве от времени откачки приведена
на рис. 2.
Быстрота действия вакуумного насоса, необходимая для
обеспечения требуемой быстроты О., во многом опреде-
ляется проводимостью коммуникации, к-рая зависит как
от характера соединения элементов коммуникации (трубо-
проводов, клапанов, ловушек и Др-), так и от режима те-
чения газа в коммуникации. Элементы коммуникации
могут быть соединены между собой последовательно
(газ проходит поочерёдно через все элементы) или па-
раллельно (поток газа разветвляется по неск. элементам).
Проводимость коммуникации аналогична проводимости
электрич. цепи: при параллельном соединении элементов
суммируются их проводимости, а при последовательном —
величины, обратные проводимости элементов.
О. применяется в произ-ве ИЭТ при изготовлении элект-
ровакуумных и газоразрядных приборов в процессах осаж-
дения и травления материалов, молекулярно-лучевой эпи-
таксии, ионной имплантации, электронного и термич. отжи-
га, в произ-ве ИС и ПП приборов, в процессах элект-
ронной и ионной литографии и др. О. широко использует-
ся в разл. исследоват. установках (напр., для исследова-
ния процессов нанесения тонких плёнок, молекулярно-
лучевой эпитаксии) и в технологич. агрегатах (см. Вакуум-
ная напылительная техника).
Лит.: Дэш ман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ.,
М., 1964; Розанов Л. Н., Вакуумные машины н установки, Л., 1975;
Пип ко А. И., Плисковский В. Я., Пенчко Е. А., Конструирова-
ние и расчет вакуумных систем, 3 изд., М., 1979; Основы вакуумной
техникн, 2 изд., М., 1981. А. Б. Цейтлин.
ОТКАЧКА И НАПОЛНЁНИЕ В производстве
газонаполненных приборов, технологические про-
цессы, обеспечивающие создание в газонаполненных при-
борах (ГП) атмосферы требуемого хим. состава, свободной
от посторонних (вредных) примесей. К ГП относятся
газоразрядные приборы, газонаполненные источники света,
газовые лазеры и др. Качество работы многих ГП в зна-
чит. мере определяется наличием в их атмосфере
посторонних газов или пара. Напр., присутствие даже
небольшого кол-ва водяного пара в газонаполненных лам-
пах накаливания сокращает срок их службы вследствие
интенсивного испарения вольфрамовой нити накала; посто-
ронние примеси в атмосфере ртутных вентилей вызывают
«шумы» в них; в газовых лазерах примеси нарушают
спектральную чистоту излучения. Кроме того, от давления
рабочего газа часто зависит напряжение разряда в газо-
Qg °'
2-
10"-
в-
2-
“В’
6-
4-
О ткач ха. Рис. 1. Принципиальная схема системы
откачки: 1 — устройство для создания вакуума
(насосный агрегат, откачной пост); 2— трубопро-
вод с коммутационной вакуумной арматурой;
3 — откачиваемый объём (прибор, рабочая каме-
ра технологической установки); Q —выделение
газов в откачиваемом объёме; QH — натекание
в откачиваемый объём через неплотности;
Q — поток рабочего газа, напускаемого в объём.
Рис. 2. Изменение давления от времени в вакуум-
ной системе в процессе откачки (сосуд из не-
обезгаженной нержавеющей стали ёмкостью
500 л).
Отклоняющая катушка. Отклоняющая катушка то-
роидального (а) и седловидного (6) типов.
з —
1
*
I
i
।
I
1
357
ОТКЛОНЯЮЩАЯ
разрядных приборах и цвет излучения газоразрядных
источников света и индикаторных панелей.
В зависимости от типа ГП и требований, предъявляемых
к чистоте рабочего газа, процесс О. и н. может быть
одноступенным (один цикл «откачка — наполнение») или
многоступенным (с одной или неск. «промывками»,
т- е. повторяющимися циклами «откачка — наполнение», что
повышает степень очистки атмосферы ГП). При работе
ГП их отд. элементы нагреваются до высокой темп-ры,
в результате выделяются газы, адсорбированные материа-
лом этих элементов, к-рые загрязняют атмосферу ГП.
Чтобы избежать этого, элементы и оболочку ГП под-
вергают обезгаживанию (обычно во время откачки),
ГП, не требующие высокой чистоты рабочего газа, обез-
гаживают в собранном виде; для получения атмосферы
высокой чистоты детали ГП обезгаживают ещё до их
сборки.
О. и н. проводятся на спец, оборудовании — постах
и автоматах откачки и напуска. Автоматы для О. и н.
обычно имеют карусельную конструкцию, обеспечивают
одноврем. обработку от 10 до 40 приборов. Откачка
осуществляется с помощью сорбционных турбомолекуляр-
ных и др. вакуумных насосов. Обезгаживание ГП произ-
водится посредством нагрева их в электропечах либо с
помощью нагреват. индукторов. Кроме того, в конструкции
ряда автоматов для обезгаживания внутр, элементов ГП
имеются системы нагрева этих элементов посредством
электрич. тока либо ионной бомбардировкой. Система пода-
чи рабочего газа в ГП как для «промывки», так и для
окончат, наполнения исключает попадание внутрь ГП
посторонних газов и паров и обеспечивает нужное давление
рабочего газа в баллоне ГП перед его герметизацией.
С нач. 80-х гг. 20 в. карусельные автоматы всё чаще
заменяются одноместными и многоместными постами для
О. и н. с автоматич. управлением от микропроцессора
или управляющей мини-ЭВМ, к-рые через систему изме-
рит. преобразователей — датчиков и регуляторов контроли-
руют давление в баллоне ГП, хим. состав откачиваемого
газа, темп-ру внутр, элементов и оболочки ГП при их
обезгаживании, регулируют режим работы вакуумных насо-
сов, напряжение и ток в элементах ГП при тренировках
приборов и т. д. Автоматич. системы управления не только
обеспечивают требуемые качество и надёжность ГП, но и
существенно повышают производительность постов за счёт
оптимизации технологич. операций в процессах О. и н. ГП.
Лит.: Технология и оборудование производства электровакуумных при-
боров, под ред. Ю. А. Хруничева, М., 1979. С. И. Преображенский-
ОТКЛОНЯЮЩАЯ КАТУШКА, электрическая катушка,
к-рая под действием протекающего через её обмотки пило-
образного тока создаёт переменное магн. поле, отклоняю-
щее электронный луч в ЭЛП; осн. элемент эл.-магн.
отклоняющей системы. О. к. имеют разл. конструктивное
исполнение в зависимости от требуемого характера рас-
пределения магн. поля. Осн. параметры О. к. — совокуп-
ность величин, характеризующих пространств, распределе-
ние витков (их геометрич. размеры, форму, взаимное
расположение). В ЭЛП получили распространение гл. обр.
седловидные и тороидальные О. к. (рис.). Седловидная
О. к. — бескаркасная. Намотка осуществляется в спец, оп-
равки обмоточным проводом с термопластичным склеиваю-
щим слоем. После спекания и обжима седловидные
О. к. принимают форму внутр, полости оправки. Такие
О. к. обычно используют для создания магн. полей разл.
топологии, а также для получения требуемого полного
сопротивления катушки. Тороидальная О. к. имеет
каркас — магнитопровод, конфигурация к-рого определяет
форму катушки. Тороидальные О. к. подразделяются на
малослойные и многослойные. Малослойные О. к. в основ-
ном изготовляют с применением двух дополнительных
распределит, колец, закреплённых на торцевых участках
магнитопровода, в пазы к-рых укладывают витки. Ввиду
высокой воспроизводимости пространств, распределения
витков, данный тип О. к. используется в прецизионных
отклоняющих системах. Многослойные О. к. изготовляют
путём непосредств. намотки провода на каркас. По потреб-
ляемой мощности многослойные тороидальные О. к. имеют
предпочтение перед седловидными, однако из-за наличия
значит, излучаемых эл.-магн. помех и повыш. величин
индуктивностей они в основном применяются в цепях
кадровой телевиз. развёртки. А. 3. Волуцкис. р. и. Матуляусквс.
ОТКЛОНЯЮЩАЯ СИСТЁМАг совокупность электро-
дов и (или) эл.-магн. элементов (катушек с током),
формирующих поля, поперечные направлению движения
электронов, с целью изменения направления их движения;
часть электронно-оптической системы ЭЛП. О. с. размещает-
ся непосредственно за электронным прожектором. По типу
применяемых полей различают электростатич., эл.-магн.
и комбинированные О. с. В случае электростатич. О. с.
отклонение электронного пучка определяется выражением:
fga=0,5E//Ua, в случае эл.-магн. О. с.: sina=0,3 H//VUe ,
где а — угол отклонения пучка, Ua — потенциал пространст-
ва, в к-ром находится О. с., I — протяжённость области
поля с пост, напряжённостью Е или Н. Точка пересечения
линии, являющейся продолжением оси отклонённого пучка
вне поля О. с., с начальным направлением оси пучка
наз. центром отклонения. О. с. характеризуются
чувствительностью к отклонению, искажениями растра, де-
фокусировкой отклонённого пятна, формой воспроизводи-
мого сигнала, а также электрич. сопротивлением, ёмкостью
и индуктивностью элементов О. с. и др. параметрами.
Электростатические О. с. выполняются в виде
одной или двух пар отклоняющихся пластин (параллельных,
косо расставленных или определённым образом изогну-
тых), повёрнутых вокруг общей оси на 90 ° (рис. 1),
дефлектронов и радиально-отклоняющих систем. К О. с.
этого класса относятся также квазиэлектростатич. О. с.
типа «бегущей волны» (рис. 2) или скрещенных линий.
Электростатич. О. с. при больших углах отклонения сильно
искажают электронное пятно, в связи с чем они имеют
огранич. применение (обычно до углов отклонения —20 °),
напр. в осциллографических электронно-лучевых приборах.
Квазиэлектростатич. О. с. используются в случаях, когда
время пролёта эл-нами области отклоняющего поля соиз-
меримо с периодом изменения отклоняющего напряжения.
В широкополосных осциллографич. ЭЛП, работающих в
диапазоне частот 0—10 ГГц, получили распространение О. с.
с распределёнными параметрами, имеющие значительно
более сложную конструкцию.
Электромагнитные О. с. (рис. 3) выполняются в
виде обмоток (седловидного, тороидального или статор-
ного типов) на ферритовом или слоистом пермаллоевом
магнитопроводе и применяются при углах отклонения до
60 ° (см. Отклоняющая катушка). Эл.-магн. О. с. получили
широкое распространение в телевиз. устр-вах. Телевиз. О. с.
является одновременно частью схемы строчной и кадровой
развёртки телевизора и частью электронно-оптич. системы
кинескопа. Такая О. с. содержит две пары отклоняющих
катушек (ОК) горизонтального и вертикального отклонения
(соответственно строчных и кадровых), а в нек-рых слу-
чаях и корректирующие магниты, центрирующие магниты
или магниты чистоты цвета. Обычно двойные углы откло-
нения пучка по диагонали растра в кинескопах составляют
90 ° и 110°. При определённых электрич. параметрах
телевиз. О. с. должны иметь мин. потребляемую мощ-
ность, мин. геометрич. искажения (дисторсию) телевиз.
растра и искажения электронного пятна при его откло-
нении. Кроме того, в цветных кинескопах О. с. должна
обеспечивать автоматич. сведение трёх электронных пучков
на экране по всему полю растра (т. н. самосведение).
Требования, предъявляемые к О. с., удовлетворяются
благодаря определённому расположению витков в откло-
няющих катушках на магнитопроводе, а также придания
им оптич. формы. Так, седловидные ОК выполняются в
виде пары рамок, сложно изогнутых в зазоре между
оболочкой кинескопа и внутр, поверхностью магнитопро-
вода; в тороидальных ОК обмотка наматывается на магни-
топровод (цилиндрич. или колоколообразной формы) в
один или неск. слоёв, с прямым или косым расположе-
нием витков. Конструктивной особенностью тороидальных
О. с. является то, что их ОК имеют витки, проходящие
ОТКРЫТЫЙ
358
эффективных систем
Г. Д. Баландин.
но внеш, части магнитопровода. Магн. энергия, накапли-
ваемая при протекании тока по этим участкам витков,
сосредоточена с внеш, стороны О. с. Это обусловливает
более высокую энергию отклонения строчных тороидаль-
ных катушек по сравнению с седловидными. Наименьшую
мощность от источников питания, необходимую для откло-
нения электронного луча, потребляет гибридная телевиз.
О. с., содержащая седловидные строчные и многослойные
тороидальные кадровые ОК. Этот тип О. с. получил
наибольшее распространение в телевизорах с чёрно-белым
изображением и всё шире используется в цветных теле-
визорах. Совр. цветные кинескопы выпускаются в комплек-
сированном исполнении с отъюстированными и закреплён-
ными на них О. с.
Комбинированные О. с., сочетающие системы элект-
ростатич. и эл.-магн. отклонения (рис. 4), в настоящее
время (нач. 90-х гг.) не нашли широкого применения.
Лит.; Бриллиантов Д. П., Проектирование
магнитного отклонения, М., 1975.
ОТКРЫТЫЙ РЕЗОНАТОР, резонатор, в к-ром накопле-
ние энергии происходит в объёме между системой зеркал
(рис.). Длины волн собств. колебаний О. р. во много
раз меньше размеров зеркал и расстояния между ними.
Применяется в СВЧ и оптическом диапазонах (см. Опти-
ческий резонатор). Добротность О. р. составляет 103—10е.
Первые О. р. с плоскими зеркалами предложил в 195В
сов. ученый А. М. Прохоров. По сравнению с объёмными
резонаторами тех же размеров О. р. имеют более
редкий спектр собств. частот, что обусловлено большими
потерями на излучение для видов колебаний, имеющих
вариации поля в плоскости зеркал. В О. р. легко удаётся
реализовать дополнит, разрежение спектра (селекцию мод)
введением спец, селектирующих элементов или подбором
формы и положения зеркал.
Лит.: Вайнштейн Л- А., Открытые резонаторы и открытые волно-
воды, М-, 1966.
ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПРИБОР, элект-
ронный прибор, обеспечивающий представление информа-
ции, носителем к-рой является электрич. сигнал, в форме,
удобной для визуального восприятия. Информация воспро-
изводится либо в виде цифр, букв, условных символов,
либо в виде линий и контуров, либо — полутонового изо-
бражения. В зависимости от способа преобразования сиг-
нала в видимое изображение различают О. и. п.
электронно-лучевые (см. Приёмный электронно-лучевой
прибор), вакуумные катодолюминесцентные (см. Катодо-
люминесцентный индикатор), газоразрядные (см. Газораз-
рядные индикаторы, Газоразрядная индикаторная панель)
и твердотельные, к к-рым относятся О. и. п. на основе излу-
чающих диодов, жидкокристаллический прибор отображе-
ния информации, электролюминесцентный прибор отобра-
жения информации, электрохромный индикатор и др.
ОТРАВЛЕНИЕ катОда, снижение (иногда полная
потеря) эмиссии катода, обусловленное увеличением работы
выхода электронов в результате взаимодействия материала
эмитирующей поверхности с остаточными газами и парами
в ЭВП. По хим. воздействию на катод газы и пары
условно разделяют на отравляющие (CI, Os, СО, СОг,
HvO, F, S, Zn и др.), восстанавливающие (Hq, СН4)
и инертные (N, Аг, Ne, Кг, Не). Благоприятной
средой для работы термоэлектронного катода (ТЭК)
является атмосфера с преобладающим содержанием Но.
Для каждого сочетания катод — газ (или пар) существует
критическое давление газа (пара) ркр, ниже к-рого
О. к. не наступает. О. к. быстро усиливается, если давление
поднимается выше ркр . Для ТЭК критич. давление увели-
чивается с увеличением темп-ры катода. Устойчивость ка-
тода к отравлению характеризуется также его способно-
стью к восстановлению эмиссии после устранения
отравляющего фактора. Скорость и степень восстановления
увеличиваются с уменьшением давления отравляющего газа
или пара, а для ТЭК также с увеличением рабочей
темп-ры. При больших давлениях отравляющего газа (па-
ра) и (или) низкой темп-ре ТЭК О. к. может оказаться
необратимым. В этом случае для полного или частич-
ного восстановления эмиссии необходимо дополнит, акти-
вирование ТЭК при повыш. темп-ре. Из всех ТЭК наименее
устойчивы к отравлению катоды на основе соединений
бария. Почти для всех оксидных и металлопористых
катодов ркр кислорода составляет 10 —10— Па (при
рабочей темп-ре 1000—1150 К для оксидных катодов и
1300—1450 К для металлопористых); значение рКр СОг
и СО соответственно на один и два порядка больше.
Самым устойчивым к отравлению является катод из гекса-
борида лантана. При рабочей темп-ре 1770—1920 К ркр
кислорода (или воздуха) для него составляет примерно
10-2 Па
Восстанавливающие газы могут оказывать благоприятное
действие на работу катодов только при определённых
условиях. Так, для оксидного катода при темп-ре 1070 К
давление Нг не должно превышать ~10 Па, давление
СН4 -6-10 Па. И. В. Юдинсквя.
ОТРАЖАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИ-
ЧЕСКИХ волн. элемент акустоэлектронных устройств,
предназначенный для изменения направления распростране-
Отклоняющая система. Рис. 1. Электростатичес-
кая отклоняющая система конденсаторного типа
с низкой чувствительностью, предназначенная
для работы в диапазоне частот 0—300 МГц:
1 — входная диафрагма, экранирующая откло-
няющую систему от прожектора; 2 — сигналь-
ная пара пластин изломанного типа, отклоняю-
щая пучок по вертикали; 3 — экранирующая ди-
афрагма; 4 — временная пара пластин, откло-
няющая пучок по горизонтали.
Рнс. 2. Простая отклоняюще-звмедляющая сис-
тема (ОЗС) типа «бегущей волны» с сосредото-
ченными параметрами, предназначенная дл$ ра-
боты в диапазоне частот 0—300 МГц: 1 и 1'— вхо-
ды ОЗС; 2 и 2' — сосредоточенные индуктивно-
сти L; 3 и 3'— сосредоточенные ёмкости С; 4
и 4' — выходы ОЗС (к нагрузке).
Рис. 3. Схема электромагнитной отклоняющей
системы: 1—пара обмоток с током I, создаю-
щих поле с напряжённостью Н для отклонения
электронного пучка в горизонтальной плоско-
сти нв угол а; 2 — кольцевой магнитопроаод.
359
ОТРАЖАТЕЛЬНЫЙ
ния поверхностных акустических волн (ПАВ). О. п. а. в.
представляет собой отражающие решётки с периодом d
из металлич. или диэлектрич. полосок или канавки
в звукопроводе, установленные перпендикулярно или
наклонно к падающей волне. Ширина полоски или
глубина канавки значительно меньше длины ПАВ. Интер-
ференция ПАВ от большого числа (неск. сотен) отражаю-
щих полосок (канавок) позволяет получить высокий коэф,
отражения (~1) в узкой полосе частот с центр, часто-
той fo=cn/2df где сп — скорость ПАВ.
О. п. а. в. используется при создании резонаторов на по-
верхностных акустических волнах (с нормальным отраже-
нием), линий задержки, полосовых фильтров, а также
фильтров сжатия импульсных сигналов с большим про-
изведением времени задержки сигнала на ширину полосы
пропускания.
Лит.: Уильямсон Р., в кн.: Фильтры на поверхностных акусти-
ческих волнах, пер. с англ., М., 1981. А. П. Кундин.
ОТРАЖАТЕЛЬНЫЙ КЛИСТРОН, электровакуум-
ный СВЧ прибор, предназначенный для генерации СВЧ
колебаний малой мощности (от единиц мВт до единиц Вт);
разновидность клистрона. В О. к. (рис. 1) электронный
поток, сформированный электронной пушкой и ускоренный
полем пост, напряжения между катодом и объёмным резо-
натором (ОР), попадает в ОР, где взаимодействует с
СВЧ полем. В результате скорости эл-нов в потоке
периодически изменяются. При дальнейшем движении
между ОР и отражателем, потенциал к-рого отрицателен от-
носительно катода, ускоренные эл-ны (пролетающие ОР в
ускоряющий период СВЧ поля) и замедленные (попадающие
в тормозящее поле резонатора) тормозятся, изменяют нап-
равление движения на обратное (отражаются) и к моменту
возврата в ОР группируются в сгустке около «централь-
ного» эл-на (рис. 2), пролетающего ОР в прямом направ-
лении при изменении СВЧ поля с ускоряющего на тормо-
зящее. При этом ускоренные эл-ны подойдут к Отражателю
ближе, чем неускоренные (центральные), в то время как
замедленные эл-ны повернут к резонатору по сравнению
с центральными на большем расстоянии от Отражателя.
Отрицат. напряжение отражателя выбирается таким, чтобы
эти периодически формирующиеся сгустки эл-нов попадали
в тормозящий (для обратного движения) полупериод СВЧ
поля (рис. 2) и отдавали ему часть своей кинетич.
энергии. Т о., в О. к. реализуется положит обратная
связь по электронному потоку, обеспечивающая возмож-
ность самовозбуждения СВЧ колебаний в ОР (начальное
напряжение в ОР возникает благодаря флуктуациям ка-
тодного электронного тока). Эл-ны, вылетающие из ОР в
на магн итоп роводе.
Рис. 4. Отклоняющая система комбинированного
типа с общим центром отклонения (поле Е откло-
няет электронный пучок в вертикальном направ-
лении, поле Н — в горизонтальном): 1 — стекло-
оболочка электронно-лучевого прибора; 2 —
обмотка электромагнитной отклоняющей систе-
мы; 3 — внешний ферритовый магнитопровод;
4 — внутренний магнитопровод; 5 •— электроста-
тические отклоняющие пластины, образованные
проводящими покрытиями
течение полупериода, когда напряжённость СВЧ поля меня-
ется от максимально положительной до максимально отри-
цательной, не группируются, а рассеиваются, возвращаясь
в резонатор почти равномерно в течение целого периода.
Существует оптим. значение напряжения отражателя, к-рое
соответствует движению сгустков в ОР при максимуме
тормозящего поля. При этом энергия, отдаваемая сгустками
СВЧ полю, максимальна, а время движения центр, эл-на
из ОР к отражателю и обратно равно (n-f-3/<) периодам
СВЧ поля (п — целое число). При изменении напряжения
отражателя изменяется время движения эл-нов между ОР
и отражателем; в результате сгустки возвращаются в
ОР не в максимум поля и отдаваемая ими энергия
уменьшается, уменьшаются амплитуда СВЧ поля, группиров-
ка эл-нов, выходная мощность (рис. 3). Интервалы напря-
жения отражателя, соответствующие СВЧ колебаниям в ОР,
наз. зонами генерации или самовозбуждения, а число п —
номером зоны (обычно п=2—6).
О. к. разработан в 1940 группой сов. учёных и инженеров—
Н Д. Девятковым, Е. Н Данильцевым, И. В. Пискуновым,
и независимо от них сов. инж. В. Ф. Коваленко. Первые
работы по теории О. к. были опубликованы сов. физиками
Я. П Терлецким в 1943 и С. Д. Гвоздовером в 1944.
О. к. предназначены для работы в дециметровом, санти-
метровом и миллиметровом диапазонах волн; их кпд ок.
1 %, хотя макс кпд, реализованный в дециметровом диа-
пазоне на нулевой зоне (п=0), превышает 20%. В связи
с тем, что при изменении напряжения отражателя сгустки
попадают в резонатор «раньше» или «позже» момента,
соответствующего максимуму тормозящего СВЧ поля, пе-
риод СВЧ колебаний соответственно уменьшается или увели-
Открытый резонатор. Открытые резонаторы с
плоскими и криволинейными зеркалами: с плос-
кими зеркалами (а); с плоскими зеркалами и
металлическим или диэлектрическим стержнем
(6); коаксиально-цилиндрический (в); конфокаль-
ный со сферическими зеркалами (г); лолукон-
фокальный со сферическим и плоским зеркала-
ми (д); цилиндрические с внешним (е) и внут-
ренним (ж) параболическими зеркалами; цилин-
дрические с внешним (з) и внутренним (и) эл-
липсоидальными зеркалами.
ОТРАЖЕНИЕ
360
чивается. Тем самым в О. к. осуществляется электрон-
ная перестройка частоты (рис. 3). Это важное св-во
используется в системах с автоматич. подстройкой или пере-
стройкой частоты, в системах с частотной модуляцией.
Диапазон электронной перестройки (настройки) на уровне
ЗдБ (в пределах к-рого мощность уменьшается в 2 раза
относительно макс, значения в данной зоне) определяется
полосой пропускания колебательной системы О. к. и состав-
ляет обычно доли процента — процент, если не приняты
спец, меры для её увеличения. Перестройку частоты можно
осуществлять механически, изменяя объём ОР путём дефор-
мации одной из стенок или вводя в него металлич.
или диэлектрич. тело; в О. к. с дополнит, резонаторами —
перестраивая частоту одного из них; в О. к. с т. н. внеш-
ним (съёмным) резонатором — с помощью спец, механиз-
ма перестройки, изменяющего объём ОР. Дополнит, вы-
сокодобротный резонатор, подсоединённый к ОР О. к., поз-
воляет существенно повысить стабильность частоты коле-
баний. О. к. применяют в качестве гетеродина супергете-
родинного радиоприёмника, задающего генератора радио-
передатчиков, генератора малой мощности в радиолокац.,
радионавигац. телевиз. системах, устр-вах измерит тех-
ники и т. д.
Лит..- Коваленко В. Ф., Введение в электронику сверхвысоких частот,
2 изд., М-, 1955; Гайдук В. И., Палатов К. И., Петров Д= М=,
Физические основы электроники сверхвысоких частот, М., 1971, Лебе-
дев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 2, М., 1972. Д. М Петров.
ОТРАЖЕНИЕ ВОЛН, явление, возникающее на гра-
нице раздела двух сред при падении на неё волны (эл.-
магн., упругой и т. д.) и состоящее в образовании дру-
гой — отражённой — волны, распространяющейся «об-
ратно» в среду, из к-рой пришла падающая волна. На
О. в. основаны радио-, оптич. и акустич. локация, дей-
ствие зеркал и т. д. Отражением радиоволн от ионо-
сферы обусловлена возможность дальней радиосвязи.
Если положение границы раздела и параметры сред
не зависят от времени, то частота колебаний в падаю-
щей и отражённой волнах одинакова.
Отражение эл.-магн. волн количественно характеризуется
одним из трёх коэф, отражения: а) величиной Q, рав-
ной отношению потоков энергии в отражённой и падаю-
щей волнах; обычно используется в оптике; б) коэффи-
циентами отражения по напряжению (рн) или по току
(qt), равными отношению (в тех же волнах) комплекс-
ных амплитуд напряжений (либо напряжённостей электрич.
поля) или токов (либо напряжённостей магн. поля); они
чаще используются в электронике и радиотехнике. Меж-
ду величинами q, gH, qt, волновым сопротивлением ZB и
сопротивлением нагрузки Z существуют след, соотноше-
ния: е=|ен|2=|от12; ен=—ет; eH=(z—z.) I (z+zB). Если
Z=ZB, то отражение отсутствует (имеет место бегущая
волна); если Z — величина мнимая, a Z, — действитель-
ная (нет потерь энергии), то волна полностью, без по-
глощения, отражается (образуется стоячая волна). В об-
щем случае величина QH — комплексная.
При отражении эл.-магн. волн от плоской границы раз-
дела двух изотропных сред с относит, диэлектрич. и
магн. проницаемостями е,, р,. (для первой среды) и
е, > Цг (для второй) угол падения i равен углу отраже-
ния. Важное значение имеют случаи, когда вектор напряжён-
ности электрич. или магн поля падающей волны параллелен
границе раздела. В первом случае Zb=q,/cos i, a Z=
=Cr/cosr, во втором ZB=Qj-cosi, a Z=p,-cos г; здесь
Ql= 1 20л -V цг./ег, , q,= 1 20 л • V цг /ег — вол-
новые сопротивления сред, г — угол преломления, удов-
летворяющий соотношению sini/sinr—п, где п — пре-
ломления показатель. Это значит, что двум разл. поля-
ризациям волн соответствуют разные коэф, отражения.
Обычно Jir =p, =1, ег >ег.. При этом для волн
с магн. полем, параллельным границе раздела, от-
сутствует отражение (q„=qt=q=0), если угол падения
удовлетворяет условию tg i=Vtr /е,.= п. Величина i, удов-
летворяющая этому условию, наз. углом Брюстера.
Этот важный случай используется для получения линейно
Отражательный клмстрон. Рис. 1. Схема отража-
тельного клистрона* 1 — катод; 2 — фокусирую-
щий электрод; 3 — сетки объёмного резонатора,
«разделяющие» поля и пропускающие электрон-
ный поток; 4— отражатель; 5 — электронный
поток; 6 — объёмный резонатор; 7 — волновод;
В — вакуумно-плотное диэлектрическое «окно»
вывода СВЧ энергии; 9 — источник напряжения
подогрева катода; 10 — источник напряжения ре-
зонатора; 11 — источник напряжения отражателя;
Е — амплитуда СВЧ поля в резонаторе; 1 — вре-
менная координата; <п — циклическая частота СВЧ
поля.
Рис. 2. Схема группирования электронов в отра-
жательном клистроне: Е — амплитуда СВЧ поля в
резонаторе; Т — период СВЧ поля; п — номер
эоны самовозбуждения колебаний; t — времен-
ная координата; ы——циклическая частота («-}-»,
«ц», «—» — на пространственно-временной
диаграмме соответственно ускоренный, цент-
ральный и замедленный электроны).
Отражатель
Рис. 3. Зависимость выходной мощности (сплош-
ная линия) и частоты (пунктирная линия) отра-
жательного клистрона от напряжения на отра-
жателе: А — ширина зоны генерации; Б — диапа-
зон электронной перестройки (настройки) частоты
по уровню половинной мощности; Р/Ртах — отно-
сительная выходная мощность; f0 — частота коле-
баний в центре зоны; М — отклонение частоты
от fe; UR — напряжение отражателя.
Отрицательное дифференциальное сопротивле-
ние. Вольт-амперная характеристика активного
элемента электрической цепи: U — напряжение;
I — ток; АВ — участок, соответствующий состоя-
нию с отрицательным дифференциальным сопро-
тивлением.
поляризованного излучения. Если рг ег <Сцг.ег (п2<СП|), то
существует такой угол падения io=arcsin (1 /п), что при
i>iu волна полностью отражается от границы раздела; угол
io наз. углом полного (внутреннего) отраже-
ния. На основе такого отражения оказывается возможным
создавать, напр., диэлектрич. волноводы.
Для анизотропных сред угол падения может быть не ра-
вен углу отражения. Более того, возможны случаи, ког-
да фазовые скорости как падающей, так и отражённой
волны направлены к границе раздела.
Лит..- Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976; Крауфорд Ф.,
Волны, пер. с англ., 3 изд., М., 1984. Р. А. Силин.
ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ, см. в ст. Вторичная
электронная эмиссия.
ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ СО-
ПРОТИВЛЕНИЕ, свойство нек-рых элементов электрич.
цепей, выражающееся в уменьшении падения напряжения
U на них при увеличении протекающего тока I (или на-
оборот). О. д. с. характеризуется величиной R=(AU/Ai)<cO.
Элемент с О. д. с. не потребляет электрич. энергии, а от-
даёт её в цепь, т. е. является активным элемен-
том.
Возникновение О. д. с. возможно лишь в нек-рой облас-
ти значений токов и напряжений, за пределами к-рой
(AU/Af)>0; оно указывает на наличие падающего
участка АВ на вольт-амперной характеристике
элемента (рис.). Причина появления О. д. с. может быть
различна (см., напр., Туннельный диод, Лавинно-пролёт-
ный диод. Диод с междолинным переходом электронов,
Тиристор). Если абс. величина О. д. с. элемента меньше
суммы положит, сопротивлений остальных элементов цепи,
то его роль сводится к частичной компенсации потерь в
цепи; в противном случае состояние электрич. цепи яв-
ляется неустойчивым, так что возможен её переход в др.
состояние устойчивого равновесия либо в цепи возникают
электрич. колебания (см. Генератор электрических коле-
баний).
ОТТЕСНЕНИЕ ТбКА эмиттера, явление возраста-
ния плотности тока эмиттера /э в биполярном транзис-
торе от-центр, участков эмиттера к его периферии при
высоких уровнях инжекции неосновных носителей заряда.
В результате О. т. при больших j3 центр, участки эмит-
тера практически перестают работать. О. т. вызывается ба-
зовым током, протекающим в базовой области транзис-
тора по направлению от периферии эмиттера к центру,
что приводит к падению напряжения в базе вдоль пере-
хода эмиттер — база. С увеличением j3 (и, следовательно,
базового тока) различие в падениях прямого напряжения
в центре эмиттера и на его периферии увеличивается,
в результате чего увеличивается и эффект О. т.
О. г,- наиболее сильно выражено в мощных биполяр-
ных транзисторах, характеризующихся большой площадью
эмиттера и высокими значениями )э, где это явление
играет отрицат. роль. Для более эффективного использо-
вания эмиттера в таких транзисторах его делают раз-
ветвлённым с высоким отношением периметра к площади.
ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ, ОТ-
вод тепла, выделяющегося при работе прибора, с целью
обеспечения температурного режима, необходимого для
нормального функционирования его элементов. Выделе-
ние тепл& в электронном приборе может быть обуслов-
лено бомбардировкой заряженными ч-цами поверхности
электродов, электрич., эл.-магн. и др. потерями. Величи-
на тепловыделения определяется подводимой к прибору
мощностью и его кпд, причём трудности в реализации
О. э. п. возрастают с увеличением уд. тепловых нагру-
зок на элементы (при повышении мощности, рабочей час-
тоты, миниатюризации), при использовании криогенных
темп-p (напр., для охлаждения сверхпроводящих резона-
торов и соленоидов) и т. д. Необходимость О. э. п. во
многом определяет их конструкцию, габаритные размеры
и массу, возможность достижения требуемых энергетич.
параметров. Нарушение режимов О. э. п. ведёт к повы-
шению темп-ры отд. элементов и узлов, что вызывает
ускорение необратимых процессов (напр., повышение ско-
рости испарения, изменение эмиссионных характеристик,
снижение электрич. прочности, развитие усталостных разру-
шений) и, следовательно, снижение ресурса и повыше-
ние вероятности отказа приборов.
О. э. п. классифицируют по способу передачи тепла от
тепловыделяющего элемента прибора к окружающей сре-
де. О. э. п. теплопроводностью (один из осн. спо-
собов отвода тепла в электронных приборах) осущест-
вляется посредством применения активных или пассив-
ных элементов конструкции, обеспечивающих тепловую
связь прибора (или его тепловыделяющих элементов) с
узлами радиоэлектронной аппаратуры или прибора, имею-
щими автономное охлаждение. Для изготовления таких
элементов используют материалы с высокой теплопровод-
ностью (в т. ч. диэлектрические), а также тепловые тру-
бы. Широкое распространение получило О. э. п. конвек-
цией— эффективный способ отвода тепла, основанный
на циркуляции газообразного или жидкого в-ва (тепло-
носителя). Различают естественную и вынужденную конвек-
цию. В первом случае движение теплоносителя у по-
верхности охлаждаемого элемента осуществляется за счёт
градиентов темп-ры теплоносителя, во втором —— напор-
ными устр-вами системы охлаждения (вентиляторами, насо-
сами и др.). Выбор вида теплоносителя диктуется его
теплофиз. св-вами и условиями эксплуатации прибора. В
качестве газообразного теплоносителя обычно исполь-
зуют воздух, в качестве жидкого — воду, преим. дистил-
лированную или деионизованную (см. Водоподготовка),
антифризы, органич. соединения (напр., кремний- и фтор-
органические).
Реже применяются такие способы О. э. п., как охлаж-
дение излучением или отвод тепла, сопровождающийся
изменением агрегатного состояния в-ва, с к-рым контак-
тирует тепловыделяющий элемент (напр., испарит, способ,
основанный на использовании теплоты фазового перехода
жидкость — пар).
Охлаждение ЭВП. Характерные для ЭВП виды теп-
ловыделения (диссипативные потери) связаны гл. обр. с
а) потерями кинетич. энергии эл-нами, бомбардирующи-
ми электроды (в балансе тепловыделения эти потери до-
стигают 70% и более); б) протеканием тока по проводни-
кам цепи накала; в) ионной бомбардировкой поверх-
ности электродов (гл. обр. в газоразрядных приборах);
г) высокочастотными потерями в проводящих и диэлектрич.
элементах ЭВП (см. Скин-эффект, Диэлектрические поте-
ри); д) тепловым излучением элементов с повыш. темп-рой
(преим. элементов катодно-подогревательных узлов, се-
ток); е) излучением плазмы и плазменных микрообразо-
ваний на поверхностях электродов, подверженных интен-
сивной электронной бомбардировке. Специфика тепловых
процессов и охлаждения ЭВП обусловлена высокими зна-
чениями уд. тепловых нагрузок на поверхности электро-
дов (до 5«103 Вт/см2), многообразием типов ЭВП, форм
конструкций их теплонагруженных элементов, разнооб-
разием применяемых материалов и ограничениями по уров-
ню или диапазону их рабочих темп-p. В ЭВП получили
распространение разл. способы отвода тепла, наиболее
широко применяется охлаждение конвекцией. При тепло-
вых нагрузках на элементы ЭВП более 300—500 Вт/см2
обычно используют конвективный теплообмен при турбу-
лентном течении, часто интенсифицированный поверхност-
ным кипением или применением спец, турбулизаторов.
Величина рабочих тепловых нагрузок на поверхности теп-
лообмена может достигать З-IO3 Вт/см2, их повышение
ограничивается гидродинамич. неустойчивостью теплоноси-
теля в каналах систем охлаждения и др. факторами. Для
охлаждения электродов ЭВП, работающих при сверх-
высоких тепловых нагрузках (5*103 Вт/см2 и более), ис-
пользуют способ, при к-ром теплоноситель прокачивает-
ся через пористую металлич. (обычно медную) струк-
туру, имеющую надёжный тепловой контакт с теплоот-
дающей поверхностью электрода. Пористая структура дол-
ОЧИСТКА
362
жна иметь систему сообщающихся пор с размерами по-
рядка долей мм. Такая схема охлаждения позволяет до-
стигнуть рекордных значений теплоотдачи (50 Вт/см2-град
и более), обладает высокой энергетич. эффективностью,
однако требует более сложного технологич. обеспече-
ния. Для охлаждения анодов мощных генераторных ламп
эффективен испарит, способ (см. Вапотрон). Охлаждение
ЭВП, работающих в циклич. режиме с малой продолжи-
тельностью рабочей части цикла, может быть осуществле-
но передачей тепла твёрдому телу, находящемуся при
темп-ре плавления; при этом используют органич. сое-
динения, соли и сплавы с темп-рой плавления до 100—
150 °C и высокой теплотой фазового перехода твёрдое
тело — жидкость. В катодно-подогревательных и катодно-
сеточных узлах осн. способом передачи тепла является
теплообмен излучением в сочетании с теплопроводностью.
Как самостоят. способ охлаждения ЭВП теплообмен излу-
чением имеет огранич. применение (используется в основ-
ном для приборов и их узлов, работающих в условиях
высокого вакуума).
Об особенностях охлаждения мощных ПП приборов см
в ст. Мощный транзистор. Силовой полупроводниковый
Диод.
Лит.: Краус А. Д., Охлаждение электронного оборудования, пер. с
англ., Л., 1971; Рот коп Л. Л., Спокойный Ю. Е-, Обеспечение теп-
ловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры, М.,
1976; Лыков А. В., Тепломассообмен. Справочник, 2 изд., М., 1978;
Дан П. Д., Рей Д. А., Тепловые грубы, пер. с англ., М., 1979.
В. А. Хмара.
Охлаждение лазеров. Тепло от охлаждаемых эле-
ментов лазеров передаётся с помощью теплоносителя в
теплообменник с последующим выделением в окружаю-
щую среду. Конструктивное исполнение систем охлажде-
ния лазеров, выбор теплоносителя и теплообменника
определяются типом лазера, требуемой эффективностью
теплоотвода, режимом работы и св-вами охлаждаемых
устр-в и др. факторами. Применительно к лазерам ис-
пользуют три способа теплоотвода: газовый, контактный
и жидкостный. Одной из осн. характеристик, определяю-
щих выбор того или иного способа, является уд. тепло-
вая нагрузка q тепловыделяющего элемента. При q=2—
5 Вт/см2 возможно газовое охлаждение, при q~5—
10 Вт/см~ — контактное, при q=10—500 Вт/см2 — жидкост-
ное. Газовые системы охлаждения лазеров бывают как
неавтономными (проточными), в к-рых газообразный тепло-
носитель поступает от общей магистрали с последую-
щим выбросом в окружающую среду, так и автоном-
ными (замкнутыми) с прокачкой теплоносителя (рис.). При
контактном способе охлаждения тепло от тепловыделяю-
щих элементов отводится в окружающую среду через
металлич. контакты, площадь к-рых обычно не превыша-
ет 25% площади боковой поверхности элемента.
Жидкостные системы охлаждения лазеров, как прави-
ло, используют для твердотельных лазеров. Наиболь-
шее распространение получили одно- и двухконтурные
системы в автономном и неавтономном исполнении. Теп-
лоносители для таких систем должны быть прозрачны в
полосах накачки активных элементов и для ламп накач-
ки; характеризоваться высокой фотохим. и тепловой ус-
тойчивостью, хим. инертностью и стабильностью теплофиз.
параметров в широком диапазоне темп-p окружающей
среды. По совокупности этих характеристик наиболее под-
ходящим теплоносителем для жидкостных систем охлаж-
дения лазеров является дистиллированная вода, однако
при темп-ре окружающей среды ниже 0 °C (точка замер-
зания воды) приходится использовать органич. теплоноси-
тели, уступающие воде по мн. параметрам. Для умень-
шения тепловой нагрузки на активный элемент в тепло-
носители часто вводят добавки для фильтрации той час-
ти спектра излучения лампы накачки, к-рая не участвует в
процессе генерации. К системам охлаждения для ПП ла-
зеров предъявляются дополнит, требования по стабилиза-
ции темп-ры, ограничению вибраций и уменьшению мас-
сы и габаритных размеров систем. Наибольшее распро-
странение с учётом этих дополнит, требований получили
проточные и замкнутые криогенные системы охлаждения,
использующие теплоту испарения сжиженных газов.
Лит.: БелостОцкий Б. Р., Любавский Ю. В., Овчинников В. М.,
Основы лазерной техники, М., 1972; Волохов В. А., Хрыч и ков Э. Е.,
Киселёв В. И., Системы охлаждения теплонагруженных радиоэлектрон-
ных приборов, М., 1975. М. И. Румянцев.
ОЧЙСТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ, удаление с поверхнос-
ти изделий различных загрязнений в виде пыли, плёнок
посторонних веществ, слоя окислов и т. д., составляю-
щих поверхностный слой толщиной 0,001—1 мкм. Методы
О. п., применяемые в технологии ИЭТ, по характеру про-
цесса подразделяются на физические (очистка кистью,
скруббированием, УЗ кавитацией, растворением), химичес-
кие (сжиганием, травлением и т. п.) и физико-химичес-
кие (сочетающие указанные выше способы); по агрегат-
ному состоянию среды — на мокрые (в жидкости или кон-
денсирующихся парах) и сухие (в газовой среде или
вакууме); по качеству очистки — на предварительные (до
величины загрязнения 10~—10~ г/см2) и финишные (до
10~7—ю-’ г/см').
Выбор метода О. п. зависит от природы загрязнения
и его стойкости к применяемому воздействию (послед-
няя должна быть намного ниже стойкости материала из-
делия, чтобы в процессе очистки не повредить самой
очищаемой поверхности). Т. к. изделия обычно покры-
ты смесью разл. загрязнений, то для их удаления по-
следовательно применяют неск. разл. способов, добиваясь
требуемого качества очистки.
Мокрая О. п. осуществляется растворением или хим.
травлением загрязнений с последующей промывкой по-
верхности (дистиллированной водой, спиртом или аце-
тоном) и сушкой изделия (в центрифуге, потоком обес-
пыленного воздуха или в спирте). Базовая установка для
мокрой О. п. представляет собой герметичную камеру с
рядом последовательно расположенных ванн, разделённых
Охлаждение электронных приборов. Обобщён-
ная схема системы охлаждения лазеров с про-
качкой теплоносителя: 1—лазер; 2 — трубо-
проводы; 3 — теплообменник; 4 — бак с тепло-
носителем; 5 — насос
Очистка технологических газов. Рис. 1. Схема
устройства дпя очистки воздуха от аэрозолей:
1 — вентилятор; 2 — фильтр; 3 — решётка, на-
правляющая поток воздуха.
Рис. 2. Схема патронного фильтра для очистки
газов от газообразных примесей: 1 — корпус;
2 — материал, поглощающий примеси.
Рис. 3. Схема устройства для. диффузиодеэй
очистки газа: I—корпус: 2 — нагреватель; 3 —
мембрана.
363
ПАНКА
шлюзовыми устр-вами (исключают потерю растворителей,
предохраняют воздух в помещении от вредных испаре-
ний). В зависимости от вида изделия и требуемого ка-
чества очистки конкретные установки либо содержат часть
оборудования базовой модели, либо при необходимости
объединяются в комплексы, по числу и составу устр-в
превышающие базовый вариант. Мокрая О. п. может быть
и предварительной, и финишной.
Сухая О. п. достигается распылением загрязнений по-
током тяжёлых ионов (ионное травление) или сжиганием
их в среде активир. кислорода или галогенов (реактив-
ное травление), при этом летучие в-ва, образующиеся
в процессе сжигания загрязнений, удаляются откачкой.
Сухая О. п. проводится в обычных муфельных печах
(в к-рых нагреваемый материал изолирован от продуктов
сгорания топлива) или в спец, плазменных установках. В
80-х гг. усиливается тенденция к объединению процесса
сухой очистки с последующими технологич. операциями
(напр., плазменной финишной очистки с напылением плё-
нок) в одном производств, цикле с использованием одной
рабочей камеры, что исключает возможность вторичного
загрязнения уже очищенной поверхности. Сухая очистка,
как правило, бывает финишной.
ОЧЙСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ, удале-
ние из технологич газов посторонних твёрдых, жидких и
газообразных примесей или уменьшение их количества
до предельно допустимого уровня. Для мн. технологич.
процессов в произ-ве электронных приборов и др. ИЭТ тре-
буется газообразная технологич. среда особой чистоты.
Однако большинство газов, получаемых пром, способом,
не удовлетворяют требованиям технологии электронных
приборов и нуждаются в дополнит, очистке от примесей
Оз, HgO, N2 и СО^.
Для О. т. г. применяют разл. способы в зависимости от
св-в газа, его хим. состава и требуемой степени чистоты.
Напр., для очистки газов, в т. ч. воздуха, от аэрозолей
(что необходимо при литографии, сборке ИС и ПП прибо-
ров) применяют фильтры (рис. 1) из малопористого ма-
териала, к-рый в процессе фильтрации не разрушается
с выделением пыли (таким материалом может быть стек-
лоткань, вата из полимерных волокон). С помощью таких
фильтров удаётся снизить содержание аэрозолей (с разме-
рами ч-ц 0,5 мкм и менее) до 2 ч-ц в 1 дм’.
Очистка от газообразных примесей (напр., очистка водо-
рода, азота или аргона от кислорода и водяных паров)
осуществляется пропусканием очищаемого газа через
фильтр в виде патрона (рис. 2), заполненного алюмо-
гелем, силикагелем, цеолитом или др. материалом (чаще
всего в виде гранул). Сверхтонкая очистка обеспечивает-
ся диффузионным методом: газ пропускают через мем-
брану, задерживающую примеси (рис. 3). Напр., для очист-
ки водорода используют палладиевую мембрану, нагре-
тую ДО темп-ры св. 500 °C. С. А Преображенский.
ПАЙКА, процесс получения неразъёмного соединения
путём нагрева места П. и заполнения зазора между сое-
диняемыми деталями (из металлов и сплавов, стекла,
керамики и др.) расплавленным припоем с его после-
дующим отвердеванием. П. осуществляют для получения
пост, электрич. контакта с малым переходным сопротив-
лением или механически прочного (иногда герметично-
го) шва. П. позволяет изготовлять сложные по конструк-
ции узлы из сравнительно простых деталей, в т. ч. выпол-
ненных из разнородных материалов.
Применение П. возможно в тех случаях, когда сое-
диняемые материалы смачиваются припоем, материалы
и припой способны к взаимной диффузии и частичному
растворению друг в друге. При П. деталей из разнород-
ных материалов для обеспечения прочного соединения
подбирают материалы с близкими значениями коэф, термич.
расширения или используют высокопластичные припои,
к-рые ослабляют возникающие в местах соединения
механич. напряжения. Темп-ра плавления припоя должна
быть ниже темп-ры плавления соединяемых материалов
и выше темп-ры последующих технологич. операций и
темп-ры эксплуатации устр-ва.
Для улучшения качества соединения в процессе П. час-
то используют флюсы, к-рые должны обладать доста-
точной хим. активностью, чтобы удалять неорганич. за-
грязнения в месте соединения спаиваемых деталей и
предотвратить спай от последующей коррозии. Нередко
для более надёжного соединения паяные детали заранее
смачивают припоем. П. проводят либо в активных газо-
вых средах (СО, Н?), либо в защитной газовой среде
(N2), либо в вакууме, при импульсном нагреве; сообщают
одной из соединяемых деталей НЧ (до 50 Гц) или УЗ
колебания; вводят в припои или флюс межфазно-актив-
ные добавки (Ti, Мп, Ni, Sn).
Г1. выполняют вручную (электрич. паяльником, микро-
паяльником, термокарандашом, газовыми или бензиновыми
Пайка. Пайка «волной»: f—электронные при-
боры (интегральные схемы); 2 — печатная плата;
3 — печатные проводники; 4 — ванна с припоем;
5 — подача воздуха дпя образования волны
припоя.
ПАЛЛАДИЙ
364
паяльниками, паяльными лампами) либо на спец, обору-
довании, где процесс соединения однородных деталей ав-
томатизирован. Примером такого высокопроизводит. про-
цесса служит П. «волной», применяемая, напр., при печат-
ном монтаже электронных приборов: печатная плата с ус-
тановленными на ней приборами и компонентами, выво-
ды к-рых пропущены через сквозные отверстия на кон-
тактных площадках печатных проводников, перемещается
над ванной с жидким припоем и обрабатывается вол-
ной или струёй этого припоя, к-рая формируется в ван-
не и касается платы снизу (рис.).
Различают низкотемпературную, или мягкую (темп-ра
плавления припоя ниже 450 °C), и высокотемператур-
ную, или твёрдую (св. 450 °C), П. Низкотемпературную
П. используют гл. обр. в произ-ве резисторов, конден-
саторов, акустоэлектронных приборов при сборке нек-рых
типов ПП приборов и ИС; высокотемпературная П. — при
изготовлении мн. типов ЭВП (особенно мощных генера-
торных ламп), магнетронов, клистронов и др. СВЧ при-
боров.
Лит.: Любимов М. Л., Спаи металла со стеклом, 2 изд., М., 1968;
Лаш к о Н= Ф., Л а ш к о С. В., Пайка металлов, 3 изд., М., 1977; Чис-
тяков Ю Д., Рай нова Ю. П., Физико-химические основы технологии
микроэлектроники, М., 1979; Мазур А. И., Алехин В. П., Шор
шор о в М. X., Процессы сварки и пайки в производстве полупровод-
никовых приборов, М., 1981; Справочник по пайке, 2 изд., М., 1984; Гусь-
ков Г. Я., Блинов Г. А<( Газаров А. А., Монтаж микроэлектрон-
ной аппаратуры, М., 1986. В. Н. Дурново.
ПАЛЛАДИЙ (лат. Palladium), Pd, химический элемент
VIII гр. периодич. системы Менделеева, ат. н. 46, ат. м.
106,4. Серебристо-белый мягкий металл с хорошей элект-
ропроводностью (е=0,1 мкОм-м при 0 °C); плотн.
11970 кг/м3; 1ПЛ=1552°С, 1кип«3980 °C. Обладает высо-
КОЙ хим. стойкостью.
В электронном приборостроении применяется в качест-
ве материала для низкочастотных электрич- контактов,
основы катодов ЭВП, электродов газоразрядных приборов,
заполняемых водородом. Сплавы П. используют для изго-
товления плёночных резисторов, термопар, фильтров
органич. очистки Нг, для нанесения защитных и отражаю-
щих покрытий. Палладия оксид (PdO) — резистивный ма-
териал.
Лит... Платина, её сплавы и композиционные материалы., М., 1980.
ПАЛЬЧИКОВАЯ ЛАМПА, стеклянная приёмно-уси-
лительная лампа, названная так из-за своей формы и от-
носительно малых размеров. Разработана в 40-х гг. 20 в.
Благодаря малым размерам электродов и малым расстоя-
ниям между управляющей сеткой и катодом (обычно до
100 мкм) П. л. способны работать в метровом диапа-
зоне длин волн (на частотах до 300 МГц). П. л. отли-
чаются большим разнообразием конструктивных вариантов
электродных систем, выполняющих разл. ф-ции в радиоло-
кационной, бытовой и др. радиоаппаратуре. С 60-х гг.
вытесняются полупроводниковыми приборами.
ПАРА... (от греч. para — возле, мимо, вне), часть слож-
ных слов, означающая нахождение рядом, а также откло-
нение от чего-нибудь, нарушение чего-либо (напр., пара-
магнетизм).
ПАРАЗЙТНАЯ ЭМИССИЯ в ЭВП (греч. parasites —
нахлебник, от пара... и sifos — хлеб, пища), испускание
электронов каким-либо электродом электровакуумного
прибора, оказывающее вредное влияние на его работу.
Проявляется в виде паразитного свечения экрана, токов
утечки, электрич. пробоя. П. э. возникает вследствие вы-
сокой напряжённости электрич. поля в отд. узлах и эле-
ментах ЭВП. Возникновению П. э. способствуют имеющиеся
в приборе загрязнения, неровности покрытий, наличие ос-
таточного газа и т. п. Снижение П. э. достигается улуч-
шением качества очистки электродных поверхностей, повы-
шением вакуума в приборе. Кроме того, для уменьше-
ния П. э. между электродами с разл. потенциалами на
внутр, поверхность стеклооболочки прибора наносят покры-
тие с высоким электрич. сопротивлением (порядка сотен
кОм) и малым коэф- вторичной эмиссии.
ПАРАМАГНЕТЙЗМ (от пара... и магнетизм), совокуп-
ность свойств слабомагн. веществ (парамагнетиков), к-рые
характеризуются небольшой положит, магн. восприимчи-
востью (в расчёте на моль вещества ~10——10 ) и не
обладают намагниченностью в отсутствие внеш. магн.
поля; один из видов магнетизма. Магн^ св-ва парамаг-
нетиков определяются природой элементарных носителей
магн. момента и характером взаимодействия между ними.
Различают электронный (спиновый и орбитальный) и ядер-
ный П. Энергия взаимодействия между элементарными
носителями П. в парамагнетиках значительно меньше ср=
энергии теплового движения ч-ц. Поэтому в отсутствие
внеш. магн. поля магн. моменты атомов (ионов) пара-
магнетиков из-за тепловых флуктуаций ориентируются хао-
тически, и их результирующая намагниченность J=0. Во
внеш. магн. поле магн. моменты атомов (ионов) ориен-
тируются вдоль направления поля. В слабых магн. полях
Н или при достаточно высоких темп-pax Т, удовлетворяю-
щих условию цБН<$СкТ (цБ—магнетон Бора, к— постоян-
ная Больцмана), намагниченность парамагнетиков J=‘X,rTlH,
где X™ — магн. восприимчивость. В слабых полях пРак~
тически не зависит от Н.
Можно провести след, классификацию парамагн. св-в
в-в. 1) П. слабовзаимодействующих магнитных
атомов, ионов и молекул. Этот вид П. охватывает:
а) П. свободных атомов, ионов и молекул, обладающих
собств. магн. моментом: при цБН<КкТ их восприимчи-
вость обратно пропорциональна темп-ре (закон Кюри);
6) П. ионов переходных элементов в жидких р-рах и
кристаллах со слабой связью между магн. ионами; их
восприимчивость зависит от темп-ры по закону Кюри —
Вейса (хт=С'/(Т—А), где С' и А — константы в-ва); в) П.
ферро-, ферри- и антиферромагнетиков при темп-ре вы-
ше темп-ры Кюри или, соответственно, Нееля, восприим-
чивость к-рых подчиняется закону Кюри — Вейса.
2) Спиновый П. электронов проводимости
(парамагнетизм Паули); наблюдается у щелочных
и щёлочноземельных металлов, а также у нек-рых пере-
ходных металлов с недостроенными электронными d- или
f-оболочками. Их восприимчивость (хт~Ю ) не зависит
от Н и слабо меняется с темп-рой.
3) Ядерный П.; обусловлен магн. моментами ядер.
Ввиду малости ядерного П. (xm~~10— —10~ ) он может
быть обнаружен только при очень низкой темп-ре (Т<С0,1 К)
в в-вах, у к-рых магн. моменты оболочек атомов ском-
пенсированы и нет эл-нов проводимости (напр., в изотопе
3Не).
Исследование явлений, связанных с П., в частности
электронного парамагнитного резонанса, является важным
источником информации о микроскопии, магн. св-вах и
структуре ряда в-в. П. используется для получения сверх-
низких темп-p (ниже 1 К) методом адиабатич. размагни-
чивания. И. Е. Дмкштейн,
ПАРАМАГНЕТИКИ, слабомагнитные вещества, намаг-
ничивающиеся во внеш магн. поле вдоль направления
поля. В Отсутствие внеш. магн. поля намагниченность П.
равна нулю. Магн. восприимчивость П. невелика (хт~10—6—
10 ) и всегда положительна (см. Парамагнетизм). К П.
относятся: 1) атомы, ионы и молекулы газов, имеющие
нечётное число эл-нов, так что их общий спин отличен
от нуля; 2) молекулы нек-рых газов, содержащие чёт-
ное число эл-нов и обладающие собств. магн. момен-
том, напр. Ог; 3) водные р-ры солей переходных метал-
лов; 4) нек-рые сплавы и соединения, содержащие ионы
переходных металлов со слабой связью между магн.
ионами; 5) ферро-, ферри- и антиферромагнетики при
темп-pax, превышающих темп-ры Кюри или Нееля. Кроме
того, парамагнитными являются щелочные и щёлочнозе-
мельные металлы, а также нек-рые переходные металлы
с недостроенными электронными d- и f-оболочками. Су-
ществуют также П., у к-рых парамагнетизм обусловлен
магн. моментом ядер (напр., Не при Г<0,1 К). Парамагн.
атомы и ионы переходных металлов служат рабочим в-вом
для парамагнитных квантовых усилителей. и. Е. Дикшгейн
365 ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ
ПАРАМАГНЙТНЫЙ КВАНТОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ,
квантовый усилитель СВЧ диапазона, использующий в ка-
честве усиливающей среды парамагн. вещества, возбуж-
даемые эл.-магн. излучением «накачки» от внеш, источ-
ника (магнетрона, клистрона, ламп бегущей или обратной
волны) с частотой, превышающей частоту усиливаемого
сигнала. Создание необходимой системы энергетич. уров-
ней и настройка частот квантовых переходов на частоту
усиливаемого сигнала и частоту «накачки» производятся
за счёт расщепления энергетич. уровней парамагн. при-
месей внеш. пост. магн. полем (Зеемана эффект). Уси-
ление в П. к. у. возникает в результате взаимодействия
излучения сигнала с парамагн. примесями, находящимися
в состоянии инверсии населённостей. Необходимая для ра-
боты Г1. к. у. инверсия населённостей достигается под дей-
ствием излучения «накачки», вызывающего эффект насы-
щения по переходу «накачки» (рис.) при низких темп-рах
(обычно при темп-рах жидкого гелия 1,4—4,2 К).
В качестве парамагн. в-в для П. к. у. используются
диамагн. диэлектрич. кристаллы корунда (А12О.3), рутила
(ТЮ2), вольфрамата цинка (ZnWO4) и ряд других, содер-
жащих небольшую примесь (~0,05%) парамагн. ионов
Cr3+, Fe3+, Gd3+. В большинстве получивших практич.
применение П. к. у. активной средой служит рубин (AI2O3
с примесью ионов Сг3+). Для повышения коэф, усиле-
ния в П. к. у. парамагн. в-во помещается в объёмный
резонатор или в замедляющую систему, к-рые увеличи-
вают взаимодействие излучения сигнала с парамагн. в-вом.
Ширина полосы усиливаемых частот П. к. у. с резонато-
ром обычно 1—5 МГц при усилении ~20 дБ; ширина
полосы П к. у. бегущей волны (с замедляющей систе-
мой) достигает ~ 100 МГц.
Наиболее важной характеристикой П. к. у., отличающей
их от усилителей др. типов, является предельно низкий
уровень собств. шумов, т. к. парамагн. в-во даёт только
шумы, вызванные спонтанным излучением квантовых пере-
ходов, к-рые в СВЧ диапазоне очень малы, а охлаждён-
ные до низких темп-p волноводные тракты и резона-
торные системы также имеют низкий уровень шумов. В
результате шумовая температура П. к. у. сантиметрового
диапазона составляет всего лишь неск. К. Широкое при-
менение П. к. у. нашли в радиоастрономии и системах
дальней космич. связи. С их помощью сделаны мн. важ-
ные науч, открытия (обнаружение радиоизлучения меж-
галактич. водорода в удалённых галактиках, реликтового
излучения и др ).
Лит.: Карлов Н. В., Маненков А. А., Квантовые усилители, М., 1966;
Штейншлейгер В. Б., Мисежников Г. С., Лифанов П. С., Кван-
товые усилители СВЧ (мазеры), М., 1971. Е. А. Шалаев.
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАЦИЯ И УСИЛЕНИЕ
электромагнитных колебаний, возбуждение или
усиление эл.-магн. колебаний в колебат. системе путём
периодич. изменения параметров тех элементов систе-
мы, в к-рых сосредоточивается энергия колебаний, т. е.
реактивных или энергоёмких параметров (напр., ёмкости
С или индуктивности L колебательного контура). Если в
колебат. контуре без потерь существуют собств. колеба-
ния, то при неизменных значениях С и L в нём проис-
ходит периодич. трансформация энергии из электриче-
ской (W3=q !/2С, q — заряд на обкладках конденсато-
ра) в магнитную WM (WM = L/2/2, /—сила тока в катуш-
ке индуктивности) с частотой v=2vo, где Vo — частота
собств. колебаний (vo=1/VLC ), при этом полная энергия
Wo, запасённая в контуре (равна сумме W3+WM), и, сле-
довательно, амплитуда электрич. колебаний остаются пе-
то янными. Изменение С или L, сопровождающееся рабо-
той внеш, сил или затратой энергии (т. н. энергии на-
качки), приводит к изменению полной энергии системы.
3-
2.
Парамагнитный квантовый усилитель. Энергети-
ческая диаграмма парамагнитного квантового
усилителя: 1, 2, 3 — энергетические уровни;
— энергия «накачки»; Ес—энергия сигнала.
Так, если ёмкость изменять периодически в такт с изме-
нениями W,, уменьшая С (напр., раздвигая пластины кон-
денсатора) в моменты, когда q и W, максимальны, и уве-
личивая её (сдвигая пластины), когда q и W, равны нулю,
то в среднем за период над системой совершается положит,
работа и, следовательно, энергия в контуре и ампли-
туда электрич. колебаний будут монотонно нарастать. Рас-
качка колебаний возможна при изменении С или L, по лю-
бому периодич. закону с частотой vH, определяемой со-
отношением vH=2vo/n, где п — целое положит, число. Наи-
более эффективная раскачка имеет место при п=1.
Явление раскачки колебаний при периодич. изменении реак-
тивных параметров колебат. системы наз. параметри-
ческим резонансом. Вследствие параметрич. резо-
нанса происходит нарастание амплитуды вынужденных
колебаний (параметрическое усиление) или ма-
лых начальных возмущений, напр. неизбежных во всякой
системе флуктуаций, среди к-рых всегда найдётся состав-
ляющая с подходящей фазой по отношению к фазе из-
менения параметров (параметрическая генера-
ция). В отсутствие потерь энергии П. г. и у. возможны
при сколь угодно малом изменении параметров. Если
же в системе имеются потери, то П. г. и у. происходят
только при достаточно большом изменении реактивных
параметров, когда параметрич. накачка превосходит по-
тери. Параметрич. явления описываются дифференциаль-
ными уравнениями 2-го порядка с периодически изме-
няющимися коэффициентами (уравнениями Матьё — Хил-
ла). Количественно условие параметрич. самовозбуждения
колебаний с последующим установлением стационар-
ного режима генерации в случае изменения парамет-
ров по гармонии, закону имеет вид m^2/Q, где Q —
добротность колебат. системы; m — глубина модуляции
параметра [напр., для ёмкости, изменяющейся от Cmin до
Стах- т=(С х—Cmin)/(Cmax+Cmin)]. В колебат. системе с
двумя (или более) степенями свободы, напр. в системе из
двух связанных контуров с собств. частотами Vi и v2, пара-
метрич. возбуждение колебаний возможно при частоте
накачки vh=Vi4-V2. При этом мощность накачки Рн, посту-
пающая в систему, распределяется между возбуждаю-
щимися колебаниями пропорционально их частотам:
р р р
' н Г I Г2
Vh ~ Vl ~ *2 ’
Явление параметрич. резонанса первоначально исследова-
лось в механич. системах (раскачивание качелей, матем.
маятника с периодически изменяющейся длиной нити,
т. н. струны Мельде, один конец к-рой прикреплялся к
ножке колеблющегося камертона, и т. д.). Возможность
создания параметрич. генератора и параметрич. усили-
теля эл.-магн. колебаний была установлена сов. учё-
ными Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси в 1931—33.
Однако практич. применение параметрич. устр-ва получи-
ли лишь в 50-х гг., после того как появились ПП пара-
метрич. диоды, ёмкость к-рых зависит от величины при-
ложенного обратного напряжения, и были разработаны
переменные индуктивности на основе ферритов и сверх-
проводников. В высокочувствит. приёмных устр-вах СВЧ
диапазона применяют двухконтурные параметрич. усили-
тели, обладающие благодаря отсутствию дробового шума
низким уровнем собств. шумов в сочетании с просто-
той и надёжностью конструкции. Уровень теплового шу-
ма в параметрич. СВЧ усилителях понижается за счёт
уменьшения темп-ры устр-ва (вплоть до гелиевых темп-р).
Колебат. системы в СВЧ диапазоне включают в себя
объёмные резонаторы, переменной ёмкостью служат па-
раметрические СВЧ диоды. Существенным преимущест-
вом двухконтурных параметрич. генераторов и усилите-
лей является возможность перестройки частоты генери-
руемых или усиливаемых колебаний (за счёт изменения
собств. частот Vi и V2 контуров) при пост, частоте накач-
ки vH=vj Ч-vs- Используются также электронно-лучевые
параметрич. усилители, в к-рых усиление сигнала дости-
гается модуляцией электронного пучка. Иногда применяют
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ
366
параметрич. усилители бегущей волны в виде цепочки
резонаторов с параметрич. диодами, по к-рой распро-
страняется сигнал. В оптич. диапазоне для создания
параметрич. генераторов и усилителей используют нели-
нейные среды, параметры к-рых модулируются полем
бегущей или стоячей волны накачки. Особенностью па-
раметрических генераторов света является возможность
плавной перестройки оптич. частоты генерации (см. также
Нелинейная оптика).
Лит.: Люиселл У.„ Связанные и параметрические колебания в элект-
ронике, пер. с англ., М-, 1963; Эткин В. С., Гершензон Е. М., Пара-
метрические системы СВЧ на полупроводниковых диодах, М., 1964;
Магнус Г., Колебания. Введение в исследование колебательных систем,
пер. с нем., М., 1982. И. Я. Ицхоки.
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЁТА (ПГС),
устройство для преобразования когерентного оптич. излу-
чения фиксированной частоты (т. н. волны накачки) в
излучение более низкой частоты. Принцип действия ПГС
основан на явлении параметрической генерации и усиле-
ния эл.-магн. колебаний оптич. диапазона. Параметрич. яв-
ления в оптике реализуются в нелинейной среде (см.
Нелинейная оптика) и носят чисто волновой характер. Не-
линейную среду можно представить как колебательную
систему с распределёнными параметрами, состоящую из це-
почки колебат. контуров, ёмкость к-рых модулируется бе-
гущей световой волной. Проходя через среду с квадра-
тичной нелинейностью, интенсивная волна накачки часто-
той vH периодически изменяет (модулирует) диэлектрич.
проницаемость среды (модулирует ёмкость эквивалент-
ных колебат. контуров). При этом в каждой точке сре-
ды, куда приходит волна накачки, возбуждаются две волны,
частоты к-рых V| и х? связаны с vH соотношением'
VH=V1+V2. (1)
Для создания положит, обратной связи с целью самовоз-
буждения ПГС нелинейную среду обычно помещают в
оптический резонатор. Процесс параметрич. генерации
оптич. излучения аналогичен параметрич. генерации коле-
баний радиочастоты в двухконтурной параметрич. колебат.
системе. Самовозбуждение ПГС происходит в том случае,
когда интенсивность волны накачки превышает определён-
ное (пороговое) значение, при к-ром вклад мощности в
систему за счёт накачки превосходит суммарные потери
мощности излучения. Наиболее эффективно волна накачки
отдаёт свою энергию, если между фазой волны накачки
Фн и фазами и фг возбуждаемой пары волн во всей об-
ласти их взаимодействия сохраняется соотношение:
Фн = Ч’|+ч’-’- <2)
Параметрический генератор света. Схема од-
норезонаторного параметрического генера-
тора света на кристалле LiNbOj с температур-
ной перестройкой: 31 и 3_>— многослойные ди-
электрические зеркала; К — кристалл LiNbO-<,
оптическая ось z которого перпендикулярна
направлению распространения волн; П — печь
для температурной перестройки частоты генера-
ции; Ф— светофильтр; vH, vi и V2— частоты
волны накачки и генерируемых волн соответст-
венно; Ьс — угол синхронизма.
Фазовое соотношение (2) совместно с частотным соотно-
шением (1) эквивалентно условию т. н. фазового син-
хронизма для волновых векторов этих трёх волн:
kH=fc,+k2. (3)
Условие фазового синхронизма практически реализуется
при использовании в ПГС анизотропных нелинейных
кристаллов: ниобата лития (LiNbOj), прустита (Ag^AsSs),
селенида кадмия (CdSe) и др., в к-рых осуществляется
взаимодействие волн с разл. поляризациями. Так, в одно-
осном отрицат. кристалле LiNbOj при распространении
в нём необыкновенной волны накачки под нек-рым углом
(углом синхронизма) @с к оптич. оси кристалла (см. Крис-
таллооптика) для обычно применяемого коллинеарного
взаимодействия (волна накачки и возбуждаемые волны
распространяются в одном направлении) условие (3) мо-
жет быть выполнено лишь для одной пары волн обык-
новенной поляризации с определёнными частотами (эти вол-
ны будут наиболее эффективно усиливаться в ПГС). Из-
меняя угол 0С путём поворота кристалла, можно осу-
ществлять перестройку частоты генерации ПГС; такая пере-
стройка наз. угловой. Существуют и др. методы перест-
ройки частоты ПГС, связанные с зависимостью показателя
преломления кристалла от внеш, воздействий — темп-рных,
внеш, электрич. полем и дро Наибольший практич. ин-
терес представляет температурная перестройка. В ПГС
с темп-рной перестройкой обычно используют т. н. 90-гра-
дусный синхронизм, при к-ром волна накачки рас-
пространяется вдоль нормали к оптич. оси кристал-
ла (рис.).
ПГС реализуются преим. по одно- или двухрезонатор-
ной схеме — с отражением соответственно одной или обеих
генерируемых волн от зеркал оптич. резонатора. Несмот-
ря на более высокую пороговую мощность, однорезо-
наторные ПГС обладают рядом преимуществ перед двух-
резонаторными: возможностью плавной перестройки часто-
ты, меньшей шириной линии генерации, более высокой
частотной стабильностью и др. Оптич. резонатор в одно-
резонаторных ПГС выполняют обычно в виде пары плос-
ких или сферич. многослойных диэлектрич. зеркал, обес-
печивающих селективное отражение на одной из генери-
руемых частот. ПГС работают преим. в импульсном
режиме, в т. ч. в режиме ультракоротких импульсов. Ис-
точником накачки служит, как правило, излучение мощ-
ных твердотельных лазеров (напр., лазера на алюмоит-
триевом гранате, в т. ч. с удвоением частоты) или мощ-
ных газовых лазеров. Диапазон длин волн, перекрывае-
мых излучением ПГС на разл. кристаллах, 0,4—16 мкм;
он ограничивается областью прозрачности кристаллов и
набором длин волн излучения лазеров накачки. Кпд ПГС
достигает 20%.
ПГС применяют для получения узкополосного пере-
страиваемого по частоте излучения в устр-вах нелиней-
ной спектроскопии, для селективного фотовоздействия на
биол. объекты и в др. целях.
Лит..- Цернине Ф., Мидвинтер Дж., Прикладная нелинейная оп-
тика, пер. с англ., М., 1976; Дмитриев В. Г., Кулевский Л. А., в кн.:
Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова, т. 2,
М., 1978, с. 319—48. И. Я. Ицхоки.
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СВЧ ДИбД, полу проводки-
ковый диод, предназначенный для работы в параметрич.
усилителях в качестве элемента с электрически управляе-
мой ёмкостью; служит для усиления СВЧ сигнала. В осно-
ве действия П. СВЧ д. лежит зависимость ёмкости по-
лупроводникового перехода от приложенного управляю-
щего напряжения. Эта зависимость обусловлена расшире-
нием области пространств, заряда ПП перехода при уве-
личении обратного напряжения на диоде (использование
р—п-перехода для параметрич. усиления впервые предло-
жено сов. физиком Б. М. Вулом в 1954). Источником управ-
ляющего напряжения в усилителе служит СВЧ генера-
тор накачки с частотой, превышающей частоту сигнала;
кроме того, на П. СВЧ д. подаётся пост, обратное сме-
щение.
П. СВЧ д. работают, как правило, в области обратных
(до 2—5 В) и малых прямых (до 0,5 В) напряжений и то-
367
ПАШЕНА
ках менее 10 6 А (макс, допустимое обратное напряже-
ние иобр тах обычно с В). В этой области шунтирующим
действием сопротивления перехода можно пренебречь, поэ-
тому эквивалентная схема П. СВЧ д. представляет собой
последоват. соединение ёмкости перехода Спер и актив-
ного сопротивления гп (суммарного сопротивления базы
П. СВЧ д. и контактов). Осн. параметр П. СВЧ д. — по-
стоянная времени т==Спер-гп— обычно находится в интер-
вале 0,1—0,5 пс (при этом Спер составляет 0,01—1 пФ, а
гл — 10—0,5 Ом соответственно). Эффективность П. СВЧ д.
тем выше, чем больше критич. частота £кр т/2л-т, где
m—коэф, модуляции ёмкости, определяемый величиной
иобр max и характером структуры перехода (напр., исполь-
зуется резкий переход или плавный), и не превышает
обычно 0,5. Учитывая, что в параметрич. усилителях не-
обходимо компенсировать потери не только в П. СВЧ д.,
но и в СВЧ контурах, трактах и т. д., рабочая частота
диода f обычно на порядок меньше fKp. П= СВЧ д. обеспе-
чивают усиление маломощных сигналов с достаточно низ-
ким уровнем шумов в широком диапазоне СВЧ. Шумовая
темп-pa усилителей на П. СВЧ д. в диапазоне длин волн
Х>3 см достигает 70 К без охлаждения и 10 К при на-
личии охлаждения; в восьмимиллиметровом диапазоне
соответственно — 200 К и 50 К. Мощность колебаний на-
качки (ограничиваемая значением Uo6p max на диоде)
обычно 3—30 МВт.
П. СВЧ д. изготовляют на основе контакта металл —
полупроводник (Me—ПП), р—п-перехода и МДП-струк-
туры с использованием разл. методов: эпитаксиального
наращивания ПП, электрохим. осаждения или напыления
металлов, диффузии примесей и др. Наибольшее рас-
пространение получили диоды с барьером Me—GaAs.
В П. СВЧ д. широко применяют субмикронные эпитак-
сиальные плёнки с отрицат. градиентом концентрации
примеси, что позволяет одновременно уменьшить гп и по-
высить ш. П. СВЧ д. выпускают как в корпусах, так и без
корпусов. Корпуса обеспечивают низкие индуктивность
(ок. 0,1 нГ) и ёмкость (ок. 0,1 пФ) и высокие частоты
собств. резонансов (до 80 ГГц).
П. СВЧ д. применяют во входных каскадах приёмных
систем спутниковой связи, в радиолокац. приёмниках,
радиометрах для космич. исследований и др.
Лит.: СВЧ-лОлупроводмиковые приборы и их применение, пер. с англ.,
М., 1972; Полупроводниковые параметрические усилители и преобразо-
ватели СВЧ, М., 1983. А. С. Берлин.
ПАРАМЕГ » >Н, элемент электронных устройств авто-
матики и вычислит, техники, принцип действия к-рого
основан на особенностях параметрич. возбуждения элект-
рич. колебаний. Простейший П. представляет собой колебат.
контур, настроенный на частоту (о. При периодич. из-
менении под воздействием внеш, сигнала с частотой
одного из энергоёмких параметров контура в нём
возникают колебания с частотой fn=f/2^fo. При этом фа-
за возбуждённых в П. колебаний может принимать одно
из двух значений, отличающихся на 180е (условно прини-
маемых за «0» и «1»). Эта способность П. выбирать одну
из двух стабильных фаз наз. св-вом квантования фазы.
П. как логич. элемент или ячейка запоминающего устр-ва
запатентован в 1954 Э. Гото (Япония). На основе П.
созданы (60—70-е гг.) счётчики, регистры, сумматоры, ЗУ,
однако широкого распространения они не получили.
паратрансформАтор, трансформатор, дейст-
вие к-рого основано на периодич. изменении индуктив-
ности выходной (вторичной) обмотки, образующей вместе с
конденсатором нелинейный колебательный контур (пара-
метрич. эффект). Схема П. приведена на рисунке. В П.
магн. поток входной (первичной) обмотки Ф( не пере-
секает плоскость витков выходной обмотки. Из-за чётности
кривой намагничивания периодич. изменение магн. потока
Ф1 с частотой f вызывает изменение индуктивности выход-
ной обмотки L-2 с частотой 2f. В зависимости от ср. ве-
личины L.2 и ёмкости конденсатора С в колебат. кон-
туре (а следовательно, и на выходе П.) возбуждаются
колебания на частоте n*f (где п= 1,2,3...).
В радиотехнической и радиоэлектронной аппаратуре П.
одновременно выполняет ф-ции трансформатора, стабили-
затора, фильтра, служит для защиты от повыш. и пониж.
входных напряжений, перегрузок и т. п.
Лит.: Задерей Г. П., Многофункциональные магнитные радиоком-
поненты, М., 1980.
ПАРАЭЛЁКТРИК (от пара... и англ, electric — электри-
ческий), редко употребляемый термин для обозначения
моно- и поликристаллических (керамических) сегнетоэлект-
риков и антисегнетоэлектриков, находящихся в неполяр-
ной (параэлектрической) фазе, а также относящийся к вир-
туальным сегнетоэлектрикам (титанат стронция, танталат
калия), не испытывающим переход в сегнетоэлектрич.
фазу вплоть до 0 К, т. е. остающимся в параэлектрич.
фазе при всех темп-рах.
Темп-рная зависимость относит, диэлектрич. проницае-
мости е П. следует закону Кюри—Вейса в нек-рой облас-
ти темп-p вблизи точки Кюри. В её окрестности f П.
достигает высоких значений (103—Ю1), а поляризация об-
наруживает насыщение в относительно слабых электрич.
полях (доли, единицы кВ/см). У широкого класса сегне-
тоэлектриков с фазовым переходом типа смещения (ти-
танат бария, танталат калия и др.) t в параэлектрич. фазе
не зависит от частоты вплоть до 10 "—10й Гц, а тангенс
угла диэлектрич. потерь остаётся малым (10 2—10 4).
П., в частности в виде керамики, широко применяют
в микроволновом диапазоне для высокодобротных резона-
торов, проходных и режекторных фильтров, подложек и
плоских диэлектрич. антенн, микроволновых ИС.
Лит.; Лайнс М., Гласс А., Сегнетоэлектрики и родственные им ма-
териалы, пер. с англ., М., 1981; Физика сегнетоэлектрических явле-
ний, Л., 1985. И. В. Иванов.
ПАРНЫЙ ВИБРАТОР, то же, что двухполюсный виб-
ратор.
ПАШЕНА ЗАКбН, устанавливает, что в газе между
двумя плоскими электродами (в однородном электрич.
поле) потенциал зажигания U зависит только от произ-
ведения давления газа р на расстояние между электро-
дами d, то есть U есть постоянная (характерная для дан-
ного газа) величина при одинаковых значениях pd. Открыт
экспериментально нем. физиком Ф. Пашеном в 1889.
П. з. — частный случай подобия законов газовых разря-
дов пост, тока или тока НЧ; он нарушается, если зна-
чение pd слишком мало или, наоборот, слишком велико.
В частности, для весьма малых значений р (менее 10 Па)
напряжение пробоя разрядного промежутка при заданном
d не определяется из П. з. вследствие влияния предпро-
бойных токов автоэлектронной эмиссии и испарения
Паратраксформатор. Схема паратрансформатора
(а) и его динамическая амплитудная характе-
ристика (б)‘ w и w- — входная и выходная
обмотки соответственно; Ф| — амплитуда магнит-
ного потока входной обмотки; f—частота изме-
нения магнитного потока Ф1; L-> — индуктивность
выходной обмотки; С — ёмкость конденсатора,
образующего совместно с выходной обмоткой
колебательный контур; n-f — частота возбуждае-
мых в колебательном контуре колебаний; UnK
и Ueb|K — амплитуда входного и выходного напря-
жения соответственно
и»
металлич. ч-ц с поверхности электродов. Причинами отступ-
ления от П. з. являются также неоднородность электрич.
поля в разрядном промежутке, загрязнения электродов и
наличие путей разл. длины, по к-рым может развиваться
электрич. разряд в газе. Кривые Пашена U(pd) могут
изменяться от наличия в газе даже незначит. примесей,
образования на катоде тонких плёнок чужеродных ато-
мов, действия внеш. магн. поля и др. факторов. Типич-
ные значения пробивного напряжения, соответствующего
минимуму кривой Пашена, для разл. газов и разл. мате-
риалов катода находятся в пределах 100—400 В при (pd)MMH,
равном 0,2—1 Па-м, а П. з. позволяет путём подбора р при
заданном d (либо d при выбранном р) создавать оптим.
условия для зажигания газоразрядных приборов (напр.,
разрядников) либо, наоборот, для предотвращения пробоя в
ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ аппаратуре. А. в. Митрофанов.
ПЕЛЬТЬЁ ЭФФЁКТ, см. в ст. Термоэлектрические явле-
ния.
ПЕНИОТРбН (от греч. penion — катушка, шпулька и
...трон), электровакуумный СВЧ прибор (типа гиротрона),
в к-ром электроны вращаются в волноводе в продоль-
ном магн. поле с циклотронной частотой со . Предназ-
начен для усиления или генерирования эл.-магн. СВЧ коле-
баний. В отличие от гиротрона волновод П., в к-ром рас-
пространяется незамедленная эл.-магн. волна, имеет одну
или две пары продольных гребней, а эл-ны движутся по
спиральным траекториям, напоминающим витки катушки,
относительно общей оси, совпадающей с осью волново-
да (рис.). Гребни в волноводе создают в эл.-магн. волне
типа Hoi неоднородности, благодаря к-рым на частотах
а)=2псоц (где п—1,2,3...— номер пениотронной моды)
происходит пространств, сортировка эл-нов. Спиральные
орбиты эл-нов, попадающих при влёте в волновод в раз-
ные фазы ВЧ поля, смещаются так, что каждый эл-н во
время воздействия тормозящего поля находится в области
более интенсивного поля, чем во время воздействия уско-
ряющего поля. Т. о., в П. все эл-ны отдают ВЧ по-
лю энергию поперечного вращения. Магн. поле в П. в
два раза меньше, чем в гиротроне. В настоящее время
(нач. 90-х гг.) существуют лишь эксперим. образцы П.;
для них в режиме генерации на частоте 8 ГГц достиг-
нута выходная мощн. ок. 2 кВт с кпд ок. 30% при кпд
преобразования поперечной энергии ок. 70%. Осн. труд-
ность создания П. связана с формированием электрон-
ного потока С необходимыми св-вами. Г. Г. Моносов.
ПЕНТАГРЙД (от греч. pente — пять и англ= grid —
сетка), семиэлектродная электронная лампа с пятью сет-
ками: двумя управляющими, двумя экранирующими и
сеткой (выполненной в виде траверс без витков), играю-
щей роль вспомогат. анода (гетеродина). Разработан
в 30-х гг. 20 в. По назначению и схеме включения
в электрич. цепь сходен с гептодом. См. также Сме-
сительная лампа.
ПЕНТбД [от греч. pente — пять и (электр)од], элек-
тронная лампа с пятью электродами: катодом, анодом и
тремя сетками — управляющей, экранирующей и защитной
(антидинатронной). Разработан в нач. ЗО-х гг. 20 в. В П.
защитная сетка, соединённая с катодом (преим. внутри
лампы) или имеющая потенциал, близкий к катодному,
создаёт вблизи анода электрич. поле, отражающее эми-
тируемые анодом вторичные эл-ны, исключая тем самым
вредное влияние динатронного эффекта. Маломощные
П. (мощн. до неск. Вт) — самые распространённые среди
приёмно-усилительных ламп, а мощные П. (мощн. св. неск.
десятков Вт) — среди генераторных ламп. П. применяют
в разл. радиоприёмных устр-вах, гл. обр. для усиления
напряжения высокой и промежуточной частот и мощ-
ности низкой частоты, и радиопередающих устр-вах — для
генерирования и модуляции высокочастотных электрич.
колебаний (до неск. десятков МГц). Н. В. Черепнин.
ПЕРВЕАНС. величина, характеризующая электронно-оп-
тическую систему; численно равен отношению тока элек-
тронного потока к ускоряющему (анодному) напряжению
в степени трёх вторых. П. зависит от формы электро-
дов электронно-оптич. системы. В диодных электронно-
оптич. системах с простой геометрич. формой электро-
дов (плоской, цилиндрической, сферической) величину П.
определяют из Ленгмюра формулы. Для систем со слож-
ной конфигурацией электродов П. может быть рассчитан
с помощью ЭВМ.
П. служит также мерой интенсивности электронных по-
токов, формируемых электронно-оптич. системой. В этом
случае он характеризует интенсивность радиальных сил
расталкивания в потоке под воздействием пространств,
заряда. Электронные потоки с П. порядка 10 АВ 7 2
относят к высокопервеансным (высокоинтенсив-
ным). См. также Электронный пучок, Электронная пушка.
ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ, передача дискретной инфор-
мации (данных) от их источника к потребителю между
двумя или более ЭВМ, между ЭВМ и пользователями в
автоматич. и автоматизир. системах управления, в
информац., вычислит., телемеханич. и др. системах. Гл.
отличие систем П. д. от др. видов связи (телефонной,
телеграфной) состоит в том, что получателем или (и)
отправителем данных является ЭВМ, а не человек. Пере-
дача дискретной информации по каналам связи обеспе-
чивается аппаратурой передачи данных (АПД) с исполь-
зованием соответствующих коммутац. устр-в, элементов
сопряжения с источниками и потребителями информации,
а также аппаратуры контроля и дистанц. управления. В
системе П. д. (рис.) осуществляются преобразование ис-
ходных данных в сигналы, пригодные для передачи их по
каналу связи, передача этих сигналов и их обратное пре-
образование для восстановления передаваемой информа-
ции. Для П. д. используются линии проводной и радио-
связи, радиорелейные и оптич. линии связи, в т. ч. воло-
конно-оптические. Как правило, это — многоканальные
линии, обеспечивающие независимую передачу сигналов от
разл. источников. Для осуществления многоканальной свя-
зи на передающей стороне системы П. д. производится
объединение сигналов всех каналов связи в один, пере-
даваемый по единой линии связи, а на приёмной — раз-
деление сигналов по отд. каналам.
Осн. характеристиками систем П. д. являются: скорость
передачи, достоверность, помехоустойчивость, энергопо-
требление, надёжность, а также масса и габаритные
Пениотрон. Схематическое изображение пенис-
трона с четырьмя (а) и двумя (б) продольными
гребнями: 1—продольные гребни; 2— спираль-
ный электронный поток.
Передача данных. Упрощённая блок-схема одно-
канальной системы передачи данных: ЭВМ —
электронная вычислительная машина; МПД —
мультиплексор передачи данных; УЗО — устрой-
ство защиты от ошибок; ПС — преобразователь
сигналов; АПД — аппаратура передачи данных;
СК — селектор каналов (коммутирующее устрой-
ство); АП — абонентский пункт (устройство
ввода — вывода); УУ — устройство управления.
369
ПЕРЕДАЮЩИЙ
размеры АПД. Наиболее распространены и перспективны
системы с передачей информации в цифровом коде;
скорость передачи данных в них выражается числом дво-
ичных единиц (бит), передаваемых в 1 с. Пропускная
способность систем П. д. зависит от ширины полосы
пропускания канала связи и мощностей сигнала и помехи.
Достоверность передачи D определяется из соотноше-
ния: D=1—NOUJ/N, где N — общее число переданных зна-
ков; Ыош — число ошибочных знаков. Большинство систем
обеспечивает передачу данных со скоростью от неск.
десятков до неск. тыс. бит/с с вероятностью ошибки
10 3—10
Различают системы П. д. без обратной связи и с об-
ратной связью. В первых повышение достоверности до-
стигается применением корректирующих кодов или мно-
гократным повторением передаваемой кодовой комбина-
ции. В системах с обратной связью имеется спец, канал
связи, по к-рому на передающую сторону возвращают-
ся все переданные сообщения или сигнал запроса для
повторной передачи, если на приёмной стороне обнару-
жена ошибка. Обратная связь позволяет уменьшить ве-
роятность ошибки до 10
В АПД широко используют микропроцессоры, микро-
и мини-ЭВМ, программируемые мультиплексоры, сверх-
скоростные ИС и др. элементы электронной техники. Бла-
годаря развитию функциональной электроники, освоению
новых частотных диапазонов, использованию волоконно-
оптич. линий связи существенно расширяются возможности
систем П. д., уменьшаются масса, габаритные размеры и
энергопотребление АПД при одновременном повышении их
пропускной способности и достоверности передачи.
Лит.: Мвртин Дж., Системный анализ передачи данных, пер. с
англ., М., 1975; Игнатов В. А., Теория информации и передачи сиг-
налов, М-, 1979; Шварцман В. О., Емельянов Г. А., Теория пере-
дачи дискретной информации, М., 1979; Левин Л. С.г Плоткин М. А.,
Цифровые системы передачи информации, М., 1982; Помехоустойчивость
и эффективность систем передачи информации, М., 1985. С. А. Золотов.
ПЕРЕДАЮЩАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КАМЕРА,
устройство для получения оптич. изображения объекта
телевиз. передачи и преобразования его с помощью пе-
редающего электронно-лучевого прибора (ПЭЛП) в видео-
сигнал. В зависимости от назначения и области приме-
нения П. т. к. подразделяются на вещательные и для
пром, телевидения. В каждую из этих групп входит
большое число П. т. к. разных типов. Так, к вещат. П. т. к.
относятся студийные, внестудийные (в т. ч. переносные
репортажные), дикторские, для показа фильмов и т. д.
Наибольшим разнообразием отличаются П. т. к. для пром,
телевидения, удовлетворяющие самым разл. требова-
ниям; напр., П. т. к. для подводного телевидения имеют
очень прочный герметичный корпус, способный выдержи-
вать значит, давления, и оснащаются дополнит, источ-
никами освещения для работы на больших глубинах;
П. т. к. для работы в открытом космосе обладают спо-
собностью удовлетворительно работать в условиях боль-
ших темп-рных перепадов, сверхвысокого вакуума и
значит, уровней радиации.
П. т. к содержат объектив, формирующий оптич. изоб-
ражение объекта телевиз. передачи, один (для чёрно-
белого изображения) или три (для цветного изображе-
ния) ПЭЛП, генераторы строчной и кадровой развёрток,
видеоусилитель. В вещат. П. т. к. имеется, кроме того,
видоискатель с кинескопом, на экране к-рого оператор
наблюдает передаваемое изображение Видеосигналы с
ПЭЛП после усиления в видеоусилителе подаются по
кабелю в т. н. камерный канал и на кодирующее устр-во,
где и завершается формирование полного телевиз. сигна-
ла для передачи по радиоканалу.
В П. т. к. цветного изображения формируются три ви-
деосигнала, соответствующие трём осн. цветам изобра-
жения — красному, зелёному и синему. Разделение све-
тового потока на цветные компоненты осуществляется
цветоделит. оптич. системой в виде многогранной призмы
или совокупности зеркал, к-рая размещается между объ-
ективом и светочувствит. элементом ПЭЛП. Идентичность
телевиз. растров в ПЭЛП обеспечивается их подключе-
нием к общим генераторам развёрток. В цветных П. т. к.
имеются также устр-ва для точного геометрич. совмеще-
ния (вручную или автоматически) изображений, формируе-
мых тремя ПЭЛП. Существуют П. т. к. цветного изобра-
жения на одном ПЭЛП (с кодирующим оптич. фильтром).
П. т. к. изготовляют как стационарные, так и переносные;
к переносным П. т. к. относятся также видеокамеры для
непосредственной видеозаписи на плёнку.
ПЕРЕДАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВОЙ ПРИ-
БОР (передающая телевизионная трубка),
электронно-лучевой прибор, служащий для преобразования
светового изображения в телевиз. видеосигнал. П. э.-л. п.
является входным элементом телевиз. тракта, восприни-
мающим передаваемое изображение, и, следовательно,
осн. узлом передающих телевизионных камер. Действие
П. э.-л. п. основано на фотоэффекте и заключается, во-
первых, в образовании электронного изображения (как
правило, в виде потенциального рельефа), соответствую-
щего передаваемому световому изображению, а во-вто-
рых, в упорядоченной коммутации элементов этого изоб-
ражения. Таким образом, П. э.-л. п. относятся также к клас-
су фотоэлектронных приборов. В случае внеш, фотоэф-
фекта преобразующим светочувствит. элементом (СЭ)
П. э.-л. п. служит фотокатод, к-рый при освещении испус-
кает эл-ны (см. Фотоэлектронная эмиссия); в случае
внутр, фотоэффекта — фоточувствит. мишень, изменяю-
щая при освещении свою электропроводность (см. Фото-
проводимость). Коммутация элементов изображения в
П. э -л. п. обычно осуществляется электронным лучом, по-
следовательно обегающим все участки поверхности мише-
ни (см. Считывание информации); при этом изображе-
ние раскладывается на неск. сотен строк, образующих
телевиз. растр (каждую строку можно рассматривать как
последовательность отд. элементарных участков изображе-
ния).
По способу формирования видеосигнала различают
П. э.-л. п. прямого (мгновенного) действия и
П. э.-л. п. с накоплением заряда. В приборах пер-
вого типа величина электрич. сигнала, соответствующего
данному элементарному участку передаваемого изобра-
жения, пропорциональна мгновенному значению (в момент
передачи) локальной освещённости участка СЭ; в прибо-
рах второго типа — интегральному значению освещён-
ности участка СЭ за время передачи всего изображения
(данного кадра). В течение этого времени благодаря фо-
тоэффекту на мишени П. э.-л. п. возникает распределение
зарядов и потенциалов (потенциальный рельеф), соответ-
ствующее распределению освещённости объекта.
Идея создания П. э.-л. п. (с мозаичным СЭ и считы-
ванием электронным лучом) выдвинута англ, электро-
техником А. Суинтоном в 1911. В дальнейшем эта идея
получила развитие в разл. странах, в т. ч. во Фран-
ции, СССР, США, Германии. В 1-й пол. 20-х гг. предло-
жены П. э.-л. п. со сплошным фотокатодом (Е. Г. Шульц,
Франция; Б. А. Рчеулов и Б. П. Грабовский, СССР;
В. К. Зворыкин, США, и др.) Однако демонстрация в
действии П. э.-л. п. в СССР (Б. П. Грабовский, 1928), дис-
сектора в США (Ф. Фарнсуорт, 1929) и системы «бегу-
щий луч» в Германии (М. Арденне, 1930) не привела к
их широкому использованию в телевиз. вещании из-за
низкой чувствительности. Решающим этапом в развитии
П э.-л. п. явилась реализация принципа накопления зарядов,
основанного на использовании фотоэлектронной эмиссии в
интервалах между последоват. коммутациями каждого
элемента потенциального рельефа. П. э.-л. п. с накоплением
заряда на ёмкостях, образованных элементарными участ-
ками мозаичного фотокатода, были предложены в СССР
А. П Константиновым (1930) и С. И. Катаевым (1931),
в США — В. К. Зворыкиным (1931), разработавшим П. э.-л. п.
поД назв. иконоскоп. В 1933 сов. учёными П. В. Тимо-
феевым и П. В. Шмаковым изобретён П. э.-л. п. с пере-
носом электронного изображения со сплошного фотока-
тода на однородную диэлектрич. накопит, мишень. Этот
прибор, наиболее известный как супериконоскоп (др.
24 Энц. словарь «Электроника»
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
370
назв. — «трубка Шмакова — Тимофеева», «суперэмит-
рон», «эрископ»), получил широкое распространение бла-
годаря высокой чувствительности (на порядок выше, чем
в иконоскопе) и высокому качеству передаваемого изо-
бражения. В дальнейшем развитии П. э.-л. п. важную роль
сыграли предложенный сов. физиком Л. А. Кубецким
(1934) способ вторично-электронного усиления модулиро-
ванного светом потока эл-нов и разработанная сов. учё-
ным Г. В. Брауде (1938) двусторонняя накопит, мишень
(состоящая из тонкой высокоомной плёнки и мелкострук-
турной сетки перед нею), к-рые нашли применение в са-
мых высокочувствит. П. э.-л. п.
По совокупности характерных признаков совр. П. э.-л. п.
(рис.) разделяются на следующие осн. классы. 1) Супер-
ортиконы — распространённый класс, включающий соб-
ственно суперортиконы, изоконы и антиизоконы; работают
на внеш, фотоэффекте. Для них характерно наличие сек-
ции переноса изображения, двусторонней мишени и выво-
да сигнала с помощью обратного луча, усиленного вто-
рично-электронным умножителем. 2) Видиконы (в т= ч.
сатиконы, ньювиконы, плюмбиконы, кремниконы) объеди-
няют П. э.-л. п. с накоплением заряда, действие к-рых
основано на внутр, фотоэффекте. В таких П. э.-л. п. све-
точувствит. элемент и элемент, несущий потенциальный
рельеф, совмещены в фото проводя щей (сплошной или дис-
кретной) мишени. Сигнал снимается с сигнального элемен-
та (сигнальной пластины), входящего в состав мишени
(исключение составляет ребикон, в к-ром сигнал выводится
током обратного луча). 3) Супервидиконы, включающие
секоны и суперкремниконы, отличаются от видиконов на-
личием секции переноса изображения, а следовательно,
разделением ф-ций входного СЭ (фотокатода) и носителя
потенциального рельефа (высокопористой мишени с вто-
рично-электронной проводимостью в секонах или крем-
ниевой мозаичной мишени в суперкремниконах). 4) Пи-
ровидиконы отличаются от видиконов гл. обр. мишенью,
физ. св-ва к-рой изменяются в зависимости от темп-ры,
сообщаемой мишени тепловым излучением от разл. час-
тей передаваемого изображения. 5) Диссекторы пред-
ставляют собой П. э.-л. п. прямого действия с внеш, фото-
эффектом, отличаются от П. э.-л. п. других типов раз-
вёрткой электронных потоков с фотокатода в секции пе-
реноса изображения с последующим усилением их с по-
мощью вторично-электронного умножителя.
Уровень развития П. э.-л. п. определяет возможности
существующих телевиз= систем, а также спектр задач, ре-
шаемых телевиз. средствами. Так, создание иконоскопов
и супериконоскопов позволило начать телевиз. вещание
во 2-й пол. 30-х гг. Суперортиконы и видиконы откры-
ли эру пром, телевидения. Плюмбиконы способствовали
широкому внедрению систем цветного телевидения. Соеди-
нение суперортиконов с усилителями яркости изображе-
ния оказалось перспективным для астрономич. и др. ис-
следований. Супервидиконы нашли применение в космич.
аппаратуре. В настоящее время (нач. 90-х гг.) в связи
с разработкой вещательной системы цветного телевидения
высокой чёткости одной из важнейших проблем разви-
тия П. э.-л. п. является создание приборов с разрешаю-
щей способностью 2000 линий и более.
Лит.: Малахов И. К., в кн.: Итоги науки и техники. Сер. Электроника
и её применение, г. 10, М., 1978, с. 46—96; Жигарев А. А., Ш а-
мае ва Г. Г., Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы, М., 1982.
Н. Д. Галинский, В. А. Урвалов.
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ электрический, устройство,
предназначенное для коммутации (замыкания, размыкания
и переключения) электрич. цепей. В радиоэлектронной и
измерит, аппаратуре, системах автоматики и телемеханики,
устр-вах связи и др. П. широко применяют для ком-
мутации разл. командных цепей, цепей контроля и уп-
равления. Наибольшее распространение получили П., пред-
назначенные для переключения электрич. цепей с током
до 10 А и напряжением до 400 В. Такие П. по степени
защищённости от окружающей среды могут быть открыто-
го, закрытого, пылебрызгонепроницаемого и герметичного
исполнения. Типичная функцион. схема П. приведена на
рис. 1. Для П. характерно резкое (скачком) изменение
выходного параметра Y при определённом пороговом зна-
чении входного параметра (управляющего сигнала) X, неза-
висимо от закона его изменения.
Различают П. контактные (электромеханические) и бес-
контактные. Контактные П. (КП) содержат в качестве
371
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНАЯ
осн. элементов электрич. контакт, выполняющий роль
исполнит, устр-ва, и привод (обычно с механич. управ-
лением). Коммутация осуществляется посредством механич.
соединения и разъединения контактных элементов. По
конструктивным признакам и способу воздействия на при-
вод КП (рис. 2) подразделяются на поворотные, движ-
ковые, кнопочные, перекидные и микропереключатели.
Поворотные (галетные и программные) П. приводятся
в действие поворотом привода. Такие П. обеспечивают
скользящий электрич. контакт. Движковые П. срабаты-
вают в результате возвратно-поступат. перемещения при-
вода; кнопочные, имеющие привод в виде кнопки
(отсюда и назв. П=), — нажатия или вытягивания. В пере-
кидных П. (или тумблерах) используется привод в виде
рычага; в микропереключателях — привод пру-
жинно-порогового типа. КП классифицируют также по числу
полюсов — на одно-, двух- и многополюсные; способу
фиксации привода—на П. с самовозвратом и без само-
возврата; в зависимости от кол-ва коммутац. положе-
ний — на одно-, двух- и многопозиционные; по времени
срабатывания — на П» мгновенного действия (напр., микро-
переключатели), у к-рых скорость движения контактных
элементов не зависит от скорости перемещения подвиж-
ных частей привода, и П., срабатывающие с задержкой
во времени (большая часть КП). К наиболее важным
параметрам КП относятся: сопротивление электрич. кон-
такта, электрич. прочность; сопротивление изоляции
(между токоведущими цепями, электрически не соеди-
нёнными между собой либо электрически разъединяю-
щимися во время работы, а также между токоведущи-
ми цепями и корпусом П.); диапазон допустимых зна-
чений коммутируемых токов и напряжений. Осн» требо-
вания, предъявляемые к КП: способность выполнять оп-
ределенное число коммутац. циклов при заданных
электрич. нагрузках, устойчивость к механич. и климатич.
воздействиям, мин. сопротивление электрич. контакта, макс,
коммутируемая мощность и др.
Бесконтактные П. (БП) срабатывают без механич.
разрыва электрич. цепи. Такие П. содержат, как правило,
управляемый бесконтактный датчик (магниторезистор.
датчик Холла, оптрон, пьезоэлектрич. датчик, ёмкостный
датчик и т. д.) и в качестве исполнит, элемента —
электровакуумный, газоразрядный, полупроводниковый,
магнитный или др. прибор, способный работать в клю-
чевом режиме. Бесконтактный датчик преобразует управ-
ляющий внеш» сигнал в изменение к.-л. физ. величины
(напр., электрич. сопротивления), к-рое в свою очередь
трансформируется в электрич. сигнал, управляющий испол-
нит. элементом. БП классифицируют как по типу исполь-
зуемого датчика, так и по способу управления. Разли-
чают БП с механич. управлением, сенсорные переклю-
чатели и П. с дистанционным (напр., оптическим, акус-
тическим или магнитным) управлением (см. Оптоэлект-
ронный переключатель). По назначению выделяют БП,
предназначенные для коммутации силовых электрич. цепей,
для к-рых требование низкого переходного сопротив-
ления является основным, и БП, выполняющие опреде-
лённые логич. ф-ции, осн. требование к к-рым — полу-
чение на выходе устр-ва заданного значения электрич»
потенциала» БП могут иметь то же конструктивное ис-
полнение и способ приведения в действие, что и кон-
тактные» Благодаря способности БП коммутировать
электрич» цепи без «дребезга» (многократного замыка-
ния и размыкания цепей) и образования электрич. искры,
простоте реализации электронным способом разл.
коммутац. комбинаций, а также в силу того, что под-
вижные ходовые части БП не несут функцион. токовой
нагрузки, такие П. отличаются повыш» надёжностью и
износоустойчивостью (до 107 и более коммутац. циклов),
разнообразием выполняемых ф-ций, они могут работать
во взрывоопасных средах. БП также характеризуются диа-
пазоном коммутируемых токов, рабочим напряжением,
энергоёмкостью и т. д.
Лит.: Левин А. П-, Контакты электрических соединителей радио
электронной аппаратуры, М., 1972; Михеев М. В., Микровыключатели,
М., 1975; Бесконтактная коммутация и управление, М., 1979; Ру дык А. Р.,
Любинский Д. Л., Технология миниатюрных реле. Л., 1982»
В. Ф. Вдовин, Е. М. Морозов.
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ТбКОВ, то же, что токовый ключ.
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНАЯ МАТРИЦА, бесконтактное
переключающее устройство в виде прямоугольной мат-
Переключатепьная матрица. Схема диодной пере-
ключательной матрицы для суммирования тред
двоичных сигналов а, Ь, с Д — полупроводни-
ковые диоды; R— резисторы. Е — илпряхчние
питания.
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЙ
372
рицы, столбцы и строки к-рой составлены из проводов,
в местах пересечения соединяющихся посредством резис-
торов, полупроводниковых диодов, ферритовых сердеч-
ников и т. п. элементов. Места соединений подбирают
так, чтобы определённой комбинации сигналов на входах
П. м. однозначно соответствовала определённая комби-
нация сигналов на её выходах (рис.). Применяют гл. обр.
в ЭВМ (в преобразователях кодов, сумматорах, перемно-
жающих устр-вах, ЗУ и др.). Осн. параметры П. м. —
скорость переключения (быстродействие) и отношение ам-
плитуды полезного сигнала к амплитуде помех (помехо-
устойчивость).
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЙ СВЧ ДИбД, полупровод-
никовый диод, предназначенный для управления в линиях
передачи уровнем мощности или фазой СВЧ сигнала.
Действие П. СВЧ д. основано на резком изменении его
полного электрич. сопротивления при изменении поляр-
ности управляющего напряжения (тока). При подаче пря-
мого смещения (обычно ток смещения 5—100 мА) П.
СВЧ д. эквивалентен для СВЧ сигнала активному сопро-
тивлению, не превышающему по величине 1 Ом. При по-
даче обратного пост, смещения (а также при нулевом
смещении) сопротивление такого диода на СВЧ резко воз-
растает (может увеличиться в 10' и более раз). В этом
случае П- СВЧ д. эквивалентен ёмкости (обычно 0,1—1
пФ), соединённой последовательно с активным сопротив-
лением порядка 1 Ом.
П. СВЧ д. изготовляют на основе р—п-перехода, кон-
такта металл — полупроводник, р—i—п-структуры, а также
структуры металл — диэлектрик — полупроводник. Наи-
большее распространение получили кремниевые П. СВЧ д.
с р 1—п-структурой (см. р 1—п-Диод). В конструкции
П. СВЧ д. должны быть предусмотрены по возможности
минимальные индуктивность выводов, ёмкость структуры и
ёмкость корпуса.
П. СВЧ д. применяют в разл. выключателях, переклю-
чателях, модуляторах, дискретных фазовращателях, элект-
рически управляемых аттенюаторах. В этих устр-вах (за
исключением аттенюаторов) П. СВЧ д. имеет два рабо-
чих состояния — одно при прямом, другое при обрат-
ном (или нулевом) смещении. В электрически управляе-
мом аттенюаторе используется монотонная зависимость
сопротивления р—i—n-диода от величины тока прямого
смещения. Устр-ва на основе П. СВЧ д. обладают мень-
шими габаритными размерами и массой, более высокими
быстродействием и надёжностью по сравнению с элект-
ромеханическими и ферритовыми устр-вами, устр-вами на
газоразрядных приборах; потребляют малую мощность по
цепи управления. Устр-ва на П. СВЧ д. работают в не-
прерывном режиме при уровнях СВЧ мощности до 1 кВт,
и в импульсном — при СВЧ мощности до 1 МВт, в диапа-
зоне частот от сотен МГц до десятков ГГц; время пере-
ключения (определяемое для р—i—п-диодов скоростью
рекомбинации носителей заряда в i-области, если пере-
ключение осуществляется без подачи обратного напряже-
ния, или скоростью рассасывания накопленного заряда
под действием обратного напряжения) лежит в пределах
от неск. мкс (у наиболее мощных приборов) до неск.
нс. К П. СВЧ д. близки по назначению и конструкции
ограничительные диоды.
Лит.: Вамсблат А. В.„ Коммутационные устройства СВЧ на полупро-
водниковых диодах, М., 1987. Л. С. Либерман.
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОР, транзистор,
обладающий достаточно большим электрич. сопротив-
лением в закрытом состоянии и минимальным — в откры-
том, способный переключаться из одного состояния в дру-
гое с определённым (как правило, максимально возмож-
ным) быстродействием. Осн. особенностями П. т. являются
мин. потери мощности, к-рые складываются из стати-
ческих (потерь проводимости) и динамич. потерь в момент
переключения транзистора. Поскольку динамич. потери
мощности существенно возрастают с увеличением частоты
коммутации и становятся преобладающими в диапазоне УЗ
и более высоких частот (св. 1,5-104 Гц), осн. харак-
теристикой П. т., определяющей эти потери, является вре-
мя переключения ,кл+1ф .„„-И, .„.Л+1Ф ...... где
♦, ... — время задержки при включении; 1ф ллл, 1ф.мк„ —
длительность фронта соответственно при включении (для
биполярного П. г.— время нарастания) и выключении;
t3 выкл—время задержки при выключении (для биполяр-
ного — время рассасывания) (рис.).
Осн. параметрами П. т. являются допустимое сочетание
напряжений и токов, к-рое определяет область безопас-
ной работы транзистора как в импульсном, так и в статич.
режиме, и граничное напряжение, при к-ром транзистор
способен работать в открытом состоянии.
Переключательный транзистор. Эпюры тока 1к
и напряжения UH на выходе биполярного пере-
ключательного транзистора (в) и напряжения
между затвором и истоком (UaM), а также сто-
ком и истоком (UCM) на выходе полевого пере-
ключательного транзистора (6): 16 — ток безы;
UBK—входное напряжение; <иыкл—время,
затрачиваемое соответственно на включение и
выключение транзистора; t — время соот-
ветственно нарастания и рассасывания избы-
точного заряда неосновных носителей из областей
б»., и коллекторе; Г, ллл, Г, ,ылл, Гф Гф —
время задержки и длительность фронта соот-
ветственно прн включении и выключении.
Переменный конденсатор. Рис. 1. Схема устрой-
ства воздушного переменного конденсатора; 1 —
ось ротора; 2 — пластины ротора; 3 — стойка
статора; 4 — пластины статора; 5 — подшипник,-
6 — керамическая плата-основание; 7 — ручка
для поворота.
373
ПЕРЕМЕННЫЙ
Биполярный П. т. характеризуется малыми статич. и зна-
чительными динамич. потерями мощности. Малые статич.
потери мощности обусловлены достаточно малым сопро-
тивлением транзистора в открытом состоянии, вследствие
накопления неосновных носителей заряда в высокоомных
областях базы и коллектора, а значит, динамич. потери —
сравнительно медленным накоплением (при включении) и
рассасыванием (при выключении) избыточного заряда не-
основных носителей из областей базы и коллектора. В
биполярных П. т. частота коммутации 20—200 кГц при на-
пряжениях от 200 до 1500 В и коллекторных токах от
единиц до сотен А.
Полевые П. т. (в основном МДП-транзисторы) характе-
ризуются значит, статич. и малыми динамич. потерями
мощности. Значит, статич. потери мощности полевого П. т.
обусловлены достаточно большим сопротивлением тран-
зистора в открытом состоянии из-за отсутствия накоп-
ления избыточного заряда в высокоомной области стока,
а также наличием отрицат. темп-рного коэф, тока стока,
а малые динамич. потери — достаточно быстрым перено-
сом носителей заряда через канал и обеднённый слой
обратно смещённого стокового р—п-перехода. Важное до-
стоинство полевых П. т. — высокий входной импеданс
(~сотни МОм), к-рый позволяет управлять работой тран-
зистора существенно менее мощными сигналами по срав-
нению с биполярными П. т. В полевых П. т. частота ком-
мутации достигает неск. сотен кГц — единиц МГц при на-
пряжениях от 50 до 1500 В и токах стока до 200 А.
По конструктивно-технологич. особенностям П. т. яв-
ляются меза-планарными, планарными и планарно-эпитак-
сиальными транзисторами. В качестве исходного ПП мате-
риала используют гл. обр. Si с проводимостью п-типа.
П. т. широко применяют в разл. РЭА. Напр., в электрич.
регуляторах и стабилизаторах пост, напряжения, тока или
мощности используют относительно низковольтные
(^100 В) П. т., рабочие токи к-рых лежат в пределах
от неск. единиц до неск. десятков А; в НЧ усилителях
мощности, электрич. регуляторах и стабилизаторах с не-
прерывным управлением — П. т., максимально допустимые
напряжения к-рых лежат в пределах 50—300 В, а ра-
бочие токи достигают неск. десятков А; в источниках вто-
ричного электропитания с бестрансформаторным вхо-
дом — мощные высоковольтные П. т. (см. Мощный тран-
Рис. 2. Схема дифференциального переменного
конденсатора: 1—ротор; 2 — статор I; 3 —
' статор 1|.
Переменный резистор.
Функциональные харак-
теристики переменных
резисторов: А — линей-
ная; Б — логарифмиче-
ская; В — обратнолога-
рифмическая; Е, И —
специальные; R/Rn— от-
носительное изменение
величины сопротивле-
ния; <р/<рл — относитель-
ное изменение угла по-
ворота или линейного
перемещения подвиж-
ной контактной систе-
мы-
зистор), способные переключать напряжения от 350 до
2000 В, токи от единиц до неск. десятков А с частотой
коммутации до неск. сотен кГц.
Лит.: Афонин Л. Н-, Мвзель Е. 3., в. сб.: Микроэлектроника и по-
лупроводниковые приборы, в. 3, М., 1978, с. 133—48; Бачурин В. В.
и др., «Обзоры по электронной технике. Сер. Полупроводниковые при-
боры и микроэлектроника», 1983, в. 10; 1984, в. 1, 4; Окснер Э. С.,
Мощные полевые транзисторы и их применение, пер. с англ-, М., 1985;
Блихер А., Физика силовых биполярных и полевых транзисторов, пер-
С англ.. Л., 19В6. Л. Н. Афонин, В. В. Бачурин.
ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ, изменение направления век-
тора остаточной намагниченности ферро- или ферримагн.
образца на обратное. Осуществляется в результате воз-
действия на образец либо постоянного внеш. магн. поля,
направление к-рого не совпадает с направлением остаточ-
ной намагниченности магн. материала, либо циклически
изменяющегося магн. поля (циклич. П.). П. связано с за-
тратами энергии, к-рые наз. потерями П. Различают
след, потери П.: гистерезисные потери, потери на вихре-
вые токи, потери на магнитную вязкость. Явление П. ис-
пользуется в работе запоминающих, переключающих и
др. магн. устр-в (см. также Магнитный гистерезис. На-
магничивание).
ПЕРЕМЕННЫЙ КОНДЕНСАТОР, конденсатор, ём-
кость к-рого можно изменять в заданных пределах. Раз-
личают собственно П. к. и подстроечные конденсаторы
(триммеры). П. к. могут быть с механическим (наибо-
лее распространены) или электрич. управлением ёмкостью
(вариконды и варикапы). Механич. управление ёмкостью
П. к. осуществляется за счёт изменения взаимного распо-
ложения обкладок — подвижных (ротора) и сравнительно
неподвижных (статора), в результате чего меняется либо
площадь перекрытия обкладок (чаще всего), либо вели-
чина зазора между ними (рис. 1). П. к. характеризуются
параметрами, общими для всех конденсаторов; дополнит,
параметрами являются мин. ёмкость Смин, макс, ёмкость
Смвкс, КОЭФ- перекрытия Смокс/Смин.
Различают вакуумные, воздушные и керамич. П. к.,
односекционные и многосекционные. Вакуумные П. к. ис-
пользуют гл. обр. в мощных КВ радиопередатчиках при
напряжении до неск. кВ. В цепях низкого напряжения (до
сотен В) применяют в основном воздушные П. к., напр.
для настройки и перестройки частоты колебат. контуров
РЭА, в радиоизмерит. аппаратуре. Форма электродов оп-
ределяет характер изменения ёмкости П. к. в зависимости
от угла поворота ротора. Наиболее часто применяются
Г1. к., у к-рых угол поворота ротора прямо пропорцио-
нален ёмкости конденсатора (прямоёмкостные П. к.),
частоте колебат. контура (прямочастотные П. к.), дли-
не волны (п р я м о в о л н о в ы е П. к.) либо связан с ём-
костью или частотой логарифмич. зависимостью (лога-
рифмические П. к.). В измерит, технике часто применя-
ют дифференциальные П. к. (рис. 2), представляющие
собой прямоёмкостные П. к. с двумя статорами и одним об-
щим ротором, образующими как бы два взаимосвязанных
П. к.; при вращении ротора ёмкость одного из них умень-
шается, а другого — пропорционально увеличивается. Ис-
пользуемые в РЭА воздушные П. к. имеют макс, ёмкость
до 600—650 пФ (для работы на ДВ), до 250 пФ (на КВ)
и до 50 пФ (на УКВ). Мин. ёмкость составляет обычно
5—20% от максимальной.
При необходимости резкого уменьшения размеров П. к.
и не слишком высоких требованиях к точности и стаби-
льности их характеристик (напр., в бытовых миниатюр-
ных радиоприёмниках) применяют П. к. с керамич. ди-
электриком. Изменение ёмкости такого конденсатора дости-
гается поворотом керамич. ротора с нанесенными на нём
металлич. обкладками относительно металлизированного
керамич. статора.
Лит. см. при ст. Конденсатор. Б. А. Ротенберг.
ПЕРЕМЕННЫЙ РЕЗЙСТОР, резистор, сопротив-
ление к-рого можно изменять в заданных пределах
механич. перемещением подвижного контакта. П. р. приме-
няются для регулирования напряжения и тока в электрич.
цепях или подстройки сопротивления элементов схем РЭА.
По назначению подразделяются на подстроечные и регули-
ПЕРЕНОС 374
Основные параметры переменных резисторов
Параметры Регулировочные Подстроечные
непрово- лочные прово- лочные непрово- лочные прово- лочные
Номинальная мощность, Вт 0,01—2 0.25—100 0.025—1 0,05—100
Номинальное сопротив- ление, Ом .... 22—15 10* 2,2-5-10* 10—10 0,47—105
Температурный коэф- фициент сопротивле- ни. ТКС-10—6, °C-' ±(50—2000) ±(50—500) ±(Ю— ±(50—
Износоустойчивость, число циклов 5000— 1000— 2000) 100—1000 1000) 50—500
100000 100000
ровочные резисторы. Изготовляются с круговым (роторные)
и линейным (движковые) перемещением подвижного кон-
такта, однооборотные и многооборотные, с выключателем и
без него, с дополнит, отводами от резистивного элемента
(РЭ) и без отводов, с одним и неск. РЭ. Материалом
для РЭ являются лакосажевые и керметные компози-
ции, наполненные полимеры, фольга или тонкая проволока
из высокоомных сплавов.
П. р. характеризуются номинальным сопротивлением,
номинальной мощностью, темп-рным коэф, сопротивления
и износоустойчивостью (максимально допустимым числом
циклов перемещения подвижного контакта при условии, что
все др. параметры остаются в заданных пределах) (табл.)
В П. р. различают полное сопротивление (измерен-
ное между крайними выводами РЭ), установленное
сопротивление (между одним из выводов РЭ и выво-
дом подвижного контакта) и переходное сопротив-
ление (между РЭ и подвижным контактом). Установ-
ленное сопротивление П. р. при перемещении подвижного
контакта может изменяться по линейному (А) или нелиней-
ному (логарифмическому — Б и обратнологарифмиче-
скому — В) закону (рис.). Важным параметром П. р.
является напряжение шумов перемещения — элект-
рич. напряжение, возникающее в П. р. при перемещении его
подвижного контакта. Напряжение шума сравнительно
хороших непроволочных резисторов может достигать
15—50 мВ. Уровень шумов перемещения в проволочных
П= р. принято выражать через эквивалентное шумовое со-
противление и измерять в омах. Эквивалентные шумо-
вые сопротивления проволочных резисторов составляют
50—5000 Ом.
Самыми распространёнными из П. р. являются лакоса-
жевые композиц. резисторы, что обусловлено простотой
технологич. процесса их изготовления, возможностью соз-
дания высокоомных изделий со сложными нелинейными
функц. характеристиками. Их осн. недостатки — низкие
тепло- и влагостойкость и высокий темп-рный коэф, сопро-
тивления. Проволочные П. р. отличаются высокой тепло-
стойкостью и стабильностью, малыми значениями темп-рно-
го коэф, сопротивления и уровнем шумов, но обладают
собств. ёмкостью и индуктивностью, что ограничивает воз-
можности их применения на частотах выше 10 кГц. Кроме то-
го, проволочные П. р. с большим номинальным сопротивле-
нием изготовляются только больших размеров. Наилучшими
электрофиз. и эксплуатац. св-вами обладают керметные П. р.
Наибольшее распространение получили однооборотные
П. р., скользящий контакт к-рых связан с управляю-
щим валом и весь диапазон изменения сопротивления пе-
рекрывается за один оборот (полный угол поворота 230—
300° в П. р. простой конструкции и 175—240° в П. р., сов-
мещённых с выключателем).
Лит. см. при ст. Резистор. В. В. Стальбовский, А. Н. Иванов.
ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОННОГО ИЗОБРАЖЕ-
НИЯ, процесс, при к-ром распределение плотности элект-
ронного потока источника (напр., фотокатода) с помощью
электрич. и (или) магн. полей отображается на поверх-
ность приёмника (напр., люминесцентного экрана или ми-
шени). П. э. и. имеет место в электронно-оптических пре-
образователях, а также в нек-рых типах передающих
электронно-лучевых приборов (диссекторах, суперортико-
нах, суперкремниконах).
Для П. э. и. могут быть использованы разл. электронно-
оптические системы — от простейших, создающих однород-
ные электростатич. поля, до сложных электростатич. и
магн. объективов с уменьшенными аберрациями. В однород-
ном ускоряющем электростатич. поле отсутствует фокуси-
ровка электронных пучков от источника, поэтому качество
получаемого на приёмнике изображения, как правило, не-
высокое. При наложении на ускоряющее электростатич. по-
ле магн. поля удаётся значительно повысить качество
получаемого изображения, однако существ, недостатком
такой системы является высокая потребляемая мощность,
большие габаритные размеры и масса. Наибольшее рас-
пространение для П. э. и. получили двухэлектродные (д и-
одные) и трёхэлектродные (триодные) электростатич.
системы. Осн. преимущество триодной системы по сравне-
нию с диодной — возможность подфокусировки получае-
мого изображения; недостаток этих электростатич. систем
по сравнению с магнитными — более низкое качество изо-
бражения, характеризующееся значит, неравномерностью
разрешающей способности от центра изображения к краям.
Наиболее существ, аберрациями систем Г1. э. м. являются:
хроматич. аберрация, дисторсия, кривизна поверхности
изображения, астигматизм.
Лит.: Бутслов М. М., Степанов Б. М., Фонченко С. Д., Элект-
ронно-оптические преобразователи и их применение в научных исследо-
ваниях, М., 1978; Жигарев А. А., Шемае в а Г. Г., Электронно-
лучевые и фотоэлектронные приборы, М-, 1982; Баранова Л. А.,
Явор С. Я.. Электростатические электронные линзы, М-, 19В6
И. А. Петров.
ПЕРЕХОД (переходник) в СВЧ технике, уст-
ройство, предназначенное для соединения передающих
длинных линий (волноводов и коаксиальных линий), согла-
сующее их волновые сопротивления. Применяется в СВЧ
цепях (обычно в диапазоне от 100 МГц до 10 ГГц). К
важнейшим параметрам и характеристикам П. относятся:
частотная характеристика (зависимость затухани^ сигнала
от электрич. длины П., определяемой как 0= ——, где
I — длина П. или его части — ступеньки, а Л — длина вол-
ны сигнала, проходящего по передающей линии); волно-
вые сопротивления у соединяемых линий; диапазон частот
передаваемого сигнала; допустимое рассогласование ВЧ
тракта, характеризуемое коэф, стоячей волны или обрат-
ной величиной — коэф, бегущей волны; критич. частота,
представляющая собой предельно допустимую частоту ко-
лебаний, выше к-рой возможно возникновение в переда-
ющей линии нежелат. высших типов колебаний; кроме того,
П. характеризуется ёмкостью между контактами, сопротив-
лением и электрич. прочностью изоляции и др.
По конструктивным признакам П. делятся на ступенчатые
и плавные. Ступенчатый П. (СП) состоит из неск.
последовательно соединённых отрезков линий передачи
(рис., а), имеющих одинаковую длину 1, но различные
волновые сопротивления, величина к-рых изменяется от
до Qn по определённому закону. Конструкция СП рас-
считывается аналитически. При расчёте СП с малым чис-
лом ступенек (не более 4) обычно используют полиномы
Чебышева или Баттерворса. Расчёт П. с большим числом
ступенек, как правило, проводят с помощью приближён-
ных методов, т. к. погрешность метода полиномов в этом
случае резко возрастает. Полученную при расчётах длину
ступеньки I корректируют с учётом влияния дифракц. яв-
лений на стыках, возникающих из-за образования дополнит,
ёмкости. Плавный П. (ПП) представляет собой неодно-
родную линию с непрерывно изменяющимся по длине па-
раметром (обычно волновым сопротивлением), соединяю-
щую две однородные длинные линии (рис., б). При оди-
наковых допусках на рассогласование и одинаковых пе-
репадах волновых сопротивлений ПП всегда длиннее СП,
однако ПП обладает более высокой электрич. прочностью.
ПП обычно служат для передачи широкополосных сигна-
лов, а СП — узкополосных.
Лиг.: Фельдштейи А. Л., Явич Л. Р-, Смирнов В. П., Справоч-
ник по элементам волноводной техники, 2 изд., М., 1967. А. П. Левин.
375
ПЕРСЕПТРОН
ПЕРИОДЙЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ по электронике.
В СССР вопросам электроники посвящены мн. отраслевые
научно-техн, журналы, тематик, сборники, серии обзоров,
бюллетени и др. АН СССР выпускает журн.: «Радиотех-
ника и электроника» (с 1956, тираж св. 7000 экз.), «Фи-
зика и техника полупроводников» (с 1967, св. 1600 экз.),
«Квантовая электроника» (с 1971, ок. 1600 экз.), «Микро-
электроника» (с 1972, ок. 6000 экз., выходит в США в
англ. пер. под назв. «Soviet microelectronics»).
Мин-во электронной пром-сти издаёт сборники «Элект-
ронная промышленность» (с 1967, до 1970 под назв. «Об-
мен опытом в электронной промышленности», ок. 5000
экз.) и «Электронная техника», выпускаемый в тематик,
сериях: «Электроника СВЧ» (с 1950, св. 1500 экз.), «Полу-
проводниковые приборы» (с 1958, св. 1900 экз.), «Микро-
электроника» (с 1965, св. 2200 экз.), «Электровакуумные
и газоразрядные приборы» (с 1965, св. 1000 экз.), «Радио-
детали и радиокомпоненты» (с 1959, ок. 2000 экз.), «Ма-
териалы» (с 1966, ок. 1800 экз.), «Технология, органи-
зация производства и оборудование» (с 1959, ок. 2000 экз.),
«Управление качеством, стандартизация, метрология, испы-
тания» (с 1959, ок. 1700 экз.), «Экономика и системы
управления» (с 1972, св 1900 экз.), «Микроэлектронные
устройства» (с 1975, св. 800 экз.), «Лазерная техника и
оптоэлектроника» (с 1978, св. 600 экз.), выходят также
серии «Обзоров по электронной технике» и информац.
бюллетень «Зарубежная электронная техника» (с 1970, ок.
4000 экз.). Мин-во радиопром-сти СССР издаёт пять
тематич. серий сборников «Вопросы радиоэлектроники» и
информац. бюллетень «Радиоэлектроника за рубежом».
Всесоюзный ин-т науч, и техн, информации (ВИНИТИ)
в серии ежегодников «Итоги науки и техники» выпус-
кает сборник «Электроника и её применение» (с 1966, св.
1500 экз.), а также реферативный журн. «Электроника» (с
1955, ок. 2300 экз.) с отд. выпусками «Полупроводниковые
приборы», «Электровакуумные приборы и устройства», «Ма-
териалы электронной техники», «Оптоэлектронные прибо-
ры» и экспресс-информацию «Электроника» (с 1961, ок. 3200
экз.) и неск. серий библиографич. сигнальной информации.
В серии «Известия высших учебных заведений» выходит
журн. «Радиоэлектроника» (с 1958, до 1966 под назв. «Радио-
техника», св. 4300 экз.). Научно-техн, общество радиотехни-
ки, электроники и связи им. А. С. Попова издаёт журн. «Ра-
диотехника» (с 1946, ок. 29 тыс. экз.), «Зарубежная радио-
электроника» (с 1947, ок. 12 тыс. экз.), обзоры «Электро-
ника за рубежом». Мин-во связи СССР и ДОСААФ вы-
пускают научно-популярный журн. «Радио» (с 1924, под
совр. назв. с 1946, 1,5 млн. экз.).
В ряду важнейших зарубежных П. и. следует отме-
тить: «Electronics» — первое специализир. П. и. по элект-
ронике (издаётся с 1930, в рус. пер. выходит под назв.
«Электроника», с 1961), «Electronic Design» (с 1953),
Переход» Схемы ступен-
чатого (а) и плавного
(6) переходов: 1п—
общая длина пере-
хода; I — длина сту-
пеньки; q — волно-
вые сопротивления;
х — координата.
«EDN» (с 1956), «Electronic News» (с 1957), «Microwaves
and RF» (с 1962), «Laser Focus» (c 1965), «Electro-Optical —
Systems Design» (c 1969), «IEEE Transactions on Consumer
Electronics» (c 1952, в рус. пер. — «Труды института инже-
неров по электротехнике и радиоэлектронике», с 1961) —
США; «Electronics Weekly» (с 1960) — Великобритания;
«Elektronik» (с 1952) — ФРГ; «Дэнси когё гэппо» (с 1959),
«Дэнси дзайрё» (с 1962) — Япония. Данные о развитии
электронной пром-сти капиталистич стран публикуются в
«Electronic Market Data Book», «D. A. T. A. Book», «Sta-
tus» — США, «Japan Electronic Almanac» — Япония, «Mackin-
tosh Electronics Yearbook» — Великобритания, и др.
Широко распространены также: «Elektronika» (издаёт-
ся с 1960 в Польше), «Радио, телевизия и електро-
ника» (с 1952, Болгария), «Radio-Fernsehen Elektro-
nik» (с 1952, ФРГ), «Informacio-elektronika» (с 1966,
Венгрия), «Tesla-electronics» (с 1968, Чехословакия), «Elektro-
tehnica, electronica $i automatica» (c 1957, Румыния).
H- А. Пащенко.
ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ (внешние
устройства ЭВ М), комплекс устройств для внешней
машинной обработки информации (в отличие от преоб-
разований информации, выполняемых центральным про-
цессором ЭВМ), обеспечивающих её подготовку, ввод, вы-
вод, хранение и передачу на расстояние по линиям свя-
зи. По роду выполняемых операций П. у. ЭВМ подраз-
деляются на след, группы: устройства подготовки
данных, служащие для занесения информации на проме-
жуточные носители данных (перфокарты, перфоленты, магн.
ленты или диски, оптич. диски), для контроля нанесён-
ной информации, её размножения, распечатки, сорти-
ровки, переноса с одного носителя данных на другой и
пр. вспомогат. операций; устройства ввода—для счи-
тывания информации (как с промежуточных носителей,
так и непосредственно с первичных документов, датчи-
ков, органов управления) и преобразования её в кодовую
последовательность электрич. сигналов, подлежащих пе-
редаче в центр, процессор; устройства вывода —
для регистрации результатов обработки информации или
их отображения (различают вывод информации на проме-
жуточный носитель с целью последующего её использо-
вания в др. ЭВМ, станках с числовым программным
управлением и т„ д. и вывод информации на дисплей,
алфавитно-цифровое печатающее устр-во, графопострои-
тель для непосредств. восприятия человеком); внешние
запоминающие устройства (накопители на магн.
лентах и дисках, оптич. дисках); устройства переда-
чи информации по линиям связи, обеспечивающие
взаимодействие пользователей с ЭВМ (аппаратура пере-
дачи данных, модемы, мультиплексоры); терминалы,
терминальные станции — одиночные или группо-
вые оконечные средства пользователей ЭВМ, установлен-
ные на рабочих местах и соединенные с ЭВМ линия-
ми связи.
Электронная часть совр. П. у. ЭВМ (блоки управления,
преобразователи информации, контроллеры, адаптеры, за-
поминающие устр-ва, устр-ва отображения, считывающие
элементы и т. д.) выполняется на основе микропроцес-
соров с использованием ИС и БИС, электронно-лучевых
приборов, фотодиодов, фоторезисторов и др. электрон-
ных приборов. Широкое использование ИС и БИС позво-
ляет уменьшить массу и габаритные размеры П. у., повы-
сить их надёжность, создавать устройства с различными
функциональными возможностями (уровнем интеллекта).
Лит.: Печатающие устройства, М-, 1977; Кру минь Я. П., Терминалы
с дисплеем, Рига, 1980; Графические средства автоматизации проекти-
рования, РЭА, М., 1980; Захаров Н. П., Хомяков К. С., Конструи-
рование периферийных устройств ЭВМ, М-, 1984; Технические средства
управления в АСУ. Справочник, М., 1985; Ревенко В. Н., Сегал В. М.,
Комплексы средств отображения информации, М., 1985.
С- Б. Потёмкин, М. К. Сулим.
ПЕРСЕПТРОН (англ, perceptron, от лат. perceptio —
восприятие), обучаемая система, моделирующая восприя-
тие и распознавание образов Г| впервые предложен Ф
Розенблаттом в 1957 (зрительный анализатор «Марк-1»).
Простейший П. представляет собой фотоприёмник S (рис.),
ПЕЧАТНЫЙ
376
состоящий из отд. светочувствит. элементов S; (напр., фо-
тодиодов или фототранзисторов), выходы к-рых случай-
ным образом связаны с многовходовыми пороговыми
элементами А(- (т. н. ассоциативными элементами). Каж-
дая такая связь характеризуется нек-рым числом (весом
связи), показывающим, во сколько раз изменяется пере-
даваемый фотоприёмником сигнал. Выходной сигнал ас-
социативного элемента, способный принимать одно из двух
возможных значений (напр., «1» или «О»), также изме-
няется в соответствии с весом связи и подаётся на вхо-
ды решающих элементов Rk, выходные сигналы к-рых фор-
мируют код решения П.
Такой П. (наз. трёхслойным или S—А—R-П.) используют
в основном для распознавания изображений. В П. каж-
дому классу образов (изображений) ставится в соот-
ветствие один из решающих элементов, т. е. для любого
распознаваемого образа выходной сигнал только одного
такого элемента отличен от нуля (напр., для того эле-
мента, у к-рого алгебраич. сумма выходных сигналов мак-
симальна). Алгоритм распознавания, реализуемый этим П.,
осуществляет линейное разделение классов объектов (об-
разов) в пространстве выходных сигналов ассоциативных
элементов, к-рые моделируют признаки входных объек-
тов (изображений). Обучение такого П. обеспечивается
изменением по определённым правилам значений весов
связей между А(— и Rk-элементами.
Различают режим обучения и режим самообучения П.
В режиме обучения класс распознаваемого объекта указы-
вается П. извне (напр., человеком). Наиболее распростра-
нёнными являются П., в к-рых изменение весов связей
производится только в случае ошибочного решения (т. н.
обучение с коррекцией ошибок). В режиме самообуче-
ния указание о классе распознаваемого объекта посту-
пает с выхода самого П. и изменение весов связи проис-
ходит непрерывно.
Лит.: Розенблатт Ф., Принципы нейродинамики, пер. с англ.г М.,
1965; Минский М-, Пейп ер т С-, Персептроны, пер. с англ., М.,
1971; Ban ни к В. Н., Червоненкис А. Я., Теория распознавания об-
разов, М., 1974; Кузин Л. Т., Основы кибернетики, т. 2. М.. 1979;
Джордж Ф., Основы кибернетики, пер- с англ., М., 1984.
ПЕЧАТНЫЙ МОНТАЖ, способ монтажа радиоэлект-
ронной аппаратуры, при к-ром комплектующие элементы
(транзисторы, ИС, диоды, резисторы и т. п.) устанавли-
ваются на печатной плате и соединяются между собой
уже имеющимися на ней печатными проводниками —
тонкими электропроводящими полосками, выполняющими
роль монтажных проводов.
Печатная плата (рис.) представляет собой диэлек-
трич. пластину с печатными проводниками, расположен-
ными на одной или двух сторонах пластины; существуют
многослойные печатные платы, состоящие из чередующих-
ся слоёв изоляц. материала с проводниками на двух и
Персептрон. Схема простейшего персептрона:
S светочувствительные элементы фотоприём-
ника; А — многовходовые пороговые элементы;
Rk — решающие элементы; <о({ и Xkj— веса связи
соответственно светочувствительных элементов
фотопрнёмника, пороговых и решающих элемен-
тов; п, т и I — число соответственно свето-
чувствительных, ассоциативных и решающих эле-
ментов. Стрелками указано направление рас-
пространения сигналов.
более слоях, между к-рыми выполнены необходимые сое-
динения. Гибкие печатные платы имеют гибкое основа-
ние из органич. изоляц. материалов (полиимида, полисуль-
фона и др.) с проводниками, выполненными методами
тонкопленочной технологии. Для обеспечения необходимых
тепловых характеристик такие платы монтируют (или из-
готовляют) на основании из нержавеющей стали (с изо-
лирующим, напр. эмалевым, покрытием) или из анодир.
алюминия.
Печатные проводники получают разл. методами
(напр., травлением фольгированного диэлектрика, электро-
хим. осаждением). Толщина таких проводников обычно
50—100 мкм, мин. ширина 0,5—0,В мм и мин. расстоя-
ние между ними 0,3—0,5 мм.
Для крепления элементов на плате их выводы встав-
ляют в специальные отверстия (выходящие на контактные
площадки печатных проводников) и припаивают к контакт-
ным площадкам. П. м. позволяет уменьшить габаритные
размеры и массу радиоэлектронной аппаратуры, автомати-
зировать мн. технологич. процессы в условиях массового
произ-ва; при этом значительно повышается надёжность
аппаратуры и заметно сокращаются расход материалов
и затраты труда по сравнению с проводным монтажом.
Г.мт.: Многослойный печатный монтаж в приборостроении, автоматике
и вычислительной технике, М., 197В; Кувырков П. П., Акулова Л. Ю.,
Сучков О В., Унифицированные монтажные платы, М., 1982.
Е. И. Савченко,
р—i—П-ДИбД, полупроводниковый диод с р—i—
п-структурой, отличающейся от р—п-структуры тем, что
между хорошо проводящими р- и п-областями кристалла
полупроводника имеется достаточно широкая базовая об-
ласть с низкой проводимостью, близкой к собственной
проводимости полупроводника (i-область). Такие диоды
обычно изготовляют методом последоват. эпитаксиального
наращивания высокоомного (слаболегированного) и низко-
омного (сильнолегированного) слоёв на исходную низкоом-
ную подложку. Используется также и диффузионная техно-
логия. Для кремниевых р—i—п-Д. (наиболее распростране-
ны) значения уд. сопротивления и толщины i-области сос-
тавляют, как правило, 500—5000 Ом-см и 10—200 мкм
соответственно.
Как и ПП диод с р—п-переходом, р—i—п-Д. обладает
эффектом выпрямления, однако механизм его работы и
св-ва имеют особенности. При прямом смещении двой-
ная инжекция эл-нов и дырок из сильнолегир. п- и р-облас-
тей приводит к модуляции сопротивления базы (его
уменьшению, при увеличении прямого тока, до единиц Ом
и ниже). При обратном смещении приложенное напряже-
ние падает на i-область, создавая в ней сильное электрич.
поле. Носители заряда «вытягиваются» этим полем из
базовой области, обеспечивая повыш. быстродействие
р—i—п-Д. в режиме переключения по сравнению с дио-
дами на основе р—п-структур (времена релаксации
р—i—п-Д. достигают 10— “ с). Кроме того, наличие (-облас-
ти обеспечивает высокое значение напряжения пробоя и
малую паразитную ёмкость этих диодов. При наложении
на пост, смещение малого перем, сигнала высокой часто-
ты (обычно от единиц до десятков МГц) р—i—п-Д. ста-
новится эквивалентным резистивному элементу, сопротив-
ление к-рого резко меняется при изменении полярности
смещения. Это св-во используется для коммутации СВЧ
мощности.
Диоды с р—i—п-структурой широко примен пот в ка-
честве высоковольтных сильноточных выпрямительных дио-
дов, переключательных и ограничительных СВЧ диодов,
лавинно-пролётных диодов, фотодиодов, диодов с накопле-
нием заряда, ПП детекторов и др. ю. R. Носо».
ПИНЧ-ЭФФЁКТ (от англ, pinch — сужение, сжатие),
самостягивание разряда, стягивание электрич. то-
кового канала в сжимаемой проводящей среде под дей-
ствием собственного (порождаемого самим током) магн.
поля. Впервые описан в 1934 амер, учёным У. X. Беннет-
том применительно к потокам быстрых заряженных час-
тиц в газоразрядной плазме. П.-э. реализуется обычно в
сильноточных газовых разрядах (сила тока 105—106 А).
377
ПИРОЛИТИЧЕСКОЕ
В процессе сжатия плазмы наступает кратковременный
(неск. мкс) период квазистационарного удержания стяну-
того токового канала, когда препятствующее сжатию газо-
кинетич. давление плазмы уравновешивается магн. дав-
лением, после чего развиваются колебания и наступает
обрыв тока. Различают Z-пинч, когда сжатие происходит
при взаимодействии продольного тока в плазме с создан-
ным им азимутальным магн„ полем (рис., а), и 0-пинч
(тета-пинч), когда магн. поле создаётся внеш, током и
взаимодействует с наведённым током в плазме (рис., 6).
П.-э. интенсивно исследуют как метод магн. термоизо-
ляции плазмы в связи с проблемой управляемого термо-
ядерного синтеза.
П.-э. имеет место не только в газовом разряде, но и в
плазме твёрдых тел, особенно в т. н. сильно вырожден-
ной электронно-дырочной плазме ПП, где его исполь-
зуют для исследования св-в носителей заряда в ПП, мо-
делирования явлений в газоразрядной плазме и др.
Л. Д. Цендмн.
пировидикбн [от греч. руг — огонь и видикон), пе-
редающий электронно-лучевой прибор (класса видиконов),
чувствительный к тепловому излучению. Отличается от
обычного видикона конструкцией узла мишени, материа-
лом мишени и входного окна. Входное окно П., выполнен-
ное, как правило, из просветлённого монокристаллич. Ge,
прозрачно в ДВ области спектра, а именно для излучения
тел, имеющих темп-ру ок. 300 К. В качестве материа-
ла мишени П. служат диэлектрики, обладающие пиро-
электрич. св-вами — спонтанной поляризацией в отсутствие
электрич. поля, изменяющейся при нагревании (охлажде-
нии) мишени. Пироэлектрич. сигнал образуется только в
момент изменения спонтанной поляризации при изменении
темп-ры мишени за счёт поглощённого излучения. Т. о.,
П. реагирует только на движущиеся объекты или объекты,
излучение к-рых изменяется во времени. Для воспроиз-
ведения изображений неподвижных объектов с пост, из-
лучением используется, напр., режим прерывания потока
излучения. Мишень совр. П. выполняют в виде моно-
кристаллич. пластины (толщиной 25—30 мкм) или мозаики
из материалов группы триглицинсульфата. Чувствительность
П. с монокристаллич. мишенью 3—7 мкА/Вт; предель-
ная разрешающая способность 300 линий. Применение
мозаичной мишени позволяет увеличить предельную
разрешающую способность до 320—400 линий. В связи
с неселективной спектральной чувствительностью ми-
шеней из материалов группы триглицинсульфата область
спектральной чувствительности П. определяется спектром
пропускания входного окна.
Лит.: Ноаик В. К., Гаврилова Н. Д-, Фельдман Н. Б., Пиро-
электрические преобразователи, М., 1979; Зингер Б., в кн.: Достиже-
ния в технике передачи и воспроизведения изображений, пер. с англ.,
т. 3, М., 1980. В. И. Фомина.
ПИРбЛИЗ (от греч. руг — огонь и lysis — разложение,
распад), разложение хим. соединений под действием вы-
соких температур. Процессы П. с одноврем. осаждением
продуктов распада на поверхности используются в элект-
ровакуумной технологии и микроэлектронике. П. ацетиле-
на, бензола, метилового спирта и др. органич. соеди-
нений применяют при чернении анодов и сеток (для по-
вышения их излучат, способности и уменьшения вторич-
ной эмиссии) и карбидировании вольфрамовых катодов
генераторных ламп (для снижения скорости испарения ме-
талла). П„ силанов и др. соединений используют для полу-
чения тонких плёнок и при эпитаксии ПП структур. Про-
цесс Пи может вызывать и нежелато последствия. Так,
неизбежный в ЭВП П. остаточных газов (в случае, если
они содержат пары насосных . масел) приводит к сниже-
нию термоэлектронной эмиссии катода, возникновению
утечки тока между электродами.
ПИРОЛИТИЧЕСКОЕ ОСАЖДЁНИЕ, способ фор-
мирования слоёв (изолирующих, резистивных, полупровод-
никовых и др.) путём термич. разложения вещества с
выделением из него твёрдого осадка. Используется в тех-
нологии оптич., гибридных тонкоплёночных и ПП ИС, при
изготовлении ЭВП и оптич. волокон, для получения чис-
тых материалов и т. д. Достоинством П. о. является
особенность механизма образования плёнки: благодаря
хаотичи движению молекул разлагаемого в-ва в зоне реак-
ции получают равномерные покрытия на изделиях срав-
нительно сложной конфигурации.
Пи о. наиболее часто проводят в установках проточ-
ного типа с печами индукционного или резистивного
нагрева. Газообразное или переведённое в паровую фазу
хим. соединение с помощью газоносителя (Аг, Ог, N?) по-
даётся в рабочую зону установки; пиролиз происходит не-
посредственно на поверхности подложки или в отд. каме- А
ре, откуда продукты разложения переносятся к подлож- К
ке. Так, напр., получают плёнки поликристаллич. Si в тех-
нологии кремниевых БИС, используя разложение моноси-
лана SiH4 при темп-ре 600—750 °C. В нек-рых случаях по-
средством П. о. получают эпитаксиальные слои Si из SiH4
при 1170—1370 К или Sil4 при 1070—1270 К. Примером
осаждения диэлектрич. слоёв может служить получение
плёнки SiO«2 в результате разложения при 1000—1100 К
содержащих кислород кремнийорганич. соединений типа
Si(OC2Hs)4 при 1000—1100 К, образующиеся при этом га-
зообразные продукты удаляются из реактора газом-носи-
телем.
С помощью П. о. наносят тугоплавкие металлы (Со, Сг,
Мо, Ni, W) на металлич. поверхности; Со и Ni — также
на пластмассы и керамику; Мо nW — на керамику и графит.
Лит-: Осаждение из газовой фазы, под ред- К. Пауэлла, пер. с англ.,
М., 1970; Черняев В- Н., Технология производства интегральных микро-
схем, М., 1977. Г. С. Гасанов.
Печатный монтаж. Печатная плата: I — контакт-
ные площадки; 2 — печатные проводники; 3—
электроизоляционные промежутки.
Пннч-»ффект. Схема Z-пинча (а) и 6-пинча (б)
в плазме: lz — сила тока; Вф — индукция ази-
мутального магнитного поля; I и 1^ — соответ-
ственно сила внешнего тока и тока, наведённого
в плазме; Bz — индукция внешнего магнитного
поля.
ПИРОТЕХНИЧЕСКАЯ
378
ПИРОТЕХНИЧЕСКАЯ НАКАЧКА, оптическая накач-
ка активной среды лазера излучением, образующимся при
горении пиротехнич. состава (ПС). ПС состоит из топли-
ва (обычно металлы Mg, Al, Zr) и окислителя (О2 в сво-
бодном или связанном состоянии). По оценкам мощность
излучения ПС, напр. на основе Zr, достигает 100 Вт/см2
при расходе в-ва 0,5 г/с и кпд по запасённой хим. энер-
гии —3%. Время горения может варьироваться в преде-
лах от 10— с до неск. десятков с. П. н. используется в
твердотельных лазерах (неодимовых, рубиновых и др.), ра-
ботающих в импульсном или квазинепрерывном режиме.
Лит.: Каминский А. А., Лазерные кристаллы, М., 1975.
ПИРОЭЛЁКТРИК (от греч. руг — огонь), кристалличе-
ский диэлектрик с особенной полярной осью (полярный
кристалл), обладающий спонтанной поляризацией, прояв-
ляющейся при изменении его темп-ры (пироэлектричес-
кий эффект). Изменение поляризации в П. может проис-
ходить и под действием механич. напряжений (пьезо-
электрический эффект). К П. относятся нецентросиммет-
ричные кристаллы: линейные (турмалин, сульфат лития);
нелинейные (триглицинсульфат, титанат бария, танталат
лития); электреты из сегнетокерамики (напр., на основе
титаната бария), из полимеров (поливинилиденфторид). П.
являются пьезоэлектриками, но не наоборот. П. непосред-
ственно преобразуют тепловую энергию в электричес-
кую. Применяются в тепловых приёмниках излучения, пре-
образователях энергии и др. устр-вах.
ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ, возникновение
разноимённых электрич. зарядов на противоположных по-
верхностях нек-рых диэлектриков (пироэлектриков) при
их нагревании или охлаждении. П. э. обусловлен измене-
нием вектора спонтанной поляризации Рсп (см. Поляри-
зация диэлектриков). Количественно П. э. в твёрдых пиро-
электриках характеризуют пироэлектрич. коэф. р= дРсп/ дТ,
где Т — термодинамич. темп-ра. Поскольку все пироэлект-
рики являются одновременно и пьезоэлектриками, то
р=р'-|-р", где р' — составляющая собственно П. э., а р" —
составляющая, связанная с пьезоэлектрич. эффектом. Эф-
фект, обратный П. э., наз. электрокалорическим;
его характеризуют электрокалорич. коэф. Q=—dTzdE,
где Е — напряжённость электрич. поля.
П. э. используется в приёмниках излучения, преобра-
зователях тепловой энергии и изображений. Электро-
калорич. эффект находит применение в преобразовате-
лях тепловой энергии и в твердотельных криогенных уста-
новках малых мощностей.
ПЛАЗМА (от греч. plasma, букв. — вылепленное, оформ-
ленное), частично или полностью ионизованный газ, в к-ром
плотности положит, и отрицат. зарядов практически оди-
наковы (выполняется условие квазинейтральности). П. —
наиболее распространённое состояние в-ва во Вселенной:
Солнце, горячие звёзды, межзвёздная среда, звёздные
атмосферы и галактич. туманности состоят в основном
из П. Около Земли П. существует в космосе (в виде сол-
нечного ветра), заполняет магнитосферу Земли и ионо-
сферу. В лабораторных условиях П. обычно получают с
помощью электрич. поля в газовых разрядах; применя-
ются и др. способы, такие, как нагрев газа, воздействие
ионизирующих излучений, ионизация с помощью удар-
ных волн. Накопление П. осуществляют с помощью магн.
ловушек. Многими характерными для П. св-вами обладают
совокупности подвижных заряженных ч-ц в твёрдых про-
водниках (П. твёрдых тел) — эл-нов проводимости и дырок
в полупроводниках (электронно-дырочная П.) и эл-нов
проводимости (нейтрализуемых неподвижными положит,
ионами) в металлах. Отличит, особенность П. твёрдых
тел — возможность существования при сверхнизких для
«газовой» П. темп-рах — комнатной и ниже, вплоть до
абс. нуля темп-p. Широкое применение в технике полу-
чила т. н. низкотемпературная (холодная) П.
(Т — IO3—105 К). Такую П. используют в газоразрядных
приборах, газовых лазерах, магнитогидродинамич. и термо-
эмиссионных генераторах, плазмотронах, плазменных ус-
корителях, установках плазменной технологии и др. Осо-
бый интерес в связи с проблемой осуществления управ-
ляемых термоядерных реакций представляет высоко-
температурная П. (Т — Ю5—108 К).
Основные свойства П. Гл. отличие П. от обычного газа
связано прежде всего с сильным влиянием на неё электрич
и магн. полей — как внешних, так и внутренних, созда-
ваемых заряженными ч-цами. Помимо хаотич. теплового
движения ч-цы П. могут участвовать в разл. упорядо-
ченных («коллективных») процессах. При этом взаимодей-
ствие заряженных ч-ц в П. осуществляется как при столк-
новениях, так и через т. н. самосогласованные электрич.
и магн. поля (они сами определяются движением заря-
женных ч-ц).
Условие квазинейтральности П. соблюдается, если ли-
нейные размеры области, занимаемой П., много больше
расстояния Гд, на к-рое распространяется в П. действие
электрич. поля отд. заряда (дебаевского радиуса экрани-
рования). При п-г3д^>1 (п — концентрация заряженных
ч-ц) П. по осн. св-вам близка к идеальному газу. Рав-
новесная П. может быть получена нагреванием газа до
темп-p, при к-рых тепловая энергия составляет заметную
часть энергии ионизации. В лабораторных условиях чаще
всего имеют дело с неравновесной П., характеризующей-
ся разл. темп-рами эл-нов и ионов и с отличающимися
от максвелловской функции распределения ч-ц по ско-
ростям. В зависимости от степени ионизации различают
слабоионизованную П., в к-рой осн. роль среди столкно-
вений играют столкновения заряженных ч-ц с нейтраль-
ными, и сильноионизованную, в к-рой определяющим
является взаимодействие между заряженными ч-цами.
Колебания и шумы в П. отличаются разнообразием
св-в, обусловленным большим числом всевозможных
степеней свободы П. Наиболее характерны плазменные
колебания, представляющие собой колебания эл-нов относи-
тельно неподвижных ионов. Их угловая частота шр наз.
плазменной частотой. Из-за теплового движения эл-нов
эти колебания распространяются в виде продольных волн,
наз. ленгмюровскими (по имени амер, физика И. Ленг-
мюра). В отсутствие внеш. магн. поля кроме ленгмю-
ровских волн возможны продольные звуковые волны, а
при частотах (D><op — поперечные эл.-магн. волны. В при-
сутствии внеш. магн. поля характеристики волн значи-
тельно усложняются и волны в общем случае не разде-
ляются на поперечные и продольные. Процессы иониза-
ции и деионизации в слабоионизованной плазме порож-
дают ионизационные волны (бегущие страты). Поскольку
реальная П., как правило, неравновесна, уровень раскачки
колебаний может быть весьма высоким; колебания мо-
гут быть как упорядоченными, так и некогерентными
между собой и проявляться как шумы (на этом основана
работа плазменных генераторов шума). Особенно высоким
может быть уровень колебаний при введении в плазму
пучков заряженных частиц или при генерации таких пуч-
ков самой П. в результате развития неустойчивостей. Та-
кие плазменно-пучковые системы могут быть источника-
ми СВЧ колебаний. Колебания П. могут оказывать существ»
влияние на осн. её характеристики, в частности на коэф,
переноса.
Диагностика П. Методы эксперим. исследования П. и из-
мерения её параметров разделяют на пассивные, исполь-
зующие излучение П., и активные, основанные на её зон-
дировании. Среди пассивных наибольшее распространение
получили методы, использующие оптич. излучение. Измере-
ния интенсивности спектральных линий атомов и ионов
дают возможность определить состав П. Анализ формы
линий позволяет получить сведения о темп-ре излучаю-
щих ч-ц (по доплеровскому уширению; см. Доплера эф-
фект), а в плотной П. — и о концентрации эл-нов (по
штарковскому уширению; см. Штарка эффект). Измере-
ния сплошного спектра тормозного излучения эл-нов в
оптическом, а также в СВЧ и рентгеновском диапазонах
позволяют определить концентрацию и телЛп-ру эл-нов. Ди-
агностика П. в магн. поле осуществляется измерениями
спектра СВЧ излучения в окрестности электронной цикло-
тронной частоты и её гармоник; они дают сведения об
379
ПЛАЗМЕННОЕ
электронном компоненте П. Для определения параметров
низкотемпературной П. применяют электростатич. зонды.
Большое распространение получили интерферометрич. и
голографич. методы, основанные на зондировании П. СВЧ и
оптич. излучением. Всё шире применяются методы, ис-
пользующие рассеяние света и СВЧ волн П. Для иссле-
дования высокотемпературной П. получили распростране-
ние корпускулярные методы, в основе к-рых лежит зон-
дирование П. пучками нейтральных ч-ц или испускание
П. атомов и ядерных ч-ц.
Лит.: Кадомцев Б. Б., Коллективные явления в плазме, М., 1975;
Голант В. Е., Жилинский А. П., Сахаров И. Е., Основы физики
плазмы, М., 1977; Александров А. Ф., Богданкевич Л. С-, Ру-
хадзе А. А., Основы электродинамики плазмы, М., 1978; Арцимо-
вич Л. А., Сагдеев Р. 3., Физика плазмы для физиков, М., 1979;
Смирнов Б. М., Введение в физику плазмы, 2 изд., М., 1982;
Чен Ф., Введение в физику плазмы, пер. с англ., М., 1987.
В. Е. Голант, Л. Д. Цендин.
ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, совокупность про-
цессов изготовления и обработки изделий и материалов
с помощью компонентов газоразрядной плазмы — ионов,
электронов, свободных радикалов и др. П. т. позволяет
изменять форму, размеры, структуру обрабатываемого
изделия (материала) или состояние его поверхности. В
технологии электронного приборостроения наиболее рас-
пространёнными процессами П. т. являются: нанесение на
поверхность твёрдых тел тонких плёнок металлов, ПП,
диэлектриков и др. материалов (плазменное нанесение
плёнок): удаление (травление) тонких плёнок и припо-
верхностных слоёв твёрдых тел (ионное распыление, плаз-
менное травление); изменение физ. или хим. св-в плё-
нок и приповерхностных слоёв твёрдых тел путём их
ионного легирования или модифицирования (см. Модифици-
рование материалов); термич. обработка (сварка, нагрев,
наплавление, резка) разл. материалов и изделий. Процес-
сы Г1. т. основываются на физ., хим. или смешанном ме-
ханизме воздействия компонентов плазмы на обрабатывае-
мый материал. Процессы П. т. могут выполняться при нор-
мальном (атмосферном) или повыш. давлении либо в ваку-
уме. При нормальном и повыш. давлении в качестве осн.
инструмента плазменной обработки обычно используются
разл. типы плазмотронов. В электронном приборострое-
нии с кон. 70-х гг. преимуществ, распространение полу-
чили плазменные процессы, осуществляемые в вакууме
(см. Вакуумная напылительная техника); такой способ об-
работки обеспечивает мин. загрязнение материала (изде-
лия), высокую разрешающую способность и хорошую вос-
производимость результатов.
Лит.: Аверьянов Е. Е., Плазменное анодирование в радиоэлектро-
нике, М., 1983; Плазменная технология в производстве СБИС, под ред.
Н- Айнспрука, Д. Брауна, пер. с англ., М., 1987. В. П. Пугачевич.
ПЛАЗМЕННАЯ ЧАСТОТА, частота колебаний заряжен-
ных частиц плазмы (плазменных колебаний), возникаю-
щих при локальном нарушении её квазинейтральности или
однородности вследствие смещения частиц относительно
положения равновесия. П. ч. колебаний неограниченной
плазмы, возникающих при одномерном смещении эл-нов,
носит назв. ленгмюровской частоты = •— ),,2f
е г Р т Во
где — — отношение заряда эл-на к его массе, во —
электрич. постоянная СИ, q — плотность эл-нов в невозму-
щённой плазме. Плазменные колебания возникают также в
плазме ПП (см. Плазменные явления) и в электронных
потоках. В потоках ограниченных размеров частота плаз-
менных колебаний отличается от П. ч. неограниченной
плазмы и наз. редуцированной П. ч.
ПЛАЗМЕННОЕ НАНЕСЁНИЕ ПЛЁНОК, метод
создания плёнок различных материалов (диэлектриков, ме-
таллов, полупроводников и др.) на поверхности изделия
с помощью компонентов газоразрядной плазмы (ионов,
электронов, свободных радикалов и др.). П. н. п. является
частью плазменной технологии и широко применяется в
произ-ве ИЭТ. Посредством П. н. п. формируют, напр.,
изоляц. и проводящие слои ИС, защитные покрытия из-
делий, работающих в агрессивных средах, при высоких
темп-pax или интенсивных механич. воздействиях, декора-
тивные покрытия. П. н. п. может осуществляться как при
нормальном атм. давлении, так и при пониженном, в ва-
кууме. Для П. н. п. при атм. давлении применяют плаз-
мотроны, с помощью к-рых мелкие ч-цы осаждаемого
в-ва (размером в единицы и десятки мкм) наносятся
на поверхность изделия. С кон. 70-х гг. в технологии
электронного приборостроения (в частности, при изготов-
лении ИС) более широко используется П. н. п. в вакууме,
обеспечивающее создание сразнительно чистых, обладаю-
щих хорошей адгезией плён ж с высокой воспроизводи-
мостью характеристик. Осн. способами П. н. п. в вакууме
являются ионно-плазменный, ионно-лучевой и плазмохими-
ческий.
При ионно-плазменном способе нанесения плё-
нок ионы плазмы (с энергией порядка В-10 —1,6
-10“15 Дж), бомбардируя спец, мишень, расположенную
вблизи обрабатываемого изделия (напр., подложки), рас-
пыляют в-во с поверхности мишени, к-рое оседает на
подложку в виде плёнки. Для этого применяют катод-
ное, ВЧ, магнетронное и др. виды распыления. Вслед-
ствие того что мишень находится в зоне действия плаз-
мы, давление рабочего газа у её поверхности сравни-
тельно велико (более 1 Па), и это приводит к загряз-
нению осаждаемой плёнки и тормозит процесс её обра-
зования.
При ионно-лучевом способе нанесения плёнки из
плазмы выделяется поток ионов, к-рый затем фокуси-
руется и в виде пучка (луча) с большой энергией на-
правляется на мишень, вынесенную за пределы зоны
существования плазмы; изделие, на к-рое оседает распылён-
ное в-во мишени, также располагается вне этой зоны. В
результате того что и подложка, и мишень находятся в
относительно высоком вакууме, плёнки, полученные напы-
лением, по составу оказываются более совершенными,
чем плёнки, созданные ионно-плазменным нанесением.
Кроме того, этот способ обеспечивает возможность полу-
чения плёнок с улучшенными характеристиками; напр.,
распыляя мишень одним ионным лучом и одновременно
обрабатывая подложку др. лучом, можно создавать плёнки
с однородной структурой повыш- плотности. С этой же
целью вместо распыления иногда применяют испарение
осаждаемого в-ва с одноврем. ионно-лучевой обработкой
наносимой плёнки непосредственно на подложке.
При плазмохимическом нанесении плёнок ис-
ходные компоненты осаждаемого в-ва образуются в плазме
в результате возбуждения, диссоциации и ионизации рабо-
чего газа, в атмосфере к-рого протекает процесс. Приме-
ром может служить низкотемпературное осаждение плё-
нок диэлектриков (напр., SiN4 или SiO?) для создания
межслойной изоляции, пассивации и защиты ИС; в этом
случае реакции идут по схемам:
SiH4 + NH3->SiN4+H2,
SiCl4 + O2->-SiO2 + Cl2,
где SiHi и SiCI4 — исходные в-ва, NH3 и О2 — рабочие
газы. Но и CI2 — удаляемые продукты реакций. Исполь-
зование того или иного способа зависит от физико-
хим. св-в исходного в-ва, рабочего газа и обрабатывае-
мой поверхности. В. И. Пугачевич.,
ПЛАЗМЕННОЕ ТРАВЛЁНИЕ (сухое травление),
удаление вещества с поверхности обрабатываемой детали
с использованием компонентов газоразрядной плазмы
(ионов, электронов, свободных радикалов и др.). П. т. иног-
да называют «сухим» травлением в отличие от классич.
«мокрого», связанного с применением жидких травителей.
В произ-ве ИЭТ, особенно в технологии ПП ИС, при-
меняются преим. вакуумные процессы П. т., т. к. они
обеспечивают высокую разрешающую способность (до
1 мкм и менее) и мин. загрязнение готовых ИЭТ. В
основе П. т. лежат физ и хим. механизмы воздействия
плазмы на обрабатываемую деталь; нередко оба эти ме-
ханизма действуют совместно. Существует неск. способов
ПЛАЗМЕННЫЕ
380
П. т. Ионное травление, использующее в основном
физ. механизм воздействия ионов плазмы на обрабаты-
ваемую деталь (см. Ионное распыление), применяется
при очистке деталей из металлов, диэлектриков и ПП от
оксидных слоёв (плёнок), сорбированных газов и продук-
тов жидкостного или газового травления, остатков резис-
та и т. п Нередко ионное травление сочетают с по-
следующим осаждением плёнок на протравленную поверх-
ность в той же вакуумной камере; такая предварит,
обработка подложки улучшает адгезию и структурные ха-
рактеристики плёнки. Способы ионного травления подраз-
деляются на ионно-плазменные и ионно-лучевые.
При ионно-плазменном травлении обрабатываемая
деталь размещается в непосредств. близости от зоны дей-
ствия плазмы; такой способ позволяет обрабатывать боль-
шие площади (в неск. дм2 и более) с достаточно высо-
кой равномерностью и высокой плотностью ионного то-
ка. Однако при этом давление рабочего газа (обычно ар-
гона) вблизи обрабатываемой детали довольно велико (св.
1 Па), что приводит к обратной диффузии распыляемых
ч-ц и уменьшению скорости травления. Иногда также
приходится учитывать вредное рентгеновское воздействие
плазмы на деталь. Кроме того, при таком способе П. т.
нельзя регулировать углы падения ионов, что необходи-
мо для получения заданной формы краёв углублений при
воспроизведении мелкого рисунка на поверхности детали-
При ионно-лучевом травлении плазма и обрабаты-
ваемая деталь пространственно разделены в рабочей ка-
мере; травление осуществляется в вакууме (10~2—10 3 Па)
выделенным из плазмы, ускоренным и сфокусированным
ионным пучком (лучом). Преимущество этого способа трав-
ления перед ионно-плазменным состоит в возможности
изменения угла падения ионов на поверхность обраба-
тываемой детали и в отсутствии возврата распылённых
ч-ц. Точная регулировка направления ионного пучка позво-
ляет осуществить прецизионную размерную обработку
детали; при этом скорость травления участков, не защи-
щённых маской, в направлении, перпендикулярном к поверх-
ности детали, в неск. раз превышает скорость травле-
ния вдоль поверхности детали, под маску, в результате
чего уменьшается размытость границ рисунка.
Использование при ионном травлении инертного газа
(аргона) в качестве рабочей среды обусловливает физ.
характер взаимодействия ионов с деталью. Подобная обра-
ботка носит обычно слабоизбират. характер: с поверх-
ности детали удаляются практически любые материалы,
а скорость травления отд. участков изменяется лишь с учё-
том локальных значений коэф, распыления. Однако в ря-
де случаев при изготовлении ИЭТ возникает необходи-
мость удалить с поверхности детали, напр., часть плёнки,
не повредив нижний слой. Это достигается использова-
нием вместо аргона (или добавлением к нему) хими-
чески активных газов или их смесей.
Процессы, в к-рых наряду с физическим использует-
ся хим. механизм травления, наз. ионным реактив-
ным и ионно-химическим травлением. Введение в
плазму разл. реактивных газов позволяет резко повысить
скорость и избирательность травления и шире применять
в качестве масок такие покрытия, как резисты. Указан-
ные процессы обеспечивают высокую разрешающую спо-
собность, возможность последоват. выполнения в одной
реакц. камере операций избират. удаления плёнок метал-
лов, диэлектриков, а затем и маски, возможность пол-
ной или частичной автоматизации технологич. процесса.
При выборе метода травления необходимо учитывать
особенность процессов ионного и ионно-хим. травления,
использующих ионы с энергией 8-10— —1,6-10 15 Дж.
Ионное травление связано с разрыхлением и разруше-
нием поверхностных слоёв. Присутствие в рабочем га-
зе реактивной добавки ускоряет травление, но струк-
турные дефекты на поверхности сохраняются и по окон-
чании процесса. Поэтому если такие дефекты нежелатель-
ны (из-за уменьшения электрич. прочности тонких плёнок
диэлектриков, образования поверхностных состояний, ус-
корения диффузии примесных атомов в тонких слоях и т. п.).
применяется плазмохим. травление в среде галогенсо-
держащих газов, к-рое отличается от ионно-хим. травле-
ния меньшей энергией ионов (заметно ниже уровня
8-1017 Дж) и соответственно преобладанием хим. меха-
низма обработки (за счёт воздействия нейтральных хи-
мически активных ч-ц — радикалов). Концентрация струк-
турных дефектов при этом заметно уменьшается.
Важное преимущество П. т. перед жидкостным заклю-
чается в существенно меньшем потреблении реагентов,
а также в возможности прецизионной размерной обработ-
ки изделий и полной автоматизации всего технологич.
процесса.
Лит.: Чистяков Ю. Д., Раино ва Ю П., Физико-химические осно-
вы технологии микроэлектроники, М., 1979; Данилин Б. С., Кире-
ев В. Ю., Применение низкотемпературной плазмы для травления и
очистки материалов, М., 1987; Плазменная технология в производстве
СБИС, под ред. Н. Айнспрука, Д. Брауна, пер. с англ., М.» 1987.
Л. М. Можаров.
ПЛАЗМЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ иОнов, устройства,
в к-рых ионные пучки образуются ионами, извлекае-
мыми из плазмы. Для создания плазмы в П. и. и. исполь-
зуются разл. виды газового разряда: разряд низкого дав-
ления с накаливаемым катодом, разряд Пеннинга с осцил-
лирующими эл-нами, ВЧ разряд. Для получения высокой
степени ионизации и большой плотности ионного тока при-
меняют геометрич. сужение столба разряда (рис.).
Лит.: Габович М. Д., Физика и техника плазменных источников ионов,
М., 1972.
ПЛАЗМЕННЫЕ МИКРООБРАЗОВАНИЯ в эвп,
локализованные потоки плазмы, возникающие при электрон-
ной бомбардировке поверхности электрода, обусловленные
десорбцией и последующей ионизацией потоков газа и пара
из областей с дефектами структуры поверхностного слоя.
Плотность атомов в П. м. на неск. порядков превосхо-
дит плотность остаточных газов в ЭВП. П. м. наблюдают-
ся при бомбардировке электронным потоком с плот-
ностью мощности более 50—150 Вт/см2. Они имеют вид
факелов, наиболее характерные размеры к-рых порядка
долей мм, время существования от единиц до десятков ч;
при этом плотность П. м. на бомбардируемой поверх-
ности составляет десятки —сотни см , темп-pa 103—1 СГ К.
Доля мощности электронного потока, преобразуемая в
мощность излучения П. м., может достигать 10%. Пара-
метры П. м. зависят от св-в материала электрода, спо-
собов обработки его поверхности, режимов электрон-
ной бомбардировки. П. м. оказывают отрицат. действие на
параметры и эксплуатац. характеристики ЭВП: инициируют
нарушение электрической прочности, вызывают ионную
фокусировку электронного луча на поверхности электро-
да и возбуждение паразитных колебаний, повышают уро-
вень шумов. Излучение П. м. используют для целей де-
фектоскопии, контроля качества поверхности, а также при
оценке работоспособности материалов в условиях интен-
сивных электронных потоков и т. д.
Лит.: Гамарский В. П. и др., «Электронная пром-сть», 1978, в. 1,
с. 22—27; Жучков А. А. и др., «Электронная техника. Сер. ЭВП
и ГРП», 1984, в. 4, с. 49—51. В. А. Хмара.
ПЛАЗМЕННЫЕ ЯВЛЕНИЯ в полупроводниках,
электрические явления в электронно-дырочной плазме
(ЭДП), образованной совокупностью подвижных носителей
заряда (НЗ) в полупроводниках. К таким явлениям в ос-
новном относятся: 1) плазменные (продольные) колеба-
ния с характерными частотами ci)p=(qn/m*e)1/2, где q, m*,
п — соответственно заряд, эффективная масса и концентра-
ция НЗ, е — диэлектрич. проницаемость ПП; 2) распро-
странение в ЭДП разл. типов эл.-магн. волн — продоль-
ных (плазменных) и поперечных, в т. ч. геликоновых,
магнитогидродинамических и магнитоакустических, при
наличии внешнего пост. магн. поля; 3) взаимодействие
потоков НЗ и волн в ЭДП с акустич волнами кристаллич.
решётки ПП; 4) токовые неустойчивости в ПП; 5) пинч-
эффект; 6) ударная ионизация и лавинное умножение но-
сителей заряда в сильных электрич. полях.
П. я. во многом аналогичны явлениям в газоразрядной
плазме, но имеют и свои особенности. Эти особенности
обусловлены: высокой концентрацией НЗ (10‘3—102° см- );
большой вероятностью рассеяния НЗ на неоднородностях
381
ПЛАКИРОВАНИЕ
кристаллич. решётки — атомах примеси, дефектах решётки
и фононах (что обусловливает малое время пробега НЗ —
10 9—10 14 с), а также возможностью обратимого зах-
вата (локализации) НЗ вблизи атомов примеси и дефектов
решётки; зависимостью эффективной массы НЗ т* от их
энергии S и направления движения; возможностью одно-
врем, существования неск. типов эл-нов и дырок, отли-
чающихся значениями т* и зависимостями т*(£); эффектив-
ным разогревом НЗ электрич. полем. С этими особен-
ностями связан ряд специфич. П- я. — формирование S-
и N-образных участков на ВАХ ПП диодов, инжекц. и
доменная неустойчивости, рекомбинац. волны и др, П. я.
используются для усиления, генерации и коммутации
эл.-магн. и акустич. колебаний, исследования св-в НЗ в
ПП, моделирования явлений в газоразрядной плазме и т. п.
Лит.: Пожела Ю. К., Плазма и токовые неустойчивости в полупро-
водниках, М., 1977; Владимиров В. В., Волков А. Ф., Мей ли-
ков Е. 3., Плазма полупроводников, М., 1979. А. С. Тагер.
ПЛАЗМбН, квазичастица, описывающая колебания элек-
тронов относительно тяжёлых ионов в плазме, в т. ч.
плазме твёрдых тел. Длина волны П. Значительно превы-
шает дебаевский радиус экранирования. Энергия П.
(квант плазменных колебаний) С=?»сОр, гдеЪ — постоянная
Планка, wp — плазменная частота. В системах свободных
эл-нов в металлах и эл-нов в валентной зоне ПП квант
плазменных колебаний составляет 15—20 эВ. В ПП плаз-
менные колебания могут возникать также в системе
эл-нов, заброшенных (возбуждённых) в зону проводи-
мости; частота этих колебаний зависит от концентрации
эл-нов и лежит в СВЧ диапазоне или ИК области спектра.
ПЛАЗМОТРОН (от плазма и ...трон) (плазматрон,
плазменный генератор), газоразрядное устройство
для создания потоков низкотемпературной (Т~103 К) плаз-
мы. Используется гл. обр. в технологич. целях (см. Плазмен-
ная технология). П. состоит из след. осн. узлов: двух
электродов — катода и анода; разрядной камеры; устр-ва
подачи плазмообразующего в-ва. Отверстие разрядной ка-
меры, через к-рое истекает нагретая плазма, наз. соплом.
В зависимости от способа нагрева газа различают дуговые
и индукц. П. В дуговых П. (рис., а) рабочий газ
(Н2, N, Не и т. д.) превращается в плазму посредством
сильноточного дугового разряда. В индукц. П. (рис., б)
для нагрева газа используются ВЧ (неск. десятков МГц)
и СВЧ разряды. Стабилизация разряда в П. может осу-
ществляться стенками разрядной камеры, газовым вихрем
(обдувающим столб дуги и генерируемую плазменную
струю) или магн. полем. К осн. параметрам П. относятся:
1) мощность; у совр. импульсных П. достигает 10 МВт; 2) ср.
темп-ра на оси плазменной струи; для многоатомных газов
лежит в пределах (6—8)-103 К, для одноатомных — (1 —
1,4)-104 К; 3) скорость истечения плазменной струи; состав-
ляет Ю2—105 см/с; 4) пром, кпд; лежит в пределах
50—90%; 5) ресурс работы, определяемый эрозией электро-
дов; достигает неск. сотен ч. К осн. проблемам в развитии
П. относятся увеличение ресурса их работы и повышение
напряжённости электрич. поля в дуговой плазме.
Лит.: Жуков М. Ф., Смоляков В. Я.г Урюков Б. А., Электро-
дуговые нагреватели газа (плазмотроны), М., 1973.
Г. А. Дюжев, В. Г Юрьев.
ПЛАЗМОХИМЙЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, техноло-
гический процесс на основе хим. реакций, протекающих в
газоразрядной плазме низкого давления при её взаимо-
действии с материалом изделия. Электрич. разряд в газах
сопровождается возбуждением, диссоциацией и ионизацией
молекул газа и значит, повышением их хим. активности. Сле-
дствием этого является инициирование многочисл. хим. ре-
акций, протекающих в газовой фазе и на поверхности обра-
батываемого изделия, расположенного в зоне газового раз-
ряда. Примерами П. о. в произ-ве ИЭТ могут служить плаз-
мохим. травление и осаждение. Так, при плазмохим. травле-
нии подложек из Si и AI в результате разложения рабочих
газов CF4, CCI4, Ch образуются химически активные ради-
калы F', CF3 , СГ, СС1з г к-рые, взаимодействуя с материалом
изделий, образуют летучие соединения, напр. SiF4 или
АЮз- Плазмохим. осаждение из газовой фазы плёнок ме-
таллов ПП и диэлектриков основано на реакциях разло-
жения, напр. WCIe или SiCUf и окисления, напр. S1H4,
в результате чего на подложках формируются плёнки из
W, Si, SiOg соответственно. Важная особенность П. о. — низ-
кая рабочая темп-ра, напр. процессы травления и осаждения
нормально протекают при 15—25 °C; такая темп-ра практи-
чески не влияет на св-ва обрабатываемых изделий. П. о. про-
водится в реакторах, куда подаются рабочие газы и пары
соединений, содержащих нужные для образования плёнок
материалы. Благодаря высокой точности формирования
малоразмерных элементов на подложках в условиях повыш.
чистоты и дополнит, технологич. возможностям (напр.,
очистка подложек и осаждение плёнок производятся в од-
ном и том же реакторе) П. о. с нач. ВО-х гг. 20 в. вытесняет
в технологии произ-ва ряда ИЭТ традиц. методы хим. трав-
ления и газовой эпитаксии.
Г. Ф. Ивановским, В. И. Петров.
ПЛАКИРОВАНИЕ (от франц, plaquer — накладывать,
покрывать), нанесение на поверхность металлич. листов,
плит, проволоки, труб тонкого слоя др. металла или
сплава термомеханич. способом. Осуществляется горячей
или холодной прокаткой (напр., листового материала), прес-
сованием (напр., труб), волочением (проволоки), диффу-
зионной сваркой и т. д. П. может быть односторонним
и двусторонним, сплошным и локальным (на отд. участ-
ках). Применяется для получения многослойных материалов,
в т. ч. биметаллов и триметаллов, создания антикоррозион-
ного слоя, нанесения электропроводящего покрытия (вместо
электролитич. осаждения) и т. д. Многослойные материалы
позволяют объединить св-ва их компонентов или получить
новые специфич. св-ва, к-рыми не обладают составляющие
их материалы, напр. большую механич. прочность с высокой
электро- и теплопроводностью, механич. прочность с высо-
кой коррозионной стойкостью. Применение многослойных
материалов даёт большую экономию дорогостоящих ме-
таллов и сплавов.
В электронном приборостроении широко используются
ленточные плакированные материалы, получаемые наибо-
Плазмотрон. Типичные схемы конструкций дуго-
вого (а) и индукционного (б) плазмотронов:
1 — источник электропитания; 2 — разряд; 3 —
плазменная струя; 4 — электроды; 5 — разряд-
ная камера.
Плаэменные источники ионов. Схема конструкции
плазменного источника ионов: К — квтод; А —
анод; Ф — фокусирующий электрод; В — вспомо-
гательный электрод с узким отверстием для
сужения столба разряда; Н — напряжённость
магнитного поля. Стрелкой указано направление
выхода ионов.
б
382
ПЛАНАРНАЯ
лее распространённым способом холодной прокатки, напр.
в произ-ве транзисторов, электровакуумных приборов, ИС,
радиокомпонентов, металлокерамич. корпусов электрон-
ных приборов.
Лит.: Король В. К., Гильденгорн М. С., Основы технологии произ-
водства многослойных материалов, М., 1970. Э. Т. Перемиловская.
ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (от англ, planar — плос-
кий, ровный), совокупность способов изготовления полупро-
водниковых приборов и полупроводниковых интегральных
схем путём формирования их структур с одной (рабочей)
стороны полупроводниковой пластины (подложки). Разрабо-
тана в 1959 в США. П. т. основывается на создании
в приповерхностном слое ПП монокрист, пластины обла-
стей с разл. типом проводимости или с разной концентра-
цией примесей, в совокупности образующих структуру ПП
прибора или ИС. Такие области создаются локальным
введением в подложку примесей (посредством диффузии
или ионного легирования), осуществляемым через маску
(обычно из плёнки оксида кремния SiOs, маскирующие св-ва
к-рой обусловлены тем, что скорость диффузии большин-
ства примесей в ней существенно ниже, чем в Si), формируе-
мую на рабочей стороне подложки при помощи литографии.
Последовательно проводя процессы окисления (образова-
ние плёнки S1O2), литографии (создание маски) и введения
примесей, можно получить в приповерхностном слое под-
ложки область любой требуемой конфигурации, а также
внутри области с одним типом проводимости создать др.
область с отличным типом проводимости или с отличным
уровнем концентрации. Все эти области имеют выход на
одну сторону подложки, что позволяет через окна в S1O2
осуществить их коммутацию в соответствии с заданной
схемой при помощи плёночных металлич. (чаще AI) про-
водников, нужная конфигурация к-рых также обеспечивается
методом литографии. Плёнка SiOz, помимо использования
её в качестве маски, защищает выходящие на поверхность
р—п-переходы как в процессе их формирования, так и при
эксплуатации ПП приборов и ИС.
П. т. обеспечивает возможность одноврем. изготовления
в едином технологич. процессе большого числа идентичных
дискретных ПП приборов или ИС (до неск. сотен и даже
тысяч на 1 пластине). Групповая обработка пластин (до 100—
200 пластин в партии) обеспечивает хорошую воспроизводи-
мость параметров ПП приборов и ИС, высокую производи-
тельность при сравнительно низкой стоимости изделий. Бла-
Планарная технология. Рис 1. Последователь-
ность технологических операций при создании
дискретного биполярного п—р—п-транзистора по
классической планарной технологии: а — ис-
ходная пластина монокристаллического л-Si
после механической и химической обработки ее
поверхности; б — термическое окисление пласти-
ны для получения изоляционного слоя 5iO?;
в—фотолитография по плёнке StO2, вскрывают-
ся окна для формирования базовой области;
г — формирование базовой области посредством
диффузии; д — фотолитография ло плёнке SiOu,
вскрываются окна для формирования эмиттер-
ной области и коллекторного контакта; е —
формирование змиттерной области посредством
диффузии; ж—фотолитография по плёнке
S<O{, вскрываются окна под контакты к об-
ластям транзистора; э — напыление плёнки Al,
и — фотолитография по плёнке Al, создание
элементов коммутации; Э — эмиттер; Б — база;
К — коллектор; 1 — исходная пластина n-Si;
2 — плёнка 5Юг; 3 —• базовая область транзисто-
ра; 4 — эмиттерная область транзистора; 5 —
область коллекторного контакта, 6 — плёнка Al.
в
Рис. 2. Структура дискретного планарно-эпитак-
сиального п—р—п-траизистора: Э — эмиттер;
Б — база; К — коллектор; 1 — подложка; 2 —
эпитаксиальный п-слой; 3 — базовая область; 4 —
плёнка S1O2; 5 — плёнка А1; 6 — эмиттерная
область; 7 — область коллекторного контакта.
Рис. 3. Последовательность технологических опе-
раций при создании полупроводниковой ИС на
биполярных транзисторах по планарно-эпитак-
сиальной технологии с изоляцией элементов
р—n-переходами: а — исходная пластина p-Si
после механической обработки, травления и тер-
мического окисления;
а
383
ПЛАНАРНАЯ
ММ
годаря этим особенностям П. т. занимает доминирующее
положение в технологии изделий микроэлектроники.
Пример изготовления биполярного дискретного п—р—п-
транзистора «классическим» методом П. т. иллюстрирует-
ся на рис. 1. В качестве подложки используется пластина
монокрист. n-Si, на ней термич. окислением создают плёнку
S1O2, в к-рой, применяя фотолитографию, формируют окна
(создают маску) для введения (диффузии) акцепторной
примеси (напр.. В), в результате чего образуется базовая
область транзистора (p-Si). Затем пластину снова окисляют
и во вновь образованной плёнке SiO2 повторной фотолито-
графией создают окна для введения донорной примеси
(напр., Р) в только что сформированную базовую область
(для создания эмиттера)-и в исходную пластину (для форми-
рования невыпрямляющего контакта к коллектору). После
третьего цикла окисление — фотолитография в плёнке SiOz
вскрывают окна к областям базы, эмиттера и коллектора
и на всю поверхность пластины наносят (напылением в
вакууме) слой металла (чаще всего AI). Проводя в четвёртый
раз фотолитографию по плёнке AI, формируют контакты
к соответствующим областям транзистора, проводники и
контактные площадки. После вжигания контактов (при темп-
ре 500—550 сС) и контроля параметров транзисторов пласти-
ну разрезают на кристаллы (чипы), каждый из к-рых
содержит один транзистор. Чипы помещают в корпус и
присоединяют их контактные площадки к внешним выво-
дам корпуса, затем корпус герметизируют для защиты тран-
зистора от воэдействия внешней среды.
Рассмотренный «классический» метод П. т. не годится
для изготовления мощных транзисторов из-за высокого
сопротивления коллекторной области (из всех областей
транзистора коллекторная область оказывается наименее
легированной). Этот недостаток исключается при использо-
вании планарно-эпитаксиальной технологии,
к-рая включает операцию эпитаксиального наращивания
на поверхности подложки тонкого слоя Si — эпитаксиаль-
ного слоя, структура к-рого повторяет структуру моно-
кристаллич. подложки. Уровень легирования и тип проводи-
мости у эпитаксиального слоя и подложки могут быть раз-
личными. На рис. 2 приведена структура биполярного
п—р—п-транзистрра, в к-рой сильно легированная (низкоом-
ная подложка (п f -Si) шунтирует менее легированный (вы-
сокоомный) коллекторный слой (n-Si). Таким образом мож-
но получать транзисторы с низким омическим сопротивле-
6 — формирование скрытого л -слоя посред-
ством диффузии; в — выращивание эпитакси-
ального n-слоя и его окисление; г — фото-
литография по плёнке SiO2( вскрываются окна
для формирования разделительных областей;
д — формирование разделительных р-областей
посредством диффузии; е — фотолитография,
вскрываются окна для формирования базовой
области и основы резистора; ж — формирова-
ние базовой области (p-Si) и основы ре-
зистора (p-Si) посредством диффузии (даются
вверху — сечение, внизу — топология фрагмента
ИС);
з — формирование эмиттерной области (n”*~-Si),
контакта к базовой области (л -Si) и нижней
обкладки конденсатора (п -Si) посредством
диффузии (сечение и топология); и — нане-
сение пассивирующей плёнки SiOsJ к — напы-
ление плёнки Al; л — фотолитография по плён-
ке Al, формирование контактов к областям
транзистора, коммутационных проводников и
верхней обкладки конденсатора (сечение и то-
пология); R — резистор; С — конденсатор; Б —
база транзистора; Э — эмиттер транзистора;
П — проводники).
SiO.
д
ПЛАНАРНАЯ
нием коллекторной области (большой мощности) и с весьма
тонкой базовой областью (высоким быстродействием).
Классическая планарная и планарно-эпитаксиальная тех-
нологии используются гл. обр. при изготовлении дискрет-
ных ПП приборов. При изготовлении ИС возникают до-
полнит. проблемы, связанные с необходимостью создания
в одной ИС неск. типов активных (транзисторов, диодов)
и пассивных (резисторов, конденсаторов) элементов и
электрич. изоляции их друг от друга. Существуют неск.
вариантов изоляции элементов в ИС: изоляция р—п-пе-
реходом, изоляция диэлектриком и комбинированная.
Классический пример планарно-эпитаксиальной техноло-
гии — изготовление ИС с изоляцией элементов обратносме-
щённым р—п-переходом (рис. 3). В качестве основы
используется пластина монокристаллич. Si» легированная
бором (p-Si). После соответствующей обработки поверхно-
сти пластины на ней окислением создают слой SiOg. Затем
посредством фотолитографии в нём вскрывают окна, через
к-рые осуществляют локальную диффузию примеси п-типа
для образования в подложке (в том месте, где будет
коллекторная область транзистора) т. н. скрытого слоя,
назначение к-рого аналогично назначению п -подложки в
транзисторе на рис. 2. Скрытым этот слой называется
потому, что в ходе следующей операции он закрывается
сверху эпитаксиальным слоем. После повторного окисления
и фотолитографии через полученные в слое S1O2 окна
проводят т. н. изолирующую (разделительную) диффузию
примеси (В) в эпитаксиальный слой, в результате в нём
формируются «островки» (n-Si), окружённые р-областями.
Каждый островок оказывается изолированным от соседних
аналогичных островков обратносмещёнными п—р- и р—п-
переходами, что эквивалентно последовательному соедине-
нию двух встречно включённых диодов, к-рые и выполняют
роль изоляции. Путём последующего окисления, фотолито-
графии (3-й) и диффузии в соответствующих островках
формируются р-слои — базовая область будущего транзи-
стора и основа резистора. Затем аналогичным образом фор-
мируются эмиттерная область транзистора, коллекторный
контакт, нижняя обкладка конденсатора. Следующее оки-
сление проводится уже для создания пассивирующего слоя
(в отличие от маскирующего он остаётся в конструкции мик-
росхемы), в к-ром формируют (5-я фотолитография) окна
под контакты ко всем областям транзистора, резистору и
нижней обкладке конденсатора. После этого на всю поверх-
ность пластины осаждением в вакууме наносится плёнка
AI толщиной ок. 1 мкм, к-рая через окна в пассивирую-
щем слое S1O2 образует надёжный электрич. контакт с
Si. В результате 6-й фотолитографии (по плёнке AI) фор-
мируются проводники коммутации, верхняя обкладка кон-
денсатора и контактные площадки данного фрагмента ИС.
Готовая пластина (с элементами) покрывается слоем защит-
ного диэлектрика, напр. плёнкой SiC>2, осаждаемой из газо-
вой фазы (эта операция осуществляется при темп-ре ниже
tnjlAI). Последняя фотолитография (7-я) выполняется уже по
плёнке защитного диэлектрика для образования в ней окон
к контактным площадкам микросхемы и дорожек для раз-
резания пластины на кристаллы (чипы). Перед разрезкой
пластины микросхемы проверяют на функционирование при
Al; 7 — защитный диэлектрик (например, стекло);
8 — эпитаксиальный р-слой; 9 — эпитаксиальный
п-слой; К — коллектор; Э — эмиттер; Б —
база.
Рис. 4. Последовательность технологических опе-
раций при изготовлении ИС по планарно-эпитак-
сиальной технологии с полной изоляцией элемен-
тов диэлектриком: а— исходная пластина моно-
кристаллического л -Si с маскирующей плёнкой
S1O2; б — фотолитография по плёнке S1O2 с
последующим анизотропным травлением; в —
окисление полученного рельефа; г — осаждение
поликристаллического Si (поликремиия); — со-
шлифовывание монокристаллического n -Si до
выделения легированных островков n -Si; е —
окисление и фотолитография, вскрываются окна
над островками для формирования в них областей
транзистора; ж — вытравливание канавок в ост-
ровках; з — эпитаксиальное выращивание
п-слоя — коллекторной области транзистора; и —
сошлифовывание маскирующих и изолирующих
плёнок SiOs и поликремния; к — формирование
базовой и эмиттерной областей транзистора,
окисление, фотолитография по плёнке SiOa, на-
пыление плёнки Al, формирование контактов к
областям транзистора и коммутационных про-
водников, нанесение защитного диэлектрика; I —
исходная пластина монокристаллического n'-Si;
2 — изолирующий слой S1O2; 3 — слой поли-
кристаллического Si; 4 — монокристаллический
п -Si; 5 — эпитаксиальный п-слой; 6 — плёнка
385
ПЛАНАРНАЯ
помощи системы электрич. зондов, через к-рые к контакт-
ным площадкам подводятся тестовые сигналы и электропи-
тание; негодные микросхемы отбраковывают. Отдельные
кристаллы (чипы) после разрезки пластины монтируют в
корпуса и герметизируют.
При изготовлении бескорпусных микросхем вслед за раз-
делением пластин на кристаллы выполняются операции при-
соединения гибких выводов (или же выращивания жёстких
выводов), нанесения защитных покрытий, размещения в но-
сители и т. д. Все технологич. операции и режимы ориенти-
рованы и оптимизируются на изготовление осн. элементов
ИС — транзисторов. Поэтому в дальнейшем варианты П. т.
будут рассматриваться на примерах формирования структур
транзисторов.
ИС с полной диэлектрич. изоляцией элементов изго-
товляют на основе структуры «кремний в диэлектрике»
(рис. 4). Такая структура получается в результате трав-
ления в пластине из поликристаллич. Si (поликремния)
углублений, создания на их стенках плёнки SiOz и после-
дующего заполнения этих углублений путём локального
эпитаксиального наращивания монокристаллич. п -Si. Т. о.
получаются п -области, окружённые со всех сторон диэлект-
риком (SiOz) и «погружённые» в поликремний, представля-
ющий собой высокоомный диэлектрик. В полученных
п -областях посредством фотолитографии формируют ка-
навки глубиной ок. 5 мкм, к-рые в результате эпитаксиально-
го наращивания заполняются монокристаллич. n-Si (с мень-
шей степенью легирования, чем в исходных областях). Моно-
кристаллич. n-Si становится основой для формирования
коллекторной области транзистора, а окружающий его слой
n-Si выполняет роль скрытого слоя (рис. 3). После
удаления маскирующих плёнок SiOs и поликремния процесс
создания ИС с полной диэлектрич. изоляцией элементов
продолжается по технологич. схеме, аналогичной той, что
используется для изготовления ИС с изоляцией р—п-пере-
ходом.
При комбинированной изоляции элементы ИС у их осно-
вания со стороны подложки изолируются обратносмещён-
ными р—п-переходами, а с боковых сторон — диэлектри-
ком. Боковая изоляция достигается либо путём локального
сквозного прокисления эпитаксиального слоя (изопланар-
ная технология), либо путём протравливания в эпитак-
сиальном слое V-образных канавок с последующим запол-
нением их высокоомным поликремнием (полипланар-
ная технология). Комбинированная изоляция элемен-
тов в ИС, получившая в 80-х гг. преимуществ, распростра-
нение, сочетает технологичность изоляции р—п-переходом
и высокое качество изоляции диэлектриком в наиболее уяз-
вимых местах — в приповерхностном слое и с боков.
Последовательность операций одного из вариантов изо-
планарной технологии представлена на рис. 5. В подложке
из p-Si методами локальной диффузии или ионного леги-
рования создается п -область. Затем на подложке наращи-
вается тонкий (1—2 мкм) эпитаксиальный п-слой, на поверх-
ности к-рого последовательно создают плёнки SiOs и S13N4.
Применяя фотолитографию (в сочетании с плазменным трав-
лением) подтравливают эпитаксиальный слой на половину
его толщины, после чего посредством диффузии бора леги-
Рис. 5. Основные технологические операции при
создании полупроводниковых ИС по изопланар-
ной технологии: а — исходная пластина p-Si со
скрытым п + -слоем; б—наращивание эпитак-
сиального п-слоя, нанесение маскирующих и изо-
лирующих плёиок S1O2 и S13N4; в — фотолитогра-
фия, травление эпитаксиального слоя, диффузия
акцепторной примеси для формирования р-
слоёв: г—заполнение вытравленных канавок
слоем SiO2 и создание над островками маски-
рующей пленки S1O2; Д — фотолитография, фор-
мирование посредством диффузии коллекторной
области транзистора (л -Si); е — фотолитогра-
фия, формирование посредством диффузии базо-
вой области транзистора (p-Si); ж — фотолито-
графия, формирование посредством диффузии
эмиттерной области транзистора (n-Si); з — фо-
толитография, вскрываются окна для создания
контактов к областям транзистора; и — нанесение
плёнки Al, формирование коммутационных про-
водников; Э — эмиттер; Б — база; К — коллек-
тор.
Рис. 6. Последовательность технологических опе-
раций при создании полупроводниковых ИС по
ViP-технологми: а — формирование посредством
диффузии скрытого п -слоя в подложке p-Si
и последующее наращивание эпитаксиального
слоя п-ЭС;
25 Энц. словарь «Электроника»
ПЛАНАРНАЯ
386
руют дно и стенки образовавшихся канавок. Полученную
структуру окисляют (в парах воды при повышенном давле-
нии и темп-ре 900 °C), чтобы образующийся в канавках
изолирующий SiO2 достиг подложки, а сверху сравнялся
с поверхностью пластины, в результате чего образуются
островки, электрически изолированные друг от друга. После
образования островков слой SisN4 (защищавший поверхность
островков от окисления в парах воды) удаляется вместе
с находящимся под ним слоем SiOz. Выполняя поочередно
операции окисления, фотолитографии и диффузии примесей
п- и p-типа в образовавшихся островках, последовательно
формируют коллекторную, базовую и эмиттерную области
транзистора, контакты и проводники коммутации, а также
выполняют все последующие операции, вплоть до разме-
щения кристаллов в корпусах.
Широкое распространение в производстве ИС получила
VIP-технология (англ. V-brave isolation polisilicon — изо-
ляция V-образными канавками с поликристаллич. крем-
нием). При V I Р-технологии изоляция элементов ИС обеспе-
чивается путём вертикального анизотропного травления эпи-
таксиального слоя между элементами (рис. 6), содержащего
сформированные слои транзисторной структуры, после чего
образовавшийся рельеф с V-образными канавками покры-
вают тонкими изолирующими слоями SiOa и S13N4 и запол-
няют канавки поликремнием. Излишки поликремния сошли-
фовывают и затем завершают процесс изготовления элемен-
тов ИС по классич. схеме. Заполнением канавок поликрем-
нием с последующей шлифовкой пластины обеспечивается
гладкая поверхность подложки, что существенно облегчает
операции формирования коммутационных проводников.
Один из вариантов изготовления элементов ИС по изо-
планарной технологии с широким использованием ионного
легирования (для создания структур транзисторов) и плаз-
менного травления (при формировании конфигурации эле-
ментов) приведён (в упрощённом виде) на рис. 7. В данном
примере в качестве подложки используется пластина слабо-
легированного монокристаллич. p-Si, в к-рой по обычной
схеме при помощи ионного легирования создаётся скрытый
п -слой. После наращивания эпитаксиального п-слоя на
нём создают изолирующие плёнки SiC>2 и SiaN^ в к-рых
в соответствующих местах при помощи фотолитографии
вскрываются окна для травления эпитаксиального слоя и
ионного легирования бором протравленных участков для
создания областей (p-Si), устойчивых к возникновению
инверсионных каналов из-за наличия в SiOz встроенного
заряда. Затем пластину подвергают термическому окисле-
нию в парах воды, для образования в протравленных участ-
ках изолирующего слоя SiC>2, после чего с поверхности пла-
стины удаляют плёнки SiOz и S13N4, открывая островки n-Si.
Далее, выполняя в определённой последовательности опе-
рации окисления, фотолитографии и ионного легирования,
формируют базовую, эмиттерную и коллекторную области
транзистора и контакты к ним. На рис. В показана структура
транзистора, изготовленного по изопланарной технологии с
I
I
1
I
I
Рис. 7. Последовательность технологических опе-
раций при создании биполярного транзистора по
изопланарной технологии: а — исходная пластина
p-Si со скрытым п -слоем и эпитаксиальным
п-слоем; б — нанесение маскирующей и изоли-
рующей плёнок SiO2 и SioN^; в — фотолитогра-
фия, травление канавок, ионное легирование
канавок; г — создание изолирующего слоя SiOj,
фотолитография и ионное легирование для созда-
ния базовой области (p-Si) транзистора; д —
фотолитография, вскрываются окна для создания
контактов к областям транзистора; е — ионное
легирование мышьяком для формирования эмит-
терной области и области подколлекторного
контакта (n-Si).
б — формирование посредством диффузии ба-
зовой области (p-Si) транзистора; в — окисле-
ние, фотолитография, травление V-образных
канавок; г — создание на полученном рельефе
изолирующих плёнок S1O2 и S13N4; д — запол-
нение канавок поликристаллическим Si, со-
шлифовывание его излишков и полировка по-
верхности пластины; е — формирование областей
транзистора, нанесение плёнки Al, формирование
контактов к областям транзистора и коммута-
I
I
I
I
387
ПЛАНАРНАЯ
применением плёнок поликристаллич. кремния (ППК). Сна-
чала в подложке из p-Si методом диффузии создаётся кол-
лекторная область транзистора (n-Si), а в ней посредством
ионного легирования — базовая область (p-Si). Затем фор-
миоуется ППК, на к-рую наносят маскирующие плёнки SiOs и
S13N4* После этого, последовательно выполняя операции фо-
толитографии, диффузии и ионного легирования, форми-
руют эмиттерную область, а также эмиттерный коллектор-
ный и базовый контакты. Поскольку и ППК, и области контак-
тов подвергаются легированию одновременно одной и той
же примесью, то их края оказываются совмещёнными.
Электропроводность контактных слоёв из ППК повышают за
счёт нанесения поверх ППК плёнки из сплава PfSi.
Особенно широко изопланарная технология с использова-
нием ППК применяется для создания ИС на МДП-тран-
зисторах с поликремниевыми затворами (рис. 9). ППК благо-
даря высокой темп-ре плавления поликристаллич. Si исполь-
зуется в качестве маскирующего слоя как при ионном
легировании, так и при диффузии примесей, осуществляе-
мой при темп-pax вплоть до 1100 °C. Создание затвора
из ППК и последующее использование его в качестве маски
при формировании областей истока и стока позволяют
достичь практически точного совмещения краёв затвора с
формируемыми областями, что существенно улучшает пара-
метры МДП-транзистора. Поскольку такое совмещение кра-
ёв в процессе диффузионного формирования областей
истока и стока происходит как бы само собой, автомати-
Рис 8. Вертикальная структура биполярного
транзистора, выполненного по изопланарной тех-
нологии с использованием пленок поликристал-
лического кремния: К — коллектор; Э — эмит-
тер; Б — база; 1 — изолирующая плёнка SiOz;
2—проводящая плёнка сплава PtSi; 3—плёнка
полинристаллического Si; 4— исходная пластина
монокристаллического p-Si.
Рис. 9. Последовательность технологических опе-
раций при создании ИС на МДП-транзисторах
с затвором из поликремния: а — исходная пласти-
на p-Si с плёнкой SiOS; б— фотолитография,
вскрываются участки пластины для ионного леги-
рования бором; в — окисление поверхности плас-
тины; г — фотолитография, вскрываются окна для
формирования областей МДП-транзистора; д —
окисление в сухом кислороде для образования
подзатворного слоя диэлектрика; е — нанесение
плёнки поликремния из газовой фазы; ж — леги-
рование плёнки поликремния фосфором для по-
вышения её электропроводности, фотолитогра-
фия, формирование затвора; з—ионное леги-
рование областей стока и истока (n ' -Si); созда-
ние изолирующей плёнки SiO>; и — создание
межслойной изоляции (например, SiO-z); к —
фотолитография, вскрываются окна под контакты
к областям стока, истока и затвора; л — на-
пыление плёнки AI, формирование коммутацион-
ных проводников и контактных площадок; С —
чески, то оно получило название самосовмещения.
В процессе диффузии донорной примеси для создания
областей истока и стока легированию подвергается также
не защищённые слоем SiOs участки ППК, в результате
чего снижается поверхностное сопротивление ППК, что поз-
воляет формировать из поликремния не только затворы
МДП-транзисторов, но и шины разводки. После осаждения
защитного и изолирующего слоёв обычным образом форми-
руют контакты к областям истока и стока и к поликрем-
ниевому затвору, а затем и проводники коммутации из
плёнки AI.
Рассмотренные способы создания как дискретных ПП при-
боров, так и элементов ИС являются по существу примерами
методов, используемых в П. т. К кон. ВО-х гг. из-
вестно более 103 вариантов П. т., каждый из к-рых
состоит из неск. десятков и даже сотен технологич.
операций, очерёдность и условия выполнения к-рых стро-
жайше регламентированы — ни одну из них нельзя ни из-
менить, ни заменить другой. В зависимости от характера воз-
действия на используемые материалы, цели операции и ко-
нечного результата все операции П. т. можно условно раз-
делить на 8 групп:
1-я гр. — удаление материала (механич. обработка под-
ложек; химич., плазмо-химич., ионное травление; очистка
подложек и т. д.);
2-я гр. — нанесение материала (создание плёнок на под-
ложках, эпитаксиальное наращивание слоёв и др.);
поли
। Ч—I
н—
p-Sl
25е
ПЛАНАРНО
88
3-я гр. — формирование конфигураций плёночных эле-
ментов и окон в плёнках (литография, электронное фрезеро-
вание и пр.);
4-я гр. — формирование в подложке областей с различ-
ными электрофиз. характеристиками (диффузионное или
ионное легирование монокристаллич. подложек, плёнок по-
ликристаллич. Si, слоёв SiOz и т. д.);
5-я гр. — термообработка для придания необходимых
св-в материалам и элементам конструкции изделий мик-
роэлектроники (отжиг плёнок для снятия внутренних напря-
жений в них, вжигание контактов, активирующий отжиг
после ионного легирования и др.);
6-я гр. — соединение материалов (сварка, пайка, сборка,
герметизация корпусов и пр.);
7-я гр. — контрольные и подгоночные операции (контроль
электрофиз. св-в материалов после диффузии примесей,
окисления; контроль геометрических размеров и парамет-
ров элементов изделий; контроль дискретных ПП приборов
и ИС на функционирование и т. д.);
8-я гр. — вспомогат. операции (комплектация партии под-
ложек, упаковка готовых изделий в тару, межоперационная
транспортировка и пр.).
Характерной особенностью П. т. является то, что нек-рые
технологич. операции (напр., операции окисления, литогра-
фии, очистки, легирования) повторяются многократно и ПП
подложки проходят неск. раз одни и те же технологич.
участки. Каждая такая повторяющаяся последовательность
операций (блок операций) формирует ©предел, часть струк-
туры ПП прибора или ИС, напр. базовую, эмиттерную или
коллекторную область транзистора, коммутационные про-
водники. Изменяя число блоков операций, можно изготав-
ливать любые приборы — от диодов (3 блока) до сложных
ИС (8—12 блоков). Завершается блок контрольными опера-
циями, позволяющими своевременно устанавливать при-
чины возникновения дефектов (брака) и по возможности
устранять их.
Весьма существенным для П. т. являются чистота исход-
ных материалов (подложек, технологич. сред, легирующих
примесей и т. д.) и качество обработки поверхностей под-
ложек— факторы, в значит, степени определяющие вероят-
ность появления дефектов, к-рые в конечном счёте сказы-
ваются на выходе годных изделий. С повышением степени
интеграции возрастает плотность компоновки и площадь
ИС при непрерывном уменьшении размеров компонентов
(напр., цифровая СБИС содержит до 106 элементов с мин.
размером 1,2—1,5 мкм, размещённых на кристалле
площадью ~2 см2). Для дискретных ПП приборов эта проб-
лема стоит менее остро, чем для ИС. Дискретные ПП при-
боры хотя и имеют площадь меньшую, чем ИС, но размеры
их элементов существенно большие, поэтому даже при высо-
кой плотности дефектов вероятность выхода дискретного ПП
прибора из строя незначительна. В ИС элементы интегриро-
ваны в одно целое, и поражение дефектом хотя бы одного
элемента приводит к выходу из строя всей ИС. Чем
меньше элементы, тем «чувствительнее» они к дефектам
малых размеров, к-рые ранее не влияли на крупные
элементы. Поэтому для увеличения выхода годных изделий
необходимо, в первую очередь, уменьшить количество
частиц в производств, атмосфере, реактивах, фоторезисте,
воде и т. п. путём тщательной фильтрации воздуха,
водоподготовки, очистки технологич. сред. Источником мн.
загрязнений является сам человек — с поверхности его тела
ежеминутно выделяется ок. 10ь разл. частиц (капельки пота,
ороговевшие частицы, бактерии и т. п.). Действенным спо-
собом ограничения дефектов, связанных с производств, дея-
тельностью человека, является полная автоматизация техно-
логич. процессов, размещение произ-ва в «чистых комнатах»
(с загрязнённостью не более 300 частиц размером менее
0,5 мкм в 1 м воздуха), создание на рабочих местах
мощных ламинарных потоков воздуха, уносящего посторон-
ние частицы раньше, чем они успевают попасть на
поверхность обрабатываемой пластины.
Разработка П. т. ознаменовала резкий качеств, скачок
в произ-ве ПП приборов и ИС. Отпала необходимость
предварительного разделения ПП пластин на мелкие заго-
товки под каждый прибор ИС. Стало возможным не только
одноврем., групповое изготовление большого числа прибо-
ров на неразделённой пластине, но и одноврем. обработка
сразу многих (партии) пластин на ряде операций. Тем самым
были созданы условия для резкого повышения технико-
экономич. показателей произ-ва и улучшения мн. парамет-
ров приборов. К кон. 80-х гг. П. т. стала осн. технологич.
инструментом в произ-ве ПП приборов и ИС.
Осн. направление развития П. т. — увеличение степени
интеграции ИС, позволяющее создавать на одном кристалле
сложные функцион. электронные устройства; уменьшение
мин. размеров элементов ИС до порядка 1 мкм (субмикрон-
ная технология); уменьшение площади, занимаемой элемен-
тами ИС; увеличение числа слоёв (уровней), содержащих
активные элементы (создание трёхмерных ИС). В связи с
этим растут требования в отношении уровня дефектов ис-
пользуемых материалов, чистоты химич. растворов, воз-
душной и технологич. сред, точности соблюдения их пара-
метров (темп-ры, влажности и т. д.). П. т. требует создания
гибких автоматизированных производств, позволяющих ис-
ключить человека, с его ограниченными возможностями по
быстродействию и точности, из сферы производства, как
источника субъективных ошибок при проведении прецизион-
ных технологич. операций, а также уберечь человека от
вредных, опасных для здоровья воздействий.
Лит.- Мазель Е. 3., Пресс Ф. П., Планарная технология крем-
ниевых приборов, М., 1974; Электроника: прошлое, настоящее, будущее,
пер. с англ., М., 1980; Технология СБИС, под ред, С. Зи, пер. с англ.,
кн. 1—2, М., 1986; Суга но Т., И кома T., Такэиси Е., Введение
в микроэлектронику, пер. с япон., М., 1988; Коледов Л А., Технология
микросхем, микропроцессоров и микросборок, М., 1989.
Л. А. Коледов, Ф. П. Пресс.
планАрно-эпитаксиАльный ТРАН-
ЗИСТОР, планарный транзистор, одна или неск. обла-
стей к-рого созданы эпитаксией. Для изготовления биполяр-
ных П.-э. т. в ПП пластине (напр., из Si с проводимостью
р-типа) диффузией примесей формируют низкоомную об-
ласть коллектора (п+-типа). Базовую (р-типа) и эмит-
терную (п -типа) области получают диффузией примесей в
эпитаксиальном слое (п-типа) с толщиной 7—10 мкм,
к-рый выращивают на поверхности исходной ПП пластины
(рис. 1). Для изготовления полевых П.-э. т. на поверхности
ПП пластины (с проводимостью р-типа и уд. сопротивле-
нием ~101'—108 Ом’См) эпитаксиальным наращиванием
создают канал (п-типа) толщиной -~0,1—0,5 мкм и с концен-
трацией эл-нов 5-10|Ь—3-10‘ см-. Затвор П.-э. т. фор-
мируют наращиванием нового эпитаксиального слоя или
диффузией примесей. Сток и исток представляют собой
омич, контакты с эпитаксиальным слоем (рис. 2).
Использование планарно-эпитаксиальной технологии поз-
воляет создавать транзисторы с любым необходимым че-
редованием уровней легирования его областей и сложным
пространств, расположением слоёв с разл. типом проводи-
мости, что обеспечивает увеличение допустимой мощности
рассеяния и граничных частот транзисторов.
Лит.: Агаханян Т. М., Основы транзисторной электроники, М., 1974.
ПЛАНАРНЫЙ ТРАНЗЙСТОР, транзистор, изготов-
ленный методами планарной технологии. В качестве исход-
ного ПП материала для изготовления П. т. используют гл.
обр. Si, Ge и GaAs. Области с разл. типом проводимости
(с толщиной от 0,1 мкм для СВЧ транзисторов до десятков
мкм для высоковольтных транзисторов) создают с помощью
процессов диффузии или ионного легирования через окна
в оксидном слое (в основном S1O2). Необходимые размеры
каждой области П. т. (от 0,1 до сотен мкм) обеспечивают
фотолитографией (см. Литография). Планарная технология
позволяет одновременно изготовлять по единой конструк-
тивно-технологич. схеме неск. десятков тысяч П. т. с широ-
ким диапазоном рабочих частот (от неск. Гц до десятков
ГГц), напряжений (от долей В до неск. сотен В) и токов
(от неск. нА до десятков А). П. т. характеризуются
высокой надёжностью (т. к. поверхность ПП пластины
покрыта высокостабильным диэлектриком). Недостатком П.
т. является низкое значение напряжения поверхностного
пробоя вследствие изменения формы р—п-переходов (на ци-
389
ПЛАТИНА
линдрическую или сферическую) вблизи выхода их границы
на поверхность ПП пластины и наличия в оксидном слое
заряда над границами переходов.
Лит.: Кремниевые планарные транзисторы, М., 1973.
Ю. В. Поликанов.
ПЛАНКА ЗАКбН ИЗЛУЧЕНИЯ (Планка фор-
мула), описывает распределение спектральной мощности
g (или gZT) равновесного эл.-магн. излучения (находяще-
гося в термодинамич. равновесии с в-вом), испускаемого
единицей поверхности абсолютно чёрного тела в телесный
угол 2л ср при определённой темп-ре Т:
2л/1У3 _______1_______
Ov-r с2 exp(hv/kT) — 1 ’
с
Ох. г—0v.r"77>
Л
где h — постоянная Планка, к — постоянная Больцмана,
с — скорость света, X — длина волны, v — частота. П. з. и.
сформулирован нем. физиком М. Планком в 1900 на основе
гипотезы квантов энергии. Вид ф-ции (izr при разл.
темп-рах приведён на рисунке. При hv<gZkT П. 3. и. пере-
ходит в Рэлея — Джинса закон излучения
СтТ=(2л/с2)у21сТ, а при h\CS>kT — в Вина закон из-
лучения Qv т=(2лЬ/с2)у ’ехр(—hv/kT). Из П. з. и. можно
получить Вина закон смещения:
vMaKC/T=const, где vMaKc — частота, при к-рой интенсивность
излучения при заданной темп-ре максимальна. Интегриро-
вание выражения для gvT в интервале частот от 0 до оо
даёт значение интегральной плотности излучения (Стефа-
на— Больцмана закон излучения):
ОО
5 6, rdv = aT\ где а = 2л5^4/ (15с2й3).
О
П. з. и. хорошо подтверждается экспериментально. Он мо-
жет быть получен как следствие Бозе—Эйнштейна рас-
пределения. П. з. и используют при расчётах тепловых
режимов электронных приборов, источников света.
Лит.: Планк М., Теория теплового излучения, пер. с нем., Л.— М.,
1935; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М-, Статистическая физика, ч. 1,
3 изд., М., 1976; Сивухин Д. В., Общий курс физики, 2 изд., [т. 4] —
Оптика, М., 1985. И. М Блейвас.
ПЛАСТЙНА-СП^ТНИК, контрольная полупроводни-
ковая пластина для измерения электрофиз. и структурных
параметров слоёв, получаемых в результате её обработки
совместно с рабочими пластинами в одном технологич.
процессе. П.-с. используется в тех случаях, когда контроль-
ные измерения на каждой рабочей пластине невозможны
(при разрушающем контроле) или нежелательны (напр.,
из-за больших затрат на измерения). Ф-ции П.-с. может
выполнять также одна из рабочих пластин при условии,
что контрольные области занимают лишь незначит. её
часть. С помощью П.-с. можно, напр., контролировать тол-
щину эпитаксиального слоя, определять плотность струк-
турных дефектов.
Лит.: Технология СБИС, под ред. С. Зи, пер. с англ., кн. 1—2, М.,
1986.
ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ (пластмассы, пла-
стики), материалы на основе гл. обр. синтетич. полимеров.
Обладают устойчивостью к агрессивным средам, низкой
плотностью [(900—1400) кг/м3], легко поддаются механич.
обработке. В зависимости от характера превращений, проис-
ходящих с полимером при переработке П. м., различают
термопласты и реактопласты. В состав П. м. могут
входить также наполнители, модификаторы, пластифика-
торы, стабилизаторы, красители и др. компоненты; их вво-
дят для направленного изменения св-в исходного поли-
мера, что позволяет получать П. м. с широким спектром
механич., тепловых, электрич., магн. и др. св-в.
Разнообразие св-в П. м. определило их широкое при-
менение в электронном приборостроении. Так, П. м., содер-
жащие в качестве наполнителя упрочняющие волокнистые
материалы (армированные пластики), используют в
качестве конструкц. и электрон зол я ц. материала в радио-
электронной аппаратуре, работающей в основном на НЧ.
Среди армированных П. м. лучшими электроизоляц. св-вами,
стабильными в условиях повыш. темп-p и влажности, обла-
дают стеклопластики (наполнитель — стекловолокно) и гети-
накс (наполнитель — бумага) на основе кремнийорганич. по-
лимеров или полигетероариленов (напр., из стеклопластиков
на основе полиимидов изготовляют монтажные платы, ра-
ботающие при темп-рах до 300 °C).
Металле- и саженаполненные П. м. (электропроводящие
пластмассы) применяют для изготовления магн. экранов
и магн. лент, соединит, выводов печатных плат, резисторов,
конденсаторов и др. ГТ м. с магнитотвёрдым наполните-
лем (магнитопласты) успешно конкурируют с металлич.
и керамич. материалами при создании изделий с заданными
магн. св-вами. Пористые П. м., поры к-рых заполнены
воздухом или др. газом (газонаполненные пласт-
массы, пенопласт ы), используются в качестве электро-
изоляц. материала, а также для защиты электронных при-
боров от механич. и тепловых воздействий и стабилизации
условий их работы.
Лит.: Пластики конструкционного назначения (реактопласты), под ред.
Е. Б. Тростянской, М., 1974; Термопласты конструкционного назначения,
под ред. Е. Б. Тростянской, М-, 1975; Дак Э., Пластмассы и резины,
пер. с англ., М., 1976; Берлин А. А., Шутов Ф. А., Пенополимеры
на основе реакционноспособных олигомеров, М-, 1978; Гуняев Г. М.,
Структура и свойства полимерных волокнистых композитов, М., 1981.
Л. М. Левитский.
ПЛАТИНА (лат. Platinum), Pf, химический элемент
VIII гр. периодич. системы Менделеева, ат. н. 78,
ат. м. 195,09. Серебристо-белый пластичный металл с высо-
Планарно-эпитаксиальный транзистор. Рис 1.
Схема биполярного планарно-эпитаксиального
транзистора: 1 — база; 2 — эмиттер; 3 — коллек-
тор; 4 — эпитаксиальный слой; 5 — слой полу-
проводника (подложка).
Планка закон излучения. Кривые зависимости
спектральной мощности j от длины волны
S при различных температурах Г.
Рис. 2. Схема полевого планарно-эпитаксиаль-
ного транзистора; 1 — исток; 2 — контактный
слой; 3—затвор; 4 — сток; 5 — канал (эпитак-
сиальный слой); 6 — слой полупроводника (под-
ложка).
ПЛАТИНОТРОН
390
кой электропроводностью (q=0,09 мкОм-м при О °C);
плотн. 21450 кг/м3; 1ПЛ=1769°С, 1кип~4530 °C. На воздухе
химически не активна.
В электронном приборостроении П. и сплавы на её основе
используют при изготовлении катодов ЭВП и газоразрядных
приборов, плёночных резисторов, электродов, термопар,
термометров сопротивления, пост, магнитов (сплав с Со)п
Платины оксид (Р1О) и платины диоксид (PtO2)— резистив-
ные материалы. С кон. 70-х гг. П. и её сплавы в электро-
нике вытесняются материалами на основе Pd и AI.
ПЛАТИ НО ТРбН (от греч. platyno — делаю шире, рас-
ширяю и ...трон), магнетронного типа прибор обратной
волны, предназначенный для широкополосного усиления и
генерирования эл.-магн. колебаний СВЧ. Изобретён в 1949
амер. инж. У. Брауном. П., используемый в усилительном
режиме, обычно наз. амплитроном. П. вместе с дополнит,
устр-вами для создания положит, обратной связи, работаю-
щий как генератор, получил назв. стабилотрон.
ПЛЕНОЧНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁМА, см. В
ст. Интегральная схема.
ПЛЕНОЧНЫЙ КАТОД, разновидность оксидного ка-
тода, изготовляется методами плёночной технологии.
Предназначен для приборов вакуумной микроэлектроники
и электронно-лучевых приборов с токоотбором не более
1 А/см2. Основой П. к. является диэлектрич. подложка,
содержащая на одной стороне плёночные подогреватели,
а на другой — плёночные керны с эмиссионным покрытием.
Эмитирующая (нагреваемая) зона П. к. отделена от осталь-
ной части подложки и соединяется с ней перемычкой. На
одной подложке возможно создание неск. электрически не
связанных эмитирующих зон с размерами порядка 10 мкм и
более. Подложку П. к. выполняют из алюмооксидной кера-
мики, лейкосапфира и др. толщиной 0,5 мм и менее; в ка-
честве подогревателя используется плёнка тугоплавкого
металла (W, Re, Мо, Та), в качестве керна — плёнка Ni. По-
верхностный слой керна может содержать активатор. Ма-
териалами для эмиссионного покрытия служат карбонаты
(либо смесь оксидов и карбонатов) щёлочноземельных
металлов (Ba, Sr, Са).
Нужная конфигурация плёночных элементов — подогре-
вателей и кернов (их топология) — создаётся нанесением
плёнок через маски или посредством фотолитографии.
Эмиссионное карбонатное покрытие наносят, напр., пуль-
веризацией или осаждением из молекулярного потока в
вакууме. При изготовлении П. к. металлич. плёнки термоста-
билизируются в вакууме или водороде при темп-pax, обес-
печивающих прохождение рекристаллизац. процессов.
Качество П. к. оценивают с помощью автоматизир. метода
контроля сопротивления плёнок на разных стадиях изго-
товления.
По эмиссионным параметрам П. к. близок к оксидному
катоду. Для П. к. характерны малые уд. мощности на
нагрев рабочей зоны (10 —10— Вт/мм2) и высокая
эффективность (более 50 мА/Вт).
Лит.: Дружинин А. В., Ут калов а Л. И., «Электронная техника,
сер. 1. Электроника СВЧ», 1973, в. 6, С. 68—73; Дружинин А. В.,
Кондрашенков Ю. А., «Радиотехника и электроника», 1973, г. 18, в. 7,
с. 1531—33; Технология тонких плёнок. Справочник, пер. с англ., т. 1—2,
М., 1977. А. А. Головненко.
ПЛОСКИЙ КИНЕСКОП, условное название кинеско-
па с уменьшенным отношением его глубины (толщины) к
размеру диагонали изображения. Относительно малая глу-
бина П. к. достигается либо расположением электронного
прожектора (или группы электронных прожекторов) парал-
лельно плоскости люминесцентного экрана при разл. моди-
фикациях отклоняющей системы (рис.), либо благодаря
локальному управлению (с помощью матричной системы
электродов) интенсивностью отд. участков широкого элект-
ронного потока, создаваемого параллельным плоскости
экрана распределённым источником эл-нов (системой ка-
тодов). Первые П. к., разработанные в нач. 80-х гг. 20 в.
в Японии и Великобритании, предназначались для карман-
ных телевизоров; они имеют диагональ изображения 5 см
и относит, глубину 0,32 (для сравнения: относит, глубина
обычных крупногабаритных кинескопов 0,6—0,85; микро-
кинескопов с диагональю изображения 4—16 см — ок. 1,5).
В настоящее время (нач= 90-х гг„) во всём мире ведутся
интенсивные разработки разл. типов П. к.: уже освоен
выпуск таких кинескопов с диагональю 10 см; имеются
эксперим. образцы П. к. с диагональю 1 м.
Лит.: Martin A., «L'onde electrique», 1983, v. 63, № I, p. 57—65.
Г. Д. Баландин.
ПЛОСКИЙ МАГНИТНЫЙ ДОМЁН, см. В ст.
Цилиндрические магнитные домены.
ПЛОСКОСТНОЙ ДИбДг полупроводниковый диод,
у к-рого линейные размеры, определяющие площадь вы-
прямляющего полупроводникового перехода, значительно
больше толщины базы диода или диффузионной длины не-
основных носителей заряда в базе (в том случае, если эта
длина меньше толщины базы). П. д. с электронно-дырочным
переходом изготовляют методами сплавления, диффузии
примесей, эпитаксии, ионного легирования (соответственно
сплавные, диффузионные диоды и т. д.), П. д. с контактом
металл — полупроводник (Шоттки диоды) — путём нанесе-
ния металла на ПП кристалл.
П. д. делятся на планарные и мезадиоды. Они характери-
зуются высокой стабильностью, имеют широкий диапазон
рабочих токов (от неск. мА до сотен А) и напряжений
(от неск. В до неск. кВ). П. д. широко применяют
в разл. областях техники, где они практически вытеснили
вакуумные, газоразрядные и точечные ПП диоды.
ПЛОТНОСТЬ СОСТОЯНИЙ, число уровней в структу-
ре энергетич. зоны кристалла, приходящихся на единичный
энергетич. интервал. В частности, в полупроводнике у дна
зоны проводимости (потолка валентной зоны), где справед-
лива параболич. зависимость энергии эл-на (дырки) £ от
квазиимпульса, П. с. выражается формулой
g(E>) = 2л (2т*/Л2)3/281/2,
Плоский кинескоп. Схема
плоского кинескопа: 1 —
стеклооболочка; 2 — люми-
несцентный экран; 3 —
электронный пучок; 4 — от-
клоняющая система; 5 —
электронный прожектор.
где h — постоянная Планка, т* — эффективная масса эл-нов
(дырок); 8 отсчитывается вверх от дна зоны проводимости
(вниз от потолка валентной зоны).
плбтность тбКА G), физическая величина, характе-
ризующая поток носителей заряда; по модулю равна элект-
рич. заряду, переносимому за единицу времени через еди-
ницу площади плоской поверхности, перпендикулярной на-
правлению движения заряженных частиц. При равномерном
распределении П. т. по сечению проводника плошадью S
связь между П. т. и силой тока / в проводнике имеет
вид j=l/S. В изотропных проводящих средах векторы
j и напряжённости электрич. поля Е совпадают по направ-
лению и связаны между собой (в соответствии с Ома
законом) соотношением j=oEl где о — уд. электропровод-
ность среды. Единица П. т. в СИ — А/м2.
плбтность ЭНЕРГИИ (w), физическая величина,
характеризующая распределение энергии полей (эл.-магн.,
звуковых и т. д.) в пространстве. П. э. в каждой
391
ПОВЕРХНОСТНО
точке определяется отношением энергии d& к элементу
объёма dV в окрестности этой точки: w=d&/dV. В част-
ности, плотность электромагнитной энергии в СИ для изо-
тропных сред выражается соотношением
^=у(е£2 + р.№).
где е и р, — абсолютные диэлектрическая проницаемость
и магнитная проницаемость среды соответственно, Е — на-
пряжённость электрич. поля, Н — напряжённость магн. поля.
Составляющие еЕ2/2 и pH /2 наз. соответственно плотностью
электрич. и магн. энергии. Единица П. э. в СИ —
Дж/м'1.
плюмвикбн (от лат. plumbum — свинец и греч.
eikon — изображение), видикон, фотодиодная мишень
к-рого представляет собой слой оксида свинца РЬО, нане-
сённый на прозрачную плёнку диоксида олова SnOs, служа-
щую сигнальной пластиной прибора. Устр-во П. показано
на рисунке. Мишень изготовляют методом термич. испаре-
ния РЬО в разреженной газовой среде. В результате на сиг-
нальной пластине конденсируется слой РЬО, состоящий из
длинных тонких (10—15 нм) пластинчатых кристаллитов.
Поры между кристаллитами составляют ок. 50% объёма
слоя. При испарении и конденсации состав газовой среды,
в к-рую входит кислород, подбирают так, чтобы в слое
РЬО подавлялось образование избытков свинца и кислорода
и достигалась минимальная (квазисобственная) проводи-
мость РЬО (i-типа). На границе с сигнальной пластиной,
имеющей высокую электронную проводимость, образуется
п-область, а на поверхности слоя в результате бомбардиров-
ки её ионами кислорода формируется прослойка с проводи-
мостью р-типа. Т. о., мишень П. имеет структуру р—i—п-дио-
да (общей толщиной 15—20 мкм). Максимум спектральной
чувствительности П. находится в диапазоне длин волн 470—
510 нм. Для повышения чувствительности П. к красному
свету (а также в ИК области) в слой РЬО вводят серу,
создавая в нём оксисульфидные соединения.
фотодиодная структура мишени обеспечивает малый тем-
новой ток (2—3 нА), высокую квантовую эффективность,
линейную характеристику «свет— сигнал». Кроме того, бла-
годаря малой ёмкости толстой пористой мишени (400—
600 пФ/см2) и электронно-оптич. системе с высокой заряд-
ной эффективностью луча П. является наименее инерцион-
ным видиконом (остаточный сигнал через 40 мс после
выключения освещения ок. 5%). Для дополнит, уменьше-
ния инерционности в П. используется равномерная под-
светка мишени, при к-рой увеличивается темновой ток и
уменьшается время зарядки.
Высокое качество передачи изображения в П. определяет
осн. область его применения — передающие камеры цвет-
ного телевидения. О. А. Тимофеев.
Р—П-ПЕРЕХбД, то же, что электронно-дырочный пере-
ход.
ПОВЕРХНОСТНАЯ ИОНИЗАЦИЯ, образование
положительных (положит. П. и.) или отрицательных
(отрицат. П. и.) ионов на поверхности твёрдого тела (эмит-
тера) в результате термически равновесной десорбции час-
тиц (нейтральных и ионизир. атомов, молекул, радикалов)
с его поверхности или при собств. испарении вещества
эмиттера. П. и. носит стационарный характер, если скорость
поступления на поверхность соответствующих атомов, моле-
кул или радикалов (за счёт диффузии этих ч-ц из
объёма твёрдого тела или протекающей одновременно с
П. и. адсорбции ч-ц из газовой фазы) равна суммарной
скорости десорбции ионов и нейтральных ч-ц.
Количеств, характеристикой П. и. является степень
ионизации а, равная отношению потоков одновременно
десорбируемых с поверхности одинаковых по хим. составу
и <нов и нейтральных ч-ц. Величина а зависит от работы
выхода электронов q> из эмиттера, а также от потенциала
ионизации U ч-ц для положит ионов или энергии сродства
к электрону S — для отрицательных. В случае однородных
поверхностей
а+=Л +ехр [ (ф — eU)/kT}, а_ = А ехр[(5 — ф)//гГ],
где А_|_ и А_ — отношения статистич. весов ч-ц в ионном и
нейтральном состояниях соответственно; е — заряд эл-на;
к — постоянная Больцмана, Г — абс. темп-ра. Плотности
ионного тока с поверхности пропорциональны плот-
ности потока частиц v, поступающих на поверхность:
I _=e0±v, где 0± — коэф П и. Величины а и 0 связаны
между собой соотношением
и для разл. пар. эмиттер — частица могут принимать зна-
чения в пределах 0<а±<оо и О<0±<1. Графики зави-
симости 0(Т) для положит. П. и. приведены на рисунке.
Значение Т=То, при к-ром 0 достигает максимума (в слу-
чае а>1), наз. температурным порогом П и. При
наличии внеш, электрич. поля, ускоряющего ионы, П. и.
усиливается (к растет с ростом напряжённости электрич.
поля), снижается её темп-рный порог. Напр., для атомов
Cs на W при Е—104 В/см То~Ю‘ К, но при Е= 107 В/см
То снижается до 300 К. Приведённые выше соотношения
могут быть использованы и для неоднородных (пятнис-
ных) поверхностей, если вместо <р и А ввести нек-рые
усреднённые их значения ф* и А*.
П. и. используется в ионных источниках, чувствит. детек-
торах ч-ц, термоэлектронных преобразователях (для ком-
пенсации пространств, заряда эл-нов), лежит в основе ме-
тодов определения U, 5, изучения св-в поверхностей твёр-
дых тел и др.
Лиг.: Заидберг Э. Я., Ионов Н. И., Поверхностная ионизация, М.,
1969. Н. И. Ионов.
ПОВЁРХНОСТНО-БАРЬЁРНЫЙ ТРАНЗИСТОР, би-
полярный транзистор, в к-ром электронно-дырочные пере-
ходы получены в приповерхностных слоях созданием кон-
Плюмбикон. Устройство плюмбикона: 1 — элект-
роды электронно-оптической системы; 2 — ми-
шень; 3 — сигнальная пластина; 4 — входное
окно; 5—противоореольный диск; 6 — фильтр
отсечки ИК света (у приборов с повышенной
чувствительностью к красному свету); 7 — элект-
ронный луч; 8 — световоды подсветки; 9 — вы-
воды электронно-оптической системы; 10 — лам-
па подсветки.
Поверхностная ионизация. Характерные зависи-
мости коэффициента поверхностной ионизации
Р в стационарных процессах от температуры
Т; и— степень ионизации; Го—температурный
порог поверхностной ионизации.
ПОВЕРХНОСТНЫЕ
392
тактов металл — полупроводник. Для изготовления П.-б. т.
исходную ПП пластину (из Ge) с проводимостью п-типа
подвергают с обеих сторон селективному (электрохим.)
травлению встречными струями электролита для получения
базовой области (толщиной порядка неск. микрон). В по-
лученные травлением углубления, изменив полярность на-
пряжения между электролитом и ПП пластиной, высажи-
вают металл (в основном In), к-рый меняет тип прово-
димости приповерхностных слоёв пластины, в результате
чего образуются два р—п-перехода. П.-б. т. является ВЧ
транзистором (с граничной частотой св. 200 МГц), однако
имеет малые значения коэф, усиления по току (а^0,95),
небольшие допустимые значения коллекторного напря-
жения (3—5 В) и относительно низкое сопротивление кол-
лекторного перехода (150—400 кОм). В настоящее время
(нач. 90-х гг.) П.-б. т. вытесняются диффузионными тран-
зисторами, к-рые имеют более стабильные параметры.
А. Б. Егудин.
ПОВЕРХНОСТНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ
(ПАВ), акустические волны, распространяющиеся вдоль
свободной поверхности твёрдого тела или вдоль границы
твёрдого тела с др. средами и затухающие при удалении
от границ. Выделяют два класса ПАВ: с вертикальной поля-
ризацией, у к-рых вектор смещения ч-ц среды в волне и
направление распространения волны лежат в плоскости,
перпендикулярной к граничной поверхности, и с горизон-
тальной поляризацией, у к-рых вектор смещения ч-ц среды
параллелен плоскости границы и перпендикулярен направ-
лению распространения волны.
Простейшими и наиболее часто встречающимися на прак-
тике ПАВ с вертикальной поляризацией являются волны
Рэлея, распространяющиеся вдоль границы твёрдого тела
с вакуумом или достаточно разреженной газовой средой.
Энергия их локализована в поверхностном слое толщиной
от А до 2 А, где А — длина волны. Ч-цы в волне движут-
ся по эллипсам, большая полуось w к-рых перпендику-
лярна границе, а малая и — параллельна направлению рас-
пространения волны (рис., а). Фазовая скорость волн
Рэлея vr^0,9v#, где vR — фазовая скорость плоской попе-
речной волны.
Если твёрдое тело граничит с жидкостью и скорость
звука в жидкости уж меньше скорости vR в твёрдом теле
(это справедливо почти для всех реальных сред), то на
границе твёрдого тела и жидкости возможно распростра-
нение затухающей волны рэлеевского типа. Эта волна при
распространении непрерывно излучает энергию в жидкость,
образуя в ней отходящую от границы неоднородную вол-
ну (рис., 6). Фазовая скорость данной поверхностной
волны с точностью до процентов равна vR, а коэф, зату-
хания на длине волны ~0,1, т. е. на пути 10 А волна зату-
хает примерно в е раз. Распределение по глубине смеще-
ний и напряжений в такой волне в твёрдом теле подоб-
но распределению в рэлеевской волне.
Помимо затухающей ПАВ на границе жидкости и твёр-
дого тела всегда существует незатухающая ПАВ, бегущая
вдоль границы с фазовой скоростью, меньшей уж волны
в жидкости и скоростей продольных ve и поперечных vt
волн в твёрдом теле. Эта волна является волной с верти-
кальной поляризацией (рис., в) и состоит из слабонеодно-
родной волны в жидкости, амплитуда к-рой медленно убы-
вает при удалении от границы, и двух сильно неодно-
родных волн в твёрдом теле (продольной и попе-
речной), что обусловливает локализацию энергии волны и
движение ч-ц в основном в жидкости, а не в твёрдом
теле.
Если две твёрдые среды граничат между со^ой вдоль
плоскости и их плотности и модули упругости не силь-
но различаются, то вдоль границы может распространять-
ся волна Стоунли. Эта волна состоит (рис., г) как бы
из двух рэлеевских волн (по одной в каждой среде).
Вертикальные и горизонтальные компоненты смещений в
каждой среде убывают при удалении от границы так, что
энергия волны оказывается сосредоточенной в двух гранич-
ных слоях толщиной ~А. Фазовая скорость волн Стоунли
меньше значений V/ и vt в обеих граничных средах.
Волны с вертикальной поляризацией могут распростра-
няться на границе твёрдого полупространства с жидким
или твёрдым слоем или даже с системой таких слоёв.
Если толщина слоёв много меньше длины волны, то дви-
жение ч-ц среды в полупространстве примерно такое же,
как в рэлеевской волне, а фазовая скорость ПАВ близка
к vR. В общем случае это движение может быть таким,
что энергия волны будет перераспределяться между твёр-
дым полупространством и слоями, а фазовая скорость
будет зависеть от частоты и толщины слоёв.
Кроме ПАВ с вертикальной поляризацией (в основном
это волны рэлеевского типа) существуют волны с горизон-
тальной поляризацией (волны Л я в а), к-рые могут рас-
пространяться на границе твёрдого полупространства с твёр-
дым слоем (рис., д). Эти волны чисто поперечные: в них
имеется только одна компонента смещения v, а упругая
деформация в волне представляет собой чистый сдвиг.
Смещения в слое распределены по косинусу, а в полупро-
Поверхностные акустические волны. Поверхност-
ные акустические волны различных типов (сплош-
ной штриховкой обозначены твёрдые среды, пре-
рывистой — жидкость; х—направление распро-
странения волны; u, w и v — компоненты
смещения частиц в данной среде; кривые изо-
бражают примерный ход изменения амплитуды
смещений с удалением от границы раздела
сред): а— волна Рэлея на свободной границе
твердого тела; б—затухающая волна типа рэле-
евской на границе твёрдое тело — жидкость
(наклонные линии в жидкой среде изображают
волновые фронты отходящей волны, толщина их
пропорциональна амплитуде смещений); в — не-
затухающая поверхностная акустическая волна на
границе твёрдое тело — жидкость; г — волна
Стоунли на границе раздела двух твёрдых сред;
д — волна Лява на границе твёрдое полупрост-
ранство — твердый слой.
393
ПОВЕРХНОСТНЫЕ
м
странстве экспоненциально убывают с глубиной. Глубина
проникновения волны в полупространство меняется от до-
лей X до многих X в зависимости от толщины слоя h,
частоты ПАВ со и параметров сред. Само существова-
ние волны Лява как ПАВ связано с нали ием слоя на
полупространстве: при h—* 0 глубина проникновения волны
в полупространство стремится к бесконечности и волна пе-
реходит в объёмную. Фазовая скорость волн Лява лежит
в пределах между фазовыми скоростями поперечных волн
в слое и полупространстве и зависит от частоты. При
малой толщине слоя фазовая скорость приближается к фа-
зовой скорости объёмной поперечной волны в полупрост-
ранстве, а при достаточно большой толщине слоя волны
Лява существуют в виде неск. модификаций, каждая из
к-рых соответствует нормальной волне определённого
порядка.
На границах кристаллов могут существовать все те же типы
ПАВ, что и в изотропных твёрдых телах, только движение
ч-ц в волнах усложняется. Анизотропия твёрдого тела вно-
сит качеств, изменения в структуру ПАВ. Так, на нек-рых
плоскостях кристаллов, обладающих пьезоэлектрич.
св-вами, волны типа волн Лява, подобно волнам Рэлея,
существуют на свободной поверхности (без присутствия
твёрдого слоя). Это (т. н. электрозвуковые) волны
Гуляева — Блюстейна (часто их называют GB-волнами),
глубина проникновения к-рых обратно пропорциональна
коэффициенту электромеханической связи пьезоэлектрика
и составляет неск. десятков X. Наряду с обычными вол-
нами Рэлея в нек-рых кристаллах вдоль свободной гра-
ницы может распространяться затухающая волна, излучаю-
щая энергию в глубь кристалла (вытекающая волна).
ПАВ используют в акустоэлектронике (для создания акус-
тоэлектронных интегральных схем обработки электрич.
сигналов), дефектоскопии (для неразрушающего конт-
роля поверхности и поверхностного слоя) и др. областях
техники.
Лит.: Викторов И. А., Звуковые поверхностные волны в твердых те-
лах, М., 1981; Поверхностные акустические волны, под ред. А. Олинера,
пер. с англ., М-, 1981; Речицкий В. И., Радиокомпоненты на поверх-
ностных акустических волнах, М., 1984. И. А. Викторов.
ПОВЕРХНОСТНЫЕ СОСТОЯНИЯ, локализованные
энергетич. состояния (уровни) носителей заряда (электро-
нов проводимости и дырок), возникающие у границы твёр-
дого тела с вакуумом или др. средой. Существование
П. с. предсказано сов. физиком И. Е. Таммом (1932). Воз-
никновение П. с. в идеальном кристалле связано с нару-
шением периодичности кристалла из-за обрыва крист, по-
тенциала на поверхности. В реальных кристаллах на по-
верхности всегда есть слой оксида, адсорбированные атомы,
структурные дефекты и т. п. Это приводит к появлению
дополнит. П. с. с волновыми ф-циями, имеющими макси-
мум на поверхности или вблизи неё и затухающими по
мере удаления от поверхности. В поликрист твёрдых телах
П. с. могут возникать также на границах зёрен (кристал-
литов). В зависимости от скорости, с к-рой П. с. обме-
ниваются эл-нами (дырками) с объёмом кристалла, разли-
чают быстрые (характерное время перехода Ts~10——
10—8 с) и медленные (т5>10— с) П с. В случае Ge и Si,
покрытых плёнкой оксида, принято считать, что быстрые
П. с. располагаются внутри плёнки, а медленные — на её
внеш, поверхности. Концентрация П. с. сильно зависит от
состояния поверхности, в частности от её обработки (шли-
фовка, хим. травление и др ), и может достигать числа
атомов на единицу площади поверхности (~10 —
10'5 см-2).
Особый тип П. с. в чистых металлах обнаружен сов.
физиком М. С. Хамкиным (1960). Если металл находится
в параллельном его поверхности магн. поле, то эл-ны, на-
ходящиеся вблизи поверхности и движущиеся под малыми
углами к ней, испытывают ряд последоват. зеркальных
отражений. Т. о., движение эл-на в направлении, пер-
пендикулярном к поверхности, оказывается периодическим
и, следовательно, квантуется, т. е. возникают дискретные
уровни, между к-рыми возможны переходы. В результате в
области слабых магн. полей ( — 10 Тл) возникает резо-
нансное поглощение энергии СВЧ (~ 10"’ Гц) поля.
П. с. образуют поверхностные энергетич. зоны, состоя-
щие из близко расположенных уровней, соответствующих
разл. возможным компонентам квазиимпульса, параллель-
ным поверхности. Эл-н, принадлежащий поверхностной
зоне кристалла, может свободно перемещаться по поверх-
ности кристалла, но не может уйти сколько-нибудь далеко
(на расстояние, заметно превышающее постоянную ре-
шётки) в глубь кристалла или за его границы (то же
относится и к дыркам). Поверхностные зоны могут перекры-
ваться одна с другой, а также с объёмными зонами. В
результате распределение П. с. в запрещённой зоне имеет
непрерывный характер и описывается плотностью П. с.
\’(о) (кол-во П. с. на единицу площади поверхности и еди-
ничный интервал энергии; измеряется в эВ -см ).
Наличие П. с. приводит к тому, что эл-ны и дырки могут
«прилипать» к поверхности, образуя поверхностный
электрич. заряд. При этом под поверхностью появляется
равный по величине и противоположный по знаку заряд
в объёме кристалла, т. е. появляются обогащённые или
обеднённые эл-нами приповерхностные слои, а энергетич.
зоны вблизи поверхности искривляются. Толщина слоя
объёмного заряда имеет порядок дебаевского радиуса
экранирования
La=
где е — относит, диэлектрич. проницаемость кристалла;
Т — абс. темп-pa; п — концентрация носителей заряда;
е — заряд эл-на; ео — электрич. постоянная СИ; к — по-
стоянная Больцмана. Разность потенциалов ф5 между поверх-
ностью твёрдого тела и объёмом (поверхностный потен-
циал) при малых концентрациях Ns П. с. равна ф5 — eNs/
2еоЕп. Обычно ф5~0,1 В.
Если изгиб зон у поверхности, обусловленный П. с. или
внеш, электрич. полем, соответствует обогащению припо-
верхностной области эл-нами и достаточно велик, так
что ширина образующейся при этом потенц. ямы стано-
вится сравнимой с тепловой дебройлевской длиной волны
эл-нов, то движение эл-нов в направлении нормали к по-
верхности становится квантованным (поверхностное
квантование), т. е. появляются дополнит. П. с., обус-
ловленные размерным квантованием (сказанное справедли-
во и для дырок при противоположном направлении изги-
ба зон). Вызывая искривление энергетич. зон вблизи
поверхности, П. с. оказывают существ, влияние на ряд физ.
явлений в твёрдом теле, связанных с существованием по-
тенц. барьеров. При изменении поверхностного потенциала
изменяются концентрации эл-нов и дырок в приповерх-
ностном слое твёрдого тела, а следовательно, и его элек-
тропроводность. П. с. изменяю! термоэлектронную работу
выхода электронов на величину — eq)s. Знаки изменения
работы выхода и электропроводности противоположны у
проводников п-типа и одинаковы у проводников р-типа.
Изменение работы выхода сказывается на величине тока
термоэлектронной эмиссии и электрич. св-вах контактов
металл — полупроводник. В сильно легированных полу-
проводниках П. с. могут заметно влиять на фотоэмиссию
эл-нов (см. Фотоэффект), увеличивая квантовый bi :ход и
сдвигая границу фотоэффекта в красную сторону.
П. с. могут участвовать в рекомбинации и теплово! гене-
рации эл-нов и дырок в ПП, сильно влияя на время жизни
носителей заряда. Мерой этого влияния служит скорость
поверхностной рекомбинации. Последняя очень сильно за-
висит от обработки поверхности, св-в окружающей среды,
темп-ры, внеш, электрич. поля, перпендикулярного к по-
верхности. Поверхностная рекомбинация заметно изменя-
ет как стационарную фотопроводимость, так и кинетику
её установления и затухания. Эти изменения особенно за-
метны в случае тонких образцов (пластинок, плёнок,
нитей) и при сильном поглощении света.
П. с. оказывают существ, влияние на работу ряда ПП
приборов, ухудшая их св-ва- Тепловая генерация неос-
новных носителей из П. с. приводит к увеличению обрат-
ного тока насыщения ПП диодов, причём избыточный
ток насыщения зависит от обработки поверхности и св-в
ПОВТОРИТЕЛЬ
окружающей среды. Поверхностная рекомбинация влияет
на характеристики биполярных транзисторов, поэтому из-
менение состояния поверхности со временем ведёт к не-
стабильности их параметров. В МДП-структурах П. с. на
границе раздела ПП — диэлектрик создают дополнит, ём-
кость. Зависимость этой ёмкости от приложенного напря-
жения имеет резкий пик, соответствующий напряжению,
при к-ром Ферми уровень пересекает уровень П. с« Зах-
ват и освобождение носителей заряда П. с. характери-
зуются определёнными временами задержки, что приводит
к омич, потерям в МДП-структуре и уменьшению крутиз-
ны её вольт-фарадной характеристики. В полевых тран-
зисторах с изолир. затвором П. с., экранируя объём ПГ1 от
влияния потенциала затвора, уменьшают крутизну ВАХ. В
приборах с зарядовой связью присутствие П. с. увели-
чивает неэффективность переноса носителей заряда и вно-
сит дополнит, шум.
Роль П. с. в электронике не сводится к перечислен-
ным выше изменениям св-в ПП приборов. Зависимость
концентрации и заполнения П. с. от состава окружаю-
щей атмосферы и влияние П. с. на проводимость и др.
св-ва твёрдых тел используется для создания электрон-
ных газоанализаторов. Заполнение П. с. неравновесны-
ми носителями заряда лежит в основе работы некото-
рых ЗУ.
Для определения концентрации, энергетич. спектра и др.
параметров П. с. могут быть использованы все перечис-
ленные выше эффекты, в к-рых они проявляются. В
80-х гг. появились прямые электронно-спектроскопич. ме-
тоды исследования П. с. Наиболее эффективными оказа-
лись методы, основанные на измерении распределения по
энергиям автоэмиссионных эл-нов и фотоэл-нов, испускае-
мых под определённым углом при облучении поверхности
УФ светом. Этими методами открыты и изучены П. с. в ме-
таллах (Мо, W, Au, Pt, Си, Ni и др.).
Лит : Ржа нов А. В., Электронные процессы на поверхности полупро-
водников, М., 1971; Во ль кенштейн Ф. Ф., Физико-химия поверхности
полупроводников, М-, 1973; Дэвисон С., Левин Дж., Поверхностные
(таммоеские) состояния, пер. с англ., М-, 1973; Бонч-Бруевич В. Л.,
Калашников С. Г., Физика полупроводников, М., 1977; Г етцбергер А.,
в кн.: Полупроводниковые формирователи сигналов изображения, пер. с
англ., М-, 1979; Далидчик Ф. И., Спектроскопия поверхности, М-, 1982;
Хай кин М. С-, в кн.: Электроны проводимости, М., 1985.
Э. М. Эпштейн.
ПОВТОРИТЕЛЬ, электронный усилит, каскад с коэффи-
циентом усиления, как правило, 0,95—0,98 (т. е. сигнал
на выходе каскада практически повторяет входной сигнал).
П. широко применяют в разнообразных радиоэлектрон-
ных устр-вах в качестве буферного каскада (т. н. транс-
форматора полного сопротивления), разделяющего резко
отличающиеся по электрич. сопротивлению источник сиг-
нала и его нагрузку. Различают П. напряжения и П. тока,
не инвертирующие и инвертирующие (под инверсией пони-
мают изменение полярности или фазы входного сигнала
на выходе каскада). Общее св-во усилит, каскада — усиле-
ние мощности — сохраняется и в Г1., поэтому П. напряже-
ния усиливает входной ток, а П. тока—напряжение.
Наиболее распространены неинвертирующие П. напря-
жения, для к-рых, в отличие от обычных усилит, каска-
дов, характерны повыш. входное полное сопротивление
(в частности, меньшая входная ёмкость) и пониж. выход-
ное полное сопротивление. Благодаря этой особенности
П. может передавать сигнал от высокоомного источника
(напр., с полным сопротивлением —-1 МОм) к низкоом-
ной нагрузке (напр., с полным сопротивлением ~10 Ом)
практически без ослабления. Типичным примером низкоом-
ной нагрузки может служить отрезок коаксиального кабеля,
соединяющий отд. блоки радиоэлектронной аппаратуры.
Если П. нагружен на ёмкость, то малое выходное сопро-
тивление позволяет получать малую постоянную времени
выходной цепи, благодаря чему через П. можно передать
гораздо более быстрые изменения напряжения, чем в случае
обычного усилителя с большим выходным сопротивлением.
Поэтому П. широко применяют в качестве выходных кас-
кадов в импульсных усилителях.
В зависимости от типа электронного прибора, исполь-
зуемого в П., различают катодный П. — на электрон-
ной лампе (рис. 1, а), эмиттерный П. — на биполяр-
ном транзисторе (рис. 1, б), исто ков ый П. — на поле-
вом транзисторе (рис. 1, в). Все П. имеют глубокую («сто-
процентную») отрицат. обратную связь и, в соответствии
с её общими св-вами, повышенные линейность и стабиль-
ность характеристик, расширенные полосу пропускания час-
тот и диапазон амплитуд входного сигнала (~40дБ).
Если большое входное сопротивление усилит, каскада яв-
ляется осн. требованием, то используют сложные П., вы-
Повторитель. Рис. 1. Схемы простых (однокас-
кадных) повторителей: а — катодного,- б — эмит-
терного; — истокового; Л — лампа; Т — бипо-
лярный транзистор; ПТ — полевой транзистор;
R — нагрузочный резистор; UBX— напряжение на
входе; UB—напряжение на выходе; Е— на-
пряжение источника питания.
а 6
Рис 2. Схема эмиттерного повторителя на
составном транзисторе: Т1 и Т2 — транзисторы;
R — нагрузочный резистор; UBX— напряжение на
входе; 0вых — напряжение на выходе; Е — напря
жение источника питания
Подгонка В номинвп Подгонка резистора в но-
минал: а — пескоструйной обработкой; б—на-
резанием канавки; в — выжиганием лазерным или
электронным лучом; 1 — резистор; 2 — сопло
пескоструйного аппарата, 3 — алмазный диск;
4 — основание интегральной схемы; 5 — лазер
ный или электронный луч.
395
ПОДОГРЕВАТЕЛЬ
полненные на двух и более транзисторах (рис. 2). Боль-
шинство совр. П. напряжения изготовляют в микроэлект-
ронном исполнении в виде ИС, как правило, на основе
сдвоенного или составного транзистора.
Лит.: Степаненко И. П., Основы теории транзисторов и транзистор-
ных схем, 4 изд., М., 1977.
ПОГЛОЩЕНИЕ ВОЛН, уменьшение амплитуды бегущих
волн при прохождении через вещество (среду), обуслов-
ленное превращением энергии волны в разл. формы внутр,
энергии вещества или энергии вторичного излучения с иным,
чем у первоначальной волны, спектральным составом. Не
следует смешивать П. в. с затуханием волн, к-рое может
быть обусловлено не только П. в., но и их отражением
(напр., в полосах непрозрачности сред без потерь). Коли-
чественно П. в. описывается показателем поглоще-
ния (а, хн, х)» определяемым как величина, обратная
расстоянию, на к-ром поток энергии плоской волны ослаб-
ляется в е раз [измеряется в неперах (Нп)] или в 10 раз
(измеряется в дБ на метр). Явление поглощения оптич.
излучения лежит в основе абсорбционного спектрального
анализа, спектрофотометрии, колориметрии и др.; вид
спектра поглощения света позволяет исследовать харак-
тер движения эл-нов в металлах и ПП, выяснить зонную
структуру ПП. Явления, связанные с поглощением эл.-магн.
волн, используются для СВЧ нагрева в-ва, подавления па-
разитных колебаний в электронных приборах, создания не-
отражающих ПОКрЫТИЙ И Т. Д. Р. А. Силин.
ПОДВИЖНОСТЬ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА в Т В ё Р-
дом теле (ц, Ь), величина, характеризующая динамич.
свойства носителей заряда (носителей тока) в металлах
и полупроводниках; равна отношению средней скорости
направленного движения носителей заряда (наз. дрейфовой
скоростью удр) к напряжённости электрич. поля Е, вызвав-
шего это направленное движение (дрейф носителей заря-
да): р==удр/Е. Величина ц определяется преобладающим
механизмом рассеяния носителей заряда, напр на заряжен-
ных и нейтральных примесных атомах, дефектах крист,
решётки, её тепловых колебаниях (фононах). В общем
случае П. н. з. зависит от темп-ры, концентрации рас-
сеивающих центров, их природы и т. д. В разных
ПП р, варьируется в широких пределах (от 105 до
10—см2/В-с при комнатной темп-ре). В перем, электрич.
поле П. н. з. зависит также от частоты колебаний поля
и может быть представлена комплексной величиной, пос-
кольку в этом случае удр не обязательно совпадает по
фазе с Е.
Понятие П. н. з. преим. используют при сравнительно
слабых электрич. полях, когда функция удр (Е) линейна и
П. н. з. от напряжённости поля не зависит. В достаточно
сильных полях, когда функция удр (Е) нелинейна, удобно
использовать понятие дифференциальной П. н. з.:
Hfl„0 = dvflp/dE. А. А. Кальфа.
ПОДГбНКА В НОМИНАЛ, технологическая операция,
позволяющая получать изделия электронной техники с
отклонениями определённого параметра в пределах допу-
ска от его номинального значения. Такой операции под-
вергаются резисторы, в т. ч. в интегральных микросхемах;
нек-рые типы конденсаторов, кварцевые и пьезоэлектрич.
резонаторы и др. ИЭТ.
Так, П. в н. резисторов осуществляется путём умень-
шения толщины резистивного слоя или нарезания в нём
канавки, в результате чего сопротивление резистора увели-
чивается. Одним из способов уменьшения толщины рези-
стивного слоя является распыление его с помощью пес-
чаной струи (рис., а); канавка на поверхности резистора
нарезается алмазным диском или лазерным лучом (рис., б);
П. в н. резистора на поверхности микросхемы выполняется
преим. лазерным или электронным лучом (рис., в).
В процессе П. в н. осуществляется пост контроль за
величиной сопротивления резистора, и по достижении
номинального значения процесс прекращают. Точность П. в
н. зависит от метода обработки и погрешности измерит,
прибора (схемы) и может быть доведена до 0,01 и
менее.
П. в н. кварцевых и пьезоэлектрич. резонаторов осущест-
вляется посредством изменения массы кристалла, к-рая
определяет собств. частоту колебаний резонатора. Массу
кристалла изменяют либо путём нанесения на его поверх-
ность (обычно методом напыления в вакууме) слоя иден-
тичного материала, либо путём удаления с поверхности
кристалла части материала (напр., пескоструйной обработ-
кой). С увеличением толщины кристалла его резонансная
частота увеличивается, и наоборот. В процессе П. в н.
постоянно (если это возможно) или периодически измеря-
ется частота собств. колебаний резонатора, и по дости-
жении номинального значения процесс прекращается.
С. А. Преображенский.
ПОДЛбЖКА, конструктивная основа (напр., в виде пла-
стины прямоугольной, овальной или иной формы) для
механически непрочных устройств. В электронике П. исполь-
зуют гл. обр. для создания плёночных ИС, тонкоплёночных
резисторов и конденсаторов, запоминающих элементов на
тонких магн. плёнках, полосковых линий, фотошаблонов,
нек-рых криоэлектронных приборов, печатных схем и т. д.
Изготовляют П. из диэлектрич. материалов (ситаллов, стек-
ла, сапфира, керамики, слюды, стеклотекстолита и др.;
иногда применяют металлич. П., покрытые стеклоэмалью),
ПП материалов (Si, Ge, GaAs, Alp, ZnS, CdSe и др.), метал-
лов (напр., бериллиевой и медно-бериллиевой бронзы).
Плёнки и плёночные элементы микросхем наносят на П.
методами тонкоплёночной или толстоплёночной технологии.
Т. к. св-ва тонких плёнок в значит, мере зависят от
физ. и хим. св-в П. и состояния её поверхности (напр.,
диэлектрич. плёнки особенно чувствительны к дефектам
приповерхностного слоя; адгезия плёнки к П. зависит от
чистоты её поверхности; шероховатость поверхности П.
заметно сказывается на качестве резистивных плёнок, их
уд. электрич. сопротивлении), то рабочую поверхность П.
перед нанесением на неё плёнок подвергают спец,
обработке (полированию, очистке, травлению, легированию
и г» п.). Осн. геометрич. параметры Г1.: размеры рабочей
поверхности, толщина, прогиб, плоскопараллельность по-
верхностей. В. Ф. Завадская.
ПОДОБИЯ ЗАКОНЫ, позволяют по известным
характеристикам одного физ. объекта, процесса или явления
получить характеристики другого, подобного ему объекта,
процесса, явления посредством пропорционального их пре-
образования (пересчёта). П. з. лежат в основе физ. моде-
лирования, т. е. замены изучения реального физ. объекта
(процесса, явления) эксперим. исследованием его модели.
В тех случаях, когда можно написать уравнения, соответ-
ствующие принятым моделям, подобие состоит в совпа-
дении этих уравнений, переписанных в безразмерных
независимых параметрах, наз. критериями подобия.
Параметры представляют собой произведения размерных
физ. величин (длины, напряжённости электрич. поля, магн.
индукции, электрич. напряжения, силы тока и т. д.), взятых
в определённых степенях. Если же имеющихся физ. пред-
ставлений недостаточно для написания уравнений, критерии
подобия получают на основе анализа размерностей исход-
ных физ. величин.
П. з. весьма широко используются в электродинамике,
теплофизике, электронике и др. областях науки и техники.
В электронике П. з. известны практически для всех лучевых
электровакуумных СВЧ приборов О- и М-типа, мн. элект-
ронно-оптич. систем и др. электронных приборов и устр-в.
Лит.: Пирс Дж. Р., Теория и расчёт электронных пучков, пер. с англ.,
М., 1956; Трубецков Д. И., «Электронная техника, сер. 1. Электроника
СВЧ», 1977, в. 12, с. 48—64; Седов Л. И., Методы подобия и размер-
ности в механике. 10 изд., М., 1987. д и Трубецко».
ПОДОГРЕВАТЕЛЬ, тугоплавкий нагреват. элемент для
термоэлектронных катодов косвенного накала. Нагревается
протекающим через него током. Осн. электрич. парамет-
ры П=: ток накала и ток утечки между П. и катодом
(для П., не соединённых с катодом).
Наиболее распространены П. складчатой или спиральной
конструкции (рис. 1—4), состоящие из тела накала и изоляц.
покрытия. Нек-рые П. имеют на отд. участках более частые
ПОДСТРОЕЧНЫЙ
396
витки или дополнит, петли для выравнивания темп-ры по
длине катода. Для тел накала П. обычно ис-
пользуется проволока из W с кремнещелочной и алюми-
ниевой присадками либо из сплава W с Мо или Re.
Наибольшую механич. прочность при работе П. имеют
тела накала из сплавов W с Re, поэтому такие П. на-
дёжнее и долговечнее. Изоляц» покрытие П. состоит,
как правило, из спечённого алунда — мелкодисперсного по-
рошка плавленого оксида алюминия (а-АЬОз); реже
применяется неплавленый оксид алюминия. Для увеличе-
ния механич. прочности в изоляц. покрытие вводят
присадки (напр., тальк, оксид иттрия). Складчатые и боль-
шинство простых спиральных П. изготовляют формовкой
из отожжённой прямой проволоки; форму спиральных П.
закрепляют нагреванием. Изготовление сложных спираль-
ных П. включает: навивку спирали на проволочный керн,
отжиг спирали и придание ей формы П., закрепит,
отжиг, удаление (вытравливание) керна. П. покрывают алун-
дом из алундовой суспензии, содержащей р-р связующего
в-ва (напр., коллоксилина, поливинилбутираля), чаще всего
электрофорезным способом (значительно реже применяет-
ся метод пульверизации), затем П. обжигают (в случае очень
тонкой проволоки керн удаляется после нанесения изоляц.
покрытия и обжига Г1.). При изготовлении складчатых
П. для нанесения алундового покрытия применяется также
метод многократной механич. протяжки прямой отожжён-
ной проволоки через алундовую суспензию с подсушкой
каждого слоя покрытия (в этом случае П. формуются из
покрытой проволоки). Иногда для увеличения излучат, спо-
собности П. (с целью снижения рабочей темп-ры П., а
следовательно, повышения его надёжности и долговечности)
применяют чернение поверхности изоляц. покрытия (напр.,
мелкодисперсным металлич. W). Другой путь снижения
рабочей темп-ры П. — использование заполнителей катод-
ной камеры, обеспечивающих передачу тепла катоду
эа счет теплопроводности. См. также Катодно-подогрева-
тельный узел.
П. без изоляционного покрытия обычно закреп-
ляют на алундовых держателях (фиксаторах), исключаю-
щих замыкание как между отд. витками Г1., так и между
П. и катодом. Применяют также комбинир. держатели,
состоящие из металлич. каркаса и алундовых изоляторов
(рис. 5). Такие П. могут работать при повыш. темп-ре,
Подогреватель. Рис. 1. Складчатые подогреватели Рис. 2. Простой спиральный подогреватель,
(а и в — с дополнительными петлями для вырав-
нивания температуры; д — чернёный)
их срок службы больше, чем у П. с алундовой изоля-
цией.
Разрабатываются П., тела накала к-рых формируют из
нанесённой на изоляц. подложку молибденовой плёнки
или из тугоплавкой фольги (напр., из молибдено-рениевого
сплава) методом фотолитографии. Непроволочные П. техно-
логически сложны, поэтому могут иметь огранич. приме-
нение. Б. И. Вассерман»
ПОДСТРОЕЧНЫЙ КОНДЕНСАТОР (т р и м м е р),
переменный конденсатор для разовой настройки или эпи-
зодич. регулировки радиоэлектронной аппаратуры. Разли-
чают П. к. воздушные и с твёрдым неорганич. или органич.
диэлектриком; по конструкции П. к. подразделяют на
концентрич., пластинчатые, цилиндрич., дисковые и комп-
рессионные»
В концентрич. П. к. ёмкость изменяется при взаимном
перемещении концентрически расположенных трубчатых
цилиндрич. электродов ротора относительно статорных
электродов. В пластинчатых П. к. изменение ёмкости про-
исходит за счёт углового перемещения пластинчатых элект-
родов ротора относительно пластин статора. В цилиндрич.
П. к. перестройка ёмкости осуществляется за счёт движения
плунжера ротора по отношению к цилиндрич. корпусу-
статору. В дисковых П. к. ёмкость изменяется в резуль-
тате поворота ротора относительно соосно расположенного
статора. Емкость компрессионных П. к. меняется при увели-
чении или уменьшении воздушного зазора между диэлект-
риками с нанесёнными на них электродами.
Воздушные П. к. концентрич. и пластинчатого типов
наиболее универсальны. Концентрич. П. к. по добротности
(порядка неск. тысяч), стабильности и разрешающей спо-
собности являются наилучшими для РЭА, функционирующей
в диапазоне СВЧ. П. к. с твёрдым неорганич. диэлектриком
(цилиндрич., дисковые) находят наиболее широкое приме-
нение в РЭА. Цилиндрич. П. к. по сравнению с концен-
трическими обладают более высокими уд. ёмкостью, рабо-
чим напряжением, коэф, перекрытия; в качестве диэлектри-
ка в них используются стекло, кварц, керамика, сапфир.
Дисковые керамич. П. к. имеют самые высокие значения
уд» ёмкости при миниатюрных габаритных размерах, вы-
сокой механич. прочности и низкой стоимости; однако
они уступают цилиндрич. и воздушным концентрич. П. к.
по добротности, стабильности, плавности настройки. Комп-
Рис. 3. Сложные спиральные подогреватели.
397
ПОЗИСТОР
рессионные слюдяные Г1= к. характеризуются большим
значением макс, ёмкости и большим коэф, перекрытия при
значит, габаритных размерах; они имеют низкую доброт-
ность и малое сопротивление изоляции.
Лит. см. при ст. Конденсатор. Б. А. Ротенберг.
ПОДСТРОЕЧНЫЙ РЕЗИСТОР, переменный резистор
для разовой настройки или эпизодич. регулировки режимов
работы радиоэлектронной аппаратуры. Для П. р. характерна
повыш. стабильность установленного сопротивления за счёт
исключения возможности самопроизвольного перемещения
подвижного контакта в процессе эксплуатации и увеличе-
ния прижима контакта к резистивному элементу. Различают
однооборотные и многооборотные П. р. с линейным или
круговым перемещением подвижной системы. В одно-
оборотных П. р. весь диапазон регулирования сопротив-
ления перекрывается за один неполный оборот вала (ручки)
управления, а в многооборотных — за неск. поворотов вала
управления, что позволяет улучшить разрешающую способ-
ность резистора. В зависимости от назначения (для печат-
ного, поверхностного или навесного монтажа) П. р. изго-
товляют с выводами разного вида, в корпусном и бес-
корпусном исполнении.
Резистивные элементы П. р. делают из тонкой рези-
стивной проволоки, фольги из резистивных сплавов,
сажеполимерных или керметных композиций, тонких
плёнок из резистивных сплавов на изоляц. подложке.
Номинальная мощность непроволочных П. р. 0,025—1 Вт,
проволочных 0,05—100 Вт, номинальное сопротивление 10—
107 Ом и 0,47—10'5 Ом соответственно. П. р., как правило,
имеют линейную функцион. характеристику.
Д. М. Иванов, В М. Телегин.
ПОЗИСТОР [от ср.-век. лат. posi(tivus) — положитель-
ный и (рези)стор], терморезистор, имеющий на темпера-
турной шкале участок с большой положит, величиной
температурного коэффициента сопротивления (ТКС). В ог-
раниченном интервале темп-p ТКС у Г1 примерно на
порядок выше, чем у терморезисторов с отрицат. ТКС,
и может достигать 30—50%/К. П. изготовляют из поли-
крист. ПП материалов на основе твёрдых р-ров ВаТЮз
(или др. соединений с аналогичной структурой крист,
решётки), легированных редкоземельных элементов Bi, Nb,
Sb (в кол-ве ~0,1 ат.%). Все эти материалы являются
сегнетоэлектриками. В сегнетоэлектрич. состоянии (пример-
но до 393 К для ПП твёрдых р-ров на основе ВаТЮз)
уд. сопротивление материала у уменьшается при повышении
темп-ры Т (область отрицат. ТКС). В области сегнето-
электрич. фазового перехода Q резко — на неск. порядков—
увеличивается [область положит. ТКС (ПТКС)], а при даль-
нейшем повышении Т снова уменьшается. Изменяя состав
твёрдых р-ров, можно управлять положением области ПТКС
на темп-рной шкале. Напр., для легированных твёрдых
р-ров в системах (Ba(_xSrx)TiO3 или Ва (Tif_xSnx)Oa
область ПТКС смещается в сторону более низких темп-р
при увеличении содержания в материале ионов Sr или
Sn, а в твёрдом р-ре (Ва(_хРЬх)ТЮз— в сторону более
высоких темп-p при повышении содержания РЬ.
П. характеризуются теми же осн. параметрами, что и
обычные терморезисторы, кроме того, для них часто
указывают положение интервала ПТКС на темп-рной шкале,
величину макс. ТКС в %/К, кратность изменения сопро-
тивления R в области ПТКС и т. н. темп-ру переключения,
при к-рой сопротивление П. увеличивается по сравнению
с мин значением в заданное число раз.
Важнейшей характеристикой П. является зависимость
R(T) (рис. 1). Скачок сопротивления в области ПТКС
может составлять 5—7 порядков. П. резко отличается от
обычного терморезистора тем, что его сопротивление
определяется не только темп-рой П., но и величиной
приложенного к нему напряжения. Типичные статич. ВАХ
П приведены на рис. 2.
П. применяют в качестве чувствит. элементов датчиков
систем регулирования темп-p и тепловой защиты, в част-
ности для защиты обмоток электрич. машин от недопустимо-
го перегрева. Благодаря высокому положит. ТКС П. эффек-
тивно работают в качестве автостабилизирующихся нагре-
ват. элементов; на их основе изготовляют предельно
простые по устр-ву и высоконадёжные саморегулирующиеся
термостаты и усилительно-преобразующиеся термостаты
без к.-л. реле и усилительно-преобразующих устр-в.
Широко используют П. в качестве автоматич. переклю-
чающих устр-в, в частности для размагничивания масок
кинескопов цветных телевизоров.
П. обычно изготовляют в виде относительно тонких дисков
достаточно большого диаметра (отношение диаметра к тол-
щине ~5—10, чем обеспечивается необходимое рассея-
ние тепла). На торцевые поверхности дисков наносятся
*
i
I
Рис. 4= Спиральные чернёные подогреватели.
Рис. 5. Подогреватели без изоляционного по-
крытия.
Позистор. Рис. I. Типичные зависимости сопро-
тивления R позистора от температуры Т: I — при
разогреве позистора окружающей средой; 2 —
ПОЗИТРОН
398
металлич. электроды, к к-рым при необходимости при-
паиваются проволочные выводы.
Лит. см. при ст. Терморезистор. И. Г. Шефтель.
ПОЗИТРОН [от лат. posi(tivus) — положительный и
...трон] (символ е 1 ), элементарная частица с положит,
электрич. зарядом; античастица по отношению к электро-
ну. Теоретически существование положительно заряженного
«двойника» эл-на предсказал англ, физик П. А. М. Дирак
в 1931; в 1932 амер, физик К. Д. Андерсон обнаружил
такую ч-цу в космич. лучах и назвал её П. Электрич.
заряды и магн. моменты П. и эл-на равны по величине,
но противоположны по знаку, их массы и спины одинаковы.
П. подчиняется статистике Ферми — Дирака (см. Ферми —
Дирака распределение). П., получаемые при бета-распаде
нек-рых радиоактивных изотопов и в процессе рождения
электронно-позитронных пар, используются для определе-
ния энергетич. распределения эл-нов в в-ве путём исследо-
вания аннигиляции П. и эл-на.
ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЁМА, система управ-
ления режимом машины (механизма) или ходом техно-
логич. процесса, выбирающая для выполнения каждой тех-
нологич. операции одно определённое фиксированное
положение (позицию) рабочих органов машины (или обра-
батываемого изделия) либо один из возможных парамет-
ров процесса. Совр. автоматизир. технологич. оборудование
для произ-ва ИЭТ, как правило, оснащается П. с. в основном
для управления положением рабочего инструмента (напр.,
при экспонировании фоточувствит. материала, сварке) или
заготовки (напр., в фотоповторителях, генераторах изобра-
жений, установках совмещения, сборочном оборудовании)
и для управления перемещениями инструмента исполнит,
устр-в (напр., в установках скрайбирования, делительных
машинах). Обычно применяют П. с. с замкнутым контуром
управления, в к-рых нужная позиция устанавливается с
учётом сведений о фактическом (текущем) состоянии управ-
ляемого объекта, поступающих по цепи обратной связи,
осн. элементом к-рой является датчик перемещений (в
простейшем случае его роль выполняет путевой переклю-
чатель). Для более точных измерений, напр. положения
прецизионных координатных столов оптико-механич. обору-
дования для микроэлектроники, применяют фотоэлектрич.
и лазерные датчики линейных перемещений. Иногда также
используют П. с. с разомкнутым контуром управления,
без обратной связи; в этом случае нужная позиция
устанавливается в соответствии с заданной программой
дискретным перемещением рабочего органа машины (меха-
низма) либо дозированным изменением параметра техно-
логич. процесса.
Лит.: Срибнер Л. А., Шраго Л. К., Проектирование позицион-
ных систем программного управления. М-—К., 1962; Программное управ-
ление станками, под ред. В. Л. Сосонкина. М-, 1981.
Е. Е. Онегин, С- А. Марневскмй.
ПбЙНТИНГА ВЁКТОР [по имени англ, физика
Дж. Г. Пойнтинга (J. Н. Poynting)] (5), физическая вели-
чина, характеризующая плотность потока эл.-магн.
энергии; в простейшем случае 5а=ЕаХНа, где Еа и
На — напряжённости соответственно электрич. и магн. полей
в точке а. Единица П. в. в СИ — Вт/м2.
ПбККЕЛЬСА ЭФФЁКТ [по имени нем. физика Ф. Пок-
кельса (F. Pockels)], линейный электрооптический
эффект, появление или изменение двойного лучепре-
ломления в пьезоэлектрике под действием электрич. поля,
пропорционального напряжённости этого поля. Открыт в
1894 Ф. Поккельсом. Обусловлен сдвигом собств. частоты
пьезоэлектрика в электрич. поле. Используется в устр-вах
управления когерентным оптич. излучением (в затворах,
модуляторах и др.), модуляции добротности лазеров при
получении сверхкоротких (гигантских) импульсов, измере-
ния мощности импульсных СВЧ колебаний и др. Модуляторы
света, работающие на основе П. э., характеризуются малой
инерционностью (частота модуляции достигает 1013 Гц) и от-
носительно невысокими искажениями.
Лит. М у с т е л ь Е. Р., Парыгин В. Н., Методы модуляции и скани-
рования света, М, 1970; Шуберт М., Вильгельм» Б., Введение
нелинейную оптику, пер. с нем., ч. 1—2, М., 1973—79; Сивукин Д. В..
Общий курс физики, 2 изд., [т. 4] — Оптина, М., 1985. А. П. Кирьянов.
ПОЛЕВАЯ ИОННАЯ ЭМИССИЯ, то же, что авто-
ионная эмиссия.
ПОЛЕВАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМЙССИЯ, то же, что
автоэлектронная эмиссия.
ПОЛЕВОЙ ИОННЫЙ МИКРОСКОП, то же, что ион
ный проектор.
ПОЛЕВбИ СВЧ ТРАНЗИСТОР, полевой транзистор,
предназначенный для работы в СВЧ диапазоне. Отличитель-
ные особенности П. СВЧ т. — малая длина затвора (13~
0,25—1 мкм, т. н. короткий затвор) и малая толщина кана-
ла (менее 0,5 мкм), что в сочетании с высокой дрей-
фовой скоростью уд и большой подвижностью носителей
заряда в канале обеспечивает высокое значение макс.
Полевой транзистор. Рис. 1. Схемы полевых
транзисторов с управляющим р—n-переходом с
горизонтальным каналом (а) и вертикальным ка-
налом (б), с управляющим переходом металл —
полупроводник (барьером Шоттки) с горизонталь-
ным каналом (в) и вертикальным каналом
Полевой СВЧ транзи-
стор. Схематическое
изображение полево-
го СВЧ транзистора:
1 — исток; 2 — затвор,
3 — сток; 4 — слой
полупроводника с про-
водимостью п^-типа;
5 — канал; 6 — «бу-
ферный» слой полу-
проводника; 7 — под-
ложка; ia — длина за-
твора.
ПОЛЕВОЙ
1
I
частоты усиления по мощности (Слакс ~уд/О* а также малую
величину коэффициента шума и более высокие (по срав-
нению с др. полевыми транзисторами) значения отдаваемой
мощности. По конструктивно-технологич. особенностям П.
СВЧ т. является планарно-эпитаксиальным транзистором.
Для изготовления П. СВЧ т. используют гл. обр. Si
и соединения А В (напр., GaAs), а также металлы (в П.
СВЧ т. с барьером Шоттки) —- Al, Ti, W, Au и др. Наиболь-
шее распространение получили П. СВЧ т. на GaAs вслед-
ствие большой дрейфовой скорости носителей заряда (в
1,5 раза больше, чем в Si) и высокой их подвижности
(в 5—6 раз больше, чем в Si). При изготовлении П.
СВЧ т. с горизонтальным каналом на поверхности исходной
ПП пластины из полуизолирующего GaAs с уд. сопротивле-
нием —-10ь—108 Ом-см эпитаксиальным наращиванием или
ионным легированием (напр.. Si, S, Se и др.) создают
канал с проводимостью п-типа, толщиной 0,1 S—0,4 мкм
и концентрацией эл-нов (1—3)-1017 см (рис.). Между
подложкой и каналом выращивают высокоомный эпитакси-
альный слой (т. н. буферный слой) с проводимостью
i-типа, к-рый препятствует проникновению дефектов под-
ложки в канал и значительно увеличивает подвижность
эл-нов в нём на границе с подложкой. Сток и исток
П. СВЧ т. представляют собой омические контакты с п-слоем
канала. Созданием под этими контактами ПП областей
с проводимостью п -типа уменьшают их переходные сопро-
тивления «10" Ом-см2). Увеличение отдаваемой мощно-
сти и кпд П. СВЧ т. обеспечивают увеличением ширины
затвора и уменьшением индуктивности истока (напр., за-
землением его через отверстия в ПП пластине). В качестве
затвора используют в основном барьер Шоттки. «Короткий»
(^0,5 мкм) затвор получают литографией с использова-
нием глубокого УФ излучения или электронных пучков
с последующим напылением металла в вакууме.
Среди П. СВЧ т. выделяют двухзатворные полевые тран-
зисторы, транзисторы с проницаемой базой, а также
транзисторы с повышенной подвижностью
электронов. Последние характеризуются наличием тон-
кого (30—50 нм) широкозонного эпитаксиального слоя с
проводимостью п+-типа (напр., из GaAIAs) между затвором
и нелегир. слоем из GaAs. Подвижность эл-нов в этом
слое достигает (7—В)-103 см2/В-с, что повышает быстро-
действие П. СВЧ т.
П. СВЧ т. применяют в малосигнальных и мощных
устр-вах техники связи, телевидения и вычислит, техники
и в качестве малошумящих, мощных и переключательных
транзисторов. Частотный диапазон применения мощных П.
СВЧ т. непрерывно расширяется. Величина отдаваемой
мощности составляет от 20 Вт на частоте 1—8 ГГц и до
1 Вт на частоте ~25 ГГц (при коэф, усиления ~4—5 дБ).
Наиболее широкое распространение П. СВЧ т. получили
в малошумящих усилителях Для таких транзисторов достиг-
нуты значения коэф, шума от 0,4 до 3 дБ на рабочих
частотах от 4 до 40 ГГц соответственно (при этом
fMa„ 130—150 ГГц).
Лит.: Викулин И. М., Стефе ев В, И., Физика полупроводни-
ковых приборов, М., 1980; Зи С. М., Физика полупроводниковых прибо-
ров, пер. с англ., кн. 1—2, М., 1984; Шверц Н-, Усилители СВЧ
иа полевых транзисторах, М., 1987. В. В. Волцит.
ПОЛЕВбЙ ТРАНЗЙСТОР, транзистор, в к-ром изме-
нение тока происходит под действием перпендикулярного
току электрич. поля, создаваемого входным сигналом.
Протекание рабочего тока в П. т. обусловлено носителями
заряда только одного знака (эл-нами или дырками), поэ-
тому такие транзисторы наз. также униполярными
(в отличие от биполярных). Движением носителей заряда
через канал (область управляемой проводимости) от
истока (области, являющейся источником дырок и эл-нов
в зависимости от типа проводимости канала) к стоку
(области, собирающей эти заряды из канала) управляет
затвор. Исток, сток и затвор по назначению эквивалент-
ны соответственно эмиттеру, коллектору и базе в бипо-
лярном транзисторе или катоду, аноду и сетке в электрон-
ной лампе. По физ. эффектам, лежащим в основе управ-
ления носителями заряда, П. т. условно делят на две
группы: П. т. с управляющим р — п-переходом или перехо-
дом металл — ПП (т. н. барьером Шоттки) и
П. т. с изолир. электродом, т. н. МДП-тран-
зисторы (см. МДП-структура). К П. т. с изолир. затво-
ром относятся также П. т. с т. н. плавающим затвором
и П. т. с накоплением заряда в изолир. затворе. В П. т.
в качестве ПП материала используют в основном Si и
GaAs, в качестве металлов —• Al, Мо, Au, в качестве
диэлектрика в МДП-транзисторах — S1O2 (в МОП-транзи-
сторах) или слоистые структуры, напр. SiO — AI2O3 (в
МАОП-транзисторах), SiOg — Si 3N4 (в МНОП-транзисто-
рах) и др. В П. т. первой группы (рис. 1, а, б, в и г) напря-
жение, прикладываемое к затвору (в П= т. с управляющим
р —- п-переходом затвор представляет собой р — л-пере-
ход, а в П. т. с барьером Шоттки — выпрямляющий кон-
ПОЛЕВОЙ
400
такт металл — ПП), изменяет толщину области пространств,
заряда; при этом изменяется проводящее сечение канала,
а следовательно, величина рабочего тока П. т При прямом
смещении на затворе ширина области пространств, за-
ряда уменьшается, проводящее сечение канала увели-
чивается и, соответственно, возрастают рабочие токи
(режим обогащения канала). Однако величина уп-
равляющего напряжения ограничена примерно полушири-
ной запрещённой зоны ПП (ок. 0,6 эВ для Si и ок. 0,7 эВ
для GaAs) из-за протекания прямого тока через затвор в
область канала. При обратном смещении на затворе об-
ласть пространств, заряда распространяется в канальную
область, проводящее сечение канала уменьшается и, соот-
ветственно, уменьшаются рабочие токи (режим обедне-
ния канала). При нек-ром значении напряжения на зат-
воре (напряжение отсечки) область пространств, заряда
перекрывает канал и величина рабочего тока определяется
только токами утечки (режим отсечки канала). П. т.
первой группы работают в основном в режиме обеднения
канала, что обеспечивает возможность работы в большом
диапазоне управляющих напряжений.
В П. т. второй группы (рис. 1, д и е) управляющий
электрод — затвор — отделён от канала тонким слоем ди-
электрика (0,05—0,20 мкм) и допускает приложение напря-
жения любой полярности. Если канал создан технологич.
способом (встроенный канал, имеющий в основном
проводимость п-типа), зависимость рабочего тока от напря-
жения на затворе (т. н. передаточная характеристика) имеет
вид I (режим обеднения канала). Если канал создан напря-
жением, подаваем м на затвор (индуцированный ка-
нал), передаточнаг характеристика име^т вид II (режим
обогащения канала
П. т. обеих групп могут иметь горизонтальный (пла-
нарный) или вертикальный канал. Среди П. т. с перехо-
дом металл — ПП вертикальный канал имеют транзисторы
с т. н. погружённой металлич. сеткой (рис. 1, г).
В зависимости от соотношения между толщиной сетки и
размером окна сетки различают П. т. с барьером Шоттки,
к-рые работают в режиме обеднения канала, и П. т. с про-
ницаемой базой (см. Транзистор с проницаемой базой),
к-рые работают в режиме отсечки канала в узком диапа-
зоне входных напряжений. Вертикальный канал имеют П. т.
с управляющим р — п-переходом со статич. индукцией
(т. н. СИТ-транзисторы, см. Транзистор со статической
индукцией). Особенность СИТ-транзисторов заключается в
том, что их выходные характеристики аналогичны по виду
выходным характеристикам триода (рис. 1, б). МДП-тран-
зисторы с горизонтальным и вертикальным каналами
имеют одинаковые по виду характеристики, однако МДП-
транзисторы с вертикальным каналом имеют меньшее паде-
ние напряжения на открытом транзисторе.
П. т„ изготовляют в основном методами планарно-
эпитаксиальной и планарной технологии. Характерные раз-
меры ПП областей П. т. — единицы мкм в плоскости поверх-
ности ПП пластины и не более 1 мкм в направлении, пер-
пендикулярном поверхности, а рабочих диэлектрич. слоёв —
0,02—0,25 мкм. Исключение составляют П. т. с проницае-
мой базой, размеры сетки к-рых составляют единицы нм.
П. т. широко применяют в электронной аппаратуре в
виде дискретных приборов или в составе ИС и БИС для
усиления по мощности и напряжению, для генерирования
и преобразования электрич. сигналов и т. д. П. т. — твердо-
тельные аналоги электронных ламп. Они характеризуются
аналогичной системой электрич. параметров: крутизной ха-
рактеристики (0,1—5000 мА/B), напряжением отсечки (0,5—
20 В), входным сопротивлением по пост, току (1011—1016 Ом)
и т. д. П. т. с управляющим р — п-переходом обладают
наиболее низким среди транзисторов уровнем шумов (в
основном тепловые шумы) в широком диапазоне частот
от инфранизких до СВЧ (коэф, шума лучших П. т.
(г), с изолированным затвором с горизонтальным
каналом (д) и вертикальным каналом (е) и их
передаточные (I, II) и выходные (III) характерис-
тики- 1—затвор, 2 — канал; 3 — область прост-
ранственного заряда; 4 — исток; 5 — сток; 6 —
слой днллектрика; 7 — слой полупроводника с
проводимостью п-типа; 8— слой полупроводника
с проводимостью р-типа; 9— слой полупровод-
ника с проводимостью л -типа; 1с — ток стока;
Е — напряжение источника питания в цепи стока;
иэ — напряжение на затворе; UOT — напряжение
отсечки; ес— напряжение усиливаемого сигна-
ла; Е3 — начальное смещение на затворе; RH —
сопротивление нагрузки, U,1Op— пороговое на-
пряжение; Uc—напряжение на стоке. Зачернён-
ные области — металлические покрытия; стрелка-
ми (в области канала) указано направление
движения электронов.
Д
401
ПОЛЕВОЙ
меньше 0,1 дБ на частоте 10 Гц и порядка 2 дБ на
частоте 400 МГц).
Мощность рассеяния П. т. с горизонтальным каналом
достигает неск. десятков Вт, а с вертикальным каналом —
неск. сотен Вт. Недостаток таких П. т. — относительно
высокая проходная ёмкость, требующая нейтрализации при
большом усилении. П= т. с вертикальным каналом исполь-
зуют в выходных устр-вах звуковоспроизводящей аппа-
ратуры из-за высокого значения пробивного напряжения
(до 1000 В) и низкого уровня искажения сигнала. П. т.
с переходом металл — ПП имеют наиболее высокие рабо-
чие частоты (макс, частота усиления по мощности П. т.
с горизонтальным каналом на основе GaAs ок. 100 ГГц).
П. т. с изолир. затвором имеют входное сопротивление
по пост, току до 101Ъ Ом (на 2—3 порядка выше, чем
у др. П= т., и сравнимо с входным сопротивлением
лучших электрометрических ламп). В области СВЧ усиление
и уровень шумов у этих П. т. такие же, как и у биполярных
транзисторов (предельная частота усиления по мощности
ок. 10 ГГц, коэф, шума на частоте 2 ГГц ок. 3,5 дБ, а
динамич. диапазон свыше 100 дБ), однако П. т. превос-
ходят последние по избирательности и помехоустойчивости
(благодаря строгой квадратичности передаточной характе-
ристики). Мощные МДП-транзисторы (см. Мощный транзи-
стор) обладают лучшими среди ПП приборов импульс-
ными характеристиками. МДП-транзисторы с горизонталь-
ным каналом (с мощностью рассеяния 1—10 Вт на часто-
те 1—2 ГГц) способны переключать ток в неск. А за
доли нс. МДП-транзисторы с вертикальным каналом исполь-
зуют в источниках бестрансформаторного питания радио-
аппаратуры благодаря сочетанию высоких рабочих напряже-
ний (до 1000 В), больших токов (десятки А) и хороших
импульсных характеристик. Относит, простота изготовления
(по планарной технологии) нек-рых конструктивных вариан-
тов МДП-транзисторов позволяет использовать их в БИС
и СБИС устр-в вычислит, техники, превосходящих по уровню
интеграции (св. 1 млн. МДП-транзисторов в одном кристал-
ле) БИС на биполярных транзисторах и не уступающих
последним по быстродействию.
П. т. могут работать в линейном режиме (ему соот-
ветствует линейный участок передаточной характеристики)
и в импульсном режиме (нелинейный участок передаточ-
ной характеристики). При работе П. т. в линейном
режиме выходной сигнал повторяет форму входного
сигнала, причём его макс, значение меняется от 0,5 В
(для маломощных П. т.) до неск. В (для мощных П. т.).
При работе в импульсном режиме выходной сигнал
П. т. искажён (по сравнению с входным сигналом) вслед-
ствие зависимости крутизны ВАХ от величины рабочего
тока. На высоких частотах эти искажения определяются
также зависимостью ёмкостей стока, истока, затвора и
канала от приложенных напряжений. Различают также ре-
жим малого сигнала, к-рый соответствует работе П= т.
в линейном режиме, когда при малой величине входного
сигнала параметры транзистора считают пост, величинами,
и режим большого сигнала, к-рый характеризуется
перемещением рабочей точки транзистора в пределах его
выходной характеристики.
Схемы включения П. т. определяются по электроду,
общему для входной и выходной цепей П. т. Различают
схемы включения: с общим истоком (рис. 2, а), с
общим стоком (т. н. истоковый повторитель; рис. 2, б)
и с общим затвором (рис. 2, в). Схема включения с
общим истоком (соответствует схеме включения с общим
эмиттером для биполярного транзистора) характеризуется
наибольшим усилением по мощности и напряжению (по
сравнению с др. схемами включения); используется в
качестве усилит, элемента электрич. цепи. Схема включе-
ния с общим стоком отличается большей величиной вход-
ного и меньшей величиной выходного сопротивлений (по
сравнению со схемой включения с общим истоком), а также
коэф, усиления по напряжению, близким к 1; применяется
Рис. 2. Схемы включения полевого транзистора
с общим истоком (а), с общим стоком (б),
с общим затвором (в): И — исток; С — сток;
3 — затвор; П—подложка; 1Э— ток затвора;
J — ток стока; 1и — ток истока; U — напряже-
ние между затвором и истоком; иси — напря-
жение между стоком и истоком; U3C— напря-
жение между затвором и стоком.
26 Энц. словарь «Электроника»
ПОЛИКРИСТАЛЛ
402
в качестве согласующего элемента электронной цепи. Схема
включения с общим затвором характеризуется большей
величиной выходного и меньшей величиной входного со-
противлений (по сравнению с др. схемами включения);
используется в качестве согласующего элемента электрон-
ной цепи.
Лит.: Малин Б. В., Сонин М. С., Параметры и свойства полевых
транзисторов, М.( 1967; Полевые транзисторы, пер. с англ., М., 1971;
Игнатов А. Н-, Полевые транзисторы и их применение, 2 изд.,
М-, 1984; Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ.,
кн. I—2, М., 1984; Полевые транзисторы на арсениде галлия, пер. с англ..
М., 1988; Шварц Н-, Усилители СВЧ на полевых транзисторах, М., 1987.
О. В. Солов.
ПОЛИКРИСТАЛЛ, агрегат из большого числа мелких
монокристаллов (кристаллитов, или крист, зёрен) разл.
ориентации. Св-ва П. обусловлены свевами и ориентацией
зёрен, их ср. размерами (от ~10 м до неск. мм) и
строением межзёренных границ. П., состоящий из хаоти-
чески ориентированных зёрен, размеры к-рых малы по
сравнению с размерами П., изотропен; П., зёрна к-рого
обладают преимуществ, ориентацией (текстурированный
П.), анизотропен. Размеры зёрен П. зависят от условий крис-
таллизации, содержания примесей и режимов термообра-
ботки. На межзёренных границах в П. происходит рассеяние
эл-нов проводимости, торможение дислокаций, скапливание
примесей, развитие межкристаллитной коррозии и т. д.
П. образуются при кристаллизации, полиморфных превра-
щениях, спекании крист, порошков. Длит, отжиг Г1. при-
водит к изменению их зёренной структуры вследствие
преимуществ, роста отд. зёрен за счёт других (рекристал-
лизация), приводящему к образованию крупных крист,
блоков или монокристаллов. П. являются большинство
сплавов металлов, керамика, мн. ферриты и др.
Лит. см. при ст. Кристаллы, Монокристалл.
ПОЛИМЕРЫ (от греч. polymeres — состоящий из мн.
частей), вещества, молекулы к-рых образуются из большого
числа повторяющихся мономерных звеньев, соединённых
между собой хим. связями. Характеризуются молекулярной
массой от неск. тысяч до многих миллионов.
П. могут быть аморфными или кристаллическими. Аморф-
ные П., к-рые, находясь в высокоэластич. состоянии,
переходят в стеклообразное состояние при темп-ре ниже
20 °C, относят к эластомерам, при более высокой
темп-ре — к пластическим массам (пластмассам, пластикам).
Кристаллизуются только те П., макромолекулы к-рых содер-
жат достаточно длинные последовательности звеньев; крист.
П. обычно являются пластич. массами. В отличие от метал-
лов, стекла и керамики, П. позволяют сравнительно
просто управлять их структурой и св-вами посредством
введения разл. добавок или модифицирования (радиацион-
ного, плазменного и др.).
По происхождению П. подразделяют на природные, или
биополимеры (напр., белки, натуральный каучук), и синте-
тические (напр., полиэтилен, эпоксидные смолы), получае-
мые полимеризацией (осн. метод синтеза П.) или поли-
конденсацией. При полимеризации молекулы П. обра-
зуются путём последоват. присоединения молекул низко-
молекулярного в-ва (мономера) к активному центру, находя-
щемуся на конце растущей цепи. Синтез П. методом
поликонденсации основан на взаимодействии реакци-
онноспособных групп мономеров и (или) олигомеров и,
как правило, сопровождается выделением низкомолекуляр-
ного продукта (воды, спирта, водорода и др.). Поликонден-
сац. П. более термостойки, чем полимеризационные.
Существ, особенность П. — их деструкция, т. е. раз-
рушение или изменение первонач. структуры под дей-
ствием (часто совместным) тепла, света, влаги, радиации,
механич. напряжений, микроорганизмов и др. Деструкция
П. может происходить при изготовлении изделий и в
процессе их эксплуатации. В результате деструкции умень-
шается молекулярная масса П., изменяются его строение,
физ. и механич. характеристики, ухудшаются эксплуатац.
качества и сокращается ресурс работы, что может при-
вести к выходу из строя изделий. В зависимости от
природы воздействия различают след, виды деструкции П.:
термическую, термоокислительную, фотодеструкцию, ра-
диационную, механическую, гидролитическую, биологиче-
скую. Для борьбы с деструкцией П. стабилизируют
путём применения разл. стабилизаторов: антиоксидантов,
светостабилизаторов, антиозонантов, антирадов и др. Иногда
деструкцию применяют для частичного уменьшения моле-
кулярной массы П. с целью облегчения его переработки.
В электронном приборостроении П. используются как
органич. ПП (циклич. полинитриды, полицианамиды) и
активные диэлектрики (напр., плёночные электреты из поли-
пропилена, политетрафторэтилена); на основе П. создают
пластмассы, клей, компаунды; П. широко применяют для
герметизации ИЭТ, изготовления влагозащитных и электро-
изоляц. покрытий поверхностей и внутрисхемных соеди-
нений ПП приборов и ИС, микропроводов, корпусов и
выводов разл. приборов и устр-в. Для полимерных покры-
тий характерны отсутствие пористости, хорошая адгезия
к материалу основы (прочность отрыва не менее 10 Н/см),
высокие диэлектрич. св-ва (для лучших полимерных
плёнок q=10n—1016 ом-см; е—2,5—3,5 и tgy=10 4—
10—3 при f==10fi Гц; электрич. прочность 20—40 кВ/мм),
стойкость к темп-рным воздействиям, в т. ч. цикличе-
ским. Надёжность покрытий может быть значительно по-
вышена при введении наполнителей (напр., минеральных
пигментов) в сочетании с соответствующими добавками
Полосковая линия. Рис. 1. Схемы конструкций
некоторых полосковых линий (поперечное сече-
ние): а — воздушной; б — микрополосковой; в —
микрополосковой с экраном; г—подвешенной;
д — связанной, подвешенной с экраном; е —
обращённой; ж — компланарной; з — щелевой;
и — щелевой двусторонней.
Рис. 2. Структура электрического поля основной
волны в несимметричной (а) и симметричной
(б) полосковых линиях.
403
ПОЛУПРОВОДНИКИ
аппретов (напр., кремний- и титанорганич. соединений).
Наносятся полимерные покрытия гл. обр. напылением из
р-ров или суспензий П., а также распылением полимерных
порошков, ионизированных в электрич. поле; толщина таких
покрытий обычно 20—80 мкм. Использование совр. поли-
мерных материалов в технологии произ-ва ИЭТ позволяет
повысить их надёжность, улучшить качество процессов
сборки и окончат, отделки.
Лит.: Ван Кревелен Д. В., Свойства и химическое строение поли-
меров, пер= с англ., М-, 1976; Тагер А. А., Физикохимия полимеров,
3 изд., М., 1978; Гладышев Г. П., Ершов Ю А., Шустова О. А.,
Стабилизация термостойких полимеров, М-, 1979; Зубов П. И.,
Сухарева Л. А., Структура и свойства полимерных покрытий, М-, 1982.
Л. М. Левитский.
полоскбвдя ЛЙНИЯ, линия передачи, содержащая
токопроводящие элементы в виде одной или неск.
металлич. полосок, подвешенных над экраном либо нане-
сённых на диэлектрик (рис. 1). Чаще всего полоски на-
носят на диэлектрик методом планарной технологии (напы-
ление, фотолитография и т. п.). От др. линий передачи
П. л. отличаются малыми габаритными размерами и про-
стотой изготовления. Наиболее распространены П. л., у
к-рых одна поверхность диэлектрика полностью металли-
зирована (микрополосковые линии). П. л. применяются
в СВЧ интегральных схемах, отрезки П. л. входят также
в состав элементов СВЧ аппаратуры (резонаторов, фазо-
вращателей, направленных ответвителей и др.). Применение
П. л. делает возможным микроминиатюризацию радио-
технич. устр-в.
В П. л. для передачи эл.-магн. колебаний чаще всего
используется основная (т. н. квазипоперечная) волна (рис. 2),
свойства к-рой при достаточно малых толщине подложки
и ширине полоски полностью описываются параметрами
на единицу длины линии: индуктивностью, ёмкостью, сопро-
тивлением проводника и коэф, утечки. Через эти же па-
раметры определяются и такие характеристики П. л., как
замедления коэффициент, волновое сопротивление, посто-
янная затухания. Кроме осн. волны в П. л. возможны
высшие типы волн, различающиеся числом вариаций тока
по ширине полоски. Эти волны используют преим. при
создании высокодобротных резонаторов.
П. л. применяются в диапазоне частот 0<CF<Cl00 ГГц.
Предельная передаваемая мощность обычно составляет
неск. десятков Вт в непрерывном режиме и неск. кВт —
в импульсном.
Лит.; Справочник ПО расчету и конструированию СВЧ полосковых
устройств, М., 1982. Р. А. Силин.
ПОЛУМЕТАЛЛЫ, вещества, занимающие по электрич.
свойствам промежуточное положение между метал-
лами и полупроводниками. Для П. характерно сла-
бое перекрытие валентной зоны и зоны проводимости.
Поэтому П., с одной стороны, остаются проводниками
вплоть до 0 К (как металлы), с другой — концентрация
в них свободных носителей заряда ( — 10 ‘—10 " см ) в
Ю2—105 раз меньше, чем в металлах, и растёт с темп-рой
(как в ПП). Типичные П. — Bi, As, Sb, С (графит). Т. к.
носители заряда в П. отличаются малой эффективной
массой и большой длиной свободного пробега, П. исполь-
зуют для изучения явлений, связанных с влиянием магн.
поля на движение носителей заряда: циклотронного резо-
нанса, эффектов де Гааза — Ван Альфена, Шубникова —
де Гааза и др.
Лит..* Брандт Н. Б., Моща л ков В. В., Полуметаллы, М., 1979;
Эдельман В. С., в кн.: Электроны проводимости, М., 1985,
ПОЛУПРОВОДНИКИ, широкий класс веществ с элект-
ронным механизмом электропроводности, по её уд. зна-
чению g занимающих промежуточное положение между
металлами (п~104—10h Ом -см“ ) и хорошими диэлектри-
ками (g~10“12—10—11 Ом“’-см-1) (интервалы значений а
указаны при комнатной темп-ре). Характерной особенно-
стью П., отличающей их от металлов, является возраста-
ние электропроводности с ростом темп-ры Т, причём, как
правило, в широком интервале темп-p возрастание это
происходит экспоненциально:
а = аоехр(— t^/kT),
где Go — козф. (в действительности зависящий от темп-ры,
но медленнее, чем экспоненциальный множитель); €А —
энергия активации проводимости (энергия связи эл-нов с
атомами); к — постоянная Больцмана. С повышением темп-
ры тепловое движение начинает разрывать связи эл-нов
с атомами, и часть эл-нов становится свободными носи-
телями заряда (носителями тока). Для разрыва этих
связей и генерации подвижных носителей заряда в П. тре-
буется конечная (в отличие от металлов), но не слишком
большая (в отличие от диэлектриков) энергия. Именно
поэтому св-ва П. очень чувствительны к внеш, воздей-
ствиям, что используется в ПП приборах с электрич.
управлением (ПП диоды, транзисторы, приборы с зарядовой
связью, ИС и др.); со световым управлением (фотодиоды,
ПП фотоэлементы, солнечные батареи, оптоэлектронные
устр-ва и др.); в приборах, чувствительных к механич.
напряжениям (тензодатчики, акустоэлектронные приборы
и др.), магн. полю (напр., магн. датчики) и т. д.
П. различаются по агрегатному состоянию (твёрдые, жид-
кие), структуре (кристаллические, некристаллические), хим.
составу (органические, неорганические, элементарные, сое-
Полупроводники. Рис. 1. Валентная зона и зона
проводимости собственного полупроводника и
распределение электронов в них при темпера-
туре Г—0 (а) и при Г-£0 (б)
Донорный уровень
Валентная зона
Зона проводимости
ф — электроны
Рис. 2 Кристаллическая решётка (а) и зонная
диаграмма (6) Si с донорной примесью заме-
щения.
Q — дырки
б
26’
ПОЛУПРОВОДНИКИ
404
динения( сплавы), св-валл (магнитные, немагнитные, сегнето-
электрические и т. д.) и по др. признакам. Примеры
наиболее известных групп в-в, относящихся к П.: 1) эле-
ментарные П. (Si, Ge и др.); 2) бинарные соединения
элементов III и V гр. периодич. системы — П. типа
A "Bv (GaAs, InSb и др.), А В (напр., CdS), AIVBIV
(напр., SiC)' А BV" LCu<P и др )' A'Bv v(Cu2° и ДР)-
А В (GaS и др.), А В (PbS и др.), А В ' (As2S.} и др.),
AVjLi.Sb и др.), AUBV" (ZnCI2 и др), A"BV (ZnSb и др),
А В (Mg2Si и др.), а также ^Ре2Оз, EuS и т. п.; 3) трой-
ные соединения типа А В Co (CdGeAsj и др.), AIBI"CVI
(напр., AglnSe2), ABC (SbSl и др.) (римские цифры
в надстрочных индексах — номера групп периодич. систе-
мы), а также халькогенидные шпинели типа FeCr2S4; 4) слож-
ные соединения (напр., стёкла системы Те—As—Si—Ge);
5) нек-рые органич. в-ва (фталоцианины, полициклич.
ароматич. углеводороды и др.). О П., применяемых для
изготовления ПП приборов, классификации и методах полу-
чения таких П. см. в ст. Полупроводниковые материалы.
Зонная структура. В основе описания св-в П. лежит
квантовая теория энергетич. спектра зл-нов в конденсир.
телах. Её простейший вариант, учитывающий наиболее
важные особенности движения зл-нов во мн. кристаллах, —
зонная теория— позволяет успешно интерпретировать раз-
личие электрич. св-в металлов, П. и диэлектриков и
многие др. эксперим. данные. Согласно зонной теории,
в П„ при Т=0 К верхняя целиком заполненная зона
(валентная зона) отделена от «пустой» зоны (проводимости
зоны) энергетич. щелью (запрещённой зоной) с конечной
шириной £д (для П. £д^2,5—3 эВ; при больших значениях
£д в-во считается диэлектриком). Обычно П. с £ <С0,5 эВ
наз. узкозонным полупроводником, с £д>>1,5 эВ — широ-
козонным полупроводником. К узкозонным П. примыкают
бесщелевые П., у к-рых заполненная эл-нами и «пустая»
энергетич зоны смыкаются, и полуметаллы, у к-рых
эти зоны слабо перекрываются.
Локальные нарушения идеальности крист, решётки (при-
месные атомы, вакансии, дислокации и др. дефекты; см.
Дефекты кристаллов) могут вызвать в П. (и диэлектри-
ках) образование локальных энергетич. уровней (при боль-
ших концентрациях дефектов — локальных энергетич. зон)
внутри запрещённой зоны. В некрист. П. (аморфных полу-
проводниках, жидких полупроводниках) энергетич. спектр
во многом сходен с энергетич. спектром крист. П. с
большой концентрацией примесей (сильнолегированных
П.). Из-за отсутствия строгой упорядоченности в располо-
жении атомов энергии эл-нов вблизи разных атомов одного
и того же сорта не вполне одинаковы. В зонной струк-
туре таких П= возникают «хвосты» локализованных элект-
ронных состояний, простирающиеся от границ разрешённых
зон в глубь запрещённой зоны (см. Неупорядоченные
системы).
В настоящее время (нач. 90-х гг.) имеются данные
о зонных структурах многих П. Наиболее полно они
изучены для П. со структурой типа алмаза (в первую
очередь Si и Ge), соединений типа А В , многое известно
о Те, соединениях типа АВ и ряде др.
Электроны проводимости и дырки в П. Поскольку в
П. при Т=0 К зона проводимости пуста, а валентная
зона заполнена эл-нами целиком, то электропроводность
П. в этом случае равна нулю. Для того чтобы в крист.
П. создать электропроводность, необходимо за счёт
внеш, воздействия сообщить эл-ну энергию, достаточную
для преодоления запрещённой зоны и перехода в зону
проводимости. Эл-н, перешедший в зону проводимости,
может перемещаться в в-ве, а при наложении внеш,
электрич. поля — участвовать в электропроводности, т е.
он становится электроном проводимости.
Появлением эл-на проводимости, однако, не исчерпы-
вается вклад в электропроводность П. В крист. П., лишён-
ных примесей и любых др. дефектов строения (или с
концентрацией примесей настолько малой, что она не оказы-
вает существ, влияния на уд. проводимость П.) — т. н.
собственных П., превращение валентного эл-на в эл-н
проводимости сопровождается появлением свободного
состояния (дырки) в ранее целиком заполненной валент-
ной зоне, и остальные валентные эл-ны получают возмож-
ность переходить на освободившийся уровень энергии.
Во внеш, электрич. поле такая дырка движется в направ-
лении, противоположном направлению движения эл-на про-
водимости, как если бы она обладала положит, зарядом.
И во многих др. отношениях она ведёт себя как поло-
жительно заряженная ч-ца с зарядом, равным заряду эл-
на. Возникновение в результате энергетич. воздействия
в П. пары электрон проводимости — дырка наз. гене-
рацией носителей заряда. Возможен и обратный
процесс — возвращение эл-на из зоны проводимости в ва-
лентную зону, приводящий к исчезновению свободного
эл-на и дырки. Такой процесс наз. рекомбинацией
носителей заряда. Поскольку в собств. П. эл-ны про-
водимости и дырки всегда возникают и исчезают парами,
то их концентрации в таких П. одинаковы. Влияние на
движение эл-на периодич. крист, потенциала ионов и
остальных эл-нов приводит к тому, что св-ва носителей
тока в кристалле (эл-нов проводимости и дырок) во
многом отличаются от св-в эл-нов в свободном простран-
стве. Так, их энергия может быть сложной функцией
квазиимпульса, а их масса (эффективная масса) может
сильно отличаться от массы свободного эл-на и зависеть
от направления движения.
При Т=/=0 К существует определённая вероятность того,
что эл-н под действием теплового возбуждения получит
дополнит, энергию, равную ширине запрещённой зоны
£д или больше неё, и перейдёт из валентной зоны
в зону проводимости. Эта вероятность увеличивается с
ростом темп-ры пропорционально ехр(—6д/кТ) (см. Фер-
ми — Дирака распределение). Уже при комнатной темп-ре
вероятность тепловой генерации электронно-дырочных пар
в большинстве П. достаточно велика, поэтому в П. всегда
имеется нек-рое кол-во зл-нов проводимости и дырок
(рис. 1). Эл-ны проводимости и дырки, возникновение к-рых
явилось следствием тепловых флуктуаций в условиях термо-
динамич. равновесия, наз. равновесными носителя-
ми заряда. При наличии внеш, воздействий (освещении,
Рис. 3. Кристаллическая решётка (а) и зонная
диаграмма (6) Si с акцепторной примесью заме-
щения.
ф — электроны
- дырки
б
405
ПОЛУПРОВОДНИКИ
местном нагреве, облучении быстрыми ч-цами, наложении
сильного электрич. поля и т. п.) в П. может происхо-
дить генерация носителей заряда, приводящая к появлению
избыточной (относительно термодинамически равновесной)
их концентрации. Эти избыточные носители принято назы-
вать неравновесными.
Проводимость П., обусловленная генерацией пар эл-н
проводимости — дырка, наз. собственной проводи-
мостью. Хотя концентрации эл-нов проводимости и дырок
в собств. П. равны, вклад этих носителей тока в величину
уд. электропроводности различен из-за неодинаковых зна-
чений их подвижности (эффективная масса эл-на проводи-
мости обычно меньше эффективной массы дырки, поэтому
его подвижность выше).
Дефекты в П. В собств. П. концентрация носителей
заряда сравнительно невелика. Её можно существенно
увеличить добавлением легирующих примесей (см. Примеси
в полупроводниках) или созданием иных структурных де-
фектов. В случае донорных примесей (напр., атомов эле-
ментов V гр. в Si или Ge) каждый атом примеси вносит
локальный энергетич. уровень лежащий в запрещённой
зоне на небольшой глубине под дном зоны проводимости
(рис. 2) и наз. донорным уровнем (см. Донор).
Энергия &с—(£с — энергетич. уровень, соответству-
ющий дну зоны проводимости), поэтому уже при обычных
темп-pax все донорные уровни пусты (все атомы примеси
оказываются ионизованными). В случае акцепторных при-
месей (напр., элементов III гр. в Si или Ge) локальный
энергетич. уровень Са находится в запрещённой зоне на
небольшом расстоянии от потолка валентной зоны (рис. 3)
и наз. акцепторным уровнем (см. Акцептор). Как и
в случае донорных примесей, £а—(£v — энергетич.
уровень, соответствующий потолку валентной зоны).
В П., имеющих примеси или иные дефекты, в отличие
от собств. П., при не очень высоких темп-pax преоб-
ладает к.-л. один вид носителей тока: эл-ны проводи-
мости — в П., содержащих доноры, и дырки — в П., содер-
жащих акцепторы. Обусловлено это тем, что в П., содер-
жащих доноры, в процессах теплового заброса эл-нов в
зону проводимости с донорного уровня и из валентной
зоны доминирует заброс с донорного уровня. Концентрация
эл-нов проводимости при этом во много раз больше кон-
центрации дырок. Аналогично, в П., содержащих акцеп-
торы, процесс захвата валентных эл-нов акцепторами
преобладает над процессом их теплового заброса в зону
проводимости. При этом имеет место обратная ситуация:
концентрация дырок много больше концентрации эл-нов
проводимости. П., в к-ром преобладают эл-ны проводимо-
сти, наз. электронным (П. п-типа), а в к-ром
преобладают дырки — дырочным (П . р-т и п а). Свобод-
ные носители заряда, представленные в данном П. в боль-
шинстве, наз. основными, а в меньшинстве — неос-
новными. Если в П. имеются и доноры, и акцепторы,
то эл-ны от доноров могут переходить к акцепторам
(происходит компенсация примесей), при этом П., содер-
жащие доноры и акцепторы в сравнимых концентрациях,
наз. компенсированными полупроводниками.
Кинетические явления в П. (явления переноса). Под тер-
мином «кинетич. явления в П.» понимается широкий круг
процессов, в результате к-рых происходит направленный
перенос электрич. заряда, энергии, массы и др., обуслов-
ленный действием внеш, электрич. поля, наличием в П.
градиентов темп-ры, концентрации носителей заряда и т. п.
В состоянии термодинамич. равновесия эл-ны проводимо-
сти и дырки в П. движутся хаотически и не создают
направленных потоков связанных с ними физ. величин.
Под действием внеш, электрич. поля в П. возникает
направленное движение подвижных носителей заряда
(дрейф носителей заряда), обусловливающее электрич. ток.
Ср. скорость дрейфа удр=р,Е, где р,— подвижность
носителей заряда, Е — напряжённость электрич. поля. Тот
факт, что носители тока при заданном поле имеют конеч-
ную скорость (а не ускоряются неограниченно), связан
с наличием процессов торможения (рассеяния). Ср. часто-
та столкновений и, следовательно, величина ц зависят
от концентрации дефектов в П., энергии носителей за-
ряда, от интенсивности их взаимодействия с колебаниями
решётки и т. д. Носители тока, дрейфующие в электрич.
поле в присутствии перпендикулярного к нему магн.
поля, отклоняются в поперечном направлении под дейст-
вием Лоренца силы. Это приводит к возникновению Хол-
ла эффекта и др. гальваномагнитных явлений.
В неоднородно нагретом П. возникают термоэлектри-
ческие явления и (при наличии магн. поля) термомагнит-
ные эффекты. В этих случаях, кроме дрейфа, существ,
роль играет диффузия носителей заряда. Коэф, диффузии
D связан с подвижностью соотношением Эйнштейна:
D~p.kT/e. Диффузия эл-нов и дырок играет важную роль
и в неоднородных П., в т. ч. в контактах П. с др.
П. или металлом (см. Контактные явления).
В достаточно сильных электрич. полях (102—10е В/см)
ср. энергия носителей заряда увеличивается (происходит
их «разогрев»), а их распределение по скоростям сущест-
венно отличается от равновесного. Это приводит к зави-
симости подвижности от напряжённости электрич. поля
(см. «Горячие» электроны). При «разогреве» носителей наб-
людаются отклонения от закона Ома. Если в П. сила
тока уменьшается с ростом электрич. поля (отрицат.
дифференциальная проводимость), то однородное распре-
деление носителей по образцу становится неустойчивым.
При этом в П. возникают движущиеся области электрич.
поля — электрические домены, в к-рых поле значительно
больше, а носителей значительно меньше, чем в остальной
части П. Прохождение доменов сопровождается ВЧ (до
100 ГГц) колебаниями тока, что используется для создания
генераторов СВЧ (см. Ганна эффект. Диод с междолинным
переходом электронов). Для создания генераторов и усили-
телей СВЧ используют также разл. механизмы изменения
концентрации носителей заряда под действием электрич.
поля, напр. ударную ионизацию (см. Лавинно-пролётный
диод) или инжекцию (см. Инжекционно-пролётный диод).
В пьезополупроводниках, когда дрейфовая скорость
носителей (при больших электрич. полях) превышает
скорость звука, наблюдается интенсивная генерация упру-
гих волн.
Оптические явления в П. Необходимым условием меж-
зонного поглощения фотонов в П. является неравенство
где Тип — энергия фотона. Явление интенсивной
генерации эл-нов проводимости и дырок под действием
света в результате его межзонного поглощения наз.
внутр, фотоэффектом. Возникновение дополнит, электро-
проводности под действием освещения наз. фотопро-
водимостью. Увеличение концентрации подвижных но-
сителей заряда под действием света приводит к повыше-
нию скорости их рекомбинации. Через нек-рое время
после включения освещения скорость рекомбинации стано-
вится равной скорости генерации и в П. устанавливается
стационарная фотопроводимость. Рекомбинация может
быть как излучательной (что используется в излучающих
диодах, полупроводниковых лазерах), так и безызлуча-
тельной.
При межзонном поглощении энергия фотона Tito свя-
зана с энергиями эл-на в зоне проводимости £с(р') и ва-
лентной зоне &v(p) соотношением 7тоз=£с(р')—£v(p) и вы-
полняется закон сохранения квазиимпульса p'=p-|-fiqf где
q — волновой вектор фотона. Импульс фотона видимого
и ИК излучений пренебрежимо мал по сравнению с р,
так что для этого случая справедливо соотношение р'~р
Межзонные оптич. переходы, при к-рых квазиимпульс эл-нов
сохраняется, наз. прямыми. Мин. энергия фотонов, по-
глощаемых П. (край собств. поглощения), может быть
больше £gf если дно зоны проводимости и потолок ва-
лентной зоны соответствуют разным значениям р. Пере-
ход между ними не удовлетворяет требованию р'—р, в
результате чего поглощение должно начинаться с более
коротких длин волн. Однако переходы с р'У=р оказывают-
ся возможными, если в процессе участвуют ещё кванты
колебаний крист, решётки — фононы (или в магн. П. кванты
колебаний магн. момента — магноны), к-рые компенсируют
заметное изменение квазиимпульса. Такие оптич. переходы
ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ
406
наз. непрямыми. Вероятность непрямых переходов зна-
чительно меньше, чем прямых, поэтому и коэф, погло-
щения света в области непрямых переходов значитель-
но меньше, чем в области прямых.
Кулоновское взаимодействие между эл-ном проводи-
мости и дыркой приводит к возникновению их связанных
состояний — экситонов, к-рые проявляются в спектрах по-
глощения в виде узких линий, сдвинутых относительно
края собств. поглощения в сторону больших длин волн.
Наряду с собств. поглощением света в П. имеет место
примесное поглощение при переходах носителей зарядов
с примесных уровней в разрешённые зоны, а также по-
глощение свободными носителями, связанное с их перехода-
ми в пределах зоны, к-рые возможны лишь при участии
фононов (магнонов) или при рассеянии на примесях или
иных дефектах. Край собств. поглощения можно сдви-
гать с помощью внеш. магн. или электрич. полей. В П. с ге-
терополярными связями заметную роль может играть по-
глощение света дальнего ИК излучения (ti€o~1O—2 эВ) при
возбуждении колебаний разноимённо заряженных ионов
решётки.
Лит.° Иоффе А. Ф., Физика полупроводников, [2 изд.], М.—Л., 1957;
Пи кус Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов, М., 1965;
Блатт Ф., Физика электронной проводимости в твёрдых телах, пер. с
англ., М., 1971; Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика
полупроводников, М., 1977; По же л а Ю. К., Плазма и токовые неус-
тойчивости в полупроводниках, М., 1977; Зеегер К., Физика полупро-
водников, пер. с англ., М., 1977; Ансельм А. И., Введение в теорию
полупроводников, 2 изд., М., 1978; Гаркуша Ж. М., Основы физики
полупроводников, М., 1982; Смит Р., Полупроводники, пер. с англ.,
2 изд., М., 1982; Мотт Н., Дэвис Э., Электронные процессы в некрис-
таллических веществах, пер. с англ., т. 1—2, 2 изд., М., 1982; Шали-
мова К. В., Физика полупроводников, 3 изд., М-, 1985; Поликристал-
лические полупроводники. Физические свойства и применения, пер. с англ.,
М., 1988. В. Г. Литовченко, В. Б. Сулимов.
ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁ-
МА, см. в ст. Интегральная схема.
ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ПЛАСТЙНА, тонкая пла-
стина из полупроводникового материала, предназначен-
ная для изготовления полупроводниковых приборов (в
т. ч. ИС) методами планарной технологии. Обычно П. п.
делают в виде диска диам. 20—200 мм и толщиной от
десятков до неск. сотен мкм, с одним или неск. марки-
ровочными срезами (рис.), иногда — эллиптич. или прямо-
угольной формы. Получают П. п. разрезкой цилиндрич. мо-
нокристаллов (слитков) ПП (обычно Si или соединений ти-
па А В ) с последующей обработкой пластин для до-
стижения нужного качества и требуемых св-в их поверх-
ности. Процесс получения П. п. включает операции, прово-
димые с монокристаллами (калибрование, травление, ориен-
тирование, разрезка) и с пластинами (шлифование, трав-
ление, полирование, очистка). В зависимости от назначе-
ния П. п. и св-в используемого ПП материала эта схема
П. п. может дополняться др. операциями, напр. закругле-
нием краёв пластины, высокотемпературным отжигом, мар-
кировкой пластин.
Перед калиброванием монокристалла определяют его
уд. электрич. сопротивление, тип электропроводности, вре-
SSE
Гн (*
1^. 4^
Полупроводниковая
пластина. Внешний вид
полупроводниковой пла-
стины со сформирован-
ными на ней интеграль-
ными схемами: 1 — тело
пластины; 2 — инте-
гральная схема.
2
1
мя жизни и подвижность носителей заряда, плотность
дислокаций. Калиброванием и травлением моно-
кристалла (на глубину 0,3—0,5 мм) доводят его диаметр
до заданного размера (с допустимым отклонением ±1 мм)
и удаляют с поверхности слой материала, в к-ром мо-
гут быть примеси, раковины, кристаллографич. нарушения,
а также снимают механич. напряжения. Затем монокрис-
таллы ориентируют по заданному кристаллографич.
направлению (для Si, напр., чаще всего по оси [III]), чтобы
после разрезки получить П. п., ориентированные строго в
заданной плоскости (это необходимо потому, что при выра-
щивании монокристаллов точность заданной ориентации не-
велика и зависит от мн. факторов, а в результате про-
дольная ось у выращенного монокристалла не совпадает
с его кристаллографич. осью). Правильная ориентация П. п.
обеспечивает высокую воспроизводимость электрофиз.
параметров, создаваемых на пластине приборов методом
диффузии, эпитаксии и др.
Для разрезки монокристаллов на пластины чаще
всего применяют абразивные диски с режущей кром-
кой, покрытой алмазной крошкой размером 40—60 мкм.
Толщина режущей алмазной кромки диска 0,18—0,20 мм,
при этом ширина реза получается 0,25—0,35 мм. После
разрезки пластин проверяют их кристаллографич. ориен-
тацию, плоскопараллельность поверхностей, прогиб и тол-
щину [допустимые отклонения от номиналов — соответ-
ственно ±0,5°; 15 мкм; 30 мкм и ±(15—20)мкм]. Кроме
указанного известны и др. способы резки монокристал-
лов (см. Абразивная обработка), но ни один из них не
обеспечивает требуемого качества П. п. без последую-
щей обработки — шлифования и полирования (тонкой
доводки).
Необходимость шлифования и полирования обусловлена
тем, что после разрезки на поверхности пластины остают-
ся царапины, сколы, трещины и др. дефекты, нарушаю-
щие однородность структуры приповерхностного слоя и
изменяющие его физико-хим. св-ва; такой слой наз. на-
рушенным. Для снятия его поверхность П. п. шлифуют,
травят и полируют.
При шлифовании П. п с их поверхности удаляется
слой материала для обеспечения высокой точности формы,
устранения следов резки, снижения шероховатости, умень-
шения толщины нарушенного слоя. Шлифование П. п. осу-
ществляется либо жёстким инструментом (шлифоваль-
ными алмазными кругами), либо свободным абразивом.
В качестве абразивного материала используют порошки:
алмазный, карбида бора, электрокорунда. Обычно шлифо-
вание выполняется в неск. этапов: сначала П. п. обраба-
тывается крупнозернистым абразивом, затем средне- и
мелкозернистым. Шлифование осуществляется на шлифо-
вальных станках и автоматах, обрабатывающих круглые
П. п. диам. 100—150 мм с отклонением по толщине
±(1—Ю) мкм, неплоскопараллельности менее 3 мкм и про-
гибу не более 10 мкм.
При травлении П. п. удаляется нарушенный слой и
снимаются внутр, напряжения, возникающие в процессе
шлифования. С поверхности пластины удаляется слой ма-
териала толщиной 5—30 мкм (в зависимости от качества
предыдущей обработки). Как правило, для травления ис-
пользуют установки групповой дискретной обработки П. п.
(в кассетах) жидкими травителями и непрерывной об-
работки П. п. по мере их перемещения по спец, направ-
ляющим.
Окончательная (финишная), тонкая доводка поверхности
П. п. производится полированием, к-рое практически
полностью определяет качество её рабочей поверхности.
Известны механич., химико-механич., электрохим. и хим.
способы финишного полирования. Наиболее распространён
комбинир. способ обработки: сначала механич. полиро-
вание абразивными порошками или пастами, а затем хи-
мико-механич. полирование с применением суспензий,
золей или гелей, напр. двуокиси кремния. Обычно осу-
ществляется групповое одностороннее полирование пластин
на станках-полуавтоматах с полировальниками диам.
900—1300 мм, что обеспечивает одноврем. обработку до
407
ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ
20 П. п. диам. 150 мм с чистотой обработки поверхности
не хуже 0,04 мкм.
Поскольку в абразивных материалах всегда содержатся
ч-цы, размеры к-рых превышают размеры зёрен осн. фрак-
ции, в приповерхностном слое после абразивной обра-
ботки возможны большие или меньшие локальные механич.
повреждения (ЛМП), относящиеся к поверхностным де-
фектам П. п.: сколы, краевые сколы, запрессованные абра-
зивные ч-цы (точечно-локализованные повреждения) и ца-
рапины, риски, трещины (линейно-протяжённые повреж-
дения). Сколы (выщербины) и краевые сколы
образуются на плоской поверхности или на краю пластины,
гл. обр. при резке и шлифовании. Запрессованные
частицы представляют собой абразивные зёрна, вдавлен-
ные в пластину при её резке, шлифовании или полиро-
вании. Царапина (риска) — протяжённое углубление на
поверхности пластины с микроскопии, трещинами и скола-
ми по краям. Трещина—углубление, вызванное скалы-
ванием или разрушением, к-рое распространяется вглубь
на всю толщину пластины (чаще всего является след-
ствием краевых сколов). Возможны также ЛМП в виде
точечных локализованных дефектов, напр. запрессованных
частиц. Вокруг ЛМП в теле пластины существуют силь-
ные поля упруго пластической деформации, размеры
к-рых значительно превышают размеры самих ЛМП (у
точечно-локализ. повреждений в 10—20 раз, у линейно-
протяжённых в 30—60 раз). При достаточно больших раз-
мерах поля деформации отд. ЛМП взаимно перекры-
ваются, образуя зону (подслой) упругих деформаций.
Зная кол-во и размеры ЛМП, можно прогнозировать
качество П. п., а следовательно, и микросхем, выполнен-
ных на её основе. На практике, однако, конечный ре-
зультат влияния поверхностных дефектов на качество П. п.
оценивается по числу бракованных элементов на 1 плас-
тине, обнаруженных при выходном контроле готовых мик-
росхем.
Все процессы по обработке П. п. проводятся в условиях
вакуумной гигиены в спец, помещениях с обеспылен-
ной атмосферой; операции очистки и окончат, контроля
полированных пластин проводят в чистых комнатах, в
спец, боксах, где поддерживается повыш. давление, пре-
пятствующее притоку воздуха извне.
Лит.: Оборудование полупроводникового производства, под ред. П. Н. Ма-
сленникова, М., 1981; Технология СБИС, пер. с англ., под ред С. Зи,
кн. 1, М., 1986; Белов В. А., Масленников Г1. Н., Ушаков В. Ф-,
«Электронная промышленность», 1986, № I, с. 3—6.
В. Ф. Завадская, П. Н. Масленников.
ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, раздел
твердотельной электроники, включающий исследование вза-
имодействия электронов с эл.-магн. полями в полупровод-
никах и методы создания электронных приборов и устройств,
в к-рых это взаимодействие используется с целью преоб-
разования эл.-магн. энергии (напр., для обработки и пе-
редачи электрич. сигналов). Высокие темпы развития элект-
роники в 50—80-х гг. 20 в. и её проникновение в автома-
тику, связь, вычислит, технику, астрономию, медицину,
быт и т. д. в значит, мере обусловлены успехами П. э.,
позволившей создавать малогабаритные, высоконадёжные,
с малым потреблением энергии полупроводниковые прибо-
ры и устр-ва.
Историческая справка. Первым полупроводниковым мате-
риалом, нашедшим применение в электронике, был Se.
Открытый в 1873 амер, физиком У. Смитом эффект изме-
нения сопротивления селенового столбика под действием
света привёл к созданию первых ПП приборов — фото-
резисторов. В 1874 нем. физиком К. Ф. Брауном была
открыта односторонняя проводимость контакта металл —
полупроводник, что привело к использованию ПП в крист,
детекторах для демодуляции радиотелефонных и радио-
телеграфных сигналов (1900—05). В 1920—26 селеновые и
купроксные (меднозакисные) элементы стали применяться
для преобразования перем, тока в постоянный. В 1922 сов.
учёный О. В. Лосев использовал крист, детектор из цинкита
для генерирования и усиления радиочастотных колебаний
и создал на его базе радиоприёмник — кристадин, имев-
ший значительно более высокую чувствительность по срав-
нению с обычным детекторным приёмником.
Долгое время попытки создать устойчиво работающий
усилит, прибор, использующий электронные процессы в
твёрдом теле, не имели успеха. Бурное развитие П. э.
началось с изобретения сначала точечного (У. Браттейн,
Дж. Бардин, США, 1948), а затем и плоскостного (У. Шок-
ли, США, 1951) транзистора. Дальнейшие успехи в области
П. э. связаны с созданием планарной технологии (1959),
появлением и развитием интегральной электрони-
ки и переходом на её основе к микроминиатюризации
электронной аппаратуры (см. также Микроэлектроника).
На базе планарной технологии в 60-х — нач. 70-х гг. бы-
ли созданы биполярные СВЧ транзисторы, полевые МДП-
транзисторы, приборы с зарядовой связью, разл. типы ин-
тегральных схем. В это же время появились лавинно-
пролётные диоды, Ганна диоды, диоды и транзисторы
с барьером Шоттки, оптоэлектронные устр-ва. Этот период
характеризуется бурным ростом ПП пром-сти и, соответ-
ственно, значит, увеличением объёма произ-ва изделий
П. э. В кон. 80-х гг. объём выпуска дискретных ПП
приборов и ИС во всём мире исчислялся десятками
млрд, приборов в год; при этом только дискретных тран-
зисторов выпускалось ок. 30 млрд. Кол-во же транзис-
торов в составе ИС более чем на три порядка превы-
шало эту цифру.
Физические основы П. э. Развитие П. э. стало возмож-
ным благодаря фундаментальным достижениям в области
квантовой теории твёрдого тела и физики ПП. В основе
работы ПП электронных приборов и устр-в лежат след,
важнейшие св-ва ПП и электронные процессы в них: одно-
врем. существование двух типов подвижных носителей за-
ряда (отрицательных — эл-нов проводимости и положи-
тельных — дырок), обусловливающих два типа электро-
проводности — электронную и дырочную; сильная зависи-
мость величины и типа электропроводности от концентра-
ции и типа атомов примеси; высокая чувствительность
св-в ПП к воздействию света, тепла, электрич. и магн.
полей, механич. напряжений (см=, напр.. Термоэлектри-
ческие явления, Холла эффект); возникновение на границе
областей ПП с разл. типами электропроводности или в кон-
такте металл — ПП соответственно электронно-дырочного
перехода (р—п-перехода) или барьера Шоттки, обла-
дающих практически односторонней проводимостью;
способность р—n-переходов к инжекции носителей заряда
из области, где они являются основными, в область, где
они являются неосновными, при включении напряжения в
направлении пропускания тока через переход; туннельный
переход носителей сквозь потенциальный барьер, лавин-
ное умножение носителей заряда в сильных электрич. по-
лях, переход носителей из одной долины энергетич. зоны
в другую с изменением их эффективных масс и подвиж-
ности, лежащий в основе Ганна эффекта, и др.
Решающее значение для П. э. имеет транзисторный эф-
фект (эффект управления током запертого перехода с
помощью тока отпертого перехода), а также эффект мо-
дуляции полем проводимости тонкого слоя ПП (канала).
Именно на основе этих эффектов работают ПП приборы
осн. типа — биполярные и полевые транзисторы, к-рые
определили коренные изменения в радиоэлектронной ап-
паратуре и ЭВМ и обеспечили широкое применение сис-
тем автоматич. управления в технике.
Полупроводниковая технология. Гл. технологич. задачи
П. э. — получение ПП материалов (в основном монокрис-
таллических) с требуемыми св-вами и разработка методов
изготовления ПП приборов, в к-рых ПП слои сочетаются
с диэлектрическими и металлическими. В основе техноло-
гии ПП приборов лежат такие способы получения слож-
ных ПП структур (прежде всего р—n-переходов), как вплав-
ление, диффузия примесей, ионное легирование, эпитак-
сия, нанесение металлич. и диэлектрич. плёнок, разл.
виды литографии и травления.
Исключительно важную роль в развитии П. э. сыграло
появление и быстрое распространение планарной тех-
нологии. На первых этапах планарная технология позво-
ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ
408
лила широко развить групповые методы обработки в ПП
произ-ве. Следующий шаг был сделан в направлении ин-
тегральной электроники. На смену сборке электронной
аппаратуры из отд. элементов пришли методы изготов-
ления на одном ПП кристалле и в одном технологич.
цикле законченного электронного устр-ва — ПП интеграль-
ней схемы, включающей в себя необходимое число отд.
ПП приборов (диодов, транзисторов и др.), резисторов,
конденсаторов и соединений между ними. От первых ПП
интегральных схем с относительно низким уровнем ин-
теграции (единицы и десятки ПП приборов на одном крис-
талле) был осуществлён быстрый переход к БИС и СБИС,
насчитывающим десятки и сотни тыс. транзисторов и дио-
дов на кристалле площадью в неск. десятков мм2. Кроме
того, благодаря использованию планарной технологии су-
щественно повысилась точность и воспроизводимость кон-
фигурации элементов приборов, а следовательно, и вос-
производимость электрич. параметров. Новые технологич.
приёмы обусловили качеств, скачок, открывший возмож-
ность дальнейшего уменьшения габаритных размеров и
повышения надёжности электронного оборудования.
Особенности полупроводникового производства. Высо-
кие уровни интеграции выдвигают исключительно жёсткие
требования к точности работы оборудования, используемо-
го в ПП произ-ве. Переход в пром, произ-ве от разме-
ров элементов ИС 2—3 мкм к размерам 1 мкм и менее
не обеспечивается уже разрешающей способностью и точ-
ностью работы оптико-механич. оборудования для процес-
сов фотолитографии и требует перехода к рент-
ген©- и электронолитографии. Существенно воз-
растают при этом требования к точности обработки по-
лупроводниковых пластин (плоскостность, мин. коробление
при термич. процессах, плоскопараллельность сторон и т. п.).
Так, механич. обработка ПП пластин диам. до 120 мм
должна осуществляться по 14-му классу чистоты обработ-
ки поверхности с отклонениями от плоскостности, не пре-
вышающими 1 мкм.
Исключительно важное значение приобретают и условия
произ-ва: отсутствие пыли в цеху и на рабочих мес-
тах, поддержание т. н. комфортной влажности в цеховой
атмосфере, очистка от посторонних частиц технологич. га-
зов (азота, водорода, кислорода) и хим. реактивов (см.
Технологические среды). Так, при субмикронной тех-
нологии одна пылинка размером в 0,5 мкм может выз-
вать обрыв или короткое замыкание токоведущих доро-
жек и вывести из строя всю ИС-
Резко расширился набор используемых в П. э. материа-
лов. В 60-х гг. германий был в значит, мере вытеснен
из сферы ПП произ-ва кремнием. Появились новые двух-,
трёх- и четырёхкомпонентные соединения разл. элемен-
тов, обладающие ПП св-вами. Особое значение эти сое-
динения получили в связи с развитием твердотельной СВЧ
электроники, твердотельной оптоэлектроники и вычислит,
техники. Наиболее широкое применение из этих соеди-
нений находит в настоящее время GaAs. Наряду с р—п-пере-
ходами, образованными в объёме одного ПП материала
(гомопереходы), начинают приобретать значение переходы,
полученные выращиванием (эпитаксией) тонких слоёв од-
ного ПП материала на подложке из другого ПП мате-
риала (гетеропереходы, гетероэпитаксия).
Перспективы развития. Аппаратура на электронных лам-
пах является первым поколением электронной аппарату-
ры, на дискретных ПП приборах — вторым поколением,
на ИС — третьим. Эти три поколения развивались по пути
создания электронных устр-в из элементов с сосредото-
ченными параметрами, соединённых между собой в нек-рую
схему (с навесными элементами или интегральную), т. е.
на основе принципов схемотехники.
Развитие П. э. происходит в направлении быстрого воз-
растания степени интеграции, а также в направлении повы-
шения мощности и частоты эл.-магн. колебаний, преобра-
зуемых в одном ПП приборе. Наряду с интеграцией боль-
шого числа сходных приборов получила развитие также
интеграция в одной микросхеме приборов, использующих
разл. физ. принципы. Св-ва ПП всё чаще используются
совместно со св-вами пьезоэлектриков, сегнетоэлектриков,
магнетиков и т. д. Тем самым делается шаг от П. э. в чистом
виде к твердотельной электронике. Одновременно осу-
ществляется переход от интеграции электронных прибо-
ров с функциями, сосредоточенными в к.-л. объёме, к инте-
грации функций, распределённых по всему объёму кристал-
ла. Такие устр-ва интегральной электроники (напр., при-
боры с зарядовой связью, акустоэлектронные приборы)
являются представителями четвёртого поколения электрон-
ной аппаратуры и нового перспективного направления в
микроэлектронике.
Лит.: Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов,
2 изд., М., 1970; его же, «ФТП», 1974, т. 8, в. 5, с. 841—53; Сте-
паненко И. П., Основы микроэлектроники, М., 1980; Отблеск А. Е.,
Челноков В. Е., Физические проблемы в силовой полупроводниковой
электронике, Л., 1984; Технология СБИС, под ред. С. Зи, пер. с англ.,
кн. 1—2, М-, 1986. Я. А. Федотов.
ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ СТЕКЛО, то же, что
стеклообразный полупроводник.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, совокуп-
ность веществ с чётко выраженными свойствами полу-
проводников в широком интервале температур, включая
комнатную (Т — 300 К), применяющихся для изготовления
полупроводниковых приборов. Характеризуются значе-
ниями уд. электропроводности, промежуточными между
уд. электропроводностью металлов и хороших диэлектри-
ков (104—10“10 Ом-1 - см~ при 300 К). В отличие от метал-
лов электропроводность П. м. возрастает с ростом темп-ры.
Для П. м. свойственна высокая чувствительность электро-
физ. св-в к внеш, воздействиям (нагрев, облучение, де-
формация и т д.), а также к содержанию примесей и
структурных дефектов.
Классификация П. м. Все П. м. можно разделить на след,
осн. группы. 1) Элементарные П. м.: Ge, Si, углерод
(алмаз и графит). В, серое олово. Те, Se. Важнейшими
представителями этой группы являются Si и Ge — осн.
материалы соври полупроводниковой электроники. Обладая
4 валентными эл-нами, атомы Si и Ge образуют кристал-
лическую решётку типа алмаза, где каждый атом имеет
4 ближайших соседа, с каждым из к-рых связан ковалент-
ной связью; относятся к числу непрямозонных П. м.; обра-
зуют между собой непрерывный ряд твёрдых р-ров, также
обладающих ПП св-вами.
2) Соединения типа А В (соединения элементов
111 и V гр. периодич. системы). Имеют в основном крист,
структуру типа сфалерита. Связь атомов в крист, решётке
носит преим. ковалентный характер с нек-рой долей (до
15%) ионной составляющей. Плавятся конгруэнтно (без
изменения состава). Обладают достаточно узкой областью
гомогенности. Важнейшие представители — GaAs, InP,
InAs, InSb, являющиеся прямозонными П1^,( и GaP—не-
прямозонный ПП. Многие П. м. типа А В образуют
между собой непрерывный ряд твёрдых р-ров — трой-
ных и более сложных (GaxAI1_xAs, GaAsxP1_x, GaJ^^P,
Gaxlnj_KAsyP1_y и т. д.), также являющихся важными
П. м.
3) Соединения элементов VI группы (О, S, Se,
Те) с элементами I —-V групп периодической
системы и с переходными и редкоземельны-
ми металлами. В обширной группе этих П. м. наиболь-
ший интерес представляют соединения типа AH®VI» к-рые
имеют крист, структуру типа сфалерита или вюрцита, реже
типа NaCI. Связь между атомами носит ковалентно-ионный
характер (доля ионной соста^я^щей 45—60%). Имеют
большую, чем у П. м. типа А В , ( протяжённость облас-
ти гомогенности. Для П. м. типа А В характерны явле-
ние полиморфизма и наличие политипов кубич. и гексаго-
нальной модификаций. Относятся в основном к прямо-
зонным ПП. Важнейшие представите^ — CdTe, CdS, ZnTe,
ZnSe, ZnO, ZnS. Многие П. м. типа А В образуют между
собой непрерывный ряд твёрдых р-ров, характерные пред-
ставители к-рых — CdxHg1_xTeJ| ^xHg1_xSe, Cdle^e,^.
Физ. св-ва соединений типа АВ в значит, мере опре-
деляются содержанием собств. точечных дефектов структу-
ры, проявляющих высокую электрич. акт^н^сть. Большое
внимание привлекают соединения типа А В . Они имеют
409
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
крист, структуру типа NaCI или орторомбическую. Связь
между атомами носит ковалентно-ионный характер. Ши-
рина области гомогенности близка к значениям, харак-
терным для П. м. типа А В . В основном являются пря-
мозонными ПП. Важнейшие представители — PbS, PbSe,
PbTe, SnTe- Многие из них образуют между собой не-
прерывный ряд твёрдых р-ров, среди к-рых наиболее из-
вестны PbxSnf_хТе, PbxSn1_^Se^ Собств. точечные дефекты
структуры в П. м. типа А В имеют низкую энергию
ионизации и проявляют электрич. активность. Интересны
соединения типа А2 В3 , многие из к-рых имеют крист, струк-
туру типа сфалерита с ‘/з незаполненных катионных
узлов. По св-вам занимают промежуточное положение
между соединениями типа АВ и А В . Как для де-
фектных ПП для них характерна низкая теплопроводность
и достаточно низкая подвижность носителей заряда. Ти-
пичные представители — GasSe.^, СагТез, 1п2Те3. Среди сое-
динений элементов VI гр. с переходными и редкозе-
мельными металлами много тугоплавких П. м., имеющих
ионный характер связи и обладающих ферромагн. или
антиферромагн. св-вами.
4) Тройные соединения типа А В С2- Кристал-
лизуются в основном в решётке халькопирита. Обнару-
живают магн. и электрич. упорядочение. Образуют между
собой твёрдые р-ры. Во многим ^вляются электронными
аналогами соединений типа А В . Типичные представи-
тели— CdSnAs2, CdGeAs2, ZnSnAs2.
5) Карбид кремния SiC — единств, хим. соедине-
ние, к-рое образуют между собой элементы IV гр.; су-
ществует в неск. структурных модификациях: 3= SiC (струк-
тура сфалерита), a=SiC (гексагональная структура), имею-
щая ок. 15 разновидностей. Один из наиболее тугоплав-
ких и широкозонных среди используемых П. м.
6) Некристаллические П. м. Типичными представи-
телями этой группы являются стеклообразные П. м. —
халькогенидные и оксидные (см. Стеклообразный полупро-
водник). К первым относятся сплавы TI, Р, As, Sb, Bi с
S, Se, Те, характеризующиеся широким диапазоном зна-
чений уд. электропроводности, низкими темп-рами размяг-
чения, устойчивостью к кислотам и щёлочам. Типичные
представители — As2Se3—As^Tes, ThSe—As2Se3. Оксидные
стеклообразные П. м. имеют состав типа V2O5—Р2О5—
ROX (R — металл I—VI гр.) и характеризуются уд. элект-
ропроводностью 10“ —10“ Ом“ -см . Стеклообразные
П. м. имеют электронную проводимость, обнаруживают
фотопроводимость и термоэдс. При медленном охлаж-
дении обычно превращаются в крист. П. м. Важными не-
крист. П. м. являются твёрдые р-ры ряда аморфных ПП с
водородом, гидрированные некрист. П. м.: a=Si : Н,
a=Si|_KCx : Н, a=Si1_xGex : Н, a=Si|_XNX : Н,
a=Si1__xSnK : Н. Водород обладает высокой растворимостью
в этих П. м. и замыкает на себе значит, кол-во «болтаю-
щихся» связей, характерных для аморфных П. м. В резуль-
тате резко снижается плотность состояний в запрещён-
ной зоне и появляется возможность создания р—п-пере-
ходов. К П. м. относятся также жидкие полупроводники,
ферриты, сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики. Ряд органич.
в-в также проявляет ПП св-ва и составляет обширную
группу органич. П. м. Осн. электрофиз. св-ва важнейших
П. м. (ширина запрещённой зоны, подвижность носителей
заряда, темп-pa плавления и т. д.) представлены в табл. 1.
Ширина запрещённой зоны ДЕд является одним из фун-
даментальных параметров П. м., определяющим такие прин-
ципиальные характеристики, как макс, рабочая темп-pa ПП
приборов, рабочий спектральный диапазон излучающих и
фотоприёмных ПП устр-в. Чем больше АЕд, тем выше до-
пустимая рабочая темп-pa и тем более сдвинут в КВ об-
ласть спектральный рабочий диапазон приборов, создавае-
мых на основе соответствующих П. м. Напр., макс, рабо-
чая темп-pa германиевых приборов не превышает 50—60 °C,
для кремниевых приборов эта величина возрастает до
150—170 С, а для приборов на основе GaAs достигает
250—300 С; длинноволновая граница собств. фотопро-
водимости составляет: для InSb — 5,4 мкм (77 К), InAs —
3,2 мкм (195 К), Ge— 1,8 мкм (300 К), Si — 1,1 мкм (300 К),
GaAs — 0,92 мкм (300 К). Величина \Ед хорошо коррели-
рована с величиной темп-ры плавления Тпп. Обе эти ве-
личины возрастают с ростом энергии связи атомов в
крист, решётке П. м. Поэтому для широкозонных П. м. ха-
рактерны высокие Тпл, что обусловливает большие трудно-
сти на пути создания чистых и структурно совершенных мо-
нокристаллов таких П. м. Величина подвижности носителей
заряда ц в значит., мере определяет частотные характе-
ристики ПП приборов. Для изготовления приборов СВЧ диа-
пазона необходимы П. м., обладающие высокими значе-
ниями ц. Аналогичное требование предъявляется и к П. м.,
используемым для изготовления фотоприёмников. Вели-
чина Тпл и период крист, решётки, а также значение
коэф, линейного термич. расширения играют первостепен-
ную роль при конструировании гетероэпитаксиальных ком-
позиций. Для создания совершенных гетероструктур жела-
тельно использовать П. м., обладающие одинаковым типом
крист, решётки и мин. различиями в величинах её периода
и коэф, термич. расширения. Плотность П. м. определяет
такие важные техн, характеристики, как уд. расход мате-
риала, масса прибора.
Получение П. м. Необходимым условием достижения
высоких электрофиз. характеристик П. м. является их глубо-
кая очистка от посторонних примесей. В случае Ge и Si
эта проблема решается путём синтеза их летучих соеди-
нений (хлоридов, гидридов) и последующей глубокой
очистки этих соединений с применением методов ректи-
фикации, сорбции, частичного гидролиза и спец, термич.
обработок. Хлориды особой чистоты подвергают затем
высокотемпературному восстановлению прошедшим
предварит, глубокую очистку водородом с осаждением
восстановленных продуктов на кремниевых или германие-
вых прутках. Из очищенных гидридов Ge и Si выделяют
путём термич. разложения. В результате получают Ge и
Si с суммарным содержанием остаточных электрически ак- fl
тивных примесей на уровне 10 —10 %. Особо чистые
ПП соединения получают синтезом составляющих элемен-
тов, прошедших глубокую очистку. Суммарное содержание
остаточных примесей в исходных материалах не превыша-
ет обычно 10 —10 %. Синтез разлагающихся соединений
проводят либо в запаянных кварцевых ампулах при конт-
ролируемом давлении паров летучего компонента сое-
динения в рабочем объёме, либо под слоем жидкого
флюса, в качестве к-рого используют, напр., особо чис-
тый обезвоженный борный ангидрид. Синтез соединений,
имеющих большое давление паров летучего компонента
над расплавом, осуществляют в камерах высокого дав-
ления. Часто процесс синтеза совмещают с последую-
щей дополнит, очисткой соединения путём направленной
или зонной кристаллизации расплава.
Наиболее распространённым способом получения моно-
кристаллов П. м. является вытягивание из расплава по ме-
тоду Чохральского. Этим методом получают монокрис-
таллы Ge, Si соединений типа А В, АВ, А В ит. д.
Вытягивание монокристаллов неразлагающихся П. м. про-
водят в атмосфере водорода, инертных газов или в ус-
ловиях глубокого вакуума. При выращивании монокристал-
лов разлагающихся соединений (InAs, GaAs, InP, GaP, CdTe,
PbTe и др.) расплав герметизируют слоем жидкого флюса
(борного ангидрида) и вытягивают монокристаллы, погружая
затравку в расплав через флюс и поддерживая в рабо-
чем объёме над расплавом определённое давление инерт-
ного газа. Часто процесс вытягивания осуществляют в ка-
мерах высокого давления, совмещая процесс выращивания
монокристаллов с предварит, синтезом соединения под
слоем флюса (GaAs, InP, GaP и др-). Для расплавления
загрузки используют нагреватели сопротивления или
индукц. нагрев.
Для выращивания монокристаллов П. м. также применя-
ют методы направленной и зонной кристаллизации распла-
ва в контейнере. В случае разлагающихся соединений
для получения монокристаллов требуемого стехиометрич.
состава процесс проводят в запаянных кварцевых ампулах,
поддерживая равновесное давление паров летучего ком-
понента над расплавом; часто для этого требуются ка-
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
410
меры высокого давления, в к-рых поддерживается про-
тиводавление инертного газа. При получении монокристал-
лов необходимой кристаллографич. ориентации используют
ориентированные соответствующим образом монокрист,
затравки. Процессы направленной и зонной кристаллизации
проводят в установках горизонтального или вертикального
типа с использованием нагревателей сопротивления или
индукц. нагрева0
Для выращивания монокристаллов П. м., обладающих
подходящим сочетанием величин плотности и поверх-
ностного натяжения расплава, можно использовать метод
бестигельной зонной плавки. Наиболее широко этот метод
распространен в технологии получения монокрис-
таллов кремния, имеющего сравнительно невысокую плот-
ность и достаточно большое поверхностное натяжение рас-
плава. Отсутствие контакта расплава со стенками контей-
T а б л. 1— Основные свойства важнейших полупроводниковых материалов
Вещество Тпл, C Тип кристал- лической решётки Постоян- ные ре- шётки, А(300К) Плотность, г/см’* (300К) Коэффициент линейного расширения, аХЮь К (ЗООК) Ширина запре- щённой зоны, эВ (ЗООК) Подвижность электронов, см2/В- с (ЗООК) Подвижность дырок, см?/В- с (ЗООК)
Элементарные полу- проводники
Si 1417 кубическая (типа алмаза) S,43072 2,32830 2,4 1,14 1500 480
Ge Соединения A131BV 937 кубическая (алмаза) 5,65754 5,32600 5,75 0,67 4500 1900
GaAs 1238 кубическая (сфалерита) 5,6535 5,3161 6,0 1,43 В500 450
InAs 943 кубическая (сфалерита) 6,05838 5,667 5.19 0,356 35000 240
GaSb 706 кубическая (сфалерита) 6.096В6 5,61220 6 (298—В73К) 0,79 4000 1400
inSb 525 кубическая (сфалерита) 6,4795 5,775 5,04 0,18 80000 (ЗООК) 1,2-106 (77К) 750 (ЗООК) 9,1 -103 (77К)
GaP 1470 кубическая (сфалерита) 5,4495 4,1297 5,3 2,26 300 100
InP 1 l_VI 1062 кубическая (сфалерита) 5,86875 4,787 4,75 1.35 5000 200
Соединения A В
ZnS 1830 KI — кубиче- ская (сфалерита) КН — гексаго- нальная (вюрцита) К 1—5,4093 КН—а— = 3,820 с= 6,260 4,09 6,14 (ЗООК) 3,68 140
CdS 1740 KI — кубиче- ская (сфалерита) КН — гексаго- нальная (вюрцита) К 1—5,820 K1I—а= =4,1368 с=6,7136 4,825 6,5 (ЗОО- ll 00К) 2,42 2,53 300
CaSe 1347 KI — кубиче- ская (сфалерита) КН — гексаго- нальная (вюрцита) К 1—0,6050 КН — а= = 4,304 с=7,018 5,81 1,85 500
CdTe 1092 кубическая (сфалерита) 6,482 5,85 4,9 (ЗООК) 1,505 4- 10*(77К) З.В 10* (77К)
HgTe 670 кубическая (сфалерита) 6,463 8,076 4,0 (ЗООК) —0,15 — —
ZnSe 1427 К1 — кубиче- ская (сфалерита) КН — гексаго- нальная (вюрцита) К 1—5,6687 КП — а= =4,003 с= 6,540 5,264 9,44 (300— 1000К) 2,8 260 15
ZnTe IV. VI 1239 Ki — кубиче- ская (сфалерита) КН — гексаго- нальная (вюрцита) К1—6,1033 КП — а= = 4,310 с=7,090 5,633 9,02 (ЗООК) 2,25 100 100
Соединения A В
PbS 1114 кубическая (NaCI) 5,935 7,6068 20,3 0,3 614(295К) 800
PbSe 1081 кубическая 6,1265 8,274 19,4 0,28 ЗЮ4 ( 77К) ЗЮ* (77К)
SnSe 880 (NaCI) орторомби- ческая а=4,46 Ь=4,14 с= 11.47 6,179 а =—26,6 -Ь=35'5 а°=26,7 0,9 (непрямо- зонные) 1.2 (прямо- зонные) — 7Ю‘(С) (77К)
PbTe 924 кубическая 6,4603 8,242 19,8 0.32 4-10* (77К) ЗЮ* (77К)
SnTe 805 (NaCI) кубическая (NaCI) 6.3272 6,445 20,8 0,1В — Ы0а (77К)
411
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
мера позволяет получать этим методом наиболее чис-
тые монокристаллы. Обычно процесс выращивания моно-
кристалла совмещают с предварит, дополнит, зонной очист-
кой П. м. Расплавленную зону создают путём индукц. на-
грева.
Для получения монокристаллов ряда тугоплавких разла-
гающихся ПП соединений используют кристаллизацию из
газовой фазы, применяя методы сублимации и хим.
транспортных реакций (напр., CdS, ZnS, SiC, AIN и др.).
В случае, если при выращивании монокристаллов ПП сое-
динений не удаётся получить соединение требуемого сте-
хиометрич. состава, кристаллы разрезают на пластины,
к-рые подвергают дополнит, отжигу в парах недостающе-
го компонента. Наиболее часто этот приём используют в
технологии получения монокристаллов узкозонных соеди-
нений типа AI,BVI и AIVBVI, где собств. точечные дефек-
ты проявляют высокую электрич. активность (РЬТе,
PbxSn1_KTe, CdxHgt__KTe и др.). При этом удаётся снизить
концентрацию носителей заряда в кристаллах на неск. по-
рядков. Для выращивания профилированных монокристал-
лов П. м. (ленты, прутки, трубы и т. д.) применяют метод
Степанова.
Распространено изготовление П. м. в виде монокрист,
плёнок на различного рода монокрист, подложках. Такого
рода плёнки наз. эпитаксиальными, а процессы их по-
лучения — процессами эпитаксиального наращивания (см.
Эпитаксия). Если эпитаксиальная плёнка наращивается на
подложку того же в-ва, то получаемые структуры наз.
гомоэпитаксиальными; при наращивании на подложку из
др. материала — гетероэпитаксиальными. Возможности
получения тонких и сверхтонких однослойных и много-
слойных структур разнообразной геометрии с широкой ва-
риацией состава и электрофиз. св-в по толщине и поверх-
ности наращиваемого слоя, с резкими границами р—п-ге-
теропереходов обусловливают интенсивное внедрение эпи-
таксиальных методов выращивания в микроэлектронику и
интегральную оптику, в практику создания больших и
быстродействующих ИС, а также разнообразных опто-
электронных приборов.
Для создания эпитаксиальных структур П. м. используют
методы жидкостной, газофазовой и молекулярно-пучковой
эпитаксии. Метод жидкостной эпитаксии применяют для
получения гомо- и гетер^п^такс^а^ных^т^уктур на ос-
нове соединений типа А В, АВ, АВ и их твёр-
дых р-ров. В качестве растворителя обычно используют
расплав нелетучего компонента соответствующего соеди-
нения. Процесс наращивания эпитаксиального слоя ведут ли-
бо в режиме программируемого снижения темп-ры, либо
из предварительно переохлаждённого расплава. Этим мето-
дом можно воспроизводимо получать многослойные струк-
туры с мин. толщинами отд. слоёв на уровне ~0,1 мкм
при толщинах переходных слоёв на гетерограницах на
уровне десятков нм.
Наиболее распространёнными методами газофазовой
эпитаксии являются: хлоридная, хлоридно-гидридная и с
применением металлорганич. соединений. При хлоридной
эпитаксии в качестве исходных материалов используются
летучие хлориды соответствующих элементов, входящих
в состав П. м. Исходными материалами при хлоридно-гид-
ридной эпитаксии являются летучие хлориды и гидриды
соответствующих элементов, а при эпитаксии с примене-
нием летучих металлорганич. соединений также летучие
гидриды. Процессы осуществляются в реакторах проточ-
ного типа, транспортирующим газом служит водород. Все
исходные материалы и водород подвергаются предварит,
глубокой очистке. В 90-х гг. всё более прочные пози-
ции завоёвывает эпитаксиальное наращивание плёнок с при-
менением металлорганич. соединений. Отсутствие в газо-
вой фазе хлорсодержащих компонентов, химически взаи-
модействующих с подложкой, низкие рабочие темп-ры,
простота аппаратурного оформления, лёгкость регулиро-
вания толщины и состава эпитаксиальных слоёв обеспе-
чивают этому методу большие преимущества при выра-
щивании многослойных структур с тонкими, однородными
по толщине слоями и резкими границами раздела. Ме-
тод позволяет воспроизводимо создавать слои толщиной
менее 10 нм при ширине переходной области менее
1—5 нм и используется для вы^уц^ван^р ^дпит^сцель-
ных структур соединений типа А В , А В , А В и
твёрдых р-ров на их основе. Получение эпитаксиальных
структур кремния и германия осуществляется в процессе
водородного восстановления соответствующих хлоридов
или путём термич. разложе! ия соответствующих гидри-
дов.
Большое внимание уделяется развитию метода моле-
кулярно-пучковой эпитаксии. Процесс проводят в условиях
глубокого вакуума (10~ —10 мм рт. ст.), в качестве
источников молекулярных пучков служат соответствующие
элементы Использование особо чистых исходных в-в,
создание многокамерных установок с охлаждаемыми до
низких темп-p и вращающимися подложно держателями
позволили резко повысить чистоту выращиваемых слоёв и
их однородность. Решена проблема создания эпитаксиаль-
ных композиций, содержащих неск. летучих компонентов.
Существенно повысило «гибкость» процесса применение
при выращивании слоёв и их легировании пучков ионизо-
ванных ч-ц. На базе детальных исследований механизмов
кристаллизац. процессов оптимизированы условия трав-
ления подложек с получением атомно-гладких и атомно-
чистых поверхностей, увеличены скорости роста слоёв
при сохранении рекордно низких темп-p эпитаксиального
наращивания. Всё это позволяет создавать многослойные
эпитаксиальные структуры со сверхтонкими слоями и наи-
меньшей толщиной переходных слоёв. В настоящее время
(нач. 90-х гг.) методом молекулярно-пучковой эпитаксии
выращр1ра»^тся| эп^так^а^ные композиции Si, соединений
типа А В , А В , А В и твёрдых р-ров на их основе
Применение низкотемпературных методов эпитаксии ре-
шает не только проблему создания резких гетерогра-
ниц и р—п-переходов, но и способствует существ, улуч-
шению общего структурного совершенства создаваемых
эпитаксиальных композиций. Прогресс в развитии низко-
температурных методов молекулярно-пучковой эпитаксии
и эпитаксии с применением металлорганич. соединений
позволил получить достаточно высококачеств. гетерострук-
гуры ряда соединений типа AIMBV на кремниевых подлож-
ках [GaAs/Si, (GaAs—GaAIAs)/Si, GaP/Si]. Это открывает
новые интересные возможности на пути интеграции элект-
ронных устр-в и повышения их быстродействия. Достиже-
ния в технологии получения однородных по толщине с
заданным распределением состава и электрич. св-в тонких
и сверхтонких эпитаксиальных слоёв с резкими р—п-пере-
ходами и гетерограницами сделали реальным создание
многослойных композиций, обладающих уникальными физ.
св-вами и открывающих пути для создания принципиаль-
но новых ПП приборов и кардинального улучшения па-
раметров существующих электронных устр-в. Такого рода
эпитаксиальные композиции со сверхтонкими слоями мож-
но отнести к новым типам П. м., фундаментальные св-ва
к-рых определяются характером распределения, толщиной
и составом входящих в них слоёв. Так как толщина отд.
слоя может быть доведена до величины, меньшей дли-
ны свободного пробега эл-нов, то появляется возмож-
ность «конструировать» зонную структуру П. м. и управлять
в широких пределах волновыми функциями и характером
переноса носителей заряда в нём. По существу проис-
ходит становление нового направления в технике выра-
щивания монокристаллов — кристал л ои нженерии,
примером возможностей к-рой является создание периодич.
структур с ультратонкими слоями — сверхрешёток, где
физ. св-ва определяются квантовыми размерными эффек-
тами.
Легирование П. м. Наиболее распространено примесное
легирование. Для получения П. м. электронного типа про-
водимости (n-типа) с изменяющейся в широких пределах
концентрацией носителей заряда (эл-нов) обычно исполь-
зуют донорные примеси, образующие «мелкие» энергетич.
уровни в запрещённой зоне вблизи дна зоны проводи-
мости (энергия ионизации ^0,05 эВ). Для П. м. дыроч-
ного типа проводимости (p-типа) аналогичная задача ре-
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
412
шается путём введения акцепторных примесей, образую-
щих «мелкие» энергетич. уровни в запрещённой зоне вбли-
зи потолка валентной зоны. Такие примеси при комнат-
ной темп-ре практически полностью ионизованы, так что
их концентрация приблизительно равна концентрации носи-
телей заряда, к-рая связана с величиной проводимости
соотношениями: оп—ецпп для П. м. п-типа и ор=ецрр для
1. м. p-типа (ап и ор— проводимость; е — заряд эл-на;
цп и Пр — подвижность эл-нов и дырок соответственно).
Для элементарных П. м. Ge и Si осн. донорными леги-
рующими примесями являются элементы V гр. периодич.
системы (Р, As, Sb), а акцепторными -—^лементы 111 гр.
(В, Al, Ga); для соединений типа АВ — соответствен-
но примеси элементов VI гр. (S, Se, Те), а также Sn и
элементов II гр. (Be, Mg, Zn, Cd). Элементы IV гр.
(Si, Ge) в зависимости от условий получения кристал-
лов и эпитаксиальных слоёв соединений типа A leBV
могут проявлять как донорные^так и акцепторные св-ва
В соединениях типа A1 BVI и А В поведение вводимых
примесей сильно осложняется присутствием собств.
точечных структурных дефектов. В этих П. м. необходи-
мые тип и величина проводимости обычно достигаются
путём прецизионного регулирования величины отклоне-
ния от стехиометрич. состава, обеспечивающего задан-
ную концентрацию определённого типа собств. точеч-
ных дефектов структуры в кристаллах.
Перечисленные выше легирующие примеси, как правило,
образуют в соответствующих П. м. твёрдые р-ры замеще-
ния и обладают достаточно высокой растворимостью (1018—
Ю20 ат/см3) в широком интервале темп-p. Растворимость
их носит ретроградный характер, при этом максимум
растворимости приходится на темп-рный интервал 700—
900 С в Ge, 1200—1350 °C в Si и 1100—1200 "С в GaAs.
Эти примеси являются малоэффективными центрами ре-
комбинации и сравнительно слабо влияют на величину
времени жизни носителей заряда.
Примеси тяжёлых и благородных металлов (Fe, Ni, Сг, W,
Си, Ад, Аи и др.) в большинстве П. м. образуют глу-
бокие, часто многозарядные донорные или акцепторные
энергетич. уровни в запрещённой зоне, имеют большие
значения сечений захвата носителей тока и являются эф-
фективными центрами рекомбинации, что обусловливает
значит, снижение времени жизни носителей заряда. Эти
примеси обладают малой и часто ярко выраженной рет-
роградной растворимостью в П. м. и имеют очень малые
значения коэф, распределения между кристаллом и распла-
вом. Легирование ими проводят в тех случаях, когда надо
получить П. м. с малым временем жизни носителей или
с высоким уд. сопротивлением, достигаемым за счёт ком-
пенсации «мелких» энергетич. уровней противоположной
природы. П. м. с высоким уд. сопротивлением часто при-
меняют для получения полуизолирующих кристаллов ши-
рокозонных соединений типа А1 "В (GaAs, GaP, InP), ис-
пользуя в качестве легирующих примесей Сг, Fe, Ni. Осн.
характеристики наиболее распространённых примесей в
важнейших П. м. представлены в табл. 2.
Легирование П. м. обычно проводят непосредственно
при получении монокристаллов и эпитаксиальных структур.
При выращивании монокристаллов и в процессе жидко-
фазной эпитаксии примесь вводится в расплав либо в
элементарном виде, либо в виде сплава с данным П. м.
(лигатура). Часто легирование осуществляется из газовой
фазы паров данного элемента или его легколетучих сое-
динений. Последний приём является осн. способом ле-
гирования в процессах эпитаксии при кристаллизации
из газовой фазы. При молекулярно-пучковой эпитаксии
источником легирующей добавки обычно служит сама эле-
ментарная примесь. Расчёт необходимого содержания ле-
гирующей примеси требует знания точной количеств, связи
между её концентрацией и заданными св-вами П. м., а
также осн. физико-хим. характеристик примеси: коэф, рас-
пределения между фазами (К), упругости паров и скорости
испарения в широком интервале темп-p, растворимости в
твёрдой фазе и т. д.
Одна из осн. задач легирования — обеспечение равно-
мерного распределения вводимой примеси в объёме крис-
талла и по толщине эпитаксиального слоя. При направ-
ленной кристаллизации из расплава равномерное распре-
деление примеси по длине слитка достигается либо путём
поддержания её пост, концентрации в расплаве за счёт
его подпитки из твёрдой, скидкой или газообразной фазы,
либо путём программированного изменения величины эф-
фективного коэф, распределения примеси при соответ-
ствующем изменении параметров процесса роста. При зон-
ной перекристаллизации для примесей с К<$С1 обычно
используют целевую загрузку примеси в нач. расплав-
ленную зону с последующим её проходом через всю
заготовку. Эффективным способом повышения объёмной
однородности монокристаллов является воздействие на
процесс массопереноса в расплаве путём наложения магн.
поля. Равномерного распределения примеси по толщине
слоя в процессе жидкофазовой эпитаксии достигают путём
кристаллизации при пост, темп-ре в условиях подпитки
расплава, а при газофазовой эпитаксии — поддержанием
пост, концентрации легирующей примеси в газовой фазе
над подложкой на протяжении всего процесса выращи-
вания.
Легирование П. м. может быть осуществлено и радиац.
воздействием на кристалл. В основе процессов радиац.
легирования лежат ядерные реакции, в результате к-рых
в П. м. образуются электрически активные примеси. Наи-
больший интерес для радиац. легирования представляют
реакции под действием тепловых нейтронов. Будучи не-
заряженными ч-цами, такие нейтроны обладают большой
проникающей способностью, что обеспечивает повыш. од-
нородность легирования. Концентрация примесей, образую-
щихся в результате нейтронного облучения, определяется
соотношением Nnp=N0o;Cl(pt, где No — кол-во атомов в еди-
нице объёма П. м.; а,-— сечение поглощения тепловых
нейтронов; — процентное содержание соответствующего
изотопа в естеств. смеси; (р — плотность потока тепловых
нейтронов; t — время облучения. Легирование путём об-
лучения тепловыми нейтронами обеспечивает строго конт-
ролируемое введение заданных концентраций примеси и
равномерное её распределение в объёме кристалла. Од-
нако в процессе облучения в кристалле образуются радиац.
дефекты, для устранения к-рых необходим последующий
высокотемпературный отжиг. Кроме того, в процессе ра-
диац. легирования появляется высокая наведённая радиоак-
тивность, требующая достаточно длительной выдержки об-
разцов после облучения. Процесс легирования путём об-
лучения тепловыми нейтронами применяется для получе-
ния однородно легированных фосфором монокристаллов
кремния с высоким уд. сопротивлением. В данном случае
при легировании происходят следующие ядерные реакции:
Перспективен этот метод для GaAs и ряда др. П. м.
При создании приборных структур с р—п-переходами
используют легирование путём диффузионного введения
примеси в П. м. Профиль распределения концентрации
примеси при диффузии описывается обычно функцией
ошибок и имеет вид плавной кривой, характер к-рой оп-
ределяется темп-рой и временем проведения процесса;
толщиной слоя, из к-рого осуществляется диффузия; кон-
центрацией и формой нахождения примеси в источнике,
а также её электрич. зарядом и возможностью взаимо-
действия с сопутствующими примесями и дефектами в П. м.
Из-за малых значений коэф, диффузии осн. легирующих
примесей диффузионное легирование обычно проводят при
высоких темп-рах (для Si, напр., при 1100—1350 °C)
и в течение длит, времени, при этом оно, как правило,
сопровождается генерацией в кристалле значит, кол-ва
структурных дефектов, в частности дислокаций. При диф-
фузионном легировании возникают трудности в получении
тонких легированных слоёв и резких р-п-переходов.
413 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
4
I
t
Табл. 2— Основные характеристики важнейших примесей в Si, Ge и GaAs
Полу- про- вод- НИК Примесь Прояв- ляемая электри- ческая актив- ность1 Энергия ионизации примесно- го уровня2, эВ Тетраэд- рический (ковалент- ный) ра- диус, нм Коэффи- циент распре- деления Максимальная раство ри м ос ть‘, ат/см3
в А Е +0,045 0,880 0,8 6 10’“ (1400 С) Al A £“+0,057 0,126 0,02 2- 101'1 (1250 С) Ga A е“+0,065 0,126 0,003 1- 10"(1250 С) In A е“+0,16 0,144 4- 10 4 — TI A е“+0,26 0,147 IO-5 — Р Д е“—0,044 0,11 0,35 1,3- IO21 (1200 °C) As Д ЕС—0,049 0,118 0,3 1,8- 1021 (1200 С) Si Sb Д ЕС—0,039 0,136 0,023 , 6- 10'" (1350 С) Bi Д Е—0,069 0.146 7- 10 , 8 1О''(132О°С) 0 53 0,126 8- 10—6 3.2 10'° (1320 °C) Ее Д Е‘+0,40 — — — Мп Д Е —0.53 0,127 10~= 3,8 10"'(1320 С) Au А Е +0,39 0,150 2.5 10! 1,2 101'(1300 °C) Д е“—0,30 в А Е +0,01 0,88 10 — Al А Е*+0,01 0,126 0,073 4- 1О2'(7ОО С) Ga А Е*+0,01 0,126 0,037 п 5- 102с (700 С) In А Е +0,01 0,144 1,2- 10“+ 4- 10'я (800°С) TI A EV+O,O1 0,147 4- 10“5 — Р Д Е — 0,01 0,110 0,12 — As Д Е —0,01 0,118 0,03 6 10'9 (800 °C) Sb Д ЕС—0,01 0,136 0,003 5-1020 (700 °C) Bi Д ЕС—0,01 0,146 4,5 10 5 — ЕС—0,27 0,126 ~1 10~5 1,3- 10'г’(870 °C) Ge Fe Д Е^+0,34 Си А Е +0,04 0,135 1,5- 10~5 5- Ю,в (750 °C) Е +0,32 Е —0,26 Е^+0,05 0,150 2,1- 10~5 2- 10" (900 С) Аи А Е^+0,15 Е —0,04 Д Ес—0,20 Zn А Е +0,024 0,131 0,42 2 102О(1238 С) Cd А Е +0,021 0,148 0,02 — Si Д Ес—0,002 0,117 0,14 1 1020 (1238 С) Ge А Е +0,025 Д ДелкиЙ 0,122 0,015 6- 1019 (1238 С) уровень А Е +0,03 _ Sn Д Мелкий 0,140 5- 10~J 6- Ю|В(1238°С) GaAs уровень s д E —0,004 0,104 0,5 — Se Д Е—0,003 0,114 0,40 — Те Д Е —0,003 0,132 0,046 — Е +0,37 0,126 2,0- 10 3 — Ее А Е“+0,54 , Сг А Е +0,81 0.130 5,8- 10_ — Е +0,023 0.135 2 10 — Си А £+0,15 Ev-| 0,24 Ev+0,51 1 А — акцептор, Д.— донор. 2 Ес— положение дна эоны проводимости, Е — положение потолка валентной зоны. 3 Для значений максимальной растворимости в скобках указана температура, которой она соответ- ствует.
Для получения тонких легированных слоёв в приборных
структурах весьма перспективны процессы ионного легиро-
вания (ионной имплантации), в к-рых введение примесных
атомов в приповерхностный слой материала осуществляет-
ся путём бомбардировки соответствующими ионами с энер-
гией от неск. кэВ до неск. МэВ. Возможность введения
практически любой примеси в любой П. м., низкие
рабочие темп-ры процесса, гибкое управление концентра-
цией и профилем распределения вводимой примеси, воз-
можность легирования через диэлектрич. покрытия с полу-
чением тонких сильно легированных слоёв обеспечили
распространение этого метода в технологии ПП приборов.
Однако в процессе ионного легирования генерируются
собств. точечные дефекты структуры, возникают области
разупорядочения решётки, а при больших дозах — аморфи-
зованные слои. Поэтому для получения качеств, легиро-
ванных слоёв необходим последующий отжиг введённых
дефектов. Отжиг проводят при темп-pax, существенно более
низких, чем при диффузии (для Si, напр., не выше
700—В00 °C). После отжига св-ва имплантированных слоёв
близки к св-вам материала, легированного традиц.
методами.
Структурные дефекты в П. м. Осн. структурными де-
фектами в монокристаллах и эпитаксиальных слоях П. м.
являются дислокации, собств. точечные дефекты и их скоп-
ления, дефекты упаковки. При выращивании монокристал-
лов дислокации возникают под действием термич. напря-
жений, обусловленных неоднородным распределением
темп-p в объёме слитка. Др. источники дислокаций в
монокристаллах — дислокации, прорастающие из затравки,
примесные неоднородности, отклонения от стехиометрич.
состава. Часто дислокации образуют в кристаллах устой-
чивые дислокац. скопления — малоугловые границы. Осн.
способы снижения плотности дислокаций в монокристал-
лах: уменьшение уровня термич. напряжений за счёт под-
бора соответствующих тепловых условий выращивания,
обеспечение равномерного распределения состава в объё-
ме, строгий контроль за стехиометрич. составом, введение
«упрочняющих» примесей. В настоящее Время (нач. 90-х гг.)
даже в пром, условиях выращиваются бездислокац. моно-
кристаллы кремния диам. до 150 мм. Успешно решается
задача получения бездислокац. монокристаллов Ge, GaAs,
InSb и ряда др. П. м.
Осн. источниками дислокаций в эпитаксиальных компо-
зициях являются: напряжения несоответствия, обусловлен-
ные различием периодов решётки сопрягающихся материа-
лов; термич. напряжения, обусловленные различием коэф,
термич. расширения сопрягающихся материалов или нерав-
номерным распределением темп-ры по толщине и поверх-
ности наращиваемого слоя; наличие градиента состава по
толщине эпитаксиального слоя. Особенно трудно решается
задача получения малодислокац. гетерокомпозиций. В дан-
ном случае для снижения плотности дислокаций в рабочем
слое заданного состава используют технику создания про-
межуточных по составу «градиентных» слоёв или подбирают
изопериодные (с близкими значениями периодов крист,
решётки) гетеропары. При выращивании на монокристал-
лич. подложке бинарных соединений задача получения изо-
периодных гетеропар решается при использовании четвер-
ных твёрдых р-ров, в состав к-рых входит и материал
подложки.
Важнейшими собств. точечными дефектами в Ge и Si
являются вакансии и междоузельные атомы, а также
различного рода комплексы, образующиеся в результате
взаимодействия этих дефектов между собой или с атомами
остаточных и легирующих примесей. В бинарных ПП сое-
динениях «номенклатура» собств. точечных дефектов суще-
ственно расширяется; к ним относятся: вакансии в любой
из подрешёток; междоузельные атомы обоих компонентов,
к-рые могут находиться в решётке в разл. положениях;
атомы компонента В на местах атомов А и наоборот.
Как и в элементарных П. м., эти «простые» собств.
точечные дефекты способны взаимодействовать между
собой и с примесями с образованием разнообразных
комплексов. Ещё более сложна картина дефектообразо-
вания в многокомпонентных твёрдых р-рах и соедине-
ниях. Осн. источники собств. точечных дефектов — нагрев,
облучение ч-цами высоких энергий, пластич. деформация.
В ПП соединениях весьма существ, роль в их образова-
нии играет отклонение состава от стехиометрического.
Наиболее эффективными способами снижения концентра-
ции собств. точечных дефектов в П. м. являются термо-
обработки в разл. средах. В случае соединений термо-
обработку проводят обычно в атмосфере паров недоста-
ющего компонента, выбирая рабочие темп-ры с учётом
конфигурации области гомогенности.
Применение П. м. Осн. областью применения П. м.
является микроэлектроника. П. м. составляют основу совр.
БИС и СБИС, к-рые делаются в настоящее время (нач.
90-х гг.), как правило, на Si. Дальнейший прогресс в повыше-
нии быстродействия и снижении потребляемой мощности
связан с созданием ИС на основе GaAs, InP и их твёрдых
р-ров с др. соединениями типа А В В больших мас-
штабах используются П. м. для изготовления «силовых»
электронных приборов (вентилей, тиристоров, мощных тран-
зисторов). Здесь также осн. материалом служит Si, а даль-
нейшее продвижение в область более высоких рабочих
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
414
темп-р связано с применением GaAs, SiC и др. широкозон-
ных П. м. С каждым годом расширяется использование П. м.
в солнечной энергетике. Осн. П. м. для изготовления
солнечных батарей являются: Si; GaAs; гетероструктуры
GaKAI1_xAs/GaAs, Cu2S/CdS; a=Si:H; гетероструктуры a=
= Si:H/a=SixC1_x:H. С применением в солнечных бата-
реях некрист. гидрированных П. м. связаны ближайшие
перспективы резкого снижения стоимости солнечных бата-
рей. П. м. используются в произ-ве ПП источников из-
лучения — ПП лазеров и светодиодов. Лазеры делают на
ocjjho^ прямозонных соединений типа А В ,
А В , А В и др. Важнейшие материалы для изготовления
лазеров—гетероструктуры GaxAlf_xAs/GaAs, Gaxlnt_х
ASyP^y/lnP, Gaxln1_xAs/lnP, Gaxln1„xAsyP1_y/GaAs1_xPx.
Для изготовления светодиодов используют CaAs, GaP,
GaAs1_xPx, Gaxln1_xAs, GaxAlt_xAs и др. П. м. составляют
основу совр. фотоприёмных устр-в. Фотоприёмники для
широкого спектрального диапазона изготовляются на основе
Ge, Si, GaAs, GaP, InSb, InAs, GaxAlf_xAs, Gaxln1_xAs,
Gaxln1_xAsyP1__y, CdxHg1_xTe, PbxSn1_xTe и др. П. м. ПП ла-
зеры и фотоприёмники — важнейшие составляющие эле-
ментной базы волоконно-оптич. линий связи. Используются
П. м. для создания разл. СВЧ приборов (биполярные
и полевые транзисторы, транзисторы на горячих эл-нах,
лавинопролётные диоды, генераторы Ганна и др.). Весьма
ответственной областью применения П. м. являются де-
текторы ядерных излучений, для изготовления к-рых ис-
пользуются особо чистые Ge, Si, GaAs, CdTe и др.
На основе П. м. создаются термохолодильники, тензодат-
чики, высокочувствит. термометры, датчики магн. полей,
модуляторы и волноводы ИК излучения, «оптические ок-
на» и др. приборы.
Лит.: Горелик С. С., Дашевский М. Я., Материаловедение полу-
проводников и металловедение, М., 1973; Легирование полупроводников
методом ядерных реакций, Новосиб, 1981; Материалы электронной тех-
ники, ч. 1—2, Новосиб., 1983; Легированные полупроводниковые материа-
лы, М., 1985; Мильвидский М. Г., Полупроводниковые материалы в
современной электронике, М., 1986; Пасынков В. В., Сорокин В. С.,
Материалы электронной техники, 2 изд., М., 1986; Поликристалличе-
ские полупроводники, пер. с англ., М., 1989. М. Г. Мильвидский.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ, электронные
приборы, действие к-рых основано на электронных про-
цессах в полупроводниках. В электронике П. п. используют-
ся в устр-вах для обработки электрич. сигналов, а также
для преобразования одних видов энергии в другие. П. п.
разделяют на два больших класса: дискретные П. п.,
конструктивно оформленные в виде отд. самостоят.
устр-в, и интегральные П. п. — активные элементы
монолитных интегральных схем.
Дискретные П. п. различают по назначению, принципу
действия, типу осн. ПП материала, конструкции и техноло-
гии, виду характеристик, областям применения. К осн.
классам таких П. п. относят: электропреобразова-
тельные приборы, преобразующие электрич. сигналы
(полупроводниковый диод, транзистор, тиристор и др.);
оптоэлектронные приборы, преобразующие световые
сигналы в электрические и наоборот (фоторезистор, фото-
диод, фототранзистор, фототиристор, полупроводниковый
лазер, излучающий диод и т. д.); термоэлектри-
ческие приборы, преобразующие тепловую энергию в
электрическую и наоборот (термоэлемент, термоэлектри-
ческий генератор, терморезистор и т. п.); магнито-
электрические приборы (напр., измерит, преобразова-
тель на основе Холла эффекта); пьезоэлектрические
и тензометрические приборы, к-рые реагируют на
давление или механич. смещение, и др.
Монолитные ИС строятся в основном на обычных прин-
ципах схемотехники и состоят из интегральных диодов,
транзисторов, резисторов, конденсаторов и соединений
между ними. Элементы таких ИС создаются в едином
технологич. цикле на одном кристалле ПП. Если же пас-
сивные элементы изготовляют отдельно (на диэлектрич.
подложке), а активные элементы устанавливают в схему
в виде дискретных бескорпусных полупроводниковых при-
боров, то ИС наз. гибридной.
ИС классифицируют по областям использования — циф-
ровые и аналоговые ИС. Цифровые включают логи-
ческие, ИС памяти и др. Среди аналоговых ИС следует
отдельно выделить СВЧ интегральные схемы.
В зависимости от применяемого полупроводникового
материала различают германиевые, кремниевые, арсенид-
галлиевые и др. П. п. Первыми ПП .материалами были
Se и Си2О, к-рые использовались в выпрямит, диодах.
С изобретением транзистора широкое распространение по-
лучил Ge, к-рый в настоящее время (нач. 90-х гг.)
почти полностью вытеснен Si. Приобретают большое зна-
чение (особенно в оптоэлектронике) разл. двойные, трой-
ные и более сложные соединения (GaAs, СаР, CdS,
CdxHg1_xTe и др.), обладающие ПП св-вами.
По конструктивным и технологич. признакам П. п.
разделяют на точечные и плоскостные; последние,
в свою очередь, делят на сплавные, диффузионные,
мезапланарные, планарные, эпипланарные и др.
В основе технологии большей части П. п. лежит пла-
нарная технология, включающая в себя такие осн. процессы,
как защита поверхности ПП тонкой плёнкой диэлектрика,
фотолитография, диффузия примесей и ионное легирова-
ние, нанесение тонких металлич. плёнок. П. п. выпускают в
металлокерамич. или пластмассовых корпусах, защищающих
приборы от внеш, воздействий (исключение составляют
бескорпусные П. п.).
Пром-стью во всём мире выпускается ок. 30 млрд,
дискретных П. п. и практически такое же кол-во ИС
в год (1990). Номенклатура П. п., выпускаемых во всех
странах, насчитывает св. 100 тыс. типов приборов разл.
назначения. К ним относятся П. п., работающие как на
самых низких частотах (порядка долей Гц), так и в мил-
лиметровом диапазоне (до 100 ГГц и более), в диапазоне
рабочих мощностей от мкВт до неск. кВт.
Малые габаритные размеры, масса и потребляемая
мощность, высокая надёжность и механич. прочность
способствовали распространению П. п. и быстрому раз-
витию полупроводниковой электроники. Одним из осн.
недостатков П. п. является их сильная чувствительность
к разл. вида излучениям, т. е. низкая радиац. стойкость.
Лит.: Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов,
2 изд., М., 1970; Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д.,
Полупроводниковые приборы, 3 изд., М., 1981; Зи С. М., Физике полу-
проводниковых приборов, пер. с англ., кн. 1—2, М., 1984; Чебовский О. Г.,
Моисеев Л. Г., Недошивин Р. П., Силовые полупроводниковые
приборы. Справочник, 2 изд., М., 1985; Нефедов А. В., Гордеева В. И.,
Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги.
Справочник, 2 изд., М., 1985; Полупроводниковые приборы. Диоды„
тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник, под ред. Н. Н. Горюно-
ва, 3 изд., М., 1987; Чернышев А., Основы надежности полупровод-
никовых приборов и интегральных микросхем, М., 1988; Иванов В.,
Аксенов А., Юшин А., Полупроводниковые оптоэлектронные приборы,
2 изд., М., 1988. Я. А. Федотов-
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ БОЛОМЕТР (от греч.
bole — луч и metred — измеряю), прибор для обнаружения
и измерения энергии эл.-магн. излучения (гл. обр. в ИК
диапазоне), основанный на изменении электрич. сопротив-
ления полупроводникового термочувствит. элемента при
нагревании его вследствие поглощения энергии измеряемо-
го излучения. Вместе со спектрометром П. 6. служит
также для изучения спектрального состава излучения.
Чувствит. элемент П. 6. представляет собой тонкий слой
(толщиной до неск. десятков мкм) ПП материала с
большим темп-рным коэф, сопротивления (0,04—0,06 град-
и более). В качестве такого материала обычно исполь-
зуется смесь оксидов марганца и никеля либо поликрист,
смесь оксидов никеля, марганца и кобальта. Для увеличения
поглощения рабочая поверхность ПП слоя в П. 6. за-
черняется. Чувствит. элемент монтируется на цоколе (под-
ложке), теплоёмкость к-рого намного превышает теплоём-
кость чувствит. элемента, при этом повышение темп-ры ПП
слоя, обусловленное поглощением падающего излучения,
быстро выравнивается за счёт теплопроводности. Изменение
электрич. сопротивления чувствит. элемента при нагреве
приводит к изменению напряжения на нагрузочном рези-
сторе, что и служит мерой энергии регистрируемого
излучения.
415
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
Осн. параметры П« б.: коэф, преобразования энергии
излучения в электрич. напряжение, или чувствительность;
постоянная времени, характеризующая быстродействие при-
бора (время установления теплового баланса при облуче-
нии); электрич. сопротивление. Чувствительность и инерци-
онность П. б« зависят от материала подложки, а также
от частоты модуляции регистрируемого излучения. При
измерении модулированного сигнала быстродействие П. 6.
выше, чем при измерении пост, сигнала (подложка не про-
гревается на большую глубину), чувствительность же П. 6.
с увеличением частоты модуляции падает. Типичные зна-
чения чувствительности при частоте модуляции f=15 Гц:
для П. 6. с металлич. подложкой, отделённой от ПП тон-
ким изолирующим слоем, 1200 В/Вт и более; с кварцевой —
700 В Вт, со стеклянной — ок. 60 В/Вт. Наименьшее зна-
чение постоянной времени (т) при f=15 Гц имеют П. 6.
с подложкой из кварца (т=2—5 мс), наибольшее (т=20—
40 мс) — с металлич. подложкой, у П. 6. со стеклянной
подложкой т=5—8 мс. Электрич. сопротивление (при тол-
щине чувствит. слоя 10 мкм) лежит в пределах 1—10 МОм.
Для спектральных измерений применяют компенсац. П. 6.,
состоящий из двух термочувствит. элементов, к-рые вклю-
чаются по мостовой схеме.
П. 6. используются в регистрирующих системах ИК
быстродействующих спектрометров, для бесконтактного
дистанц. измерения темп-ры нагретых и охлаждённых
тел, а также для измерения СВЧ мощности.
Лит.; Приёмники инфракрасного излучения, пер. с франц., М., 1969,
Лебедева В. В., Техника оптической спектроскопии, 2 изд., М., 1986.
А. С- Евстигнеев.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЁКТОР ЯДЕРНЫХ
ИЗЛУЧЁНИЙ, прибор для регистрации ионизирующих
излучений, осн. элементом к-рого является кристалл
полупроводника. П. д. я. и. работает подобно газовой
ионизационной камере, с тем отличием, что вместо
ионизации в газовой среде в П. д. я. и. происходит
образование электронно-дырочных пар в ПП кристалле.
П. д« я. и. разделяют на однородные и неоднородные.
Однородные П. д. я и. представляют собой приборы
(на основе алмаза, GaAs, GaP, CdTe или CdS) с одина-
ковым по всему объёму кристалла типом проводимости.
Серьёзный недостаток таких П. д. я. и., существенно
ограничивающий их применение, — зависимость амплитуды
выходного сигнала от времени, связанная с объёмной
поляризацией. Этого недостатка нет у неоднородных
П. д. я. и. — приборов, содержащих электронно-дырочный
переход (р—п-переход). При подаче на П. д. я. и. отри-
цательного (запирающего) напряжения (10—100 В) область
пространств, заряда вблизи границы р—п-перехода «обед-
няется» носителями заряда. Попадающие в обеднённый
слой быстрые заряженные ч-цы генерируют неравновес-
ные эл-ны и дырки, к-рые под действием электрич.
поля дрейфуют к электродам детектора. В результате во
внеш, цепи возникает электрич. импульс, к-рый затем
усиливается и регистрируется электронной аппаратурой.
Заряд, собранный на электродах П д. я. и., пропор-
ционален энергии ч-цы, поглощённой в объёме детектора.
Поэтому если весь трек заряженной ч-цы лежит в
области пространств, заряда П д. я. и., то выходной
сигнал пропорционален полной энергии заряженной ч-цы
и П. д. я. и. работает как спектрометр.
Первые П. д. я. и. были созданы в сер. 50-х гг.
20 в. на основе Ge и представляли собой поверхностно-
барьерные диоды (см. Шоттки диод) или сплавные диоды.
В настоящее время (нач. 90-х гг.) для регистрации коротко-
пробежных ч-ц (ct-частиц, ионов, осколков деления атом-
ных ядер и т. д.) используют поверхностно-барьерные
П. д. я. и., изготовленные на основе Si, GaAs и др.
ПП кристаллов. Малая энергия образования электронно-
дырочных пар (3,8 эВ у Si, 2,9 эВ у Ge, 4,5 эВ у GaAs и
8 эВ у GaP) и высокая плотность этих кристаллов
позволяют получить спектрометр с высоким энергетич.
разрешением (~0,1 % для ч-ц с энергией ~1 МэВ)
и 100%-ной эффективностью регистрации.
Для регистраций ч-ц с большой длиной пробега
используют П. д. я. и. с р—i—n-структурой (см. р—i—п-Ди-
од), полученной в результате дрейфа примесных ионов Li,
введённых в кристалл р-типа. П. д. я. и. с такой
структурой на основе Si, созданные в нач. 70-х гг.,
имеют толщину слоя пространств, заряда до 5 мм и
могут быть использованы для спектрометрии протонов,
дейтронов и а-частиц с энергией до 20—40 МэВ и эл-нов
с энергией до 2 МэВ. Дрейфовые германий-литиевые
планарные детекторы обеспечивают регистрацию (по вто-
ричным фото- и Комптон-электронам) у-квантов с энергией
в неск. сотен кэВ, а коаксиальные детекторы (с актив-
ным объёмом до 100 см3) — у-квантов с энергией до 10 МэВ.
Эффективность регистрации у-квантов П. д. я. и. невысока
(десятки процентов для £у<1 МэВ) и падает с ростом
энергии до 0,1—0,01 % при Sv>10 МэВ. Для ч-ц высоких
энергий, пробег к-рых превышает толщину обеднённого
слоя, П. д. я. и. позволяют помимо регистрации опре-
делять уд. потери энергии ч-цы d£/dx, а в нек-рых при-
борах — координату х этой ч-цы (позиционно-чувствит.
П. д. я. и.). С помощью П. д. я. и. можно регистрировать и
нейтроны (по заряженным ч-цам — протонам и сх-частицам,
возникающим в результате ядерных реакций в слое в-ва,
нанесённого на поверхность детектора). Обычно в этих
целях используются реакции В10 (n,a)Li ,Li* (n,a)H ,Не (п,р)Н’.
П. д. я. и. применяют в ядерной физике, физике элемен-
тарных ч-ц для определения энергии заряженных ч-ц, реги-
страции интенсивности ионизирующих излучений, иденти-
фикации заряженных ч-ц по величине их энергии,
для определения уд. потерь энергии d£/dx и т. д.
Лит.; Дирнли Дж., Нортроп Д., Полупроводниковые счетчики
ядерных излучений, пер. с англ., М., 1966; Рывкин С. М. и др., в
сб.: Полупроводниковые приборы и их применение, в. 25, М., 1971; Полу-
проводниковые детекторы в дозиметрии ионизирующих излучений, под ред.
В. К. Ляпидевского, М., 1973. Е. Ф. Уваров.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД, двухэлектродный
электронный прибор, изготовленный на основе полупровод-
никового кристалла; разновидность полупроводникового
прибора. Понятие «П. д.» объединяет приборы с разл.
принципами действия, имеющие разнообразное назначение.
Действие П. д. обусловлено св-вами либо электронно-
дырочного перехода, либо контакта металл — полупровод-
ник (Шоттки диоды), либо объёмным эффектом доменной
неустойчивости однородного ПП (диоды с междолинным
переходом электронов).
П. д., работа к-рых основана на использовании р—п-пере-
хода, получили наибольшее распространение. Если к р—п-
переходу диода (рис. 1) приложить напряжение в прямом
направлении, когда положит, полюс источника питания сое-
диняется с областью р-типа, а отрицательный — с областью
п-типа, то потенциальный барьер перехода понижается и
через диод протекает большой прямой ток. При подаче
напряжения обратной полярности потенциальный барьер
повышается и через р—п-переход протекает лишь очень
малый ток неосновных носителей заряда (обратный ток).
На рис. 2 приведена эквивалентная схема такого диода.
Т. о., вольт-амперная характеристика ПП структуры с р—п-
переходом является несимметричной (рис. 3). На этом
св-ве основана работа выпрямительных полупроводниковых
диодов, предназначенных для преобразования перем,
тока (с частотой, как правило, до 5 кГц) в пост. ток. Частот-
ный предел выпрямит. П. д. ограничен инерционностью,
определяемой временем жизни неосновных носителей заря-
да. Для выпрямит, устр-в и др« сильноточных электрич.
цепей выпускают выпрямит. П. д., имеющие допустимый
выпрямленный ток до 300 А и максимальное допустимое
обратное напряжение (Jo6p до неск. кВ. Для повыше-
ния (Jo6p до неск. десятков кВ используют выпрямит, столбы.
Легирование ПП примесями (в основном золотом) поз-
волило существенно уменьшить время жизни носителей
заряда и создать быстродействующие импульсные полупро-
водниковые диоды (со временем переключения 10 —
1О~10 с), предназначенные гл. обр. для работы в режиме
переключения электрич. цепей.
При определённых обратных (т. н. пробивных) напря-
жениях в р—n-переходе возникает электрический про-
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
416
бой, приводящий к резкому возрастанию тока при практи-
чески неизменном напряжении на П. д. (см. Пробой
полупроводниковых приборов). На этом эффекте основана
работа ПП стабилитронов, применяемых гл. обр. в стабили-
заторах и ограничителях пост, и импульсного напряжения,
в качестве источника опорного напряжения и в потенцио-
метрич. устр-вах.
Инерционность развития лавинного пробоя в р—п-пере-
ходе обусловливает возникновение отрицат. дифферен-
циального сопротивления в диапазоне СВЧ, связанного со
сдвигом фаз между током и напряжением в диоде. Этот
принцип лежит в основе работы лавинно-пролётных диодов,
применяемых для генерации СВЧ колебаний, частотный
предел к-рых достигает 150 ГГц. Лавинный пробой р—п-пе-
рехода сопровождается значит, флуктуациями, приводящи-
ми к большой величине шума, что используется в шумовых
диодах.
Полупроводниковый переход при подаче обратного
напряжения (не превышающего (Jogp) ведёт себя как кон-
денсатор, ёмкость Сб к-рого зависит от приложенного
напряжения Это св-во используют в варикапах, приме-
няемых для электронной перестройки резонансных частот
колебат. контуров, в параметрических СВЧ диодах,
служащих для усиления амплитуды сигнала, в у множитель-
ных СВЧ диодах — для умножения частоты сигнала.
ПП СВЧ диоды, служащие для детектирования и пре-
образования электрич. сигналов в СВЧ диапазоне (детектор-
ные СВЧ диоды, смесительные СВЧ диоды и др.),
обычно монтируют непосредственно в волноводных систе-
мах, что предъявляет определённые требования к конструк-
тивному оформлению таких диодов, а также к выбору
структуры и геометрии ПП кристалла. В большинстве
случаев они представляют собой точечные диоды с выпрям-
ляющим контактом металл — полупроводник. Уменьшение
площади р—п-перехода и использование структуры с барье-
ром Шоттки обеспечивают малое значение ёмкости Cg
таких П. д. Для получения низкого сопротивления базы
rg (осн. источник активных потерь) обычно на исходную
ПП пластинку с малым уд. сопротивлением (подложку)
наносят тонкий слой высокоомного ПП методом эпитак-
сиального наращивания. Для управления уровнем мощности
в линиях передачи СВЧ применяются переключательные
СВЧ диоды, работа к-рых основана на резком изменении
их электрич. сопротивления при изменении полярности
подводимого напряжения, а также ограничительные ди-
оды.
К ПП СВЧ диодам относят также туннельные диоды
и обращённые диоды, действие к-рых основано на тун-
нельном эффекте, возникающем в р—п-переходе шириной
не более 10 мкм. Практич. безынерционность этих
приборов в диапазоне СВЧ обеспечивает успешную работу
туннельных диодов в быстродействующих импульсных
устр-вах (мультивибраторах, триггерах и др.), в усилителях
и генераторах электрич. колебаний, а обращённых диодов —
в качестве детекторов и смесителей СВЧ сигнала.
Особую группу П. д. (не содержащих р—п-перехода) со-
ставляют диоды с междолинным переходом
электронов (диоды Ганна), в к-рых благодаря особен-
ностям зонной структуры определённого класса ПП (гл.
обр. GaAs, InP) в сильном электрич. поле возникает
отрицат. дифференциальная проводимость. Диоды Ганна
используются для усиления и генерации СВЧ колебаний с
частотой до 100 ГГц.
Св-во фотонов и ядерных ч-ц образовывать электрон-
но-дырочные пары и увеличивать тем самым обратный
ток р—п-перехода при поглощении излучения в активной
области ПП кристалла, непосредственно примыкающей к
переходу, положено в основу фотодиодов и полупровод-
никовых детекторов ядерных излучений. Наиболее опти-
мальной для данного типа диодов является р—i—п-струк-
тура (см. р—i—п-Диод), характеристики к-рой во многом
сходны с характеристиками р—п-перехода. Излучат, реком-
бинация эл-нов и дырок в условиях протекания через
р—п-переход прямого тока, характерная для нек-рых ПП
структур, используется в излучающих диодах и полупро-
водниковых лазерах, к-рые также могут быть отнесены
к П. д. Спектр излучения определяется шириной за-
прещённой зоны ПП, а кроме того, легирующими при-
месями, образующими излучат, центры рекомбинации.
К П. д. относят также неуправляемую четырёхслойную
р—п—р—п-структуру; такие приборы наз. динисторами.
Для изготовления П. д. широко применяют планарную
технологию, при этом получили распространение разл.
технологич. методы (сплавление, диффузия, эпитакси-
альное наращивание и др.). В качестве полупроводнико-
вых материалов и^роль^уют гл. обр. Si, Ge, полупро-
водники группы А —В (напр., GaAs, GaP, InP) и их
твёрдые р-ры, в качестве контактных материалов —
Полупроводниковый диод. Рис. 1. Структурная
схема полупроводникового диода с р—п-пере-
ходом: 1 — кристалл; 2 — выводы (токоподводы);
3 — электроды (омические контакты); 4— плос-
кость р—п-перехода.
Рис. 2. Эквивалентная схема полупроводникового
диода с р—п-переходом: г__п— нелинейное со-
противление р—л-перехода; rg — сопротивление
объёма полупроводника (базы диода); г —
сопротивление поверхностных утечек; —
барьерная ёмкость р—п-перехода; СДИф — Диф-
фузионная ёмкость, обусловленная накоплением
подвижных зарядов в базе при прямом напряже-
нии; Ск — ёмкость корпуса; L —индуктивность
токоподводов; А и Б — выводы. Сплошной линией
показано подключение элементов, относящихся
к собственно р—п-переходу.
Рис. 3. Типичная вольт-амперная характеристика
полупроводникового диода с р—п-переходом:
U — напряжение на диоде; I — ток через диод,-
Uogp и /обр — максимальное допустимое обрат-
ное напряжение и соответствующий обратный
ток; UCT—напряжение стабилизации.
417
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
Au, Al, Sn, Ni, Си. Для защиты ПП кристалла П. д. обычно
помещают в металлостеклянный, металлокерамич., стеклян-
ный или пластмассовый корпус (рис. 4).
С развитием ПП электроники совершился переход к
произ-ву (наряду с дискретными П. д.) диодных струк-
тур в ПП монолитных интегральных схемах и функцион.
устр-вах.
От своих электровакуумных аналогов (напр., кенотрона,
газоразрядного стабилитрона) П. д. отличаются, как прави-
ло, значительно большей надёжностью и долговечностью,
меньшими габаритными размерами и массой, лучшими
техн, характеристиками, меньшей стоимостью и поэтому
вытесняют их в большинстве областей. П. д. применяются
в радиоэлектронике, электротехнике, вычислит, технике и
автоматике; используются в устр-вах передачи и отобра-
жения информации и др.
Лит.: Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов,
2 изд., М., 1970; Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов,
пер. с англ., кн. 1—2, М., 1984; Пасынков В. В., Чиркин Л. К.,
Шинков А. Д., Полупроводниковые приборы, 4 изд., М., 1987.
В- К. Аладинскнй.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КВАНТОВЫЙ УСИ-
ЛИТЕЛЬ, квантовый усилитель эл.-магн. колебаний оптич.
диапазона длин волн, в к-ром активной средой служит
крист, полупроводник. Различают П. к. у. с электрон-
ной или оптической накачкой (рис., а), в к-рых
активная среда, выполненная на основе ПП гетероструктуры
либо ПП монокристалла, возбуждается электронным или
оптич. пучком, и инжекционные квантовые уси-
лители (рис., б), в к-рых накачка осуществляется в
результате пропускания инжекционного тока в ПП струк-
туре с электрон но-дырочным переходом (р—п-переходом).
По конструкции и технологии изготовления П. к. у. аналогич-
ны полупроводниковым лазерам соответствующих типов,
с той лишь разницей, что в П. к. у. устранена обратная
связь по излучению, напр. за счёт просветления вход-
ной и выходной граней кристалла. К гл. достоинствам
П. к. у. относятся малая инерционность (—10— с), миниа-
тюрность (— 500X200 мкм2), высокий коэф, усиления
(-10'), малая потребляемая мощность (~100 мВт). Его
чувствительность ограничивается уровнем собств. спонтан-
ных шумов, определяемых по формуле:
где hv — энергия кванта излучения, Av — спектральная
полоса усиления, х— безразмерный коэф., зависящий от
волноводных св-в усиливающей среды. Высокая чувстви-
тельность реализуется в П. к. у. при узкополосном вход-
ном сигнале и спектральной селекции спонтанных шумов на
выходе усилителя. Напр., ХРш=2,4-10~ Вт при hv=1,5 эВ,
Av=10b Гц и х=2. Из П. к. у. наиболее перспективны
инжекц. квантовые усилители ввиду простоты их конструк-
ции и устр-в электрич. питания. Они применяются в систе-
мах высокоинформативной волоконно-оптич. связи, оптич.
гетеродинирования и др., перспективны для использования
в волоконно-оптич. интерферометрич. датчиках. При
практич. использовании инжекционных квантовых усили-
телей возникают трудности эффективного ввода усиливае-
мого сигнала в активную область из-за её малых размеров.
Лит.: Ярив А., Квантовая электроника, пер. с англ., 2 изд., М., 1980;
Ривлин Л. А., Семенов А. Т., Якубович С. Д., Динамика и спект-
ры излучения полупроводниковых лазеров, М., 1983; Голдобин И. С. и др.,
«Квантовая электроника», 1984, т. 11, № 2, с. 375—81. А. Т- Семёнов.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР, лазер, в к-ром в
качестве активной среды используются полупроводниковые
материалы. Идея о возможности генерации вынужденного
излучения в оптич. диапазоне эл.-магн. волн путём ис-
пользования в качестве активной среды ПП кристаллов
впервые высказана сов. учёным Н. Г. Басовым с сотруд-
никами в 1958. В 1960 он же предложил способ воз-
буждения (накачки) ПП посредством облучения их пучком
ускоренных эл-нов, а в 1961 —инжекц. лазер, в к-ром на-
качка осуществляется инжекцией носителей заряда через
электронно-дырочный переход (р—п-переход). Эти идеи
реализованы в 1962—64: в 1962 амер, физик Р. Холл и
др. получили когерентное излучение из смещённого в пря-
мом направлении р—п-перехода в GaAs при темп-ре
Г=ВО К; в 1963 в Физ. ин-те им. П. Н. Лебедева АН СССР
получена генерация в лазере на основе CdS при накач-
ке электронным пучком, а в 1964—и при оптич. возбуж-
дении GaAs от рубинового лазера. Большая заслуга в
совершенствовании П. л. принадлежит группе сов. учёных
под рук. Ж. И. Алфёрова, предложивших использовать
в структуре резонатора П. л. гетеропереходы. Успешной
реализации П. л. предшествовали исследования разл. полу-
проводниковых материалов. Чтобы довести характерис-
тики П. л. до уровня, приемлемого для практич. приме-
нений, кроме обычных для ПП материалов требова-
ний (чистоты ПП, совершенства крист, структуры и т. д.)
было необходимо обеспечить высокие квантовый выход
излучения, оптич. прозрачность в соответствующем диапа-
зоне длин волн и оптич. однородность ПП МОНО-
Рис. 4. Полупроводниковые диоды (внешний вид).
Полупроводниковый
квантовый усилитель.
Схемы конструкций по-
лупроводниковых кван-
товых усилителей с элек-
тронной накачкой (а) и
с накачкой инжекцион-
ным током (6).
27 Энц. словарь «Электроника»
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
418
кристаллов. В результате к кон. 80-х гг. до пром, произ-ва
доведены неск. типов П. л., среди к-рых доминируют
лазеры на основе трёх- и четырёхкомпонентных ПП мате-
риалов (GaAlAs, InGaPAs и Др.), работающие при комнат-
ной темп-ре на длинах волн 1,6—0,75 мкм. Все типы П. л.
имеют сильно выраженную зависимость порога генерации
от темп-ры ПП кристалла. Характер этой зависимости в
большой степени определяется особенностями энергетич.
спектра электронных состояний в данном типе ПП. Одна-
ко во всех случаях охлаждение рабочих кристаллов при-
водит к существ, уменьшению порога генерации и улуч-
шению таких характеристик П. л., как кпд и мощность
генерации. Поэтому нек-рые совр. П. л. работают при низ-
ких темп-pax с использованием криогенных систем.
Генерация вынужденного излучения в ПП обусловлена
квантовыми переходами эл-нов как между энергетич. уров-
нями зоны проводимости и энергетич. уровнями валент-
ной зоны, так и с участием примесных уровней (перехо-
ды донорный уровень — акцепторный уровень, зона прово-
димости — акцепторный уровень, донорный уровень — ва-
лентная зона), а также через экситонные состояния.
Критерий необходимых условий для возникновения ин-
версии населённостей в ПП при квазиравновесном рас-
пределении эл-нов по уровням в валентной зоне и зоне
проводимости обычно записывается в виде:
11е + НЬ>|1''. О)
где |1е и — квазиуровни Ферми (см. Ферми уровень)
для электронной и дырочной подсистем; hv — энергия
кванта рабочего перехода. В большинстве случаев этот
критерий оказывается справедливым, однако при наличии
примесных уровней условие (1) может нарушаться.
По способу накачки П. л. можно разделить на 4 осн.
типа: 1) инжекц. лазеры на р—п-переходах (к этому ти-
пу обычно относят и лазеры на гетеропереходах); 2) с воз-
буждением (накачкой) электронным пучком; 3) П. л. с оптич.
накачкой; 4) стримерные лазеры. В инжекц. П. л. лазер-
ное излучение возникает в результате рекомбинации
эл-нов и дырок в р—п- или гетеропереходе при про-
текании через него тока в прямом направлении; малые
размеры, простота способа возбуждения, высокая надёж-
ность сделали инжекц. П. л. самыми массовыми приборами
квантовой электроники (подробно об этих П. л. см. в ст.
Инжекционный лазер). Принцип действия П. л. с накач-
кой электронным пучком состоит в том, что быст-
рые эл-ны при прохождении через кристалл ионизуют
атомы решётки, образуя быстрые вторичные ч-цы, к-рые,
в свою очередь, образуют третичные и т. д. Этот про-
цесс происходит до тех пор, пока ср. энергия ч-ц в лави-
не не снизится до величины порядка 3fig, где £д — шири-
на запрещённой зоны. Образовавшиеся в кристалле «го-
рячие» электроны и дырки быстро (за время, меньшее,
чем время излучат, рекомбинации) приходят в тепловое
равновесие с решёткой с образованием термодинамически
равновесной электронно-дырочной плазмы; если её концен-
трация удовлетворяет условию (1), то излучат, рекомби-
нация и приводит к генерации вынужденного излучения.
Теоретич. кпд лазеров данного типа не зависит от вида
кристалла, выбранного в качестве активной среды, и сос-
тавляет -0,3. П. л. с накачкой электронным пучком, в
свою очередь, подразделяются на лазеры с продольной
и поперечной накачкой (рис.). Они могут работать как
в квазинепрерывном режиме со сканированием электрон-
ным пучком по кристаллу, так и в частотно-импульсном
режиме. Для увеличения импульсной мощности применяют
многоэлементные лазеры, состоящие из набора отдельных
элементов, выполненного в виде матрицы, возбуж-
даемой общим электронным пучком. Мощность много-
элементных П. л. с накачкой электронным пучком может
достигать величины —10'—108 Вт при частоте следования
импульсов в неск. Гц и их длительности 5—10 нс. Ср.
мощность сканирующих П. л. с продольной накачкой может
составлять неск. десятков Вт при азотном охлаждении и
неск. Вт при комнатной темп-ре. Лазеры с накачкой элект-
ронным пучком обладают самым широким из всех П. л.
спектральным диапазоном, поскольку для своего функ-
ционирования не требуют создания сильно легированных
(вырожденных) р—п-переходов, что снимает серьёзные
технологич. трудности, связанные с выращиванием широко-
зонных монокристаллов р-типа, необходимых для функцио-
нирования инжекц. лазеров.
В П. л. с оптической накачкой для осуществления
возбуждения необходимо, чтобы энергия кванта накачки
удовлетворяла условию hvH>£g (однофотонное возбуж-
дение) или 2hvH>£g (нелинейное по интенсивности двух-
фотонное возбуждение). При поглощении кристаллом кван-
та света в валентной зоне образуется «горячая» дырка,
а в зоне проводимости — электрон. Дальнейшие процессы,
приводящие к генерации вынужденного излучения, анало-
Попупроводкиновый лазер. Схемы полупро-
водниковых лазеров с поперечной (а) и лро-
6
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
419
гичны рассмотренному выше случаю накачки электронным
пучком. В стримерных П. л. электронно-дырочная плаз-
ма возникает в результате лавинного пробоя под дей-
ствием электрич. поля при приложении к кристаллу им-
пульса высокого напряжения. За фронтом волны ударной
ионизации напряжённость электрич. поля резко уменьшает-
ся вследствие увеличения проводимости, обусловленной
неравновесными носителями, что приводит к остыванию
электронно-дырочной плазмы и выполнению условия (1).
В результате генерируется оптич. импульс длительностью
неск. пс. Поскольку для оптич. накачки требуется др.
лазер, а стримерные П. л. очень нестабильны и, кроме
того, требуют громоздких источников питания, то эти два
типа П. л. широкого применения не получили. Наиболее
перспективны для практич. использования (после инжекц.
лазеров) П. л. с накачкой электронным пучком. Осн. их
применения: лазерные дисплеи (см., напр., Квантоскоп),
устр-ва оптич. растровой микроскопии, оптич. локации
и дальнометрии, а также эффективные источники накач-
ки лазеров на красителях, перестраиваемых по длине
волны. Возможно использование стримерных П. л. в мет-
рологии для измерения длительности переходных процес-
сов в фотоприёмниках.
Перспективы развития П. л. связаны с использованием
в качестве активной среды П. л. монокристаллов с разл.
шириной запрещённой зоны fig, с помощью к-рых можно
получать генерацию вынужденного излучения в очень
широком диапазоне длин волн, примерно от 30 до 0,3 мкм.
Использование в качестве рабочих переходов квантовых
переходов между возбуждёнными экситонными состоя-
ниями позволяет расширить этот диапазон до дальнего
ИК (— до 400 мкм). Применяя в качестве активной сре-
ды многокомпонентные твёрдые р-ры замещения
(GaAlxAs,_K, In Ga, P^ASj^ CdSSe и т. д.) разл. соста-
ва, можно изготовлять П. л. с заданной длиной волны
генерации или с плавной перестройкой длины волны. В
небольших пределах перестройку частоты П. л. можно осу-
ществлять также путём изменения темп-ры активной об-
ласти или введения внеш, селективной по частоте обрат-
ной связи в пределах полосы усиления.
Лит.: Басов Н. Г., By л Б. М., Попов Ю. М., «ЖЭТФ», 1959, т. 37,
в. 2, с. 587—88; Басов Н. Г., Богданкевич О. В., Девятков А. Г.,
«ДАН СССР», 1964, т. 155, № 4, с. 783; Алфёров Ж. И. и др., «ФТП»,
1968, т. 2, в. 10, с. 1545—47; Басов Н. Г. и др., «Письма в ЖЭТФ», 1974,
т. 19, в. 10, с. 650—54; Богданкевич О. В., Дарзнек С. А., Ели-
сеев П. Г., Полупроводниковые лазеры, М., 1976; Кейси X., Па ниш М.,
Лазеры на гетероструктурах, пер. с англ., т. 1—2, М., 1981.
О. В. Богданкевич.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МОНОКРИСТАЛЛИ-
ЧЕСКИЙ РЕЗИСТОР (диффузионный резистор), посто-
янный резистор, выполненный и используемый в составе
полупроводниковой микросхемы. П. м. р. получают мето-
дами диффузии или ионного легирования в слоях тран-
зисторной структуры и формируют непосредственно в
процессе изготовления микросхемы. П. м. р. могут быть
реализованы на основе любой из структурных областей
транзистора. Обычно П. м. р. создают на основе базовой
области (уд. поверхностное электрич. сопротивление до
3 кОм/кв) транзистора; эмиттерная область из-за наиболь-
шей концентрации примесей используется для формиро-
вания резисторов с малым уд. электрич. сопротивлением
(до 3 Ом/кв), а резисторы, сформированные в коллектор-
ной области (уд. сопротивление до 200 Ом/кв), обладают
достаточно большим темп-рным коэф, сопротивления ар.
От др. элементов (участков) микросхемы П. м. р. изоли-
руются р—п-переходом или слоем диэлектрика. Форма
и размеры областей определяются рисунком фотошабло-
на, процессами фотолитографии, диффузии и ионной
имплантации, последний метод позволяет изготовлять
П. м. р. с мин. разбросом величины сопротивления.
Сопротивление П. м. р. определяется уд. электрич. со-
противлением ПП слоя, его толщиной и занимаемой
площадью, размеры к-рой ограничиваются величиной
мощности рассеяния (предельно допустимая уд. мощность
рассеяния 5 мВт/мм2). Макс, напряжение на П. м. р.
не может быть больше напряжения смещения, к-рое,
в свою очередь, не может превышать пробивного напря-
жения изолирующего перехода. П. м. р. обладают относи-
тельно большим знакопеременным ар, что обусловлено
темп-рной зависимостью подвижности и концентрации носи-
телей заряда в объёме ПП слоя.
Для многих типов микросхем, особенно цифровых, ког-
да требуется выдерживать лишь необходимое соотноше-
ние между сопротивлениями неск. резисторов, трудности,
связанные с точным воспроизведением абс. значения сопро-
тивления, и нелинейность характеристик П. м. р. не являют-
ся препятствием их широкому использованию, тем более
что для формирования П. м. р. не нужно дополнит, опера-
ций, к-рые удорожают микросхему.
Лит.: Пономарев М. Ф., Конструкции и расчет микросхем и мик-
роэлементов ЭВА, М., 1982; Агаханян Т. М., Интегральные микро-
схемы, М., 1983; Е ф и м о в И. Е., К о з ы р ь И. Я., Г о р 6 у н о в Ю. И., Мик-
роэлектроника, 2 изд., М., 1987. К. И. Мартюшон, А. А. Сорока.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПЕРЕХОД, область про-
странственного заряда (ОПЗ), примыкающая к границе
раздела между соприкасающимися металлом и полупро-
водником либо двумя полупроводниками (с различной ши-
риной энергетич. зон), либо между двумя областями в
объёме одного полупроводника (различающимися типом
или величиной электропроводности). Причина возникнове-
ния ОПЗ — различие в величинах работы выхода электро-
нов контактирующих материалов (областей). Чем меньше
работа выхода (Ф), тем большее количество эл-нов спо-
собно перейти границу раздела контактирующих ма-
териалов (А и В). При ФА<ФВ возникает диффузион-
ный поток эл-нов через границу раздела из мате-
риала А в материал В. В результате диффузии по обе
стороны границы раздела накапливаются равные по вели-
чине и противоположные по знаку нескомпенсированные
пространств, электрич. заряды — отрицательный QB, об-
разованный в В перешедшими из А эл-нами, и положи-
тельный Qa, созданный в А ионизир. атомами, остав-
шимися после ухода в В нейтрализовавших их эл-нов.
Образование зарядов приводит к появлению в области,
примыкающей к границе раздела, электрич. поля, под
действием к-рого возникает дрейфовый поток эл-нов из
А в В. По мере того как в результате диффузии
эл-нов из А в В растут ОА и QB, возрастает напряжён-
ность электрич. поля Е в ОПЗ и соответственно возрас-
тает дрейфовый поток эл-нов из В в А. Этот рост про-
должается до тех пор, пока встречные диффузионный и
дрейфовый потоки не станут равными и таким образом
результирующий поток эл-нов через границу раздела не
окажется равным нулю. В этот момент достигается сос-
тояние термодинамич. равновесия, характеризуемое одина-
ковыми значениями ср. энергии эл-нов в обоих контак-
тирующих материалах (выравниванием Ферми уровней в
А и В) и стационарным распределением эл-нов в ОПЗ
Расстояние, на к-рое в состоянии термодинамич. равнове-
сия простирается ОПЗ в направлении, перпендикулярном
границе раздела в каждом из контактирующих материа-
лов — 6А и йв, можно определить по формулам, свя-
зывающим глубину проникновения электрич. поля в мате-
риал с электрич. потенциалом <р на его поверхности:
bA=^A^2e(fA/kT- f>B=^B^2eifB/kT,
где gA и Ув — дебаевские радиусы экранирования для
материалов А и В; It — постоянная Больцмана, Т — темп-ра;
е — заряд эл-на; <Pa=TaUk, Ч,в=:ув^к (UK — контактная раз-
ность потенциалов; уА=1/(1+Ув,"д) и Тв=1/(1+£а'£в) —
коэффициенты, характеризующие долю UK, падающую в
каждом из контактирующих материалов. Общая протяжён-
ность ОПЗ в направлении, перпендикулярном границе раз-
дела, наз. шириной П. п. 6. В состоянии термодинамич.
равновесия 6«6А-|-дв, т. е. ширине потенциального барь-
ера, возникающего на границе раздела; высота же этого
барьера равна UK.
В зависимости от знака разности ФА—Фв и природы
контактирующих материалов вид стационарного распре-
деления эл-нов в ОПЗ может быть различным. В том
27’
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
420
случае, когда вся ОПЗ или её часть оказывается обеднён-
ной подвижными носителями заряда в такой степени, что
электропроводность ОПЗ (или её части) становится более
низкой, чем электропроводность прилегающих к ОПЗ ква-
зинейтральных областей контактирующих материалов, П. п.
наз. выпрямляющим, в противном случае — н е в ы -
прямляющим. Различие в названии отражает тот факт,
что выпрямляющий П. п. имеет несимметричную вольт-
амперную характеристику, вследствие чего он может вы-
прямлять перем, электрич. сигналы. Несимметричность ВАХ
выпрямляющих П. п. обусловлена зависимостью высоты по-
тенциального барьера и, следовательно, электрич. сопротив-
ления П. п. от полярности внеш, электрич. напряжения,
приложенного к структуре, содержащей П. п. и прилегаю-
щие к нему квазинейтральные области контактирующих
материалов. Поскольку выпрямляющий П. п. обладает боль-
шим, чем эти области, электрич. сопротивлением, внеш,
электрич. напряжение U практически полностью падает
на П. п. В зависимости от полярности U высота по-
тенциального барьера либо уменьшается до UK—U (пря-
мое смещение), либо увеличивается до UK-|~U (обратное
смещение). Соответственно уменьшается или увеличивается
ширина П. п. При этом электрич. сопротивление струк-
туры, содержащей выпрямляющий П. п., при прямом сме-
щении оказывается значительно меньше, чем при обрат-
ном; это, в свою очередь, приводит к зависимости ве-
личины протекающего через выпрямляющий П. п. тока от
полярности внеш, приложенного напряжения. Если при пря-
мом смещении величину U считать положительной, а при
обратном смещении — отрицательной, то для всех выпрям-
ляющих П. п. (за исключением П. п. в вырожденном ПП)
ВАХ (при всех U, кроме обратных U^Unp — напряжения
пробоя выпрямляющего П. п.) можно описать формулой:
J = I^exp(eU/kT) -Ц,
где I — ток через переход; ls — ток насыщения, к-рый
практически не зависит от U и определяется лишь св-вами
контактирующих областей. При обратных U^Unp происхо-
дит резкое увеличение обратного тока (пробой П. п.).
Это увеличение обусловлено возникновением при пробое
выпрямляющего П= п. дополнит, подвижных носителей за-
ряда, способных перейти через его границы. По своей
природе пробой П. п. может быть электрическим и тепло-
вым, по месту в П. п., где он развивается,— объёмным и
поверхностным, по характеру распределения обратного тока
по площади (периметру) П. п. — однородным и локальным.
В зависимости от физ. механизма приводящих к электрич.
пробою явлений его принято подразделять на лавинный
и туннельный (зенеровский). Оба эти вида пробоя раз-
виваются вследствие того, что растущая с ростом обрат-
ного напряжения напряжённость электрич. поля достигает
определённого критич. значения, при к-ром под действием
ударной ионизации атомов ПП ускоренными электрич.
полем подвижными носителями заряда происходит лавин-
ное умножение носителей заряда в бесконечное число
раз, либо вероятность туннелирования эл-нов (см. Тун-
нельный эффект) через запрещённую зону ПП увеличи-
вается с ростом напряжённости электрич. поля настолько,
что обратный ток возрастает примерно на порядок. В вы-
прямляющих П. п., ширина к-рых достаточна для эффектив-
ного развития лавинного умножения носителей, критич.
напряжённость и соответствующее напряжение пробоя оп-
ределяются туннелированием, в широких П. п. — лавин-
ным умножением, при промежуточных значениях ширины
П. п. — обоими этими факторами.
Тепловой пробой выпрямляющих П. п. возникает из-за
того, что критич. значения достигает растущая с ростом
обратного напряжения электрич. мощность, рассеиваемая
в П. п. В результате происходит разогрев П. п., приводя-
щий к резкому росту обратного тока. В свою очередь,
рост обратного тока приводит к дальнейшему разогреву
П. п., а это — к ещё более резкому нарастанию обрат-
ного тока и т. д.
Поверхностный пробой выпрямляющего П. п. — это про-
бой, к-рый происходит в месте выхода П. п. на поверх-
ность контактирующих материалов; на величину пробивного
напряжения при таком пробое существенное влияние ока-
зывают поверхностные состояния. Он возникает в том слу-
чае, когда ширина П. п. в месте его выхода на поверх-
ность оказывается из-за влияния заряда поверхностных
состояний меньше, чем в толще ПП. Вследствие этого
напряжённость электрич. поля на поверхности превышает
напряжённость в объёме ПП и пробой развивается при
меньших значениях обратного напряжения.
Тепловой пробой в реальных П. п. практически всегда,
а электрический довольно часто носят локальный характер.
Локальный тепловой пробой происходит в том случае, ког-
да из-за наличия дефектов структуры ПП или из-за
статистич. флуктуаций обратного тока в П. п. образуется
канал (шнур), темп-ра в к-ром превышает темп-ру в осталь-
ной части П. п. Локальный электрич. пробой П. п. возни-
кает из-за структурных неоднородностей в ПП, приводя-
щих к локальному росту напряжённости электрич. поля.
Величина пробивного напряжения как при электрическом,
так и при тепловом пробое зависит от электрофиз. св-в
контактирующих материалов (в частности, при электрич.
пробое она растёт с уменьшением их электропроводности),
при тепловом она, кроме того, зависит от теплового
сопротивления между выпрямляющим П. п. и окружающей
средой. Ход ВАХ в области пробоя зависит от природы
и механизма пробоя: при туннельном пробое рост об-
ратного тока происходит при нек-ром увеличении обрат-
ного напряжения; при лавинном обратный ток растёт при
практически пост, обратном напряжении; при тепловом
рост обратного тока сопровождается уменьшением обрат-
ного напряжения (эту область ВАХ принято называть об-
ластью отрицат. сопротивления).
Из решения уравнения электрич. нейтральности вы-
прямляющего П. п. следует, что при увеличении прямого
смещения заряды QA и QB уменьшаются, а при увели-
чении обратного смещения — растут. Соответственно
уменьшается и растёт ширина П. п., поскольку при изме-
нении величины зарядов перемещаются границы перехо-
да. Т. о., выпрямляющий П. п. обладает нек-рой ёмкостью
С (её наз. барьерной), к-рая зависит от величины и
полярности приложенного внеш, напряжения, и, следова-
тельно, можно говорить о вольт-фарадной характеристике
(ВФХ) выпрямляющего П. п. Для плоского одномерного
выпрямляющего П. п. величину С можно вычислить по фор-
муле, применяемой для расчёта ёмкости плоского конден-
сатора, подставив в неё вместо толщины диэлектрич. слоя
ширину П. п. Такая возможность обусловлена, однако, не
тождественностью структур плоского одномерного выпрям-
ляющего П. п. и плоского конденсатора (в частности, в них
по-разному распределены заряды), а одинаковым харак-
тером зависимости величины заряда от внеш, напряже-
ния. Вид ВФХ выпрямляющего П. п. зависит от распре-
деления легирующих примесей в контактирующих областях.
Выпрямляющий П. п. является осн. функцион. элемен-
том мн. типов ПП приборов. Разнообразные св-ва выпрям-
ляющего П. п. подробно рассматриваются при описании
этих приборов (см., напр., Полупроводниковый диод. Тран-
зистор, Тиристор) и разл. типов П. п. (см. Электронно-
дырочный переход, Гетеропереход, Гомолереход, Изотип-
ный переход. Контакт металл — полупроводник. Контакт
полупроводник — полупроводник. Выпрямляющий контакт).
Структуры, содержащие один или неск. выпрямляющих
П. п., используются для детектирования, генерации, усиле-
ния электрич. сигналов, преобразования их частоты, ста-
билизации электрич. напряжения, регистрации и преобразо-
вания разл. видов излучения, в качестве источников
излучения, датчиков давления, темп-ры и т. п. Невыпрям-
ляющие П. п. являются обычно частью структуры оми-
ческого контакта. Кроме деления П. п. на выпрямляю-
щие и невыпрямляющие их принято классифицировать:
а) по типу контактирующих материалов на переходы
металл — ПП, гетеропереходы и гомопереходы; 6) по спо-
собу создания — на поверхностно-барьерные, сплавные (в
421
ПОЛЯРИЗАЦИИ
т. ч. микросплавные), диффузионные (в т. ч. планарные),
эпитаксиальные и т. д.; в) по типу проводимости кон-
тактирующих материалов — на изотипные и анизотипные;
г) по соотношению между линейными размерами, оп-
ределяющими площадь П. п., и характеристич. длиной ПП
прибора (напр., шириной ОПЗ) — на точечные и плоскост-
ные; д) по характеру изменения осн. электрофиз. пара-
метров ПП в направлении, перпендикулярном границе
раздела,— на резкие и плавные; е) по соотношению про-
тяжённостей (в том же направлении) отрицательно и поло-
жительно заряженных частей ОПЗ — на симметричные
и несимметричные; ж) по ф-циям, выполняемым в ПП
приборах,— на эмиттерные, коллекторные (в биполярном
транзисторе), затворы (в униполярном) и др.; з) по спо-
собности инжектировать в прилегающую к П. п. квази-
нейтральную область ПП неосновные носители заряда (см.
Инжекция носителей заряда) — на инжектирующие и неин-
жектирующие (к последним относятся изотипные П п.
и переходы металл — ПП). В инжектирующих П. п. — вслед-
ствие диффузионного характера распространения инжекти-
руемых (при подаче на П. п. положит, смещения) но-
сителей в квазинейтральной области — ток через П. п. ус-
танавливается с нек-рым запаздыванием по отношению к
внеш, напряжению. Это означает, что структура, содер-
жащая П. п. и квазинейтральную область, обладает нек-рой
ёмкостью, получившей назв. диффузионной. В отличие
от барьерной ёмкости, диффузионная зависит не только от
параметров собственно П. п., но и от параметров ква-
зинейтральной области, а также от частоты перем, напря-
жения.
Лит.: Степаненко И. П., Основы микроэлектроники, М.г 1980;
Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., кн. 1,
М., 1984; Шалимова К. В.„ Физика полупроводников, 3 изд., М., 1985;
Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д-, Полупроводниковые
приборы, 4 изд., М-, 1987. А. С. Смульский.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЁНИЯ (устар, назв. кон-
вертер), устройство, в к-ром пост, ток одного напря-
жения преобразуется с помощью полупроводниковых при-
боров в пост, ток другого напряжения; относится к источ-
никам вторичного электропитания. Использование ПП при-
боров в преобразователях электрич. энергии позволило
исключить из конструкции вращающиеся или вибрирую-
щие контакты, что существенно улучшило техн, показа-
тели П. п. п. н. по сравнению с выполняющими ту же
роль вибропреобразователями. П. п. п. н. обладают высоким
кпд, имеют большой срок службы и низкий уровень по-
мех радиоприёму.
Различают П. п. п. н. с однократным преобразованием
электроэнергии (рис., а) и с двукратным преобразованием,
сочетающие звенья инвертирования и выпрямления (т. н.
д в у х з в е н н ы е П. п. п. н.), преобразующие сначала пост,
ток от источника питания в перем, ток высокой частоты
(промежуточное преобразование), а затем — этот перем,
ток в пост, ток другого напряжения (рис., б, в). В качест-
ве П. п. п. н. первого типа применяют регуляторы пост,
напряжения, у к-рых ПП регулирующий орган работает в
непрерывном (линейном) режиме, выполняя роль гасящего
резистора. Такие П. п. п. н. являются одноканальными; они
не обеспечивают повышения напряжения и не имеют
электрич. изоляции между входом и выходом.
В отличие от П. п. п. н. с однократным преобразова-
нием, двухзвенные преобразователи могут выполняться
одно- и многоканальными, с электрич. изоляцией входа
от выхода и выходных каналов друг от друга (практи-
чески с любыми значениями выходного напряжения). Пре-
образование пост, тока в переменный осуществляется путём
периодич. подключения источника пост, напряжения попе-
ременно то к одной, то к другой половине первичной
обмотки трансформатора; в качестве ключевых элементов,
как правило, используют транзисторы, реже тиристоры (см.
также Инвертор). Перем, напряжение вторичной обмотки,
имеющее прямоугольную форму, выпрямляется (чаще
всего с помощью полупроводниковых диодов) и сглажи-
вается. Частота переключения транзисторов определяется
величиной приложенного напряжения и параметрами транс-
форматора. Увеличение частоты переключения приводит
к уменьшению массы и габаритных размеров трансформа-
тора и конденсатора сглаживающего фильтра, но ограни-
чено инерционными св-вами ПП приборов. Коэф, передачи
по напряжению в таких П. п. п. н. регулируется дискретно
(изменением коэф, трансформации) или плавно (напр.,
посредством частотно- или фазово-импульсной модуляции
сигнала). Постоянство выходного напряжения при воздей-
ствии дестабилизирующих факторов обычно достигается
введением в П. п. п. н. замкнутой компенсац. системы ста-
билизации.
Двухзвенные П. п. п. н. различаются по способу возбуж-
дения (с самовозбуждением и с независимым возбуж-
дением — при помощи задающего генератора), по виду
обратной связи (напр., трансформаторная обратная связь
по току или напряжению), по схеме включения транзисто-
ров (с общим эмиттером, с общим коллектором или с
общей базой). Кроме того, они подразделяются на двух-
тактные и однотактные. Двухтактные преобразователи, в
свою очередь, могут быть симметричными и несиммет-
ричными, однотактные же различаются по схеме подклю-
чения вентиля к выходной обмотке.
Лит.: Моин В. С., Лаптев Н. Н., Стабилизированные транзистор-
ные преобразователи, М., 1972. Г. П. Вересов.
ПОЛЯРИЗАЦИИ ВЁКТОР (от греч. polos — ось, по-
люс), поляризация, по л яр изова н н ость (Р), век-
торная физ. величина, характеризующая поляризацию ди-
электрика; равна отношению электрич. момента dp эле-
мента диэлектрика к объёму dV этого элемента: P=dp/dV.
Полупроводниковый преобразователь постоян-
ного напряжения. Схемы полупроводникового
преобразователя постоянного напряжения с одно-
кратным преобразованием электроэнергии (а)
и двухзвенного преобразователя с однотактным
(б) и двухтактным (в) инвертором: Д, 2—полу-
проводниковые диоды; 2—транзисторы; ТР—
трансформатор; Uex и UB'blx — входное и выход-
ное напряжения соответственно.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ
422
Для большинства диэлектриков в слабых электрич. полях
П. в. пропорционален напряжённости поля Е : Р=ео*хвЕ,
где Ео— электрич. постоянная, —диэлектрич. восприим-
чивость. В изотропных диэлектриках направления векто-
ров Р и Е совпадают. Для анизотропных сред (кристал-
лы, текстуры) хв является тензором второго ранга; на-
правления Р и Е в таких средах в общем случае не совпа-
дают. В сильных электрич. полях нарушается линейная
зависимость между Р и Е. П. в. однородного плоского
диэлектрика в однородном поле равна поверхностной плот-
ности связанных зарядов. Единица П. в. в СИ — Кл/м2.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЁКТРИКОВ, процесс возник-
новения в диэлектриках состояния, характеризующегося на-
личием дипольного момента у любого элемента их объёма
(поляризованного состояния), под действием внеш,
факторов (электрич. полей, механич. напряжений, изме-
нения темп-ры и др.). Нередко П. д. наз. само поляри-
зованное состояние диэлектрика. Количественно П. д. опи-
сывается векторной величиной Р, наз. вектором поля-
ризации или просто поляризацией, к-рая опреде-
ляется как электрич. дипольный момент единицы объёма
диэлектрич. среды: Р= £ р,, где р; — постоянные или ин-
i= 1
дуцированные дипольные моменты ч-ц (атомов, ионов,
молекул), N — число ч-ц в единице объёма. Нек-рые ди-
электрики обладают спонтанной (самопроизвольной) поля-
ризацией, обусловленной особенностями хим. связей в них
и структурой; к ним относятся пироэлектрики, в частности
сегнетоэлектрики, а также электреты.
Особенно важное значение имеет П. д. во внеш, электрич.
поле. Механизмы такой поляризации различны и зависят
от характера хим. связи в диэлектрике. Напр., в ион-
ных кристаллах (NaCI и др.) поляризация является резуль-
татом сдвига ионов друг относительно друга (ионная
поляризация) и деформации электронных оболочек отд.
ионов (электронная поляризация). В кристаллах с
ковалентной связью (напр., в алмазе) поляризация обус-
ловлена гл. обр. смещением эл-нов, осуществляющих хим.
связь. В т. н. дипольных (полярных) диэлектриках (напр.,
H2S) молекулы или радикалы обладают пост, электрич.
дипольным моментом; диполи в отсутствие электрич. поля
ориентированы хаотически, а во внеш, поле приобретают
преимуществ, ориентацию (ориентационная поляри-
зация). Такой вид поляризации типичен для мн. жид-
костей и газов. Сходный с ориентационным механизм
поляризации связан с «перескоком» под действием поля
отд. ионов из одних положений равновесия в другие.
Особенно часто такой механизм наблюдается в в-вах с
водородной связью (напр., во льду), где ионы водорода
имеют неск. положений равновесия. П. д. зависит от напря-
жённости внеш, электрич. поля Е. В слабых полях Р=хЕ.
Коэф. (являющийся в общем случае тензором второго
ранга) наз. диэлектрической восприимчивостью. Часто
вместо вектора Р пользуются вектором D электрической
индукции: D=eoE-|-P=eeoE (в СИ), где е — относит, ди-
электрическая проницаемость, ео — электрич. постоянная
Поляризация эпеитро-
магнитных волн. Приме-
ры полностью поляри-
зованных электромаг-
нитных волн для раз-
личных значений разно-
сти фаз Д<р между вза-
имно перпендикулярны-
ми компонентами век-
тора напряжённости
электрического поля
(плоскость рисунков
перпендикулярна напра-
влению распространения
волны): линейно поля-
ризованных (а, д); эл-
липтически поляризован-
ных (б, г); циркулярно
поляризованных (в).
СИ. В вакууме х=0, Е=1. Линейная зависимость Р—%Е
справедлива только для полей Е, меньших внутрикрис-
таллических полей Екр (Екр~108 В/см). Т. к. Епр<ёСЕкр
(Епр — электрич. прочность; см. Пробой диэлектрика), то
в большинстве диэлектриков не удаётся наблюдать не-
линейную зависимость Р(Е) в пост, электрич. поле (исклю-
чение составляют сегнетоэлектрики). Однако в полях СВЧ
и оптич. диапазона (когда Епр растёт) проявляются не-
линейные св-ва диэлектриков, в частности при распростра-
нении в нём лазерного луча. Нелинейность поляризации
используется для умножения оптич. частот и самофокуси-
ровки (см. Нелинейная оптика).
Если поле Е быстро изменяется во времени, то П. д.
может не успевать следовать за ним, и тогда между ко-
лебаниями Р и Е появляется разность фаз 6. Диэлектрич.
проницаемость в этом случае является комплексной вели-
чиной: е=е'—ie", причём е' и е" зависят от частоты перем,
электрич. поля. Абс. величина | е |= Ve,2+f*2 определяет
амплитуду колебаний вектора электрич. индукции D, а от-
ношение ё'/е" — диэлектрические потери. В пост, электрич.
поле е"=0, е'=е.
В полярных крист, диэлектриках, где ионы разных
знаков расположены в определённом порядке, П. д. может
существовать и в отсутствие внеш, электрич. поля. Она
проявляется в возникновении связанных зарядов на поверх-
ностях, перпендикулярных вектору поляризации, однако
электрич. поле внутри диэлектрика компенсируется полем
свободных зарядов, натекающих извне и изнутри. Наруше-
ние компенсации, приводящее к врем, появлению электрич.
поля, происходит в пироэлектриках (при изменении
темп-ры) и в пьезоэлектриках (при деформациях). В под-
классе пироэлектриков — сегнетоэлектриках — поляриза-
ция может изменяться как по величине, так и по направ-
лению под действием внеш, факторов (см. Сегнетоэлект-
ричество).
В сегнетоэлектриках процесс изменения поляризации
по знаку или циклич. изменения поляризации наз. пе-
ре по л я ри зацие й. В частности, важное значение в тех-
нике имеет процесс поляризации сегнетокерамики (в за-
падной литературе poling Process) — процесс перевода не-
полярной сегнетокерамики в поляризованную пьезокера-
мику.
Лит.: Сканави Г. И., Физика диэлектриков. (Область слабых полей),
М.—Л., 1949; его же. Физика диэлектриков. (Область сильных полей),
М., 1958; Фрёлих Г., Теория диэлектриков, пер. с англ., М., 1960;
Б арфу т Дж., Тейлор Дж., Полярные диэлектрики и их примене-
ния, пер. с англ., М., 1981. С. И. Чижиков.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ волн,
нарушение симметрии в распределении ориентации век-
торов напряжённости электрического и магнитного полей в
электромагнитной волне относительно направления её рас-
пространения; физ. характеристика эл.-магн. излучения, опи-
сывающая поперечную анизотропию эл.-магн. волн, т. е.
неэквивалентность разл. направлений в плоскости, перпен-
дикулярной лучу. Для описания П. э. в. рассматривают
проекцию траектории конца вектора (обычно вектора на-
пряжённости Е электрич. поля) на эту плоскость. Волна
наз. полностью поляризованной, если две взаимно
перпендикулярные составляющие вектора Е совершают
колебания с постоянной во времени разностью фаз А<р.
При выполнении этого условия траектория конца резуль-
тирующего вектора в общем случае имеет вид эллипса
(эллиптически поляризованная волна; рис., б, г)
с правым (правая П. э. в.) или левым (левая П. э. в.)
направлением вращения. Если Агр равна 0 или л, то эллипс
вырождается в прямую (линейно поляризованная
волна; рис., а, д), если А<р=л/2 и амплитуды состав-
ляющих одинаковы,— в окружность (циркулярно поля-
ризованная волна; рис., в). Пример полностью поля-
ризованной волны — плоская монохроматич. эл.-магн.
волна.
Особенности излучения эл.-магн. волн, а также мно-
жество физ. процессов, нарушающих их осевую сим-
метрию (при распространении эл.-магн. волн в анизотроп-
ных средах, отражении, преломлении, рассеянии и Др.), час-
423
ПОСТОЯННЫЙ
то приводят к тому, что величина Дер со временем изме-
няется (нарушается фазовая корреляция между составляю-
щими вектора Е). Если Д<р быстро и хаотически изме-
няется в интервале от 0 до 2л, так, что за время
измерения любое направление результирующего вектора
равновероятно, то волна является неполяризованной.
Напр., все источники света (за исключением лазеров) из-
лучают неполяризованный (естественный) свет. Если
z\<p медленно изменяется за время измерения, то волна
является частично поляризованной. Такую волну
можно рассматривать как результат наложения (суперпо-
зиции) неполяризованной и линейно поляризованной волн.
Состояние поляризации произвольной волны описывают па-
раметром, наз. степенью поляризации, равным отно-
шению разности интенсивностей двух выделенных ортого-
нальных составляющих к сумме их интенсивностей.
Явление П. э. в. учитывается при разработке передаю-
щих и приёмных антенн, лежит в основе работы поляризац.
ферритовых циркуляторов, ферритовых вентилей и др.
СВЧ устр-в, в к-рых используются гиротропные св-ва
намагниченного феррита. Наиболее важное значение име-
ет П. э. в. оптич. диапазона (поляризация света). Осо-
бенности взаимодействия поляризованного света с в-вом
обусловили его исключительно широкое использование в
науч, исследованиях кристаллохим. и магн. структуры
твёрдых тел, оптич. св-в кристаллов, природы состояний,
ответственных за оптич. квантовые переходы, и т. д., лег-
ли в основу работы поляриметров, поляризац. свето-
фильтров, модуляторов света, нек-рых светоклапанных
электронно-лучевых приборов и др., а также эллипсо-
метрии. методов исследования поверхностей твёрдых тел
И жидкостей. С. Г. Тмходеев.
ПОЛЯРИЗбВАННОСТЬ, то же, что поляризации
вектор.
ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ, величина, характеризующая спо-
собность частиц диэлектрика к электрич. поляризации;
равна отношению электрич. момента частицы, индуци-
рованного действующим на неё электрич. полем, к напря-
жённости этого поля.
ПОЛЯРбН, квазичастица, представляющая собой элект-
рон проводимости (или дырку), движущийся вместе с выз-
ванной им деформацией крист, решётки. П. может пере-
мещаться как единое целое через кристалл с нек-рой
эффективной массой, к-рая значительно превышает эф-
фективную массу эл-на.
ПОРОГОВЫЙ ЭЛЕМЁНТ, устройство, у к-рого сигналы
на выходе возникают только в том случае, если величина
входного сигнала превысит нек-рый критич. уровень, наз.
порогом срабатывания. В качестве П. э. исполь-
зуются, напр., диодные сборки, параметроны, электронные
реле. Применяются П. э. гл. обр. в системах автоматич.
управления, ЭВМ, измерит, приборах и т. п. для сравне-
ния величин сигналов с заданной величиной. П. э. в авто-
матич. измерит, устр-вах, сравнивающий 2 сигнала (один
из к-рых принимается за образцовый — «нулевой»), наз.
нуль-органом.
ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, совокупность мето-
дов изготовления порошков (из металлов и металло-
подобных соединений) и спечённых изделий из них. Тех-
нология П. м. включает след, операции: получение исход-
ных порошков (напр., механич. измельчением, термич.
восстановлением оксидов); приготовление шихты; фор-
мование из порошков или их смесей заготовок (в ос-
новном прессованием или литьём под давлением; при
прессовании в шихту добавляют связующее, при литье
помимо связующего добавляют пластификатор); спекание
заготовки. Обычно темп-pa спекания подбирается на 20—
50 °C ниже темп-ры плавления осн. материала. При необ-
ходимости спечённые заготовки подвергают термомеханич.
обработке (напр., ковке, волочению, прокатке). Методы
П. м. позволяют изготовлять детали, к-рые др. способами
изготовить либо невозможно (напр., из несплавляющихся
металлов, композиций металлов с неметаллами), либо
экономически нецелесообразно. Достоинствами П. м. яв-
ляются также почти полное отсутствие отходов и возмож-
ность получить изделия практически любой формы.
В электронном приборостроении методами П. м. полу-
чают изделия из тугоплавких металлов (напр., W, Mo, Ti)
и сплавов (напр., W—Си, W—Ag, Pt—Со, РзМхСоу, ста-
ли), а также керметы, конструкционные, магн., контакт-
ные и др. материалы. Методом П. м. изготовляют по-
ристые вольфрамовые катоды: детали прессуются из смеси
порошков W и Си, спекаются, а затем Си выпаривается
при высокой темп-ре в вакууме, в результате чего в катоде
из W остаются поры.
Лит.: Кипарисов С. С., Либенсон Г. А., Порошковая металлур-
гия, М-, 1972; Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства,
область применения, под ред. И. М. Федорченко, К., 19В5.
С. А. Преображенский.
ПОСЛЕИЗОБРАЖЁНИЕ, нежелательный эффект, на-
блюдаемый иногда при работе передающих электронно-
лучевых приборов, состоящий в том, что после проеци-
рования на мишень прибора неподвижного изображения
его «следы» в течение нек-рого времени видны на фоне
последующих изображений. П. возникает вследствие замед-
ленного выхода носителей заряда, захваченных в процес-
се облучения мишени неоднородностями разл. природы,
из глубины фоточу ветвит, слоя. От аналогичных эф-
фектов, обусловленных инерционностью передающей
телевиз. трубки, П. отличается большей интенсивностью и
длит, затуханием. В совр. передающих ЭЛП благодаря
хорошо отработанной технологии изготовления мишени П.
практически отсутствует.
ПОСЛЕСВЕЧЁНИЕ, испускание люминофорами эл.-магн.
излучения после прекращения действия возбуждения. Про-
цесс П. обычно включает быструю стадию — флуо-
ресценцию и медленную — фосфоресценцию. За
длительность П. принимают интервал времени, в течение
к-рого интенсивность люминесценции снижается от началь-
ного до заранее заданного уровня (напр., в е, 10 или
100 раз меньшего, чем начальный). Изменение интенсив-
ности свечения обычно подчиняется экспоненциальному
или гиперболич. закону. Для ряда люминофоров харак-
терно наличие смешанного экспоненциально-гиперболич.
затухания люминесценции.
П. определяется либо временем жизни эл-нов на воз-
буждённых и нестабильных уровнях (в этом случае дли-
тельность П. не зависит от интенсивности возбуждения и
составляет 10 —10— с), либо (как для ПП люминофо-
ров) длительностью процесса локализации эл-нов (дырок)
на ловушках, из к-рых они освобождаются под воздей-
ствием тепла или света с излучением на центрах свече-
ния. Длительность П. в случае ПП люминофоров зависит
от интенсивности возбуждения, темп-ры и составляет
10-4—102 с.
Явление П. широко используется для фиксации быстро-
протекающих непериодич. процессов, для интегрирования
слабых сигналов и т. п.
Лиг. см. при ст. Люминофоры. Н. П. Сощин
ПОСЛЕУСКОРЕНИЕ, дополнительное ускорение элект-
ронов в электронно-лучевом приборе (гл. обр. осцилло-
графическом) после их отклонения с целью увеличе-
ния яркости свечения экрана и чувствительности ЭЛП по
отклонению (см. Отклоняющая система). П. достигается
последоват. расположением внутри колбы ЭЛП проводящих
колец с увеличивающимися потенциалами, резистивной вы-
сокоомной спиралью, иммерсионными (щелевыми, короб-
чатыми, октупольными) электрич. линзами. При этом отно-
шение потенциалов экрана и области отклонения дости-
гает 2:10. П. не уменьшает размеров электронного пят-
на на экране и не улучшает чувствительности откло-
нения, нормированной к диам. электронного пятна.
ПОСТОЯННЫЙ МАГНЙТ, предварительно намагни-
ченное изделие определённой формы (в виде призмы,
диска, кольца и т. д.) из ферро- или ферримагнитного
материала, способного сохранять значит, магн. индукцию
после устранения намагничивающего поля. П. м. широко
постоянный
424
используют в качестве источников пост. магн. поля в эле-
ментах и устр-вах радиотехники, электроники, автоматики
и электротехники, позволяя существенно уменьшить их
массу и габаритные размеры, повысить надёжность и ав-
тономность. Магн. индукция (плотность магн. потока) в те-
ле П. м. всегда меньше остаточной индукции Вг магни-
тотвёрдого материала (МТМ), из к-рого изготовлен П. м.,
что обусловлено размагничивающим действием полюсов
П. м. (эффектом размагничивания). Присоединяя к полю-
сам П. м. магнитопровод из магнитомягкого материала
(рис. 1), можно, во-первых, уменьшить эффект размагни-
чивания П. м. и, во-вторых, сконцентрировать магн. поток
в ограниченном рабочем объёме. В результате получае-
мое в рабочем объёме значение магн. индукции для
определённых конструкций П. м. может даже превышать
Вг МТМ. В общем случае значение магн. индукции зави-
сит как от параметров МТМ, так и от геометрии,
размеров и формы П. м. и магнитопровода. Последние
определяют рассеяние магн. потока и падение магн. по-
тенциала по длине магнитной цепи.
Намагничивание П. м= (как отдельно, так и в сборе с маг-
нитопроводом) осуществляют в пост, или импульсном магн.
поле, интенсивность к-рого выбирают в зависимости от
марки МТМ, формы и размеров П. м. Важным эксплуатац.
требованием к П. м. является их устойчивость к воздей-
ствиям внеш, факторов, в первую очередь размагничи-
вающих полей и темп-ры, а также вибраций, ударных на-
грузок и т. п. Необратимые потери магн. индукции (см.
Магнитные потери) в П. м. снижают спец, технологич.
операцией — магн. стабилизацией, заключающейся в
предварит, воздействии на П. м. нормированным размагни-
чивающим полем и нагреванием; обратимые потери могут
быть уменьшены выбором соответствующей марки МТМ и
оптимальной магн. цепи, а также применением термо-
магн. шунтов.
Форма и размеры П. м. зависят от способа их полу-
чения (литьём, пластич. деформацией, методом порошковой
металлургии, вакуумным напылением), в связи с чем со-
ответственно различают литые, деформируемые, спечённые
и плёночные П. м. Литые П. м. изготовляют преим. из
традиц. МТМ на основе системы F—Ni—Al—Со (альнико,
магнико). Механически обрабатываются только абразивным
шлифованием. Практически не имеют ограничений по фор-
ме и размерам и выпускаются в виде брусков, цилинд-
ров, скоб, колец и т. п. с аксиальной или диаметраль-
ной магнитной текстурой и массой от неск. г до неск.
кг. Литые П. м. позволяют создавать эффективные кон-
струкции с протяжённым рабочим объёмом и однонаправ-
ленным магн. полем (рис. 2, а, г), используемые, напр.,
в мощных клистронах, магнетронах, лампах обратной волны.
Деформируемые П. м. изготовляют гл. обр. из МТМ
на основе системы Fe—Сг—Со. Вследствие высокой тех-
нологичности (возможна механич. обработка методом дав-
ления или режущим инструментом) и большой проч-
ности они могут конкурировать с литыми П. м., особен-
но при массовом выпуске в виде стержней, призм, дисков
и т. д. с линейными размерами 1—30 мм (напр., для
электронно-механич. часов).
Спечённые П. м. изготовляют из магнитотвёрдых
ферритов (ферритовые П. м.) и МТМ на основе гл. обр.
системы редкоземельный металл (РЗМ) — Со (РЗМ — Co-
П. м.). Механически обрабатываются только абразивным или
электроабразивным шлифованием. Выпускаются в виде
призм, дисков, колец, секторов с аксиальной, диаметраль-
ной или радиальной магн. текстурой. Размеры: в попе-
речном сечении — от 2X2 до 60X60 мм (для феррито-
вых П. м. до 220Х 220 мм); по высоте — до 35 мм. Спечён-
ные П. м., в особенности РЗМ — Со-П м., имеют повы-
шенную устойчивость к воздействию размагничивающих
полей, в т. ч. к собств. размагничивающему полю полю-
сов. Это позволяет широко применять П. м. с малым
отношением высоты к мин. размеру поперечного сечения.
Ферритовые П. м. благодаря низкой стоимости сырья и
простой технологии доминируют по объёму выпуска сре-
ди П. м. всех видов; осн. область применения — магн.
системы для электродинамич. громкоговорителей. РЗМ —
Со-П= м. обладают наивысшими по сравнению с др. П. м.
параметрами и позволяют создавать малогабаритные кон-
струкции с протяжённым рабочим объёмом и знако-
перем. полем (рис. 2, б, в, д, е), напр. для магн. фоку-
сирующих систем ЭВП ср. и большой мощности. Вмес-
те с тем возможности широкого применения РЗМ — Co-
П. м. ограничены из-за их относительно высокой стои-
мости в связи с дефицитностью сырья и сложностью
технологии.
Плёночные П. м. в осн. изготовляют из МТМ на ос-
нове системы РЗМ — Со путём напыления разл. метода-
ми на подложку, в качестве к-рой часто используют по-
верхности деталей магнитопровода. Окончат, магн. св-ва
придают посредством термич. обработки. Толщина плёнок
до 1 мм. Применяются в электрич. фильтрах и задержи-
вающих устр-вах, работающих на принципе возбуждения
магнитостатич. волн.
Лит.: Магниты из сплавов редкоземельных металлов с кобальтом,
пер. с англ., М., 1978; Постоянные магниты, под ред. Ю. М. Пятина,
М., 1980; Encyclopedia of semiconductor technology, ®d. by M. Grayson,
N. Y.„ 1984; Strnat K. J., «JEEE Transactions on Magnetics», 1987, v. MAG-23,
№ 5, pt 1, 2094—99.
Г. 3. Бучин, И. M. Миляев, И. Д. Подольский, В. А. Сеин.
ПОСТОЯННЫЙ РЕЗЙСТОР, резистор с пост, величиной
сопротивления, к-рая задана при изготовлении и не мо-
жет регулироваться в процессе эксплуатации. П. р. под-
разделяются по назначению, номинальному сопротивлению
и допуску, величине рабочего напряжения, темп-рному
коэф, сопротивления.
По назначению П. р. подразделяются на 5 групп. П. р=
общего назначения используются в цепях перем,
и пост, тока в электро- и радиоаппаратуре Прецизион-
Постоянный магнит. Рис. I. Картина магнитного
поля постоянных магнитов:а — без магнитопро-
вода; б — с магнитопроводом; 1 — постоянный
магнит; 2 — магнитопровод; 3 — рабочий объём;
N и S — полюса постоянного магнита; стрелками
изображено направление намагничивания.
Рис. 2. Кольцевые постоянные
магниты и картины их магнит-
ных полей: а — с аксиальной
магнитной текстурой и с однона-
правленным осесимметричным
магнитным полем; б — с акси-
альной магнитной текстурой и
со знакопеременным осесим-
метричным магнитным полем;
в — с радиальной магнитной тек-
стурой н со знакопеременным
осесимметричным магнитным
полем; г, дне — распреде-
ления аксиальной составляющей
магнитной индукции В вдоль оси
z, соответствующие рис. а, б и
в; все остальные обозначения —
ге же, что и на рис. 1.
425
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ
ные и сверхпрецизионные П. р. отличаются высо-
кой точностью изготовления и стабильностью всех пара-
метров в процессе эксплуатации и хранения; применяют-
ся гл. обр. в измерит, и вычислит, устр-вах. Высоко-
вольтные П. р= рассчитаны на большие рабочие напря-
жения и применяются в качестве делителей, искрогаси-
телей и поглотителей в разрядных высоковольтных цепях.
Высокомегаомные П= р. имеют большое номинальное
сопротивление и используются в электрич. цепях с малы-
ми токами, в дозиметрах и приборах ночного видения.
Высокочастотные П. р. отличаются малой собственной
ёмкостью и индуктивностью и предназначены для работы
в ВЧ цепях и волноводах РЭА в качестве согласую-
щих нагрузок, аттенюаторов, ответвителей, безреактивных
поглотителей, эквивалентов антенн и т. п.
Делители напряжения и резисторные сбор-
ки представляют собой ряд П. р., объединённых, напр.,
для деления напряжения в цифро-аналоговых преобразо-
вателях, построения входных цепей вольтметров и циф-
ровых индикаторов измерит, приборов, использования
в качестве нагрузок. Как правило, такие П. р. изго-
товляются в виде ИС и оформляются в стандартных корпу-
сах.
Конструктивное оформление резистивных элементов
(РЭ), габаритные и присоединит, размеры П. р. отличают-
ся большим разнообразием и зависят от величины рас-
сеиваемой мощности, номинальных сопротивлений, допус-
тимых рабочих напряжений и способов защиты от воз-
действия разл. факторов внеш, среды. П. р. выпускают-
ся в изолир., герметизир. и неизолир. исполнении, для
нормального и всеклиматич. (в т. ч. тропич.) использо-
вания; для навесного и печатного монтажа. Уровень техн,
параметров П. р. определяется гл. обр. материалом РЭ,
в зависимости от чего ГТ р. делятся на проволочные,
непроволочные, фольговые. У проволочных П. р. РЭ
выполнен из высокоомной резистивной проволоки или мик-
ропровода; фольговые П. р. имеют РЭ, изготовленный
из фольги высокоомных сплавов. РЭ непроволочных
П. р. представляют собой плёнку (слой) из пиролитич. уг-
лерода, металлов, их сплавов или оксидов, композиц.
и микрокомпозиц. материалов; массивные слои резистив-
ного материала в виде толстой плёнки (толстоплёночные
композиционные с органич. связующим — лакосажевые и
неорганич. связующим — керметные) или объёмно-спрессо-
ванные стержни круглого либо прямоугольного сечения
(объёмные композиционные).
В ИС П. р. реализуются на основе любой из струк-
турных областей транзистора, но чаще всего — базо-
вой (см. Полупроводниковый монокристаллический рези-
стор).
Лит.: Мартюшов К., Зайцев Ю., Технология производства резисто-
ров, М., 1972; Резисторы. Справочник, М.г 1987. К. И. Мартюшов.
ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ, физическая величина,
определяемая отношением наименьшей энергии, необходи-
мой для однократной ионизации атома или молекулы, к
заряду эл-на. Единица П. и. в СИ — вольт (В). Численно
П. и. равен энергии ионизации, выраженной в электрон-
вольтах. Различают 1-й, 2-й и т. д. П. и., соответствую-
щие энергии отрыва одного эл-на от нейтрального атома
(1-й П. и.), второго эл-на от уже однократно ионизир.
атома (2-й П. и.) и т. д. Для атомов наименьшее значение
1-го П. и. имеет цезий (3,В9 В), наибольшее—гелий
(24,58 В).
ПОТЕНЦИАЛОСКбП, то же, что запоминающий элект-
ронно-лучевой прибор. В настоящее время (нач. 90-х гг.)
термин «П.» имеет ограниченное применение.
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЁР, область пространства, в
к-рой потенциальная энергия частицы в силовом поле
имеет большее значение, чем в остальной части простран-
ства. Пример П. б. простейшей формы — прямоугольный
П. 6. (рис.) для случая одномерного движения ч-цы. В
рамках классич. механики прохождение ч-цы через П. 6.
возможно лишь в том случае, когда её полная энергия
£ превышает высоту П. 6. Uo- 6>Uo- Если £<Uof то ч-ца,
налетающая на П. 6., отражается от него, П. б. оказывается
для ч-цы как бы непрозрачной стенкой — барьером (отсю-
да назв.). В противоположность классич. механике в кван-
товой механике находит объяснение тот факт, что при ?<Uo
ч-ца может пройти сквозь П. 6. (ту ннельный эффект),
а при / >Uo — отразиться от него (надбарьерное от-
ражение).
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЛЬЁФ, распределение потен-
циала, создаваемое электронным пучком на поверхности
мишени электронно-лучевого прибора. В запоминающих
электронно-лучевых приборах электронный пучок, облучаю-
щий диэлектрич. поверхность мишени, вызывает вторичную
электронную эмиссию с облучаемой поверхности. За счёт
разности зарядов, вносимых электронным пучком и уно-
симых вторичными электронами, происходит изменение
заряда облучаемого элемента поверхности диэлектрика»
Каждый элемент мишени можно рассматривать как элемен-
тарный конденсатор, одной обкладкой к-рого является
подложка мишени, а второй — элемент поверхности ди-
электрика. Изменение заряда такого конденсатора вызы-
вает изменение разности потенциалов между его обклад-
ками. Поскольку изменение зарядов, создаваемое на по-
верхности диэлектрика электронным пучком, определяется
входным сигналом, на мишени возникает П. р., соответ-
ствующий этому сигналу. Для создания П. р. на поверх-
ности диэлектрика может быть использовано также явле-
ние электронно-возбуждённой проводимости. С этой целью
между поверхностью диэлектрика и подложкой мишени
предварительно создают разность потенциалов. Под дей-
ствием электронного пучка в диэлектрике возникает
электрич. проводимость, появление же тока утечки приво-
дит к изменению заряда и возникновению П. р.
Потенциальный барьер. Прямоугольный потен-
циальный барьер для случая одномерного (по
оси х) движения частицы: Uo — высота потен-
циального барьера; Е — полная энергия частицы.
туннельный
эффект
ПОТЕРИ
426
В передающих электронно-лучевых приборах измене-
ние заряда на поверхности мишени происходит за счёт
тока фотоэлектронов или тока фотопроводимости.
Г. С. Котовщиков.
ПёТЁРИ НЛ ГИСТЕРЁЗИС. то же, что гистерезисные
потери.
ПОТбК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИИ (Фд),
одно из понятий теории электрического поля. П. э. и.
с^Фд через элемент поверхности dS равен <^Фд=ОпН$=
= D-dS-cos и, где Dn — проекция вектора электрич. индук-
ции D на направление единичного вектора п нормали
к этому элементу поверхности, а — угол между векторами
D и п. П. э. и. через конечную поверхность S определяется
интегралом Фд=^Опс15. Для замкнутой поверхности этот
интеграл равен суммарному электрич. заряду внутри по-
верхности. Единица П. э. и. в СИ — кулон (Ил).
потёк ЭНЁРГИИ (Ф), количество энергии (эл.-магн.,
звуковой, тепловой и т. д.), переносимое за единицу
времени через данную поверхность в процессе распро-
странения волн, теплообмена и т. п. Единица П. э. в СИ —
ватт (Вт).
ПРЕЛОМЛЁНИЕ ВОЛН, явление, возникающее на гра-
нице раздела двух сред при падении на эту границу вол-
ны (эл.-магн., упругой и т. д.) из одной среды и сос-
тоящее в образовании в др. среде волны, имеющей иное,
чем в падающей, направление распространения. Одновре-
менно с П. в. обычно происходит и отражение волн. Если
положение границы и параметры линейных сред не зави-
сят от времени, то частоты падающей и преломлённой
волн одинаковы. Количественно П. в. характеризуется
преломления показателем п, определяющим изменение
направления распространения волны, и коэф, прохождения
D, равным отношению потоков энергии в преломлён-
ной и падающей волнах. Величина D связана с коэф, отра-
жения R соотношением: D-|-R=1. Волновой вектор пре-
ломлённой волны направлен от границы раздела в случае
сред с положит дисперсией (см. Дисперсия волн) и к
границе — с отрицат. дисперсией. На законах П. в. основано
действие линз (акустич., оптич.) и мн. приборов, слу-
жащих для концентрации энергии волны и получения
изображений (в звуковидении, оптике), локации на милли-
метровых волнах и т. п.
Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика. 5 изд., М.( 1976; Крауфорд Ф.,
Волны, пер. с англ., 3 изд., М., 1984. р. А. Силин.
ПРЕЛёМЛЁНИЯ ПОКАЗАТЕЛЬ (п), величина, рав-
ная отношению синуса угла падения (i) к синусу угла
преломления (г) плоской монохроматич. волны, проходящей
через границу раздела двух сред: n=sin i/sin г. Углы
отсчитываются от нормали к границе раздела к направ-
лению фазовых скоростей волн в средах. Для изотроп-
ных сред П. п. равен отношению фазовых скоростей
волн в этих средах. Различают абсолютный П. п.
(когда волна падает на данную среду из свободного
пространства) и относительный П. п. (когда волна па-
дает из одной среды в другую). В справочниках обычно
приводятся абсолютные П. п. Относит. П. п. пг? первой
среды по отношению ко второй связан с абсолютными
П. п. ni и ns этих сред соотношением П|2=па/п|. Обычно
П. п. положителен. Существуют, однако, среды, в к-рых
могут распространяться волны с отрицат. дисперсией
(см. Дисперсия волн). Для них П. п. отрицателен. Отрицат.
дисперсия, в частности, наблюдается в плёнках ферри-
та в пост. магн. поле, а также в нек-рых типах жидких
кристаллов. Для учёта затухания волн в средах (напр.,
связанного с резонансным поглощением) вводят комплекс-
ный П. п., мнимая часть к-рого служит количеств, харак-
теристикой этого затухания.
Сильное световое поле может изменять оптич. харак-
теристики среды,- в этом случае П, п является функцией
напряжённости электрич. поля световой волны (см. Нелиней-
ная ОПТИКа). Р. А. Силин.
ПРЕОБРАЗёВАТЕЛЬ ФАЗЫ (цифровой фазо-
вый детектор), электронное устройство, сравнивающее
фазы двух электрич. колебаний и вырабатывающее кодовую
комбинацию (число), соответствующую разности фаз в мо-
мент их сравнения. Сравнение осуществляется либо по спец,
управляющему сигналу, либо по сигналу, вырабатываемому
в ходе исследуемого процесса. Выходной сигнал П. ф.
может принимать разл. дискретные значения, число к-рых
конечно. П. ф. применяются в устр-вах радиотехники,
автоматики, вычислит, техники.
Лит.: Системы фазовой синхронизации, под ред. В. В. Шахгильдяна
Л. Н. Белюстиной, М., 1982.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТО ТЫ электронный,
1) в электротехнике—устройство для изменения час-
тоты электрич. напряжения (тока). Электронные П. ч. под-
разделяются на вентильные и электромагнитные. В вен-
тильных П. ч. в качестве вентилей обычно используются
транзисторы и тиристоры, практически полностью вы-
теснившие тиратроны и ртутные вентили. Транзисторные
П. ч. применяются преим. в радиотехн. устр-вах, тирис-
торные — в системах питания регулируемых электроприво-
дов и магн. усилителей, для согласования двух и более
систем перем, тока с разл. частотой и др.
Действие электромагн. П. ч. основано на изменении фор-
мы перем, синусоидального напряжения при помощи магн.
нелинейных элементов, напр. дросселей или трансформато-
ров с насыщающимися сердечниками, с последующим
выделением составляющей напряжения требуемой частоты.
2) В радиотехнике — устройство в составе супер-
гетеродинного радиоприёмника, в к-ром принимаемые
сигналы высокой частоты (сос) преобразуются в сигналы
более низкой, т. н. промежуточной, частоты (<опр). В состав
П. ч. входят гетеродин, смеситель и полосовый электрич.
фильтр. Гетеродин представляет собой автогенератор
электрич. колебаний, частота к-рых изменяется пропорцио-
нально изменению частоты принимаемых сигналов. В ка-
честве смесителя используют ПП диоды, транзисторы, мно-
госеточные электровакуумные лампы и др. электронные
приборы с нелинейной (квадратичной) вольт-амперной ха-
рактеристикой. Принимаемые сигналы с частотой о)с и
электрич. колебания гетеродина с частотой <ог подаются
на смеситель, где формируются сложные колебания, со-
держащие составляющие с частотами ыс-|-ыг и сос—ыг.
Колебания разностной (промежуточной) частоты
wnp=wc—сог выделяются с помощью полосового фильтра
(настроенного на ыпр). Благодаря неизменности амплитуды
и частоты колебаний гетеродина вид и закон модуляции
принимаемых сигналов остаются неизменными и для коле-
баний промежуточной частоты.
Часто под П. ч. в широком смысле понимают и др.
радиотехн. устр-ва, напр. синтезаторы частот, делители
частоты, умножители частоты.
3) В лазерной технике — устройство для преоб-
разования частоты оптич. излучения на основе параметрич.
генерации и усиления света (см. Параметрический генера-
тор света). А. Ф. Мевис, В. А. Селезнёв.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ТЁХНИКА, раздел элек-
тротехники, предметом к-рого является разработка спосо-
бов и техн, средств преобразования электрич. энергии;
совокупность соответствующих преобразоват. устр-в. Осн.
типами преобразователей электрич. энергии являются:
выпрямители, преобразующие перем, ток в постоян-
ный; инверторы, преобразующие пост, ток в перемен-
ный; преобразователи частоты, преобразующие
перем, ток одной частоты и величины в перем, ток др.
частоты и величины; импульсные преобразовате-
ли постоянного напряжения одного уровня в пост,
напряжение др. уровня; импульсные преобразова-
тели уровня переменного напряжения и то-
ка; преобразователи числа фаз, преобразующие
перем, ток с одним числом фаз в перем, ток с др. чис-
лом фаз. Часто применяются комбинации преобразова-
телей разл. типов. Осн. характеристики преобразовате-
лей — кпд, коэф, мощности, регулировочные характерис-
тики, а также уд. масса и уд. объём.
Различают преобразователи электромашинные и ста-
тические. К электромашинным преобразовате-
лям относятся трансформаторы и электромашинные пре-
427
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ
образователи частоты. К статическим преобразо-
вателям относятся эл.-магн. преобразователи частоты
(применяются сравнительно редко) и вентильные пре-
образовав устр-ва (ВПУ) — наиболее распространённый тип
преобразователей, осн. элементом к-рых является электрич.
вентиль. ВПУ имеют малую инерционность, высокий кпд,
хорошие эксплуатац. характеристики, сравнительно малые
массу и габаритные размеры.
До появления ПП приборов в ВПУ широко использо-
вались ртутные вентили, газотроны, игнитроны, тиратро-
ны, для к-рых характерны большое внутр, падение на-
пряжения, малый срок службы, низкая эксплуатац. на-
дёжность, большие габаритные размеры, плохие частотные
св-ва. Применение ПП вентилей позволило сделать ВПУ
более компактным, повысить их кпд и эксплуатац. надёж-
ность, увеличить срок службы, уменьшить инерционность
и упростить управление. Благодаря этому к сер. ВО-х гг.
ПП вентили получили преимуществ, распространение в ВПУ
массового применения. Так, в низковольтных ВПУ малой
и ср. мощности (102—103 Вт) используют транзисторы,
работающие в ключевом режиме; в ВПУ большой мощ-
ности (~105—106 Вт) применяют силовые полу проводни-
ковые диоды и тиристоры. ПП приборы позволяют осу-
ществлять практически все виды преобразования электрич.
энергии с учётом специфики разл. электрич. устройств,
в к-рых они применяются.
Рассмотрим в качестве примеров неск. ВПУ. В ВПУ-вы-
прямителе (рис. 1, а), изменяя угол регулирования
управляемого вентиля, соединённого последовательно с
нагрузкой, меняют ср. значение приложенного к нагрузке
выпрямленного напряжения (фазовое регулирование,
рис. 1, б), а изменяя частоту подачи управляющих им-
пульсов,— ср. значение выпрямленного напряжения (им-
пульсное регулирование, рис. 1, в). В ВПУ с естеств.
коммутацией вентиль выключается в тот момент, когда про-
текающий через него ток уменьшается до нуля. В ВПУ с
искусств, (принудительной) коммутацией вентиль выклю-
чается коммутирующим устр-вом в любой момент вре-
мени (кривая изменения напряжения на нагрузке изобра-
жена на рис. 1, г). Для уменьшения пульсаций выпрям-
ленного напряжения на выходе ВПУ-выпрямителя обычно
устанавливают сглаживающие фильтры.
В ВПУ-п р е о бр а з о в а т е л е частоты (рис. 2, а),
подавая управляющие импульсы попеременно на венти-
ли Bi и Вг (для положит, полуволны тока нагрузки) и Вз,
В4 (для отрицат. полуволны тока нагрузки) с частотой,
более низкой, чем частота питающей сети, получают:
при естеств. коммутации — напряжение, идеализир. форма
к-рого показана на рис. 2, б; при искусств, коммутации —
перем, напряжение, частота к-рого может быть выше час-
тоты питающей сети (рис. 2, в) и ограничивается лишь
динамич. св-вами вентилей.
Включая ВПУ в цепь пост, тока и изменяя с помощью
узла искусств, коммутации продолжительность проводящего
и непроводящего состояний силового вентиля (рис. 3, а),
изменяют ср. напряжение на нагрузке методом широтно-
импульсного (рис. 3, б) или частотно-импульсного
(рис. 3, в) регулирования. Посредством соединения двух
ВПУ осуществляют преобразование пост, тока в пере-
менный (инвертирование). Метод широтно-импуль-
сного регулирования получил наибольшее распростра-
нение; изменение продолжительности включения вентиля
позволяет плавно в широких пределах регулировать поток
энергии, поступающий в нагрузку.
С нач. 80-х гг. в качестве вентилей в П. т. стали исполь-
зовать биполярные транзисторы. Транзисторы — полностью
управляемые ПП приборы, поэтому устройства с их при-
менением получаются достаточно простыми. Однако пара-
метры совр. транзисторов накладывают ограничение на
макс, мощность транзисторных преобразователей (до неск.
кВт). Тиристоры работают при гораздо больших значе-
ниях токов и напряжений, и преобразователи на их ос-
нове могут иметь мощность до 103 кВт и более. Ти-
ристоры не являются полностью управляемыми ключами,
и поэтому схемы с применением тиристоров получают-
ся более сложными и часто требуют использования
Преобразовательная техника. Рис. 1. Схема полу-
проводникового вентильного выпрямителя (а)
и диаграммы его напряжений (6, в, г)' Uc — на-
пряжение сети; — напряжение на нагрузке;
Ucp—среднее значение выпрямленного напря-
жения, ВПУ — вентильное преобразовательное
устройство, В — управляемый вентиль; УИК —
узел искусственной коммутации; — нагрузка
Рис. 2. Схема полупроводникового вентильного
преобразователя частоты (а) и диаграммы его
напряжений (6, в): Т| — период напряжения
сети; Тj., Т — период напряжения на нагрузке;
остальные обозначения те же, что и на рис. 1
Рис. 3. Схема полупроводникового вентильного
регулятора постоянного тока (а) и диаграммы
его напряжений (6, в): Т — интервалы следова-
ния управляющих импульсов (на включение вен-
тиля); ♦ — продолжительность проводящего сос-
тояния вентиля; остальные обозначения те же,
“то •: на рис. 1.
ПРЕЦЕССИЯ
428
дополнит, реактивных элементов. В 80-х гг. созданы мощ-
ные запираемые тиристоры, способные выдерживать, не
переключаясь, напряжения до 3 кВ при импульсных то-
ках порядка 2 кА. Использование в ВПУ запираемых
тиристоров в сочетании с применением в мощных пре-
образователях систем испарит, охлаждения и тепловых
трубок (термосифонов) позволяет улучшить массо-габарит-
ные показатели ВПУ. Дальнейшее развитие систем авто-
матич. управления и регулирования ВПУ связано с приме-
нением в них микропроцессоров. Одним из новых нап-
равлений развития П. т. является применение мощных
полевых транзисторов. По допустимому напряжению (до
1 кВ) и макс, току (10—102 А) полевые транзисторы спо-
собны полностью заменить биполярные. Преобразова-
тели на полевых транзисторах обладают хорошими час-
тотными св-вами, большим коэф, усиления по мощности,
возможностью параллельного включения большого числа
полевых транзисторов, возможностью унификации схем
управления. Дальнейшее совершенствование П. т. в основ-
ном связано с улучшением частотных св-в тиристоров,
с использованием тиристоров с оптич. управлением, соз-
данием полностью управляемых тиристоров.
Вентильные преобразователи применяются в качестве
вторичных источников питания устр-в автоматики, радио-
техники, вычислит, техники, связи и др., а также прак-
тически во всех отраслях техники, где используется
электрич. энергия: на линиях электропередачи, для пита-
ния электролизных ванн и электропечей, в электроприво-
дах прокатных станов, станков и др. технологич. машин,
в электроприводах транспортных машин и подъёмных меха-
низмов.
Лиг.: Руденко В. С., Сенько В. И., Чиженко И. М., Преобра-
зовательная техника, 2 изд.. К., 1983; Руденко В. С., Сенько В. И.,
Три фонюк В. В., Основы промышленной электроники, К., 1985,
Ю. М. Иньков, Ю. И. Конев, А. А. Сакович.
ПРЕЦЁССИЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ (от позднелат.
praecessio— движение впереди, предшествование), вращат.
движение постоянного по величине вектора намагни-
ченности J среды, при к-ром он описывает конич. поверх-
ность вокруг равновесного положения (оси прецессии),
определяемого внеш. пост. магн. полем и внутр, полями
этой среды. П. н. возникает вследствие гиромагн. св-в
элементарных магн. моментов атомов в-ва. Понятие П. н.
используется при классич. рассмотрении динамич. магн.
восприимчивости магнитоупорядоченных сред. В таких
в-вах постоянство вектора J по величине обычно под-
держивается с большой степенью точности благодаря силь-
ному обменному взаимодействию, что и позволяет рас-
сматривать движение J как прецессию. Собственная
П. н. обусловлена моментом силы JXHo, где Нп— эффек-
тивное пост. магн. поле, в к-ром происходит П. н. В общем
случае конус П. н. обладает эллиптичностью, что связано
с влиянием поля кристаллографич. анизотропии и размаг-
ничивающих полей. Без учёта затухания в изотропной
бесконечной среде или в сферич. образце конус П. н. явля-
ется круговым. Учёт затухания П. н. приводит к движению
конца вектора по скручивающейся спирали (рис.).
Собств. частота однородной П. н. определяется величиной
и ориентацией внеш. пост. магн. поля, кристаллографич.
анизотропии среды и формой образца. При наложении
перем, магн. поля Н на постоянное Но возможна выну ж-
денная П. н. Механизм возбуждения вынужденной П. н.
может быть линейным и параметрическим. Линейное воз-
буждение осуществляется компонентами Н перем, магн.
поля, перпендикулярными к Но. При балансе поглощённой
и рассеиваемой мощности устанавливается вынужденная ре-
гулярная П. н. с частотой возбуждающего поля. Её поля-
ризация и эллиптичность помимо указанных выше факторов
определяется также поляризацией и частотой поля Н. При
совпадении частоты возбуждающего поля с частотой собств.
П. н. имеет место ферромагнитный резонанс. Параметрич.
возбуждение возможно полем Нц, параллельным Но при
условии, что собств. П. н. является эллиптической, т. к. при
этом проекция J на направление Н является перем,
величиной.
С П. н. связан целый ряд явлений в магнитоупоря-
доченных средах, широко используемых в технике СВЧ
(возбуждение спиновых волн, разнообразные нелинейные
явления И др.). с. А. Киров, Н. Е. Сырьев.
ПРИБОР НА «ПОЖАРНЫХ ЦЕПОЧКАХ», инте-
тральный полупроводниковый прибор, содержащий на полу-
проводниковой подложке неск. расположенных в виде
цепочки МОП-конденсаторов, разделённых управляющими
ключами; действие основано на управлении величиной
заряда, накопленного в МОП-конденсаторе, и передаче
этого заряда по цепочке последовательно от одного
МОП-конденсатора к другому. Относится к классу приборов
с переносом заряда. В качестве управляющих ключей в
П. на «п. ц.» обычно используются биполярные или полевые
Прецессия намагниченности. Схема прецессии на-
магниченности при наличии затухания: 1 — вектор
намагниченности; Jo — равновесный вектор на-
магниченности; G и ф — углы Эйлера, характери-
зующие мгновенное положение J; Н — напряжён-
ность переменного магнитного поля; х, у, z —
координатные оси.
Прибор с зарядовой инженцием. Структурная
схема фоточувствительной матрицы на основе
приборов с зарядовой инжекцией: 1 и 2 — МОП-
структуры, связанные с регистрами горизонталь-
ной и вертикальной развёртки соответственно.
429
ПРИБОР
транзисторы (в последнем случае создаётся цепочка ин-
тегральных МОП-транзисторных структур). Передача ин-
формац. заряда осуществляется путём подачи управляющих
импульсов на соответствующие электроды ключей. Своё
назв. прибор получил за сходство способов передачи
накопленного (информационного) заряда по цепочке
МОП-конденсаторов и вёдер с водой при тушении пожара.
П. на «п. Ц.» применяются при создании управляемых
линий задержки и фоточувствит. ИС.
Лит. см. при ст. Приборы с переносом заряда.
Ю. А. Кузнецов.
ПРИБбР С ЗАРЯДОВОЙ ИНЖЁКЦИЕИ (ПЗИ),
интегральный полупроводниковый прибор, содержащий, как
правило, две МОП-структуры на единой полупроводниковой
подложке; действие основано на накоплении носителей
заряда внутри МОП-структуры, перемещении накопленного
(информационного) заряда от одного структурного элемен-
та к другому и инжекции информац. заряда в область
полупроводника, где происходит его преобразование в
выходной сигнал. Т. о., между двумя МОП-структурами
ПЗИ существует зарядовая связь (см. Прибор с зарядо-
вой связью). ПЗИ используют гл. обр. в фоточувствит.
интегральных схемах. Иногда всю ИС на ПЗИ элементах
также наз. ПЗИ.
Осн. отличием матрицы ПЗИ от матрицы приборов с
зарядовой связью является то, что в матрице ПЗИ отно-
сительно просто осуществляется произвольная выборка ин-
формации из фоточувствит. элементов, что расширяет
функцион. возможности аппаратуры. На рис. представлена
матрица, содержащая 4X4 ПЗИ-элементов и два адресных
регистра. Если при накоплении информации (приёме
светового сигнала) на все МОП-структуры, связанные с
регистром горизонтальной развёртки (1), подаётся потен-
циал больший, чем на МОП-структуры, связанные с ре-
гистром вертикальной развёртки (2), то под электродами
первых МОП-структур накапливается информац. заряд.
При выборке строки (напр., первой) на всех электродах
1 этой строки устанавливается меньший потенциал, чем на
электродах 2. Информац. заряд переходит под электроды
2 и может быть считан поэлементно, в произвольной
последовательности, при снятии потенциала с соответствую-
щего электрода этих МОП-структур, затем заряд инжекти-
руется в подложку, вызывая изменение тока в цепи
сигнальная шина—подложка, либо под столбцовую шину,
вызывая изменение потенциала на ней.
С сер. 80-х гг. известны фоточувствит. ИС на основе
ПЗИ со степенью интеграции до 256X256 элементов.
Увеличение степени интеграции ограничивается необходи-
мостью считывать малые информац. сигналы на фоне
больших помех. Ю. А. Кузнецов.
ПРИБбР С ЗАРЯДОВОЙ связью (ПЗС), интег-
ральный полупроводниковый прибор, в основе работы
к-рого лежит принцип хранения локализованного заряда
в потенциальных ямах (ПЯ), образуемых в полупроводни-
ковом кристалле под действием внеш, поля, и передачи
этого заряда из одной ПЯ в другую при изменении
напряжения на внеш, электродах (т. н. принцип заря-
довой связи); относится к классу приборов с переносом
заряда. ПЗС применяют в фоточувствит. интегральных схе-
мах, в ЗУ и схемах аналоговой и цифровой обработки сиг-
нала. Идея использования зарядовой связи для создания
многофункцион. ИС выдвинута амер, физиками У. С. Бойлом
и Дж. Э. Смитом в 1970.
Осн. элементом ПЗС, в к-ром происходит накопление
и хранение информац. заряда, является МОП-структура
либо контакт с барьером Шоттки (см. Контакт металл —
полупроводник), причём элементы в ПЗС расположены на
единой ПП подложке столь близко друг от друга, что
ПЯ, образуемые под соседними электродами, сливаются
и между ними возможна зарядовая связь. Информац.
заряд вводится в ПЗС посредством облучения ПП световым
потоком либо управляемой инжекции носителей. В зави-
симости от технологии изготовления и назначения ПЗС
могут иметь разл» число электродов управления (соответ-
ственно ПЗС наз. однофазными, двухфазными, трёхфаз-
ными и т. д.). Осн. ПП материалом для их изготовления
служит Si.
На рис. 1 изображена структура кремниевого трёх-
фазного ПЗС. На три электрода элементарной ячейки
такой структуры подаются импульсы смещения в соответ-
ствии с временной диаграммой. Все первые электроды
в элементарных ячейках объединены одной сигнальной
шиной (первая фаза), все вторые — другой (вторая фаза)
и т. п., то есть независимо от числа элементарных
ячеек в строке для управления ПЯ используются после-
довательности из трёх фазированных импульсов (трёх
фаз). При определённых фазовых напряжениях под электро-
дами второй фазы создаётся область, обеднённая осн.
носителями (рис. 1, а). Эта область является ПЯ для
Прибор с зарядовой связью. Рис. 1. Структу-
ра трёхфазного прибора с зарядовой связью
и тактовая временная диаграмма управляющих
импульсов: а — накопление зарядов под электро-
дами второй фазы; 6—перенос заряда под
третью фазу; в — фиксация заряда под третьей
фазой; г — перенос заряда под первую фазу
следующей элементарной ячейки; д — тактовая
временная диаграмма управляющих импульсов,
I, 2, 3 — МОП-структуры элементарной ячейки;
I — временная координата.
Фаза 3,
Фаза 2
Фаза I
Фаза 3
Фаза 2
Фаза I
б
Фаза 3
Фаза 2
ПРИБОР
430
неосновных носителей заряда (ННЗ). Если создать в ПП
нек-рое кол-во неравновесных ННЗ, пропорциональное
информац. сигналу (напр., путём освещения ПП), то ННЗ
попадут в близлежащую ПЯ и будут в ней сохраняться,
т. е. заряд ПЯ несёт информацию о внеш, воздействии.
Этот (т. н. информационный) заряд сохраняется только
при наличии смещения на электродах ПЗС и в течение
ограниченного времени, поскольку ПЯ заполняется как
ННЗ, несущими информацию, так и ННЗ, обусловленными
тепловой генерацией, к-рые, накапливаясь, затрудняют вы-
деление информац. заряда. Изменяя напряжения на элект-
родах так, что наиболее глубокая ПЯ оказывается под
соседним электродом, можно управлять перемещением
информац. заряда от одного электрода к другому
(рис. 1,6 — г).
Из всех устр-в на ПЗС наибольшее распространение по-
лучили (нач. 90-х гг.) фоточувствит. интегральные схемы
(ФИС). Пусть на электроды однострочной ФИС на ПЗС
в режиме накопления информац. заряда поданы сме-
щения, при к-рых ПЯ макс, глубины находится под вто-
рым электродом в каждой элементарной ячейке. Если
такой прибор разместить в фокальной плоскости объекти-
ва (рис. 2), то в каждой ПЯ соберётся заряд, соот-
ветствующий освещённости в данной точке, и изображение
будет записано в виде зарядовых пакетов. В конце строки
размещается считывающее устр-во (в простейшем случае
обратносмещённый р—п-переход) и усилитель. При подаче
на электроды ПЗС тактовых импульсов, обусловливающих
перемещение зарядовых пакетов к выходному устр-ву,
с выходного усилителя снимается последовательность
импульсов, соответствующих световой картине. В направле-
нии, перпендикулярном перемещению заряда, размер ПЯ
ограничен чаще всего узкими областями ПП того же
типа проводимости, что и подложка, но с концентрацией
примеси значительно более высокой (т. н. стоп-каналы),
благодаря чему в этих местах поле почти не проникает
в глубь ПП.
При передаче зарядовых пакетов в такой ФИС часть
носителей заряда остаётся в ПЯ и теряется на ловушках
и центрах рекомбинации. Характеристикой потерь носителей
служит коэф, неэффективности переноса (относит, потеря
заряда при переносе на один электрод), составляющий
Рис. 2. Схема фотоприёмного устройства на
основе однострочной фоточувствительной ин-
тегральной схемы на приборах с зарядовой
связью: ШИ — штриховое изображение; ФС —
фокусирующая система; ФИС — фоточувстви-
тельная интегральная схема; ВУ — выходное уст-
ройство, У — видеоусилитель; ТЭ — телевизион-
ный экран; 1, 2, 3, 4 — элементы изображения.
ф.
Ф;
ф.
2"
Видеоимпульсы
б
ВУ
Рис. 4. Элемент прибора с зарядовой связью
с трёхслойной поликремниевой структурой элект-
родов: ф4 2 з — электроды первой, второй
третьей фаз соответственно.
Рис. 3 Схема включения (а) и схематическое
изображение (б) прибора с зарядовой связью
со скрытым каналом переноса.
в
431
ПРИБОР
для кремниевых приборов 10 & (в случае переноса по
границе раздела ПП — диэлектрик) и менее 10 (при ис-
пользовании т. н. скрытого канала переноса; рис. 3).
В конструкции ФИС со скрытым каналом переноса за
счёт обратного напряжения на р—n-переходе, созданном
под электродами, плоскость мин. энергии в ПЯ смещается
от границы раздела ПП—диэлектрик и канал переноса сдви-
гается в глубь ПП, где потери заряда существенно
меньше, чем на поверхности. Для снижения неэффективно-
сти переноса в ФИС на ПЗС используются поликремни-
евые электроды, что позволяет создать межэлектродную
изоляцию термич. окислением, а сами электроды сделать
перекрывающимися. Устранение зазора между электрода-
ми, а следовательно, и потенциального барьера между
соседними ПЯ существенно улучшает характеристики и
повышает надёжность схем на ПЗС (рис. 4).
Однострочные ФИС на Si обычно содержат до 2000
элементарных ПЗС-ячеек на одном кристалле (при длине
кристалла до 30 мм), а ФИС на GaAs, InSb и CdHgTe —
до 100 таких ячеек. В зависимости от используемого
ПП материала или легирующей примеси спектральный
диапазон чувствительности ПЗС составляет 50—14 000 нм.
Кристаллы, содержащие ПЗС, могут монтироваться мето-
дами гибридной сборки на единой печатной плате, в
этом случае поле обзора устр-ва увеличивается. Разрешение
по строке однострочных фотоприёмных устр-в достигает
20 000 элементов. Матричные ФИС на ПЗС (рис. 5) имеют
число элементов разложения вплоть до 2000Х 2000, т. е.
степень интеграции превышает 106 активных элементов на
кристалл. Матричные ФИС высокого разрешения наз. также
твердотельными аналогами телевиз. передающих ЭЛП.
При использовании ПЗС в устр-вах обработки сигналов
(линиях задержки, мультиплексорах, корреляторах, транс-
версальных и рекурсивных фильтрах) и ЗУ информац.
заряд вносится под электроды ПЗС посредством управляе-
мой инжекции (напр., из области смещённого в прямом
направлении р—п-перехода). Для создания линий задержки
и фильтров на ПЗС чаще всего применяются одностроч-
ные схемы с отводами или без них. Примером может
служить линия задержки из двух строк по 455 элементов
на частоту 14,32 МГц, предназначенная для телевиз.
аппаратуры. Использование GaAs позволяет поднять частот-
Рис. 6. Типы запоминающих устройств на прибо-
рах с зарядовой связью: а — серпантинно-
петлевая; б — с произвольной выборкой блоков;
— со строчной адресацией; г — последователь-
но-параллельно-последовательная.
Рмс 5. Типы однострочных и матричных фото-
чу ветвите льных интегральных схем на приборах
с зарядовой связью: а — однострочная без раз-
деления областей накопления (Н) и переноса (Г1);
б — однострочная, у которой фоточувствительная
область отделена от сдвигового регистра, в —
однострочная с двумя сдвиговыми регистрами;
г — матричная без разделения областей накопле-
ния и переноса; д — матричная с переносом
кадра; I —фоточувствительная область; 2 —
сдвиговые регистры; ф, ? 3— электроды первой,
второй и третьей фаз соответственно.
ПРИБОРЫ
432
ный предел этих устр-в до 500 МГц, а использование
отводов в линиях задержки даёт возможность создать
трансверсальные и рекурсивные фильтры, в т. ч. програм-
мируемые.
Основой ЗУ на ПЗС является линия задержки. Для
увеличения времени хранения информации информац.
заряд в таком ЗУ непрерывно циркулирует по ПЗС-струк-
туре путём передачи его с выхода снова на вход
через устр-во регенерации, компенсирующее потерю заря-
дов при передаче. Чаще всего такая система исполь-
зуется в цифровом ЗУ. Схемы типичных ЗУ на ПЗС пред-
ставлены на рис. 6. Осн. областью применения ЗУ на
ПЗС является буферная память. Замена в устр-вах буфер-
ной памяти магн. дисков на ПЗС ЗУ приводит не только
к резкому сокращению габаритных размеров и массы
устр-в, но и улучшает их техн, характеристики (напр.,
время выборки записанной в них информации может
составлять доли мс).
Лит.: Семен К., Томпсет МПриборы с переносом заряда, пер.
с англ., М., 1978; Полупроводниковые формирователи сигналов изобра-
жения, пер. с англ., М., 1979; Приборы с зарядовой связью, под
ред. М. Хоувза, Д. Моргана, пер. с англ., M.f 19В1- Носов Ю. Р-,
Шилин В. А., Основы физики приборов с зарядовой связью, М., 19В6
Ю. А. Кузнецов.
ПРИБОРЫ С ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДА (ППЗ), класс
многофункциональных интегральных полупроводниковых
приборов, содержащих совокупность однотипных эле-
ментов, расположенных на единой полупроводниковой под-
ложке; действие основано на перемещении заряда, накоп-
ленного в элементах, последовательно по цепочке этих
элементов в полупроводнике. Выполняются в виде инте-
гральных схем либо входят в состав ИС наряду с др.
интегральными ПП приборами. Элементом ППЗ обычно
служит МОП-структура, в к-рой происходит накопление
и сохранение неосновных носителей заряда. Изменяя напря-
жение на электродах МОП-структур путём подачи на них
определённой последовательности импульсов напряжения,
можно управлять перемещением накопленного (информа-
ционного) заряда от одного элемента к другому (между
элементами ППЗ существует т. н. зарядовая связь).
Осн. представителями ППЗ являются приборы с зарядовой
связью, в к-рых информац. заряд накапливается в потенц.
ямах, образуемых в полупроводнике вблизи электродов
под действием внеш, поля, и перемещается вдоль ПП
кристалла при сдвиге потенц. ям, и приборы на «пожар-
ных цепочках», в к-рых возможна передача информац.
заряда через каналы полевых транзисторов с изолир.
затворами. Информац. заряд в ППЗ создаётся либо в
результате облучения полупроводника световым потоком
(с энергией фотонов, достаточной для собственного или
примесного поглощения), либо в результате управляемой
инжекции носителей. Зарядовая связь в ППЗ возникает
при условиях: малого зазора между электродами; пере-
крывающихся электродов при наличии изоляции между
ними; наличия проводящего материала в зазорах между
электродами, расположенными в одной плоскости, когда
перенос заряда осуществляется за счёт краевых полей
в ПП между электродами. В зависимости от механизма
ввода — вывода информации ППЗ могут выполнять ф-ции
преобразования изображения в видеосигнал, запоминания
информации, аналоговой и цифровой обработки, а также
логич. операции.
Первые ППЗ, представлявшие собой приборы с зарядовой
связью, созданы амер, физиками У. С. Бойлом и Дж. Э. Сми-
том в нач. 70-х гг. 20 в.; с тех пор ППЗ интенсивно
развиваются, находя всё более широкое применение.
Отличит, особенностью ППЗ (по сравнению с аналогич-
ными по функцион. назначению др. ИС) является то,
что передача и обработка сигнала в них происходит без
преобразования зарядового пакета в ток или напряжение,
тем самым в ППЗ удаётся избежать искажений, свойствен-
ных таким преобразованиям. Кроме того, к осн. преиму-
ществам ППЗ относятся: возможность высокой степени
интеграции (более 106 элементов на кристалл) и малое
потребление энергии на операцию по записи единицы ин-
формации (менее 5 мкВт/бит).
При изготовлении ППЗ могут быть использованы разл.
ПП материалы, однако к кон. 80-х гг. получили распро-
странение только ППЗ на Si. ППЗ применяют в фото-
преобразователях — как однострочных (до 6000 элементов
в строке на одном кристалле), так и матричных (до
2000X2000 элементов разложения), в ЗУ на 4, 16, 64 и
256 кбит, в устр-вах обработки сигналов (аналоговых
линиях задержки, мультиплексорах, трансверсальных и ре-
курсивных фильтрах и т. д.), в разл. логич. устр-вах.
Лит.: Секен К., Томпсет М., Приборы с переносом заряда,
пер. с англ., М-, 1978; Докучаев Ю. П-, Кузнецов Ю. А.,
Пресс Ф. П., «Электронная пром-сть», 1978, № 7, с. 54—58;
Балякин И. А., Егоров Ю. М., Родзивилов В. А., Приборы
с переносом заряда в радиотехнических устройствах обработки информа-
ции, М., 1987. Ю. А- Кузнецов.
ПРИЕМНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, уст-
ройства, изменение состояния к-рых (реакция) под дейст-
вием оптического излучения служит для обнаружения и
измерения этого излучения. Оптич. излучение взаимо-
действует с в-вом чувствит. элемента П. о. и., в результате
взаимодействия энергия излучения преобразуется в другие
виды энергии (тепловую, электрическую, механическую и
т. д.), более удобные для непосредств. измерения П о. и
часто являются одним из осн. узлов автоматич. систем
управления, радиоэлектронных и оптоэлектронных прибо-
ров и устр-в. Они играют важную роль в науч,
исследованиях (в спектроскопии, квантовой электронике,
астрономии и др.).
Осн. параметры, характеризующие св-ва и возможности
разл. типов П. о. и.: пороговая чувствительность —
мин. поток излучения (к-рый может быть обнаружен
на фоне собств. шумов приёмника), отнесённый к единице
полосы рабочих частот (измеряется в Вт/Гц ); коэффи-
циент преобразования (интегральная чувствитель-
ность, относит, чувствительность), связывающий падающий
поток излучения с величиной сигнала на выходе приёмни-
ка; постоянная времени — время, за к-рое сигнал
на выходе П. о. и. нарастает до определённого уровня
(служит мерой способности П. о. и. регистрировать оптич.
сигналы мин. длительности); спектральная харак-
теристика — зависимость чувствительности П. о. и. от
длины волны излучения. Различают приёмники неселек-
тивные, у к-рых чувствительность слабо зависит от излу-
чаемой длины волны в широком диапазоне, и селектив-
ные, имеющие на спектральной характеристике чётко выра-
женные максимумы и (или) минимумы.
В зависимости от механизма преобразования энергии
П. о. и. подразделяются на тепловые, фотоэлектрические,
фотохимические и пондеромоторные (механические).
В т е п л о в ы х П. о. и. поглощение энергии приводит к повы-
шению темп-ры в-ва чувствит. элемента, к-рое, в свою оче-
редь, вызывает изменение разл. параметров в-ва (напр.,
электропроводности, поляризации). Наиболее распростра-
нённые П. о. и. этого типа — металлические и полупровод-
никовые болометры и термоэлементы; применяются
также молекулярные радиометры, оптико-акустич., пиро-
электрич. приёмники и др. Действие болометров основано
на изменении электрич. сопротивления металлического или
ПП образца при изменении темп-ры, вызванном поглоще-
нием падающего потока излучения. В термоэлементах
изменение темп-ры поверхности, поглощающей излучение,
приводит к появлению в них термоэдс. В оптико-
акустических и п н е в м а т и ч е с к и х (газовых, жидко-
стных) П. о. и. регистрируется либо увеличение (в резуль-
тате повышения темп-ры) объёма поглощающей среды,
либо акустич. волны (звук), возникающие при поглощении
оптич. излучения. Пироэлектрические П. о. и. изготов-
ляют из кристаллов сегнетоэлектриков; при взаимодействии
с излучением на их поверхности появляются статич.
электрич. заряды. Тепловые П. о. и., как правило, неселек-
тивны и пригодны для измерения в широкой области
спектра (обычно 0,2—50 мкм); нек-рые типы приёмников
(напр., оптико-акустические) чаще применяются в далёкой
ИК области. Пороговая чувствительность лучших тепловых
П. о. и. 10~н—10—10 Вт/Гц,;/2 при постоянной времени
10—3—10 1 с. Сверхпроводящие ПП болометры, работаю-
433
ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНАЯ
щие при глубоком охлаждении (3—15 К), имеют порого-
вую чувствительность на уровне 10 Вт/Гц1'2 и постоянную
времени 10~ с.
Фотоэлектрические Г], о. и. непосредственно пре-
образуют эл.-магн. энергию в электрическую. Различают
П. о. и. с внеш, и внутр, фотоэффектом. К фотоэлектрич.
приёмникам относятся фотоэлементы, фотоэлектронные
умножители, фо торе зис торы, фотодиоды, электронно-
оптические преобразователи, квантовые усилители оптич.
диапазона и др. Эти П. о. и. селективны, и их реакция
зависит от величины энергии отд. поглощённых квантов.
Спектральная характеристика П. о. и. с внеш, фотоэффектом
имеет характерную ДВ («красную») границу в области
0,6—1,2 мкм, определяемую природой в-ва чувствит.
элемента приёмника (см. Работа выхода электронов),
Фотоэлектрич. П. о. и. с внутр, фотоэффектом в зависи-
мое'* и от типа чувствительны и в далёкой ИК области
спектра (до 10—30 мкм). Пороговая чувствительность П. о. и.
с внеш, фотоэффектом достигает 10-12—105 Вт/Гц1 2 при
постоянной времени 10 си менее (для электронно-
оптич. преобразователей до 10 с). Пороговая чувстви-
тельность т. н. счётчиков фотонов (нагю., ПП лавин-
ных фотодиодов) ещё выше — до 10 17 Вт/Гц1 . Предельная
чувствительность с^ото рези сто ров (в полосе частот шир.
1 Гц) 10~10—10~2 Вт/Гц1 2 при постоянной времени
10’ 1СГ7 с.
Для регистрации сверхкоротких импульсов лазерного из-
лучения ИК диапазона разработаны новые П. о. и., в к-рых
используется эффект увлечения светом носителей за-
ряда. В результате передачи импульса от эл.-магн. волны
эл-нам при взаимодействии излучения с в-вом (внутри-
зонное поглощение на свободных носителях, переходы
между подзонами в валентной зоне) возникает направ-
ленное движение носителей, к-рое регистрируется в виде
тока или напряжения. Такие П. о. и. обладают высоким
временным разрешением (постоянная времени 10 —
10~ с), не требуют принудит, охлаждения и исполь-
зования источников питания. Еи|ё более высокое времен-
ное разрешение (до 10 —10 с) может быть получено
при использовании приёмников с микроантенной на
основе металл — оксид—металл-структуры, работающих
как туннельный диод. Недостатком П= о. и. этого типа
является малая чувствительность.
Пондеромоторные П. о. и. реагируют на световое
давление, для измерения к-рого используют крутильные
весы, а также разл. типа преобразователи (ёмкостный,
пьезоэлектрический и др.). Такие приёмники применяются
ограниченно, т. к. очень чувствительны к вибрациям и
тепловому излучению окружающей среды.
К фотохимическим П. о. и. относятся все виды фото-
слоёв, используемых в фотографии. В отличие от тепловых
и фотоэлектрических П о. и., фотослой не только суммирует
фотохим. действие излучения, но и обладает способностью
сохранять его в течение длит, времени. Мерой величины
поглощённой энергии служит оптич. плотность проявленного
фотослоя.
К П. о. и. могут быть отнесены и глаза живых существ.
Область спектра, в к-рой чувствителен глаз человека
(0,4—0,8 мкм), наз. видимой областью. Человеческий
глаз — селективный приёмник с макс, чувствительностью
ок. 555 нм. Адаптированный в темноте глаз человека
имеет пороговую чувствительность 10 Вт/с, что соответ-
ствует неск. десяткам фотонов в 1 с.
Для получения двумерного изображения излучающего
объекта применяют многоэлементные П. о. и. с диск-
ретно или непрерывно распределёнными по поверхности
приёмными элементами. К ним относятся фотопластинки,
фотоплёнки, а также электронно-оптич. преобразователи,
передающие телевиз. трубки, многоплощадные ПП боло-
метры и фоторезисторы и др. В наст, время (нач.
90-х гг.) всё шире используются фоточувствит. ИС, выпол-
ненные на приборах с зарядовой связью, являющиеся
твердотельными аналогами телевиз. передающих трубок.
Лит.: Марков М. Н., Приемники инфракрасного излучения, М.,
1968; Росс М., Лазерные приемники, пер. с англ., М., 1 969; А мброзяк А.,
Конструкция и технология полупроводниковых фотоэлектрических приборов,
пер. с польск., М., 1970; Справочник по лазерам, пер. с англ.,
под ред. А. М. Прохорова, т. 2, M., 1978; Кри к су нов Л. 3.,
Справочник по основам инфракрасной техники, М., 1978; Новик В. К.,
Гаврилова Н. Д., Фельдман Н. Б., Пироэлектрические преобразо-
ватели, М., 1979; Ишанин Г. Г., Приемники излучения оптических и
оптико-электронных приборов, Л., 1986.
ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНАЯ КРИОЭЛЕКТРбН-
НАЯ СИСТЕМА, приёмно-усилительная система, состоя-
щая из взаимосвязанных радиоэлектронных и криогенных
устройств, в к-рой за счёт охлаждения до криогенных
темп-p удаётся существенно снизить уровень её собств.
шумов. В П.-у. к. с. (рис. 1) в качестве первой (охлажда-
емой) ступени (каскада) усиления обычно используют крио-
электронный усилитель (квантовый парамагнитный, параме-
трический или транзисторный). Распространены также Fl.-
у. к. с., в к-рых в качестве входного устр-ва применяется
криозлектронный смеситель на основе джозефсоновского
контакта или контакта сверхпроводник — изолятор — сверх-
проводник, смеситель на диоде с барьером Шоттки (см.
Криоэлектронные приборы), а в качестве предварит, усили-
теля сигнала промежуточной частоты — парамагн. кван-
товый усилитель или криозлектронный транзисторный уси-
литель, конструктивно располагаемые рядом со смесите-
лем в общем криостате. Второй каскад усиления П.-у. к. с.
обычно состоит из неохлаждаемого параметрич. усилителя,
транзисторного усилителя или смесителя с усилителем
сигнала промежуточной частоты, обеспечивающих требуе-
мую величину и стабильность коэф, усиления.
Приёмно-усилительиая криоэлектроииая система.
Рис. 1. Типовая структурная схема приёмно-уси-
лительной криоэлектронной системы.
Рис. 2 Общий вид даухканальной приёмно-
усилительной криоэлектронной системы. 1 — не-
охлаждаемая вторая ступень; 2 — входной тракт;
3 — генератор накачки (гетеродин).. 4 — охлажда-
емая первая ступень 5 —>охладитель; 6 — аппа-
ратура управления’ 7 — выходной тракт.
28 Энц. словарь «Электроника!
ПРИЁМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫЕ
434
П.-у. к. с. — сложные устр-ва (рис. 2), для создания к-рых
потребовалось провести глубокие теоретич. и эксперим.
исследования физики процессов, определяющих их характе-
ристики, поиски наиболее эффективных рабочих в-в для
них, широкие радиотехн. исследования, включающие во-
просы отыскания оптим. схемотехн, решений, определения
характеристик усилителей (коэф, усиления, полоса частот,
стабильность и др.), разработать элементы и практич.
конструкции усилителей. П.-у. к. с. применяются в диапазо-
нах ВЧ и СВЧ в качестве предусилителей в приёмных
трактах земных станций космической связи и в радиотеле-
скопах. Дальнейшее развитие П.-у. к. с. ведётся в направ-
лении повышения их чувствительности, надёжности, сниже-
ния массы и габаритных размеров, совершенствования
криогенных устр-в, освоения миллиметрового диапазона
длин волн.
Лит.: Чистяков Н. И., Радиоприемные устройства, М-, 1978;
Берлин Ач>Б. и др., «Радиотехника и электроника», 1982, т. 27, № 7,
с. 1268—73. В. И. Лебедь.
ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫЕ ЛАМПЫ (ПУЛ). элект-
ронные лампы, предназначенные гл. обр. для детектиро-
вания (выпрямления), преобразования частоты и усиления
электрич. сигналов преим. на частотах до 300 МГц,
а также для генерирования электрич. колебаний малой
мощности в разл. приёмных, усилит, и измерит, радио-
техн. устройствах. Исторически первой ПУЛ явился электро-
вакуумный диод, изобретённый англ, учёным Дж. А. Фле-
мингом в 1905. Созданный амер. инж. Л. де Форестом
в 1907 триод, в к-ром при помощи управляющей сетки
впервые было осуществлено электростатич. управление
свободными эл-нами, послужил родоначальником всех по-
следующих конструкций ПУЛ. Вслед за триодом были
сконструированы тетрод и лучевой тетрод, а затем пентод —
наиболее распространённая разновидность ПУЛ. Последую-
щие разработки ПУЛ были направлены гл. обр. на интег-
рацию ф-ций разл. ламп в одном баллоне с целью
упрощения радиотехн. аппаратуры и улучшения её
эксплуатац. характеристик. В результате появились много-
функцион. ПУЛ (гексоды, гептоды, октоды, пентагри ды)
и комбинированные лампы (двойные триоды, диод-пентоды,
триод-гептоды и т. п.). В 1920—65 в мировой пром-сти
разработано и выпускалось более 10 тыс. разл. видов
ламп в стеклянном, металлич. и металлокерамич. испол-
нении, отличающихся друг от друга параметрами и кон-
структивным оформлением.
Конструктивно ПУЛ представляет собой баллон, в к-ром
помещена система электродов, присоединённая контактной
сваркой к вакуумно-плотным выводам прибора; гермети-
зация лампы достигается электросваркой (для металлич.
ПУЛ) или заваркой газоплазменными горелками (для
стеклянных). Откачка и обезгаживание внутриламповых
деталей осуществляется в течение неск. минут через
стеклянный штенгель в ножке или в верх, части баллона.
Поскольку при этом не обеспечивается полное обезгажива-
ние деталей, необходимый для норм, функционирования
катода вакуум (порядка 10— —10— Па) получают введением
в ПУЛ геттера.
Развитие и совершенствование ПУЛ велось в основном
в след, направлениях. 1) Повышение предельной
рабочей частоты. Достигается миниатюризацией
электродов, уменьшением расстояний между ними, приме-
нением плоских ножек, что позволяет уменьшить межэлект-
родные ёмкости и время пролёта эл-нов. Миниатюризация
ПУЛ ограничена темп-рным и др. факторами (так, с увели-
чением нагрузок на электроды и плотностей отбираемых
с катода токов ухудшается вакуум, что вызывает быстрое
истощение катода, а чрезмерное уменьшение расстояний
между электродами часто приводит к коротким замыка-
ниям). Совр. ПУЛ позволяют выполнять линейные и не-
линейные преобразования электрич. колебаний с частотами
вплоть до неск. ГГц. 2) Улучшение электрических
параметров. Требует создания электродных систем с
малым рассеивающим влиянием на эл-ны, что достигается
гл. обр. уменьшением диаметра проволок, используемых
для изготовления сеток. Применение сеток из тонких
проволок обеспечивает более равномерное электрич. поле
между первой сеткой и катодом и ослабление перехвата
эл-нов последующими сетками (с положит, потенциалами).
Ограничения при этом связаны с проявлением микрофонно-
го эффекта. В совр. ПУЛ мин. диаметр используемых для
сеток проволок составляет 8 мкм, а мин. расстояние
сетка — катод — 35 мкм. 3) Повышение долговечно-
сти. Достигается гл. обр. улучшением св-в катодов
и повышением вакуума в лампах. В ПУЛ для кернов оксид-
ных катодов были применены сплавы, содержащие акти-
вирующие присадки, а для электродов — материалы с низ-
ким содержанием газообразующих примесей. Гарантир.
(записанная в техн, условиях) долговечность лучших об-
разцов ПУЛ составляет неск. тыс. ч. 4) Обеспечение
работоспособности при механических воз-
действиях. Обычно достигается установкой в балло-
не опорных (для электродных систем) слюдяных пластин и
устранения источников свободных ч-ц внутри лампы (пы-
линок и др.), вызывающих короткие замыкания. Были разра-
ботаны ПУЛ, выдерживающие долговрем. вибрац. нагрузки
и одиночные удары с ускорением, превышающим уско-
рение свободного падения соответственно в 10 и 100 раз.
Для улучшения важнейших электрич. параметров ПУЛ
(в первую очередь повышения крутизны анодно-сеточной
характеристики) был применён принцип, предложенный ещё
в 1913 амер, физиком И. Ленгмюром, заключающийся
в образовании (при помощи дополнительной, расположен-
ной у катода, сетки с положит, потенциалом) виртуаль-
ного катода. Помещая в область виртуального катода управ-
ляющую сетку, можно существенно повысить крутизну
характеристики. Такие ПУЛ, получившие назв. ламп с
катодной сеткой, выпускались для широкополосных и элект-
рометрии. усилителей. Другой путь — использование явле-
ния вторичной электронной эмиссии. В этом случае в
лампах (обычно тетродах или пентодах) за сетчатым анодом
размещается вторично-электронный умножитель (динод),
обладающий благодаря наличию на его поверхности тонкой
оксидной плёнки высоким коэф, вторичной электронной
эмиссии а. Эл-ны с катода, управляемые первой сеткой,
бомбардируют динод, его вторичные электроны улавли-
ваются анодом. В лампах с вторичной эмиссией величина
анодного тока, а следовательно, и крутизна анодно-
сеточной характеристики возрастают (по сравнению с обыч-
ными ПУЛ) в о раз. Такие ПУЛ применяются в основном
для усиления импульсных сигналов.
Осн. техн, параметры ПУЛ: напряжение подогрева катода
(обычно в диапазоне 1,2—12,6 В) и ток подогрева
(соответственно 0,03—0,30 А); анодный ток (как правило,
до 150 мА); макс, мощность рассеяния на аноде (до 25 Вт);
крутизна характеристики (1—40 мА/B); коэф, усиления
(5—2000); внутр, сопротивление (105—10ь Ом); эквивалент-
ное сопротивление собств. шумов (обычно св. 100 Ом);
интервал рабочих темп-p (от —60 до -|-200 С для ламп
со стеклянными баллонами и от —60 до 4-500 С для
ламп с керамич. баллонами) и др.
С 60—70-х гг. ПУЛ активно вытесняются полупроводни-
ковыми приборами. В нач. 90-х гг., хотя пром, выпуск
ПУЛ остаётся еще крупномасштабным, области их исполь-
зования всё более сужаются. Перспективным остаётся при-
менение ПУЛ в аппаратуре, подвергающейся воздействию
радиации, работающей при повыш. темп-рах, а также
в аппаратуре спец, назначения (напр., в выходных кас-
кадах передатчиков, студийной аппаратуре звукозаписи и
воспроизведения).
Лит.: Кацнельсон Б. В., Ларионов А. С., Отечественные
приёмно-усилительные лампы и их зарубежные аналоги, 3 изд., М-,
1981. Н. В. Черепнин.
ПРИЕМНЫЙ ЭЛЕКТРбННО-ЛУЧЕВбИ ПРИБОР,
электронно-лучевой прибор, предназначенный для отобра-
жения информации (электрич. сигналов) в форме, удоб-
ной для визуального восприятия. Прообразом П. э.-л. п.
явилась «трубка Брауна», созданная как эксперим. газо-
наполненный прибор с холодным катодом в 1897 нем
физиком К. ф. Брауном и независимо от него англ,
физиком Дж. Дж. Томсоном после того, как в 1879 англ.
435
ПРИМЕСНЫМ
физик У. Крукс обнаружил «катодные лучи», оказавшиеся
впоследствии потоком эл-нов. Особенности разл. областей
применения привели в процессе развития П. э.-л. п.
к их специализации с выделением видов, предназначенных
преим. для воспроизведения телевиз. изображений (см.
Кинескоп), отображения усл. информации (см. Индикатор-
ный электронно-лучевой прибор) и графич. представле-
ния электрич. сигналов (см. Осциллографический элект-
ронно-лучевой прибор). В более узком смысле под П. э.-л. п.
понимают кинескопы для телевиз. приёмников.
В. Л. Герус.
ПРИМЕСИ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, инородные
атомы, растворённые в полупроводниках. П. в п. либо
замещают в крист, решётке атомы осн. в-ва, образуя
твёрдые р-ры замещения, либо располагаются в междоуз-
лиях, образуя твёрдые р-ры внедрения.
Следует различать остаточные примеси, к-рые не
были удалены из ПП при очистке или случайно были
введены в полупроводниковый материал при последую-
щих технологич. операциях, и легирующие примеси,
намеренно вводимые в заданных кол-вах в ПП при
легировании как в процессе приготовления поликрист,
шихты или выращивания монокристалла, так и в процессе
изготовления р—n-переходов с целью придания всему мате-
риалу или определённым его участкам требуемых электро-
физ. св-в (напр., определённой величины и типа прово-
димости). Введение легирующих примесей может обеспе-
чивать воспроизводимые результаты только в том случае,
если их концентрация в ПП (к-рая должна быть ниже
их предела растворимости при темп-pax, близких к комнат-
ной) значительно выше концентрации остаточных приме-
сей. Как правило, в элементарных ПП и бинарных
ПП соединениях предел растворимости примесей невысок
(~1%), а его зависимость от темп-ры часто имеет
максимум при темп-ре порядка 0,7 Тпл.
П. в п. в соответствии с их воздействием на физ.
св-ва ПП могут находиться в электрически активном и
электрически неактивном состояниях (в зависимости от усло-
вий введения и обработки). Электрически активные П.
в п. могут быть однозначно активными, т. е. проявлять
себя либо как доноры, либо как акцепторы, или амфо-
терно активными: часть примесных атомов может прояв-
лять донорные св-ва, а другая — акцепторные.
Электрич. активность П. в п. характеризуется в основном
числом и распределением связей атома примеси с
соседними атомами ПП. Напр., в ПП кристаллах со
структурой типа алмаза (алмаз, Si, Ge) акцепторами
являются элементы III гр. периодич. системы Менделеева
(атомы к-рых устанавливают связь только с тремя из
четырёх окружающих их атомов и вызывают появление
дырки), а донорами — элементы V гр. (у к-рых после
установления связей со всеми четырьмя соседними ато-
мами остаётся один свободный эл-н). Энергия ионизации
примесных атомов III и V гр. в Si и Ge близки
к 0,01 эВ, поэтому при комнатных темп-pax такие
примеси почти полностью ионизированы. При малых концен-
трациях примеси создают локализованные энергетич. уров-
ни, расположенные в запрещённой зоне (примесные
уровни). В зависимости от того, мало или сравнимо с
шириной запрещённой зоны расстояние от примесного
уровня до ближайшей разрешённой зоны, различают мелкие
и глубокие примесные уровни. При больших концентра-
циях уровни сливаются, образуя примесные зоны, примыка-
ющие к разрешённым зонам (такие ПП наз. сильнолеги-
рованными). При изготовлении ПП приборов для создания
р—п-переходов нужной конфигурации иногда приходится
локально перекомпенсировать примесь одного типа (напр.,
акцепторную) примесью др. типа (донорной), чтобы создать
слой материала требуемого типа проводимости.
К группе электрически неактивных примесей (при опре-
делённых условиях, напр. при комнатной темп-ре) относятся
атомы тех групп периодич. системы, к-рые для данного
ПП не являются однозначно легирующими примесями.
Эти П. в п. создают в запрещённой зоне два (иногда
и более) глубоких примесных уровня. Их иногда наме-
ренно вводят в ПП для придания ему особых св-в,
напр. резкого уменьшения времени жизни неосновных
носителей заряда. П. в п. такого типа создают глубокие
уровни, к-рые часто являются эффективными центрами
захвата и рекомбинации носителей заряда. В нек-рых слу-
чаях, напр. при изготовлении ПП кристаллофосфоров,
осуществляется легирование примесями, создающими глу-
бокие уровни, и необходимая излучат, рекомбинация
происходит между краем одной из разрешённых зон и
глубоким уровнем или между двумя примесными уров-
нями, один из к-рых глубокий.
В ПП соединениях, напр. типа А В или А В , однозначно
активными акцепторами являются атомы элементов, имею-
щие степень окисления на единицу меньше, чем компонент
А или В, а донорами — атомы элементов, имеющие
степень окисления на единицу больше, чем А или В.
Напр., в GaAs акцепторами служат атомы элементов
II гр., а донорами — атомы элементов VI гр., атомы эле-
ментов IV гр. — амфотерно активные примеси: атом Ge,
замещающий атом Ga, — донор, а замещающий атом As —
акцептор.
В ПП соединениях роль П. в п. могут играть избы-
точные по отношению к стехиометрич. составу атомы ком-
понентов самого соединения, т. е. точечные дефекты
(см. Дефекты кристаллов).
В любом ПП кристалле, очищенном до практически воз-
можного предела, всегда имеются как остаточные примеси,
так и термически равновесные (и неравновесные) точечные
дефекты. Поскольку все атомные (примеси) и точечные де-
фекты склонны к ионизации, в ПП устанавливаются сложные
взаимодействия между всеми заряженными дефектами и
носителями зарядов.
Лит.: Легирование полупроводников, под ред. Н. X. Абрикосова, М-,
1982; Смит Р., Полупроводники, пер. с англ., 2 изд., М., 1982.
С. А. Медведев.
ПРИМЕСНАЯ ЗбНАг часть энергетич. спектра электро-
нов в примесном полупроводнике, возникающая в запре-
щённой зоне при достаточно высокой концентрации при-
месей или структурных дефектов. В сильнолегированных
полупроводниковых П. з. образуется вследствие «размы-
вания» примесных уровней, происходящего из-за перекры-
тия силовых полей примесных атомов и волновых ф-ций
локализованных вблизи них эл-нов. В не слишком сильно-
легированных полупроводниках П. з. наз. область энер-
гий, в к-рой расположены слабоперекрывающиеся состояния
примесей.
примесные Уровни, локализованные энергетич.
уровни полупроводника, расположенные в запрещённой
зоне и обусловленные присутствием в нём примесей или
иных структурных дефектов (см. также Примеси в полу-
проводниках, Полупроводниковые материалы). В зависимо-
сти от того, мало или сравнимо с шириной запрещённой
зоны расстояние от П. у. до ближайшей разрешённой
зоны, различают мелкие и глубокие П. у. Мелкие
П. у. создаются примесными атомами элементов соседних
групп периодич. системы Менделеева (напр., элементами
III и V гр. для Si и Ge). Глубокие П. у. образуются
атомами элементов групп, отличающихся по номеру более
чем на ±1. По способности примесного атома отдавать
эл-н в зону проводимости или принимать его из валентной
зоны П. у. делят на донорные (см. Донор) и акцепторные
(см. Акцептор). При высоких концентрациях примесей
П. у. образуют примесные зоны.
ПРИМЕСНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИК, полупроводник,
содержащий донорные или акцепторные атомы или сте-
хиометрически избыточные атомы в количестве, сравнимом
или превышающем количество собств. носителей заряда.
Кол-вом примесей в полупроводниках и положением
примесных уровней в запрещённой зоне существенно
определяются кинетич. явления в ПП, в т. ч. величина
и тип проводимости, а также оптич. св-ва ПП материалов.
Иногда П. п. наз. несобственными ПП-
ПРИМЕСНЫЙ ФОТОЭФФЕКТ, внутренний фотоэф-
фект в примесном полупроводнике; выражается в увели-
28*
ПРИПОЕЧНОЕ
436
чении фотопроводимости ПП вследствие изменения кон-
центрации свободных электронов и дырок при поглощении
эл.-магн. излучения локализованными на примесных центрах
носителями заряда. П. ф. используется в приёмниках ИК
излучения. *
ПРИПОЕЧНОЕ СТЕК 16, легкоплавкое стекло, исполь-
зуемое в качестве припоя для вакуумно-плотного соедине-
ния деталей из стекла, керамики и металлов в электронных
приборах. Осн. параметры П. с.: темп-рный коэф, линей-
ного расширения (ъ в интервале темп-р 20—300 ЭС
[обычно (49—95)-10-' К~1] и темп-ра деформации, соответ-
ствующая вязкости 10|П Па*с (ок. 420—540 С). Для получе-
ния качеств, спаев необходимо, чтобы значения «I П. с.
и соединяемых деталей были близки. Осн. компонентами
П. с. являются: S1O2 (3—27% по массе), Ва?Оз (до
27%), РЬО (13—80%); в нек-рые составы вводят дополни-
тельно А12Оз (до 10%), ZnO (до 47%), V2O5 (до 10%),
К2О (до 10%).
В 80-х гг. в произ-ве ЭВП П. с. всё чаще заменяется
стеклокрист. цементами с лучшими механич. прочностью
и электроизоляционными св-вами; стеклокрист. цементы,
однако, уступают П. с. по стабильности а( и имеют более
сложную технологию применения. 8. К. Фролов.
ПРИПбИ, материалы, вводимые при пайке в зазор между
соединяемыми деталями для образования прочного не-
разъёмного соединения или электрич. контакта с малым
электрич. сопротивлением. В качестве П. чаще всего
используют металлы и их сплавы, реже — припоечные
стёкла и стеклокрист. цементы. По содержанию осн.
компонента различают таллиевые, индиевые, оловянно-
свинцовые, серебряные, палладиевые, ниобиевые, молиб-
деновые и др. П. Изготовляют П. в виде порошка,
пасты, ленты, прутка (порошки и пасты используют гл. обр.
при автоматич. пайке и пайке сложных изделий). Темп-ра
плавления П. должна быть ниже темп-ры плавления или
размягчения соединяемых материалов не менее чем на
60—100 С. Для обеспечения прочного соединения П. выби-
рают таким, чтобы в расплавленном состоянии он хорошо
смачивал соединяемые материалы, имел высокие капилляр-
ные и адгезионные св-ва. После затвердевания П. должен
обладать высокой прочностью, пластичностью, герметично-
стью, электропроводностью (при пайке токопроводящих
изделий); П. и соединяемые материалы не должны резко
отличаться по коэф, термич. расширения и не должны
образовывать коррозионно нестойкие пары. Различают П.
особолегкоплавкие (/пл<150 С), легкоплавкие (150 —
450 С), среднеплавкие (450—1100 С), высокоплавкие
(1100—1850 С), тугоплавкие (/пл>1850 С).
В электронном приборостроении применяют таллиевые
П. (для пайки чувствительных к нагреву элементов);
оловянные (для пайки деталей РЭА, работающих в разл.
климатич. условиях); среднеплавкие серебряные (для пайки
деталей ЭВП); платиновые (для пайки деталей, работающих
при высоких темп-pax, напр. ториевольфрамовой проволоки
с молибденом в произ-ве ЭЛП) и др.
Лит.: Манко Г. Г., Пайка и припои, пер. с англ., М., 1968;
Лашко Н. Ф., Лашко С. В., Пайка металлов, 3 изд., М., 1977;
Хряпин В. Е-, Справочник паяльщика, 5 изд., М.. 1981; Припои для
пайки современных материалов, под ред. А. А. Россошинского, К.,
1985. А. М. Большова.
ПРОБбИ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, явление резко-
го возрастания электрич. тока через полупроводниковый
образец при малом изменении приложенной к образцу
разности потенциалов, приводящее к необратимому тепло-
вому разрушению образца или к.-л. его участка. Характер
такого пробоя связан с экспоненциальным ростом в ПП
концентрации свободных носителей заряда (НЗ) при увели-
чении темп-ры: локальный разогрев участка ПП сопровож-
дается увеличением концентрации НЗ и локальной плотно-
сти тока, что ведёт к дальнейшему повышению темп-ры
этого участка и т. д. Осн, механизмы П в п. — ударная
ионизация и лавинное умножение носителей заряда в
сильных электрич. полях, сопровождающиеся локальным
разогревом области сильного поля (лавинно-тепловой
пробой), а также локализация тока вблизи дислокаций,
дефектов решётки, посторонних включений и т. п. или
эффект шнурования тока в образцах с S-образной вольт-
амперной характеристикой (см. Токовая неустойчивость).
В ПП приборах сильные электрич. поля чаще всего
локализуются в области объёмного заряда вблизи барьер-
ных контактов, где при недостаточном теплоотводе
возникает пробой (см. Полупроводниковый переход. Про-
бой полупроводниковых приборов).
Иногда термин «П. в п.» применяют к обратимым процес-
сам, связанным с ограниченным возрастанием тока через
ПП образец в узком интервале изменения электрич. поля,
напр. при ударной ионизации атомов кристалла (лавинный
пробой) или при межзонном туннелировании эл-нов (тун-
нельный пробой, или пробой Зенера; см. Туннельный
Эффект). А. С. Тагер
ПРОБОЙ газа, процесс ионизации газа, сопровождаю-
щийся лавинообразным ростом концентрации заряженных
частиц и переходом непроводящего газа в плазму, проис-
ходящий при наложении достаточно сильного внеш, эл.-
магн. поля. В зависимости от частоты этого поля разли-
чают П. г. электрический (в пост, поле, ВЧ, СВЧ) и лазерный
(оптический). Электрический П. г. — переход несамо-
стоят. газового разряда в самостоятельный; происходит
при определённом значении напряжения на разрядном
промежутке или напряжённости электрич. поля, наз.
критическими. Для возникновения П. г. необходимо, чтобы
ионизация газа электронным ударом восполняла потери
заряженных ч-ц из-за диффузии, «прилипания» эл-нов
к молекулам и т. п. В пост, поле существен вынос
эл-нов из разрядного промежутка, обусловленный их нап-
равленным движением от катода, так что в этом случае
необходимо испускание эл-нов с катода за счёт вторичных
процессов — ионно-электронной и фотоэлектронной эмис-
сии. При достаточно высоком давлении газа возможен
переход к стримерному П. г.; формирование стримера
связано с полем объёмного заряда и фотоионизацией.
Первичные эл-ны при электрич. П. г. возникают под дей-
ствием внеш, ионизаторов; статистич. характер этого
процесса обусловливает случайную задержку развития
П. г. после включения поля. П. г. сопровождает зажи-
гание разряда в газоразрядных приборах — тиратронах,
стабилитронах, антенных переключателях, газоразрядных
источниках света и т. п. С др. стороны, развитие
П. г. ограничивает электрич. прочность газовых промежут-
ков.
Лазерный П. г. происходит в газе под действием
мощного (~ 10*1 Вт/см2) лазерного излучения, получаемого
от импульсного лазера. При лазерном П. г. эл-ны перво-
начально возникают в результате многофотонной иониза-
ции. Поглощая кванты света, эл-ны увеличивают свою
энергию до значений, достаточных для ударной ионизации
атомов газа, что приводит к развитию в нём электронной
лавины. Лазерный П. г. обычно сопровождается образо-
ванием в фокусе лазерного луча сгустка плазмы — лазер-
ной искры, быстро (з,а время ок. 10 с) расширяющейся
в направлении к лазеру. Плазма хорошо поглощает
лазерное излучение, вследствие чего в небольшом объёме,
занимаемом ею, выделяется значит, доля падающего ла-
зерного излучения. Темп-ра плазмы может достигать 10 К.
Явление лазерного П. г. носит взрывной характер и сопро-
вождается яркой вспышкой света в видимой и УФ областях
спектра (рис.). Исследуется возможность использования ла-
зерного П. г. в установках лазерного термоядерного
синтеза. Л. Д. Цендин, А. А. Щука.
ПРОБбИ ДИЭЛЕКТРИКА, потеря диэлектриком изо-
лирующих свойств под действием электрич. поля. Мин.
напряжённость однородного электрич. поля Епр, при к-рой
наступает П. д., наз. электрической прочностью
диэлектрика, мин. электрич. напряжение на диэлектрике,
приводящее к пробою, — про би вным напряжением.
У твёрдых диэлектриков ЕПр~10‘—10' В/м. У чистых одно-
родных жидких диэлектриков Епр близка к Е^ твёрдых ди-
электриков; наличие в них примесей и газообразных вклю-
чений существенно понижает Епр. В газах электрич. проч-
437
ПРОБОЙ
ность зависит от давления и др. факторов; Епр у газов мень-
ше, чем у твёрдых диэлектриков. Напр., для воздуха
при норм, условиях и толщине слоя см Епр^З-10 В/м.
Пробой твёрдых диэлектриков сопровождается образова-
нием проводящего (пробойного) канала, в к-ром плотность
тока существенно больше, чем средняя по образцу.
Протекание по каналу тока большой плотности из-за
выделения тепла ведёт к разрушению материала (проплав-
лению, растрескиванию и т. п.). Поэтому пробой твёрдых
диэлектриков носит необратимый характер. Газы обладают
способностью полного, а жидкости — частичного восстанов-
ления своих диэлектрич. св-в после пробоя.
В твёрдых диэлектриках различают гл. обр, тепловой и
электрич. пробои. Тепловой пробой обусловлен нару-
шением равновесия между теплом, выделяющимся за счёт
диэлектрич. потерь, и теплоотводом, вследствие чего
растёт темп-pa диэлектрика. Рост темп-ры, в свою очередь,
приводит к увеличению электропроводности диэлектрика,
и в итоге процесс приобретает лавинообразный характер.
Отличительная особенность теплового П. д.—уменьшение
Епр с ростом темп-ры окружающей среды и толщины
образца. Связано это с тем, что из-за низкой теплопро-
водности диэлектрика теплоотвод от внутр, слоёв при
больших толшинах и повыш» темп-ре особенно затруднён.
Т. о., величина Епр при тепловом пробое является
характеристикой не только материала, но и изделия.
Электрический пробой связан с образованием элект-
ронной лавины. Нек-рые начальные эл-ны, имеющиеся в
диэлектрике, ускоряясь в сильном электрич. поле до
критич. скорости, порождают при соударении с атомами
новые эл-ны и далее—электронную лавину. При электрич»
форме пробоя у однородных диэлектриков величина
Епр слабо зависит от темп-ры. В однородном электрич.
поле при малых толщинах диэлектрич. образца наблюдается
увеличение Епр, т. к. концентрация эл-нов в лавине
экспоненциально уменьшается при уменьшении толщины.
Увеличение Епр в тонких плёнках получило назв. электри-
ческого упрочения материала. У неоднородных твёрдых
диэлектриков Епр, как правило, на порядок ниже, чем у
однородных. Это объясняется наличием дефектов и прежде
всего газовых включений, в к-рых под действием электрич.
поля могут возникать разряды. Снижение Епр в твёрдых
диэлектриках может быть также связано со старением
диэлектриков под действием электрич. поля, протеканием
хим. реакций в пробойном канале и т. п. При этом
наблюдается определённая зависимость Епр неоднородных
диэлектриков от толщины образца, темп-ры и частоты
электрич. поля.
Изучение П. д. в большинстве случаев обусловлено
необходимостью предотвратить его как явление, приводя-
щее к разрушению диэлектрика. Вместе с тем он находит
практич. применение в разл. областях науки и техники.
Напр., в электронике пробой в газе используется в газо-
разрядных приборах, плазмотронах.
Лит. см. при ст. Диэлектрики. И. А. Митюрева
ПРОБОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ,
группа явлений, приводящих к резкому увеличению диф-
ференц. проводимости полупроводникового прибора или
скачкообразному уменьшению падения напряжения на нём
и, как следствие, — к ухудшению его параметров либо
выходу из строя. Различают три осн. вида П. п. п.: элект-
рический, тепловой и вторичный.
Электрический П. п. п. обусловлен процессами,
протекающими в сильных электрич. полях. Известны
разл. физ. механизмы такого пробоя: лавинное умножение
носителей заряда, туннельный эффект, смыкания эффект
и др. Электрич. П. п. п. возникает в тех случаях, когда
напряжение, приложенное к ПП прибору, достигает зна-
чений, при к-рых в электронно-дырочном переходе (р—л-
переходе), структурных слоях полупроводника или диэлект-
рика прибора возникают достаточно сильные электрич. поля
(см. Пробой в полупроводниках, Пробой диэлектрика,
Полупроводниковый переход). Величина напряжения пробоя
Unp определяется исходными уд. сопротивлениями ПП слоёв
(при лавинном или туннельном пробое, при смыкании
р—п-переходов), толщиной и диэлектрич. проницаемостью
ПП и диэлектрич. слоёв. Она зависит от темп-ры струк-
туры ПП прибора (напр., при лавинном пробое Unp увели-
чивается с ростом темп-ры, при туннельном — уменьшает-
ся). Для каждого конкретного прибора Unp зависит также
от схемы его включения, потенциалов электродов и
др. факторов. Напр., в биполярном транзисторе оно
максимально в том случае, когда транзистор включён по
схеме с общей базой. Напряжение пробоя UKbO при таком
включении определяется условием резкого увеличения кол-
Пробой газа. Лазерный пробой газа.
Пробой полупроводниковых приборов. Рис. 1.
Вольт-амперные характеристики (ВАХ) биполяр-
ного транзистора, включённого по схеме с общей
базой (кривая 1), с общим эмиттером при токе
базы 1Б>0 (кривая 2) и в режиме отсечки
при включении в цепи эмиттер — база сопротив-
ления ₽ЭБ (кривая 3 для случая, когда ₽ЭБ=0
и кривая 4 для случая, когда КЭБ^4 О): UKbO,
U„, UR — напряжения пробоя, соответствующие
приведённым ВАХ.
Рис. 2. Зависимость напряжения пробоя Unp от
напряжения затвора U3 МДП-транзисторов с
индуцированным каналом п-типа (кривая 1) и с
каналом, состоящим из двух областей — индуци-
рованной и встроенной N-областей (кривая 2},
Unop — пороговое напряжение.
Рис. 3. Виды вольт-амперных характеристик при
однородном (а) и локальном (бг в) тепловых
пробоях- АВ—скачкообразный переход в новое
состояние при локальном тепловом пробое;
CD — выход из состояния обратимого локально-
го теплового пробоя; — напряжение шнуро-
вания: U — напряжение пробоя. Жирными ли-
ниями показаны участки, соответствующие сос-
тояниям со шнуром тока в структуре прибора,
пунктирными — участки, соответствующие не-
устойчивым состояниям.
ПРОВОДИМОСТИ
438
лекторного тока 1к вследствие возрастания коэф, умноже-
ния М носителей заряда (кривая 1 на рис. 1). При включении
по схеме с общим эмиттером Unp зависит от условий
на входе транзистора: в активном режиме работы его
величина Ua определяется из условия цМ=1, где а —
коэф, передачи тока эмиттера в отсутствие лавинного
умножения (кривая 2); в режиме отсечки напряжения
пробоя UR лежит в интервале между Uct и UKbO (кривые
3 и 4). Уменьшение а с ростом частоты сигнала ведёт
к увеличению UfI и UR вплоть до UKbO. Для полевых
транзисторов с изолир. затвором (МДП-транзисторов) Unp
во мн. случаях определяется лавинным пробоем стокового
перехода и зависит от напряжения U3 между затвором
и истоком. В режиме отсечки Unp уменьшается с ростом
U3, а в активном режиме характер этой зависимости может
заметно различаться для разных конструкций МДП-тран-
зисторов (рис. 2). В полевых транзисторах с управляющим
р—п-переходом, а также в транзисторах с барьером Шот-
тки электрич. пробой, как правило, обусловлен лавинным
пробоем управляющего перехода или пробоем полупро-
водника в области, примыкающей к стоку. Снижению
Unp в ПП приборах способствуют дефекты в ПП кристалле
(дислокации, неоднородности фронта диффузии и т. п.),
особенности строения реальных структур (напр., искривле-
ния р—п-перехода) и т. д. Как правило, электрич. П. п. п. но-
сит обратимый характер. В ряде случаев электрич. П. п. л.
инициирует процессы, приводящие к разрушению структуры
приборов и ограничивает максимально допустимые режимы
работы. Наиболее часто последняя ситуация реализуется,
когда электрич. П. п. п. является неоднородным по сечению
прибора, напр. вследствие шнурования тока. Лавинное
умножение носителей заряда лежит в основе работы ряда
приборов (стабилитронов, лавинных транзисторов, лавинно-
пролётных диодов).
Тепловой П. п. п. обусловлен однородным (однород-
ный тепловой пробой) или локальным (локальный тепловой
пробой) существ, увеличением темп-ры структуры ПП при-
бора, сопровождающимся увеличением концентрации носи-
телей заряда и повышением плотности тока. Физ. природа
теплового пробоя связана с темп-рной зависимостью плот-
ности мощности, рассеиваемой в ПП приборе. Часто теп-
ловой пробой возникает в результате развития электрич.
пробоя (см. Лавинно-тепловой пробой). Однородный
тепловой пробой наблюдается в маломощных приборах.
Для него характерно появление участка с отрицат.
дифференц. сопротивлением Кд на вольт-амперной харак-
теристике (ВАХ) прибора (участок АВ на рис. 3, а).
Уменьшению напряжения U на этом участке соответствует
существ, однородное увеличение темп-ры структуры при-
бора. Локальный тепловой пробой, как правило, связан с
образованием резко неоднородного по площади прибора
распределения тока (и темп-ры) — шнура тока — и часто
сопровождается разрушением структуры ПП прибора в
месте локализации шнура. В общем случае появление
таких шнуров не связано с видом ВАХ прибора, т. е.
возможно как при ₽д^0 (рис. 3, б), так и при R >0
(рис. 3, в). Локальный тепловой пробой, возникающий при
Яд^0, характерен для мощных ПП приборов; так же, как и
однородный тепловой пробой, он наступает при разогреве
структуры прибора до нек-рой критич. темп-ры Т (Т со-
ставляет 570—800 К для кремниевых приборов и 4/0—600 К
для германиеьых). При этом мощность рассеяния Рпр, при
достижении к-рой наступает локальный тепловой пробой,
линейно уменьшается с ростом темп-ры окружающей среды
То. При импульсном электрич. режиме тепловой пробой
наступает с задержкой во времени /3, за к-рое темп-ра
в структуре прибора достигает Ткр. В совр. кремниевых
биполярных и полевых транзисторах локальному теплово-
му пробою предшествует шнурование тока на участке
ВАХ с Rfl>0. Это явление наиболее характерно для тран-
зисторов с малым тепловым сопротивлением на единицу
площади активной области прибора или с большими
линейными размерами. Шнурование тока при Кд>»0 при-
водит к образованию устойчивых шнуров тока (и темп-ры —
т. н. горячих пятен) часто практически без изменения режи-
ма работы прибора (точка Е на рис. 3, в). С ростом
падения напряжения на приборе от йшн, соответствующего
шнурованию тока, до Unp макс, темп-ра на оси шнура
Тмакс увеличивается и, когда она при нек-ром Unp достигает
Гкр, происходит локальный тепловой пробой. В достаточно
мощных приборах ишн=ипр, т. е. локальный тепловой
пробой наступает при Rfl>0 (в точке Е на рис. 3, в)
и сопровождается скачкообразным уменьшением падения
напряжения на приборе. Темп-ра структуры ПП прибора
Г, отвечающая и=0шн, в большинстве случаев мало отли-
чается от То (Т — То~1—30 К). Величина ишн и время задерж-
ки темп-рного шнура тока в этих случаях практически
не зависят от То- При этом условия возникновения
локального теплового пробоя транзисторов для статич. и
ВЧ динамич. режимов существенно различаются. Наиболее
отчётливо тепловой пробой проявляется в биполярных и
полевых транзисторах, ПП диодах и др. Дефекты в ПП
кристалле и разл. неоднородности заметно снижают как
0шн, так и Urp. Поскольку тепловой пробой, как правило,
приводит к разрушению ПП приборов, то он является
одним из осн. факторов, ограничивающих максимально
допустимые режимы их эксплуатации. Для выполнения
устойчивости к тепловому П. п. п. уменьшают тепловое
сопротивление прибора, напр. в биполярных транзисторах
вводят в цепь отд. эмиттеров стабилизирующие резисторы,
применяют технологич. методы, обеспечивающие мин. кол-
во дефектов в структуре прибора.
Термин «вторичный П. п. п.» был предложен для наз-
вания явления скачкообразного уменьшения падения
напряжения на приборе и локального разрушения его
структуры, обнаруженного в 1957 (США) при исследовании
лавинного электрич. пробоя («первичного пробоя») мощных
биполярных транзисторов. С сер. 80-х гг. вторичным пробо-
ем часто не вполне корректно наз. и такие виды
пробоев, к-рым не предшествует «первичный пробой», напр.
локальный тепловой пробой.
Лит.: Кернер Б. С., Осипов В. В., Синкевич В. Ф., «Радио-
техника и электроника», 1975, т. 20, № 10, с. 2172—84; Кернер Б. С.
и др., «ФТП», 1983, т. 17, в. 11, с. 1931—34; 3 и С. М., Физика
полупроводниковых приборов, пер. с англ., кн- 1—2, М., 1984.
Б. С. Кернер, В. Ф. Синкевич.
ПРОВОДИМОСТИ ЗбНА, в зонной теории твёрдого
тела частично заполненная или пустая (при 0 К) энерге-
тич. зона в электронном спектре твёрдого тела. Эл-ны
в П з. наряду с дырками валентной зоны определяют
электропроводность и участвуют в др процессах переноса
в твердых телах. Заполнение П. з. эл-нами при 0 К отличает
металлы от ПП и диэлектриков.
ПРОВОДИМОСТЬ, то же, что электропроводность.
ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, то же,
что электропроводность полупроводников.
ПРОВОДИМОСТЬ П-ТЙПА, применительно к полупро-
водникам — то же, что электронная проводимость.
ПРОВОДИМОСТЬ р-ТЙПА, то же, что дырочная
проводимость.
ПРОВОДЯЩЕЕ ПОКРЫТИЕ в ЭЛП, покрытие, нане-
сённое на внутр, поверхность стеклооболочки прибора,
служащее для задания определённого потенциала на по-
верхности оболочки и отвода электрич. зарядов, образую-
щихся на этой поверхности. П. п. должно обладать до-
статочно малым уд. поверхностным сопротивлением, хоро-
шей адгезией к стеклу и металлу, высокой прочностью,
устойчивостью к термообработке, малым газовыделением.
Обычно для образования П. п. применяется коллоидно-
графитовый препарат, представляющий собой суспензию
высокодисперсного графита в воде, с добавлением ста-
билизирующих и закрепляющих компонентов. П. п. с очень
низким поверхностным сопротивлением получают добавле-
нием в препарат коллоидного серебра. Нанесение П. п.
осуществляется на спец, станках (обеспечивающих вращение
оболочки) с помощью волосяных щёток. В случае сложной
конфигурации внутр, поверхности оболочки (напр., в ЭЛП
с двумя горловинами или оптич. окнами), а также при
439
ПРОЕКЦИОННЫЙ
повыш. требованиях по газовыделению и прочности для
создания П. п. применяется диоксид олова, наносимый
в виде тонкой плёнки на горячую поверхность стекла
методом пульверизации. В качестве П. п. применяют
также металлич. покрытия, получаемые распылением в
вакууме алюминия или хрома.
Лит.: Барановский В. И., Технология производства приемных элект-
ронно-лучевых трубок, 2 изд., М., 1970; Технология тонких плёнок. Спра-
вочник, под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга, пер. с англ., т. 1—2, М-, 1977;
Мвлкнель Б. С., Марченко И. С., Мизюк М. Г., Кинескопы для
цветного телевидения, К., 1979. Т. А. Крутилина.
ПРОВОЛОЧНЫЙ РЕЗИСТОР, резистор, резистивный
элемент (РЭ) к-рого выполнен из резистивной проволоки,
намотанной на каркас из изоляц. материала. В постоян-
ных П. р. резистивная проволока обычно наматывается
в один или неск. слоёв, в переменных — в один слой. Мно-
гослойная намотка применяется при изготовлении рези-
сторов с большим номинальным сопротивлением; для обес-
печения высокой разрешающей способности при наимень-
ших габаритных размерах в переменных П. р. применяют
спиральные РЭ.
РЭ изготовляют из спец, резистивной проволоки диам.
от 0,009 до 5 мм и более из манганина, константана,
хромоникелевых, никель-молибденовых и др. сплавов.
Иногда для изоляции её покрывают слоем лака, эмали
или стекла. Напр., манганиновая проволока (уд. электрич.
сопротивление р—0,42—0,4В мкОм-м; темп-рный коэф,
сопротивления ао=3-1О— К ) используется для изготовле-
ния точных (прецизионных) пост, резисторов, для работы
в диапазоне темп-p от -|-5 до +60 С. Проволока из кон-
стантана [р=0,42—0,52 мкОм-м; а0=(5—25)-106 К”1]—
в основном для изготовления резисторов, к к-рым не
предъявляются высокие требования по точности номиналь-
ного сопротивления. Наиболее широко используется хромо-
никелевая проволока (у= 1,4—1,6 мкОм-м; aQ=30X
Х1(Г6 К-1), из к-рой изготовляют П. р., обладающие высо-
кой стабильностью во времени в интервале темп-p от —60 до
+ 155 С. От механич. повреждений и климатич. воздей-
ствий РЭ защищают герметизирующими покрытиями (см.
Герметизация электронных приборов) либо помещают в
корпус (преим. у перем, резисторов). Образующаяся
на поверхности резистивной проволоки оксидная плёнка
увеличивает контактное сопротивление у переменных П. р.
Поэтому в низкоомных перем, резисторах, а также в рези-
сторах, от к-рых требуется низкий уровень контактных
шумов, используется проволока из сплавов благородных
металлов (напр., серебра с палладием).
П. р. обладают высокой стабильностью сопротивления
при воздействии разл. внеш, факторов (напр., при изме-
нении темп-ры и влажности окружающей среды, атм.
давления), малым темп-рным коэф, сопротивления, низким
уровнем собств. шумов, устойчивостью к электрич. пере-
грузкам, большой допустимой мощностью рассеяния. Номи-
нальное сопротивление постоянных П. р. 0,01—2-10 Ом;
переменных —0,47—5-10° Ом.
С 80-х гг. постоянные П. р. всё чаще заменяются
прецизионными, более технологичными фольговыми рези-
сторами, а вместо переменных П. р. успешно исполь-
зуются переменные керметные резисторы.
Лит.: Проволочные резисторы, М., 1970; Прецизионные сплавы, под
ред. Б. В. Молоти лова, М.. 1974.
И. С. Дубровская, А. Н. Иванов, В. М. Телегин.
ПРОЕКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВОЙ ПРИ-
БОР, приёмный электронно-лучевой прибор, предназна-
ченный для отображения информации на большом (пло-
щадью до 200 м2) внешнем относительно прибора экране
методами оптич. проекции. П. э.-л. п. применяют в те-
левиз. вещании, уч. и пром, телевидении, системах ото-
бражения информации (в частности, в центрах уп-
равления космич. полётами) и др. П. э.-л. п. делятся на
светоизлучающие, к к-рым относятся проекционные
кинескопы и лазерные кинескопы (квантоскопы), и свето-
модулирующие (см. Светоклапанный электронно-лучевой
прибор).
На экране светоизлучающего (са мо свет я ще-
го с я) П. э.-л. п., преобразующем энергию электронного пу-
чка в световую, создаётся светящееся пространственно про-
модулированное по яркости изображение, причём интенсив-
ность излучения каждого элемента изображения определя-
ется энергией, вложенной электронным пучком в этот
элемент. Изображение с экрана П. э.-л. п. проецируется
на внеш, экран линзовыми или зеркально-линзовыми объек-
тивами. В нач. 90-х гг. цветное изображение с помощью
таких П. э.-л. п. получают, как правило, совмещением на
общем внеш, экране изображений, проецируемых с экранов
трёх ЭЛП, имеющих красный, зелёный и синий цвета
свечения соответственно, хотя принципиально возможно
создание цветных П э.-л. п. с дискретной структурой
излучающих экранов.
В светомодулирующих (светоклапанных)
П. э.-л. п. изображение формируется электронным пучком
на т. н. светомодулирующей мишени в «скрытом» виде,
т. е. в виде пространственно-временной модуляции к.-л.
оптич. параметров светомодулирующей среды мишени,
к-рая в свою очередь осуществляет пространств, модуляцию
фазы, поляризации или интенсивности световой волны,
падающей на мишень от внеш, интенсивного источника.
В случае пространств, модуляции фазы или поляризации
света в состав проекц. системы входят элементы,
позволяющие преобразовать эти виды модуляции в моду-
ляцию интенсивности светового потока на внеш, экране.
Напр., в П. э.-л. п. с деформируемой светомодулирующей
мишенью (эйдофор, ЭЛП с эластомерной мишенью и др.)
фазовая модуляция светового потока, обусловленная гео-
метрич. микрорельефом поверхности мишени, деформиро-
ванной под действием электронного пучка, преобразуется
в амплитудную с помощью т. н. шлирен-системы;
в П. э.-л. п. с пространств, модуляцией поляризации
(ЭЛП с мишенью из жидких кристаллов и др.), в к-рых
происходит поворот плоскости поляризации падающего
света при изменении напряжённости электрич. поля в
кристалле, вызванном зарядкой мишени электронным пуч-
ком, модуляция поляризации преобразуется в амплитуд-
ную с помощью поляризаторов. Для проецирования изо-
бражения с мишени светоклапанного катодохромного
электронно-лучевого прибора достаточно использовать
только проекц. объективы, т. к. в этих приборах пространств,
модуляция интенсивности падающего светового потока осу-
ществляется непосредственно на мишени. Цветное изо-
бражение обычно получают с помощью трёх одинаковых
светоклапанных ЭЛП с использованием монохромных свето-
фильтров, хотя уже созданы малогабаритные однопрожек-
торные ЭЛП (типа эйдофора) с дифракц. кодированием
цвета на одной светомодулирующей мишени. Поскольку
в светоклапанных П. э.-л. п. ф-ции генерации светового
потока и его модуляции разделены, то для их работы
(в отличие от светоизлучающих П. э.-л. п.) не требуется
интенсивных электронных пучков. Однако из-за низкой
эффективности используемых источников света (гл. обр.
ксеноновых ламп) и потерь в проекц. системе светоклапан-
ные устр-ва уступают по потребляемой мощности (при-
ходящейся на 1 лм полезного светового потока) свето-
излучающим П. э.-л. п.
Осн. параметрами П. э.-л. п. являются световой поток
(определяющий яркость и размер изображения на большом
экране), разрешающая способность и контраст изображения,
потребляемая мощность и др. По выходному световому
потоку П. э.-л. п. делятся на приборы, предназначенные
для проецирования на экраны группового пользования
(площадью до 1 м2), коллективного пользования (до 10 м2)
и сверхбольшие экраны (порядка 100 м2 и более).
К нач. 90-х гг. наибольший световой поток (до 7000 лм)
и соответственно площадь проекц. экрана (до 240 м2)
обеспечивает эйдофор, однако он сложен в эксплуатации,
обладает сравнительно низкой разрешающей способностью,
большими потребляемой мощностью (св. 16 кВт) и стои-
мостью. Кроме того, эти устр-ва не могут работать
в режиме генерации изображения без развёртки в теле-
виз. растр, что существенно ограничивает область их
применения.
«ПРОКОЛ»
440
Для отображения телевиз. и быстроменяющейся знаково-
графич. информации на экранах группового и коллектив-
ного пользования наибольшее распространение получили
проекц. кинескопы, однако из-за невысоких световых
потоков, излучаемых этими П. э.-л. п., для их работы
необходимы спец, экраны с узкой диаграммой направлен-
ности. Получение высокой разрешающей способности в
таких П. э.-л. п. ограничено уменьшением светового
потока вследствие насыщения люминофоров по плотности
тока. Наиболее перспективными приборами для разрабаты-
ваемых систем отображения информации с высокой раз-
решающей способностью (до 2000 телевиз. лин.), работаю-
щих в реальном масштабе времени, являются кванто-
скопы, не имеющие этого ограничения.
Лит.: Ильюшенко Т. А. и др., «Электронная пром-сть», 1977, № 1,
С. 44—45; Кривицкая Р Я„, Тарасенко Л- Г., «Техника кино и
телевидения», 1980, № 9,- с 65—70. В. Н. Уласюк.
«ПРОКбЛ» БАЗЫ ТРАНЗИСТОРА, см. в ст. Смыка-
ния эффект.
пролётный клистрОн, см. в ст. Клистрон.
ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ, программно-управляемое
устройство, применяемое в производств, процессах для
выполнения действий, аналогичных тем, какие выполняет
человек, напр. при перемещении и закреплении предметов
трудаг смене инструментов и технологич. оснастки, пере-
мещении грузов. Первые П= р. появились в 30-х гг. в
связи с автоматизацией производства, их стали применять
в пром-сти наряду с традиц. средствами автоматизации,
в частности, для выполнения в ходе технологич. процесса
монотонных, многократно повторяющихся движений (напр.,
для подачи заготовок на станки, снятия готовых деталей),
а также для замены человека при работе в условиях,
опасных для жизни (повыш. темп-ра, радиация и т. и.).
В 70—80-х гг. роботостроение превратилось в развитую
отрасль пром-сти. П. р. работают на разл. предприятиях
электронной пром-сти, выполняя тяжёлую, вредную, одно-
образную работу с лучшими результатами и меньшим
кол-вом ошибок, нежели человек (рис.).
В электронном приборостроении П. р. применяют для
механизации и автоматизации осн. и вспомогат. операций
мн. производств, процессов. Разработано, изготовлено и
внедрено в произ-во ИЭТ неск. десятков типов специализир.
П. р. первого и второго поколений, предназначенных для
работы как самостоятельно, так и в составе робото-техни-
ческих комплексов (РТК) и систем, напр. в составе РТК
Промышленный робот. Линия промышленных
роботов
для токарной обработки, холодной и горячей штамповки
и микросварки деталей ИЭТ, автоматич. транспортно-
перегрузочных систем в произ-ве цветных кинескопов
(такие системы содержат от 2 до 10 П„ р.), автоматич.
линий сборки ИЭТ и др.
По степени автоматизации и функцион. возможностей
П. р. принято разделять на 3 поколения. Роботы первого
поколения (с программным управлением) имеют жёсткую,
постоянную (не перестраиваемую) программу действий и
характеризуются наличием элементарной обратной связи
с окружающей средой, что вызывает определённые огра-
ничения в их применении —- используются гл. обр. для
перемещения предметов труда (деталей и готовых изделий)
и разл. грузов (в транспортных внутрицеховых системах).
Роботы этого типа обычно имеют «механич. руку» — ма-
нипулятор (или микроманипулятор) — на подвижном или
неподвижном основании и вынесенный пульт дистанц.
управления либо встроенное устр-во программного управ-
ления; движения манипулятора контролируются операто-
ром визуально либо по экрану телевиз. монитора (в этом
случае П. р. снабжаются телевиз. передающей камерой).
Такие П. р. могут, напр., перемещать предметы массой
в неск. десятков кг в радиусе действия их «механич.
руки» (до 2 м), выполняя от 200 до 1000 перемещений
в час.
П. р. второго поколения (с адаптивным управлением)
имеют самоприспосабливающуюся систему управления на
базе микропроцессора или микро-ЭВМ, автоматически
меняющую программу действий робота при непредвиден-
ных изменениях св-в объекта воздействия или условий
окружающей среды; такие роботы могут захватывать про-
извольно расположенные предметы, перемещать рабочий
инструмент по определённому контуру (напр., вдоль стыка
свариваемых деталей сложной формы), обходить случайные
или меняющиеся препятствия, выполнять механич. сборку
и монтажные работы по чертежам или эталонам и т. д.
П. р. этого типа оснащены разл. датчиками, воспринимаю-
щими информацию о состоянии объекта воздействий и
изменениях окружающей обстановки (сенсорная система);
устр-вом обработки получаемой информации (электронный
мозг); устр-вами перемещения, приводящими в действие
как сами манипуляторы, так и механизмы перемещения
самого П. р. — электроприводом с шаговыми электродви-
гателями (моторная система).
Предполагается, что П. р. третьего поколения (с искусств,
интеллектом, иногда наз. интегральными) будут обладать
способностью к автоматич. обучению и адаптации в
процессе выполнения производств, заданий, смогут работать
в режиме диалога с человеком, распознавать и анализиро-
вать сложные ситуации, планировать поведение f тех или
иных условиях, программировать работу исполнит, устр-в
и т. д. Действия П. р. этого типа в наибольшей
степени будут напоминать поведение человека, что обес-
печивает макс, универсальность их использования в пром,
произ-ве и науч, исследованиях; к нач. 90-х гг. находились
в стадии разработок и лабораторного изучения.
Лит.: Устройство промышленных роботов. Л., 1980; Абалкин Л. И.,
Камаев В.. Д . Юревич Е. И., Автоматические манипуляторы (про-
мышленные роботы) в народном хозяйстве: социально-экономические ас-
пекты, М., 1980; Промышленная робототехника, М., 1982; Козырев Ю. Г.,
Промышленные роботы. Справочник, 2 изд., М., 1988; Попов Е. П., Ющен-
ко А. С., Роботы и человек, М., 1984; Жаботинский Ю. Д_, Иса-
ев Ю. В., Адаптивные промышленные роботы и их применение в микро-
электронике, м , 1985; Роботизированные производственные комплексы,
под ред. Ю. Г. Козырева, А. А. Кудинова, М-, 1987. В. И. Орлов.
ПРОПЙТКА (импрегни рование), заполнение капил-
ляров и пор в материалах и пустот в конструкц.
элементах разл. рода устройств жидкими составами
обычно на основе высокомолекулярных смол и соединений
с целью придания им определённых свойств (влаго-
стойкости, теплопроводности, хим. стойкости и др.). В ка-
честве пропиточных составов используют маслосодержащие
лаки, а также лаки на основе полиорганосилоксановых,
глифталевых, алкидно-фенольных и др. полимеров, про-
питочные компаунды, воскообразные и жидкие диэлектри-
ки (напр., парафин, церезин, совол, минер, масла и т. п.).
441
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ
Лаки и компаунды используют преим. при изготовлении
лакотканей и слоистых пластиков, для П. узлов и
блоков РЭА, обмоток трансформаторов и дросселей;
диэлектриками пропитывают конденсаторы, обмотки транс-
форматоров, кабели. В процесс П. обычно входят: сушка
пропитываемого изделия (материала), собственно П., сушка
и отверждение пропиточного состава (вследствие его
полимеризации, поликонденсации или застывания). П. вы
полняется в пропиточных аппаратах периодич. или непре-
рывного действия при атм. давлении либо в вакууме
(4-10- Па), а также при чередовании этих режимов
в зависимости от вида изделия, пропиточного состава и
требуемой производительности.
Лит.: Герметизация полимерными материалами в радиоэлектронике, М.,
1974; Фридман Е. И., Герметизация радиоэлектронной аппаратуры, М.,
1978; Роздзял П., Технология герметизации элементов РЭА, пер. с
польск., М., 1981. В. А. Волков.
ПРОПИТОЧНЫЕ КОМПАУНДЫ, композиционные
материалы на основе полимеров, термореактивных олиго-
меров или мономеров. Предназначены для пропитки об-
моток трансформаторов, дросселей, разл. узлов радио-
электронной аппаратуры и эл.-техн. устр-в для их электрич.
изоляции, повышения механич. прочности и влагостойкости.
В состав П. к. входят также наполнители, пластификаторы
и др. в-ва. В отличие от др. пропиточных материалов
(напр., лаков) П. к. не содержат растворителя, лучше
заполняют пустоты в пропитываемых изделиях, хорошо
проводят тепло, влагостойки, технологичны, обладают хо-
рошими эксплуатац. св-вами. Наиболее широко в технологии
электронных приборов используются термореактивные
П. к. на основе олигоэфиркрилатов, эпоксидных и поли-
эфирных смол, полиуретанов и др=, а также П. к. на
основе битумов, канифоли, церезина. Чаще других применя-
ются П. к. на основе эпоксидной смолы; их осн.
электрич. характеристики: тангенс угла диэлектрич. потерь
tgo=0,15—0,045 (при f — 106 Гц); диэлектрич. проницаемость
е=3—9,4 (при f — 106 Гц); уд. электрич. сопротивление
е=5-10и—10ь Ом -м (при 20 °C); пробивное напряжение
Епр=180—250 кВ/см.
Лит.: Фридман Е. И., Герметизация радиоэлектронной аппаратуры,
М., 1978.
просвечивающий электрОнно-лучевОй
ПРИБОР, электронно-лучевой прибор для поэлементного
просвечивания фотографич. изображений на прозрачных
подложках в устройствах преобразования изображения в
электрич. сигнал. Иногда П. э.-л. п. наз. также развёр-
тывающим ЭЛП или трубкой бегущего пятна.
По принципу действия аналогичен индикаторному электрон-
но-лучевому прибору. В П. э.-л. п. электронный луч
формирует на плоском катодолюминесцентном экране све-
товое пятно с постоянной во времени яркостью, раз-
вёртываемое отклоняющей системой в растр. Световое
пятно с экрана П. э.-л. п. проецируется объективом на
поверхность изображения. Прошедший через элемент изо-
бражения световой поток собирается конденсором на фо-
токатоде фотоэлектронного умножителя. Величина сигна-
ла на выходе ФЭУ в каждый момент времени пропор-
циональна прозрачности просвечиваемого элемента изо-
бражения.
Благодаря ряду конструктивных особенностей (исполь-
зованию в качестве подложки плоскопараллельных план-
шайб из нетемнеющего стекла диам. 12—28 см; ортого-
нальному положению горловины ЭЛП по отношению к
планшайбе; использованию сложных электронно-оптических
систем, содержащих высококачеств. фокусирующие линзы,
эл.-магн. отклоняющие системы, катушки динамич. фоку-
сировки, корректоры астигматизма и дисторсии отклонения,
юстировочные катушки и магн. экраны) П. э.-л. п.
обладают высокими для ЭЛП параметрами: разрешающая
способность 20—100 телевиз. лин. на 1 мм при глубине
модуляции 50%; мин. время послесвечения люминофора
(ок. 10 с); мин. межэлементная неоднородность яркости
при движении пятна по строке (шумы люминофора)
5—10%. Ток пучка в П. э.-л. п. достигает 10 мкА, потенциал
экрана составляет 15—25 кВ, углы отклонения—10—23 °.
Разработаны однострочные П. э.-л. п., в к-рых для умень-
шения межэлементной неоднородности яркости свет выво-
дится с помощью зеркала с той стороны слоя люминофора,
на к-рую падает электронный пучок. Известны также П. э.-
л. п., в к-рых планшайбы выполнены из стекловолокна,
что позволяет использовать прибор для проекц. объектива.
П. э.-л. п. применяют для построчного просвечивания
кадров кинофильмов в телевиз. диапередатчиках с бегущим
лучом, для машинной скоростной обработки снимков
треков ядерных ч-ц или астрономич. объектов и др. П. э.-л. п.
используют также в выходных устр-вах ЭВМ (для синтеза
изображений, фотозаписи) и в фотонаборных машинах.
В этих случаях ЭВМ управляет яркостью пятна, а изобра-
жение с экрана П. э.-л. п. проецируется на светочувствит.
поверхность. Г. Д. Баландин.
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ЧАСТОТА, физическая вели-
чина, характеризующая пространств, распределение ампли-
туды и фазы эл.-магн. поля световой волны; имеет раз-
мерность, обратную длине. Световая волна с определённой
П. ч. наз. пространственной гармоникой (по ана-
логии со спектральной гармоникой). Подобно тому как
сложная (негармоническая) ф-ция времени может быть
представлена в виде суммы спектральных гармоник,
произвольный световой пучок может быть представлен как
результат сложения нек-рого числа пространств, гармоник.
Такая совокупность пространств, гармоник наз. простран-
ственным спектром светового пучка, а операция по
выявлению П. ч., составляющих пространств, спектр пуч-
ка,— разложением пучка по спектру П. ч. Раз-
ложение может осуществляться по разл. наборам П. ч.,
напр. по П. ч., соответствующим плоским волнам, или
по поперечным модам колебаний к.-л. оптического резо-
натора. Понятие П. ч. широко используется в науч,
областях, стоящих на стыке радиотехники и оптики (голо-
графии, телевидении и др.).
Лит.: Зверев В. А., Радиооптика. Преобразования сигналов в радио
и оптике, М., 1975; Ананьев Ю. А., Оптические резонаторы и проблема
расходимости лазерного излучения, М-, 1979. Ю. Д. Голяев.
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ МОДУЛЯТОР
СВЁТА, модулятор света, в к-ром изменение во времени
характеристик оптич. излучения различно в каждой точке
его поперечного сечения. Предназначен для записи, хране-
ния и преобразования информации, представленной в виде
электрич. сигналов, оптич. изображений и др. П.-в. м. с.
осуществляют дискретную или непрерывную модуляцию
света, что соответствует преобразованию двумерных мас-
сивов цифровой или аналоговой информации на основе
изменения одного из параметров оптич. излучения (напр.,
амплитуды, фазы, поляризации). Основу П.-в. м. с. состав-
ляет модулирующая среда (обычно твёрдые или жидкие
в-ва), оптич. св-ва к-рой изменяются под действием
электрич., эл.-магн., акустич. и др. полей. При обработке
аналоговой информации необходима линейная зависимость
оптич. св-в модулирующей среды от величины управля-
ющего поля; при обработке цифровой информации эта
зависимость должна быть существенно нелинейной.
По способу модуляции оптич. излучения различают
П.-в. м. с. с электрич. управлением (с помощью системы
электродов), управлением электронным пучком и оптич.
управлением. Действие П.-в. м. с. с электрическим
управлением, представляющих собой двухкоординат-
ную матрицу модуляторов света, основано на использовании
физ. эффектов, протекающих в разл. средах (электро-
оптич. эффектов в жидких кристаллах, возникновения
двойного лучепреломления в предварительно поляризован-
ной керамике, деформации сегнетоэлектрич. пластин,
электрооптич. и пьезоэлектрич. эффектов в монокристал-
лах и т. п.). В П.-в. м. с. с управлением элект-
ронным пучком модуляция осуществляется при скани-
ровании электронного пучка по поверхности модулирующей
среды, в результате чего на поверхности создаётся зарядо-
вый рельеф, изменяющий оптич. св-ва среды. В П.-в. м. с.
с оптическим управлением в качестве управляю-
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ
442
щего сигнала используют световые пучки с двумерным
распределением интенсивности по поперечному сечению.
Зарядовый рельеф возникает на поверхности модулирую-
щей среды (при наличии электрич. напряжения на струк-
туре прибора), либо в результате фотогенерации в свето-
чувствит. ПП слоях, нанесённых на поверхность такой
среды, либо вследствие фотоэффекта в самой модулирую-
щей среде.
П.-в. м. с. применяют в системах оптической обра-
ботки информации (в качестве входных и выходных преобра-
зователей), в оптич. ЗУ, оптич. перестраиваемых фильтрах
и др. Они обеспечивают формирование и преобразование
больших массивов цифровой и аналоговой информации;
выполнение логич. операций (сложение, вычитание, диффе-
ренцирование, преобразование Фурье и др.); кодирование
и расшифровку оптич. сигналов; преобразование некоге-
рентных оптич. сигналов в когерентные; усиление яркости
оптич. изображений и т. д. См. также Оптическая
запись информации.
Лит..- Пространственные модуляторы света, под ред, С. Б. Гуревича,
Л., 1977; Пространственные модуляторы света, под ред. И. Н. Компанца,
М-, 19В7. Т. В. Петрова.
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ГАРМОНИКИ, гармонические
составляющие разложения эл.-магн. поля по простран-
ственным координатам. Представление эл.-магн. поля в виде
суммы П= г. используется в электронике в основном
при рассмотрении замедляющих систем, в лазерной техни-
ке и голографии при разложении светового пучка по
спектру пространственных частот.
В замедляющих системах, периодических вдоль одного
из направлений, напр. вдоль оси z, совпадающей с
направлением канализации эл.-магн. энергии, поле медлен-
ной волны, описываемое нек-рой ф-цией яр (х, у, z, t),
не является чисто гармоническим, а промодулировано в
пространстве, причём период модуляции равен периоду
d замедляющей системы (теорема Флоке):
у, z, /) =%(х, у, z)exp [z(io/ —йг)],
где яро(х, у, z) — периодич. (с периодом d) ф-ция координат;
Ь=Р—ian — комплексное волновое число; ап — коэф, зату-
хания волны. Процесс, описываемый приведённым соотно-
шением, наз. нормальной волной в замедляющей
системе. Величина р определяется с точностью до произ-
вольного слагаемого 2nq/d (q — целое число; обычно
полагают 0<p<Zn/d). Символ яр может означать любую
величину, характеризующую эл.-магн. поле (напряжённость,
потенциал0 и т. д.). Обобщённый ряд Фурье для поля
норм, волны имеет вид:
оо
ф(х, у, z, t) = £ (x,j/) exp —»„,£„)],
т = — оо
где hrn=Поле, соответствующее m-му слагаемо-
му, наз. m-й П. г. (т=0 соответствует нулевой П. г.,
т— -|-1—плюс первой, т=—1 —минус первой и т. д.).
В электронных приборах поток эл-нов эффективно взаимо-
действует лишь с одной из П. г., для к-рой фазовая
скорость приблизительно равна скорости эл-нов; при вза-
имодействии соотношение амплитуд П. г. в поле волны
сохраняется. Каждой П. г. соответствует своя фазовая
скорость, однако всем П. г. соответствует одна и та же
групповая скорость.
Лит.: Тараненко 3. И., Трохименко Я. К., Замедляющие сис-
темы, К., 1965; Силин Р. А., Сазонов В. П., Замедляющие системы,
М., 1966. Р. А. Силин.
ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЙД, электрический заряд
свободных носителей, распределённый в пространстве с
конечной объёмной плотностью q. Возникновение П. з.
обычно связано с прохождением электрич. тока, напр.
вблизи электродов и стенок в газовом разряде, через
границу раздела двух приведённых в контакт ПП с разл.
шириной запрещённой зоны или с разным типом электро-
проводности (см. Полупроводниковый переход), вблизи
эмитирующего эл-ны катода в вакууме (см., напр., Вир-
туальный катод, Ленгмюра формула). Для смеси разных
носителей величина П. з. равна алгебраич. сумме их
парциальных плотностей, так что П. з. может частично
или полностью компенсироваться, как это, напр., имеет
место в плазме. П. з. порождает электрич. поле, потен-
циал к-рого U определяется Пуассона уравнением,
и результирующую квазиупругую силу расталкивания, про-
порциональную grad U и стремящуюся уменьшить вели-
чину р. Поля, создаваемые П. з., в свою очередь определяют
мн. важные св-ва газового разряда (развитие разряда
во времени, образование стримеров и пр.), явлений при
прохождении тока в вакууме, газоразрядной плазме и
ПП. Действием квазиупругой силы расталкивания обуслов-
лен определённый тип колебаний заряженных сред,
к-рый характеризуется плазменной частотой ыр.
В потоке носителей одноимённого заряда, рассматрива-
емого как сплошная среда, могут распространяться
продольные волны скорости и плотности ч-ц — волны
пространственного заряда. Представление о вол-
нах П. з. как коллективном движении заряженной среды
справедливо, когда круговая частота со и амплитуда возму-
щения скорости v удовлетворяют условию (исключающему
обгон одних ч-ц другими): v/vo<gCu)p/w, где vo — скорость
потока.
П. з. играет важную роль в процессах электронной
эмиссии, фокусировки заряженных частиц, взаимодействия
электронных потоков с эл.-магн. полями и др.
В. Г. Бороденко.
ПРОЦЁССОР (англ, processor, от process — обрабаты-
вать), совокупность устройств ЭВМ, выполняющих функции
по преобразованию информации. В зависимости от назна-
чения различают: центральные П., функционально-ориенти-
рованные и проблемно-ориентированные П.
Центральный П., обычно наз. просто П., является
ядром ЭВМ. Помимо преобразования информации в ходе
выполнения заданной программы он управляет всем вы-
числит. процессом и координирует действия др. устр-в
ЭВМ. В состав П. входят: центр, устр-во управления,
арифметико-логич. устр-во, устр-во управления оперативной
памятью, иногда также собственно оперативная память
и каналы ввода — вывода, независимо от того, выполнены
они как отд. устр-ва или частично используют оборудо-
вание осн. устр-в.
Центр, устр-во управления определяет последователь-
ность выборки команд и информации из оперативной
памяти, осуществляет дешифрацию команд и вырабаты-
вает управляющие сигналы, координирует работу устр-в
ЭВМ, обрабатывает сигналы прерывания программ, обеспе-
чивает защиту памяти, контролирует и диагностирует работу
всего П. В арифметико-логич. устр-ве осуществляются
арифметич. и логич. преобразования информации. Устр-во
управления оперативной памятью обеспечивает обмен ин-
формацией между оперативным запоминающим устр-вом
и др. устр-вами П. Для согласования скорости работы
оперативной памяти со скоростью работы арифметико-
логич. устр-ва используется буферная память — сверхопера-
тивное запоминающее устр-во небольшой ёмкости, но с
более высоким, чем у оперативной памяти, быстродей-
ствием. Важнейшей характеристикой П. является его про-
изводительность— ср. число команд, выполняемых в ед.
времени; определяется прежде всего быстродействием эле-
ментов и структурой П.
К функционально-ориентированным П. отно-
сятся П= ввода — вывода данных, баз данных, сервисный
Г1. и т. д. П. ввода — вывода обеспечивает связь
центр. П. с периферийными устр-вами и выполняет
ф-ции по преобразованию вводимой и выводимой инфор-
мации. Осн. характеристикой П. ввода — вывода является
пропускная способность — кол-во передаваемой инфор-
мации в байтах в ед. времени. П. баз данных выполняет
ф-цию управления и преобразования больших массивов
информации, хранящейся во внеш, памяти ЭВМ. Сервисный
П. выполняет роль пульта управления ЭВМ.
443
ПУЛЬТ
Проблемно-ориентированные П. предназна-
чены для повышения (относительно центр. П.) скорости об-
работки нек-рых классов задач (решение дифференц.
уравнений, задач теории поля и т. д.) или отд. проце-
дур операц. системы. Как правило, проблемно-ориентир.
П. являются дополнит, специализир. П., к-рые подсоединя-
ются к осн. ЭВМ как внеш, устр-во через интерфейс канала
ввода — вывода или непосредственно в качестве одного
из операц. ресурсов.
Элементная база П., её конструктивно-технологич.,
логич. и физ. параметры существенно определяют
технико-экономич. и эксплуатац. характеристики ЭВМ в
целом. ЭВМ первых трёх поколений использовали в
качестве элементной базы лампы, дискретные ПП приборы
и ИС ср. степени интеграции. Дальнейшее совершенство-
вание и переход к последующим поколениям ЭВМ
связаны с широким применением микропроцессоров,
БИС, СБИС.
Лит.: Принципы работы системы IBM/370, пер. с англ., М., 1975;
Пржиялковский В. В., Ломов Ю. С., Технические и программные
средства Единой системы ЭВМ, М., 1980. Ю. С. Ломов.
ПРЫЖКОВАЯ ПРОВОДИМОСТЬ, механизм проводи-
мости неупорядоченных твёрдых полупроводников (см.
Неупорядоченные системы), связанный с перескоками
электронов между энергетич. состояниями, локализован-
ными в разл. областях пространства. П. п. наблюдается
при достаточно низких темп-pax Т, когда исключён
термич. заброс эл-нов в область делокализ. состояний.
Энергию, необходимую для перескока, эл-н получает от
тепловых колебаний атомов. Эта энергия составляет вели-
чину порядка кТ (к — постоянная Больцмана). При умерен-
но низких темп-pax осн. вклад в проводимость дают
перескоки между состояниями, близко расположенными в
пространстве. При этом уд. электропроводность
~ехр (al”1). С понижением темп-ры вероятность обнару-
жить по соседству с исходным состоянием др. электронное
состояние, энергия к-рого отличалась бы от энергии исход-
ного не более чем на кТ, падает (ср. длина прыжка уве-
личивается). В области очень низких темп-p у—ехр(аТ—"j,
где показатель a<J. В типичном случае (проводимость
с перем, длиной прыжка при очень низких темп-рах)
а=1/4 (закон Мотта).
В легир. ПП наличие П. п. связано с возможностью
перескоков эл-нов между состояниями, локализованными
на разл. атомах донорной примеси. Поскольку для этого
необходимо наличие вакантных состояний у примесных
атомов, П. п. оказывается заметной лишь в компенсир.
ПП. Энергия состояния донорного атома близка к дну
зоны проводимости, и П. п. может наблюдаться лишь
при темп-рах < 10 К, когда исключён отрыв эл-на
от этого атома и заброс его в зону проводимости.
Для легированных ПП с П. п. характерна экспоненциаль-
ная зависимость у от концентрации примеси.
В аморфных и стеклообразных ПП, в к-рых область
локализ. состояний довольно широка, прыжковый механизм
проводимости оказывается доминирующим вплоть до
темп-p, близких к комнатной, если только Ферми уровень
лежит достаточно далеко от порогов подвижности.
Характерными для полупроводников с П. п. являются ги-
гантское положит, магнитосопротивление, нелинейная зави-
симость тока от величины приложенного поля (в сильных
полях), специфич. зависимость проводимости от частоты
поля. Им присущи также низкие значения подвижности
носителей заряда и диффузионной длины. Эти особенности
учитываются при создании традиционных ПП приборов на
основе таких ПП (напр., солнечных батарей, на гидриро-
ванном Si), в к-рых малая подвижность носителей компен-
сируется наличием сильного внутреннего встроенного
электрич. поля, увеличивающего скорость их дрейфа
(р—i—п-структуры или барьеры Шоттки).
Лит.: Шкловский Б. И., Эфрос А. Л., Электронные свойства
легированных полупроводников, М., 1979; Мотт Н. Ф., Дэвис Э. А.,
Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ.,
2 изд., т. 1—2, М., 1982; Аморфные полупроводники, под ред. М. Бродски,
пер. с англ., М., 1982. И. М. Соколов.
ПРЯМОЙ ТОК ПЕРЕХОДА, ток, протекающий через
полупроводниковый переход при приложении к нему внеш,
напряжения (UBH) в прямом направлении, понижающего
потенц. барьер в переходе. П. т. п. экспоненциально
растёт с ростом UBH; определяется надбарьерной эмиссией
основных носителей заряда (для контактов с барьером
Шоттки) либо диффузией и рекомбинацией инжектир.
неосновных носителей (для р—п-переходов). На величину
П. т. п. при малых UBH существ, влияние оказывает реком-
бинация носителей в области объёмного заряда, при боль-
ших UBH — св-ва контактов.
ПУАССбНА РАСПРЕ ДЕ ЛЁ НИЕ [по имени франц, учё-
ного С. Д. Пуассона (S. D. Poisson)], описывает распределе-
ние вероятностей w(n) случайной величины X, принимающей
целочисленные неотрицат. значения п:
пп
w(n)=—e~n,
п\
где п — матем. ожидание величины X. П. р. подчиняется,
напр., дробовой шум в разл. электронных приборах.
Лит. см. при ст. Статистическая физика.
ПУАССбНА УРАВНЁНИЕ, дифференциальное уравне-
ние с частными производными вида
d2q d2q d2<p _. .
“Т-2"+'Т’т + 'Т"Г=^л’’ У'
дхг dyz dz
где ф-ция f(x, у, z) считается известной. Впервые
(1812) изучено С. Д. Пуассоном. П. у. находит широкое
применение в физике. В частности, в электростатике
П. у. удовлетворяет потенциал в электростатич. поле,
создаваемом электрич. зарядами с объёмной плотностью
у (при этом f=—у/е, где е — абс. диэлектрич. проница-
емость среды). Если f(x, у, z)=0, то П. у. превращается
в Лапласа уравнение (по имени франц, учёного
П. Лапласа), описывающее потенциал сил тяготения в
области, не содержащей тяготеющих масс, потенциал в
электростатич. поле в области, не содержащей зарядов,
темп-ру при стационарных процессах и т. д.
ПУЛЬТ УПРАВЛЁНИЯ ЭВМ, устройство, посредством
к-рого обеспечивается взаимодействие оператора и об-
служивающего персонала с ЭВМ. Выполняется в виде
стола, стенда, панели, на к-рых размещаются органы управ-
ления процессом обработки информации и технич. обслу-
живания ЭВМ. Различают пульт оператора и инженер-
ный пульт. С пульта оператора осуществляются пуск и
останов программы, начальный ввод программы и её кор-
ректировка, контроль за состоянием ЭВМ в целом и отд.
её устр-в, индикация электропитания и т. д. Инженер-
ный пульт предназначен гл. обр. для технич. обслужи-
вания ЭВМ и проверки работоспособности её устр-в во
время профилактики. Пульт имеет органы управления
(кнопки, тумблеры, клавиатуры, разл. переключатели, в
т. ч. бесконтактные и сенсорные), индикаторы (на миниа-
тюрных лампах накаливания и газоразрядных лампах,
светодиодах, электронно-лучевых приборах и др.), пульто-
вые накопители на магн. дисках для загрузки микропро-
грамм и диагностич. информации, устр-ва ввода и регист-
рации информации (специализир. пишущие машины) и её
отображения (дисплеи). Электронные устр-ва П. у. ЭВМ вы-
полняются, как правило, на тех же логич. и запоминающих
элементах, что и осн. устр-ва ЭВМ.
Введение в состав П. у. ЭВМ сервисного процессора в
сочетании с дисплеем, помимо автоматич. управления
всеми режимами работы пульта, расширяет возможности
отображения информации (как в количеств, отношении, так
и по удобству восприятия её оператором), позволяет авто-
матически диагностировать состояние и неисправности осн.
устр-в ЭВМ. По существу такой пульт является специализир.
ЭВМ. К. С. Ораевский.
ПЬЕЗО...
444
ПЬЕЗО... (от греч. piezo — давлю, сжимаю), часть слож-
ных слов, обозначающая воздействие давлением (напр.,
пьезоприёмник).
ПЬЕЗОКРИСТАЛЛ, диэлектрический кристалл с выра-
женными пьезоэлектрич. свойствами. П.— оксиды и соли,
как правило, содержащие примеси,— достаточно широко
распространены в природе (кварц, турмалин, цинковая
обманка и др-)» мн. важные в практич. отношении П.
синтезируются в лабораторных условиях или пром, мето-
дами (сегнетова соль, пьезокерамика, ниобат лития и др.).
В электронике наиболее широко используются П. кварца —
для стабилизации частоты генераторов (см. Кварцевый ге-
нератор) и П. ниобата лития — для акустооптич. преобразо-
ваний (см. Акустооптические устройства).
ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНЙК, кристаллическое вещест-
во, обладающее одновременно свойствами полупровод-
ника и пьезоэлектрика. К П. относятся элементарные ПП
(напр., Se), ПП соединения типов AHBVI (CdS, CdSe, ZnO,
ZnS) и AlllBV (GaAs, GaP, CaSb, AIN, InSb) и др. При
распространении акустич. волны в П. возникающие вслед-
ствие пьезоэффекта перем, деформации и напряжения при-
водят к появлению электрич. поля, изменяющегося с той
же периодичностью и действующего на эл-ны проводи-
мости, и наоборот — внеш, перем, электрич. поле приводит
к появлению в П. перем, деформаций. В результате взаимо-
действия акустич. волн с электронами проводимости воз-
никает ряд эффектов, напр. дополнит, поглощение звука
в ПП, а при дрейфовой скорости эл-нов, превышающей
скорость звуковой волны, происходит усиление звука за
счёт энергии источника тока, поддерживающего дрейф
эл-нов. П. применяются в пьезополупроводниковых преоб-
разователях, пьезоэлектрич. усилителях, фильтрах, линиях
задержки и др., а также при исследованиях распростране-
ния ультразвука в в-ве и при исследовании электрон-
фононного взаимодействия.
ПЬЕЗОПРИЕМНИК, пьезоэлектрический преобразова-
тель, предназначенный для восприятия акустич. сигналов и
преобразования их в электрические с целью измерения,
передачи, воспроизведения, записи или анализа. Наиболь-
шее распространение (1990) получили П. статические (ква-
зистатические), резонансные и широкополосные. Стати-
ческие П. (рис. 1) применяют, напр., в тензометрии для
регистрации и измерения статич. величин — давления, силы
или смещения. Конструктивно такие П. могут быть выпол-
нены в разл. вариантах в зависимости от величины вос-
принимаемого сигнала и требуемого выходного напряже-
ния. Резонансные П. (рис. 2) широко используются
в акустике, гидроакустике, дефектоскопии и др. Отличают-
ся повыш. чувствительностью, однако их рабочая полоса
частот ограничена из-за быстрого падения чувствитель-
ности по обе стороны относительно резонансной частоты.
Широкополосные (нерезонансные) П. (рис. 3) служат
для неискажённого приёма сложных сигналов (напр.,
импульсных), в спектре к-рых содержится большое число
составляющих. Подразделяются на микрофоны (для приёма
в воздушной среде), гидрофоны (в жидкости) и П. для
твёрдых тел. В качестве микрофонов применяют П., вы-
полненные на основе двойных (биморфных) пьезоэлемен-
тов с использованием изгибных колебаний и металлич. ре-
зонаторов для согласования со средой. Гидрофонами слу-
жат П., выполненные как на основе одиночных пьезо-
элементов, так и систем пьезоэлементов, соединённых
между собой электрически и механически. В твёрдых
телах для приёма колебаний, вызванных волнами разл.
типов — объёмными (продольными или сдвиговыми), по-
верхностными,— в большинстве случаев применяют кон-
тактные П. Такие П. предназначены для измерения ампли-
туды смещений поверхности (виброметры), колебат. ско-
рости (велосиметры), ускорения (акселерометры). Мин.
амплитуды смещений, измеряемые широкополосными П.,
ограничены шумами и обычно составляют 10——10— мкм.
П. для твёрдых тел реагируют в основном на определённый
тип волн, для чего используют пластины из пьезоэлектрич.
кристаллов спец, срезов (напр., для продольных волн —
Х-срез кварца, Z-срез ниобата лития; для сдвиговых —
Y-срез кварца), или на определённую поляризацию пьезо-
керамич. преобразователей, или на особую конфигурацию
электродов на пьезоэлементе (напр., для приёма поверх-
ностных волн — встречно-штыревые преобразователи).
Б. Г. Парфёнов.
ПЬЕЗОЭЛЁКТРИК. кристаллический диэлектрик, спо-
собный поляризоваться под воздействием механич. напря-
жения (прямой пьезоэлектрический эффект) и деформиро-
ваться под воздействием приложенного внеш, электрич.
поля (обратный пьезоэлектрич, эффект). К П. относятся
монокристаллы сегнетовой соли, титаната бария, пьезоквар-
ца, дигидрофосфатов калия и аммония, электреты на
основе титаната бария, твёрдых р-ров цирконата-титаната
свинца, полимеров (напр., поливинилиденфторид и его
сополимеры). Кристаллы П. выращивают из р-ров или рас-
плавов, а также используют природные кристаллы, напр.
кварц. В электронике П. служат для создания активных
элементов электромеханич. и электроакустич. преобразо-
вателей, полосовых электрич. фильтров, резонаторов для
Пьезоприёмник. Рис. 1. Схемы конструкций ста-
тических пьезоприёмников для измерения силы
(F), давления (р) и смещения (5). мембранного
типа (а) и биморфного с консольным закрепле-
нием (б). 1 — пьезоэлемент; 2 — мембрана.
Рис. 2. Схемы конструкций пьезоприёмников
резонансного типа: цилиндрического (а), биморф-
ного для воздушной среды (б), для измерения
скорости потока крови с использованием эффекта
Доплера (в). 1 — пьезоэлемент; 2 — электроды;
3 — металлический резонатор; 4 — корпус.
Рис. 3. Схемы конструкций широкополосных
пьезоприёмников — сферического типа для гид-
рофонов (а), сейсмоприёмников для поиска нефти
и газа в море (б), воздушного микрофона (в),
датчика тонов (датчика Короткова) для измерения
артериального давления (г), акселерометра (д).
1 —пьезокерамика; 2— металлическая мембра-
на; 3 — диффузор для согласования с воздушной
средой, 4 — металлическое тело; 5 — пружина;
6 — корпус.
445
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
стабилизации частоты и др. Наиболее распространенным
пьезоэлектрич. материалом является пьезокерамика.
Пьезоэлектрич. св-ва П. характеризуются значениями
пьезоконстант — коэф, пропорциональности в соотноше-
ниях, связывающих электрич. величины (напряжённость
электрич. поля Е, электрич. индукцию D) с механическими
(механич. напряжением <j, относит, деформацией е). Напр.,
электрич. индукция, возникающая в П. под действием
механич. напряжения, выражается соотношением: D=ecr,
где е — одна из пьезоконстант. Др. важные параметры
П.: плотность, темп-pa Кюри, тангенс угла диэлектрич.
потерь, добротность, а также темп-рные и временные за-
висимости этих величин. Нередко вводят обобщённый па-
раметр П.— коэф, электромеханической связи, характери-
зующий эффективность прямого и обратного преобра-
зования. В Н. Таиров.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРЙЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ, устройства разл.
назначения, в к-рых на основе пьезоэлектрич. эффекта
осуществляется преобразование акустич. энергии в электри-
ческую или наоборот с целью генерации сигналов, их
передачи, фильтрации, измерения и т. п. Конструктивно
выполнены в виде отд. блоков. Все пьезоэлектрич. и
электронные элементы П. п. размещаются либо на печатной
плате (в случае дискретного исполнения), либо в корпусе
ИС (в случае гибридно-плёночного или интегрального ис-
полнения). В зависимости от назначения П. п. подразде-
ляются на след. осн. группы: излучатели акустич. волн,
приёмные П. п., усилительные П. п., преобразователи,
пьезоэлектронные устр-ва, составляющие основу большин-
ства акустоэлектронных устройств.
П. п.-и злучатели содержат электронный возбудитель-
генератор и пьезоэлектрический преобразователь, излучаю-
щий акустич. волну. Используются в качестве излучателей
звука в газе, жидкости или твёрдом теле. Осн. параметры
П. п.-излучателей: акустич. мощность (давление), кпд.
Приёмные П. п. содержат пьезоприёмник и электрон-
ные устр-ва усиления и преобразования сигнала. Исполь-
зуются в сейсмоприёмниках, УЗ дефектоскопах и др Осн.
параметры приёмных П. п.: полоса частот, чувствительность,
динамич. диапазон, потребляемая мощность. Усилитель-
ные П. п. состоят из тракта усиления и преобразования
сигналов, содержащего электронные и пьезоэлектрич. эле-
менты. Применяются в качестве преселекторов и усилите-
лей промежуточной частоты в радиоприёмных устр-вах.
Осн. параметры усилит. П. п.: коэф, усиления, динамич.
диапазон, коэф, нелинейных искажений. П» п.-п р е о б р а зо-
ватели содержат электронные устр-ва и пьезоэлектрич.
преобразователи. Применяются в качестве генераторов
электрич. сигналов, вторичных источников питания и др.
Осн. параметры П. п.-преобразователей: потребляемая
мощность, нестабильность выходного сигнала. Пьезо-
электронные устройства представляют собой функ-
ционально законченные изделия электронной техники
(линии задержки, датчики, пьезоэлектрич. генераторы, час-
тотно-избират. микроблоки и т. д.). Применяются в совр.
радиоэлектронной аппаратуре для возбуждения, преобра-
зования и формирования сигналов. Принцип действия
пьезоэлектронных устр-в основан на законах акустоэлект-
ронного взаимодействия в объёме либо в поверхностном
слое пьезоэлектрич. материала. Соответственно различают
пьезоэлектронные устр-ва на объёмных акустич. волнах
(ОАВ) и на поверхностных акустических волнах (ПАВ).
Диапазон рабочих частот пьезоэлектронных устр-в лежит
в пределах от неск. кГц до неск. МГц для изделий на ОАВ
и от неск. МГц до неск. ГГц для изделий на ПАВ. Пьезо-
электронные устр-ва широко применяются в приборах
радиосвязи, измерит, и др. аппаратуре, напр. частотно-
избират. микроблоки — в трактах сигнала промежуточной
частоты радиовещат. и телевиз. приёмников, датчики на
основе резонаторов на ПАВ—в измерителях артериаль-
ного давления; перспективны генераторы на основе резо-
наторов на ПАВ для радиопередатчиков, позволяющие воз-
буждать ВЧ сигналы без предварит, умножения частоты,
дисперсионные линии задержки для радиолокац. станций.
дающие возможность увеличить дальность, помехозащи-
щённость и разрешающую способность РЛС, и т. д.
Б. Г. Парфёнов, В. П. Соколов.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР, вибратор, в
к-ром возбуждение колебаний осуществляется на основе
обратного пьезоэлектрич. эффекта; представляет собой
кристалл определённых размеров и формы, снабжённый
электродами и токоотводами для подсоединения к источ-
нику перем, напряжения. П. в.— осн. узел пьезоэлектри-
ческого резонатора. В зависимости от материала кристаллич.
элемента различают П. в. кварцевые, пьезокерамические,
танталато-литиевые и др. Конструкция и технология изго-
товления П. в. определяются его рабочей частотой, требо-
ваниями к электрофиз. и эксплуатац. параметрам пьезо-
электрич. резонатора» В диапазоне частот 1—100 кГц
широко распространены кварцевые П. в. в форме камерто-
нов, брусков, пластин, в к-рых используются изгибные
механич. колебания. На частотах от 80 до 10'1 кГц приме-
няются П. в. с кристаллич. пластинками или брусками, рас-
считанные на колебания контурного сдвига, продольные
и кручения. В диапазоне 0,5—103 МГц используются квар-
цевые П. в. с кристаллич. элементами в форме линз, пря-
моугольных пластин, дисков и т. д. с колебаниями тол-
щинного сдвига. Оптим. значения электрофиз. и эксплуатац.
параметров П. в. обеспечиваются при креплении токоотво-
дов в узловых точках на поверхности пьезоэлектрика. Для
низкочастотных кварцевых П. в. характерна конструкция с
проволочными токоотводами из фосфористой бронзы.
Важной особенностью мн. низкочастотных П. в. является
наличие на проволочных токоотводах отражат. элементов
в виде шариков припоя, металлич. дисков и т. п. Они рас-
полагаются на расстояниях, кратных четверти длины упругой
волны, считая от вершины конуса припоя, к-рым крепится
токоотвод к пьезоэлектрику. В высокочастотных П. в. вместо
проволочных токоотводов используются контактные пло-
щадки. Крепление таких П. в. в кристаллодержателе
пьезоэлектрич. резонатора или в корпусе ИС осуществля-
ется с помощью токопроводящего клея либо посредством
пайки или термокомпрессии. Крепление миниатюрных низ-
кочастотных П. в. с элементом в форме камертона осу-
ществляется аналогичным образом.
Лит.: Справочник по кварцевым резонаторам, под ред П. Г. Поздняко-
ва, М., 1978 В. Б. Грузиненко.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ,
преобразователь электрич. энергии в механическую (и
наоборот), действие к-рого основано на пьезоэлектричес-
ком эффекте. Основу П. п. составляют один или неск.
пьезоэлементов, объединённых в группы, электрически и
механически связанных между собой. Из пьезоэлектрич.
материалов для П. п» преимуществ, распространение полу-
чила пьезокерамика, св-ва к-рой позволяют придать П. п.
необходимую форму, использовать оптим. виды колебаний
и тем самым обеспечить высокую эффективность преобра-
зования. П. п. подразделяются: по виду пьезоэффекта —
на механоэлектрические (прямой пьезоэффект) и электро-
механические (обратный пьезоэффект); по назначению
(рис. 1) — на пьезоприёмники, излучатели, генераторы,
движители (устр-ва перемещения), трансформаторы (напря-
жения, тока, силы, скорости, давления), измерит. П» п.; по
виду воздействующего сигнала — на статические (квазиста-
тические), резонансные и широкополосные. В статич. или
квазистатич. режиме механоэлектрич. П. п. используются в
качестве пьезоприёмников давления и генераторов
электрич. энергии, электромеханические — в качестве дви-
жителей. В резонансном и широкополосном режимах
механоэлектрич. П. п. служат пьезоприёмниками акустич.
сигнала, электромеханические — излучателями.
Из измерит. П. п. (пьезоэлектрич. датчиков) наибольшее
распространение получили преобразователи, действие
к-рых основано на использовании прямого пьезоэффекта
(ПГ1Д) и пьезорезонансные (Г1РД). В ПГ1Д под действием
измеряемого механич. воздействия (напр., давления, уско-
рения, силы) на поверхности пьезоэлемента (или пьезо-
элементов) возникают электрич. заряды и соответственно
эдс, величина к-рой пропорциональна этому воздействию
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
446
(рис. 2). ППД используют в основном для измерения быст-
роменяющихся механич. воздействий; при измерении
статич. (квазистатичо) механич. воздействий возрастает
погрешность измерений вследствие «стекания» электрич.
заряда с пьезоэлемента в цепь нагрузки. Уменьшение
погрешности измерения обеспечивается включением на вы-
ходе ППД либо усилителя (напряжения или заряда) с боль-
шим входным сопротивлением (до 1015 Ом), либо дополнит,
конденсатора. Осн. преимуществом ППД является большое
механич. входное сопротивление (жёсткость), что в соче-
тании с малыми размерами обеспечивает измерение ме-
ханич. воздействий в широких диапазонах рабочих частот
(от долей Гц до сотен кГц) и темп-p (для пьезокварце-
вых ППД от —196 до -|-350 °C, а для пьезокерамических
верх, граница достигает 700 °C) с достаточно высокой
чувствительностью.
Действие ПРД основано на изменении электрич. пара-
метров (напр., резонансной частоты, сопротивления) чув-
ствит. элемента преобразователя при воздействии на него
измеряемого физ. параметра. В ПРД в качестве чувствит.
элемента используют пьезоэлектрический резонатор (в
основном из кварца), работающий в режиме резонанс-
ных колебаний (рис. 3). ПРД используются гл. обр. для
измерения статич., механич., тепловых, эл.-магн. и др. физ.
параметров в широком динамич. диапазоне с высокой
точностью (напр., при измерении механич. воздействий в
динамич. диапазоне до 140 дБ погрешность измерения не
превышает 10~ %). Выделяют ПРД, в к-рых измеряемый
физ. параметр изменяет частоту пьезоэлектрич. резонатора.
Осн. преимуществом ПРД является высокая чувствитель-
ность и линейность преобразования (напр., при измерении
темп-ры чувствительность достигает 3 кГц/град, а нели-
нейность преобразования в темп-рном диапазоне 0—100 °C
не превышает 0,05 °C), а также возможность передачи вы-
ходных сигналов на достаточно большие расстояния. На-
несение селективного сорбента на колеблющуюся поверх-
ность пьезоэлектрич. резонатора ПРД обеспечивает исполь-
зование ПРД для измерения толщины тонких плёнок, влаж-
ности, концентрации разл. хим. в-в и др.
К осн. параметрам П. п. относятся следующие. 1) Для
излучателей: а) кпд; зависит от среды, в к-рой работает
П. п., и согласования с ней; обычно лежит в пределах
от долей процента (в воздушной среде) до 40—49% (в воде);
6) удельная акустич. мощность; зависит от конструкции
П. п., рабочей частоты, прочностных характеристик пьезо-
электрич. материала и др.; обычно составляет 10— —
102 Вт/см2; в) резонансная частота; зависит от конструк-
ции пьезоэлемента; лежит в пределах от неск. Гц до неск.
ГГц. 2) Для пьезоприёмников: а) чувствительность; зависит
от параметров пьезоэлектрич. материала, конструкции
П. п., степени согласования и т. д.; напр., чувствительность
пьезокерамич. приёмников для измерений в воде лежит
в пределах от неск. мкВ/Па до неск. мВ/Па; б) частотный
диапазон; для широкополосных П. п. лежит в пределах
от неск. Гц до неск. ГГц. 3) Для устр-в перемещения:
а) чувствительность; для пьезокерамич. П. п. составляет
(0,1—5)-10 мкм/мВ; 6) усилие, к-рое может развить
П. п.; лежит в пределах от долей г до 103 кг; в) величина
перемещения; лежит в пределах от долей мкм до неск.
мм. 4) Для пьезотрансформаторов: а) кпд; составляет
40—90%; б) коэф, трансформации; для высоковольтных
пьезотрансформаторов составляет 50—104.
П. п. применяют в гидроакустике, УЗ технике, медицине,
лазерной технике и др.
Лит.: Малов В. В., Пьезорезонансные датчики, М., 1978; Проекти-
рование датчиков для измерения механических величин, М., 1979.
В. В. Малов, Б. Г. Парфёнов.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР, резонатор,
в к-ром для возбуждения колебаний используется пьезо-
электрич. эффект. Основу П. р. составляет пьезоэлектрич.
вибратор, к-рый крепится в держателях и помещается
в защитный кожух (рис. 1). При подаче на электроды
кристаллич. элемента периодич. напряжения в нём возни-
кают механич. упругие колебания. Прочие узлы П. р.—
держатель, кожух и т. д.— в идеальном случае остаются
неподвижными. Если частота f приложенного напряжения
совпадает с одной из собственных механич. частот пьезо-
электрич. вибратора или близка к ней, то возникает явление
резонанса, характеризующееся резким увеличением тока
через П. р. Поскольку в кристаллич. элементе, как в любом
твёрдом теле, можно возбудить упругие колебания разл.
видов, то П. р. всегда имеет целый ряд собств. частот.
Различают след, виды колебаний П. р. (рис. 2): изгиба,
сжатия — растяжения, сдвига, кручения. Значения собств.
частот колебаний П. р. определяются в основном механич.
параметрами кристаллич. элементов: размерами, плот-
ностью пьезоэлектрика, константами упругости и др. Напр.,
частоты собств. колебаний кварцевых пьезоэлектрич.
пластин по толщине определяются по формуле: fm=
=— Д/—, где т=1, 2, 3, ..., п — номер гармоники (порядок
2h Q
колебаний); h — толщина пластины; — «результирую-
щий» модуль упругости; q — плотность пьезоэлектрика.
Пьезоэлектрический преобразователь. Рис. 1.
Схемы конструкций некоторых пьезоэлектриче-
ских преобразователей: а — сейсмоприёмника,
б—армированного излучателя с пассивной на-
кладкой; в — пьезогенератора для поджига газа;
г — биморфного преобразователя; д — высоко-
вольтного трансформатора. 1 — пьезоэлементы;
2— металлические конструкции. Стрелками пока-
заны направления вектора поляризации Р или силы
F; пунктирными линиями изображены металли-
ческие электроды.
Рис. 2. Схематическое изображение пьезоэлект-
рического измерительного преобразователя дав-
ления: р — измеряемое давление; 1 — пьезо-
элемент; 2 — гайка из диэлектрика; 3 — электри-
ческий вывод; 4 — корпус (служащий вторым вы-
водом); 5 — изолятор; 6 — металлический элект-
род.
Рис. 3. Схематическое изображение пьезоре-
зонансного пьезоэлектрического измерительного
преобразователя линейного ускорения: 1 — квар-
цевые пьезоэлектрические резонаторы; 2 — ва-
куумированная полость; 3 — инерционная масса;
4 — разделительный сильфон; 5 — демпфирую-
щая жидкость; 6 — корпус.
447
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
Вблизи резонансных частот эквивалентная электрич. схема
П. р. может быть представлена в виде комбинации активных
и реактивных элементов (рис. 3). На частотах, удалённых от
резонансных, П. р. ведёт себя как конденсатор ёмкостью
Со; между частотами fi и Ь последовательного и параллель-
ного резонансов сопротивление П. р. носит индуктивный
характер (6 = 1/2л/у L-С и Ь=LiCi-^-— , где Li и С| —
Ci +С2
эквивалентные динамич. индуктивность и ёмкость). Относит,
величина межрезонансного промежутка (f)—h)/fi опре-
деляется гл. обр. типом используемого пьезоэлектрика:
для сильных пьезоэлектриков (керамики, танталата лития
и др.) она достигает единиц %, для слабых (напр., кварца) —
сотых долей %.
Добротность Q П. р. определяется из соотношения:
Q=2nfiLi/Ri, где Ri— динамич. активное сопротивление,
к-рое определяется суммой разл. рода потерь (активных
электрических, потерь на излучение УЗ, трение в опорах,
внутр, трение в кристалле, на связанные колебания и т. п.).
Наивысшей добротностью (до 106 — 107) обладают кварце-
вые П. р. (для сравнения, добротность обычного колебат.
контура не превышает 10“, пьезокерамич. П. р.— 103). Со-
вершенные механич. св-ва кварца определяют и весьма
низкую долговрем. нестабильность частоты (10—6—10 8 за
месяцы, годы). К достоинствам кварцевых П. р=, кроме того,
относится высокая темп-рная стабильность. Анизотропия
св-в пьезокварца для нек-рых ориентаций обусловливает
существование экстремумов на температурно-частотных
характеристиках, вблизи к-рых темп-рные уходы частоты
минимальны (рис. 4). Наименьшим уходом частоты в срав-
нительно широком диапазоне темп-p характеризуются
кварцевые П. р. с элементами АТ-среза, в к-рых реали-
зуются колебания сдвига по толщине. Для увеличения
темп-рной стабильности (до 10™ и выше) часто используют
термостатирование П. р.
Диапазон рабочих частот П. р. простирается от неск.
сотен Гц до СВЧ (ок. 1 ГГц). Столь широкое перекрытие
обеспечивается использованием всего разнообразия ме-
ханич. колебаний, присущих пьезоэлектрикам, в сочетании
с варьированием размеров вибраторов. Для повышения час-
тоты используются обертоны колебаний сдвига по толщине.
П. р. служат в качестве частотозадающих элементов в
генераторах опорных частот и в управляемых по частоте
генераторах. Миниатюрные кварцевые П. р. применяются в
задающих генераторах наручных часов с цифровой инди-
кацией. На основе П. р. создают разл. селективные устр-ва
(фильтры, частотные дискриминаторы и т. д.). С 70-х гг.
20 в. П. р. всё шире используются как чувствит. элементы
пьезоэлектрич. измерит, преобразователей (датчиков); в
этих устр-вах реализуются св-ва нек-рых П. р. с высокими
чувствительностью и воспроизводимостью реагировать на
внеш, воздействия (давление, ускорение, темп-рные изме-
нения и т. д.). Наибольшее распространение получили час-
тотные пьезорезонансные датчики, в к-рых входным сигна-
лом являются изменения частоты автогенератора. В сер.
70-х гг. появились планарные П. р., в к-рых используется
явление резонанса на поверхности пьезоэлектрич. подлож-
ки (см. Резонатор на поверхностных акустических волнах).
Лит.: Справочник по кварцевым резонаторам, под ред. П. Г. Позднякова,
М-, 197В; Малов В. В., Пьезорезонансные датчики, М., 1978.
И. Н. Воженин.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР, электрический
фильтр, материалом для изготовления к-рого служит пьезо-
электрик (кварц, ниобат лития, танталат лития, пьезокера-
мика и др.). Характеризуется высокой темп-рной стабиль-
ностью, малым затуханием в полосе пропускания. По конст-
рукции и технологии изготовления П. ф. подразделяются на
дискретные, гибридные и интегральные. В дискретном
П. ф. все элементы (пьезоэлектрические резонаторы, катуш-
ки индуктивности, конденсаторы и т. д.) представляют собой
дискретные устр-ва и связаны между собой гальванически.
Гибридные П. ф. содержат как дискретные элементы,
так и элементы, выполненные методом планарной техно-
логии. В интегральных П. ф. все элементы выполнены на
одной или неск. пьезоэлектрич. подложках методом пла-
нарной технологии. Связь между элементами в гибридных
и интегральных П. ф. осуществляется с помощью акустич.
волн. Распространены гибридные и интегральные П. ф. на
объёмных акустич. волнах (рис., а). Создание таких П. ф.
возможно благодаря эффекту локализации колебаний
нек-рых видов в области, примыкающей к электродам
пьезоэлектрич. устр-ва (за пределами этой области колеба-
ния быстро убывают), что позволяет на одной пьезо-
электрич. подложке разместить неск. резонаторов (см.
Монолитный фильтр). Особую группу интегральных П. ф.
составляют фильтры на поверхностных акустических волнах
(ПАВ) (рис., б). Интегральные П. ф. на ПАВ не содержат
резонаторов: заданная частотная характеристика реализу-
ется за счёт избират. приёма и передачи ПАВ. Возбужде-
ние и приём ПАВ на поверхности подложки из пьезоэлект-
рика осуществляются с помощью встречно-штыревых пре-
Пьезоэлектрический резонатор. Рис- 1. Пьезо-
электрический кварцевый резонатор со снятым
защитным кожухом: 1—пьезоэлектрический
вибратор; 2 — держатель; 3 — защитный кожух.
деформаций кристал-
Рис. 2. Характер упругих
лических элементов пьезоэлектрических резона-
торов при колебаниях различных видов: изгиба
(а), сжатия—растяжения (б), сдвига по контуру
(в), сдвига по толщине (г — на основной частоте,
д — на третьей гармонике). Стрелками показаны
направления смещений некоторых точек элемен-
та, тёмными кружками — узлы колебаний.
Рис. 3. Эквивалентная электрическая схема пьезо-
электрического резонатора вблизи одной из ре-
зонансных частот: Ri, Ci, Li—динамические
активное сопротивление, ёмкость и индуктив-
ность; Си—статическая ёмкость.
Рис. 4. Температурно-частотные характеристики
кварцевых пьезоэлектрических резонаторов с
различными видами среза кристаллических эле-
ментов и возбуждаемых в них колебаний:
1 — АТ-срез, сдвиг по толщине; 2 — ВТ-срез,
сдвиг по толщине; 3 — срез 5°Х, продольные
колебания по длине; 4 — СТ-срез, сдвиг по шири-
не. \f/f — относительное изменение частоты;
t — температура.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
448
образователен Избирательность фильтров определяется
кол-вом штырей и законом изменения их длины в направ-
лении распространения ПАВ.
П. ф. применяются в устр-вах радиовещания, телевидения,
радиолокации, КОСМИЧ. СВЯЗИ И др. В. В. Харитонов.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЁКТ (гьезоэлект-
р и чес тв о), явление поляризации диэлектрика под дейст-
вием механич. напряжений (прямой П. э.) и возникновения
в диэлектрике механич. деформаций (механич. напряжений)
под действием электрич. поля (обратный П. э.). Впервые
исследован в 1880 франц, физиком П. Кюри на кристаллах
сегнетовой соли. Необходимым условием существования
П. э. является отсутствие в структуре диэлектрика центра
симметрии (наличие полярных направлений). Диэлектрики,
обладающие пьезоэлектрич. св-вами, наз. пьезоэлектри-
ками. П. э. обнаруживают и нек-рые высокоомные ПП, наз.
пьезополупроводниками.
Механизм П. э. связан с изменением (в кристаллах по-
лярных классов) и возникновением (в кристаллах полярно-
нейтральных классов) нескомпенсир. дипольного момента
элементарной ячейки и макроскопич. дипольного момента
образца диэлектрика в целом. В кристаллах полярных клас-
сов П. э. наблюдается не только при однонаправленных
механич. воздействиях, но и при гидростатич. сжатии (рас-
тяжении). К характерным особенностям П. э. в сегнето-
электриках относятся аномалии пьезосвойств в области фа-
зовых переходов и связь П. э. с переориентацией доменов.
Антисегнетоэлектрики, не имевшие центра симметрии до
фазового перехода, также обнаруживают П. э=
Прямой и обратный П э. в простейшем случае могут
быть описаны соответственно линейными уравнениями:
D=do и t=dE, где D, Е — электрич. индукция и напря-
жённость электрич. поля; о — механич. напряжение; е —
относит, деформация; d — коэф, пропорциональности, наз.
пьезомодулем пьезоэлектрика. Для описания П. э. исполь-
зуют и др. пьезоэлектрич. константы (пьезоконстанты) g, е, h
в соотношениях: D=ee, Е=—Ье, Е=—до. Все пьезокон-
станты d, е, д, h связаны через диэлектрич. проницаемость
и упругие постоянные диэлектрика. Уравнения П. э., запи-
санные в тензорной форме, напр. через тензор пьезомо-
дуля djjk (индексы i, j, к принимают значения 1, 2, 3), имеют
в общем случае 27 компонентов. В силу симметрии относи-
тельно перестановки двух последних индексов (d(^=d;kj)
число независимых компонентов уменьшается с 27 до 18. Это
позволяет записать уравнения П. э. в матричной форме,
при к-рой первый индекс i у dl(k остаётся неизменным, а два
последующих j и к заменяются одним по правилу: 11—>1,
22—► 2, 33—>3, 23(32)—► 4, 13(31)—>5, 12(21)—► 6. Поскольку
пьезоэлектрики преобразуют упругую механич. энергию
в электрическую и обратно, иногда вводят обобщённый
параметр — коэф, электромеханич. связи К, характеризую-
щий эффективность прямого и обратного преобразования.
П. э. используют для генерации, стабилизации частоты
и фильтрации электрич. сигналов, излучения и приёма
акустич. волн в разл. пьезоэлектронных, акустоэлектронных
устр-вах в УЗ и измерит, технике.
Лит.: Исследование пьезоэлектрических текстур, М.— Л., 1955; Жёлу-
дев И. С-, Физика кристаллических диэлектриков, М., 1968; его же.
Электрические кристаллы, 2 изд., М.( 1979. В. Н. Таиров.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРбНИКА (от пьезо... и электроника),
встречающееся в научно-технич. литературе название
направления электроники, охватывающего разработку и
практич. использование приборов и функцион. устройств,
действующих на основе пьезоэлектрического эффекта. П.
зародилась в нач. 20 в. после того, как был открыт (1880)
и достаточно подробно исследован пьезоэлектрич. эффект.
Первое практич. применение пьезоэлектрич. устр-в отно-
сится к 1916—17, когда франц, учёный П. Лан же вен пред-
ложил использовать излучатель из кварца в приборе для
обнаружения подводных объектов. В нач. 20-х гг. он же
создал пьезоэлектронное устр-во на основе пьезоэлектри-
ческого преобразователя в сочетании с ламповым усили-
телем электрич. колебаний. Вскоре появились первые пьезо-
электрич. микрофоны, телефоны, патефонные звукоснима-
тели, приборы для звукозаписи, устр-ва для измерения
вибраций, сил и ускорений. В 1922 амер, учёный У. Кейди
(Кэди) предложил использовать пьезоэлектрич. пластинки
и стержни в качестве элементов, стабилизирующих частоту
электронных ВЧ генераторов. В 1931 сов. учёный Я. И. Эфрус-
си разработал схему кварцевого пьезоэлектрического
фильтра. В 1944 сов. учёные Б. М. Вул и И. П. Гольдман
открыли первый керамич. пьезоматериал — титанат бария.
Бурное развитие П. началось в 60-х гг., что было вызвано
непрерывным усложнением ф-ций радиоэлектронной аппа-
ратуры, требованиями к уменьшению её массы, габаритных
размеров и повышению надёжности. Появилось новое кон-
структивно-технологич. направление создания радиоэлект-
ронной аппаратуры — блочно-модульное конструирование
Пьезоэлектроника. Принципиальные схемы неко
торых пьезоэлектронных устройств — интеграл!
ного кварцевого генератора с пьезотрансформ,
тором (а), частотно-избирательной микросхемы
двухрезонаторным пьезофильтром на фазора,
пределителе-транзисторе (6) и микросхем!
тракта усилителя промежуточной частоты звур
449 ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТ
.11—— . I- Ш1Ц|ДМИИИИИИИИИИМРММИ|
на основе интегральных микросхем и групповых методов
изготовления функцион. узлов, в т. ч. с использованием
пьезоэлектрич. преобразователей. Успехи П. стали возмож-
ными благодаря достижениям в области физики твёрдого
тела, теории анализа и синтеза линейных электрич. цепей,
развитию машинного проектирования и планарной техно-
логии. На базе этих достижений были разработаны конст-
руктивно законченные интегральные пьезоэлектрич.
фильтры на объёмных или поверхностных акустич. волнах,
УЗ линии задержки, амплитудные, фазовые и частотные
детекторы и модуляторы, пьезотрансформаторы, элементы
памяти,согласованные фильтры радиосигналов, стабильные
микрогенераторы (рис., а), вторичные источники питания,
частотно-избирательные микросхемы (рис., б), много-
функцион. тракты радиоприёмных устр-в (рис., в) и др.
Гл. элементом пьезоэлектронных устр-в, обеспечивающим
нужные функцион. св-ва и их эксплуатац. и экономии,
эффективность, является пьезоэлектрический вибратор
(двух- или многополюсный). Изготовление активных пьезо-
электронных приборов основано на технологич. интеграции
устр-в на базе функционально простых элементов (фильт-
ров, резонаторов, пьезотрансформаторов, микросхем, ре-
зисторов и т. д.). Изготовление функционально простых
элементов базируется на планарной технологии. В устр-вах
П. используются ультра-, гиперзвуковые волны и эл.-магн.
колебания в диапазоне частот от 10 кГц до 1,5 ГГц. Ста-
бильность пьезоэлектронных устр-в на основе кварцевых
частотно-селективных элементов достигает величины поряд-
ка 5-10—7, на основе пьезокерамических — порядка 10
Пьезоэлектронные приборы всё шире применяются в
устр-вах радиотехники, техники дальней связи, системах
автоматич. управления, вычислит, устр-вах и др. радиоэлект-
ронных системах.
Лит.: Мэзон У., Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в
ультраакустике, пер. с англ., М., 1952; Основы проектирования микро-
электронной аппаратуры, под ред. Б. Ф. Высоцкого, М., 1977.
Б. С. Матусевич.
ПЬЕЗОЭЛЕМЁНТ, изготовленная из пьезоэлектрич. ма-
териала деталь определённой геометрич. формы (стержень,
пластина, диск, цилиндр и т. д.) с электродами в виде
токопроводящей плёнки, пластины и т. п., контактирую-
щими с поверхностью элемента или находящимися вблизи
этой поверхности. Является основой пьезоэлектрического
Пьезоэлемент. Примеры срезов кристаллов и
ориентации электродов по отношению к кристал-
лографическим осям (а), формы пьезокерами-
ческой пластины при возбуждении колебаний по
длине (6): х, у, z — оси кристалла или координат-
ные оси пластины; pz — вектор спонтанной поля-
ризации; стрелками показано направление рас-
пространения упругих волн.
преобразователя и др. пьезоэлектронных устр-в. С электро-
дов П. снимается электрич. заряд (при прямом пьезоэлект-
рич. эффекте) или к ним подводится электрич. напряжение
(при обратном пьезоэлектрич. эффекте). П. вырезается из
пьезокристалла или изготовляется из пьезокерамики с таким
расчётом, чтобы взаимная ориентация механич. сил и
электрич. полей обеспечивала определённый вид и частоту
норм, механич. колебаний или получение оптим. электрич.
сигнала. Напр., в кварцевых П. для создания колебаний
по толщине пластина вырезается так, что ось х (рис., а)
кристалла совпадает с её толщиной (Ох-срез); перем, на-
пряжение подводится к электродам, нанесённым на её
большие грани. В пьезокерамич. П. для возбуждения коле-
баний пьезокерамич. пластины по длине (рис., б) электроды
располагаются на больших её гранях. Ю. П. Якунин.
29 Энц. словарь «Электроника»
РАБОТА
450
РАБОТА ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ (Ф), энергия, к-рую
необходимо затратить для удаления электрона из твёрдого
или жидкого вещества в вакуум (в состояние с равной
нулю кинетич. энергией). Зависимость потенц. энергии эл-на
в конденсир. среде от координат имеет вид потенц. ямы,
крутые стенки к-рой — потенциальный барьер — располага-
ются у поверхности, занимая толщину от одного до неск.
атомных слоёв (в зависимости от электропроводности сре-
ды). Р. в. э. расходуется на преодоление этого потенц.
барьера. Величина Р. в. э. зависит от кристаллографич.
структуры поверхности, её хим. состава, дефектов структу-
ры поверхности и мн. др. факторов; она может быть
сильно изменена адсорбцией разл. атомов или молекул на
поверхности тела. В результате Р. в. э. может быть сущест-
венно различной для разных граней одного и того же
кристалла.
Совр. теория качественно объясняет природу Р. в. э.
Электронная теория твёрдых тел рассматривает Р. в. э. как
разность между мин. энергией эл-на в вакууме и Ферми
уровнем. Для чистых металлов возрастание значений
(усреднённых по граням кристалла) Р. в. э. приблизительно
соответствует возрастанию первого потенциала ионизации,
поэтому наименьшая Р. в. э. (ок. 2 эВ) присуща щелочным
металлам, наибольшая (ок. 5 эВ) — металлам группы Pt.
При достаточно низких темп-pax уровень Ферми в металлах
совпадает с самым высоким заполненным энергетич. уров-
нем эл-нов, и Р. в. э. в этом случае имеет смысл наименьшей
энергии, требуемой для удаления эл-на в вакуум. В полу-
проводниках такой смысл Р. в. э. придавать нельзя из-за
сильной зависимости степени заполнения поверхностных
состояний и положения уровня Ферми £F от характера
межатомных связей, концентрации примесей, темп-ры и т. д.
Напр., в ПП с гомеополярными (ковалентными) межатомны-
ми связями (Ge, Si и т. п.) Р. в. э. практически не изменяет-
ся даже при сильном изменении £F в объёме кристалла
(при изменении темп-ры или введении примесей): измене-
ние^ вызывает такое изменение заполнения поверхностных
состояний эл-нами, к-рое компенсирует изменение ^F;
в ионных ПП плотность состояний на чистых поверхностях
в области запрещённой зоны невелика и допускает изме-
нение Р. в. э. с изменением положения уровня Ферми в
объёме ПП (напр., введением примесей).
Р. в. э.— одна из осн. характеристик поверхности, опреде-
ляющих закономерности электронной эмиссии (термо-,
авто-, фотоэлектронной) и др. видов взаимодействия атом-
ных ч-ц с поверхностью тела (см., напр., Поверхностная
ионизация). Разность Р. в. э. двух электрически соединённых
проводников определяет контактную разность потенциалов
между ними. Знание Р. в. э. существенно при конструиро-
вании и эксплуатации ЭВП, создании полупроводниковых
переходов, а также в таких, напр., устр-вах, как термо-
электронные преобразователи энергии. Осн сведения о
Р. в. э. даёт эксперимент. Разработаны многочисл. методы
определения Р. в. э., основанные на использовании эмисси-
онных и контактных явлений.
Лит.: Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электрони-
ка, М., 1966; Ривьере X., в кн.; Поверхностные свойства твёрдых тел.
под ред. М. Грина, пер. с англ., М., 1972," Фоменко В. С., Эмиссион-
ные свойства материалов. Справочник, 4 изд., К., 1981 - В. Н. Шредник.
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ, состояние изделия (элект-
ронного прибора, устройства и т. п.), при к-ром значения
всех его параметров, характеризующих способность изделия
выполнять заданные функции, соответствуют требованиям
нормативно-технич. и (или) конструкторской документации.
В отличие от исправного изделия (к-рое соответствует
всем требованиям нормативно-технич. документации), рабо-
тоспособное изделие должно удовлетворять лишь тем тре-
бованиям, выполнение к-рых обеспечивает норм, примене-
ние изделия по назначению. Такое изделие может, напр.,
не удовлетворять эстетич. требованиям, если ухудшение
внеш, вида не препятствует его норм, функционированию.
Изделие из исправного состояния переходит в неисправное,
но работоспособное, вследствие повреждения, а из работо-
способного состояния в неработоспособное — в результате
отказа. Из неработоспособного состояния в работоспособ-
ное изделие переводится посредством восстановления его
Р. (замены, регулирования и контроля техн, состояния отд.
элементов изделия) или ремонта (при к-ром восстанав-
ливается ресурс изделия в целом).
РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ электронных
приборов, свойство электронных приборов выполнять
заданные функции и сохранять значения своих парамет-
ров в обусловленных технич. документацией пределах во
время и после воздействия на них ионизирующего излу-
чения (ИИ), напр. в космич. пространстве, вблизи ядерных
реакторов и изотопных установок. Р. с. электронных
приборов определяется гл. обр. способностью их материа-
лов противостоять воздействию ИИ, влияющего на их св-ва
и структуру. Характер и последствия влияния ИИ на ма-
териал зависят в основном от типа материала, природы ИИ,
мощности дозы или интегрального потока и продолжи-
тельности воздействия, а также от темп-ры прибора при
его облучении (радиац. чувствительность материала, как
правило, уменьшается с повышением темп-ры). Напр., под
воздействием быстрых нейтронов у ПП изменяется электро-
проводность (для Ge — при интегральном потоке св.
1014 нейтронов/см2-с), у металлов заметно возрастает пре-
дел текучести (1018—1019 нейтронов/см2-с), стекло меняет
окраску (1014 нейтронов/см2-с), у керамики уменьшаются
теплопроводность и плотность (1О20 нейтронов/см2-с), у
сплавов алюминия уменьшается пластичность (1021 нейтро-
нов/см2-с).
Радиац. эффекты в материалах обусловлены в основном
поглощением энергии ИИ, что приводит к ионизации, и
упругим взаимодействием ИИ с атомами и ядрами, обуслов-
ливающим структурные изменения материала; в ряде слу-
чаев следует также учитывать последствия ядерных реак-
ций в в-ве. Радиац. эффекты можно условно разделить
по внеш, проявлениям на обратимые, к-рые наблюдаются
лишь в процессе облучения и исчезают после прекраще-
ния воздействия ИИ, и остаточные, к-рые накапливаются
во время облучения и сохраняются после него.
Обратимые радиационные эффекты обычно
связаны с ионизац. процессами, возникающими в мате-
риале прибора; их обратимость обусловлена тем, что воз-
никающие вследствие ионизации носители заряда расса-
сываются после прекращения действия ИИ.
Остаточные радиационные эффекты могут
быть связаны как с ионизац. процессами, так и со струк-
турными нарушениями в материале приборов и послед-
ствиями ядерных реакций. Остаточные повреждения атом-
ной и электронной структуры материала наз. радиац.
дефектами.
Наиболее чувствительны к ИИ ПП приборы. Обратимые
эффекты в ПП приборах при больших мощностях дозы
ИИ проявляются в возникновении избыточного тока в при-
боре (за счёт носителей заряда, возникающих при иони-
зации), к-рый может существенно изменить режим работы
прибора и привести к врем, потере работоспособности
устр-ва, в состав к-рого этот прибор входит. Такие эффекты
особенно характерны для биполярных транзисторов,
выпрямит. ПП диодов, тиристоров и т. п. ПП приборов,
451
РАДИОВОЛНЫ
работающих на неосновных носителях заряда. При отсутст-
вии токоограничения в цепях ПП приборов избыточные
токи могут превышать максимально допустимые значения.
В этом случае радиац. эффекты становятся необратимыми
и могут привести к отказам ПП приборов, напр. пробою
ПП и расплавлению токопроводящих элементов. Эти процес-
сы в наибольшей степени характерны для ИС, в к-рых
значит, избыточный ток, образующийся за счёт накопления
дополнит, носителей заряда по всему объёму кристалла,
может протекать в локальных участках ИС. Кроме того,
в нек-рых ИС, имеющих т. н. тиристорную структуру (мно-
гократно чередующиеся области с проводимостью р- и
п-типа), при больших мощностях дозы ИИ возникает «ти-
ристорный эффект» — начинает протекать большой ток,
соответствующий току тиристора в открытом состоянии.
Такой ток сохраняется до тех пор, пока ИС не будет отклю-
чена от источника питания (поэтому «тиристорный эффект»
относят к условно обратимым).
Остаточные эффекты в ПП приборах связаны либо со
структурными нарушениями, к-рые приводят к уменьшению
времени жизни носителей заряда и их подвижности, а также
к изменению концентрации основных носителей, либо с
ионизац. процессами за счёт захвата генерированных но-
сителей заряда состояниями на границе раздела ди-
электрик — ПП и образования дополнит, поверхностных
состояний, в т. ч. центров поверхностной рекомбинации.
Структурные нарушения наиболее сильно сказываются на
времени жизни носителей заряда. Поэтому ПП приборы,
параметры к-рых существенно зависят от времени жизни
носителей заряда, имеют сравнительно низкую Р. с. В пер-
вую очередь это относится к светодиодам, у к-рых при
уменьшении времени жизни носителей заряда падает коэф,
передачи тока и растёт остаточное напряжение в режиме
насыщения. Более высокой Р. с. обладают приборы, рабо-
тающие на основных носителях заряда и не очень чувст-
вительные к поверхностным эффектам, в частности поле-
вые транзисторы с управляющим р — п-переходом и с зат-
вором в виде барьера Шоттки. Остаточные радиац. эффекты
в них связаны только с изменением концентрации основных
носителей и их подвижности при облучении. Весьма
высокая Р. с. у СВЧ биполярных транзисторов и у боль-
шинства СВЧ диодов, осн. параметры к-рых слабо зависят
от времени жизни носителей заряда. Очень чувствительны
к воздействию ИИ приборы с зарядовой связью, в к-рых
имеют место как поверхностные, так и объёмные радиац.
эффекты. Остаточные эффекты в ИС определяются оста-
точными эффектами в её элементах и схемотехнич. реше-
нием ИС, к-рое обусловливает степень зависимости пара-
метров ИС от параметров её элементов.
ЭВП по сравнению с ПП приборами обладают, как
правило, существенно более высокой Р. с. Однако в ЭВП,
колбы к-рых изготовлены из боросодержащего стекла, мо-
жет происходить реакция захвата тепловых нейтронов
изотопом *5 В с образованием атомов Не, что приводит
к ухудшению вакуума в приборе. Кроме того, в стекле при
воздействии ИИ могут образовываться центры окраски,
ухудшающие его прозрачность, что сказывается, напр., на
работе ЭЛП.
Весьма чувствительны к ИИ газоразрядные приборы,
к-рые, как и ПП приборы, в момент воздействия на них
ИИ могут временно терять работоспособность вследствие
ионизации заполняющего их газа.
Лит.; Влияние облучения на материалы и элементы электронных схем,
пер. с англ., М., 1967; Радиационная стойкость материалов. Справочник,
М., 1973. Э. Н. Вологдин.
РАДИАЦИОННЫЙ НАГРЁВ, осуществляется за счёт
поглощения веществом энергии ИК, УФ, рентгеновского
или гамма-излучения. В произ-ве ИЭТ используется для
сушки изделий при подготовке их к обжигу, после промывки
или окраски, для пайки и т. д., наиболее часто приме-
няют Р. н. ИК и УФ излучениями. Источниками ИК излучения
служат газоразрядные лампы и спец, лампы накаливания,
УФ излучения — ртутные и кварцевые лампы. Осуществля-
ется Р. н. обычно в спец, печах туннельного или муфель-
ного типа. Интенсивность излучения и продолжительность
нагрева зависят от материала, формы и размеров изделия и,
как правило, подбираются эксперим. путём.
РАДИО... (от лат. radio — излучаю, испускаю лучи,
radius — луч), часть сложных слов, указывающая на их от-
ношение к эл.-магн. излучению с частотой менее 3000 ГГц
(напр., радиоволны).
РАДИОВЙДЕНИЕ, получение видимого изображения
(визуализация) объектов с помощью радиоволн (обычно
миллиметрового и сантиметрового диапазонов); методы Р.
используют для изучения внутр, строения предметов,
непрозрачных для волн оптич. диапазона, и наблюдения
объектов, находящихся в оптически непрозрачных средах.
Радиоволны, излучённые (пассивное Р.) или отражённые
(активное Р.) наблюдаемыми объектами, несут информацию
об их внеш, виде, строении и положении в пространстве
(среде). Осн. задача Р. — собрать эту информацию и пре-
образовать её в видимое изображение (визуализировать).
Устр-ва, осуществляющие такое преобразование, наз. ра-
диовизорами.
Работа радиовизоров основана на использовании способ-
ности нек-рых тел (материалов) под действием радиоизлу-
чения изменять своё состояние или форму (заметные
невооружённым глазом) в соответствии с изменением интен-
сивности радиоизлучения, фазы радиоволн, характера их
поляризации, времени запаздывания и т. д. Для визуализа-
ции радиоволн применяют, напр., экран в виде натянутой
плёнки из полиэтилентерефталата (лавсана) с напылённым
на неё тонким слоем алюминия, поверх к-рого нанесён
слой люминофора. Экран со стороны люминофора под-
свечивается УФ лучами и испускает неяркое ровное
свечение. При попадании на экран радиоволн со сложным
пространств, распределением интенсивности алюминиевая
подложка, поглощая их, нагревается, причём сильнее
там, где интенсивность излучения больше. При нагревании
люминофора от алюминиевой подложки свечение его осла-
бевает и на экране возникает видимое «негативное» изо-
бражение, на к-ром можно разглядеть детали размером
порядка десятых долей мм. В радиовизорах др. конструк-
ций чувствит. элементами служат жидкие кристаллы, моно-
кристаллы ПП, техн. фотоплёнки и пр. У всех таких
элементов при воздействии на них радиоволн изменяются
оптич. характеристики, напр. коэф, отражения или проз-
рачность для видимого света.
Р. используют для обнаружения и опознавания летат.
аппаратов, при посадке и взлёте самолётов в неблаго-
приятных метеорологии, условиях (туман, дождь, снегопад
и т. д.), в морском и речном судоходстве, для нераз-
рушающего контроля материалов и изделий, диагностики
разл. заболеваний, определения толщины ледового покро-
ва и др.
Лит.; Радиовидение наземных объектов в сложных метеоусловиях,
М., 1969; Ирисова Н. А., Тимофеев Ю. П., Фридман С. А.,
«Природа», 1975, № 1, с. 83—86; Радиолокационные станции воздушной
разведки, под ред. Г. С. Кондратенкова, М., 1983; Черняк В. С.,
Заславский Л. П., Осипов Л. В., «Зарубежная радиоэлектроника»,
1987, № 1, с. 9—69- К. М. Климов
РАДИОВОЛНЫ, электромагнитные волны с длиной вол-
ны X от 0,1 мм до неск. десятков км (частотой f от
3-1012 до неск. Гц), используемые для радиосвязи.
Источником Р. служат генераторы эл.-магн. колебаний.
Эл.-магн. колебания от генератора по линии передачи под-
водятся к антенне и излучаются в открытое пространство.
Мощность излучаемых Р. может изменяться от единиц
мВт до неск. сотен кВт в непрерывном режиме или
до десятков МВт в импульсном. Существуют также естеств.
источники Р. (планеты, звёзды, галактики и т. д.).
Начало применению Р. для передачи сигналов положили
работы рус. учёного А. С. Попова (1В95—99). Им исполь-
зовались Р. с дл. волны X от 200 м и более (до неск. км).
С развитием электроники и радиотехники спектр освоенных
длин волн непрерывно расширялся. В совр. радиосвязи при-
нято разделение Р. на след, частотные диапазоны:
очень низкие частоты (ОНЧ)
£<30 кГц (Х>104 м);
низкие частоты (НЧ)
£=30—300 кГц (Л= 104—103 м);
РАДИОВЫСОТОМЕР
452
средние частоты (СЧ)
£=300—3000 кГц (1=103—102 м);
высокие частоты (ВЧ)
£=3—30 МГц (1=102—10 м);
очень высокие частоты (ОВЧ)
£=30—300 МГц (Л=10— 1 м);
ультравысокие частоты (УВЧ)
£=300—3000 МГц (1=1—0,1 м);
сверхвысокие частоты (СВЧ)
£=3—30 ГГц (1=10—1 см);
крайне высокие частоты (КВЧ)
£=30—300 ГГц (1=10—1 мм);
гипервысокие частоты (ГВЧ)
£=300—3000 ГГц (1=1—0,1 мм).
Р. используют для решения конкретных технич. задач
с учётом особенностей распространения Р. разл. частот
в пределах Земли и в космич. пространстве. Так, на ОНЧ
осуществляют подводную и подземную радиосвязь, на НЧ,
СЧ, ВЧ и ОВЧ — радиовещание; УВЧ, СВЧ, КВЧ используют
в телевидении и радиолокации, КВЧ и ГВЧ — в спектро-
скопии твёрдых и газообразных в-в.
РАДИОВЫСОТОМЕР, радиоэлектронное устройство,
применяемое на самолётах, искусств, спутниках Земли и
др. летат. аппаратах для определения высоты их полёта
над земной поверхностью или поверхностью др. планет.
Р. представляют собой малогабаритные радиолокацион-
ные станции, работающие в диапазоне дециметровых и
сантиметровых радиоволн. При помощи Р. измеряют высоту
от 3 до 106 м с точностью ~1 м. Р. используют для
пилотирования летат. аппаратов, при картографии, съёмках
местности, при мягкой посадке космич. аппаратов, для
определения параметров орбиты искусств, спутников Земли.
Лит..- Жуковский А. П., Оноприенко Е. И., Чижов В. П., Тео-
ретические основы радиовысотометрии, М., 1979; Сосновский А. А.,
Хаимович И. А., Авиационная радионавигация. Справочник, М.,
1980.
РАДИОГОЛОГРАФИЯ, методы записи, восстановления
и преобразования волнового фронта эл.-магн. волн радио-
диапазона, аналогичные методам оптич. голографии. Голо-
граммы, формируемые в радиодиапазоне, получили назв.
радиоголограмм. Для регистрации радиоголограмм
могут быть использованы непрерывные среды, чувствитель-
ные к излучению радиодиапазона, или зондовый метод,
специфический только для Р. В качестве непрерывных
сред используют плёнки холеристич. жидких кристаллов
фотохромные плёнки (см. Фотохромизм), люминофоры
и др. Оптич. св-ва этих материалов (цвет, показатель
преломления, оптич. плотность и т. п.) зависят от энергии
поглощённых ими радиоволн. Визуализация радиоголограм-
мы сводится к фотографированию поверхности экспониро-
ванного радиоизлучением материала в соответствующем
масштабе, в результате чего получается обычная оптич.
голограмма, необходимая для реконструкции изображения
в видимом свете. При регистрации радиоголограмм зондо-
вым методом эл.-магн. волна, рассеянная или излучённая
объектом, принимается системой зондов или сканирующим
одиночным зондом и подаётся на детекторы и далее —
на радиоприёмные и обрабатывающие устр-ва. Для форми-
рования опорной волны в Р. применяют два способа:
1) обычный, такой же, как и в оптич. голографии,
при к-ром опорная волна существует в пространстве одно-
временно с объектовой (предметной) волной; 2) специфи-
ческий для Р., когда в пространстве имеется лишь одна —
объективная — волна, а опорная подаётся в тракт зонда.
Р. применяют для получения в микроволновом диапа-
зоне изображений объектов, скрытых оптически непрозрач-
ными средами (напр., в условиях густой облачности).
Её используют также в антенной технике для моделиро-
вания антенн, измерения их параметров, обработки сигна-
лов антенных решёток. Одно из преимуществ радиоголо-
графич. метода исследования антенн состоит в том, что
он позволяет измерять их параметры не в дальней зоне
(к-рая для совр. остронаправленных антенн может находить-
ся на расстояниях до неск. десятков км, что делает
прямые измерения затруднительными), а непосредственно
вблизи антенны. Для этого радиоголограмму, зарегистриро-
ванную зондовым методом в ближней зоне антенны,
переводят в её оптич. модель — оптический транс-
парант (напр., переводят на фотоплёнку или фотопластин-
ку такг чтобы по нужному закону изменялась их проз-
рачность). Помещая оптич. транспарант в когерентное
световое поле, в определённой плоскости получают распре-
деление, подобное распределению измеряемого радиовол-
нового поля антенны в дальней зоне. Обработка радио-
голограмм может производиться и на ЭВМ. Обработку
сигналов антенной решётки осуществляют методами коге-
рентной оптики и голографии. Сигналы от антенной решёт-
ки поступают на акустооптич. модуляторы света, на выходе
к-рых в конечном счёте образуется эл.-магн. поле оптич.
диапазона с сохранением распределения амплитуд и фаз
исходного радиополя. Это оптич. поле затем обрабатывает-
ся с помощью голографич. фильтров и регистрируется
матрицей фотоприёмников или приборами с зарядовой
связью.
Наиболее ярким примером применения голографич.
методов обработки радиосигналов может служить радио-
локатор с синтезируемой апертурой (РСА). Принцип синте-
зируемой апертуры лежит в основе получения сверх-
высокого разрешения в диапазоне радиоволн. Небольшая
антенна, входящая в состав РСА, принимает сигналы от
исследуемого объекта последовательно по мере взаимного
перемещения этого объекта и антенны. Принимаемые
сигналы записываются в виде радиоголограммы. Если антен-
на установлена на движущемся объекте (самолёте, космич.
корабле), то разрешение в изображении местности опре-
деляется не размерами антенны (как в обычных методах
радиолокации), а длиной пути, пройденного объектом;
оно, как правило, получается на неск. порядков выше
и сравнимо с разрешением, даваемым системами аэро-
фоторазведки. Напр., при исследовании поверхности Венеры
с помощью РСА получено разрешение порядка 1 км, что др.
способами достичь невозможно. Методами Р. осуществля-
ют также сжатие радиолокац. импульсов, фильтрацию ра-
диосигналов и др.
Лит..- Сафронов Г. С., Сафронова А. П-, Введение в радиоголо-
графию, М., 1973; Бахрах Л. Д., Курочкин А. П., Голография в микро-
волновой технике, М., 1979; Методы измерений параметров излучающих
систем в ближней зоне, под ред. Л. Д. Бахраха, Л., 1985. Л. Д. Бахрах.
РАДИОЗбНД, автоматическая метеорологич. станция,
предназначенная для измерения параметров атмосферы
(давления, температуры и влажности воздуха и др.)
на разл. высотах и автоматич. передачи результатов
измерений на Землю посредством радиоволн. Р. представ-
ляет собой миниатюрное устр-во обычно одноразового
использования, в состав к-рого входят датчики метеоин-
формации, преобразователи измеряемых величин, коди-
рующие устр-ва, малогабаритный КВ радиопередатчик (с ра-
диусом действия 150—200 км), антенна и источники
электропитания (обычно гальванич. элементы). Поднимается
Р. в воздух на воздушном шаре, аэростате, метеоро-
логич. ракете на высоту до неск. десятков км. Р. исполь-
зуют также для определения скорости и направления
ветра на разл. высотах (при вертик. зондировании атмо-
сферы), в этом случае за Р. ведётся непрерывное
наблюдение с Земли с помощью спец, наземных радио-
локационных станций. Измерит, и радиотехнич. комплексы
совр. Р. реализуются на микроэлектронных элементах и
устр-вах.
РАДИОИЗМЕРЁНИЯ, измерения электрических, магн.,
эл.-магн. величин (и их отношений) в диапазоне от
инфразвуковых частот до СВЧ, проводимые в целях коли-
честв. определения параметров и характеристик электрон-
ных приборов и радиоэлектронных устр-в при их разра-
ботке, произ-ве и эксплуатации. При Р. применяются разл.
методы и средства в зависимости от измеряемой физ.
величины, диапазона её значений, требуемой точности
результата измерений. Средства Р. делятся на радио-
измерит. приборы (РИП) общего применения, обладающие
универсальностью использования независимо от физ. приро-
453
РАДИОИЗМЕРЕНИЯ
ды объекта и характера производимых измерений, и спе-
циальные РИП, предназнач. для измерений и контроля
параметров только одного определённого объекта измере-
ний.
В кон. 70-х — нач. ВО-х гг. 20 в. широкое развитие
получили приборы для измерения характеристик случайных
процессов, синтезаторы частоты, анализаторы спектра и др.
К осн. характеристикам РИП, определяющим их технич.
уровень и области применения, относятся: погрешность,
определяющая степень отклонения результатов измерения
параметров и характеристик от их точного значения; рабо-
чий диапазон частот; пределы измеряемой физ. величины;
значения внеш, воздействующих факторов, при к-рых в
известных пределах сохраняется точность измерений; мет-
рологич. надёжность, определяющая возможность длит,
время пользоваться прибором, не прибегая к его повер-
ке; степень автоматизации процесса измерений и обра-
ботки их результатов»
Р., в отличие от др. видов измерений, характеризуют-
ся чрезмерно широкими пределами частотного диапазона
и значений физ. величины: напр., при измерении частоты
сигналов — от 10~3 до 3-1011 Гц и выше, мощности — от
10 21 до 10к Вт. Это обстоятельство с ростом требований
к точности измерений вызвало необходимость использова-
ния в совр. РИП новых физ. эффектов и явлений (напр.,
квантовых эффектов Джозефсона и Холла), применения
встроенных микропроцессоров, обеспечения совмести-
мости с «внешними» ЭВМ.
Технич. уровень Р. характеризуется параметрами следую-
щих РИП.
Приборы для измерения электрического на-
пряжения (вольтметры). Обеспечивают измерения пост.,
перем, и импульсного напряжений. Применяются вольт-
метры аналогового типа, имеющие стрелочное отсчётное
устр-во, и цифровые вольтметры, отображающие резуль-
таты измерений в цифровой форме. Цифровые вольтметры
обладают высокой точностью измерения, большим быстро-
действием, возможностью программного управления. Совр.
цифровые вольтметры имеют пределы измерения напряже-
ния пост, тока от 0,1 мкВ до 10? Вс погрешностью
5-10—4—5-10"2%, а перем, тока — от 10—9 до 106 В с
погрешностью 10— —25% в диапазоне частот до 10' Гц.
Приборы для измерения частоты (частотоме-
ры). Наибольшее распространение в Р. в 70—ВО-х гг.
получили электронно-счётные частотомеры (ЭСЧ), принцип
действия к-рых основан на определении числа периодов
колебаний за фиксированный (с высокой точностью) интер-
вал времени, формируемый обычно кварцевыми часами.
Различают ЭСЧ с непосредств. счётом и с преобразова-
нием частоты сигнала для расширения диапазона изме-
рений. Достоинствами ЭСЧ (по сравнению с частотомерами
резонансного или гетеродинного типа) являются высокая
точность измерений, их автоматизация, широкие функцион.
возможности. Так, ЭСЧ при использовании спец, датчиков
успешно применяют для измерения периода колебаний,
отношения частот и др. величин. ЭСЧ характеризуются
верх, пределом измеряемой частоты при непосредств.
счёте до 500 МГц, с использованием преобразователей —
до неск. десятков ГГц; погрешностью измерения 10 —
Ю 9%. В образцовых и эталонных ЭСЧ за счёт приме-
нения внеш, высокостабильных опорных генераторов коле-
баний точность измерения частоты может быть значитель-
но повышена.
Наибольшая точность достигнута в квантовых стандар-
тах частоты, служащих для точного измерения частоты
или генерирования колебаний с весьма стабильной часто-
той; при этом используют квантовые переходы молекул и
атомов Rb, Cs, Н. Точность подобных приборов характе-
ризуется нестабильностью частоты за определённое время
(кратковрем. нестабильность — за 1 с, долговрем. — за
1 сут) и воспроизводимостью частоты (степень совпадения
частоты опорного генератора от включения к включе-
нию). Для рубидиевых стандартов частоты достигнута долго-
врем. нестабильность частоты 2-10 , для цезиевых —
5-10-2, для водородных — 5-10—13. Нек-рые типы кванто-
вых стандартов частоты имеют ещё более высокие пока-
затели стабильности (до одного порядка). Применяя кван-
товые стандарты частоты группой, при взаимной подстрой-
ке и определении средневзвешенного значения частоты
можно добиться ещё более высокой точности измерения,
что использовано при создании эталонов времени и частоты.
Ни один из эталонов др. физ. величин не обладает
столь высокой точностью и доступностью измерений.
Приборы для измерения характеристик
формы и спектра сигналов. Наиболее широкое
распространение в этой группе приборов получили универ-
сальные электронно-лучевые и стробоскопич. осциллогра-
фы. Совр. электронно-лучевые универсальные осциллогра-
фы со сменными блоками позволяют анализировать форму и
измеряемые характеристики непрерывных, импульсных и
одиночных сигналов в реальном масштабе времени как при
визуальном наблюдении, так и при фотографировании на
экране прибора. Такие осциллографы характеризуются
шириной полосы пропускания усилителя вертик. отклонения
луча до неск. сотен МГц, а при использовании стробоскопич.
методов — до неск. ГГц; погрешностью измерения ампли-
тудных и врем, характеристик сигналов 5—10% (методы
цифровой обработки результатов с применением микро-
процессоров позволяют уменьшить погрешность изме-
рений до 1—2%). Получают распространение т. н. вычислит,
осциллографы, дополнительно выполняющие ф-ции цифро-
вого вольтметра или мультиметра, частотомера, анализа-
тора спектра.
Измерительные генераторы являются наиболее
распространёнными среди РИП. Их применяют в качестве
источников калиброванных сигналов для решения широкого
класса измерит, задач: измерения чувствительности, полосы
пропускания, амплитудно-частотных характеристик, коэф,
усиления и коэф, шума в радиоэлектронных устр-вах.
Кроме того, измерит» генераторы в качестве «эталонных»
источников как синусоидальных немодулир. и модулир.
колебаний, так и импульсных сигналов, в т. ч. спец,
формы, применяют для исследования и регулировки
систем автоматич. управления и вычислит, техники,
акустич., геофиз., медицинской и др. аппаратуры.
Измерит, генераторы характеризуются: диапазоном ча-
стот от 10~ до 3-1011 Гц и выше; нестабильностью
частоты до 3-1 (Г-7; выходной мощн. от 10 до 2 Вт
и более.
Измерит, генераторы СВЧ колебаний отличаются от изме-
рит. генераторов наличием коаксиальных и волноводных
элементов, используемых в качестве резонаторных систем,
аттенюаторов, линий передачи энергии. В качестве актив-
ных элементов задающего генератора всё чаще исполь-
зуют диоды Ганна, а в генераторах шума — лавинно-
пролётные диоды (ЛПД).
Развитие и совершенствование методов и средств Р.
идёт в направлении автоматизации измерений, расширения
частотного диапазона и повышения надёжности РИП. Тех-
нич. и эксплуатац. характеристики РИП совершенствуются
на основе использования новой элементной базы (БИС,
СБИС) и средств вычислит, техники, что позволяет полу-
чать качественно новые возможности приборов, в т. ч.
значительно повышать точность измерений. Взаимная сов-
местимость РИП, возможность сопряжения РИП с маги-
стралью интерфейса ЭВМ и переход на цифровые
методы отсчёта и обработки результатов измерений поз-
воляют использовать РИП как автономно, так и в составе
автоматизир. измерит, систем. Стандартный интерфейс
даёт возможность легко объединить в любом сочетании
измерит., регистрирующие, управляющие (программные)
средства, ЭВМ и периферийное оборудование в систему,
обеспечивающую проведение требуемых Р. с необходимой
точностью и полнотой.
Номенклатура используемых в СССР РИП общего при-
менения классифицируется более чем на 100 подгрупп
и видов, среди к-рых измерители напряжений и токов,
параметров электрич. цепей и трактов, энергии, мощности,
частоты, формы сигналов, их спектров, а также измерит.
РАДИОИМПУЛЬС
454
Свойства радиокерамики
Класс радио- керамики Название и химический состав характерной кристаллической фазы Диэлек- трическая проницае- мость, е Температурный коэф- фициент диэлектрической проница^мост^, . К Тангенс угла диэлектрических потерь, tg 6-10 4 (f=1 МГц, 1=10 С) Электри- ческая прочность, МВ/м
Радиофарфор Кварц— SiO2 Муллит — ЗА12Оз- 2SiO2 6,5 + 150 50 18
Ультрафарфор (глинозёмистая) Корунд — А12Оэ 8.2—8,5 + 130 5—10 20—25
Корундо-муллитовая Муллит — ЗА|2Оз - 2SiOt Корунд — А12Оз 7,5 + 110 18 30
Корундовая (высокоглинозёми- стая) Корунд — А|2Оз 9,5 + 110 5 45
Цельзиановая Цельзиан — BaO- А^Оз* 2SiO2 7,5 +60 7 35
Стеатитовая Клиноэнстатит — MgO SiO2 7 + 110 8 30
Форстеритовая Форстерит — 2MgO- SiO2 8 — 3 40
Шпинелевая Шпинель — MgO А12Оз 7,5 + 125 6 120
Бериллиевая («Брокерит») Бромеллит — ВеО 7,7 7 —
Рутиловая Рутил — TiO2 65—100 700+100 5 В
Перовскитовая Перовскит — СаТЮз 140—160 —1300+200 4 10
Титаноциркониевая Титаиат циркония — ZrTiO4 35—40 —80+30 6 8
СВТ-керамика Твёрдый раствор титанатов стронция 900 — 20 —
и висмута — SrTiO.3 и Bi4TiOi2
генераторы. Приборам соответствующей подгруппы присва-
ивается буквенное обозначение (напр., А — приборы для
измерения силы тока, В — для измерения напряжения,
Ч — для измерения частоты и времени, С — для наблю-
дения и измерения формы сигнала и спектра). По метро-
логии. назначению РИП подразделяются на эталоны, образ-
цовые и рабочие.
Лит..- Валитов Р. А., Сретенский В. Н.г Радиотехнические изме-
рения. М., 1970; Аппаратура для частотных и временных измерений,
М-, 1971; Сор кии И. М., Основы радиоизмерительной техники,
2 изд:, М-, 1976; Справочник по радиоизмерительным приборам, М.,
1976; Справочник по радиоизмерительным приборам, под ред. В. С. Насо-
нова, т. 1—3, М., 1976—79; Бурдун Г. Д., Марков Б. Н., Основы
метрологии, 3 изд., М.. 1985; Измерения в электронике. Справочник,
под ред. В. А. Кузнецова, М., 1987. В. А. Кузнецов.
РАДИОИМПУЛЬС,
разновидность электрического им-
пульса, ограниченные во времени ВЧ или СВЧ эл.-магн.
колебания, огибающая к-рых имеет форму видеоимпульса.
Р. образуются в результате амплитудной модуляции ВЧ
(СВЧ) колебаний видеоимпульсами. Внутри Р. ВЧ (СВЧ)
колебания могут быть промодулированы по частоте или
фазе. Осн. параметры Р.: форма, несущая частота, дли-
тельность и эффективная длительность, ширина или эффек-
тивная ширина спектра, пиковая мощность и энергия. Дли-
тельность и амплитуда Р. соответствуют параметрам МОДу-
fl Радиоимпульс. Радиоимпульсы: а — немодулиро-
лирующих видеоимпульсов. Р. используют в системах радио-
связи, радиолокации, радиоуправления и др. областях тех-
ники.
РАДИОКЕРАМИКА, керамический материал, использу-
емый в радиоэлектронной аппаратуре. В отличие от электро-
керамики, применяется при сравнительно небольших напря-
жениях (до неск. сотен В) и высоких частотах. В зави-
симости от назначения и электрич. св-в Р. делят на
установочную и конденсаторную. Установочная Р. ха-
рактеризуется след, параметрами: е<С12; tg6:gC0,002 при
f=1 МГц и f=20 °C; последний параметр мало зависит
от темп-ры и частоты, что позволяет отнести такую Р.
к ВЧ диэлектрич. материалам, хотя её можно применять
и на низких частотах. Конденсаторная Р. изготовляет-
ся высокочастотной (е>12, tg6;$C0f0006 при f=20 °C и f=
= 1 МГц) и низкочастотной (е>900, tgfi—0,002—0,025
при f=20 °C и f=1 кГц).
Для изготовления изделий из Р. (физико-хим. св-ва
нек-рых из них представлены в табл.) наиболее широко
применяются стеатитовая Р. — для каркасов катушек
индуктивности, клемм, плат, осей перем, конденсаторов;
форстеритовая Р. — для оснований плёночных рези-
сторов, подложек гибридных ИС, стержней проволочных ре-
зисторов, внутриламповых изоляторов (на основе форстери-
товой Р. обычно получают металлокерамич. спаи); глино-
зёмистая Р. — для подложек гибридных ИС и микро-
модулей, корпусов ИС, оснований плёночных резисторов,
деталей радиоламп; бериллиевая Р. (отличается высо-
кой теплопроводностью, легко металлизируется и гермети-
зируется) — для оснований и корпусов ИС, в т. ч. гибридных,
корпусов электронных СВЧ приборов и ламп с высокой
выходной мощностью; прозрачная корундовая Р. («по-
ликор») — для плат микросхем и колб натриевых ламп
высокого давления; конденсаторная Р. — для разл.
типов конденсаторов.
Лиг.: Окадзаки К., Технология керамических диэлектриков,
япон., М-, 1976; Белинская Г. В._, Выдрин Г. А., Технология
пер. с
... ------- элект-
ровакуумной и радиотехнической керамики, М., 1977; Ерофеев А. А.,
Данов Г. А., Фролов В. Н., Пьезокерамические трансформаторы и
их применение в радиоэлектронике, М., 1988. Р. ф. Шутова
РАДИОКОМПАС, самолётный радиопеленгатор для
автоматич. пеленгации наземных передающих радиостан-
ций. Р. обычно представляет собой приёмоиндикаторное
устр-во, сопряжённое со следящей системой и имеющее
две антенны: направленную — рамочную и ненаправлен-
ную — штыревую. В Р. происходит сложение сигналов
от обеих антенн и коммутация сигнала рамочной антен-
ны с частотой вспомогат. опорного генератора, при этом
напряжение на входе приёмника оказывается промодули-
> рованным по амплитуде. В результате сравнения напряже-
/ ' ний на выходах приёмоиндикатора и опорного генератора
вырабатывается сигнал ошибки, по к-рому следящая система
поворачивает рамку в положение, соответствующее на-
455
РАДИОЛОКАЦИОННАЯ
правлению на пеленгуемую радиостанцию. Р. обычно
ориентируют на т. н. приводные радиостанции, реже на
другие, напр. радиовещательные.
РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ (РЛС), радио-
электронное устройство для обнаружения, распознавания и
определения местоположения разл. объектов (целей) с
помощью радиоволн. Большинство совр. РЛС работает в
диапазонах метровых, дециметровых, сантиметровых и мил-
лиметровых волн. РЛС является важным средством для
получения информации об объектах, находящихся на зна-
чит. удалении от наблюдателя на суше, на море, в
воздушном или космич. пространстве. Благодаря особен-
ностям распространения радиоволн качество радиолокац.
информации практически не зависит от времени суток и
погодных условий. Этим обстоятельством обусловлено
применение РЛС для управления движением самолётов
на трассах и в районах аэропортов, решения задач косми-
ческой, воздушной и морской навигации, изучения небесных
тел и т. д.
При работе РЛС используют: сигналы, отражённые от
объекта, облучённого зондирующими сигналами этой же
РЛС (рис. 1, а),— для активной радиолокации; сиг-
налы, посланные РЛС и ретранслированные радиоустрой-
ством, расположенным на объекте (рис. 1, б), — для
радиолокации с активным о т в е т о м; собств. излу-
чение объекта в диапазоне радиоволн или излучение радио-
устройства, расположенного на объекте (рис. 1, в),—
при пассивной радиолокации; отражённые целью
сигналы, посылаемые РЛС, находящейся в иной, нежели
принимающая РЛС, зоне пространства (рис. 1, г), — для
многопозиционной радиолокации. Наиболее рас-
пространена активная радиолокация, основанная на св-ве
радиоволн распространяться в однородной среде с пост,
скоростью и рассеиваться (отражаться) от разл. объектов,
имеющих физ. св-ва, отличные от св-в среды. Рассеивающая
(или отражающая) способность объектов определяется их
эффективной площадью рассеяния, к-рая зависит от элект-
рич. св-в поверхности, геометрич. размеров и конфигу-
рации объектов. Если размеры объекта малы по сравнению
с шириной диаграммы направленности антенны облу-
чающей РЛС или размером зондирующего сигнала
AR=ct/2 (где т — длительность импульса, с — скорость
распространения радиоволн, равная 3-108 м/с), то объект
наз. точечным (малоразмерным); если же размеры объекта
превышают или AR, то объект наз. протяжённым. К то-
чечным объектам обычно относят самолёты, корабли,
автомобили, к протяжённым — земную поверхность (горы,
моря, долины, береговая линия), гидрометеоры, области
ионосферы.
Дальность действия РЛС в свободном пространстве
определяется выражением:
п_ Si' S'2' Sv
* 4л • X2 • т • Nq
где Е — энергия зондирующего сигнала, Si и $2 — активные
поверхности соответственно передающей и приёмной ан-
тенн, 1 — длина волны, So — эффективная поверхность
радиолокац. цели, No — спектральная плотность мощности
шума, пэ — коэф, видимости, определяющий требуемое
превышение величины отражённого сигнала над шумом.
Так, для импульсных РЛС при Е=Р • т=1 Дж (напр.,
мощность передатчика Р=1000 кВт и длительность импуль-
са т=10“6 с), Х=0,1 м, Sl=S2=10 м2, т=2, No=3 • 10~2°
Вт/Гц и эффективной площади рассеяния объекта So=5 м
(напр., небольшой самолёт) дальность действия простирает-
ся до 500 км. У наземных и самолётных РЛС на дальность
действия влияют кривизна земной поверхности, искривление
радиолучей в неоднородной атмосфере, рассеяние и пог-
лощение радиоволн ч-цами пыли, молекулами газов и влаги
воздуха. Поглощение начинает сказываться на радиоволнах
сантиметрового диапазона и резко возрастает в миллимет-
ровом диапазоне.
Удалённость объекта от РЛС R определяют по времени
запаздывания отражённого сигнала f и скорости распро-
странения радиоволн: R—c«f/2. Скорость (радиальную) дви-
жения объекта vr обычно определяют с высокой точно-
стью измерением частоты Доплера (д (см. Доплера
эффект);
f. = 2vr-f0-c '=2vrk
где fo — несущая частота радиолокац. сигнала. Угловые
координаты объекта находят по положению направленной
антенны обычной РЛС либо по направлению луча много-
Радиолокационная станция (РЛС). Рис. 1. Схемы
образования радиолокационных сигналов: а —
активная радиолокация; 6 — радиолокация с ак-
тивным ответом; в — пассивная радиолокация;
г — многопозиционная радиолокация; РЛС — ра-
диолокационная станция; ОЛ — объект локации;
1 — передатчик; 2 — антенна; 3 — приёмник; 4 —
выходное устройство (напр., индикатор кругового
обзора).
РЛС
б
РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ
456
функциональной РЛС. Местоположение объекта в простран-
стве чаще всего устанавливают одноврем. измерением
дальности и пеленга объекта из той точки пространства,
где расположена РЛС (дальномерно-пеленгац. метод радио-
локации).
Состав и структура РЛС зависят от используемого прин-
ципа радиолокац. наблюдения. РЛС, предназначенная для
активной радиолокации, содержит (рис. 2): передающую
и приёмную антенны (чаще используется одна совмещён-
ная приёмопередающая антенна); радиопередатчик и ра-
диоприёмник, работающие в импульсном или непрерывном
режиме; синтезатор частот и синхронизатор; устр-во
цифровой обработки сигналов; микро-ЭВМ и устр-во
отображения радиолокац. информации — световой индика-
тор на электронно-лучевом приборе; вторичный источник
питания,, В РЛС с параболич. антенной и электромеханич.
или гидравлич. приводом при развороте антенны изменя-
ется направление радиолуча в секторе обзора- В РЛС с
фазированной антенной решёткой применяют электрич. уп-
равление радиолучом с помощью ЭВМ. В РЛС летательных
аппаратов для обзора поверхности используют антенны
с синтезир. апертурой. Радиопередатчик РЛС генерирует
и усиливает непрерывные или импульсные зондирующие
сигналы, излучаемые антенной. Радиоприёмник усиливает
слабые сигналы, отражённые объектом и принятые антен-
ной. Эхо-сигналы выделяются на фоне шумов и помех
с помощью фильтров сосредоточенной селекции и цифро-
вых фильтров. Цифровое устр-во, предназначенное для
обработки информации, содержащейся в принимаемых сиг-
налах, с целью получения необходимых данных о наблю-
даемом объекте (его координатах, скорости движения и
т. п.), включает аналого-цифровые преобразователи и
один или неск. микропроцессоров, выполненных на базе
БИС и СБИС. Рабочие частоты РЛС задаются синтезатором
частот; согласованность работы разл. узлов и устр-в РЛС
по времени обеспечивается синхронизатором. В совр. РЛС
эти устр-ва выполняются на БИС и СБИС. Индикаторное
устр-во обеспечивает возможность отображения на экране
электронно-лучевого прибора радиолокац. обстановки по-
лученной в данном секторе обзора (рис. 3).
Энергия излучения РЛС распределяется на весь сектор
обзора, а отражается от объекта наблюдения в направле-
нии РЛС лишь ничтожная часть излучения. Для эффективной
работы РЛС в таком режиме требуются большая мощность
передатчика и высокие чувствительность и помехоустойчи-
вость приёмника. Наиболее перспективно в этом случае
применение фазированных антенных решёток, СВЧ интег-
ральных схем и малошумящих транзисторов. Напр., совр
многофункциональные РЛС содержат фазированную антен-
ную решётку (работой к-рой управляет ЭВМ), неск. сотен
передатчиков с импульсной мощностью от 0,1 до 1 Bi
и неск. тысяч параметрических усилителей, установленных
во входных цепях приёмников.
Совр. РЛС способны одновременно воспринимать и
обрабатывать информацию о большом числе объектов,
иметь широкий набор зондирующих сигналов, произвольно
менять форму радиолуча (рис. 4). Увеличение числа ф-ций
РЛС, её дальности действия и сектора обзора тесно
связано с развитием мощных полупроводниковых СВЧ при-
боров и высокочувствит. БИС с малым уровнем шумов,
совершенствованием микропроцессорной техники и ЭВМ,
с повышением степени интеграции и миниатюризации узлов
и устр-в РЛС.
Лит.: Ширмам Я. Д., Манжос В. Н., Теория и техника обработки
радиолокационной информации на фоне помех, М., 1981; Коросте-
лев А. А.г Пространственно-временная теория радиосистем, М., 1987;
Черняк В. С., Заславский Л. П., Осипов Л. В=, «Зарубежная
радиоэлектроника», 1987, № 1, с. 9—69. П. А. Бакулев.
РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ИНДИКАТОРЫ, устройст-
ва отображения радиолокац. информации в яркостной,
графической или цифровой форме. Р. и. позволяют ото-
бражать информацию о наличии целей, их координатах
(дальности, азимуте, угле места, высоте), об изменении
этих координат во времени и пространстве, о характери-
стиках целей (тип, размеры, кол-во и т. д.). Часто Р. и.
используют для отображения дополнит, информации, необ-
ходимой при управлении объектом, к-рый обслуживается
данной радиолокационной станцией (РЛС). Напр., на Р. и.
самолётных РЛС дополнительно могут отображаться данные
о высоте и скорости полёта, положении самолёта отно-
сительно линии горизонта, кол-ве горючего в баках,
состоянии и работоспособности агрегатов самолёта и т. п.
Рис. 2
Рис. 2. Радиолокационная станция (РЛС): а —
структурная схема; б — внешний вид РЛС;
1 — антенна; 2 — передатчик; 3 — синтезатор
частот и синхронизатор; 4 — ЭВМ; 5 — устройст-
во отображения радиолокационной информации;
6 — вторичные источники питания; 7 — устройст-
во цифровой обработки сигналов; 8 — приёмник.
Рис 3. Схема кругового обзора земной поверх-
ности с помощью самолётной радиолокацион-
ной станции (а) и радиолокационная картина
местности в секторе обзора (б).
Рис. 4. Схематическое изображение радиолучей
многофункциональной радиолокационной стан-
ции системы противовоздушной обороны.
457
РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ
информация. В Р. и. используют приёмные электронно-лу-
чевые приборы (чёрно-белого или цветного изображения),
светодиодные, электролюминесцентные и газоразрядные
индикаторные панели, дисплеи, жидкокристаллические ин-
дикаторы.
Наибольшее распространение в РЛС получили Р. и. на
ЭЛП — т. н. индикаторы А-, В-, С- и Р-типа. Индикатор
A-типа представляет собой устр-во, выполненное на базе
ЭЛП с линейной развёрткой и амплитудной индикацией
сигналов (сигнал отображается импульсом). В Р. и. В-типа
применяется ЭЛП с прямоугольной растровой развёрткой
и яркостной индикацией сигналов (при наличии сигнала
увеличивается яркость свечения точки экрана). Такой
индикатор позволяет измерять дальность и одну из угловых
координат, наиболее часто используется в системах наве-
дения. Р. и. С-типа выполняется на ЭЛП с растровой
развёрткой и яркостной индикацией сигналов; позволяет
определять обе угловые координаты цели (азимут и угол
места) в прямоугольной системе координат. В Р. и. Р-типа
применяется ЭЛП с радиально-круговой развёрткой, яркост-
ной индикацией сигналов и большим послесвечением экра-
на; позволяет определять расстояние до цели (по удале-
нию яркостной отметки от центра развёртки) и азимут
(по углу между вертикальной линией — началом отсчёта
и направлением на отметку цели). С помощью Р. и. Р-типа
(наз. индикатором кругового обзора) можно воспроизво-
дить в полярных координатах радиолокац. обстановку в
пределах 360 °.
Лит.; Автоматизация обработки, передачи и отображения радиолокацион-
ной информации, М., 1975; Борисюк А. А., Матричные системы отоб-
ражения информации, К., 1980.
РАДИОМЕТР (от радио... и греч. metred — измеряю),
радиоэлектронное устройство для измерения мощности эл.-
магн. излучения малой интенсивности в диапазоне радио-
волн и ИК излучений. Используется в качестве приёмного
устр-ва радиотелескопов и радиотеплокационных станций.
Р. обычно выполняется по схеме радиоприёмника — супер-
гетеродинного или прямого усиления. Мощность излуче-
ния р, попадающая на вход Р., принято выражать т. н.
эквивалентной темп-рой излучения Г, определяемой с по-
мощью закона Рэлея — Джинса: р=к-Т• Af (k= 1,3В - 10—
Вт/Гц-град— постоянная Больцмана, Af—ширина полосы
частот принимаемого излучения). Чувствительность Р., т. е.
мин. изменение входной темп-ры АГ, к-рое может быть
зафиксировано прибором, определяется выражением:
ДГ=а-Гш/-\/Д? *т, где т — время накопления сигнала,
Гш — т. н. эквивалентная темп-ра входных шумов, харак-
теризующая уровень собств. шумов Р., а — коэф., завися-
щий от схемы Р. Для снижения уровня входных шумов на
входе совр. Р. используют малошумящие параметрич.
усилители или мазеры. Для лучшего выделения полезного
сигнала на фоне шумов входной усилитель Р. радиотеле-
скопов с помощью электронного коммутатора периодически
подключается то к антенне радиотелескопа, то к её
эквиваленту (напр., к небольшой вспомогат. антенне,
направленной в «холодную» область неба), в результате
чего исключается постоянная составляющая шумов. Типич-
ные параметры таких Р.: Г =20—100 К; Af=108—109 Гц;
т=1 с; a=V2; ДТ=1,4* Ю~^— Ю“3 К.
Р. часто наз. также приборы для измерения активно-
сти (числа актов радиоактивного распада в ед. времени)
радиоактивных источников. К таким приборам относятся,
напр., сцинтилляц. счётчики, ионизац. камеры, калоримет-
ры, разл. датчики ядерных излучений.
Лит.; Есепкина Н. А., Корольков Д. В., Парийский Ю. Н.,
Радиотелескопы и радиометры, М., 1973. А. С. Назаров.
РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА, радио-
электронные приборы и устройства для решения навигац.
задач гл. обр. при вождении судов и управлении
летательными аппаратами (как в околоземном, так и в
космич. пространстве). К таким приборам относятся радио-
компасы, радиопеленгаторы, радиовысотомеры, радиодаль-
номеры (см. Дальномер), радиомаяки (передающие радио-
станции с известным местоположением, излучающие спец,
радиосигналы) и др. Действие Р. у. основано на использо-
вании способности радиоволн распространяться в однород-
ных средах прямолинейно, по кратчайшему пути от источ-
ника к приёмнику; скорость распространения радиоволн
постоянна. Отд. Р. у. позволяют решать частные навигац.
задачи (напр., определять направление на объект, рас-
стояние до него, высоту над поверхностью Земли).
Чаще, однако, используются неск. взаимодействующих
Р. у., в совокупности образующих радионавигацион-
ные системы (PC), к-рые обеспечивают решение слож-
ных комплексных задач навигации (напр., определение
местоположения движущегося объекта, направление его
движения и пройденное им расстояние). Различают PC
дальномерные (круговые), угломерные (азимутальные) и
комбинированные (угломерно-дальномерные, разностно-
дальномерные и др.).
Дальномерные PC состоят из двух (или более) опор-
ных передающих радиостанций — земных или космических
(на искусств, спутниках Земли) и бортового (самолётного,
корабельного) приёмоиндикаторного оборудования. Рас-
стояние от подвижного объекта до опорной станции
определяется по времени запаздывания сигнала, передан-
ного опорной станцией и принятого на подвижном объекте.
Местоположение объекта в пространстве определяется
точкой пересечения трёх дальномерных сферич. поверх-
ностей положения, на плоскости — двух дальномерных кру-
говых линий положения. Дальномерные PC в зависимости
от используемого метода измерения расстояний работают
либо на частотах 10—14 кГц, обеспечивая дальность дейст-
вия до нескольких тыс. км с точностью определения место-
положения объекта 1—2,5 км днём и 2—5 км ночью,
либо на частотах ок. 1,2 и 1,6 ГГц, обеспечивая глобаль-
ную дальность действия с точностью определения место-
положения объекта 10—125 м.
Угломерные PC обеспечивают измерение углового
положения объекта; состоят из наземных радиомаяков и
бортового оборудования и применяются в системах по-
садки самолётов. Работают на частотах ок. 110—330 МГц
и определяют отклонение самолёта от заданной траектории
с точностью до 0,3°.
Угломерн о-д альномерные (полярные) PC состоят
из наземных радиомаяков, служащих для определения
азимута подвижного объекта и выполняющих ф-цию ответ-
чика при измерении дальности, и бортового оборудования
включающего измеритель азимута и запросчик радиодаль-
номера. Работают на частотах 1 ГГц и обеспечивают на рас-
стояниях до 500 км (при высоте полёта 15 км) точ-
ность измерения до 0,25° по азимуту и ок. 100 м по
дальности.
Разностно-дальномерные (гиперболические) PC
состоят из трёх (или более) наземных опорных передаю-
щих радиостанций и бортового оборудования, измеряю-
щего интервалы времени между приёмами сигналов от
двух опорных станций. Местоположение объекта (на плос-
кости) определяется точкой пересечения двух разностно-
дальномерных гиперболич. линий положения. Разностно-
дальномерные PC в зависимости от метода измерения рас-
стояний работают либо на частоте 10—14 кГц, обеспечивая
дальность действия до нескольких тыс. км с точностью
1—2 км днём и 2—5 км ночью, либо на частоте 100 кГц
при дальности действия до 2000 км с точностью 0,6—
1 км.
PC существенно увеличивают точность прохождения
маршрутов движущимися объектами и вывода их в задан-
ный район, обеспечивают безопасность плавания морских
судов и полётов самолётов в сложных метеорологии,
условиях. Непрерывно возрастающие интенсивность и ско-
рости перемещения движущихся объектов потребовали
разработки и широкого использования автоматизир. ком-
плексных систем радионавигации, в к-рых практически вся
навигац. информация обрабатывается и анализируется с
помощью ЭВМ. Появление высокостабильных квантовых
генераторов, микроэлектронных устр-в цифровой обработ-
ки информации, микропроцессоров, фазированных антен-
ных решёток и др. радиоэлектронной аппаратуры позво-
| РАДИОПЕЛЕНГАТОР 458
лило создать спутниковые PC — несколько навигац. искусств,
спутников Земли, движущихся по разным орбитам, и сеть
наземных опорных станций, ведущих систематич. измере-
ние положения спутников для уточнения параметров их
орбит.
PC обеспечивают выполнение практически всех осн.
задач навигации. Однако в целях повышения надёжности
и безопасности движения объектов в наиболее сложных
условиях такие системы часто используются совместно с
нерадиотехн. средствами, напр. с инерциальной системой
навигации.
Лит.: С ос невский А. А., Хаимович И. А., Авиационная радиона-
вигация. Справочник, М., 1980; Беляевский Л. С., Новиков В. С.,
Олянюк П. В., Основы радионавигации, М., 1982. А. А. Сосновский.
РАДИОПЕЛЕНГАТОР, радиоэлектронное устр-во для
определения направления на источник радиоизлучения
(радиосигналов). Р. содержит: антенно-фидерную систему
для приёма распространяющихся от пеленгуемого объекта
радиоволн; приёмоиндикатор (радиоприёмник с индикато-
ром), вырабатывающий информацию об углах между на-
правлением на пеленгуемый объект и осн. плоскостями,
принятыми за начало отсчёта (угол места и азимут), по ре-
зультатам сравнения амплитуд (амплитудный метод) или
фаз (фазовый метод) радиосигналов, принимаемых антен-
ной системой. Р. бывают полуавтоматическими со стрелоч-
ным или электронно-лучевым индикатором и автомати-
ческими с цифровым отсчётом измеряемого угла. В радио-
навигации применяют Р., определяющие азимут или курсо-
вой угол передающей радиостанции. В универсальных
(двухкоординатных) Р. измеряются оба угла, определяю-
щих это направление; в азимутальных — один из них (ази-
мут). Два Р., расположенных на достаточно большом рас-
стоянии друг от друга (таком, чтобы направления от каж-
дого Р. на источник излучения отличались не менее чем на
30е), позволяют определить местоположение пеленгуемого
объекта — он расположен в точке пересечения обоих
направлений.
Два Р., установленных на объекте, указывают его место-
положение относительно двух передающих радиостанций.
Радиопеленгация (одновременно или с небольшими интер-
валами) двух и более источников радиоизлучения, поло-
жение к-рых известно, позволяет определять местополо-
жение объекта, с к-рого ведётся радиопеленгация. К Р. от-
носятся также автоматич. радиокомпасы.
Лит.; Мез ин В. К., Автоматические радиопеленгаторы, М-, 1969.
А. А. Сосновский.
РАДИОПЕРЕДАТЧИК, радиоэлектронное устройство
(комплекс устройств), предназначенное (в сочетании с
антенной) для получения модулир. электрич. колебаний в
диапазонах радиочастот и их последующего излучения в
виде электромагнитных волн. Р.— важнейшая составная
часть систем радиосвязи, телевидения, радиолокации и
радионавигации, телемеханики, радиовещания и др. Осн.
устр-ва Р.: генератор электрических колебаний с самовоз-
буждением, преобразующий энергию постоянного (реже
переменного) тока в энергию электрич. колебаний; устр-ва,
усиливающие мощность этих колебаний; модулятор; источ-
ник электропитания. В зависимости от назначения и мощ-
ности Р. в них могут отсутствовать нек-рые устр-ва, напр.
умножитель частоты или усилитель мощности. Так, простей-
ший (однокаскадный) Р. содержит генератор, модулятор
и источник питания. Более сложные Р. обычно состоят из
неск. каскадов, выполняющих разл. ф-ции, обусловленные
гл. обр. требованием получения достаточно мощных
электрич. колебаний с высокой стабильностью частоты
[допустимая относит, нестабильность частоты V/f=10— —
10 ; V— отклонение (уход) частоты от номинального зна-
чения £]. Применяя разл. методы стабилизации частоты,
получают достаточно стабильные колебания лишь в мало-
мощных генераторах с самовозбуждением. Наиболее часто
в Р. используют кварцевые генераторы с частотой колеба-
ний от неск. кГц до неск. сотен МГц. Для повышения
частоты (при необходимости) в последующих каскадах Р.
производится её умножение (см. Умножитель частоты).
При особо высоких требованиях к стабильности частоты
сразу же после задающего генератора ставят т. н. буферный
каскад для защиты генератора от обратного воздейст-
вия последующих более мощных каскадов. Для увеличения
мощности колебаний применяют каскад (или каскады)
предварит, усиления напряжения и мощности колебаний,
к-рый возбуждает выходной мощный каскад Р.
Для генерирования и усиления электрич. колебаний
используют электронные лампы, транзисторы, магнетроны,
клистроны и др. электронные приборы. Осн. параметры Р.:
диапазон длин (частот) излучаемых радиоволн; мощность
колебаний, подводимых к антенне (до 100 Вт — мало-
мощные; от 100 Вт до 10 кВт — средней мощности; от 10 кВт
до 1 МВт — мощные; св. 1 МВт — сверхмощные); вид моду-
ляции (амплитудная, фазовая, частотная и др.); характе-
ристики радиосигналов (длительность импульсов, скваж-
ность и т. д.). Р. различают по назначению (связные,
вещательные, локационные, телевизионные и др.), роду ра-
боты (телефонные, телеграфные и т. п.), мобильности (ста-
ционарные, передвижные). Стационарные Р. выполняются
обычно на ЭВП и приборах магнетронного типа; они раз-
мещаются в специально оборудованных помещениях и, как
правило, обеспечиваются системой принудит, охлаждения.
Входят в состав передающих радио- и телевизионных «
центров, станций радиоуправления летат. аппаратами и т. д.
Передвижные Р. в основном выполняются на ПП приборах,
СВЧ ИС и микросборках, реже — на малогабаритных ЭВП.
Благодаря высокой надёжности, малым размерам и массе,
малому энергопотреблению такие Р. широко используются
в составе бортовой радиоаппаратуры самолётов, космич.
кораблей, искусств, спутников Земли и метеорологич.
ракет, в устр-вах телемеханики и навигац. оборудовании,
а также в портативных приёмопередающих радиостанциях.
Лит.: Радиопередающие устройства, под ред. О. А. Челнокова, М., 1982.
Т. Л. Воробьева.
РАДИОПИЛЮЛЯ (радиокапсула, эндорадио-
зонд), одноканальное радиотелеметрии, устройство в виде
миниатюрной капсулы (пилюли), проглатываемое человеком
или животным; служит для получения и передачи информа-
ции о состоянии пищеварит. тракта. Р. содержит набор дат-
чиков и радиопередающее устр-во с питанием от встроен-
ного гальванич. элемента. Передача ведётся, как правило, на
расстоянии до 1 —1,2 м (обычно радиоприёмное устр-во
размещается в поясе или укрепляется на руке обследуе-
мого). Процесс обследования длится не более 15 мин.
Конструктивно Р. выполняется на основе ИС, помещаемой
в цилиндрич. корпус диам. 10—15 мм и дл. 20—25 мм,
выполненный из нержавеющей стали, в торцах и на стен-
ках к-рого размещаются датчики.
РАДИОПРИЕМНИК, радиоэлектронное устройство,
предназначенное (в сочетании с антенной) для приёма
радиосигналов или естеств. радиоизлучений и преобразо-
вания их к виду, позволяющему использовать содержащую-
ся в них информацию. В зависимости от назначения раз-
личают вещательные, телевизионные (см. Телевизор), связ-
ные (см. Радиосвязь), радиолокационные (см. Радиоло-
кационная станция) и др. Р.
Осн. функции, выполняемые Р.: частотная селек-
ция — выделение из всего радиочастотного спектра элект-
ромагнитных колебаний, действующих на антенну, только
той его части, к-рая содержит искомую информацию;
усиление — увеличение энергии принятых колебаний
(обычно очень слабых) до уровня, при к-ром становится
возможным их использование; детектирование — пре-
образование принятых модулированных (см. Модуляция)
радиочастотных колебаний в электрич. колебания, соответ-
ствующие закону модуляции, т. е. непосредственно со-
держащие информацию. Эти функции реализуются входя-
щими в состав Р. частотно-селективными устр-вами (коле-
бательными контурами, электрич. фильтрами, объёмными
резонаторами), настраиваемыми на нужную частоту или
полосу частот, усилителями электрических колебаний и
детектором.
Усиление колебаний в Р. осуществляется в основном до
детектора, т. е. на радиочастоте. Додетекторные усилители
высокой частоты (УВЧ), как правило, делают селективными
459
РАДИОСВЯЗЬ
(посредством включения в их состав частотно-избират.
цепей); последетекторные усилители обычно имеют по-
лосу пропускания, равную спектру усиливаемых колебаний.
Часто в усилителях после детектирования применяют
коррекцию амплитудных и фазово-частотных характеристик
всего Р. По типу додетекторного усилителя различают Р.
прямого усиления, регенеративные, сверхрегенеративные,
рефлексные и супергетеродинные.
В Р. прямого усиления принятый радиосигнал уси-
ливается в УВЧ до детектора без преобразования частоты
несущего колебания. В регенеративных Р. в частотно-
избират. цепь, настроенную на частоту принимаемого сиг-
нала, вносится т. н. отрицат. сопротивление для частичной
компенсации потерь в цепи (это достигается, напр., путём
подключения туннельного диода или применением общей
положит» обратной связи). В сверхрегенеративном
Р. к колебат. контуру в каскаде УВЧ подключается цепь
прерывистой положит, обратной связи, к-рая периодически
вызывает в контуре самовозбуждение колебаний, амплитуда
к-рых оказывается пропорциональной амплитуде принятого
сигнала, но превосходит её в 104—105 раз, т. е. по существу
происходит усиление принятого сигнала. В рефлексных
Р. один и тот же усилитель используется одновременно
для додетекторного и последетекторного усиления, что
упрощает конструкцию Р. и уменьшает его энергопот-
ребление. Рассмотренные типы Р. имеют существ, не-
достатки — низкую частотную избирательность, плохую
помехозащищённость, большие искажения сигнала и прак-
тически не применяются. В супергетеродинных Р.
до детектирования радиосигнала производится преобразо-
вание (обычно понижение) его несущей частоты, осущест-
вляемое так, что сохраняется структура принимаемого
сигнала. Такое преобразование выполняется с помощью
спец, генератора — гетеродина (одного — при однократном
преобразовании или нескольких — при многократном) и
преобразователя частоты. Полученный в результате пре-
образования сигнал с т. н. промежуточной частотой усили-
вается и детектируется. При таком построении Р. осн.
усиление и частотная избирательность осуществляются в
усилителе промежуточной частоты (УПЧ). Суперге-
теродинные Р. обеспе'чивают самое высокое качество ра-
диоприёма, что обусловило их наибольшее распростра-
нение.
В соответствии с видом принимаемых радиосигналов
различают амплитуд но-моду лир., частотно-модулир.,
фазово-модулир., импульсные Р. Во всех типах Р. обычно
имеется цепь (устр-во) автоматич. регулирования уровня
сигнала перед детектором: в Р. амплитудно-модулир. сиг-
налов — система автоматической регулировки усиления,
в Р. частотно-модулир. и фазово-модулир. сигналов —
ограничитель амплитуды сигнала. В Р. импульсных сигналов
для сжатия динамич. диапазона сигнала (с целью увеличе-
ния пропускной способности канала радиосвязи) применяют
логарифмич. усилители или системы автоматич. регулиров-
ки усиления, если нет жёстких требований по быстродейст-
вию. Кроме того, во многих Р. применяют дополнит, сис-
темы автоматич. регулирования, напр. автоматич. подстрой-
ки частоты, автоматич. регулировки частоты настройки
УВЧ, УПЧ.
Осн. характеристиками Р. являются: чувствитель-
ность, определяемая мин. радиосигналом, при к-ром
обеспечивается норм. работоспособность оконечного
устр-ва; избирательность — способность отделять по-
лезный сигнал от внеш, и внутр, радиопомех; стабиль-
ность— способность Р. обеспечивать достаточно длит,
радиоприём в разл. условиях эксплуатации без к.-л. до-
полнит. регулировок. Предел чувствительности совр. Р.
определяется уровнем собственных флуктуац. шумов, для
уменьшения к-рых применяют малошумящие усилители во
входных цепях Р.
Качество и надёжность совр. Р. в значит, мере опре-
деляются достижениями электроники и особенно микро-
электроники. Серийно выпускаемые наборы аналоговых
интегральных схем позволяют создавать в микроэлектрон-
ном исполнении практически все осн. узлы Р.: усилители.
преобразователи частоты, все типы детекторов, ограничи-
тели амплитуды, гетеродины. В качестве частотно-избират.
цепей в диапазоне частот 100—500 МГц применяют
фильтры сосредоточенной селекции с использованием
эффекта поверхностных акустических волн; эти фильтры
обладают высокими техн, характеристиками и конструк-
тивно сочетаются с ИС. В диапазоне 0,4—10 МГц обычно
используют пьезоэлектрические фильтры. При микроминиа-
тюризации узлов частотной селекции в диапазоне частот
до 400 кГц применяют усилители, выполняющие функции
активных фильтров. Использование микроэлектронных уз-
лов в Р. позволяет не только получить высокие техн,
и эксплуатац. характеристики, но и свести к минимуму
число регулировок в Р. Типовые параметры совр. Р.: чувст-
вительность в пересчёте на полосу пропускания 10 кГц по-
рядка 10“ Вт; коэф, усиления ~107; избирательность
по соседнему и зеркальному каналам ВО дБ и более; ста-
бильность выходных параметров 10%.
Лит.: Радиоприемные устройства, под ред. В. И. Сифорова, М.. 1974;
Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры, под ред. Б. Ф. Вы-
соцкого, М., 1977; Буга Н. Н., Фалько А. И., Чистяков Н. И., Радио-
приемные устройства, М., 1986. А. В. Тихомиров.
РАДИОРЕЛЕЙНАЯ линия связи (от радио... и
франц, relais — промежуточная станция), цепочка приёмо-
передающих радиостанций, как правило, отстоящих друг от
друга на расстоянии прямой видимости их антенн; каждая
такая станция принимает сигнал от соседней станции, усили-
вает его и передаёт дальше — на след, станцию. Р. л. с.
используют для многоканальной передачи телефонных,
телеграфных и телевиз. сигналов на дециметровых (ДМ)
и сантиметровых (СМ) волнах. Диапазоны ДМ и СМ волн
выбраны потому, что в них возможна одноврем. работа
большого числа радиопередатчиков с шириной спектра
сигналов до неск. десятков МГц, низок уровень атмосфер-
ных и индустриальных помех радиоприёмнику, возможно
применение остронаправленных антенн. Т. к. устойчивое рас-
пространение ДМ и СМ радиоволн происходит только в
пределах прямой видимости, то для осуществления связи
на больших расстояниях требуется значит, кол-во ре-
трансляц. станций (их антенны устанавливают на мачтах или
башнях высотой 70—100 м, по возможности на возвышен-
ных местах). На равнинной местности расстояние между
станциями обычно 40—50 км; применение (в отд. звеньях
цепочки) станций тропосферной радиосвязи позволяет уве-
личить это расстояние до 250—300 км.
Обычно на станциях Р. л. с. устанавливают неск. комплек-
тов приёмопередающей аппаратуры, размещаемой в общем
техн, здании и использующей общие источники питания
и антенны. Т. о., на линии создаётся неск. т. н. стволов
связи и увеличивается её пропускная способность. Для
одноврем. передачи сигналов по многим телефонным ка-
налам в линиях Р. л. с. применяют частотное и временное
разделение каналов. Частотное разделение обеспечивает
большее по сравнению с временным разделением число
каналов в одном стволе (напр., до 2700 вместо 100), однако
при временном разделении используемая радиоэлектрон-
ная аппаратура проще и компактнее.
Первая линия Р. л. с. с 5 телефонными каналами была
сооружена в 1935 в США. К нач. 70-х гг. во мн. странах
были построены линии Р. л. с. с неск. тыс. телефонных
каналов в каждой линии. В СССР разработан комплекс
унифицир. аппаратуры для линий Р. л. с. протяжённостью
до 10 000 км, обеспечивающий создание на линии до 8 ство-
лов, каждый ёмкостью 1800 телефонных каналов. Новыми
перспективными направлениями в Р. л. с. являются косми-
ческая связь и оптическая связь, осуществляемая по воло-
конно-оптич. линиям связи и посредством лазеров.
Лит.: Гусятичский И. А., Пирогов А. А., Радиосвязь и радиовеща-
ние, М., 1974.
РАДИОСВЯЗЬ, разновидность электрич. связи, осущест-
вляемая посредством радиоволн. Для организации Р в
пункте, из к-рого ведётся передача сообщений (радиопере-
дача), размещают радиопередающее устр-во, содержащее
радиопередатчик и передающую антенну, а в пункте, в
РАДИОСТАНЦИЯ
460
к-ром ведётся приём сообщений (радиоприём),— радио-
приёмное устр-во, содержащее приёмную антенну и радио-
приёмник Генерируемые в передатчике гармонии. колеба-
ния с т. н. несущей частотой, принадлежащей к.-л. диапа-
зону радиочастот, подвергаются модуляции в соответствии
с передаваемым сообщением. Модулир. радиочастотные
колебания представляют собой радиосигнал. От пере-
датчика радиосигнал поступает в передающую антенну,
посредством к-рой в окружающем антенну пространстве
возбуждаются соответственно модулированные эл.-магн.
волны. Распространяясь, они достигают приёмной антенны
и возбуждают в ней электрич. колебания, к-рые поступают
далее в радиоприёмник. Принятый т. о. радиосигнал очень
слаб, т. к. в приёмную антенну попадает лишь ничтожная
часть излучённой энергии. Поэтому радиосигнал в радио-
приёмнике сначала усиливается электронным усилителем, а
затем подвергается демодуляции, или детектированию; в
результате выделяется сигнал, аналогичный сигналу, к-рым
были модулированы колебания с несущей частотой в радио-
передатчике. Далее этот сигнал (обычно дополнительно
усиленный) преобразуется при помощи соответствующего
воспроизводящего устр-ва в сообщение, адекватное исход-
ному.
В месте приёма на радиосигнал могут накладываться
эл.-магн. колебания от посторонних источников радиоизлу-
чений, способные помешать правильному воспроизведению
сообщения и наз. поэтому помехами радиоприёму. Небла-
гоприятное влияние на качество Р. могут оказывать также
изменение во времени затухания радиоволн на пути рас-
пространения от передающей антенны к приёмной и рас-
пространение радиоволн одновременно по двум или неск.
траекториям разл. протяжённости; в последнем случае
эл.-магн. поле в месте приёма представляет собой сумму
взаимно смещённых во времени радиоволн, интерференция
к-рых также вызывает искажения радиосигнала. Вследст-
вие широкого распространения Р. и использования радио-
волн в радиолокации, радионавигации и др. областях тех-
ники потребовалось обеспечение одноврем. функциониро-
вания без недопустимых взаимных помех разл. систем и
средств, использующих радиоволны,— обеспечение их
эл.-магн. совместимости.
Впервые эл.-магн. волны радиодиапазона (длиной ок.
60 см) были получены и изучены в 1886—89 нем. физиком
Г. Герцем, к-рый осуществил их генерирование и излуче-
ние при помощи вибратора, возбуждаемого искровым раз-
рядом. Герц показал, что эти волны способны отражаться,
преломляться, интерферировать и поляризовываться подоб-
но световым волнам. Однако развитие Р. по существу
началось лишь после того, как в 1895 рус. физиком А. С. По-
повым, а годом позже итал. инженером Г. Маркони были
созданы чувствит. приёмники эл.-магн. волн, вполне пригод-
ные для передачи сигналов без проводов, т. е. для Р.
До 1920 в Р. использовались преим. радиоволны длиной
от сотен м и до десятков км, распространяющиеся гл.
обр. вдоль поверхности земли; в 20-е гг. получила раз-
витие Р. на декаметровых волнах, распространяющихся на
большие расстояния благодаря отражениям в ионосфере;
в 30-е гг. были освоены метровые, а в 40-е гг.— децимет-
ровые и сантиметровые волны, распространяющиеся в ос-
новном прямолинейно, не огибая земной поверхности
(т. е. в пределах прямой видимости), что ограничивает
прямую связь на этих волнах расстоянием в 40—50 км.
Передача радиосигналов на значит, расстояния посредством
радиоволн метрового диапазона и более коротких достига-
ется применением многократной ретрансляции в линиях
радиорелейной связи или с помощью спутников связи,
находящихся на большой высоте (ок. 40 тыс. км) над
Землёй.
Р- используется для передачи телефонных сообщений,
телеграмм, цифровой информации и факсимиле, а также
для передачи телевиз. программ (обычно на метровых
и более коротких волнах). Р. является наиболее удобным
и надёжным видом связи в авиации, на железнодорож-
ном, морском и речном транспорте, в службах пожарной
охраны, милиции, медицинской службе, на пром, и сель-
скохозяйств. предприятиях и т. д.
Лиг.; Чистяков Н. И., Основы радиосвязи и радиорелейные линии,
М., 1979; Родионов В. М., Зарождение радиотехники, М., 1985.
Н. И. Чистяков.
РАДИОСТАНЦИЯ, комплекс радиоэлектронной аппара-
туры для передачи и (или) приёма информации посредст-
вом радиоволн. Различают передающие, приёмные и
приёмопередающие Р. Осн. устр-вами передающей Р.
являются радиопередатчик, антенна (иногда соединяющий
их фридер) и источник питания; в приёмной Р.— радио-
приёмник, антенна (с фридером или без него) и источник
питания (элементы, аккумуляторы, стабилизир. выпрямители
тока).
РАДИОТЕЛЕМЕТРИЯ (от радио..., теле... и ...метрия),
измерение физ. величин на расстоянии с передачей резуль-
татов измерения по каналам радиосвязи; отрасль радио-
техники, охватывающая методы и средства сбора, обработки
и передачи по радио информации о функционировании
или состоянии подвижных либо труднодоступных техн, и
биол. систем (объектов). Совокупность устр-в, расположен-
ных на объекте наблюдения и в пункте приёма телеметрич.
информации, образует радиотелеметрии, систему. На пере-
дающей стороне системы (на объекте) размещаются дат-
чики, аналого-цифровые преобразователи, кодирующие
устр-ва, радиопередатчики; на приёмной стороне (в пункте
приёма) устанавливаются радиоприёмники, декодирующие
устр-ва, аппаратура обработки и регистрации данных.
Иногда на объектах наблюдения дополнительно размещают
ЗУ для накопления информации в промежутках между
сеансами связи. Для передачи информации используются
многоканальные линии радиосвязи; требуемые точность
и помехоустойчивость передачи данных обеспечиваются
применением цифровых методов обработки и передачи
информации.
Наиболее широко Р. применяется в космонавтике и
метеорологии, при исследовании околоземного и космич.
пространства с помощью радиозондов, метеорологич.
ракет, искусств, спутников Земли, космич. кораблей и при
сборе информации с автоматич. наземных метеостанций,
а также В энергетике, авиации, спорте. И. Д. Калашников.
РАДИОТЕЛЕСКОП (от радио..., теле... и греч. skopeo —
смотрю, наблюдаю), устройство для приёма радиоизлуче-
ния космич. объектов (Солнца, звёзд и т. д.) в диапазоне
длин волн от 0,1 мм до 101 м с целью исследования
характеристик (интенсивности излучения, спектра, поля-
ризации и др.) и определения угловых координат этих
объектов. Р. состоит из антенной системы (АС) и радио-
приёмного устр-ва — радиометра. Широко распространены
зеркальные параболич. антенны с диаметром рефлектора
до 100 м и более для наблюдения радиоизлучений в диа-
пазоне сантиметровых волн; по принципу действия такие
Р. аналогичны оптич. телескопам-рефракторам. Часто
используют АС большой апертуры, составленные из неск.
сравнительно небольших антенн. Применяют также АС,
состоящие из большого числа (до неск. тыс.) широкополос-
ных вибраторов; размеры такой АС достигают неск. км.
Высокая чувствительность радиометров, необходимая для
регистрации слабых радиосигналов, достигается примене-
нием малошумящих усилит, устр-в (напр., мазеров, пара-
метрических усилителей), а также методов цифровой обра-
ботки радиосигналов. Р. сделали возможным открытие
пульсаров, подробное исследование невидимого ядра Га-
лактики, квазаров, солнечной короны, поверхности Солнца
и др-
Лит.: Есепкина Н. А., Корольков Д, В., Парийский Ю. Н., Радио-
телескопы и радиометры, М-, 1973 А. А. Сосновский.
РАДИОТЕОДОЛЙТ, устройство для определения на-
правлений и измерения горизонтальных и вертикальных
углов наблюдения объектов, излучающих эл.-магн. энергию.
Используются при астрономии., навигац., геодезии, и топо-
графии. работах, когда визуальное наблюдение источников
излучения невозможно. Действие Р. основано на исполь-
зовании явления прямолинейного распространения ультра-
461
РАДИОТЕХНИКА
коротких радиоволн. По точности измерений Р. подобны
обычным оптич. теодолитам. Р. состоит из антенной сис-
темы, обеспечивающей точное измерение угловых коорди-
нат, высокочувствит. приёмника радиоволн, индикаторного
устр-ва и блока электропитания. Применение спец, мало-
шумящих входных усилителей, аналого-цифровых преобра-
зователей в интегральном исполнении и устр-в цифровой
индикации позволило создавать портативные Р., особенно
удобные при геодезич. и топографии, съёмках.
Лит.: Максимов М. В-, Гортонов Г. И., Радиоэлектронные системы
самонаведения, М., 1982.
РАДИОТЕПЛОЛОКАЦИбННАЯ СТАНЦИЯ, радио-
электронное устройство для наблюдения, распознавания
и измерения координат разл. объектов по их радиотепло-
вому излучению. Р. с. работают в диапазоне длин волн
0,5—100 мм; они во многом сходны с пассивными радио-
локационными станциями и отличаются от них природой
принимаемого излучения; радиотеплолокац. аппаратура,
функционирующая в субмиллиметровом диапазоне, имеет
много общего с приборами инфракрасной техники. Радио-
тепловое излучение присуще всем телам, имеющим темп-ру
выше абс. нуля; по параметрам излучения (интенсивности,
спектральному составу, степени поляризации и др.) можно
судить о физ. св-вах излучающих тел. Самыми мощными
естеств. источниками радиотеплового излучения являются
Солнце, космич. образования, ионизир. облака; к искусств,
источникам излучения относятся двигатели летат. аппаратов,
металлич. конструкции наземных объектов и др. Приём
радиотеплового излучения осуществляется с помощью
радиометров.
Осн. параметрами Р. с. являются чувствительность (в гра-
дусах за секунду) и разрешающая способность (в метрах).
Применение в Р. с. малошумящих параметрич. усилителей,
и в особенности элементов криоэлектроники, обеспечивает
чувствительность ~ 0,001 град/с, а разрешающую способ-
ность до 1,5 м при дальности обнаружения св. 100—200 м.
Лит.: Справочник по радиоэлектронным системам, под ред. Б. X. Кри-
вицкого, т. 1—2, M., 1979. А. С. Назаров.
РАДИОТЕХНИКА, наука об электромагнитных колеба-
ниях и волнах радиодиапазона (от десятых долей мм до
неск. десятков км) — о методах их генерации, усиления,
излучения, приёма и об их использовании; отрасль техники,
осуществляющая применение эл.-магн. колебаний и волн
радиодиапазона для передачи информации. Р. основывает-
ся на достижениях в области радиофизики, электроники,
физики твёрдого тела, теории колебаний и др., а также на
прогрессе в технологии вакуумных и ПП приборов, произ-ве
источников электропитания, технике высокочастотных изме-
рений и в др. областях науки и техники. Р. охватывает
ряд проблем, в т. ч. генерирование и усиление электрич.
и эл.-магн. колебаний, преобразование электрич. сигналов,
распространение радиоволн в свободном пространстве,
в разл. средах (ионосфере, почве) и направляющих сис-
темах (кабелях, волноводах), передача информации, конт-
роль и управление на расстоянии при помощи электро-
магнитных волн.
Возникновение Р. связано с работами англ, физиков
М. Фарадея, заложившего основы учения об электрич.
и магн. полях, и Дж. К. Максвелла, математически обосно-
вавшего (1864) возможность существования электромагнит-
ного поля, способного распространяться в пространстве
в виде эл.-магн. волн. Впервые эл.-магн. волны радиодиа-
пазона были получены и изучены в 1886—89 нем. физиком
Г. Герцем, к-рый осуществил их генерирование и излучение
при помощи вибратора, возбуждаемого искровым разря-
дом. 25 апреля (7 мая) 1895 А. С. Попов продемонстри-
ровал первую практически действующую систему пере-
дачи — приёма сигналов с помощью эл.-магн. волн;
аналогичные опыты вскоре были продемонстрированы итал.
инженером Г. Маркони.
Начальный период развития Р.— период создания прос-
тейших передающих и приёмных радиоустановок, обеспе-
чивающих устойчивую радиосвязь. Дальность и качество
радиосвязи существенно возросли с переходом на слухо-
вой (телефонный) приём радиосигналов с применением
детектора. Коренные изменения во всех областях Р. про-
изошли в связи с изобретением в нач. 20 в. электрон-
ных ламп — электровакуумного диода и триода. Изучение
законов распространения радиоволн позволило использо-
вать для нужд радиовещания и радиосвязи диапазон корот-
ких и ультракоротких волн (КВ и УКВ). Соответственно
были разработаны спец, радиолампы и устр-ва высоких
и сверхвысоких частот (ВЧ и СВЧ). В сер. 20 в. широкое рас-
пространение получает телевидение, занявшее с 70-х гг.
одно из первых мест среди средств массовой информации.
Помимо телевиз. вещания телеаппаратура широко исполь-
зуется в системах дистанц. управления и контроля на пром,
предприятиях, транспорте, в крупных торговых центрах,
для наблюдения за процессами, протекающими в условиях,
недоступных для человека (космос, морские глубины, зоны
повыш. радиации и т. п.), а также в условиях малой осве-
щённости (при астрономич. наблюдениях, в ночное вре-
мя и т. п.).
Особыми разделами Р. являются радиолокация и радио-
навигация. Развитие этих направлений стало возможным
благодаря быстрому развитию электронных приборов и
устр-в СВЧ, необходимых для генерации зл.-магн. колеба-
ний, излучения и приёма метровых и более коротких радио-
волн: магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны, лампы
обратной волны, коаксиальные кабели, волноводы, коак-
сиальные и объёмные резонаторы, остронаправленные
антенны и мн. др.; дальнейшее развитие получили кристал-
лические детекторы, на основе к-рых были созданы полу-
проводниковые диоды; их усовершенствование привело к
появлению транзисторов, а впоследствии к разработке ПП
микросхем, к созданию ПП параметрич. усилителей и гене-
раторов; появились более совершенные электронно-луче-
вые приборы, в т. ч. с многоцветными экранами; развитие
ядерной физики, радиофизики и оптики способствова-
ло возникновению квантовой электроники и криоэлектро-
ники.
Методы Р. лежат в основе многих научных направле-
ний. Примером может служить радиометеорология, изу-
чающая влияние метеорологич. процессов (движение
облаков, выпадение осадков и т. п.) на распростра-
нение радиоволн и применяющая методы Р., в частности
радиолокацию, для метеорологич. исследований. Возникно-
вение радиоастрономии позволило создать средства для
наблюдения небесных объектов на расстояниях, недоступ-
ных оптич. телескопам. Методы и средства Р. применяются
при создании приборов и устр-в для мн. науч, исследо-
ваний, напр. в ускорителях заряженных ч-ц. Радиоспектро-
скопы разл. типа, в т. ч. для исследования электронного,
ядерного и квадрупольного резонансов, являются радио-
техн. приборами, применяемыми в физике, химии
и биологии при определении характеристик атомных ядер,
атомов и молекул, при изучении хим. реакций и биол.
процессов. На основе развития Р. возникли электро-
акустика, изучающая и реализующая практич. процессы
преобразования звука в электрич. колебания и наоборот;
разл, системы записи и воспроизведения информации, а
также УЗ аппаратура (используемая, напр., для связи под
водой, для обработки материалов и очистки готовых изде-
лий в пром-сти, в медицинских целях).
Большое значение в развитии Р. имеет деятельность
междунар. и межгосударств, радиотехн. союзов и обществ,
в работе к-рых активное участие принимает Советский
Союз: Междунар. науч, радиосоюза (УРСИ), Междунар.
консультативного комитета по радио (МККР) и Междунар.
комиссии по распределению радиочастот (МКРЧ). В СССР
массовая организация в области Р. — Научно-техн, общество
радиотехники, электроники и связи им. А. С. Попова.
Из зарубежных радиотехн. обществ наиболее известен Ин-т
инженеров в области электроники и электротехники
(IEEE; США).
В СССР регулярно издаются общесоюзные журналы:
«Радиотехника и электроника», «Радиотехника». За рубе-
жом вопросы Р. освещаются в периодических изда-
ниях: «IEEE Proceedings» (США; переводится на рус.
РАДИОУПРАВЛЕНИЕ
462
язык), «QST» (Бельгия), «Alta Frequenza» (Италия), «Wireless
World» (Великобритания) и др. м. Е. Жаботинский.
РАДИОУПРАВЛЕНИЕ, управление на расстоянии разл.
объектами (транспортными средствами, техн, системами,
технологич. оборудованием и т. д.), осуществляемое радио-
техн. методами и средствами; область науки и техники,
связанная с исследованием, разработкой и использованием
методов и техн, средств, обеспечивающих передачу
управляющей информации и преобразование её в управля-
ющие воздействия на объект управления. Комплекс радио-
электронных устр-в, посредством к-рых осуществляются
управление объектами и контроль за их состоянием
или положением в пространстве, наз. системой Р.
Наиболее широко системы Р. используются при управ-
лении воздушными и космич. объектами — самолётами,
ракетами, космич. аппаратами. В таких системах Р.
выделяют подсистемы пунктов управления (ПУ), к-рые
находятся на земле, располагаются на кораблях или на
самолётах, и бортовые подсистемы (приёмную аппарату-
ру), размещаемые на объектах управления. В общем слу-
чае команды управления, сформированные на ПУ, в коди-
рованном виде передаются посредством радиосигналов по
многоканальной линии радиосвязи на объект управления,
где они принимаются, усиливаются и преобразуются в
управляющие сигналы (воздействия), к-рые направляются
к соответствующим исполнит, устр-вам для изменения па-
раметров движения или состояния объекта. Примерами
таких систем являются системы, обеспечивающие передачу
команд на объект управления для заранее обусловленно-
го изменения его состояния или режима работы его устр-в
(напр., для включения телевиз. установки на искусств, спут-
нике Земли, включения радиопередатчика автоматич. ме-
теостанции). Во многих системах Р. помимо основного
канала для передачи управляющей информации от ПУ
на объект обязательно имеется канал обратной связи,
по к-рому на ПУ поступают сведения с объекта о всех
изменениях на нём, связанных с выполнением команд управ-
ления; это позволяет оперативно вносить нужные коррек-
тивы в управляющую информацию для оптимизации пара-
метров движения или состояния объекта управления. Раз-
личают системы Р. автоматические и автоматизированные
(в последних человек-оператор задаёт команды управ-
ления, анализирует сведения, поступающие с объекта, и
принимает решения об изменении характера и целей управ-
ления). Существуют системы Р., функционирующие без ПУ.
К таким системам относятся, напр., автономные системы Р.
ракет, в к-рых вся необходимая информация о движении
ракеты и положении цели получается, в частности, с по-
мощью бортовых радиолокац. или лазерных систем само-
наведения. В системах Р. космич. аппаратами принятые ко-
манды фиксируются в памяти бортовой ЭВМ или спец, мик-
ропроцессора и затем передаются обратно на ПУ, где они
сравниваются с переданной командой. При совпадении пе-
реданной и полученной по обратному каналу команд даётся
разрешение на считывание хранящейся в памяти бортовой
ЭВМ управляющей информации и преобразование её в со-
ответствующие управляющие воздействия. Подобный спо-
соб управления наз. командным Р.
Достижения микроэлектроники позволяют уменьшить на
порядок и более массу и объём радиоэлектронных ком-
плексов, создавать надёжные бортовые ЭВМ и микропро-
цессоры, использовать цифровые методы формирования,
выделения и обработки сигналов, что способствует рез-
кому улучшению показателей эффективности систем Р.
Лит.: Гут кин Л. С., Пестряков В. Б-, Тип угии В. Н., Радиоуправ-
ление, М., 1970; Максимов М. В., Гортонов Г. И., Радиоэлектронные
системы самонаведения, М., 19В2; Пестряков В. Б-, Кузенков В. Д.,
Радиотехнические системы, М-, 1985; Виницкий А С., Автономные
радиосистемы, М-, 1986. С. А. Волковский.
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, термин, объединяющий ком-
плекс областей науки и техники, связанных гл. обр. с проб-
лемами передачи, приёма и преобразования информации
при помощи эл.-магн. колебаний и волн в радио- и оптич.
диапазонах; появился в 50-х гг. 20 в. и является до нек-рой
степени условным. Р. охватывает радиотехнику и электро-
нику, в т. ч. полупроводниковую электронику, микроэлект-
ронику, квантовую электронику, ИК технику, хемотронику,
оптоэлектронику, акустоэлектронику, крио электро нику и
др. Р. тесно связана, с одной стороны, с радиофизикой,
физикой твёрдого тела, оптикой и механикой, а с другой —
с электротехникой, автоматикой, телемеханикой и вычислит,
техникой. На базе радиоэлектронной аппаратуры создаются
многочисл. системы автоматич. и автоматизир. управления
и контроля, радиоуправления и радиосвязи. Сфера исполь-
зования Р. непрерывно расширяется, проникая в экономи-
ку, пром, произ-во, сельское хозяйство, медицину, на
транспорт и в др. области человеческой деятельности.
Лит.: Электроника: прошлое, настоящее, будущее. Сб. ст., пер. с англ.,
М., 1979; М а наев Е. И., Основы радиоэлектроники. 2 изд., М., 19В5.
Б. Ф. Высоцкий
РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ АППАРАТУРА (РЭА), обоб-
щённое название техн, средств для передачи, приёма, пре-
образования и обработки информации с использованием
эл.-магн. колебаний и электронных процессов в разл. средах.
Понятие РЭА условно охватывает все виды радиотехн. аппа-
ратуры, приборы ИК техники, медицинской диагностики и
т. п., использующие в качестве элементной базы изделия
электронной техники. К РЭА также относятся: сложные
радиоэлектронные системы (напр., автоматич. управления
и контроля, радиоуправления, электросвязи); радиоэлект-
ронные комплексы (напр., ЭВМ, радиолокац. станции,
радиотелескопы, радионавигац. аппаратура), функциональ-
но-автономные радиоэлектронные устр-ва (напр., телевиз.
приёмники в сочетании с антенной). Конструктивно РЭА
состоит из блоков, субблоков и функциональных узлов
(блоков питания, функциональных ячеек микросборок, ре-
гистров в ЭВМ, усилителей промежуточной частоты, детек-
торов, триггеров, логич. схем и т. п.). Ранее существовавший
блочный метод конструирования РЭА с сер. 80-х гг. 20 в.
почти полностью вытеснен функционально-узловым и мо-
дульным (см. Модуль). Тенденция ко всё более увеличи-
вающейся сложности РЭА приводит к появлению изделий
электронной техники со всё более высоким уровнем интегра-
ции, к-рые начинают играть роль радиоэлектронных
устр-в и блоков (напр., в одном кристалле создаются блоки
процессоров и даже целых мини-ЭВМ).
В зависимости от применяемой элементной базы и мето-
дов конструирования РЭА принято подразделять на поко-
ления (табл.): первое поколение — РЭА на ЭВП с исполь-
зованием блочного метода конструирования; второе — РЭА
на дискретных транзисторах, диодах и др. элементах с
использованием функционально-узлового метода конст-
Некоторые типовые узлы и блоки радиоэлектронной аппаратуры первого
и второго поколений и их микроэлектронные аналоги третьего и четвёртого
поколений
Радиоэлектронная
аппаратура первого
и второго поколений
Генераторы СВЧ на ЭВП и дискрет-
ных ПП элементах
Антенны СВЧ зеркального типа
с сосредоточенным питанием
Электромеханический привод ан-
тенны
Усилители радиочастот с распреде-
лённой избирательностью
Частотно-избирательные узлы ин-
дуктивно-ёмкостного типа на дис-
кретных элементах
Интеграторы аналогового типа
Ферритовые запоминающие устрой-
ства
Аналоговые устройства автоматики
Реле электромагнитные
Электрические кабели
Микроэлектронная
аппаратура третьего
и четвёртого поколений
Генераторные и усилительные ИС СВЧ
со сложением мощности на общей
нагрузке
Фазированные антенные решётки с
распределённым питанием и сло-
жением мощности в пространстве
ЭВМ управления фазой фазированной
антенной решётки
Усилители радиочастот на ИС с со-
средоточенной избирательностью
Плёночные катушки индуктивности,
активные интегральные фильтры,
интегральные пьезофильтры и
фильтры на поверхностных акустич.
волнах, цифровые фильтры на БИС
Цифровые накопители на БИС
Полупроводниковые запоминающие
устройства БИС, запоминающие
устройства на цилиндрических маг-
нитных доменах и приборах с за-
рядовой связью
Цифровые устройства на БИС, СБИС,
микро-ЭВМ и микропроцессорах
Реле бесконтактные оптоэлектронные
Световоды
463
РАЗВЁРТКА
руирования; третье — РЭА, получившая назв. микроэлект-
ронной аппаратуры, конструируемой на корпусированных
интегральных схемах с малой и средней степенью интегра-
ции, собираемых в виде модулей на печатных платах;
четвёртое — микроэлектронная аппаратура на бескорпус-
ных микросборках, БИС и СБИС в кристал лодержателях
и на лентах-носителях на крупноформатных подложках.
Микроэлектронная аппаратура, составляющая основу совр.
РЭА, отличается: малыми массой и габаритными размера-
ми; малыми затратами материалов; высокой надёжностью;
пониж. потреблением электроэнергии; возможностью
использования при её создании автоматизир. групповых
методов изготовления.
Перспективным направлением совершенствования микро-
электронной аппаратуры является широкое внедрение
сверхбыстродействующих БИС и микропроцессоров, позво-
ляющих заменить «жёсткую» логику во многих цифровых
устр-вах т. н. программной логикой, т. е. использовать
одни и те же конструкции для решения разл. задач не
схемотехническими, а программными способами. Всё более
широкое применение в микроэлектронной аппаратуре на-
ходят устр-ва функциональной электроники.
Лиг.: Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры, под ред.
Б. Ф. Высоцкого, М., 1977; Компоновка и конструкции микроэлектронной
аппаратуры, под ред. Б. Ф. Высоцкого, В. Б. Пестрякова, О. А. Пятлина,
М., 1982; Алексеенко А. Г., Галицын А. А., Иванников А. Д.,
Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах. Про-
граммирование, типовые решения, методы отладки, М., 1984; Гелль П. П.,
И в а н о в-Е с и по в и ч Н. К., Конструирование и микроминиатюризация
радиоэлектронной аппаратуры. Л., 1984; Испытания радиоэлектронной,
электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование, под
ред. А. И. Коробова, М., 19В7; Горохов В. А., Полковский И. М.,
Стыцько В. П., Комплексная миниатюризация в электросвязи, М., 19В7.
Б. Ф. Высоцкий, А. С. Назаров.
РАЗБОРНАЯ ГЕНЕРАТОРНАЯ ЛАМПА, мощная
генераторная лампа, конструктивно выполненная так, что
в условиях эксплуатации её можно разбирать и заменять
отдельные выходящие из строя части. Первые образцы
Р. г. л. были созданы к нач. 30-х гг. 20 в. и предназначались
для генерирования ВЧ колебаний мощностью 300—500 кВт,
чего не могли обеспечить обычные (отпаянные) генератор-
ные лампы того времени. Р. г. л., созданная в нач. 60-х гг.
(мощностью 700 кВт в УКВ диапазоне), имела карбиди-
рованный катод и встроенный электроразрядный насос.
Широкого распространения Р. г. л. не получили; в настоящее
время (нач. 90-х гг.) заменены совр. мощными неразбор-
ными генераторными лампами.
Лит. см. при ст. Генераторная лампа.
РАЗВЕРТКА электронная, отклонение по определён-
ному закону электронного пучка в электронно-лучевом
приборе в одном или двух направлениях. Осуществляется
подачей на отклоняющую систему прибора обычно перио-
дических во времени напряжений или токов. В ходе Р.
электронный пучок последовательно по заданному закону
обегает поверхность мишени (экрана) ЭЛП так, что каждому
моменту времени отвечают определённые пространств,
координаты пучка; процесс обегания пучком мишени наз.
сканированием, а рисунок, прочерчиваемый следом пучка на
мишени,— растром.
Использовать Р. впервые предложил сов. физик Б. Л. Ро-
зинг (1907). Наиболее распространена временная Р., полу-
чаемая с помощью генераторов пилообразного напряжения
или тока, обеспечивающих перемещение следа пучка с пост,
скоростью (линейная Р.). Линейная одномерная Р.
применяется в электронных осциллографах, радиолокац.
индикаторах и др. В линейных двухмерных (или раст-
ровых) Р., широко используемых в телевидении и радио-
локации, электронный пучок отклоняется в двух взаимно
перпендикулярных направлениях. Наложение двух взаимно
перпендикулярных перемещений с периодами fCTp (строч-
ная Р.) и fK (кадровая Р.) образует строчный растр
кадровой развёртки; Ги — период чересстрочной
развёртки.
Развёртка. Примеры электронных развёрток и
соответствующих им растров: а — чересстрочная
телевизионная развёртка и строчный растр;
б — ступенчатая развёртка и точечный растр;
в — спиральная развёртка и её растр; Е* у —
напряжённость отклоняющего поля по осям х
и у соответственно; t — временная координата;
tCTp—период строчной развёртки; 1Н — период
у*
X
X
б
X
РАЗДЕЛЕНИЕ
464
(рис., а), стабильный во времени, если fK=n- fCTp, где л —
целое число. Р. такого вида наз. прогрессивной. При
= (n-f-1/2) *^СТр совпадение строк происходит через один
период fK, строчный растр с периодом развёртки TK = 2fH
распадается на два полукадра, состоящих из нечётных
и чётных строк. Такая Р., получившая назв. чересстроч-
ной, характерна для телевиз. устр-в. Другими примерами
Р. являются ступенчатая Р., приводящая к точечному
растру (рис., б), круговая и спиральная Р., созда-
ваемые одноврем. подачей на две взаимно перпендикуляр-
ные отклоняющие системы сдвинутых по фазе на 90 сину-
соидальных напряжений (токов) с пост, амплитудой и с
амплитудой, медленно изменяющейся по сравнению с их
периодом (рис., в). Стабильность Р. достигается синхрони-
зацией отклоняющих импульсов. На время обратного хода
электронный пучок обычно гасится (запирается) и передача
информации об изображении не производится, в. л. Герус.
РАЗДЕЛЁНИЕ ПЛАСТЙН, технологическая операция,
заключающаяся в разрезании полупроводниковых пластин
на заготовки (микрокристаллы) для изготовления полупро-
водниковых приборов и ИС. В пром, произ-ве преим.
применяются механич. способы Р. п.: разрезка пластин ал-
мазными дисками (наиболее точный и производительный
способ), проволокой, полотнами, резцом (скрайбирование).
Другие способы (немеханические), в т. ч. химическим
травление м или с помощью лазерного луча, используются
реже, гл. обр. тогда, когда особенности того или иного
способа имеют принципиальное значение, напр. хим. трав-
ление при Р. п. с балочными выводами.
РАЗМАГНЙЧИВАНИЕ, уменьшение намагниченности
ферро- или ферримагнитного материала (тела, образца,
детали) обычно под действием внеш. магн. поля. Образец
считается размагниченным, если векторы намагниченности
магнитных доменов направлены в нём хаотически и ср.
намагниченность в любом сечении образца равна нулю (пол-
ное Р.) или меньше начальной величины (частичное Р.).
Р. можно осуществить разл. способами. К наиболее пол-
ному Р. приводит нагрев образца выше Кюри температуры
с последующим охлаждением в отсутствие внеш. магн. поля
и в районе темп-ры Кюри при малом градиенте темп-ры
вдоль направления, перпендикулярного оси анизотропии
материала. Однако в большинстве случаев такой способ
Р. недопустим, т. к. в результате нагрева могут изменяться
магн. механич. и др. св-ва материала. Другой широко
распространённый способ Р. заключается в циклич. перемаг-
ничивании размагничиваемого образца знакопеременным
магн. полем с плавно убывающей до нуля амплитудой
(рис., а). Для полного Р. этим способом необходимо, чтобы
значение начальной амплитуды поля в 1,5—2 раза превыша-
ло 31 ачение коэрцитивной силы по намагниченности. Эффек-
тивна сть Р. зависит от частоты размагничивающего поля,
скорости убывания его амплитуды, толщины образца и
электрич. проводимости материала. Чем толще образец и
выше электрич. проводимость, тем ниже должна быть час-
Размагничивание. Кривые размагни-
чивания образца, обладающего ос-
таточной намагниченностью J : а —
знакопеременным магнитным полем
с убывающей до нуля амплитудой
напряжённости Н; б—встречным
магнитным полем напряжённостью
Ни (кривая возврата).
тота размагничивающего поля (для увеличения глубины
проникновения перем, магн. поля в образец). Как правило,
для Р. достаточно 30—60 циклов перемагничивания.
В ряде случаев применяют Р. намагниченного образца,
обладающего остаточной намагниченностью Jr, пост. магн.
полем, направленным противоположно вектору намагничен-
ности (Р. встречным магн. полем), или импульсным магн.
полем. Процесс полного или частичного Р. встречным магн.
полем может быть описан с помощью части петли магнит-
ного гистерезиса, лежащей во втором квадранте (рис., б).
После снятия встречного магн. поля напряжённостью Hi
магн. состояние образца описывается кривой возврата, при-
водящей значение намагниченности к Ji. Напряжённость
встречного магн. поля, после снятия к-рого намагничен-
ность образца оказывается равной нулю, наз. релаксацион-
ной коэрцитивной силой; кривая возврата при этом про-
ходит через начало координат. Р. встречным магн. полем
при всей простоте этого способа в технике применяется
редко из-за нестабильности получаемого после Р. магн.
состояния, что обусловлено значит, неоднородностью мате-
риалов по магн. св-вам. Р. импульсным магн. полем
обычно применяют к материалам со значением коэрцитив-
ной силы св. 200—300 кА/м.
В технике частичное Р. проводят преим. с целью умень-
шения нестабильности пост, магнитов или их настройки на
определённый эксплуатац. параметр, полное — с целью
устранения влияния остаточных магн. полей деталей на
измерит, устр-ва, прилипания к деталям ферромагн. частиц
и т. п.
Лиг.: Тикадзуми С., Физика ферромагнетизма. Магнитные характе-
ристики и практические применения, пер. с япон., М., 1987.
И. В. Литвинова.
РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ, явления в твёрдых телах,
наблюдающиеся в условиях, когда по крайней мере один
из геометрич. размеров исследуемого образца сравним
с к.-л. физ. величиной, имеющей размерность длины. Раз-
личаются классич. и квантовые Р. э. К классическим Р. э.
относят те их разновидности, в к-рых роль характерной
длины играет классич. величина — длина свободного про-
бега носителей заряда или фононов, диффузионная длина,
дебаевский радиус экранирования и т. п. Один из таких
Р. э. (его изучение начато ещё в нач. 20 в. англ, физиком
Дж. Дж. Томсоном) проявляется в поведении электропро-
водности и др. кинетич. св-в тонких металлич. или ПП
плёнок и проволок, толщина d к-рых сравнима с длиной I
свободного пробега эл-нов. При уменьшении d уд. сопро-
тивление q монотонно возрастает, что связано с дополнит,
рассеянием эл-нов на границах образца. Величина Q сущест-
венно зависит от характера рассеяния — зеркального или
диффузного. Во внеш, сильном магн. поле Р. э. могут воз-
никать, когда d сравнима с размерами орбиты эл-нов про-
водимости в магн. поле напряжённости Н, т. к. в зависи-
мости от величины Н орбита может укладываться либо
не укладываться в образце; Р. э. в данном случае проявляют-
ся в виде осцилляций q и др. кинетич. коэффициентов при
изменении магн. поля. Аналогичные эффекты возможны
465
РЕАКТОПЛАСТЫ
и на ВЧ (радиочастотные Р. э.). На ВЧ возможны также
т. н. амплитудные Р. э., возникающие, когда удвоенная
амплитуда колебаний носителей заряда в ВЧ электрич. поле
становится сравнимой с толщиной образца.
Одна из разновидностей классич. Р. э.— анизотропные
Р. э., наблюдающиеся в анизотропных проводниках (анизо-
тропия может быть как естественной, так и наведённой
магн. полем, давлением и т. д.) с неск. группами носителей
заряда (эл-нами проводимости и дырками, зл-нами разных
длин энергетич. спектра и т. п.). Прохождение тока через
образец сопровождается пространств, разделением носи-
телей, относящихся к разным группам, в направлении,
перпендикулярном току. Если диффузионная длина носите-
лей сравнима с поперечными размерами образца, то такое
разделение носителей приводит к существ, размерной
зависимости q и др. кинетич. коэффициентов.
Квантовые Р. з. обнаруживаются в том случае, когда
d сравнима с де-бройлевской длиной волны эл-на. Р. э.
в этом случае связаны с квантованием квазиимпульса,
вследствие чего энергетич. зоны электронного спектра (см.
Зонная теория) расщепляются на подзоны. Квантовые Р. э.
проявляются в осцилляц. зависимости q и др. кинетич.
коэффициентов от d.
Р. э играют важную роль в совр. электронике. Тенден-
ция к микроминиатюризации приводит к тому, что размер
активной области ПП прибора становится сравнимым с дли-
ной свободного пробега носителей, так что последние про-
ходят эту область либо вообще без столкновений с крист,
решёткой, либо испытывая небольшое число столкновений
(в таких случаях говорят соответственно о баллистич. либо
квазибаллистич. переносе носителей). Квантовые Р. э. реа-
лизуются в т. н. квазидвумерных электронных системах —
слоях пространств, заряда в приповерхностной области ПП,
в частности в МДП-структурах типа AI — S1O2—Si и в ге-
теропереходах типа GaAs — AlxGaf__xAs. Такие системы на-
чинают находить применение в полевых транзисторах с вы-
сокой подвижностью эл-нов, гетеролазерах со сверхтонким
активным слоем и др. устр-вах.
Лит.: Абрикосов А. А., Введение в теорию нормальных металлов,
М., 1972; Ларсон Д. К., в кн.: Физика тонких пленок, пер. с англ., т. 6,
под ред. М. X. Франкомба, Р. У- Гофмана, М., 1973; Кравченко А. Ф.,
Митин В. В., Скок Э. М., Явления переноса в полупроводниковых
пленках, Новосиб., 1979; Луцкий В. Н., Пи нс кер Т. Н.( Размерное
квантование, М_, 1983; Аскеров Б. М., Электронные явления переноса
в полупроводниках, М., 19В5; Рашба Э. И., Грибников 3. С., Крав-
ченко В. Я., в кн.: Электроны проводимости, под ред. М. И. Каганова
и В. С. Эдельмана, М., 19В5. Э. М. Эпштейн.
РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ электронно-
лучевого прибора, характеризует его способность
различать мелкие детали отображаемого, передаваемого
или преобразующего изображения. В приёмных электронно-
лучевых приборах Р. с. определяется размером или числом
элементов изображения, различимых визуально или соот-
ветствующих заданному контрасту изображения: шириной
линии, прочерчиваемой электронным лучом на экране ЭЛП;
наибольшим числом раздельно отображаемых линий (штри-
хов) по высоте, диагонали или диаметру экрана либо на
единице длины; макс, числом элементов изображения в
строке и т. д. В передающих электронно-лучевых при-
борах Р. с. оценивают по числу различимых чередующихся
тёмных и светлых узких полос («линий») передаваемого
изображения телевиз. испытат. таблицы при его воспроиз-
ведении на экране видеоконтрольного устр-ва высокой раз-
решающей силы. Линии измеряются в направлении строч-
ной развёртки на длине, равной высоте растра, а измерен-
ной величине приписывается назв. числа «телевизионных
линий». Такую же меру используют для оценки Р. с.
электронно-лучевых преобразователей электрических сиг-
налов при воспроизведении выходных сигналов на видео-
контрольном устр-ве в процессах записи и считывания
информации. Обычно в качестве количеств, характеристики
Р. с. всех групп ЭЛП выбирают ч а с т о т н о-к онтрастную
характеристику, связывающую пространств, частоту
(напр., число тёмных и светлых элементов на строке растра)
с глубиной модуляции яркости изображения (для приём-
ных ЭЛП) или выходного электрич. сигнала (для передаю-
щих и преобразоват. ЭЛП). При этом глубина модуляции
определяется как отношение разности макс, и мин. зна-
чений соответствующей величины к её макс, значению.
Лиг.: Миллер В. А., Куракин Л. А., Приемные электроннолучевые
трубки, 2 изд., М., 1971. В. Л. Герус.
РАЗЪЁМ, то же, что соединитель.
РАССЁЯНИЕ ВОЛН, изменение характеристик волн
(направления распространения, интенсивности, частоты,
поляризации), распространяющихся в среде с неоднород-
ностями. В зависимости от типа Неоднородностей разли-
чают: а) Р. в. на объектах с размерами а^Х (X — длина
волны), к-рые можно описать на основе теории дифракции
волн; б) Р. в. на хаотически распределённых неоднород-
ностях в среде или на поверхности их раздела, напр.
рассеяние звука на волнующейся поверхности моря, ультра-
звука в поликристаллах, радиоволн в турбулентной атмо-
сфере, света на шероховатой поверхности, на флуктуациях
плотности газа (молекулярное Р. в.). Рассеянием света
объясняется свечение несамосветящихся предметов.
Если частота колебаний при Р. в. не меняется, рассеяние
наз. упругим (или рэлеевским), если меняется,—
н е у п р у г и м. Р. в., обусловленное изменением характерис-
тик среды под действием падающей или рассеянной волны,
наз. вынужденным (см., напр.. Вынужденное рассеяние
света).
Р. в. характеризуется дифференциальным эффек-
тивным сечением рассеяния do (в элемент телес-
ного угла dQ) или полным эффективным сечением
и. Напр., в случае рэлеевского рассеяния света на неодно-
родностях с размерами а<§^Х величина о—Х~ сильно
возрастает с уменьшением X.
Явление Р. в. широко используется в самых разл. областях
науки и техники: в радио- и эхолокации, при изучении
состава сред и др. Процессы вынужденного рассеяния света
лежат в основе лазерной спектроскопии и широко исполь-
зуются в лазерах с перестраиваемой частотой.
Лит.: Ахманов С. А., Коротеев Н- И., Методы нелинейной оптики
в спектроскопии рассеяния света, М., 1981; Крауфорд Ф., Волны, пер.
с англ., 3 изд., М., 1984. С. Г. Тиходеев.
РАСТР (нем. Raster, от лат. raster, rastrum — грабли,
мотыга) в электронно-лучевых приборах, рисунок,
образуемый следом электронного луча на мишени или
экране электронно-лучевого прибора в процессе развёртки.
Различают строчный, точечный, круговой, спиральный Р.
и др. Так, строчный Р., используемый в телевиз. устр-вах,
представляет собой совокупность строк, на к-рые разлага-
ется передаваемое изображение (при его считывании с
мишени передающего электронно-лучевого прибора), или
совокупность строк воспроизводимого изображения (при
его синтезе на экране кинескопа), составляющих телевиз.
кадр. В вещат. телевидении Р. имеет прямоугольную
форму. Его формат (отношение ширины к высоте) равен
4:3, 5:3 или 5:4. В отсутствие видеосигнала или при постоян-
ном его значении Р. на экране кинескопа воспринимается
как равномерно светящийся прямоугольник.
РЕАКТЙВНАЯ ЛАМПА, устройство, состоящее из элект-
ронной лампы (обычно пентода) с подключённой к ней
фазосдвигающей цепочкой; обладает управляемым реактив-
ным входным сопротивлением, к-рое регулируется изме-
нением напряжения на управляющей сетке лампы. Р. л.
применялись в радиотехн. устр-вах (напр., в системах авто-
подстройки частоты генераторов электрич. колебаний,
электронной перестройки собств. частоты резонансных кон-
туров, при частотной модуляции колебаний); с развити-
ем ПП электроники практически полностью вытеснены
устр-вами, использующими варикапы и (реже) транзисторы.
РЕАКТОПЛАСТЫ (термореактивные пластмас-
сы), пластические массы, переработка к-рых в изделия
сопровождается необратимой хим. реакцией, приводящей
к образованию неплавкого и нерастворимого материала.
Р. имеют более высокие, чем термопласты, показатели
по твёрдости, модулю упругости, теплостойкости, усталост-
ной прочности, более низкий темп-рный коэф, расшире-
ния. Распространены Р. на основе феноло-формальдегид
30 Энц. словарь «Электроника»
РЕБИКОН
466
ных, эпоксидных, карбамидных и полиэфирных смол. Со-
держат обычно большие кол-ва наполнителя (до 80—85%
по массе) — волокна (стеклянные, углеродные, асбестовые
или др.), порошки (каолин, древесная мука, графит, слю-
дяная мука, металлич. порошки). Наполнители служат для
увеличения механич. прочности, теплостойкости, хим. стой-
кости, придания диэлектрич., антифрикционных и др. не-
обходимых св-в.
В электронном приборостроении Р. используют для изго-
товления печатных плат, ламповых панелей, каркасов резис-
торов, нагревостойких трансформаторов, катушек индуктив-
ности, деталей переключателей, разъёмов и др.
Широкое применение получили премиксы — смеси по-
лиэфирных или эпоксидных смол с минеральным напол-
нителем (50—80%, в т. ч. волокнистого 5—30%) и спец,
добавками (напр., загустителем). Премиксы обладают
хорошей технологичностью (связующие не содержат раство-
рителя и отверждаются с высокой скоростью без выделения
побочных продуктов при относительно низком давлении
0,5—10 МПа). Теплостойкость премиксов 120—180 "С, уд.
сопротивление 10' —1014 Ом-м, тангенс угла диэлектрич.
потерь 0,02—0,03 при частоте 1 МГц. Используются для гер-
метизации ПП приборов, микромодулей, линий задержки,
катушек индуктивности, конденсаторов и др., а также в
качестве конструкц. материалов для изготовления деталей
и узлов СВЧ устр-в.
Лит. см. при ст. Пластические массы. Г. Ф. Виноградова.
РЕБИКбН, видикон с обратным электронным пучком,
в к-ром электрич. сигнал снимается с коллектора, прини-
мающего модулированный поток вторичных электронов,
усиленный вторично-электронным умножителем. Использо-
вание обратного электронного пучка и вторично-электрон-
ного умножителя позволяет работать при малом токе пучка,
что способствует получению высокой разрешающей способ-
ности прибора (до 11 тыс. телевиз.
линий при диаметре
изображения 70—90 мм). Р., как правило, отличаются боль-
шой площадью растра и предназначены для работы в
нестандартных (малокадровых) режимах разложения при
передаче световых изображений со сверхвысокой детали-
зацией.
РЁВЕРСНАЯ ФОКУСИРОВКА (от англ, reverse —
противоположный, обратный), фокусировка электронных
пучков (преим. интенсивных) знакопеременным магнито-
статич. полем с таким распределением продольной со-
ставляющей магн. индукции Вг вдоль оси пучка, при к-ром на
отдельных участках Bz изменяет своё направление на про-
тивоположное (происходит т. н. реверс), а между этими
участками остаётся практически постоянной (рис., а, б, в).
По фокусирующим св-вам Р. ф. близка к фокусировке одно-
родным магн. полем (см. Электронный пучок), однако
в принципе не позволяет получить пучок без пульсации
границы из-за возмущающего действия реверсов. Чтобы
возмущающее действие было небольшим, длину реверсного
участка выбирают малой по сравнению с плазменной дли-
ной волны (см. Пространственный заряд) и вводят компен-
сирующие выбросы магн. поля в области действия реверса
(рис., а, б). Если Bz — периодич. ф-ция, то Р. ф. имеет
области устойчивости и неустойчивости (см. Магнитная
периодическая фокусировка), однако в области неустойчи-
вости колебания границы пучка нарастают относительно
медленно. Существует оптим. режим Р. ф., для к-рого харак-
терна периодич. пульсация границы пучка с мин. амплиту-
дой (рис., г). Р. ф. обычно осуществляют с помощью фо-
кусирующих систем (см. Магнитное фокусирующее устрой-
ство) с малым числом реверсов (1 или 2). Если число
реверсов не превышает 5—6, то возможна работа в области
неустойчивости, что является достоинством реверсной фоку-
сирующей системы по сравнению с магн. периодич. фоку-
сирующей системой. Конструкция реверсной фокусирующей
системы показана на рисунке (д). Масса таких систем мень-
Реверсная фокусировка. Распределение продоль-
ной составляющей магнитной индукции Bz
вдоль оси z при реверсной фокусировке
с компенсирующими выбросами магнитного по-
ля (а, б); трапецеидальное распределение
магнитного поля (в); форма электронного
потока в оптимальном режиме реверсной
фокусировки (г), схема конструкции реверсной
фокусирующей системы с трапецеидальным
распределением Bz (д): f—полюсный наконеч-
ник; 2 — постоянный магнит кольцевой или
трубчатой формы; г — радиус электронного
пучка.
ПК
ОК
ПК-
„Установка О”
о
ок-
„Установка
а
б
д
Регистр. Функциональная схема (а) и услов-
ное графическое обозначение (б) регистра
с приёмом и выдачей слова параллельным
кодом: ПК—'управляющий сигнал выдачи слова
прямым кодом; ОК — управляющий сигнал вы-
дачи слова обратным кодом; «установка 0» —
управляющий сигнал сброса регистра в нуль,
хл______р .... Х| — сигналы прямого кода;
хл__|, , Xi — сигналы обратного кода;
логический элемент «И»; Г —- триггер; S, R —
установочные входы триггера — единичный и ну-
левой соответственно; п — номер разряда; RG —
обозначение регистра.
$*;*;*;« fi»S5*5
Ш ЙШ ж
467
РЕГУЛЯТОР
me, чем фокусирующих систем с однородным магн. полем,
но обычно больше массы магн. периодич. фокусирующих
систем. Р. ф. применяется в клистронах, малошумящих ЛБВ
И др. электровакуумных СВЧ Приборах. А. И. Ищенко.
РЕГЕНЕРАТЙВНО-УСИЛЙТЕЛЬНЫИ МАГНЕТРОН,
синхронизированный магнетрон, в к-ром в отсутствие
внешнего (входного) СВЧ сигнала, а также при отстройке
его за пределы полосы синхронизации автогенерация от-
сутствует. Это достигается либо за счёт понижения внеш,
добротности колебат. системы, либо за счёт ограничения
эмиссии катода. Колебания в P.-у. м. возникают на частоте
входного сигнала, вводимого обычно через ферритовый
циркулятор и выходное устр-во или через вентиль и до-
полнит. входное устр-во. Пути реализации регенеративного
усиления в магнетроне предложены в нач. 60-х гг. 20 в.
И. В. Лебедевым в СССР и Дж. Клайном в США. P.-у. м.
применяются в качестве усилителей радиопередающих СВЧ
устр-в ср. и повыш. мощности, когда требуется узкая полоса
частот (0,2—2%); коэф, усиления 13—25 дБ.
Лит.: Электронные приборы СВЧ, М., 1985.
РЕГЙСТР ЭВМ, блок ЭВМ для временного хранения чисел
(информации), адресов, команд (или их частей) и пр. данных,
необходимых в процессе выполнения вычислит, операций.
Р. представляет собой ряд (цепочку) однотипных элементов
с двумя устойчивыми состояниями, обычно триггеров, в
каждом из к-рых хранится один бит информации — двоич-
ный разряд; число таких элементов в Р. (его разрядность),
как правило, равно или кратно числу разрядов в машинном
слове. Помимо триггеров в состав Р. входят вспомогат.
цепи и элементы, обеспечивающие в общем случае выпол-
нение следующих операций: установку Р. в нуль («установ-
ка 0», или «сброс Р.»), приём слова и его передачу, преоб-
разование кода (прямого в обратный и наоборот, последо-
вательного в параллельный и наоборот), сдвиг хранящегося
в Р. кода слова вправо или влево на требуемое число
разрядов, логич. сложение и умножение, поразрядное сло-
жение. Конкретные Р. могут выполнять лишь отдельные
из указанных операций.
Обычно в ЭВМ имеется набор Р. разл. назначения, напр.
Р. центр, устр-ва управления, Р. арифметич. устр-ва, Р.
запоминающих устр-в. В центр, устр-во управления входят Р.
адреса (где обычно хранится код адреса ячейки памяти
на время записи или считывания с неё информации), Р.
команд (где хранится код команды на время её выполне-
ния), индексный Р. (предназначенный для хранения кодов,
используемых для модификации команд); на Р. арифметич.
устр-ва выполняются логич. и арифметич. операции; в сос-
тав ЗУ входят Р. адреса и Р. числа (записываемого или
считываемого из ячейки памяти по адресу, содержащемуся
в Р. адреса). Число Р. в ЭВМ, их разрядность и схемно-
конструктивные особенности зависят от общей структуры
ЭВМ, функцион. назначения Р. и используемой в ЭВМ
элементной базы. Если при приёме слова в Р. или выдаче
его из Р. все разряды слова передаются одновременно,
то Р. наз. параллельным (рис.); если разряды слова пере-
даются последовательно во времени один за другим, то Р.
наз. последовательным; Р., допускающий обе формы приё-
ма (передачи) слова, наз. последовательно-параллельным.
Приём слова, его выдача и др. операции в Р. выпол-
няются по сигналам центрального или местного устр-ва
управления. Большинство Р. имеют общие для всех разрядов
шины (каналы) сигналов управления приёмом и выдачей
слова, в частности для одноврем. установки всех разрядов
Р. в нулевое состояние — «установки 0». Напр., при приёме
кода слова в параллельный Р. (рис.) сначала на общую шину
подаётся сигнал «установка 0» (т. о. стирается содержав-
шееся в Р. слово), а затем на установочные (единичные)
входы триггеров подаются сигналы кода записываемого
слова (хп, хп__р ..., Xi). Выдача слова (в прямом или обратном
коде) осуществляется с вентилей, присоединённых к пря-
мым и инверсным выходам триггеров, по сигналам переда-
чи прямого кода (ПК) или обратного кода (ОК) (одно-
врем. появление сигналов ПК и ОК запрещено); при этом
сигнал, соответствующий «1» кода слова, возникает на выхо-
де к.-л. разряда Р. только в том случае, если триггер этого
разряда находится в состоянии «1». Если шины подачи
управляющих сигналов в ПК и ОК соединить в одну, то при
подаче на неё управляющего сигнала слово выдаётся одно-
временно и с прямых и с инверсных выходов, т. е. на выходах
Р. возникают одновременно и прямой и обратный коды
хранящегося слова; такая передача слов наз. передачей
парафазным кодом (применяется, в частности, при модифи-
кации команд). При выполнении операции сдвига на все
разряды одновременно подаётся управляющий сигнал, по
к-рому выходные сигналы с каждого разряда Р. передаются
на соответствующие входы соседних (справа или слева)
разрядов в направлении сдвига. В результате происходит
перезапись слова вправо или влево на один разряд. Соот-
ветствующим подбором связей между разрядами (тригге-
рами) Р. можно организовать сдвиг слова на любое кол-во
разрядов.
Работа Р. оценивается гл. обр. быстродействием — вре-
менем переключения его запоминающих элементов. Р., вы-
полненные в виде ИС на МОП-структурах, обеспечивают
быстродействие до 106, а на биполярных структурах —
до 10й переключений в 1 с.
Лит.: Справочник по цифровой вычислительной технике. (Процессоры и
память), под ред. Б. Н. Малиновского, К., 1979; Заморим А. П., Мя-
чев А. А., Селиванов Ю. П., Вычислительные машины, системы,
комплексы. Справочник, М., 1985. Б. С. Мельников, В. Г. Фролкин.
РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ РЕЗЙСТОР, переменный резис-
тор, предназначенный для многократной регулировки па-
раметров электрич. цепей радиоэлектронной аппаратуры в
процессе её работы. Различают Р. р. с круговым (роторные)
и линейным (движковые) перемещением подвижного кон-
такта, с одним или неск. резистивными элементами. Пре-
имущества движковых Р. р.— наглядность положения под-
вижного контакта и удобство регулирования сопротивления,
такие Р. р. имеют большие (по сравнению с роторными)
габаритные размеры; в малогабаритной РЭА часто исполь-
зуют т. н. дисковые Р. р.
Резистивный элемент Р. р. изготовляется из высоко-
омной проволоки, углеродистых и керметных композиций
и др. резистивных материалов. Конструктивно Р. р. могут
состоять из одной или неск. секций, каждая из к-рых
содержит резистивный элемент и подвижную систему; сек-
ции могут размещаться в отд. корпусах или по 2 и более в
одном общем корпусе (многоэлементные Р. р.). Управление
многоэлементными роторными Р. р. осуществляется с по-
мощью неск. концентрич. валов или одного общего вала;
движковыми Р. р.— с помощью неск. независимых ручек или
одной общей ручки. Многие Р. р. имеют дополнит, отводы,
расположение к-рых зависит от требуемого распределения
сопротивлений. Наиболее часто отводы Р. р. располагаются
на 1/з, 1/г и 2/з полного перемещения подвижной системы.
Номинальная мощность рассеяния проволочных Р. р.
0,25—100 Вт, непроволочных 0,01—5 Вт, номинальное со-
противление соответственно 2,2—5-105 Ом и 10—15 -106 Ом.
Специфич. параметром многоэлементных Р. р. является раз-
баланс— отношение напряжения, снимаемого с одного
резистора, к соответствующему напряжению, снимаемому
с другого резистора, при перемещении их подвижной
системы. Для большинства типов Р. р. величина разбаланса
равна 2—4 дБ.
Лит.: Резисторы. Справочник, под ред. И. И. Четверткова, М., 1981;
Резисторы. Справочник, под ред. И. И. Четверткова, В. М. Терехова,
М., 1987. Л. П. Кошкина.
РЕГУЛЙРУЮЩАЯ ЛАМПА, электронная лампа, ис-
пользуемая в качестве управляющего элемента в сильно-
точных и высоковольтных электронных стабилизаторах.
Р. л. конструктивно выполняются в виде металлостеклян-
ных тетродов с оксидным подогревным катодом, рассчитан-
ных на токи до сотен мА и анодные напряжения до 10—
30 кВ, и мощных металлокерамич. триодов и тетродов
с торированным карбидированным катодом прямого накала
(токи до десятков А, напряжения до 200 кВ). В роли Р. л.
могут быть использованы импульсные модуляторные лампы
и генераторные лампы с высокой электрич. прочностью.
РЕГУЛЯТОР электрический (от лат. regulo — приво-
жу в порядок, налаживаю), устройство (или комплекс уст-
ройств) в системе автоматич. регулирования, вырабатываю-
РЕЗЕРВИРОВАНИЕ
щее и осуществляющее за счёт электрич. энергии управ-
ляющие воздействия в соответствии с требуемым законом
регулирования физ. величины (электрич. напряжения, тока,
частоты, давления и т. д.). Р. с помощью чувствительного
(измерительного) элемента, подключаемого к выходу
объекта, измеряет в зависимости от принципа регулирования
либо саму регулируемую величину, либо возмущающее воз-
действие, а затем при помощи преобразоват. или вычислит,
устр-ва (т. н. управляющего элемента) формирует соответ-
ствующее управляющее воздействие на регулирующий
орган объекта (рис.). В состав Р. могут также входить
настраиваемые корректирующие устр-ва, предназначенные
для обеспечения устойчивости и требуемой точности ре-
гулирования, и усилители, повышающие мощность выходной
величины Р. до значения, достаточного для приведения в
действие исполнит, устр-ва регулирующего органа. Кроме
того, получившие распространение Р. по отклонению имеют
устр-во сравнения — т, н. нуль-орган, выполняющий
вычитание текущего значения х регулируемой величины из
заданного значения хо, вырабатываемого задающим
устр-вом. В нек-рых Р. возможно совмещение ф-ций неск.
элементов (устр-в) в одном конструктивном блоке.
Вследствие инерционности элементов Р. его выходная
величина и определяется дифференциальным уравнением
вида: u=F(e, е', е" ...), где е=хо(Т)—x(f). В случае непрерыв-
ной ф-ции Р. наз. Р. непрерывного действия. Если же
в Р. производится квантование сигнала, то такой Р. наз. Р.
дискретного действия (импульсным — при квантова-
нии по времени, релейным — по уровню, цифровым —
по времени и уровню).'Различают Р. прямого дейст-
вия, в к-рых на регулирующий орган воздействует не-
посредственно выходная величина чувствит. элемента, и Р.
непрямого действия, имеющие усилители мощности,
к-рые управляют поступлением энергии от постороннего
(внешнего) источника; Р. статические, при использовании
к-рых установившееся значение регулируемой величины за-
висит от нагрузки (напр., пропорциональные Р.), и астати-
ческие (значение регулируемой величины не зависит от
нагрузки).
По способу регулирования Р. делятся на стабилизаторы
(служащие для поддержания постоянства регулируемой
величины), программные Р. (изменяющие эту величину
по заданному закону), следящие Р. (осуществляющие
изменение в соответствии с измеряемым внеш, процессом)
и экстремальные Р. (для к-рых характерно установ-
ление и поддержание особого режима работы управляемо-
го объекта); по типу силовых приборов (управляющего
и исполнит, элементов) — на полупроводниковые (транзис-
торные, тиристорные), электровакуумные (в т. ч. газораз-
рядные), ферромагнитные и др.
В качестве осн. характеристик Р. выделяют: статическую,
связывающую входную и выходную переменные в устано-
вившемся режиме; амплитудно- и фазочастотные, опреде-
ляющие зависимость коэф, передачи задающего воздейст-
вия и фазового сдвига от частоты. Р. широко применяют
для управления эл.-магн. устр-вами и электродвигателями,
для регулирования уровня передаваемой в нагрузку
электрич. энергии, В совр, электротехн. системах всё боль-
_____________ 468 I
шее распространение получают Р. в микроэлектронном
исполнении.
Лит.: Устройства и элементы систем автоматического регулирования
и управления, под ред. В. В. Солодовникова, кн. 1, М., 1973; Основы
автоматического управления, под ред. В. С. Пугачева, 3 изд., М., 1974;
Теория автоматического управления, под ред. А. А. Воронова, 2 изд.,
ч. 1—2. М., 1986. С. С. Букреев, Г. Л. Коваленко.
РЕЗЕРВИРОВАНИЕ (от лат.
раняю), один из осн. способов
reservo — сберегаю, сох-
обеспечения заданного
уровня надёжности изделия (напр., электронного устрой-
ства) при недостаточной надёжности его элементов. Цель
Р.— сохранить работоспособное состояние изделия в целом
при отказе одного или неск. элементов (см. Работоспо-
собность). Достигается введением в структуру изделия
дополнит, элементов и межэлементных связей (структур-
ное Р.), а также в результате использования запаса
времени на выполнение изделием заданных ф-ций (вре-
менное Р.), избытка информации, позволяющего компен-
сировать потери или устранить искажение нек-рой части
передаваемой или обрабатываемой информации (инфор-
мационное Р.), дополнит, функциональных возможнос-
тей, предусмотренных в изделии, напр. при отказе одного
элемента его ф-ции наряду со своими основными выпол-
няет другой элемент (функциональное Р.), способности
элементов выдерживать избыточную нагрузку (нагрузоч-
ное Р.).
В электронных устр-вах и системах наиболее распрост-
ранено структурное Р., к-рое подразделяется на общее
(резерв предусматривается на случай отказа устр-ва в це-
лом, т. е. производится полная замена отказавшего устр-ва),
раздельное (резервируются отд. части устр-ва — блоки,
узлы, элементы) и смешанное (сочетание общего и раз-
дельного Р.). Элементы минимизированной структуры элект-
ронного устр-ва, обеспечивающие его работоспособность,
наз. основными элементами (ОЭ); элементы, используемые
для обеспечения работоспособности устр-ва в случае отка-
за ОЭ, наз. резервными элементами (РЭ). Отношение числа
РЭ к числу ОЭ наз. кратностью Р.; наиболее часто встре-
чается однократное Р., или дублирование. В зависи-
мости от состояния РЭ до момента включения их в работу
различают резерв нагруженный (при к-ром РЭ нагружены
так же, как ОЭ), облегчённый (РЭ нагружены меньше,
чем ОЭ) и ненагруженный (РЭ практически не несут на-
грузки). Одним из важных условий Р. является возможность
совместной работы ОЭ и РЭ на общую нагрузку. Большое
значение для Р. электронных устр-в имеет способ соеди-
нения ОЭ и РЭ в составе резервной группы. При пост,
соединении все элементы, как ОЭ, так и РЭ, подключены
к общей нагрузке в течение всего периода работы устр-ва.
При полупостоянном соединении на общую нагрузку рабо-
тают только исправные элементы, а отказавший элемент
отключается от нагрузки. При полузамещении с общей
нагрузкой соединяют лишь исправные ОЭ, а при отказе
одного из них подключается РЭ, но отказавший элемент при
этом не отключается. При замещении к общей нагрузке
также подключают только исправные ОЭ; в случае отказа
одного из них к нагрузке подключается РЭ, а отказавший
элемент отключается (т. е. замещается). Отключение ОЭ
Регулятор. Структурные схемы автоматического
регулирования по отклонению (а), по возмуще-
нию (б) и комбинированного (в); хс — заданное
значение регулируемой величины; с — динами-
ческая ошибка (рассогласование); U — управ-
ляющее воздействие; f — возмущающее воздей-
ствие (нагрузка); х — регулируемая величина.
Кружком, разделённым на секторы, обозначено
сравнивающее устройство.
469 РЕЗИСТОР
и подключение РЭ осуществляются вручную или автома-
тически.
На практике возможности применения Р. ограничиваются
допустимыми массой, объёмом, стоимостью резервируе-
мого изделия и др. факторами. Поэтому при организации
Р. радиоэлектронных устр-в в каждом конкретном случае
(в зависимости от назначения устр-ва, условий и режима
его эксплуатации) выбирают, что важнее: обеспечить макс,
надёжность устр-ва при заданных значениях ограничиваю-
щих факторов либо требуемую надёжность при мин. зна-
чениях ограничивающих факторов.
РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЮКА, химические источ-
ники тока, конструкция к-рых позволяет сохранять их в
неактивном (нерабочем) состоянии достаточно долгое
время и переводить в нужный момент в активное состоя-
ние путём осуществления контактов электродов с электро-
литом или перевода электролита в рабочее состояние.
Сохранность совр. Р. и. т. (10—15 лет) значительно превы-
шает сроки хранения хим. источников тока обычной кон-
струкции. Используются в качестве источников электрич.
энергии в случаях, когда электронная аппаратура должна
долгое время находиться в резерве (напр., при геофиз.
исследованиях).
РЕЗЙСТ (от англ, resist—сопротивляться, противостоять),
органический материал, чувствительный к воздействию
излучения (УФ, рентгеновского, потока электронов или
ионов и др.); применяется в литографии для формирования
рельефного покрытия заданной топологии и защиты ниже-
лежащей поверхности от воздействия травителей. Р. исполь-
зуют обычно в виде жидких композиций (напр., р-ра поли-
мерного чувствительного к излучению соединения в органич.
растворителе), из к-рых формируют слои (жидкий Р.),
или в виде плёнки толщиной 10—100 мкм (плёночный Р.).
Жидкие Р. наносят на рабочую поверхность подложки
(напр., ПП пластину с оксидной, нитридной или металлич.
плёнкой), как правило, центрифугированием, валковым ме-
тодом или пульверизацией. В зависимости от метода на-
несения и состава жидкого Р. возможно формирование
слоёв толщиной от десятых долей до десятков мкм (наибо-
лее тонкие слои получаются центрифугированием). Часто Р.
называют также сформированный слой. Жидкие Р. исполь-
зуют в микроэлектронике преим. для создания инте-
гральных схем. Плёночные Р., предназначенные для воспро-
изведения заданного рисунка с размерами элементов более
20 мкм, применяют гл. обр. при изготовлении печатных
плат. Эти Р. наносят на подложку, как правило, накаткой.
Формирование в слое Р. областей заданной конфигу-
рации осуществляется локальным экспонированием его
одним из видов излучения с последующим проявлением
(подробнее см. в ст. Литография). При локальном экспо-
нировании в Р. происходят физико-хим. превращения с
изменением размера, структуры или полярности моле-
кул, что обусловливает локальное изменение св-в покры-
тия, а следовательно, и возможность удаления после про-
явления облучённых или необлучённых участков. В за-
висимости от чувствительности к разл. видам экспонирую-
щего излучения Р. делятся на фоторезисты, электроноре-
зисты, рентгенорезисты и ионорезисты; по характеру взаи-
модействия с излучением различают позитивные и негатив-
ные Р. Позитивные Р. при экспонировании становятся
легкорастворимыми, и в процессе проявления облучён-
ные участки удаляются. Негативные Р., наоборот, при
воздействии излучения теряют растворимость в проявителе
(полимеризуются), а после проявления удаляются неэкс-
понированные участки. В полученных рельефных областях
Р. служит маской для нижележащей поверхности при трав-
лении.
Осн. характеристиками Р. являются: чувствитель-
ность (определяется мин. дозой экспонирования, при
к-рой участки слоя Р., подлежащие удалению, проявляют-
ся на полную глубину, а оставшиеся сохраняют маскирую-
щие св-ва при травлении); разрешающая способ-
ность (характеризует предельную возможность воспроиз-
ведения наименьших деталей изображения и оценивается
либо по числу линий на 1 мм — при одинаковой ширине
линии и промежутка, либо по ширине отдельной, наиболее
узкой, линии); контраст (характеризует чёткость и глу-
бину воспроизводимого в слое Р. рельефа); микроде-
фектность (оценивается по плотности проколов в слое Р.
или невытравленных точек на проявленных участках после
проявления). Кроме того, Р. характеризуется стойкостью
в условиях травления, определяемой относит, скоростью
разрушения Р. по сравнению с материалом подложки.
Качество воспроизводимого в Р. рисунка и стой костные
св-ва сформированного защитного покрытия зависят как
от состава Р., так и от условий его обработки.
Лит.: Светочувствительные полимерные материалы, под ред. А. В. Ель-
цова, Л., 1985. Ю. И. Кольцов, Г. К. Селиванов.
РЕЗЙСТОР (англ, resistor, от лат. resisto — сопротивля-
юсь), устройство на основе проводника с нормирован-
ным постоянным или регулируемым активным сопротивле-
нием, используемое в электрич. цепях для обеспече-
ния требуемого распределения токов и напряжений
между отд. участками цепи. По назначению Р. подраз-
деляются на три осн. класса: постоянные резисторы, со-
противление к-рых задаётся при изготовлении и сохра-
няется неизменным в допустимых пределах в процессе
эксплуатации; переменные резисторы, сопротивление к-рых
может быть изменено в нек-рых пределах с помощью
подвижного контакта; P.-датчики физ. параметров, напр.
темп-ры или потока излучения (терморезисторы, боломет-
ры), освещённости (фоторезисторы), напряжённости
электрич. поля (варисторы), магн. поля (магниторезисторы).
Основу Р= составляет резистивный элемент (РЭ), выпол-
няемый из спец, материалов, обладающих исключительно
электронным типом проводимости, получивших назв. ре-
зисторных (резистивных) м а т е р и а л о в. Осн. тре-
бованием, предъявляемым к резисторным материалам для
пост, и перем. Р., является предельно слабая зависимость
их уд. электрич. сопротивления от темп-ры, освещённости
и др. внеш, факторов. Для резисторных материалов,
используемых в P.-датчиках физ. параметров, наоборот,
необходима высокая чувствительность к к.-л. одному из этих
факторов. Кроме того, все резисторные материалы должны
обладать высокой термостойкостью, стабильностью всех
электрофиз. свойств в процессе эксплуатации, коррозион-
ной устойчивостью, создавать достаточно малую термоэдс
при контакте с др. материалами. Значения сопротивления
совр. Р. лежат в диапазоне от единиц до 1012 Ом, при
этом диапазон величин q резисторных материалов изме-
няется от 10— до 106 Ом-см. Указанные пределы значений
Q характерны для ПП материалов. Однако все ПП материалы
обладают резко выраженной зависимостью у от темп-ры
и поэтому в большинстве случаев не могут быть исполь-
зованы для изготовления РЭ пост, и перем. Р. В качестве
резисторных материалов для этих двух классов Р. служат,
как правило, композиц. материалы, в состав к-рых входят
металлы, ПП, диэлектрики, сплавы металлов, модификации
углерода, соединения металлов платиновой группы, смеси
оксидов переходных металлов и др. Для изготовления
P.-датчиков физ. параметров нашли широкое применение
сложные ПП соединения. На основе легированного моно-
крист. кремния в едином технологич. процессе производ-
ства ИС изготовляются пост, полупроводниковые моно-
кристаллические резисторы.
В зависимости от конструкции и технологии изготовления
Р. подразделяются на плёночные, объёмные, фольговые
и проволочные. Реализация РЭ в виде плёнки является
наиболее распространённым способом конструктивного
оформления Р. Для изготовления плёночных РЭ чаще всего
применяются вакуумная напылительная техника, ионно-
плазменная технология, методы трафаретной печати, пиро-
литического осаждения резисторных материалов. Для изго-
товления РЭ в форме объёмных тел разл. конфигурации
широко используются приёмы технологии керамич. мате-
риалов. Для обеспечения механич. и климатич. устойчи-
вости Р. помещаются в корпуса разл. конструкции или защи-
щаются изолирующими компаундами. Для присоединения
к др. элементам электрич. цепи Р. снабжаются выводами.
РЕЗИСТОРНАЯ
470
К осн. параметрам Р. относятся следующие. Номиналь-
ное электрическое сопротивление RH и до-
пуск; задаётся при изготовлении Р. Величина RH лежит в
пределах от единиц Ом до 1000 ГОм, численные значения
этой величины стандартизованы для каждого типа Р. Фактич.
значение сопротивления Р. может отличаться от RH на вели-
чину допуска. Допускаемые отклонения от номинального
значения лежат в пределах ±(0,001—20)%.
Номинальная мощность рассеяния Рн — наи-
большая мощность, к-рую Р. может рассеивать в заданных
условиях в течение гарантированного срока эксплуатации
при сохранении значений осн. параметров в установлен-
ных пределах. Величина Рн зависит от конструкции Р.,
св-в используемых резисторных материалов, темп-ры окру-
жающей среды, давления и электрич. нагрузки. Лежит в
пределах от сотых долей Вт до неск. сотен Вт.
Предельное рабочее напряжение Un; для каж-
дого типа Р. устанавливается исходя из его конструкции,
требований длит, работоспособности и определяется гл.
обр. электрич. прочностью и допустимым тепловым нагре-
вом РЭ. Лежит в пределах от долей В до неск. десятков
тыс. В.
Рабочая температура Тр; для большинства Р. нахо-
дится в пределах от —60 С до 100—200 °C.
Температурный коэффициент сопротивле-
ния а • характеризует относит, обратимое изменение со-
противления Р. при изменении темп-ры РЭ на один градус
и определяется соотношением:
Величина ае определяется электрофиз. св-вами материала
РЭ. Чем меньше тем выше качество пост, и перем. Р.
Наименьшим значением aQ обладают фольговые прецизион-
ные Р. [<iq=±(5—20)-10~6 К-’]; лучшие керметные резисто-
ры (постоянные и переменные) имеют aQ==±(25—200)Х
Х10-6К~’. Наибольшим значением обладают перемен-
ные композиционные сажеполимерные Р. (до 2000Х
ХЮ-6 К-’). Для терморезисторов зависимость сопротивле-
ния от темп-ры подчиняется экспоненциальному закону
R=Aexp(B/T), поэтому вычисляется по ф-ле —в/г.
Постоянная В наз. коэф, термич. чувствительности; её
величина зависит от материала РЭ и находится в пределах
(2000—7000) К.
Уровень собственных шумов; определяется от-
ношением действующего значения перем, составляющей
флуктуаций напряжения (см. Шум), выражаемой в мкВ,
к приложенному пост, напряжению, выражаемому в В.
У большинства Р. уровень собств. шумов не превышает
20 мкВ/В.
К осн. характеристикам Р. всех классов относятся также
такие, как мин. наработка, изменение сопротивления Р.
в течение времени мин. наработки и к концу срока сохра-
няемости, стойкость к механич., климатич. и радиац. воздей-
ствиям и др= Кроме того, Р. характеризуются большим
числом параметров, специфичных для каждого класса, вида
и типа. Напр., для перем. Р. важными параметрами являются:
функциональная характеристика — зависимость сопротив-
ления Р. от перемещения подвижной контактной системы;
износоустойчивость — способность Р. обеспечивать макси-
мально допустимое число циклов перемещения его под-
вижной системы; ряд др. параметров. Для терморезисто-
ров к числу специфич. параметров относятся: коэф, рас-
сеяния, равный мощности рассеяния при разности темп-р
Р. и окружающей среды в один градус (мВт/град); коэф,
энергетич. чувствительности, равный мощности, к-рую необ-
ходимо подвести к Р., чтобы его сопротивление умень-
шилось на 1 % (выражается в мВт); постоянная времени
(выражается в с), характеризующая инерционность термо-
резистора. Для варисторов к числу осн. параметров отно-
сят коэф, нелинейности — отношение статич. сопротивления
в данной точке ВАХ к динамич. сопротивлению в той же
точке. Для фоторезисторов важными параметрами явля-
ются: спектральная характеристика, определяющая чувст-
вительность фоторезистора при воздействии на него
излучения соответствующей длины волны; постоянная вре-
мени; люксамперная характеристика, представляющая
собой зависимость фототока от интенсивности падающего
излучения; удельная чувствительность — отношение фото-
тока (мкА) к падающему на фоторезистор световому
потоку (лм) и приложенному напряжению (В).
Система условных обозначений Р., принятая в СССР,
содержит неск. элементов. Первый элемент — буквы —
обозначает тип Р.: Р — резисторы постоянные; РП — резис-
торы переменные; ТР — терморезисторы с отрицат. <х ;
ТРП — терморезисторы с положит, а ; БП — болометры
полупроводниковые; ВР — варисторы; HP — набор Р- (ре-
зисторная микросхема). Второй элемент — цифра — обо-
значает: 1 — не проволочные Р.; 2 — проволочные или
металлофольговые Р. Третий элемент — набор цифр —
обозначает код разработки.
Лит.: Мартюшов К. И., Зайцев Ю. В., Технология производства
резисторов, М., 1972; Резисторы. Справочник, под ред. И. И. Четверткова,
М., 1981; Мартюшов К. И., в сб.: Обзоры по электронной технике.
Сер. 5, в. 2, М., 1985; Резисторы. Справочник, под ред. И. И. Четверткова,
В. М. Терехова, М., 1987. К. И. Мартюшов.
РЕЗЙСТОРНАЯ МИКРОСХЕМА, интегральная схема,
содержащая только резисторы и проводники, размещённые
на общей подложке. По функциональному назначению
Р. м. разделяют на делители напряжения (тока) и резис-
торные сборки, в к-рых отд. резисторы могут использовать-
ся автономно (рис.). По схемотехн, построению различают
Р. м., в к-рых резисторы гальванически не связаны друг
с другом, и Р. м. с последовательным, параллельным и
параллельно-последовательным соединением резисторов.
Схемотехн, построение Р. м., как правило, отражает её
Резисторная микросхема. Примеры типовых
резисторных микросхем: а — резисторной сбор-
ки; б — нерегулируемого делителя напряжения;
в — двоичного N-разрядного делителя напряже-
ния (тока); г — Т-образного аттенюатора; R —
резисторы.
471
РЕЗОНАНС
функциональное назначение» По конструктивному испол-
нению Р- м. изготовляют как бескорпусными, так и в стан-
дартных корпусах.
Осн. параметрами Р. м. являются: номинальное электрич.
сопротивление резисторов и допуск на номинальное сопро-
тивление; темп-рный коэф, сопротивления; мощность рас-
сеяния (отд. резисторов и Р. м. в целом); рабочее напря-
жение. Для Р. м., выполняющей функции делителя напря-
жения, важны также относит, погрешность коэф, деления
(коэф, передачи, равный отношению напряжения на выхо-
де к напряжению на входе), время установления пере-
ходных процессов и др.
Совершенствование методов тонко- и толстоплёночной
технологии, использование планарной технологии, обеспе-
чивающей высокую однородность характеристик элементов,
изготовленных в одном технологич. цикле, позволили
создать высоконадёжные прецизионные Р. м. с относит,
погрешностью 0,001 %. Р. м. широко применяют в цифро-
аналоговых и аналого-цифровых преобразователях, входных
цепях вольтметров, для цифровой индикации измерит,
приборов или в качестве нагрузки в многократно пов-
торяемых узлах схем.
Лит.: Справочник по интегральным микросхемам, под ред» Б. В. Тараб-
рина, 2 изд., М-, 1980. В- В. Дубровский.
РЕЗИСТОРНАЯ СБОРКА, совокупность резисторов,
собранных в единую конструкцию и соединённых электри-
чески по определённой схеме (или не соединённых).
РЕЗЙСТОРНО-ТРАНЗЙСТОРНАЯ ЛбГИКА (РТЛ),
способ реализации логических операций и др. преобра-
зований дискретной информации посредством электронных
устройств (логических элементов), выполненных на резис-
торных сборках и транзисторах, причём логич. операции
выполняются резисторной сборкой, а транзистор служит
усилителем-инвертором. Такие логич. элементы (рис. 1)
имеют сравнительно невысокое быстродействие (порядка
30—50 нс), но обеспечивают относительно большое значе-
ние коэф, объединения по входу К>4. Для повышения
быстродействия (до 10—15 нс) логич. элементов входные
резисторы (в резисторной сборке) шунтируют ускоряющи-
ми конденсаторами (рис. 2); видоизменённые т. о. схемы
логич. элементов получили назв. резисторно-конден-
саторной транзисторной логики (РКТЛ), или
(чаще) резистивно-ёмкостной транзисторной
логики (РЁТЛ).
Логич. элементы РТЛ и РКТЛ (РЁТЛ) реализуются преим.
на дискретных компонентах; в интегральном исполнении
они не получили широкого распространения из-за сложнос-
тей изготовления высокоточных и высокостабильных резис-
торов и конденсаторов (последние, к тому же, занимают
на ИС большую площадь, что не позволяет получать
высокую степень интеграции). Р. В. Данилов
РЕЗНАТРОН (от резонатор и ...трон), электровакуум-
ный прибор, содержащий цилиндрич. систему электродов
лучевого тетрода, к-рые одновременно являются частью
коаксиальных резонаторов, образующих входную (между
выводами катода и управляющей сетки) и выходную
(между выводами анода и экранирующей сетки) колебат
системы. Представляет собой разборную конструкцию из
металлич. узлов и изоляторов с водяным охлаждением
и непрерывной откачкой газов из объёма прибора; имеет
вольфрамовый катод, медный камерный анод. Р. работает
при равных (постоянных) напряжениях анода и экранирую-
щей сетки; в нём предусмотрена возможность перестройки
частоты резонаторов.
Р. применялись в 40—50-е гг. 20 в. в радиолокац. пере-
датчиках для усиления и генерирования мощных СВЧ коле-
баний (до неск. сотен кВт в дециметровом диапазоне)»
В настоящее время (нач. 90-х гг.) практически вытеснены
мощными генераторными лампами и эндотронами.
Е. В. Ушкевич.
РЕЗОНАНС (франц. resonance, от лат» resono — звучу
в ответ, откликаюсь), явление резкого увеличения ампли-
туды вынужденных колебаний в колебательной системе,
когда частота периодич. воздействия на систему приближа-
ется к её резонансной частоте В ходе раскачки колебат.
системы без потерь под действием периодич. внеш» силы
при Р. система получает за период приращение энергии,
пропорциональное амплитуде колебаний» В результате
амплитуда колебаний изменяется от периода к периоду
в арифметич. прогрессии — линейно. Однако в реальных
условиях всегда существуют факторы, ограничивающие
амплитуду колебаний. Это прежде всего диссипация
энергии (трение) в системе, а также неточное совпадение
частоты вынуждающей силы с резонансной частотой ко-
лебат. системы (т. н. расстройка частоты). График зависи-
мости амплитуды колебаний от частоты внеш, силы наз.
резонансной кривой. Ширина этой кривой тем уже,
чем больше добротность колебат. системы.
В эл.-магн. колебат. системах, напр. в колебательном
контуре, явление Р. однозначно связано с изменением
комплексного входного сопротивления (или комплексной
входной проводимости) колебат. системы при изменении
частоты: вблизи Р. мнимая часть входного сопротивления
либо резко возрастает (параллельный Р., или Р. на-
пряжения), либо обращается в нуль (последователь-
ный Р., или Р. тока). Поэтому в радиотехнике и элект-
ронике при исследовании Р. вместо амплитуд колебаний
часто рассматривают комплексные входные сопротивления
(или комплексные входные проводимости). Частоты, при
к-рых амплитуды напряжений и токов достигают максимума
или при к-рых мнимые части входных сопротивлений стре-
мятся к нулю либо к бесконечности, могут несколько
отличаться друг от друга. Более того, в колебат. системах
со мн. степенями свободы максимумы амплитуд в раз-
ных элементах системы могут достигаться на слегка
Резисторно-транзисторная логика. Рис. 1. Типо-
вая схема логического элемента резисторно-
транзисторной логики, реализующего функции
«ИЛИ — НЕ»> («И — НЕ»): R1—3—резисторная
сборка, выполняющая функции «ИЛИ» («И»); Т —
инвертирующий транзистор; Un — напряжение
питания.
Рис. 2. Типовая схема логического элемента ре-
зисторно-конденсаторной транзисторной логики,
реализующего функцию «ИЛИ — НЕ»: С1______3—
ускоряющие конденсаторы; Rj___3— резисторная
сборка; Un — напряжение питания.
РЕЗОНАНСНАЯ
472
различающихся частотах. С этим связана неоднозначность
понятия «резонансная частота».
При достаточно большой амплитуде колебаний колебат.
система становится нелинейной, её собств. колебания —
несинусоидальными, а резонансная частота зависит от
амплитуды колебаний. Вследствие этого для Р в нелинейной
колебат. системе характерно изменение расстройки в ходе
раскачки колебат. системы. Зависимость стационарной
амплитуды от частоты может оказаться в этом случае
неоднозначной; при перестройке частоты внеш, силы может
иметь место скачкообразное изменение амплитуды колеба-
ний, а конкретное значение амплитуды в области неодно-
значности может зависеть от того, в какой последователь-
ности перестраивалась частота внеш, силы при раскачке
(гистерезис).
Одним из важнейших применений Р. является настройка
радиоприёмника на частоту колебаний принимаемой радио-
станции. В электронике Р. широко используется для выде-
ления сигналов заданной частоты в электрич. фильтрах,
усилителях, генераторах, измерителях частоты и др.
Лит..- Андронов А. А., Витт А. А., Хайкин С. Э., Теория колебаний,
3 изд., М.„ 1981; Рабинович М. И., Трубе цк о в Д. И., Введение в тео-
рию колебаний и волн, М., 1984. р. А. Силин.
РЕЗОНАНСНАЯ частота (fp)r частота установившихся
вынужденных гармонич. колебаний в линейной колебатель-
ной системе, соответствующая установлению таких фазовых
соотношений между гармонич. внеш, силой и вынужден-
ными колебаниями, при к-рых вся энергия, подводимая
к системе от источника, полностью поглощается в ней, не
отражаясь, компенсируя потери энергии на диссипативных
элементах системы. При этом наблюдается явление резкого
увеличения амплитуды колебаний в колебат. системе, полу-
чившее назв. резонанса. В колебательном контуре Р. ч.
соответствует равенство нулю мнимой части либо входного
сопротивления (последоват. резонанс), либо входной прово-
димости (параллельный резонанс). При этом мощность,
поступающая от внеш, источника в систему, равна мощ-
ности, к-рая поглощается в системе на её активном сопро-
тивлении. В системах со мн. степенями свободы (п^2)
число Р. ч. равно числу собств. частот этой системы. По
величине Р. ч. может совпадать или не совпадать с собств.
частотой Ь, если последняя определена без учёта реаль-
ных потерь в колебат. системе. В частности, эти частоты
совпадают при последоват. резонансе в колебат. контуре,
а также при параллельном резонансе в случае равенства
активных сопротивлений в параллельных реактивных ветвях.
В более сложных случаях относит, разность (fp—fo)/fo
составляет величину порядка 1/Q2, где Q — добротность
колебат. системы. Р. ч. всегда не совпадает с fo, если
последняя определена с учётом потерь в системе.
Э. А. Гельвич.
РЕЗОНАТОР, колебательная система, способная накап-
ливать энергию колебаний или волн той или иной физ.
природы (механич., эл.-магн. и др.) при воздействии внеш,
силы определённой частоты. Существуют Р.: акустичес-
кие, поддерживающие упругие колебания, возбуждаемые
механич. силами,— камертон, мембрана, полость (резона-
тор Гельмгольца) и т. д.; электромагнитные, под-
держивающие электрич. (эл.-магн.) или упругие колеба-
ния, возбуждаемые эл.-магн. полем,— колебательный кон-
тур, резонатор на отрезке линии, объёмный резонатор,
гиромагнитный резонатор, пьезоэлектрический резонатор,
магнитострикционный Р. и др Каждый Р. характеризуется
спектром собств. частот колебаний в нём. Собств. частоты
эл.-магн. Р. и структуру соответствующих им полей, к-рые
в совокупности наз. видами колебаний (модами колеба-
ний), можно определить из решения Максвелла уравнений
с учётом граничных условий на образующих Р. поверх-
ностях и диэлектрич. и магн. св-в заполняющих или обра-
зующих его материалов. Спектру собств. частот Р. соответ-
ствует спектр резонансных частот, к-рые несколько отли-
чаются от собственных.
Под действием гармонич. внеш, силы в Р. возбуждаются
также гармонич. вынужденные колебания той же частоты,
что и частота вынуждающей силы. При этом Р. сильнее
всего откликается на такое воздействие, частота к-рого
совпадает с одной из резонансных частот Р. (явление
резонанса). Амплитуда вынужденных колебаний при ре-
зонансе в Q раз (Q — добротность Р.) превышает
амплитуду воздействующего сигнала. Под действием неси-
нусоидальной внеш, силы в Р. возбуждаются колебания
сложной формы, представляющие собой сумму вынужден-
ных колебаний таких резонансных частот, к-рые совпадают
или близки к частотам соответствующих гармоник воздейст-
вующего сигнала.
Важнейшая характеристика Р.— его частотная избира-
тельность. Для каждого вида колебаний она количественно
оценивается шириной резонансной кривой Р.: Af=fp/Q,
где fp — резонансная частота. Частотная избирательность
Р. определяет амплитуду вынужденных колебаний в Р. и,
следовательно, величину запасаемой в нём энергии. Для
Р., используемых совместно с электронными приборами,
важным параметром является волновое сопротивление Р.,
к-рое характеризует эффективность взаимодействия носи-
телей заряда с эл.-магн. полем в Р. Обычно волновое
сопротивление Р. 20—130 Ом. Диапазон рабочих частот
эл.-магн. Р., применяемых в радиоэлектронике, 10—10 Гц
при величинах добротности 10—10 в зависимости от типа
Р. (рис.). В. М. Геворкян.
РЕЗОНАТОР НА ОТРЁЗКЕ ЛЙНИИ, электромагнит-
ный резонатор, выполненный на основе отрезка линии
передачи. Резонансные св-ва Р. на о. л. определяются
типом линии, длиной отрезка и связаны с формированием
в нём стоячей волны вследствие отражения эл.-магн. волн
от его концов- Отрезки линий могут быть как разомкнуты
на одном или обоих концах (режим холостого хода), так
и замкнуты (режим короткого замыкания). Режим холостого
хода характерен для резонаторов на базе полосковых
линий, режим короткого замыкания — для резонаторов на
базе щелевых линий, коаксиальных линий и радиоволно-
водов (два последних — частный случай объёмных резона-
торов). При разных режимах на концах отрезка линии
длиной I резонансные частоты резонатора определяются
соотношением 1 = (2п + 1)л/4, где Л — длина волны в линии,
п=1, 2, 3, ..., а при одинаковом режиме — соотношением
|=2пл/4.
Среди Р. на о. л. важное место занимают резонаторы
на основе микрополосковых, щелевых линий, линий с под-
вешенной подложкой, компланарных волноводов и прочих
линий с керамич. заполнением. Они широко применяются
в микроэлектронной аппаратуре (в частности, в гибридных
ИС), способствуя решению задач её микроминиатюризации.
Хотя добротность таких резонаторов, как правило, ниже,
чем у объёмных (вследствие наличия дополнит, потерь
мощности на излучение в окружающее пространство), зато
они очень просты в изготовлении; кроме того, возбужде-
ние колебаний в них осуществляется традиц. элементами
связи без конструктивных нарушений резонатора.
Резонатор. Частотный диапазон применения
резонаторов различных типов. Диапазон величин
добротности соответствует нормальной темпе-
ратуре.
473
РЕКОМБИНАЦИЯ
Р. на о. л. применяют в диапазоне волн от деци- до милли-
метровых гл. обр. в качестве элементов гибридных ИС для
построения СВЧ фильтров, контуров в генераторах и усили-
телях.
Лит.: Малорацкий Л. Г., Микроминиатюризация элементов и устройств
СВЧ, М., 1976; Никольский В. В., Электродинамика и распространение
радиоволн, 2 изд., М., 1978. В. М. Геворкян.
РЕЗОНАТОР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИ-
ЧЕСКИХ ВОЛНАХ, резонатор, способный накапливать
энергию поверхностных акустических волн (ПАВ). Состоит
из звукопровода, на поверхности к-рого расположены два
отражателя поверхностных акустических волн и один (одно-
входовый Р. на ПАВ) или два (двухвходовый Р. на ПАВ)
встречно-штыревых преобразователя (рис. 1). Принцип дей-
ствия Р. на ПАВ основан на многократном отражении ПАВ,
возбужденной входным встречно-штыревым преобразова-
телем, и на образовании между отражателями стоячей
акустич. волны. Эта волна принимается входным (в случае
одновходового Р. на ПАВ) или выходным (в случае двух-
входового Р. на ПАВ) встречно-штыревым преобразовате-
лем. Использование третьего встречно-штыревого преобра-
зователя, параллельно к-рому включена электрич. нагрузка,
позволяет осуществлять в небольших пределах (~0,5%)
плавную частотную перестройку Р. на ПАВ вследствие
зависимости скорости распространения ПАВ под встречно-
штыревым преобразователем от степени шунтирования его
электрич. нагрузкой (рис. 2).
Осн. параметры Р. на ПАВ — добротность (достигает де-
сятков тыс.), рабочая частота (30 МГц — 1 ГГц); долговре-
менная стабильность и термостабильность приближаются к
соответствующим параметрам объёмных кварцевых резо-
наторов.
Выделяют многосекционные Р. на ПАВ, в к-рых связь
между отд. секциями осуществляется разл. путями: ис-
пользованием широкоапертурных встречно-штыревых пре-
образователей или многополосковых ответвителей; измене-
нием траектории распространения ПАВ. Многосекционные
Р« на ПАВ обладают лучшими параметрами по сравне-
нию с односекционными Р. на ПАВ.
Р. на ПАВ применяют в качестве узкополосных элек-
трич фильтров (напр., в радиоприёмных устр-вах), а также
вводят в контур электрич. генераторов для стабилизации
их частоты.
Лит.: Белл Л. Т., ЛиР. К. М., «ТИИЭР», 1976, т. 64, № 5, с. 171—83;
Поверхностные акустические волны под ред. А. Олинера, пер. с англ., М.,
1981 А. П. Кундин.
РЕКОМБИНАЦИОННАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ, раз-
новидность токовой неустойчивости, обусловленная измене-
нием концентрации подвижных носителей заряда вследст-
вие их генерации и рекомбинации. Р. н. может быть связана
со смещением рекомбинац. равновесия эл-нов и (или) дырок
в сильном электрич. поле, что приводит к возникновению
падающей ветви на ВАХ образца и, следовательно, статич.
отрицат. дифференциальной проводимости. Напр., при за-
хвате носителей заряда притягивающими центрами образу-
ется N-образная ВАХ (механизм соответствующей Р. н. изу-
чен экспериментально на образце Ge, легированного Au
или Си), а при низкотемп-рном пробое в компенсиро-
ванных ПП образуется S-образная ВАХ (такой эффект на-
блюдается в Ge и Si)- К Р. н. относятся также рекомби-
национные волны, возникающие в дрейфующих под
действием внеш, электрич. поля потоках неравновесных
носителей заряда при неодинаковых скоростях захвата носи-
телей разных знаков. Рекомбинац. волны не связаны с ра-
зогревом носителей заряда и не сопровождаются воз-
никновением падающего участка на ВАХ. а а. Кальфа.
РЕКОМБИНАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА (от лат.
ге — приставка, здесь означающая возобновление, повтор-
ность действия, и ср.-век. лат. combinatio — соединение),
1) рекомбинация электронов и дырок — исчезновение пары
электрон проводимости — дырка в результате их прямого
столкновения или последоват. захвата (сначала эл-на, по-
том — дырки, и наоборот) локальными (рекомбинационны-
ми) уровнями энергии в запрещённой зоне полупроводника.
Избыток энергии при Р. н. з. может выделиться в виде кван-
та эл.-магн. излучения (излучательная рекомбина-
ция); при безызлучательной рекомбинации
энергия и квазиимпульс эл-на и дырки могут быть переданы
колебаниям крист, решётки (фононам) или третьей час-
тице — эл-ну или дырке (Оже-рекомбинация, или ударная
рекомбинация). Р. н. з. может происходить как в объёме
ПП, так и на его поверхности.
При прямом столкновении эл-на и дырки эл-н из зоны про-
водимости переходит в валентную зону, заполняя в ней
вакантное состояние — дырку (рекомбинация зона —
зона, или межзонная рекомбинация).
При Р. н. з. с участием рекомбинац. уровней примесей
и др. дефектов крист, решётки (см. Ловушки носителей
заряда) процесс является двухступенчатым: эл-н захватыва-
ется рекомбинац. уровнем, затем переходит в валентную
зону. Важным частным случаем Р. н. з. через локальные
уровни является рекомбинация экситонов.
В реальных ПП разл. процессы Р. н. з. сосуществуют, но
обычно преобладает один из них. Излучат, рекомбинация
зона — зона наблюдается в узкозонных ПП (GaAs, InSb)
и является причиной излучения света в светодиодах и
ПП лазерах, а также люминесценции. В широкозонных
ПП (Si, Ge) доминируют процессы безызлучат. Р. н. з.
(в основном фононной) через рекомбинац. центры.
Процесс Р. н. з. определяется эффективным сечением
захвата эл-нов и дырок (величина, обратная произведению
концентрации носителей заряда данного типа на ср. путь,
проходимый носителями заряда от момента его генерации
до момента захвата), а также концентрацией рекомбинац.
ловушек и их положением в запрещенной зоне. Вероятность
Р. н. з. в 1 с определяется равенством W=SnVT, где S —
<4 Резонатор на поверхностных акустических вол-
нах. Рис. 1. Схема одновходового (а) и двух-
входового (6) резонаторов на поверхностных
акустических волнах: 1 —отражатели поверх-
ностных акустических волн; 2 — встречно-штыре-
вые преобразователи.
Рис. 2. Схема резонатора на поверхностных
акустических волнах с плавной частотной пе-
рестройкой: 1 —отражатель поверхностных акус-
тических волн; 2 — встречно-штыревой преобра-
зователь; 3 — дополнительный встречно-штыре-
вой преобразователь; 4 — электрическая нагруз-
ка.
РЕКУПЕРАЦИЯ
474
эффективное сечение захвата, п — концентрация эл-нов,
VT — тепловая скорость дырок. Полное число актов Р. н. з.
в 1 см1 равно r=SVT пр=апр, где р — концентрация дырок,
a=SVT — коэф. Р. н. з. Темп Р. н. з. R определяется как раз-
ность между числом актов Р. н. з. и числом актов дт тепло-
вой генерации носителей заряда (gT=anopo): R=
=a(np—пор»).
Процессы Р. н. з. совместно с процессами генерации носи-
телей заряда определяют изменение концентрации эл-нов
и дырок в ПП. Эти изменения описываются уравнениями
непрерывности. В случае, когда существ, роль играют про-
цессы поверхностной Р. н. з., в уравнения добавляются чле-
ны, описывающие процессы диффузии ч-ц к поверхности,
и члены, отвечающие поверхностной Р. н. з. Из уравнений
непрерывности можно получить значения времени жизни
электронно-дырочных пар в ПП. Однако оказывается, что
время жизни не является характеристикой ПП материала,
поскольку зависит от концентрации неравновесных носите-
лей заряда.
Лит.; Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полупровод-
ников, М., 1977; Смит Р., Полупроводники, пер. с аигл., 2 изд., М., 1982.
К. А. Валиев.
2) Рекомбинация электронов и ионов — элементарный
акт воссоединения положит, иона и свободного эл-на; про-
цесс, обратный ионизации. Происходит в электролитах,
ионизированных газах, плазме. Р н. з. существенно влияет
на скорость деионизации среды в разрядном промежутке
(см. Газовый разряд), что учитывается при выборе кон-
струкции и режима работы газоразрядных приборов. Ис-
кусств. ускорением рекомбинации можно получать инвер-
сию населённости возбуждённых уровней атомов (ионов) в
газе, что используется для создания лазеров (см. Газовый
лазер).
РЕКУПЕРАЦИЯ ЭНЁРГИИ ЭЛЕКТРОНОВ (от лат.
recuperatio — обратное получение, возвращение), возвра-
щение в источник питания электровакуумного прибора части
энергии пучка электронов, покинувшего участок взаимодей-
ствия. Р. э. э., обеспечиваемая торможением заряженных
ч-ц в коллекторе ЭВП, служит одним из осн. способов повы-
шения кпд прибора. Количеств, характеристики эффектив-
ности Р. э. э. — отношение мощности, возвращаемой в ис-
точник, к остаточной мощности (кпд коллектора) и отноше-
ние мощности в нагрузке к мощности, потребляемой от ис-
точника питания (техн, кпд). Теоретически почти вся остаточ-
ная мощность может быть возвращена в источник питания
при условии, что все заряженные ч-цы оседают на поверх-
ность коллектора с нулевыми скоростями (т. н. режим «мяг-
кой посадки»). Однако техн, эффективность Р. э. э. ограни-
чена рядом факторов, приводящих к неполному торможе-
нию заряженных ч-ц или к возникновению обратного по-
тока в пространство взаимодействия: собств. пространств,
зарядом пучка, поперечными составляющими скоростей ч-ц,
вторичной эмиссией с электродов коллектора. Р. э. э. широ-
ко применяется в ЛБВ типа «О» и клистронах. в. Б. Хомич.
РЕЛАКСАЦИОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ, колебания, рез-
ко отличающиеся по форме от гармонических, возникаю-
щие в нелинейных системах, в к-рых существенную роль иг-
рают диссипативные силы: внеш,, или внутр. трение — в ме-
ханич. системах, активное сопротивление — в электри-
ческих.
В электронных устр-вах Р. к. возникают в тех случаях,
когда имеются условия для периодич. скопления и после-
дующего рассасывания объёмных (или поверхностных)
зарядов, причём скорость одного из этих процессов сущест-
венно выше, чем скорость другого. Примеры Р. к. в элект-
ронных устр-вах: периодич. исчезновение и образование
виртуального катода в пространстве между электродами
ЭВП вследствие накопления в этом пространстве эл-нов и
последующей нейтрализации их объёмного заряда ионами
остаточных газов; колебания, связанные с периодич. обра-
зованием и исчезновением электрических доменов силь-
ного поля в диодах Ганна, возникновением бегущих страт
в газоразрядных приборах, быстрым формированием и
медленным рассасыванием лавинной плазмы в нек-рых ре-
жимах работы лавинно-пролётных ДИОДОВ. м. Н. Девятков.
РЕЛАКСАЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР (импульсный
генератор), источник электрич. негармонич. колебаний,
обычно с широким спектром. Осн. элементы Р. г. — реактив-
ный накопитель энергии (ёмкостный или индуктивный) и не-
линейный элемент с вольт-амперной характеристикой, име-
ющей падающий участок, благодаря чему такой элемент
приобретает гистерезисные св-ва (см. Гистерезисные яв-
ления). Наличие этих св-в обусловливает чередование двух
осн. стадий работы Р. г. — стадии запасания в накопителе
энергии от питающего источника пост, тока (напряжения)
и стадии релаксации, когда накопитель освобождается от
значит, части энергии (она рассеивается в нелинейном эле-
менте и активных элементах Р. г., напр. в резисторах). Со-
измеримость максимально запасённой и отдаваемой нако-
пителем энергии — характерная отличит, особенность Р. г.
В качестве нелинейного элемента в Р. г. применяют газо-
разрядные приборы (тиратроны, неоновые лампы), элект-
ронные лампы, транзисторы, тиристоры, туннельные диоды
и др. либо усилит, каскад (транзисторный, ламповый) с
положит, обратной связью.
К числу наиболее распространённых Р. г. относятся муль-
тивибраторы, блокинг-генераторы, фантастроны. Для
Р. г. типичны автоколебат. режимы работы, при к-рых пе-
риод релаксац- колебаний определяется параметрами Р. г.
Из-за невысокой стабильности частоты (а следовательно, и
периода) колебаний Р. г. такие генераторы часто синхро-
низируют от внеш, источника стабильных колебаний. Ис-
пользуется также ждущий режим работы, при к-ром Р. г.
срабатывает в результате воздействия сигнала извне. Р. г.
применяют в устр-вах импульсной техники, в частности в
телевиз., радиолокац., радиоизмерит. аппаратуре.
Лит.: Иц хоки Я. С.г Овчинников Н. И., Импульсные и цифровые
устройства, М., 1973; Ерофеев Ю. Н., Импульсная техника, М., 1984.
РЕЛАКСАЦИЯ (от лат. relaxatio — ослабление, уменьше-
ние), процесс установления состояния термодинамич. равно-
весия в макроскопич. системе, выведенной из равновесного
состояния. Р. — необратимый процесс, сопровождающийся
диссипацией энергии и, следовательно, возрастанием энтро-
пии. Р. представляет собой многоступенчатый процесс, т. к.
установление равновесия по разл. параметрам системы про-
исходит с разной скоростью. Процесс установления равно-
весия по одному или нескольким из полной совокупности
параметров (частичного равновесия) также наз. Р. Время
установления равновесия (частичного или полного) наз.
временем релаксации. Р. определяется не только
термодинамич. параметрами системы (темп-рой, давлением
и т. д.), но и микроскопич. параметрами, характеризую-
щими взаимодействие между разл. ч-цами данной системы.
Поэтому процессы Р. весьма многообразны (см., напр.,
Спин-решёточная релаксация, Спин-спиновая релаксация,
Магнитная релаксация).
РЕЛЁ (франц, relais, от relayer — сменять, заменять), уст-
ройство для автоматич. переключения электрич. цепей,
к-рое при воздействии на него внеш, управляющего сиг-
нала скачком изменяет состояние электрич. цепи. В соот-
ветствии с физ. природой явлений, используемых в Р., их
разделяют на электрические (с дальнейшим подразделе-
нием на Р. тока, напряжения, мощности, частоты электрич.
колебаний), механические (Р. перемещения, скорости, дав-
ления и Др.), магн., оптич., хим., тепловые, а также эл.-
магн., магнитоэлектрич. и т. д. По назначению различают
Р. защиты, контроля, управления, сигнализации и др.
Р. содержит, как правило, воспринимающий орган,
служащий для восприятия управляющего сигнала, испол-
нительный орган, непосредственно осуществляющий
воздействие на управляемый объект, и промежуточный
орган, перерабатывающий и передающий воздействия
от воспринимающего органа к исполнительному (конструк-
тивно эти органы могут быть объединены друг с другом).
В качестве исполнит, органа применяют электрич. контакты
(контактные Р.) либо магнитонасыщенные элементы
(магн. усилители), ПП приборы (транзисторы, тиристоры)
475
РЕЛЯТИВИСТСКИЙ
и др., резко изменяющие своё сопротивление, ёмкость
или индуктивность в результате внеш, воздействия и не
требующие для управления электрич. цепями механич. пере-
мещений (бесконтактные Р.).
Широко распространены нейтральные электромаг-
нитные Р., действие к-рых основано на явлении эл.-магн.
индукции. Такие Р. срабатывают в результате взаимодей-
ствия ферромагн. якоря с магн. полем обмотки, по к-рой
течёт управляющий ток. При определённой величине тока
в обмотке Р. якорь притягивается к сердечнику, производя
переключение контактов в управляемой цепи. Поляризо-
ванное эл.-магн. Р. отличается от нейтрального наличием
дополнит, пост, магнита, а также зависимостью направ-
ления перемещения якоря от полярности управляющего
тока.
С сер. 80-х гг. всё большее применение находят бес-
контактные электронные Р., выполненные в виде элект-
ронной схемы с двумя состояниями устойчивого равно-
весия, проходное сопротивление к-рых изменяется при воз-
действии управляющего сигнала от долей Ом до сотен кОм.
В качестве активных элементов в таких схемах обычно ис-
пользуют электронные лампы, транзисторы и тиристоры.
Электронные Р. надёжны в работе, обладают высокой чув-
ствительностью, малоинерционны (их быстродействие до-
стигает неск. нс). Получили распространение также фото-
электронные Р., действие к-рых основано на использо-
вании фотоэлектрических явлений. Воспринимающим орга-
ном в них обычно служит фотоэлектрич. преобразователь
(фотоэлемент, фоторезистор или фотодиод), к-рый может
быть конструктивно объединён с усилителем (напр., фото-
электронным умножителем). Управление выходной элект-
рич. цепью осуществляется элементом со ступенчатой (ре-
лейной) характеристикой (спусковым устр-вом на электрон-
ных лампах, ПП приборах и др.).
Р. широко применяют в устр-вах автоматики, телеме-
ханики, энергетики, измерит, техники, в аппаратуре свя-
зи, ВЫЧИСЛИТ, машинах И Т. Д. А. И. Юрченко.
РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЭЛЕКТ-
РОНИКА, раздел электроники, посвящённый использова-
нию релятивистских электронных пучков (РЭП) и (или) спе-
цифич. релятивистских эффектов для усиления, генериро-
вания и преобразования эл.-магн. колебаний (волн). Реля-
тивистские эффекты проявляются, как правило, при ско-
ростях эл-нов v, соизмеримых со скоростью света с, т. е. при
достаточно высоких значениях ускоряющего потенциала
U (eU^oo, где с-о — энергия покоя эл-нов); однако роль
этих эффектов может быть определяющей и в устр-вах
со слаборелятивистскими (v2<g^c2) электронными пучками,
напр. в мазерах на циклотронном резонансе (МЦР). По-
скольку повышение U является наиболее действенным спо-
собом увеличения мощности электронных пучков, то Р. в. э.
представляет собой прежде всего область электроники
больших мощностей.
В Р. в. э. используются те же виды синхронизма электро-
нов и волн, что и в нерелятивистской классич. электро-
нике. Однако особенности кинематики и динамики реля-
тивистского эл-на приводят к радикальным различиям
между законами, определяющими работу релятивистских
и соответствующих нерелятивистских приборов, а также
создают возможность реализации высокоэффективных
релятивистских приборов, не имеющих близких нереляти-
вистских аналогов. К числу важнейших эффектов, исполь-
зуемых в Р. в. э., относятся следующие. 1) Поскольку при
V—c(i/VT=77с^у —» оо) зависимость скорости эл-нов от
энергии становится всё более слабой, то в системах с прямо-
линейными или слабоискривлёнными электронными пучка-
ми (ЛБВ, ЛОВ, клистронах и др-) для компактного группи-
рования электронов требуются всё большие по сравнению
с длиной волны Л пространств, масштабы. Это означает,
что при переходе от нерелятивистских энергий к реляти-
вистским существенно перестраиваются подобия законы
генераторов и усилителей. Такая перестройка приводит,
в частности, к сужению полосы синхронизма эл-нов с вол-
ной и тем самым облегчает проблему селекции мод в
мощных релятивистских генераторах с пространственно раз-
витыми электродинамическими системами.
2) При тормозном излучении эл-нов с ростом их энер-
гии максимум спектральной интенсивности излучения сме-
щается в область частот, существенно превосходящих час-
тоты, представленные в неравномерном (напр., осциллятор-
ном) движении ч-ц. Это открывает возможность для про-
движения рабочих частот соответствующих генераторов
(МЦР, скаттронов и др.) в более коротковолновые диа-
пазоны.
3) Поскольку поперечная масса эл-нов в у раз меньше
продольной, то в отсутствие статич. поля, к-рое ограничи-
вало бы их поперечное движение, группирование эл-нов
под действием ВЧ модулирующего поля развивается в
поперечном направлении гораздо быстрее, чем в продоль-
ном. Этот эффект используется в секционированных при-
борах с поперечным отклонением эл-нов — гироконах,
оптич. клистронах.
4) В потоке эл-нов, движущихся по винтовым траекто-
риям в однородном магнитостатич. поле, наряду с про-
дольным (относительно магнитоста ~ич. поля) группирова-
нием, обусловленным неоднородностью ВЧ поля, имеет
место принципиально иной вид инерционного группиро-
вания — орбитальное, обусловленное релятивистской зави-
симостью циклотронной частоты от энергии эл-нов. Этот
вид группирования лежит в основе действия МЦР, среди
к-рых наиболее перспективны: при слабо- и умеренно-реля-
тивистских энергиях—гиротроны (в них доминирует орби-
тальное группирование); при ультрарелятивистских энер-
гиях — МЦР с соизмеримыми эффективностями продоль-
ного и орбитального группирований.
Для практич. реализации мощных релятивистских при-
боров требуются прежде всего источники интенсивных РЭП
с достаточно малой дисперсией параметров, а также элект-
родинамич. системы с достаточными селективностью и
электрич. прочностью. Принципиально релятивистские эф-
фекты начали использоваться в ВЧ электронике с кон. 50-х
гг. 20 в. Первыми генераторами такого рода были гиротро-
ны Достигнутая к сер. ВО-х гг. непрерывная мощность
гиротронов составляет неск. сотен кВт при Х^2 мм и пре-
вышает 1 кВт при Х~1 мм; мощность в импульсах дли-
тельностью 10“—10~ с составляет 100 кВт при Х~0,7 мм
и превышает 1 МВт при Х^З мм. Возможность создания
релятивистских электронных ВЧ генераторов повыш. мощ-
ности возникла в кон. 60-х гг. благодаря появлению силь-
ноточных электронных ускорителей. Для генерации исполь-
зуются пучки эл-нов с энергиями 0,5—2 МэВ и токами
1—100 кА. Из приборов Р. в. э. наибольшее распростране-
ние получили: на относительно длинных волнах (Х^З мм) —
генераторы, действие к-рых основано на использовании
индуцированного черепковского излучения (релятивистские
магнетроны, ЛОВ, оротроны и т. п.); на относительно
коротких волнах (Х^З мм) — генераторы, работающие на
основе тормозного излучения и рассеяния волн (реля-
тивистские убитроны, МЦР, скаттроны и т. п.). В кон.
70-х гг. в СССР, США и др. странах появились ВЧ гене-
раторы, использующие в качестве инжекторов эл-нов линей-
ные ускорители повыш. мощности с тактовой частотой,
позволяющей реализовать синхронизм между импульсами
тока и эл.-магн. импульсом, последовательно отражающи-
мися от зеркал открытого резонатора. Такого рода устр-ва,
в к-рых используется релятивистский Доплера эффект при
индуцированном излучении осциллирующих ультрареляти-
вистских (с у~102) эл-нов, генерируют когерентные эл.-магн.
колебания в оптическом («лазерном») диапазоне и поэтому
получили назв. лазеров на свободных электронах.
Приборы Р. в. э. находят применение в физ. экспери-
менте (воздействие мощного эл.-магн. излучения на в-во,
в частности на плазму) и перспективны для технических
(в частности, радиотехнических) приложений.
Лит.: Релятивистская высокочастотная электроника. Сб. ст., под ред.
А. В. Гапонова-Грехова, [в. 1—5], Горький, 1979—88. М. И. Петелин.
РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ПОТОК, поток
электронов высоких энергий со скоростями, близкими к
скорости света с, при к-рых становится существенной
РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ
476
релятивистская зависимость массы электрона m от его
скорости v: m=mo/ д/1“—(v/c)7, где т» — масса покоя элект-
рона. Обычно к Р. э. п. относят т. н. высоковольтные элект-
ронные пучки, энергия эл-нов в к-рых превышает 0,1 МэВ.
В нек-рых случаях релятивистскими считают пучки и с мень-
шими энергиями (0,02—0,04 МэВ), напр. в мазерах на цикло-
тронном резонансе, где зависимость m от v лежит в основе
работы прибора. Для Р. э. п. с энергией эл-нов св. 1 МэВ
характерна почти линейная зависимость m от энергии эл-на.
При этом дальнейшее увеличение энергии эл-нов практи-
чески не приводит к изменению их скорости, к-рая в данном
случае незначительно отличается от с. Такие электронные
потоки принято называть ультрарел ятивистскими.
Для формирования Р. э. п. используются высоковольтные
электронные пушки, ускорители заряженных частиц. На
практике находят применение Р. э. п. с энергиями эл-нов до
10 ГэВ, токами пучков от неск. мА до неск. тыс. А и ср. мощ-
ностью до 1 МВт. Р. э. п. широко используются в технологич.
установках для обработки материалов (плавка, сварка,
резание), в устр-вах дефектоскопии, приборах для генери-
рования СВЧ колебаний (МЦР, ЛБВ, ЛОВ, ондуляторах
и т. д.; см. Релятивистская высокочастотная электроника),
в мощных лазерах с электронной накачкой, установках
лучевой терапии, для науч, исследований и др.
Лиг..* Ди де н к о А. Н., Григорьев Г. П., Усов Ю. П., Мощные
электронные пучки и их применение, М., 1977. И. М. Блейнас.
РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ, свойство изделия, характе-
ризующее его надёжность и заключающееся в приспо-
собленности этого изделия к обнаружению отказов и пре-
дупреждению причин их возникновения, поддержанию и
восстановлению работоспособного состояния путём прове-
дения техн, обслуживания и ремонтов. В более узком
смысле под Р. электронных устр-в понимают их приспо-
собленность к быстрому и удобному выполнению различ-
ных операций, связанных с обнаружением, локализацией
и устранением неисправностей, а также с разборкой
(сборкой) и заменой отд. блоков и элементов. Показа-
тели Р.: вероятность восстановления работоспособного сос-
тояния и среднее время восстановления работоспособного
состояния (см. Работоспособность). Р. электронных устр-в
обеспечивается при их проектировании и изготовлении
(конструктивными решениями и соблюдением технологии
произ-ва); в процессе эксплуатации Р. поддерживается
рациональной системой техн, обслуживания и ремонта. Р.
любого техн, изделия определяется его эксплуатац. и ре-
монтной технологичностью, взаимозаменяемостью, сте-
пенью унификации и т. д. Под эксплуатац. технологич-
ностью понимают приспособленность изделия к работам,
выполняемым в ходе его техн, обслуживания, при подго-
товке изделия к эксплуатации, в процессе и по окончании
её. Ремонтной технологичностью наз. приспособленность
изделия к быстрому и удобному проведению ремонтных
работ.
РЕНТГЕНОВИ ДИКОН [от рентгеновское излучение)
и видикон], передающий электронно-лучевой прибор (по
принципу действия аналогичный видикону), чувствительный
к рентгеновскому излучению. Фотопроводящий слой ми-
шени в Р. обычно выполняют из Se или РЬО. Поскольку
рентгеновское излучение не фокусируется, размеры вход-
ного окна Р. определяют размеры исследуемого объекта
и являются одним из осн. параметров прибора. К важным
рентгенотехнич. параметрам Р. относятся: рабочий диапазон
жёсткости излучения, контрастная чувствительность (отно-
шение размера наименьшего наблюдаемого дефекта в
направлении просвечивания к общей толщине объекта в
этом направлении), соответствующая этой чувствительности
интенсивность излучения и разрешающая способность.
Р. классифицируют в зависимости от диаметра входного
окна и диапазона жёсткости рентгеновского излучения.
Разработаны Р. с диаметром входного окна 19,9 и 150 мм
на рабочий диапазон жёсткости излучения 50—200 кВ с кон-
трастной чувствительностью 0,5—1,5%. Разрешающая спо-
собность Р. достигает 1200 телевиз. линий при диаметре
изображения 90 мм.
Разработка и совершенствование Р.— перспективное на-
правление для рентгеновской пром, дефектоскопии. Как
средство выявления скрытых дефектов объектов, Р. имеет
ряд преимуществ перед фотоплёнкой: возможность наблю-
дения в движении, с увеличением, на большом расстоянии
ОТ объекта И Т. Д. В. А Астрин.
РЕНТГЁНОВСКАЯ БЕТАТРОННАЯ КАМЕРА,
электровакуумный прибор для получения рентгеновского
излучения путём бомбардировки мишени потоком электро-
нов, ускоренных вихревым электрич. полем. Р. б. к. пред-
ставляет собой баллон из стекла или керамики тороидаль-
ной формы, внутри к-рого по круговой орбите ускоряются
эл-ны. Для первичного формирования электронного пучка
в камере установлена трёхэлектродная электронная
пушка (инжектор). Ускоренные эл-ны путём резкого изме-
нения магн. или электрич. поля в бетатроне (см. Уско-
рители заряженных частиц) направляются на мишень —
тонкую пластинку, выполненную на основе хим. элемента
с большим атомным номером (W, Мо), расположенную
у внутр, или наружной стенки камеры (в нек-рых типах
Р. 6. к. предусмотрено спец, окно для вывода ускоренных
эл-нов наружу). Впервые принцип бетатронного ускорения
для получения рентгеновских лучей был предложен амер,
изобретателем Дж. Слепяном в 1922. Первые пром, образ-
цы отпаянных Р. б. к. в СССР были созданы в 1956.
Диапазон энергии ускоренных эл-нов в Р. б. к. 3—100 МэВ,
соответственно диаметр прибора имеет размеры от 0,15 до
1 м. Мощность рентгеновского излучения (в зависимости
от энергии эл-нов и конструкции Р. б. к.) лежит в пределах
от десятка миллирентген до неск. тысяч рентген в минуту.
Р. б. к. находят применение в медицине для лучевой
рентгенотерапии, в металлургии для дефектоскопии, в гео-
логии для активац. анализа и др.
Лит.; Ананьев Л. М., Воробьев А. А., Горбунов В. И., Индук-
ционный ускоритель электронов — бетатрон, М., 1961; Москалев В. А.,
Бетатроны, М., 1981; Быстров Ю. А., Иванов С. А., Ускорительная
техника и рентгеновские приборы, М., 1983; 3 е л е н о в Ю. Н., Иванов С. А.,
«Обзоры по электронной технике, сер. 4», 1984, в. 2. Ю. Н. Зеленое.
РЕНТГЁНОВСКАЯ ТРУБКА, электровакуумный прибор,
предназначенный для получения рентгеновского излучения.
Возбуждение рентгеновского излучения в Р. т. осущест-
вляется в результате бомбардировки твердотельной мишени
пучком ускоренных эл-нов. Осн. элементами Р. т. являются
катод, анод (несущий мишень или сам выполняющий
функции мишени) и вакуумно-плотная оболочка (баллон).
Эмиттированные катодом эл-ны ускоряются большой раз-
ностью потенциалов (десятки — сотни кВ), приложенной
между катодом и анодом, и при ударе о мишень резко
тормозятся. При торможении кинетич. энергия эл-нов
частично (от 0,1 до 5% в зависимости от величины уско-
ряющего напряжения и материала мишени) преобразуется
в энергию рентгеновского излучения; остальная доля
кинетич. энергии эл-нов переходит в тепло, к-рое отводится
от анода с помощью системы охлаждения. Участок поверх-
ности мишени, на к-ром тормозятся эл-ны, наз. фокусным
пятном Р. т.
В большинстве типов Р. т. используются вольфрамовые
прямонакальные катоды в виде плоской, винтовой или V-
образной спирали (свободные эл-ны возникают за счёт тер-
моэлектронной эмиссии катода, нагреваемого от самостоят.
источника, см. Термоэлектронный катод). Для фокусировки
эл-нов спираль размещают в углублении фокусирующего
электрода. В импульсных Р. т., предназнач. для генериро-
вания очень коротких (0,01—1,0 мкс) вспышек рентгенов-
ского излучения, применяют холодные катоды (острийные
или лезвенные) из вольфрама и нек-рых др. материалов,
работающие в режиме автоэлектронной или взрывной
электронной эмиссии. В этом случае фокусирующий элект-
род обычно не используют.
В Р. т. получили распространение массивные (толстые)
и т. н. прострельные аноды (рис. 1). Массивный анод
состоит из мишени толщиной 0,02—3 мм и медного ци-
линдра (тела анода); прострельный анод — из тонкослойной
(толщиной неск. мкм) мишени и слабо поглощающей рент-
геновское излучение подложки. В Р. т. с массивным анодом
477
РЕНТГЕНОВСКИЙ
электронный пучок и рабочий пучок излучения (исполь-
зуемая часть общего потока генерируемого рентгеновского
излучения) располагаются по одну, а в Р. т. с прост-
рельным анодом — по разные стороны мишени. Материал
для мишени выбирается в зависимости от назначения Р. т.
Для получения интенсивного тормозного излучения мишень
изготовляют из металлов с большим ат. номером: W, Re
и др. Если используют характеристич. излучение Р. т., то
мишень выполняют из материала, обеспечивающего требуе-
мую длину волны характеристич. линий (для этих целей
применяют Сг, Fe, Си и др. металлы). Для повышения
интенсивности рентгеновского излучения приходится увели-
чивать электрич. мощность, подводимую к аноду Р. т., что
связано с опасностью его плавления, поэтому в нек-рых
Р. т. применяют вращающиеся (с частотой 50—150
оборот/с) аноды, способные рассеивать в 5—30 раз большую
мощность, чем неподвижные аноды при прочих равных
условиях.
Вакуумно-плотная оболочка Р. т., как правило, состоит
из диэлектрич. баллона (стеклянного или керамического)
и металлич. корпуса, в к-рый впаяно одно или неск.
бериллиевых окон для выпуска пучков рентгеновского излу-
чения. В ряде случаев оболочка Р. т. состоит только из
баллона, а выпуск излучения осуществляется непосредст-
венно через его стенку.
По способу получения свободных эл-нов Р. т. подразде-
ляются на ионные и электронные. Исторически пер-
выми появились ионные Р. т. с холодным катодом (1895).
Давление газа внутри такой трубки составляет ок. 0,1 Па.
При работе ионной Р. т. в междуэлектродном промежутке
вследствие ионизации газа образуются положит, ионы, к-рые
движутся к катоду и выбивают из него эл-ны. Освободив-
шиеся эл-ны ускоряются в направлении мишени и тормо-
зятся на ней. Ионные Р. т. были вытеснены более совер-
шенными высоковакуумными (давление 10—4—10—5 Па)
электронными Р. т. с накалённым катодом. Наиболее
удачные образцы таких приборов, явившиеся прообра-
зом совр. Р. т., созданы амер, физиком У. Кулиджем в
1913.
По способу вакуумирования Р. т. подразделяются на
отпаянные (с пост, вакуумом) и разборные, в к-рых
вакуум в процессе работы поддерживается непрерывно
функционирующими насосами. Применение разборных
электронных Р. т. обусловлено необходимостью замены
материала анода и возможностью ремонта трубки. Однако
сложность вакуумной системы и длительность подготовки
таких Р. т. к работе ограничивают их применение. Р. т.
различают также по времени излучения — непрерывного
действия и импульсные; по типу охлаждения анода — с во-
дяным, масляным, воздушным, радиац. охлаждением; по
способу фокусировки эл-нов на анод — с электростатич.
(наиболее распространена), магн. и эл.-магн. фокусировкой;
по размеру фокусного пятна — макрофокусные (макс, ли-
нейный размер св. 1 мм), острофокусные (св. 0,1 мм) и
микрофокусные (менее 0,1 мм); по форме фокусного
пятна — круглой, кольцевой и линейной формы. По назна-
чению Р. т. делятся на след, типы: для просвечивания ма-
териалов (дефектоскопии), рентгеноструктурного и рентге-
носпектрального анализа, для технологич. целей, медицин-
ской диагностики, терапии. На рис. 2 приведена схема
Р. т. с линейным фокусным пятном, предназнач. для про-
свечивания материалов; на рис. 3 — внеш, вид диагностич.
Р. т. с вращающимся анодом.
Осн. параметры Р. т.: номинальное напряжение на трубке
(лежит в пределах 10—2000 кВ); линейные размеры фокус-
ного пятна (1 мкм—10 мм); номинальная мощность (для
трубок непрерывного действия находится в интервале
2-10—5—90 кВт); угол раствора рабочего пучка рентгенов-
ского излучения (в зависимости от конструкции трубки
составляет 3—1 ВО ) и др. Кроме того, нек-рые типы Р. т.
дополнительно характеризуются след, параметрами: загряз-
нённостью спектра излучения (выраженное в процентах
отношение интенсивности наиболее яркой линии побочного
характеристич. излучения к интенсивности Ки—линии её
осн. характеристич. излучения) — Р. т. для структурного
анализа; диаграммой направленности излучения (угловое
распределение интенсивности в рабочем пучке излучения
в заданной плоскости, зависит от конструкции трубки и
величины напряжения на ней) — Р. т. для просвечивания
материалов и др.; Р. т. баллона эквивалентом (выраженная
в мм толщина слоя алюминия или меди, ослабляющего
мощность экспозиц. дозы рентгеновского излучения в той же
мере, что и баллон Р. т. в месте выхода рабочего пучка) —
Р. т., не имеющие спец, выпускных окон; ток и напряже-
ние накала — Р. т. с накалённым катодом и др.
Лит.; Хараджа Ф., Общим курс рентгенотехники, 3 изд., М.— Л., 1966;
Дронь Н. А., «Электронная техника, сер. 4», 1979, в. 4, с. 12—16; Ива-
нов С. А., «Измерения, контроль, автоматизация», 1980, в. 7—8, с. 33—37;
Быстров Ю. А., Иванов С. А., Ускорительная техника и рентгенов-
ские приборы, М., 1983. С. А. Иванов.
РЕНТГЁНОВСКИЕ ЛУЧИ, то же, что рентгеновское
излучение.
РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОАНАЛИЗАТОР, прибор
для осуществления рентгеновского спектрального анализа
элементного состава в поверхностных слоях веществ. В
основу Р. м. положен принцип возбуждения характеристич.
рентгеновского излучения элементов в поверхностных слоях
в-в сфокусированным пучком ускоренных эл-нов с после-
дующим анализом спектрального состава возбуждённого
рентгеновского излучения и идентификацией качеств, и
количеств, элементного состава в-в. Идея создания Р. м.
впервые высказана франц, учёным Р. Кастеном и независимо
от него сов. учёным И. Б. Боровским в 1951. Ими же были
предложены первые схемы конструкции Р. м. Совр. Р. м.
(рис.) состоит из электровакуумного прибора разборного
типа, в к-ром с помощью электронно-оптич. системы фор-
мируется узкий пучок ускоренных эл-нов (электронный
зонд) диам. 0,01—1,0 мкм, направляемый на исследуемый
участок поверхности объекта; рентгеновского спектромет-
ра, разлагающего возбуждённое рентгеновское излучение
в спектр; блока детектора с мини-ЭВМ, предназнач. для
обработки получ. информации. Р. м. позволяет анализи-
Рентгеновскав трубка. Рис. I. Схемы массив-
ного (а) и прострельного (б) анодов рентге-
новской трубки: М — мишень, T — тело анода;
П — подложка; 1 — электронный пучок; 2 — ра-
бочий пучок рентгеновского излучения.
Рис. 2. Схема рентгеновской трубки для просве-
чивания материалов: I —катод; 2—фокусирую-
щий электрод; 3 — баллон; 4— мишень; 5 —
тело анода; 6 — система охлаждения анода
трансформаторным маслом.
Рис. 3. Диагностическая рентгеновская трубка
с вращающимся анодом (схема): 1 — катод; 2 —
стеклянный баллон; 3—анод; 4— ротор двига-
теля.
Рис 3
РЕНТГЕНОВСКИЙ
478
ровать объекты на содержание хим. элементов (от Li до
U) с мин. размерами исследуемой области до 0,01—0,1 мкм
и относит, точностью 1—10%.
С помощью Р. м. изучают элементный состав в-в,
физико-хим. особенности процессов диффузии, обмен в-в
в живых организмах и др.
Лит.: Боровский И. Б., Ильин Н. П., «ДАН СССР», 1956, т. 106, N9 4,
с. 655—57; Castaing R., «Adv. in Electronics and Electron Phys.», 1960,
v. 13, p. 317—86- В. Г. Лютцау.
РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОСКОП, прибор для иссле-
дования микроскопич. строения объектов с помощью
рентгеновского излучения. Высокая проникающая способ-
ность, резкое изменение поглощения рентгеновского излу-
чения с изменением атомного номера элементов поз-
воляют получать контрастные (теневые) изображения
внутр, строения объектов с высоким разрешением. Наи-
большее распространение получили Р. м., действие
к-рых основано на принципе теневой проекции объекта
в расходящемся пучке рентгеновских лучей, испускаемых
точечным источником (проекционные, или теневые, Р. м.).
Проекц. Р. м. обычно состоят из микрофокусной рентгенов-
ской трубки (с фокусным пятном 0,1—1 мкм в диам.),
камеры для размещения исследуемого объекта и регистри-
рующего устр-ва. Разрешение Р. м. тем выше, чем меньше
размер источника излучения и расстояние от него до объек-
та; контраст изображения определяется различием в погло-
щении рентгеновского излучения участками объекта с разл.
плотностью или составом. Первые проекц. Р. м., нашедшие
практич. применение, созданы в Великобритании (В. Кослетт
и У. Никсон) и СССР (Б. М. Ровинский, В. Г. Лютцау и А. И. Ав-
деенко) в 50-х гг. 20 в.
Выпускаемый в СССР серийный Р. м. теневого типа
«МИР-2» (рис.) обеспечивает разрешение порядка 1 мкм
(при первичном увеличении до 200) и контрастную чув-
ствительность 2%. Р. м. применяют для исследования микро-
строения металлов и сплавов, органич. и биол. объектов,
миниатюрных изделий радио- и микроэлектроники. Ко-
личеств. анализ изображений строения объектов позволяет
также определить их элементный и фазовый составы с
относит, точностью от 1 до 5%. Абс. чувствительность
в определении элементного состава достигает 10—12 г.
Лит.: Ровинский Б. М., Лютцау В. Г., Авдеенко А. И., «Биофизика»,
1956, т. 1, в. 2, с. 163—-66; Лютцау В. Г., «Заводская лаборатория»,
1959, т. 25, № 3, с. 311—15; Ефанов В. П., Ком я к Н. И., Лютцау В. Г.,
«ПТЭ», 1975, № 1, с. 217—19; Cosslett V. Е., Nixon W. С., «J. Appl. Phys.»,
1953, V. 24, № 5, р. 616—23. В. Г. Лютцау.
РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (рентгеновские
лучи), электромагнитное излучение с длинами волн А,
лежащими в диапазоне от 102 до 10~ нм; занимает спект-
ральную область между гамма-излучением и ультрафио-
летовым излучением. Открыто в 1895 нем. физиком
В. К. Рентгеном. Р. и. с Х<С0,2 нм наз. жёстким, с Х>0,2
нм — мягким. Источники Р. и.: рентгеновские трубки,
естеств. и искусств, радиоактивные изотопы, Солнце и др.
космич. объекты. Источником интенсивного мягкого Р. и.
служит синхротрон. Спектр Р. и. может быть линейчатым
(характеристическим) и непрерывным. Р. и. с линейчатым
спектром возникает в результате ионизации атома с выбра-
сыванием эл-на с одной из его внутр, оболочек. Непрерыв-
ный спектр имеет тормозное излучение быстрых заряжен-
ных ч-ц.
Для регистрации Р. и. служат спец, рентгеновские фото-
плёнки, сцинтилляционные счётчики, ионизац. камеры и др.
устр-ва. На использовании Р. и. основаны методы рентгено-
структурного, рентгеноспектрального анализов, рентгенов-
ской микроскопии, рентгеновской астрономии и др. Мягкое
Р. и. с дл. волны 1—2,5 нм (Букки лучи; по имени амер,
рентгенолога Г. Букки) применяется в медицине, в частности
при лучевой терапии. В технологии микроэлектроники с
помощью Р. и. средствами фотолитографии с применением
рентгеношаблонов создают СБИС, содержащие 104—105 эле-
ментов (что на 2—3 порядка выше, чем при использова-
нии ОПТИЧ. излучения). С. Г. Тиходеев.
РЕНТГЕНОРЕЗИСТ, резист, чувствительный к мягкому
рентгеновскому излучению (с длиной волны Х=0,2—5,0 нм).
Как правило, представляет собой р-р полимерного рентге-
ночувствит. соединения в органич. растворителе. Слой, обра-
зованный из Р. в процессе рентгенолитографии (см. Лито-
графия), обычно имеет толщину 0,3—1,5 мкм.
В качестве Р. могут быть использованы все электроно-
резисты (т. к. механизмы радиационно-хим. реакций, воз-
буждаемых эл-нами и рентгеновским излучением, не имеют
принципиального различия). Собственно Р. имеют повыш.
чувствительность в узком спектральном диапазоне длин
волн благодаря введению в их состав элементов, сильно
поглощающих рентгеновское излучение (атомы тяжёлых
металлов, галогены, халькогены и др.), к-рые могут вво-
диться как в структуру полимерной молекулы, так и в виде
химически не связанной добавки. Наиболее важными клас-
сами позитивных Р. являются галогенопроизводные и
соли тяжёлых металлов (напр., Си, РЬ), полиметакрилатов,
а также полиолефинсульфоны. Осн. негативные Р.—
галогенопроизводные, соли тяжёлых металлов и халькоген-
содержащие сополимеры акрилатов, стирола и виниловых
мономеров.
Чувствительность большинства негативных Р. находится в
пределах 5—50 мДж/см2, позитивных — 50—1000 мДж/см2;
Рентгеновский микроанализатор. Рентгеновский
Рентгеновский микроскоп. Рентгеновский микро-
479
РЕТРАНСЛЯТОР
разрешающая способность лучших позитивных Р. составляет
0,1—0,3 мкм, лучших негативных от 0,2 до 0,6 мкм. Р.,
используемые в рентгенолитографии для изготовления
СБИС и др. приборов, должны обладать также низкой
микро дефектностью (менее 0,1 см~ ), хорошей адгезией,
высокой стойкостью в процессах травления и т. д. Р.—
перспективный для литографии материал, позволяющий по-
лучать приборы на СБИС с мин. размерами элементов
(0,1—0,2 мкм).
Лит.: Светочувствительные полимерные материалы, под ред. А. В. Ельцо-
ва, Л., 1985, Taylor G- N., «Solid St. Technol.», 1980, v. 23, № 5, p. 73—B0.
Г. К. Селиванов.
РЕНТГЁНО-ТЕЛЕВИЗИбННЫЙ МИКРОСКОП,
электронное устройство, позволяющее получать информа-
цию о структуре материалов и изделии путём визуализа-
ции их увеличенного рентгеновского изображения на экране
кинескопа. В Р.-т. м. рентгеновские лучи, генерируемые
острофокусной рентгеновской трубкой, пройдя сквозь ис-
следуемый объект, создают на фотокатоде передающего
электронно-лучевого прибора рентгеновское изображение;
видеосигналы с выхода электронно-лучевого прибора по-
даются на видеоконтрольное устр-во (монитор), где они
преобразуются уже в видимое изображение объекта на
экране кинескопа. Рентгено-телевиз. метод по сравнению
с др. методами наблюдения рентгеновского изображения
отличается большей разрешающей способностью, позволяет
менять масштаб изображения в процессе наблюдения, обес-
печивает возможность дистанц. наблюдения. На Р.-т. м. с
непрерывным излучением можно наблюдать изменения
статич параметров объекта (напр., его размеров) под влия-
нием внеш, условий (напр., при изменении атм. давления,
темп-ры). При импульсном облучении объекта на Р.-т. м.
можно реализовать стробоскопич. метод исследования
объекта в условиях динамич. воздействий (напр., при вибра-
циях), что важно для разработки и исследования вибро-
прочных схем И устр-в. В. И. Фоминых.
РЕНТГЕНОШАБЛбН [от рентген(овское излучение)
и нем. Schablone — модель, образец], состоит из тонкой
проницаемой для мягкого рентгеновского излучения мем-
браны с нанесённым на её поверхности маскирующим
слоем (покрытием заданной конфигурации, непрозрачным
для рентгеновских лучей) и более прочной поддерживаю-
щей мембрану основы. Предназначен для передачи изо-
бражения элементов интегральной схемы на слой рентге-
норезиста путём экспонирования его рентгеновским излу-
чением с дл. волны Х=0,2—5,0 нм в процессе литографии.
Мембрану Р изготовляют как из неорганич. материалов
(напр.. Si, SiO^, AI2O3, SiC), так и полимерных (напр,,
полиимид, полиэтилентерефталат) толщиной, как правило,
1—12 мкм. Для обеспечения механич. прочности Р. мембра-
на либо закрепляется на кремниевой основе, представляю-
щей собой т. н. рёбра жёсткости (рис.), либо натягивается
на основу в виде рамки (в случае органич. мембраны).
Материалом для маскирующего слоя обычно служит золото;
толщина этого слоя зависит от дл. волны рентгеновского
излучения и составляет 0,2—0,7 мкм. Для улучшения адгезии
(сцепления) маскирующего слоя с поверхностью мембраны
иногда создают тонкий дополнит, промежуточный слой
(напр., хрома толщиной 3—5 нм).
Р. должен иметь высокий контраст пропускания излуче-
ния между пробельными и маскирующими участками,
малый коэф, термич. расширения, достаточно высокую
механич. прочность и износоустойчивость при эксплуатации.
Лит. см. при ст. Литография. Г. К. Селиванов.
РЕПРОДУКЦИОННАЯ ПРЕЦИЗИОННАЯ ФОТО-
КАМЕРА, установка для высокоточной репродукц. фото-
съёмки с плоских оригиналов (рисунков, чертежей); полу-
ченные снимки используют при изготовлении промежуточ-
ных фотошаблонов и в технологии микроэлектроники.
Р. п. ф.— фотографии, установка горизонт, типа (рис. 1),
оснащается набором объективов с высокой разрешающей
способностью, создающих изображение с уменьшением в
10—100 раз без искажений линейных размеров (макс, ра-
бочее поле оригинала от 750X750 до 1200X1200 мм).
Для повышения контраста фотографии, изображения при-
меняют специально подобранные светофильтры и контровое
(встречное) освещение оригинала при съёмке (рис. 2). Фо-
кусировка объектива осуществляется визуально при помощи
микроскопа; положение фотопластины при установке тре-
буемого масштаба изображения контролируется с помощью
микроскопа-компаратора (с точностью до ±0,002 мм).
Затвор Р. п. ф. срабатывает автоматически по сигналу реле
времени. Для устранения влияния вибраций на чёткость
изображения массивная станина Р. п. ф. устанавливается на
амортизаторах.
Лит.: Фотолитография и оптика, под ред. Я. А. Федотова, Г. Поля, М.,
1974. В. И. Мальто, А. Н. Риттер.
РЕТРАНСЛЯТОР (от лат. те-----приставка, здесь означаю-
щая возобновление, повторность действия, и translator,
букв.— переносчик), радиотехническое устройство, искусств,
электропроводящая среда или небесное тело, используемые
как промежуточный пункт линии радиосвязи (радиорелей-
ной, космической и Др.). Активный Р. представляет собой
приёмно-передающую радиостанцию, к-рая принимает сиг-
налы, усиливает их и передаёт далее, при этом для пред-
отвращения связи между приёмным и передающим
Рентгеношаблон. Схема кремниевого рентгено-
шаблона: 1 — кремниевая основа (рёбра жёст-
кости); 2 — мембрана; 3 — слой хрома для улуч-
шения адгезии; 4 — маскирующий слой золота
Репродукционная прецизионная фотокамера. Рис.
1. Репродукционная прецизионная фотокамера
горизонтального липа: 1 -— экран; 2 — оригинал;
3 — станина; 4 — головка фотокамеры; 5 — мик-
роскоп; 6 —- пульт управления.
Рис. 2. Схема репродукционной прецизионной
фотокамеры; 1 —отражающий экран; 2 — источ-
ник света (люминесцентные лампы); 3 —
рассеивающее стекло; 4 — оригинал; 5 — свето-
фильтр; 6 — объектив; 7 — фотопластина; 8 —
микроскоп
РЕШАЮЩИЙ
480
устр-вами изменяют частоту ретранслируемых сигналов.
Пассивный Р.— отражатель (напр., зеркальная антенна,
воздушный шар, облако ионизир. газа, Луна), рассеиваю-
щий радиоволны или направленно отражающий их. 8 ка-
честве Р. на линиях сверхдальней радиосвязи используют
специально для этого запускаемые искусств, спутники
Земли, напр. типа «Молния» или «Радуга» (СССР), обеспе-
чивающие ретрансляцию гелевиз. передач, двустороннюю
многоканальную телефонную, телеграфную и фототеле-
графную связи.
Лит..- Петрович Н. Т., Камнев Е. Ф., Каблукова М. В., Косми-
ческая радиосвязь, 2 изд., М., 1979,
РЕШАЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ в аналоговых вычис-
лительных машинах, комплексное устройство, состоя-
щее из усилителя постоянного тока и внеш, элементов,
образующих цепь обратной связи; предназначен для выпол-
нения нек-рых матем. операций над аналоговыми величи-
нами (напр., суммирование, интегрирование, дифференци-
рование, умножение на пост. коэф.). Отсюда собственно
усилитель без цепи обратной связи получил название опе-
рационного у с и л и т е л я (ОУ).
При появлении на входах Р. у. (рис.) одного или неск.
входных напряжений через входное сопротивление проте-
кают токи I], ..., 1п, суммирующиеся в точке S на входе
ОУ. Поскольку коэф, усиления ОУ (ку) делают очень боль-
шим, напряжение в точке 2 практически равно 0, а
л
и = X и • ——.
_ ’“'вых вх ।
Zoc 1 1
Отношение — определяет заданную матем. операцию
' zoc
по входу i. Если — =kit причём Zi и Zoc — активные
сопротивления, то ‘ осуществляется алгебраич. сумми-
рование входных напряжений UBXI с од нов рем. умножени-
ем слагаемых на пост. коэф. kt. В случае включения в цепь
обратной связи комплексных сопротивлений происходит
преобразование входных сигналов во времени. Напр., если
Zj — активные сопротивления (равные R.), а цепь обратной
связи образована ёмкостью Сос, то
А г
с -dt,
/=10
т. е. происходит интегрирование суммы входных напряже-
ний по времени. При использовании в цепях обратной связи
нелинейных сопротивлений Р. у. позволяют выполнять не-
линейные операции (возведение в степень, нахождение
тригонометрии, ф-ций, перемножение, логарифмирование
и др.). Большинство совр. ОУ выполняется в виде ИС.
Помимо вычислит, техники они широко используются в
устр-вах автоматики, радиотехники и измерит, техники.
Лит. Полонников Д. Е., Решающие усилители, М., 1973; Проекти-
рование и применение операционных усилителей, пер. с англ., М., 1974;
Тетельбаум И. М., Шнейдер Ю. Р., 400 схем для ABM, M.r 197В;
Достал И., Операционные усилители, пер. с англ., М., 19В2.
Д. Е. Полонников.
РЙГИ — ЛЕДЮКА ЭФФЕКТ [по имени итал. физика
А. Риги (A. Righi) и франц, физика С. Ледюка (S. Leduc)],
один из термомагнитных эффектов, возникающий в прово-
дящей среде при наличии в ней магн. поля и непараллель-
ного этому полю градиента темп-ры; состоит в появлении
Решающий усилитель. Структурная схема решаю-
щего усилителя: U.v ., .... UBV _ — напряже-
ния (сигналы) на входах усилителя; L\, .... Zn —
входные сопротивления; Е — суммирующая точ-
ка; Zoc — сопротивление цепи обратной связи;
UBb|X — выходное напряжение (сигнал); ОУ —
операционный усилитель.
в среде вторичного градиента темп-ры, перпендикулярного
магн. полю и первичному градиенту. Открыт в 1887 А. Риги
и независимо С. Ледюком. Направление вторичного гра-
диента темп-ры зависит от знака носителей зарядов, что
используется на практике для определения типа про-
водимости ПП.
РОБОТО-ТЕХНЙЧЕСКИИ КОМПЛЕКС (РТК), сово-
купность технологич. (обрабатывающих) машин, пром, робо-
тов, транспортного и вспомогат. оборудования, предназ-
наченных для автоматич. выполнения одной или неск. тех-
нологич. операций, включая загрузку и выгрузку обраба-
тываемого изделия без вмешательства человека. РТК, как
правило, имеет систему программного управления на базе
ЭВМ или микропроцессора, что обеспечивает его быструю
переналадку на обработку др. изделия посредством прос-
той смены инструмента либо путём замены программы.
В состав простейшего РТК входят одна единица про-
изводств. оборудования (технологич., контрольно-измерит.
или испытательно-тренировочного), пром, робот, осущест-
вляющий загрузку и выгрузку изделия, и управляющая
система. Часто один пром, робот обслуживает не 1, а 2—3
и более единиц производств, оборудования. Сложные
РТК содержат неск. простых РТК, автоматизир. склад заго-
товок и готовых изделий и транспортную систему, осу-
ществляющую связь между простейшими РТК и складом.
Сложные РТК могут одновременно обрабатывать неск. разл.
изделий или выполнять сразу неск. разл. операций на одном
изделии.
РТК является первичной ячейкой гибких производствен-
ных систем, основой для внедрения «безлюдной» техно-
логии. Использование РТК позволяет значительно повысить
коэф, загрузки и коэф, сменности оборудования, что осо-
бенно важно в условиях дефицита рабочей силы.
Лиг.: Роботизированные производственные комплексы, под ред.
Ю. Г. Козырева и А. А. Кудинова, М., 1 9В7. С. А. Преображенский-
РОС-ЛАЗЕР, то же, что лазер с распределённой обрат-
ной связью.
РТУТНЫЙ ВЁНТИЛЬ, газоразрядный прибор самостоя-
тельного дугового разряда с жидким ртутным катодом,
обладающий односторонней электрич. проводимостью.
Р. в. состоит из герметичной (обычно металлич.) оболочки
и находящихся внутри неё катода (см. Жидкометалличес-
кий катод), основного (графитового или стального) анода
и дополнит, электродов (управляющей сетки, деионизац.
фильтра, вспомогат анода и поджигающего электрода).
Нек-рые конструкции Р. в. имеют неск. осн. анодов (т. н
многоанодные Р. в.). Давление паров ртути в Р. в. состав-
ляет 0,1—1 Па. При положит, напряжении на осн. аноде
и возбуждении на катоде яркосветящихся участков (катод-
ных пятен), являющихся источниками эл-нов, в Р. в. возни-
кает осн. дуговой разряд и прибор обладает высокой
проводимостью. Моментом зажигания осн. разряда можно
управлять подачей электрич. импульса на поджигающий
электрод или управляющую сетку. Ограничение допустимой
плотности ртутного пара, определяющей вентильные св-ва
Р. в., электропрочность промежутка катод — осн. анод и др.
факторы обусловливают необходимость поддержания
темп-ры конденсац. поверхности прибора в диапазоне
20—35 °C.
По способу возбуждения катодного пятна Р. в. делят
на игнитроны и экситроны, по величине рабочего напря-
жения на осн. аноде — на низковольтные (как правило, до
10 кВ) и высоковольтные (до сотен кВ). Практически неогра-
ниченная эмиссия ртутного катода, простота возбуждения
катодного пятна, неизнашиваемость катода (испаряющаяся
во время работы ртуть конденсируется на охлаждаемых
участках и возвращается на катод) способствуют его исполь-
зованию в сильноточных коммутирующих приборах. Р в.
(одноанодные) находят применение в ионном электропри-
воде (в выпрямит, и инверторном режимах), в преобра-
зователях повыш. частоты (до неск. кГц) кузнечно-прес-
совых и закалочных электротермии, установок. Высоко-
вольтные Р. в. используются для передачи энергии пост,
током.
481
САПФИР
Лит..- Кощеев Л. Г. и др., «Электротехника», 1967, № 3, с. 11—14;
Каганов И. Л., Ионные приборы, М., 1972. Ю. Д. Хромой.
РТУТЬ (лат. Hydrargyrum), Нд, химический элемент 11 гр
периодич. системы Менделеева, ат. н. 80, ат. м. 200,59
Серебристо-белый жидкий (при комнатной темп-ре) металл
с хорошей электропроводностью (g=0,958 мкОм-м), замет-
но летучий при комнатной темп-ре; плотн. 14193 кг/м3
(твёрдая Р.), 13500 кг/м3 (жидкая Р.); fnn=—38,86 °C,
1кип = 356 56 °C. Диамагнетик. В сухом воздухе или кисло-
роде не окисляется, во влажном — покрывается плёнкой
оксида; легко взаимодействует с серой и галогенами; с ме-
таллами образует амальгамы.
В электронном приборостроении Р. используется при
изготовлении газоразрядных приборов (жидкие электроды
в ртутных вентилях, компонент атмосферы ртутных и лю-
минесцентных ламп, газотронов и др.); Р. входит в состав
электродов норм, элементов, ртутно-цинковых источников
тока и др устр-в; Р. применяется в высоковакуумных на-
сосах, термометрах, манометрах и др приборах. Из соеди-
нений Р. используются преим. HgSe, HgS и HgTe как ПП
материал для изготовления фоторезисторов, измерит, пре-
образователей для измерения магн. полей, приёмников ИК
излучения; НдО является деполяризатором в ртутно-цинко-
вых и ртутно-индиевых гальванич. элементах. Р. и её соеди-
нения токсичны, при работе с ними необходима полная
герметизация аппаратуры. г. я. Семячко.
РУБЙН (нем. Rubin, от ср.-век. лат. rubinus, от лат. rubeus —
красный), модификация корунда (а-АЬОз), в к-ром часть
ионов AI + изоморфно замещена ионами Cr3"*". Крист, в-во
красно-розового цвета (оттенок зависит от концентрации
ионов Сг ); диэлектрик [е=(8,6—10,5); g=10" Ом-см].
Плотн. от 3984 кг/м (розовый Р.) до 4013 кг/м' (тёмно-
красный Р.); L„=2040 °C, L„_=35OO°C. Химически не акти-
вен.
В электронном приборостроении используются моно-
кристаллы синтетич. Р. (с содержанием Сг + ок. 1,5-1019
ион/см3). Монокристаллы Р. обладают высокими оптич.,
механич. и термич. св-вами; осн. недостатки — сильная
зависимость спектров поглощения и излучения от темп-ры,
а также технологич. трудности получения крупных оптически
однородных монокристаллов (макс, размеры достигают
25—35 мм, дл. 200—300 мм). Применяются гл. обр. для изго-
товления активных элементов рубиновых лазеров. Моно-
кристаллы Р. получают выращиванием по методам Вернейля
и Чохральского, из р-ра в расплаве, бестигельной зонной
плавкой и др. способами. и. С. Рез.
РУБЙНОВЫИ ЛАЗЕР, твердотельный лазер, в к-ром
в качестве активной среды используется рубин — синтетич.
корунд, активированный ионами хрома (АЬО3:Сг3). Отно-
сительно высокий порог лазерной генерации (неск. сотен
Дж) Р. л. позволяет использовать их для работы в импульс-
ном режиме с частотой повторения импульсов до 10 Гц.
Рабочая дл. волны Р. л. Х^О,69 мкм, характерная величина
импульсной мощности в режиме модуляции добротности
~10—108 Вт при длительности моноимпульса 20—40 нс
Р. л. широко используются в устр-вах голографии, системах
оптич. локации, дальнометрии, лазерного зондирования
атмосферы и др.
САМОИНДУКЦИИ КОЭФФИЦИЁНТ, то же, что
индуктивность.
САМОИНДУЦЙРОВАННАЯ ПРОЗРАЧНОСТЬ, яв-
ление сильного увеличения прозрачности резонансно погло-
щающих сред под действием мощных световых импульсов
с длительностью, меньшей чем значения времени продоль-
ной и поперечной релаксации среды. Сопровождается за-
метным уменьшением скорости распространения света в
среде (до 100 раз). См. также Нелинейная оптика.
САМОФОКУСИРОВКА СВЁТА, сжатие мощного
светового пучка при его распространении в среде в ре-
зультате нелинейного взаимодействия света с веществом.
Теоретически было предсказано сов. учёным Г. А. Аскарь-
яном (1962) и впервые наблюдалось сов. учёными Н. Ф. Пи-
липецким и А. Ф. Рустамовым (1965).
С. с. возможна в конденсир. средах и газах (в т. ч. в воз-
духе и плазме). При достаточно больших амплитудах
электрич. поля Е световой волны преломления показатель п
среды увеличивается с ростом интенсивности света по за-
кону: п=по+п2Е2, где по — показатель преломления среды
для слабых полей; П2 — коэф, нелинейности показателя
преломления, определяющий нелинейную добавку к вели-
чине no- Т. к. амплитуда Е поля в световом пучке, а следо-
вательно, и величина пг максимальны у оси пучка, пери-
ферийные лучи отклоняются к оси пучка, вследствие чего
он сужается (см. Нелинейная оптика, Лазерное излучение).
Добавка к величине по в мощном световом пучке может
быть обусловлена Керра эффектом, электрострикцией,
нагреванием в-ва лазерным лучом и др. факторами.
С. с. имеет место при мощности излучения, превышаю-
щей критич. значение Ркр=(А,2с)/(32л2П2). В этом случае
среда действует подобно собирающей линзе. Самофоку-
сировка импульсного лазерного излучения сопровождается
быстрым движением фокуса в среде, поскольку непре-
рывное изменение мощности в реальном лазерном импуль-
се приводит к изменению фокусного расстояния. Из-за боль-
шой интенсивности света в фокусе его движение приводит
к тому, что возникающая при С. с. световая нить распадает-
ся на ряд сверхтонких нитей диам. 2—5 мкм и дл. в неск.
десятков мм.
С. с. определяет осн. черты поведения сверхмощных
световых пучков в разл. средах, включая активные среды
лазеров, в частности, является одной из причин, ограничи-
вающих мощность лазерного излучения твердотельных ла-
зеров. С. с. может привести к световому пробою (см.
Пробой газа), способствовать процессу вынужденного рас-
сеяния света и др. нелинейных явлений.
Лит.: Ахманов С. А., Сухоруков А. П., Хохлов Р. В., «УФН»,
1967, т. 93, в. 1; Луговой В. Н., Прохоров А. М., там же, 1973, т. 111,
в. 2; Аскарьян Г. А., Эффект самофокусировки, там же.
В. А. Пашков.
САПФИР (греч. sappheiros, от др.-евр. саппир — синий
камень), модификация корунда (X.-AI2O3), содержащая в
качестве примесей Ti и Fe; в отличие от рубина не содержит
ионов Сг. Крист, в-во сине-голубого цвета (оттенок зависит
от концентрации примесей); диэлектрик [е=(8,6—10,5) при
31 Энц. словарь «Электроника»
САТИКОН
482
f=(102— 10р) Гц; е=10'4 Ом см]. Плоти. 3930 кг/м3;
1ПЛ=2О4О°С, 1кип=3500 С. Химически не активен.
В электронном приборостроении используются моно-
кристаллы синтетич. С. («лейкосапфира») с содержанием
примесей порядка 0,001 %. Монокристаллы С. обладают
высокими оптич (особенно для ИК излучения), механич.
и термич. св-вами. Макс, размеры монокристаллов дости-
гают диам. 150—200 мм, дл. 200—300 мм. Применяются
гл. обр. для изготовления оболочек активных элементов
твердотельных лазеров (что позволяет заметно увеличить
плотность энергии в активных элементах и снизить в
2,4—4 раза пороговую энергию накачки), оптич элементов
в приборах ИК техники, оптич. фильтров, световодов, резо-
наторов, подложек ИС и гибридных ИС, а также в качест-
ве абразивного материала при обработке ПП пластин. Моно-
кристаллы С. получают выращиванием по методам Степа-
нова, направленной кристаллизацией и др. способами.
В. С. Пап ков.
САТИКбН, видикон с аморфной мишенью, выполненной
на основе селена (Se), мышьяка (As) и теллура (Те)
(назв. составлено из первых букв лат. написания элемен-
тов). Осн. материалом является Se As добавляют для умень-
шения вероятности перехода Se в крист, состояние. Те вво-
дится для повышения чувствительности С. в красной области
спектра. Концентрация Те неоднородна по толщине мишени,
так что SeTe образуют отд. прослойку. В мишень вводятся
и др легирующие примеси Поверх осн. слоя из Se наносит-
ся слой из трехсернистой сурьмы (SbiS.j). В результате
блокирования тока на границах структурных элементов
мишень имеет несильно выраженные фотодиодные св-ва:
близкую к линейной световую характеристику (зависимость
фототока от интенсивности падающего излучения), малую
инерционность фотоэффекта и малые темновые токи.
Максимум чувствительности приходится на синюю область
спектра. Благодаря малой инерционности и относительно
высокой чувствительности к синему свету С. широко ис-
пользуются в цветном телевидении При этом, поскольку
толщина мишени С., составляющая ок. 5 мкм, суще-
ственно меньше, чем, напр., у плюмбиконов, на к-рых в
основном осуществляется цветное телевиз. вещание,
может быть достигнуто более высокое разрешение.
А. Е. Гершберг.
САХЛ — ЛЕНГМЮРА УРАВНЁНИЕ, см. в ст Поверх-
ностная ионизация.
СБбРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, комплекс систем,
устройств и механизмов, при помощи к-рых обеспечивает-
ся точное взаимное размещение и крепление узлов и дета-
Сборочное оборудование. Общая структурная
схема сборочного автомата: ЗУ — загрузочные
устройства; УПК — устройство параметрическо-
го контроля; УВР — устройство взаимного рас-
положения скрепляемых узлов и деталей; УС —
устройство скрепления узлов и деталей; СИВ —
система искусственного видения; ЮУ — юсти-
ровочное устройство; УВК — устройство ви-
зуального контроля; САУ — система автомати-
ческого управления.
лей ИЭТ при их сборке. Осн. требование, предъявляемое
к С. о.,— обеспечение высокой производительности сбороч-
ного процесса и повторяемости результатов. Различают
универсальное С. о. широкого применения (напр., монтаж-
но-сборочные столы, используемые в произ-ве мн. ИЭТ)
и специализированное (напр., автомат посадки кристалла
в корпус при сборке ряда ПП приборов, автомат для прива-
ривания проволочных выводов при сборке ИС, гибкая авто-
матич. линия сборки однотипных приборов).
С. о. подразделяется на неавтоматическое (сборка про-
изводится вручную при помощи механизмов и приспо-
соблений, обеспечивающих требуемое совмещение деталей
и их крепление посредством сварки или пайки, а также
облегчающих выполнение контрольных операций, в част-
ности контроль положения деталей, особенно при сборке
миниатюрных приборов); полуавтоматическое (отд. сбороч-
ные операции или неск. операций выполняются при помощи
механизмов, напр. электронных манипуляторов, управляе-
мых автоматически); автоматическое (все операции сборки
выполняются без непосредств. участия человека по задан-
ной программе либо по командам с пульта оператора).
В зависимости от того, в какой атмосфере осуществляется
сборка ИЭТ, различают открытое С. о. (все операции вы-
полняются на открытом воздухе), обеспыленное (рабочая
зона продувается потоком обеспыленного воздуха) и за-
щищённое (сборка производится в закрытом пространстве,
заполненном инертным газом, или в вакууме).
В общем виде структура С. о. представлена на рис.
Загрузочное устр-во поштучно подаёт детали (узлы) в зону
сборки в ориентир, положении. Для этого загрузочное
устр-во имеет накопитель (бункер или кассету), механизм
поштучной выборки и ориентации деталей, механизмы по-
дачи деталей в зону сборки и снятия собранного узла.
Устр-во взаимного расположения деталей (УВР) содержит
механизм точного перемещения и установки собираемых
деталей в положение, при к-ром обеспечивается правиль-
ная сборка узла (изделия). Иногда в состав С. о входит
юстировочное устр-во (ЮУ) для более точной (чем на УВР)
установки деталей по команде системы автоматич. управ-
ления (САУ). Система искусств, видения (СИВ) проверяет
взаимное расположение деталей в рабочей зоне и подаёт
сигнал о необходимости юстировки в САУ. Устр-во пара-
метрич. контроля (УПК) проверяет точность параметров
изделия в собранном состоянии, т. е. контролирует качест-
во сборки по правильности функционирования изделия до
его окончат, скрепления. Часто С. о. оснащается устр-вом
визуального контроля (УВК), позволяющим оператору про-
верить правильность взаимного расположения деталей в
процессе сборки и активно вмешаться в работу С. о. в
случае нарушения режима одного из его устр-в. После
получения от всех систем контроля сигналов о правиль-
ности сборки САУ выдаёт команду на устройство скрепления
(УС) — механизм, обеспечивающий (в зависимости от техно-
логии) свинчивание, зачеканку, завальцовку, склеивание,
пайку, сварку или к.-л. др. вид соединения деталей прибора.
Часто уже во время сборки проводится дополнит, контроль
и юстировка положения собираемых деталей, чтобы исклю-
чить ошибки на конечном этапе сборки ИЭТ.
Состав и технич. характеристики С. о. определяются неск.
факторами, основными из к-рых являются серийность и
сложность собираемых приборов, требования технологич.
гигиены, прецизионность прибора и т. д. Так, при сборке
мощных ЭВП, выпускаемых малыми сериями, применяется
преим. неавтоматич. С. о., но нек-рые из этих приборов
собираются при помощи автоматизир. устр-в. Приёмно-
усилит. и газоразрядные лампы собираются в две стадии:
сборка электронного узла, к-рая всё чаще выполняется
программно управляемыми роботами, и окончат, сборка
и заварка в стеклянную колбу с последующим вакууми-
рованием её, осуществляемая на карусельных автоматах.
Массовая сборка пост, резисторов и конденсаторов в основ-
ной производится на автоматич. линиях, управляемых ЭВМ
или микропроцессорами. Переменные резисторы и кон-
денсаторы из-за сложности конфигурации их деталей дол-
гое время собирались вручную, затем полуавтоматически;
483
СВАРКА
с появлением СИВ (в кон. 70-х гг.) стала возможной полная
автоматизация сборки и этих ИЭТ.
Особую группу С. о. составляет оборудование для сборки
микроэлектронных приборов. К этой группе оборудования
предъявляются повыш. требования по точности (единицы
и даже доли мкм) взаимного расположения деталей, в связи
с малыми размерами самих приборов. Сборка микро-
электронных приборов проходит обычно в 3 стадии: посадка
кристалла в корпус (или на ленту); соединение контакт-
ных площадок на кристалле с выводами корпуса; герме-
тизация прибора.
При посадке микрокристалла в корпус обеспечиваются
точность размещения микрокристалла, хороший тепловой
контакт его с корпусом и надёжный электрич. контакт или
наоборот — надёжная электрич. изоляция между ними. Сов-
мещение кристалла с корпусом контролируется при по-
мощи микроскопа или проектора на установках с ручным
управлением либо при помощи СИВ в автоматич. уста-
новках. Кристалл присоединяется к корпусу пайкой эвтектич.
или мягкими припоями или спец, стёклами, приклеивается
токопроводящим или изолирующим клеем. Иногда УВК или
СИВ дополнительно выполняют функции контролёра, вы-
деляя из поступающих на сборку кристаллов бракованные,
имеющие поверхностные нарушения, появившиеся уже
после (или в результате) разделения пластины на микро-
кристаллы.
Для соединения контактных площадок с выводами кор-
пуса используют золотую, алюминиевую и медную прово-
локу диам. 15—500 мкм или ленточную алюминиевую фоль-
гу. Ленточные выводы иногда формируют в виде «паучка»,
удерживаемого рамкой из полиимида. Внутр, выводы
«паучка» точно совпадают с контактными площадками
кристалла, наружные — с контактными площадками платы
(корпуса).
Совмещение (с точностью до неск. мкм) привариваемой
проволоки или ленты с контактными площадками кристалла
или корпуса и перемещение инструмента обеспечиваются
ручными манипуляторами с передаточным отношением от
10:1 до 100:1 и более или электронными манипуляторами
с точностью ±10 мкм (в полуавтоматич. и автоматич. уста-
новках). Распознавание контактных площадок, расчёт коор-
динат и перемещение УВР осуществляются при помощи
СИВ, микро-ЭВМ и устр-в с микропроцессорным управле-
нием.
В зависимости от материала контактных площадок и
выводов сварка может быть термокомпрессионной, кон-
тактной или давлением с косвенным импульсным подогре-
вом (при приваривании выводов из золотой или медной
проволоки), а также ультразвуковой (для алюминиевых
выводов). См. также Сварочное оборудование.
О процессах герметизации см. в ст. Герметизация элект-
ронных приборов
Лит.: Онегин Е. Е., Точное машиностроение для микроэлектроники,
М., 1 9В6. Е. Е. Онегин, А. П. Рыдзевский.
СВАРКА, технологический процесс получения неразъём-
ного соединения элементов приборов, деталей (узлов) кон-
струкций машин и сооружений посредством местного разо-
грева (вплоть до плавления), пластич. деформации или
совместным действием того и другого; суть С. заключается
в таком взаимном проникновении или сближении сваривае-
мых тел, при к-ром начинают действовать силы межатом-
ного (межмолекулярного) сцепления. По физ. состоянию
материала в зоне соединения все существующие способы
С. можно условно подразделить на С. плавлением и С.
давлением. При С. плавлением материалы соединяемых
деталей в зоне С. нагреваются до темп-ры плавления
(fnn) и в расплавленном состоянии соединяются в одно
целое в результате взаимного растворения. При С. давле-
нием (с нагревом или без него) материалы свариваемых
деталей под влиянием внеш, сдавливающих сил взаимно
деформируются, образуя прочное соединение. я
В технологии ИЭТ применяются: С. плавлением — дуго-
вая, аргонодуговая, плазменная, микроплазменная, элект-
ронно-лучевая и лазерная; С. давлением — контактная, кон-
денсаторная, холодная, ультразвуковая, термокомпрессион-
ная и диффузионная. Выбор того или иного способа С.
зависит от физико-хим. св-в свариваемых материалов, усло-
вий проведения С., от толщины соединяемых деталей и кон-
струкции соединения.
Дуговая С. для нагрева свариваемого материала до
/пл использует электрич. дугу. Свариваемое изделие (обыч-
но металлич.) либо включается непосредственно в цепь
электрич. дуги, выполняя роль одного из электродов; др.
электрод при этом может быть плавящимся или неплавя-
щимся (плавящиеся электроды по хим. составу обычно
близки к свариваемому металлу; неплавящиеся электроды
изготовляют преим. из угля, графита или вольфрама), либо
косвенно, не будучи включённым в электрич. цепь, нагрева-
ется дугой между двумя неплавящимися электродами. При
косв. действии электрич. дуги нагрев менее интенсивен,
чем при дуге прямого действия, но зато этим способом
можно сваривать неэлектропроводные материалы, напр.
стекло, керамику, пластмассу. Часто С. производят в
атмосфере аргона, гелия или двуокиси углерода гл. обр.
для предотвращения интенсивного окисления свариваемых
материалов кислородом воздуха при их нагреве.
Аргонодуговая С.— разновидность дуговой С., при
к-рой электрич. дуга свободно горит в атмосфере аргона
(или гелия). Применяется для С. гл. обр. металлов и сплавов
(нержавеющих и жаропрочных сталей, латуней, бронз, ти-
тановых и алюминиевых сплавов и др.); толщина свари-
ваемых деталей — от десятых долей до неск. десятков мм.
При таком способе С. получаются вакуумплотные высоко-
прочные швы.
Плазменная С.— особый вид дуговой С., при к-рой
используется высокоионизир. электрич. дуга с принудитель-
но обжатым столбом (шнуром), в результате чего значи-
тельно увеличивается концентрация тепловой энергии на
небольшом участке поверхности свариваемого материала,
повышается напряжение дуги и резко возрастает темп-ра
(до 40 000 °C). Плазменная С. производится с помощью
плазмотрона, в к-ром рабочий газ (водород, азот, аргон,
гелий и т. д.) превращается в плазму, движущуюся с высокой
скоростью и большим запасом энергии. Плазменная С. при-
меняется для соединения листовых и проволочных материа-
лов, из нержавеющей и жаропрочной стали, алюминия,
титана и их сплавов.
Микроплазменная С.— разновидность плазменной
С.; отличается малым значением сварочного тока (0,1 —
40 А). В качестве плазмообразующего газа чаще всего
используется смесь аргона с водородом. Микроплазменной
С. можно сваривать листовой материал толщиной от 0,01
до 1 мм из нержавеющей стали, никеля, ковара, титана,
молибдена, вольфрама и др. металлов и сплавов. Приме-
няется при герметизации корпусов электронных приборов,
для соединения сильфонов, миниатюрных трубопроводов,
корпусов реле, термопар, металлич. тканей и т. п.
При электронн о-л учевой С. в результате бомбарди-
ровки электронами свариваемой поверхности практически
вся их кинетич. энергия преобразуется в тепловую. Элект-
ронный луч может быть сфокусирован на очень малой
площади (до 10 мм2), что позволяет применить этот спо-
соб С. в технологии микроэлектроники, а также при гер-
метизации металлостеклянных корпусов ЭВП, для С. туго-
плавких, химически активных и разнородных материалов,
изделий из стали и высокопрочных сплавов на основе
алюминия.
Лазерная С. обеспечивается когерентным световым
лучом, создаваемым лазером. Совр. лазерные установки
могут создать на облучаемой поверхности плотность потока
излучения св. 109 Вт/см2; при таких условиях все известные
материалы не только плавятся, но и испаряются. Лазерная
С. позволяет сваривать материалы с разл. теплофизич.
характеристиками в труднодоступных местах в любой опти-
чески прозрачной среде. Такой способ С. применяется для
соединения малогабаритных элементов электронных прибо-
ров с выводами (при этом исключается возможность
разрушения стеклоспаев), для соединения обмоточных про-
водов, герметизации корпусов и т. д.
31*
СВАРОЧНОЕ
484
Контактная С.— особый вид С., при к-рой высоко-
концентрир. местный нагрев обеспечивается электрич. то-
ком в местах контакта соединяемых тел. Разогретые и часто
оплавленные тела сдавливаются или осаживаются, в резуль-
тате чего образуется прочное соединение. К контактной С.
относят стыковую С. оплавлением, точечную, роликовую
и др. В микроэлектронике чаще всего применяется точеч-
ная односторонняя С., напр. при соединении весьма тонких
проводников (круглых или плоских) со сравнительно мас-
сивными металлич. деталями; посредством точечной С.
сдвоенным или строенным электродом приваривают про-
водники диам. 20—250 мкм из серебра, золота, меди и др.
металлов к тонким плёнкам на керамич. подложках. Одно-
сторонняя роликовая С. конич. электродом применяется
гл. обр. для герметизации металлостеклянных и металло-
керамич. корпусов микросхем.
Конденсаторная С.— разновидность контактной С.,
при к-рой для нагрева используется импульс тока разряда
батареи конденсаторов. Преимущество конденсаторной С.
по сравнению с др. способами С.— незначит. потребляемая
мощность (0,1—0,2 кВт). Продолжительность импульса сва-
рочного тока неск. мс, что позволяет сваривать металлич.
полосы или ленты толщиной до 0,005 мм. Конденсатор-
ная С. используется для присоединения выводов к под-
ложке микросхем, соединения тонких плёнок, элементов
ЭВП, электроизмерит. приборов и др.
Холодная С. осуществляется за счёт пластич. дефор-
мации без дополнит, нагрева. Для получения прочного
соединения посредством холодной С. необходимо обеспе-
чить точную подгонку соединяемых деталей, высокую чис-
тоту свариваемых поверхностей и требуемую степень де-
формации, к-рая зависит от физико-хим. св-в свариваемых
материалов. Этот способ С. достаточно универсален; исполь-
зуется для соединения металлич. изделий (проволоки,
стержней, полос, тонкостенных оболочек) и деталей из
неметаллич. материалов (смолы, пластмассы, стекла и т. п.).
Ультразвуковая С. осн. на использовании механич.
колебаний с частотой 15—170 кГц. При таком способе С.
к местам соединения свариваемых поверхностей с помощью
волновода или посредством металлич. стержня подводят
УЗ колебания, возбуждаемые магнитострикционным преоб-
разователем, При ультразвуковой С. прочное соединение
образуется при совместном воздействии на свариваемые
детали механич. колебаний и небольших сдавливающих
усилий. Этот метод позволяет соединять фольгу со стеклом
и керамикой, сваривать между собой листы фольги из чисто-
го алюминия, меди, серебра и золота, а также тонкие
проволочки из этих металлов и их сплавов с металлич.
плёнками и ПП материалами. Кроме того, с помощью УЗ
можно получить сварные соединения из ниобия, вольфрама
и молибдена, из мн. термопластичных полимеров, в част-
ности полистирола. Ультразвуковая С. применяется для вы-
полнения монтажа гибкими проводниками, присоединения
кристалла к корпусу ПП прибора, беспроволочного мон-
тажа ИС, присоединения плоских выводов к кремниевым
кристаллам диодов.
Термокомпрессионная С. производится с нагре-
вом свариваемых материалов и последующим сжатием их.
При таком способе С. один из свариваемых материалов
должен обладать достаточно высокой пластичностью.
Диффузионная С. осн. на использовании явления
диффузии. Выполняется в вакууме при разряжении
1—10 мПа с нагреванием места С. до 0,4—0,8 от темп-ры
плавления свариваемых материалов; при С. разнородных
материалов темп-pa нагрева определяется по fnn менее
тугоплавкого материала. С. происходит за счёт взаимной
диффузии атомов в поверхностных слоях соединяемых де-
талей с тщательно защищёнными и пригнанными поверх-
ностями. Таким способом можно сваривать большинство
твёрдых материалов — как однородных, так и разнородных.
При соединении трудносвариваемой пары материалов ис-
пользуется промежуточная прокладка. Диффузионная С.
обеспечивает вакуумплотные, термостойкие и вибропроч-
ные соединения при сохранении высокой точности, формы
и геометрич. размеров изделия; широко применяется при
С. термокомпенсаторов кристаллов, катодных ножек, за-
медляющих систем и др. узлов и элементов электронных
приборов.
Лит.: Зайчик Л. В., Орлов Б. Д., Чулошников П. Л., Контактная
электросварка легких сплавов, М., 1963; Назаров Г. В., Гревцев Н. В.,
Сварка и пайка в микроэлектронике, M-, 1969; Красулин Ю. Л., Взаимо-
действие металла с полупроводником в твердой фазе, М., 1971; Нико-
лаев Г. А., Ольшанский Н. А., Специальные методы сварки, 2 изд., М-,
1975; Патон Б. Е. и др., «Автоматическая сварка», 1976, № 10, с. 1—-В;
Стельмах М. Ф.. Тимофеев А. И., Чельный А. А., «Электрон-
ная пром-сть», 1976, т. 1, с. 53—55; Казаков Н. Ф., Диффузионная
сварка материалов, 2 изд., М., 1976; Ультразвуковая микросварка, М.,
1977; Микроппазменная сварка. К., 1979;Сварка в СССР, т. 1—2, М., 19В1;
Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры, М., 19В6; Электронно-
лучевая сварка, К., 1987. С. Е. Ушакова.
СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, комплекс устройств
и приспособлений, позволяющих получать неразъёмные сое-
динения деталей и материалов с помощью сварки. При-
менение сварки в процессе сборки ИЭТ началось в 20-х гг.
20 в., когда стало очевидным, что такой способ соедине-
ния деталей радиоламп (из Ni, W, платинита) является
единственным технически целесообразным. Для этого
использовались маломощные установки однофазного тока
пром, частоты, обеспечивавшие точечную контактную элект-
росварку. Наиболее широко в технологии электронных при-
боров сварка применяется с нач. 60-х гг. в связи с освоением
массового выпуска ПП приборов, а затем ИС, БИС и др.
электронных приборов в обычном и микроминиатюрном
исполнении, что потребовало разработки спец, методов
сварки и оборудования для их реализации.
С. о. по видам сварки разделяется на 2 группы: обору-
дование для сварки давлением — термокомпрессионной,
УЗ, контактной, диффузионной и др.; оборудование для
сварки плавлением — микроплазменной, лазерной, газо-
пламенной, электронно-лучевой, электродуговой, а также
радиац. нагревом. Так, электроды радиоламп соединяют
контактной сваркой, стеклянные детали — газопламенной
сваркой, детали из разнородных материалов обычно соеди-
няют посредством диффузионной сварки; в произ-ве круп-
ногабаритных приборов (кинескопов, мощных генераторных
радиоламп и др.) в металлич. корпусах до кон. 70-х гг. при-
менялось преим. оборудование для электродуговой сварки
неплавящимся вольфрамовым электродом; с нач. 80-х гг. ча-
ще стало использоваться оборудование для электронно-лу-
чевой, лазерной, контактной сварки. В 80-х гг. в электрон-
ной пром-сти с помощью специализир. С. о. выполнялось
ок. 65% всего объёма сварочных работ (т. е. 15—20 млрд,
сварных соединений в год), причём доля операций, вы-
полняемых с помощью С. о., составляла, напр., в процессах
изготовления ИС, БИС ок. 60%, ЭВП до 45%, ПП диодов
до 25%, транзисторов и тиристоров ок. 13%, резисторов
5%. Более 95% С. о. составляют установки для термо-
компрессионной, УЗ, контактной, микроплазменной и лазер-
ной сварки.
С. о., применяемое в электронном приборостроении,
имеет ряд особенностей, связанных со спецификой
произ-ва ИЭТ: высокая точность совмещения сварочного
инструмента с точками сварки, обусловливаемая весьма
малыми (порядка 1 мкм — неск. десятков мкм) размерами
деталей и узлов ИЭТ; точная дозировка прижимных уси-
лий инструмента к свариваемым деталям и кол-ва подво-
димой энергии, обусловленная хрупкостью деталей и малы-
ми расстояниями между ними; высокая степень автомати-
зации технологич. процессов, обеспечивающая высокую
производительность оборудования в условиях массового
произ-ва ИЭТ.
Наиболее совершенным и точным является С. о., при-
меняемое в произ-ве ПП приборов, ИС, БИС, оптоэлект-
ронных, криоэлектронных и др. приборов. На этом обору-
довании посредством микросварки соединяют золотой или
алюминиевой проволокой диам. 12—500 мкм контактные
площадки на кристалле и выводы прибора (структурная
схема установки представлена на рис. 1). Устр-во загрузки
подаёт на рабочий стол детали прибора. В неавтоматич.
установках (рис. 2) оператор с помощью оптич. или элект-
ронно-оптич. устр-в визуального контроля совмещает сва-
рочный инструмент и соединит, проволоку с первой кон-
485
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ
тактной площадкой и выполняет сварку; затем посредством
устр-ва перемещения (напр., микроманипулятора) подводит
их к соответствующему выводу корпуса прибора и про-
изводит вторую сварку, после этого все операции повто-
ряются на др. парах «площадка — вывод». В полуавтоматич.
установках (рис. 3) оператор выполняет лишь первое совме-
щение инструмента с контактной площадкой, после чего
все операции выполняются автоматически по сигналам
системы автоматич. управления, к-рая контролирует вели-
чину контактного сопротивления в точке сварки и проч-
ность соединения, регулирует дозу энергии, подводимой
в зону сварки, прижимное усилие инструмента и др. тех-
нологич. параметры, обеспечивая высокое качество сварки.
В автоматич. установках (рис. 4), оснащённых системой
искусств, видения, все операции — от загрузки деталей при-
бора на рабочий стол до снятия обработанного изделия —
осуществляются без участия человека, работу всех устр-в
такой установки контролирует система автоматич. управ-
ления на базе микропроцессора или микро-ЭВМ. В 80-х гг.
на базе автоматич. С. о. и промышленных роботов созданы
автоматич. робото-технические комплексы для сборки
ПП приборов и ИС, работающие по безлюдной технологии.
Лит.; Конюшков Г. В., Копылов Ю. Н., Диффузионная сварка
в электронике, М., 1974; Кривошей А. В., Бельцев А. Н., Пайка и
сварка в производстве радиоэлектронной, .аппаратуры, М., 1974; Красу-
лин Ю. Л., Назаров Г. В., Микросварка давлением, М., 1976; Ультра-
звуковая микросварка, M., 1977; Моравский В. Э., Ворона Д. С.,
Новое в теории, оборудовании и технологии сварочного производства
в радиоэлектронике. К., 1978; Сварка в СССР, т. 1—2, М., 1981; Бер А. Ю.;
Ми нс кер Ф. Е., Сборка полупроводниковых приборов и интегральных
микросхем, 3 изд., М., 1986.
А. А. Гуляев, А, И. Гуляев, 3. М. Славинский.
СВЕРХБОЛЬШАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁМА (СБИС),
см. в ст. Интегральная схема.
СВЕРХМИНИАТЮРНАЯ ЛАМПА, стеклянная приём-
но-усилительная лампа (как правило, пентод или триод),
у к-рой диам. баллона не превышает 10 мм. Выводы элект-
родов С. л. обычно выполняют из платинита, их наружную
часть припаивают к соответствующим элементам радио-
схем, что обеспечивает надёжность соединений при сотря-
сениях аппаратуры. По электрич. параметрам С. л. сходны
с пальчиковыми лампами, но уступают им по величине
предельной мощности рассеяния анодом, а также по долго-
вечности. Разработанная в 50-х гг. 20 в. С. л. предназ-
началась для использования в радиоаппаратуре, требующей
Сварочное оборудование. Рис. 1. Структурная
схема автомата для ультразвуковой микро-
сварки: С — рабочий стол; СИ — сварочный
инструмент; УЗГ — ультразвуковой генератор,
МПП — механизм подачи проволоки; УП —ус-
тройство перемещения; УВК — устройство ви-
зуального контроля; СИВ — система искусствен-
ного видения; САУ — система автоматического
управления.
Рис. 3. Автоматизированная (полуавтоматиче-
ская) установка для микросварки.
высокой устойчивости при механич. воздействиях. В наст,
время (нач. 90-х гг.) С. л. практически вытеснены полупро-
водниковыми приборами.
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ, явление скачкообразного
исчезновения электрич. сопротивления у нек-рых прово-
дящих материалов (образцов) при охлаждении их ниже
определённой, характерной для данного в-ва, темп-ры Тк,
наз. критической. Открыта в 1911 голл. физиком X. Камер-
линг-Оннесом в опытах с ртутью. С тех пор С. удалось об-
наружить у мн. металлов (Pb, Al, TI, Nb и др.), металлич.
сплавов (напр., РЬ — Au, Nb — Ti — Zr), хим. соединений
(напр., Nb jGe, V3Ga, NbjSn), а также у нек-рых ПП и поли-
Рис. 2. Механизированная установка для микро-
сварки.
Рис. 4. Автомат для микросварки
СВЕРХПРОВОДНИКОВАЯ 486
меров. Материалы, обладающие С., наз. сверхпроводника-
ми. Критич. темп-ры традиц. сверхпроводников лежат в
пределах 0,1 —23 К. В 1986—87 обнаружена высокотем-
пературная С. у ряда металлооксидных соединений
(напр.. La — Sr — Си — О, Y — Ва — Си — О), критич.
темп-ры к-рых могут достигать 100 К и выше; предполагает-
ся получение соединений с Гк, близкой к 300 К.
Обратный переход образца из сверхпроводящего состоя-
ния в нормальное (характеризующееся конечным значением
электрич- сопротивления) может произойти не только за
счёт повышения темп-ры, но и в результате наложения
достаточно сильного магн. поля, индукция к-рого превышает
определённое критич. значение Вк. В слабых магн. полях
(В<ВК) в-во в сверхпроводящем состоянии ведёт себя как
идеальный диамагнетик: магн. индукция внутри него В=0,
т. е. магн. поле не проникает в сверхпроводящий образец
(см. Мейснера эффект).
Последоват. микроскопич. теория С. создана в 1957
Дж. Бардином, Л. Купером, Дж. Шриффером (США) и не-
зависимо Н. Н. Боголюбовым (СССР). Они показали, что
С. обусловлена сверхтекучестью эл-нов проводимости, воз-
никающей при низких темп-рах благодаря образованию
связанных пар эл-нов с противоположными спинами — ку-
перовских пар. Такие пары обладают нулевым значе-
нием спина и подчиняются Бозе — Эйнштейна статисти-
ке (см. Бозе — Эйнштейна распределение). При Т<ТК
происходит т. н. бозе-конденсация куперовских пар.
Теория высокотемп-рной С. находится в стадии раз-
работки.
Практич. использование С. идёт в двух осн. направле-
ниях. Первое из них связано с разработкой сверхмощ-
ных магн. систем (генерирующих магн. поле с индукцией
до 15 Тл) и объёмных резонаторов (добротностью ~1011)
для накопителей энергии, ускорителей заряженных ч-ц и др.
устр-в, созданием силовых кабелей и трансформаторов
большой мощности для систем централизов. распределения
электроэнергии. Второе направление связано с использо-
ванием Джозефсона эффекта для создания усилит., пре-
образоват», переключат., измерит, и др. устр-в с уровнем
собств шумов, приближающимся к квантовому порогу
См. также Криоэлектроника.
Лит.: Линтон Э., Сверхпроводимость, пер. с англ., 2 изд., М., 1971;
Роуз-Инс А., Родерик Е., Введение в физику сверхпроводимости, пер.
с англ., М., 1972; Буккель В., Сверхпроводимость, пер. с нем., М.,
1975. В. Н. Радзиховский, В. В. Шмидт.
СВЕРХПРОВОДНИКОВАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁ-
МА, класс интегральных схем, в к-рых активные элементы
и межсоединения выполнены из сверхпроводников (рис.).
Изготовляются, как правило, на подложках из монокрист»
кремния методами интегральной тонкоплёночной техноло-
гии с использованием в качестве сверхпроводящего мате-
риала преим. ниобия (критич. темп-ра Тк=9,2 К). Актив-
ными элементами С. и. с. служат как одиночные переходы
Джозефсона (см. Джозефсона эффект), так и разл. системы
таких переходов, выполняющие необходимый набор логич.
Сверхпроводниковая интегральная схема. Ти-
пичная конструкция сверхпроводниковой ин-
тегральной схемы (поперечный разрез): 1 —
подложка (Sr), 2 — изоляция (SiO AI>Ot)
3 — сверхпроводящий экран (Nb), 4 — нижний
электрод (Nb); 5 — верхний электрод (Nb),
6 — джозефсоновский переход (Nb Os, Al.O );
7 — шина управления (Nb); 8 — резистивный эле-
мент (Au, Re); 9 — сверхпроводящий межслой-
ный контакт (Nb—Nb), 10 — контактная площад-
ка (Au, Pt).
операций и ф-ций памяти. Логич. цепи могут содержать
элементы либо с магн. управлением, либо с непосредств.
токовым управлением (т. н. инжекционные вентили).
Примером логич. элемента с магн. управлением может
служить криотрон на туннельном переходе Джозефсона,
в к-ром вентильный ток управляется магн. полем, созда-
ваемым током, текущим по изолир. шине управления, за
счёт чего достигается гальванич» развязка выходных и вход-
ных цепей криотрона. В инжекц. вентилях, обладающих
большим быстродействием по сравнению с криотронами,
ток управления подаётся непосредственно в управляемый
переход Джозефсона, при этом для изоляции входа от
выхода используются дополнит, переходы Джозефсона, на-
ходящиеся в резистивном состоянии в момент срабатыва-
ния логич. элемента. В элементах памяти информация
кодируется наличием либо отсутствием квантов магн. пото-
ка в сверхпроводящем кольце, содержащем один или неск.
переходов Джозефсона, осуществляющих операции записи
и считывания.
Потенциальная перспективность С. и. с. обусловлена уни-
кальными св-вами их активных элементов: высокой ско-
ростью переключения (до 10— с), низким уровнем рас-
сеиваемой мощности (не св» 10— Вт), способностью хра-
нения информации при отключении питания (энергия за-
трачивается только на поддержание рабочей темп-ры).
Характерные значения рабочих токов С. и. с. составляют
0,1—1 мА при уровне выходных напряжений —1 мВ. Важ-
ным достоинством С. и. с. является также наличие бездис-
сипативных линий передачи.
Разработаны и широко используются специализир. С. и. с.:
магниточувствительные, СВЧ-детекторы, эталоны напряже-
ния, компараторы тока и др. Ведутся работы по созданию
цифровых С. и. с. для высокопроизводит. крио-ЭВМ. Для
функционирования совр. С. и. с. необходим жидкий гелий,
к-рый является хладоносителем, обеспечивающим поддер-
жание рабочей темп-ры С. и. с» на уровне 4,2 К. Появле-
ние в 80-х гг. 20 в. новых сверхпроводящих материалов
с высокой Тк (выше темп-ры кипения жидкого азота
77 К) значительно расширяет области применения С. и. с.,
обеспечивает возможность коренного улучшения их пара-
метров»
Использование С. и. с. в вычислит, технике, информа-
ционно-измерит» системах, в приборостроении и метроло-
гии позволяет создавать принципиально новые системы с
недостижимыми ранее электрофиз. и эксплуатац. парамет-
рами.
Лит.: Интегральные схемы и микроэлектронные устройства на сверх-
проводниках, М., 1985. П. А. Бахтин.
СВЕРХРЕШЕТКИ, твердотельные структуры, обладаю-
щие помимо периодич. потенциала кристаллической решёт-
ки дополнит, потенциалом, период к-рого существенно
превышает постоянную решётки. Параметры этого допол-
нит. потенциала можно изменять, что позволяет управ-
лять энергетич» спектром носителей заряда (НЗ) в С. и,
следовательно, её электрич., оптич., акустич. и др.
св-вами»
Идея С. принадлежит сов. учёному Л. В. Келдышу; в 1962
он предложил создавать их, помещая кристалл в поле стоя-
чей УЗ волны. Позже были разработаны др. способы созда-
ния С.: в виде периодически чередующихся тонких слоёв
разл. ПП материалов с близкими постоянными решётки
(композиц. С.) или слоёв с дырочной (р) и электронной
(п) проводимостями в объёме одного и того же ПП (легиро-
ванные С); модуляцией плотности поверхностного заряда
в структурах с двумерным электронным газом (плоские С.);
легированием ПП магн. и немагн. примесями (спиновые С.);
деформацией ПП в поле мощной УЗ или световой волны.
Созданы С» на основе металлов, сверхпроводников. Сущест-
вуют естеств. С. в ди халькогенидах переходных металлов
(напр», M0S2), ПП соединениях элементов III и VI групп
периодич. системы Менделеева (напр., GaSe), политипных
соединениях (напр., SiC) и др. Наиболее совершенные С.
получаются методами молекулярно-лучевой эпитаксии и
эпитаксии из металлоорганич. газообразных соединений.
487
СВЕТОВОД
Если длина свободного пробега НЗ превосходит период
полупроводниковых С., то разрешённые энергетич. зоны
разбиваются на узкие полосы — минизоны, разделённые
запрещёнными полосами — минищелями. Св-ва одномер-
ной С. с дополнит, периодичностью вдоль одной коор-
динаты сильно анизотропны, поскольку в направлении,
параллельном оси С., энергетич. спектр НЗ — мини-
зонный, а в направлении, перпендикулярном оси,— не-
прерывный.
На основе С. созданы эксперим. образцы приборов с
N-образной ВАХ, способных генерировать и усиливать
эл.-магн. колебания СВЧ диапазона, с перестраиваемой
внеш, напряжением частотой, а также эксперим. образцы
высокоэффективных светоизлучающих приборов. Успешно
используются С. в качестве буферного слоя в эксперим.
образцах полевых транзисторов, а в транзисторах с селек-
тивным легированием — ив качестве активного слоя. С.
перспективны для создания приёмников излучения, оптич.
поляризаторов, модуляторов света, фильтров, устр-в пря-
мой эл.-магн. генерации ВЧ акустич. волн. Исследование
св-в С. бурно развивается, расширяется круг исполь-
зуемых материалов, возникают новые идеи применения,
совершенствуется технология. В ближайшие годы мож-
но ожидать применения С. в серийных электронных
приборах.
Лит.: Шик А. Я., «ФТП», 1974, т. 8, в. 10, с. 1841—64; Силин А. П.,
«УФН», 1985, т. 147, в. 3, с. 485—521. А. А. Кальфа.
СВЕРХСКОРОСТНАЯ интегральная схёма
(ССИС), цифровая интегральная схема, быстродействие
к-рой характеризуется временем переключения входящих
в её состав логич. элементов (ср. временем задержки
распространения сигнала) порядка 1 нс и менее, либо
частотами переключения порядка 1 ГГц и более, либо
скоростями обмена информацией, поступающей в ССИС,
порядка неск. Гбит/с. Быстродействие логич. элементов
(или вентилей) тесно связано со степенью интеграции
и технологией изготовления ИС. Для характеристики эле-
ментной базы БИС и СБИС используется т. н. критерий
качества вентиля, численно равный энергии его переклю-
чения, т. е. произведению уд. мощности, рассеиваемой
вентилем, на ср. время задержки распространения сигнала,
при нек-рой определённой мощности, рассеиваемой в крис-
талле в единице объёма или на единице его поверхности.
Для ССИС критерий качества вентиля (или просто качество
вентиля) ввиду малости энергии переключения обычно
выражается в пДж и даже фДж. Для сравнения элементной
базы разных ССИС при одинаковых условиях рассеивания
мощности (определяемых, в частности, теплоотводом)
используется понятие «функциональная производитель-
ность»; последняя является по существу величиной, обрат-
ной критерию качества вентиля, и численно равна произве-
дению кол-ва вентилей в единице объёма кристалла (или
на единице его поверхности) на частоту переключения,
выраженную в Гц, отнесённому к 1 Вт рассеиваемой
мощности. Для совр. ССИС функцион. производительность
достигает 1012 вент-Гц/Вт, что соответствует примерно
100 тыс. вентилей и частоте 10 МГц для БИС на МОП-тран-
зисторах, 10 тыс. вентилей и частоте 100 МГц для БИС
на биполярных транзисторах или 1000 вентилей и частоте
1 ГГц для БИС на ПП структурах на основе арсенида
галлия.
Независимо от технологии изготовления различают три
осн. класса ССИС. К первому классу ССИС относятся цифро-
вые ИС, работающие с тактовыми частотами (частотами
следования управляющих сигналов — тактов, обеспечи-
вающих выполнение микроопераций элементами цифровой
ИС) гигагерцевого диапазона или с информац. скоростями,
исчисляемыми в Гбит/с. Для этого класса цифровых ИС
за рубежом широко используется термин «гигабитовая ИС»
(наряду с более общим термином «гигабитовая электро-
ника»). В СССР для обозначения подобных ИС по аналогии
с СВЧ ИС вводится понятие «сверхвысокоскоростная ИС»
(СВС ИС). К этой категории ССИС относятся разл.
рода счётчики, сдвиговые регистры, мультиплексоры,
формирователи импульсов, генераторы кодов и т. п. Сте-
пень интеграции таких ИС обычно не превышает 500 вен-
тилей на кристалл, а тактовая частота достигает неск.
ГГц.
Ко второму классу ССИС относятся цифровые БИС,
в к-рых время переключения вентилей составляет нс и
менее, но тактовая частота при этом может быть значитель-
но ниже 1 ГГц (обычно десятки МГц). К таким ССИС отно-
сятся БИС типа арифметико-логич. устр-в, умножителей,
сумматоров, оперативных ЗУ и т. п., степень интеграции
к-рых в зависимости от технологии изготовления составляет
103—10ь вентилей на кристалл.
К третьему классу ССИС относятся БИС, содержащие
устр-ва, используемые на стыке аналоговой и цифровой
техники, такие, как алфавитно-цифровые преобразователи,
синтезаторы частоты, фазовые и частотные модуляторы
СВЧ и оптич. диапазонов. К ним относятся также и более
сложные устр-ва, выполняемые на основе неск. БИС, пред-
назначенных, в частности, для корреляционно-спектраль-
ного анализа сигналов в реальном масштабе времени.
Для данного класса схем частоты переключения и полосы
пропускания (так же, как и у ССИС первого класса) лежат
в СВЧ диапазоне, информац. скорости достигают единиц
Гбит/с, а степень интеграции в зависимости от технологии
и назначения ССИС составляет неск. тысяч вентилей на
кристалл.
Предельные характеристики ССИС реализуются как за
счёт конструктивных решений (минимизации геометрич.
размеров элементов до субмикронных величин с одноврем.
увеличением площади кристаллов БИС до размеров поряд-
ка 1 см2), так и в результате использования принципиально
новых видов технологий и материалов электронной техни-
ки. Осн. технич. характеристики нек-рых ССИС на кристал-
лах Si и GaAs представлены в табл.
Основные технические характеристики некоторых ССИС
Тип ло- гиче- ского эле- мента (венти- ля) Мате- риал под- ложки Мини- маль- ные раз- меры, мкм Среднее время задержки сигнала на 1 вен- тиле, нс Рассеи- ваемая мощность на 1 вен- тиле, мВт Плотность упаковки вентилей, мм3 Тактовая частота, ГГц
ЭСЛ Si 2 300—800 10—20 20—50 0,25—1.2
ТТЛ то же 2 1000—2000 1 —4 100—200 0.2—0,6
ОПЛ GaAs 0,5—1 50—150 10—20 10—15 2—4
ДПЛ то же 0,5—1 75—150 1—2 200—500 0,3—2
ЗПЛ » 1—2 70—100 0 2—1 300—400 0,6—3,3
ЭДЛ » 1—2 1—10 to 3 3- 104 5—15
Примечание: ЭСЛ — элементы с эмиттерно-свяэанной логикой
на биполярных и полевых транзисторах; ТТЛ — элементы с транзисторно-
транзисторной логикой на биполярных и полевых транзисторах; ОПЛ —
элементы на нормально открытых полевых транзисторах с барьером
Шоттки; ДПЛ — элементы на диодах Шоттки и полевых транзисторах
с барьером Шоттки; ЗПЛ — элементы на нормально закрытых полевых
транзисторах с барьером Шоттки; ЭДЛ — элементы с использованием
эффекта Джозефсона.
Сверхвысокое быстродействие ССИС предъявляет опре-
делённые требования к вычислит, устр-вам (микропроцес-
сорам, микро-ЭВМ), выполненным на их основе. Так, повы-
шение производительности вычислит, системы до уровня,
соответствующего быстродействию ССИС, достигается
только в результате применения новых принципов орга-
низации вычислит, процесса, особыми конструктивными
приёмами, использованием новых типов корпусов ИС,
разъёмов, монтажных плат, тщательным согласованием
импедансов активных приборов, соединит, шин, нагрузоч-
ных сопротивлений, а также обеспечением сверхмалых
потерь В ЛИНИЯХ передачи. А. П. Шпаков.
СВЕТОВОД, элемент оптической системы, служащий для
направленной передачи (канализации) света. В открытом
пространстве передача световой энергии возможна только
в пределах прямой видимости и связана с потерями,
СВЕТОВОЙ
488
обусловленными начальной расходимостью излучения, по-
глощением и рассеянием в атмосфере. Переход к С. позво-
ляет значительно уменьшить потери световой энергии,
а также передавать световую энергию по криволинейным
трассам. По конструкции различают С. линзовые, воло-
конные, планарные, полосковые (нередко наз. канальными)
и др. Линзовый С.— система последовательно располо-
женных линз, заключённых в трубу. С помощью линз осу-
ществляется периодич. коррекция волнового фронта свето-
вого пучка. В качестве корректоров могут также приме-
няться зеркала определённой формы. Волоконный С.
представляет собой тонкую гибкую нить (волокно) из опти-
чески прозрачного материала (напр., стекла), внутр, часть
к-рой (сердцевина) имеет повышенный по сравнению с
наружной показатель преломления. Поэтому распростра-
няющиеся в нити лучи (при достаточно малых углах между
лучом и осью нити) испытывают полное внутреннее отраже-
ние на границе раздела сердцевины и наружной части
(оболочки), в результате чего они локализуются в сердце-
вине и наружу не выходят. На явлении полного внутр,
отражения и основана направленная передача света в воло-
конных С. При толщинах световедущего слоя, сравнимых
с длиной световой волны, оптич. излучение распростра-
няется по С. в виде ограниченного набора волн, имеющих
(как и в волноводе) определённые, зависящие от параметров
С., поперечные распределения электрич. и магн. полей.
Соответствующие этим полям типы волн наз. модами (см.
Мода колебаний). С., у к-рого толщина световедущей жилы
сравнима с длиной световой волны, наз. также оптическим
волноводом. Выбирая диаметр сердцевины и разность
показателей преломления достаточно малыми, можно до-
биться, чтобы С. работал в одномодовом режиме.
Для изготовления волоконных С. используют разл. мето-
ды, напр. метод двойного тигля, состоящий в вытягивании
волокон из расплавов двух разнокомпонентных стёкол,
помещённых в разные тигли (причём один из тиглей вложен
в другой), метод вытягивания из преформ — предвари-
тельно выполненных заготовок в виде стеклянного стержня
или трубы, часто имеющих сложное распределение пока-
зателя преломления по сечению. Снаружи волоконный С.
может быть покрыт защитной оболочкой, обычно поли-
мерной.
Планарный С. представляет собой тонкую (порядка
длины световой волны), прозрачную световедущую плёнку,
нанесённую на однородную подложку. Как и в волокон-
ном С., показатель преломления световедущей плёнки
больше, чем показатель преломления подложки и среды
над С, Световая волна в таком С. распространяется
в процессе многократных полных отражений от его стенок.
Для изготовления планарных С. используют методы напы-
ления стекла или др. материала на подложку, плазмен-
ной полимеризации, центрифугирования и осаждения, ион-
ной имплантации (подложка бомбардируется ионами Li, TI,
В, Не и др. или протонами), жидкостной, газовой и моле-
кулярной эпитаксии и др. Полосковый С. сходен по
виду с планарным, но, в отличие от последнего, соизмерим
по ширине с длиной световой волны. Планарные и полоско-
вые С. часто наз. интегральн о-о птическими волно-
водами.
Наиболее перспективные типы С.— волоконные, планар-
ные и полосковые. Волоконные С. применяются в волокон-
но-оптических линиях связи, линиях передачи мозаичных
изображений по жгуту С. (часто наз. многожильным С.),
линиях передачи мощного оптич. излучения при лазерной
обработке материалов в труднодоступных участках (в тех-
нике, медицине), оптических процессорах, датчиках разл.
физ. полей и т. д. (см. также Волоконная оптика). Планар-
ные и полосковые С. получили распространение гл. обр.
в системах интегральной оптики, устр-вах для обработки
оптич. информации, миниатюрных источниках оптич. излу-
чения, модуляторах света. К важнейшим характеристикам
С. такого назначения относятся величина оптич. потерь
и полоса пропускания. В совр. кварцевых С. потери мини-
мальны на волне 1,55 мкм и составляют 0,2 дБ/км, в С.
на основе поликристаллов бромистого и бромиодистого
таллия — на волне 4—5 мкм и достигают 0,01 дБ/км.
Полоса пропускания типичных С. со ступенчатым профилем
показателя преломления по сечению составляет 20—
70 МГц-км для многомодовых и 1—3 ГГц-км для одномо-
довых; у С. с плавным (градиентным) профилем показателя
преломления полоса пропускания обычно лежит в пределах
400—1200 МГц-км. Области макс, прозрачности и макс,
ширины полосы пропускания для одномодовых волоконных
С. на основе кварцевых стёкол соответствуют диапазону
длин волн 1; 1—1,6 мкм.
Лит.; Маркузе Д., Оптические волноводы, пер. с англ., М., 1974;
Вейнберг В. Б., Саттаров Д. К., Оптика световодов, 2 изд., Л., 1977;
Основы волоконно-оптической связи, пер. с англ., М., I960; Унгер Х.-Г-,
Планарные и волоконные оптические волноводы, пер. с англ., М., 1980;
Девятых Г. Г., Д ианов Е. М., «Вестник АН СССР», 1981, № 10, с. 54—66;
Волоконно-оптическая связь. Приборы, схемы и системы, пер. с англ.,
под ред. М. Дж. Хауэса и Д. В. Моргана, М., 1982; Мидвинтер Дж.,
Волоконные световоды для передачи информации, пер. с англ., М., 1983;
Глазер В., Световодная техника. Введение, пер. с нем., М., 1985.
А- А. Слихальский.
СВЕ1 В КАРАНДАШ, устройство в составе
дисплея, поз, оляющее оперативно корректировать инфор-
мацию, гл. обр. графическую, отображаемую на экране
ЭЛП. Представляет собой фотоприёмник (см. Приёмники
оптического излучения), к-рый через оптич. систему (микро-
объектив) воспринимает в точке касания экрана ЭЛП его
оптич. излучение (в частности, слабое свечение растра) и
преобразует это излучение в электрич. сигнал с амплитудой,
пропорциональной яркости свечения экрана. Полученный
электрич. сигнал после усиления подаётся на модулятор
ЭЛП, в результате чего в точке касания экрана карандашом
высвечивается яркое световое пятно. Одновременно тот
же сигнал поступает в соответствующее устр-во дисплея,
определяющее и фиксирующее положение светового пят-
на (его координаты) на экране ЭЛП с тем, чтобы в дальней-
шем эта точка экрана высвечивалась автоматически при
каждой развертке электронного луча. Т. о., при любом
перемещении С к. по поверхности экрана ЭЛП за ним тя-
нется цепочка световых пятен, к-рые, сливаясь между собой,
образуют световую линию — след С. к. Помимо приёмника
оптич. излучения С. к. содержит дифференц. усилитель
и пороговый элемент, с помощью к-рого регулируется
чувствительность С. к. Конструктивно С. к. выполняется в
виде стержня, внешне напоминающего обычный карандаш.
Микрообъектив вмонтирован в торец стержня, обращае-
мый к экрану ЭЛП; фотоприёмник и усилитель могут
размещаться как внутри, так и вне стержня (рис.), в послед-
нем случае световой поток поступает от экрана на фото-
приёмник по световоду.
Наиболее широко С. к. в сочетании с графич. дисплеями
применяются в системах автоматизир. проектирования для
Световой карандаш. Схемы устройства светового
карандаша с встроенными (а) и вынесенными
(б) функциональными элементами: 1 — экран
дисплея; 2 — микрообъектив; 3 — фотоприём-
ник; 4 — дифференциальный усилитель; 5 — эк-
ранированный кабель-, 6 — пороговый элемент;
7 — корпус карандаша (стержень); 8 — световод.
489
СВЕТОКЛАПАННЫЙ
непосредств. ввода графич. информации в ЭВМ либо исправ-
ления и дополнения изображений (схем, чертежей, гра-
фиков, таблиц и т. п.), полученных в результате обработки
информации на ЭВМ и выведенных на экран дисплея. С
помощью С. к. можно вычерчивать линии и геометрич.
фигуры, перемещать и поворачивать элементы изображе-
ния, «дорисовывать» недостающие значки и символы и т. д.
Лиг.: Костюк В. И., Хода ков В. Е, Системы отображения инфор-
мации и инженерная психология, К., 1977. Н Г. Рыльский.
СВЕТОВОЙ ПОТОК (Ф), физическая величина, пропор-
циональная т. н. редуцированной мощности оптич. излу-
чения, т. е. мощности, оцениваемой по действию оптич.
излучения на нормальный человеческий глаз. Единица С. п.
в СИ — люмен (лм). Коэф, пропорциональности между
С. п. и редуцир. потоком излучения равен 6В5 лм/Вт.
СВЕТОДИОД, см. в ст. Излучающий диод.
СВЕТОДИОДНАЯ НАКАЧКА, оптическая накачка
активных сред, лазеров излучением светодиодов (излучаю-
щих диодов). Светодиоды имеют существенно более узкий
спектр излучения по сравнению, напр., с газоразрядными
лампами. Выбором состава ПП материала можно добиться
согласования спектральной линии источника накачки с одной
из полос поглощения активной среды, что даёт принци-
пиальную возможность увеличения эффективности лазеров.
Кроме того, применение С. н. позволяет преобразовывать
электрич. энергию в световую в самом источнике накачки
с достаточно высоким кпд преобразования. Светодиоды
с кпд, равным 5—7%, и плотностью световой мощности
10—20 Вт/см2 были применены в лазерах на алюмо-иттрие-
вом гранате с неодимом.
СВЕТОКЛАПАННЫЙ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ
ПРИБОР, приёмный электронно-лучевой прибор, в к-ром
электронный пучок, попадая на мишень, изменяет её к.-л.
оптич. свойство (напр., способность пропускать, отражать
или поляризовать свет), что приводит к пространств, моду-
ляции светового потока от внешнего (по отношению к
С. э.-л. п=) источника. Мишень играет роль светового кла-
пана, к-рый либо пропускает, либо не пропускает световые
лучи. С. э.-л. п. позволяет отображать информацию на экра-
не больших размеров методами оптич. проекции (в инди-
каторных устр-вах, телевиз. системах и др.), т. е. относится
к разряду проекционных электронно-лучевых приборов.
К эффектам, на к-рых основывается работа С. э.-л. п.,
относятся изменения под действием электронного пучка
или поля вносимых им зарядов поглощения, отражения,
дифракции, рассеяния или поляризации световых лучей
светомодулирующей средой мишени. Так, при облучении
эл-нами ионных кристаллов и нек-рых др. в-в возникают
центры поглощения света в определённой области спектра,
что приводит к окрашиванию облучённых участков (см.
Центры окраски). Этот эффект положен в основу работы
катодохромных электронно-лучевых приборов, являющихся
разновидностью С. э.-л. п.
В С. э.-л. п., мишень к-рых выполнена на основе электро-
оптич. кристаллов, используется эффект наведённого двой-
ного лучепреломления под действием электрич. поля заря-
дов, созданных электронным пучком (см. также Поккельса
эффект) Одноосные кристаллы с практически отсутствую-
щим или компенсир. естеств. двулучепреломлением при
наложении поля становятся двуосными с наведённой раз-
ностью показателей преломления Ап, пропорциональной
напряжению на гранях кристалла. Если на такой кристалл
направить поляриз. свет, то возникающая за счёт управляе-
мой Дп разность хода обыкновенных и необыкновенных
лучей приводит на выходе к эллиптич. поляризации света
и его фазовой модуляции, к-рую можно преобразовать
в амплитудную, пропустив свет через скрещенные анали-
затор и поляризатор. Линейный характер зависимости Дп
от напряжения и совпадение направлений электрич. поля
и распространения света позволяют легко управлять за-
писью информации по площади мишени. С. э.-л. п. этого
типа могут работать на просвет или, как С. э.-л. п. «Titus»
(рис. 1), на отражение; они обладают св-вом памяти. Наи-
большая эффективность достигнута на сегнетоэлектрич.
кристаллах КД2РО4 (условно ДКДР), работающих вблизи
Кюри точки (Тк=—52 °C).
Др. принцип построения С. э.-л. п. связан с деформацией
поверхности непроводящей или слабопроводящей мишени
из материала, обладающего достаточно малой вязкостью
или высокой эластичностью (т. н. рельефографичес-
кие С. э.-л. п.). Деформации возникают под действием сил
между поверхностью мишени (при нанесении на неё заря-
дов пучком) и проводящей подложкой и вызывают изме-
нение направления хода световых лучей (рис. 2). Модуля-
ция интенсивности света достигается применением щелевой
оптики (т. н. ш л и р е н-с и с т е м ы), в к-рой две решётки
расположены таким образом, что свет, проходящий через
щели первой, перекрывается прутками второй. Световые
лучи, отклонённые деформир. участками мишени, проходят
через щели второй решётки на экран в мере, зависящей
от степени деформации. Возможна и отражат. схема пост-
роения таких С- э.-л. п. В качестве светомодулирующих
сред используются плёнки масла (см. Эйдофор), термо-
пластич. плёнки (см. Термопластический электронно-луче-
вой прибор), эластомерные плёнки и др.
Лит.: Достижения в технике передачи и воспроизведения изображений,
пер. с англ., т. 1, М., 1978, ч. 4. В. Л. Герус.
Светоклапанный электронно-лучевой прибор. Рис.
1. Схема светоклапанного электронно-лучевого
прибора «Titus»: 1 — электронный прожектор;
2 — электронный пучок постоянной интенсив-
ности; 3 — фокусирующая катушка; 4 — откло-
няющая катушка; 5 — сетки; 6 — диэлектри-
ческое зеркало; 7 — кристалл КД>РОл; 8 —
прозрачный проводящий слой; 9 — флюоритовая
подложка; 10 — охладитель Пельтье; 11 — вход
видеосигнала; 12— проекционный объектив; 13 —
светорасщепитель; 14 — поляризатор; 15 — ана-
лизатор; 16 —- ксеноновая лампа; 17 — конден-
сор: 18 — экран.
Рис. 2. Схема светоклапанного электронно-луче-
вого прибора с деформируемой мишенью:
1 — источник света; 2 — шлирен-система; 3 —
мишень; 4 — прозрачная проводящая подложка;
5 — электронный пучок; 6 — проекционный
объектив; 7 — экран.
СВИНЕЦ
490
СВИНЁЦ (лат. Plumbum), Pb, химический элемент IV гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 62, ат. м.
207,2. Синевато-серый пл астич. металл с хорошей электро-
проводностью (q=0,206 мкОм-м при 20 °C); плотн.
11,34 г/см3; fnn = 237 °C, fKMn=1745 °C. Диамагнетик. На
воздухе покрывается оксидной плёнкой; растворяется в
HNO3, р-рах щелочей. С. используется в произ-ве свинцо-
вых аккумуляторов, вакуумплотных прокладок, оболочек
электрич. кабелей, контейнеров для защиты от рентгенов-
ских и у-излучений; входит в состав припоев. Из соедине-
ний наиболее широко используются: PbSe — ПП материал
для фоторезисторов, фотоприёмников и излучателей в ИК
диапазоне, активная среда ПП лазеров; PbS — ПП материал.
СВИП-ГЕНЕРATOP (от англ, sweep — размах, непрестан-
ное движение и лат. generator — производитель), измери-
тельный генератор, на выходе к-рого частота электрич.
колебаний автоматически меняется (колеблется) по задан-
ному закону (напр., синусоидальному, пилообразному). С.-г.
наз. также генератором качающейся часто-
ты. Обычно С.-г. применяют в измерит, аппаратуре для
регистрации амплитудно-частотных и фазово-частотных ха-
рактеристик элементов СВЧ устр-в, а также для измерения
коэф, стоячей волны, полного электрич. сопротивления и
т. п. как ф-ции частоты. В комплекте с осциллографом
С.-г. позволяет наблюдать визуально характеристики иссле-
дуемых объектов.
В состав С.-г. входят задающий генератор, частотный
модулятор, система автоматич. регулирования напряжения
(мощности) на выходе С.-г. и резонансный частотомер
(или кварцевый калибратор) для получения частотных меток
на экране осциллографа. С помощью С.-г. получают
«качание» частоты в разл. участках спектра эл.-магн. коле-
баний в диапазоне от неск. мГц до сотен ГГЦ. Относит,
нестабильность частоты за время измерения (1—2 мин)
составляет 10 —10 . Диапазон «качания» частоты (полоса
перестройки) достигает октавы, а на СВЧ составляет не
менее полосы пропускания стандартного волновода. Время
перестройки частоты С.-г. обычно 0,02—40 с (при низких
частотах — до неск. десятков мин). Мощность на выходе
C.-г., как правило, 1—10 мВт.
Лит..- Балитов Р. А., Сретенский В. Н., Радиотехнические измере-
ния, М_, 1970; Кушнир Ф. В., Электрорадиоизмерения, Л., 1983.
СВЧ ВЫПРЯМЙТЕЛЬ, преобразователь СВЧ энергии
в энергию пост, тока или тока пром, частоты. СВЧ
в. необходимы в связи с разработкой систем беспро-
водной передачи энергии через свободное простран-
ство (напр., солнечных космич, энергосистем, наземных
энергосистем, расположенных в труднодоступной мест-
ности) и предназначены для оконечных каскадов таких
систем. По принципу действия и назначению СВЧ в. делятся
на полупроводниковые и электровакуумные.
К приборам первой группы относятся гл. обр, выпрями-
тельные полупроводниковые диоды (плоскостные диоды
с р—п-переходом, Шоттки диоды и др.). Их работа основана
на использовании выпрямляющих св-в полупроводникового
перехода (напр., контакта металл — полупроводник). Полу-
проводниковые СВЧ в. характеризуются относительно вы-
соким кпд (до 80—90% в дециметровом диапазоне длин
волн), малыми габаритными размерами, отсутствием цепей
накала, однако их выходная мощность не превышает неск.
Вт. Из приборов этой группы наименьшими внутр, потерями
обладают диоды с барьером Шоттки. Эти диоды приме-
няются в антеннах, предназначенных для одноврем. приёма
и выпрямления СВЧ излучения (т. н. ректеннах).
Для преобразования больших мощностей более эффек-
тивны электровакуумные СВЧ в., обладающие по сравне-
нию с полупроводниковыми более высокой энергоём-
костью, электрич. прочностью, устойчивостью к ВЧ пере-
грузкам, радиац. и тепловым воздействиям. Электровакуум-
ные СВЧ в.— приборы, обладающие выпрямляющим св-вом,
в к-рых с СВЧ полем взаимодействует поток эл-нов, рас-
пространяющийся в вакууме. К таким СВЧ в. относятся
нек-рые электронные лампы (термоэлектронные вакуумные
диоды) и преобразователи на основе М-типа приборов —
магнетронов и амплитронов. Термоэлектронный вакуумный
диод представляет собой одну или неск. секций фильтра
ниж. частот, согласованных с коаксиальной линией и рабо-
тающих на верх, частоте отсечки. Он используется в качест-
ве СВЧ в. на частотах до 3 ГГц (А св. 10 см), выпрямленная
(выходная) мощность составляет 100—300 Вт при кпд ок.
50%. В СВЧ в. на основе приборов М-типа движение
эл-нов происходит в пост, скрещенных электрич. и магн.
полях и эл.-магн. СВЧ поле. Эти приборы имеют низкий
кпд (ок. 30%), что обусловлено необходимостью изменения
направления пост, электрич. поля в пространстве взаимодей-
ствия на противоположное по сравнению с имеющимися
в магнетроне или амплитроне (в этом случае кпд прибора
не может превышать кпд обратного преобразования —
энергии пост, тока в СВЧ энергию). В наст, время (нач.
90-х гг.) проводятся исследования по возможности созда-
ния СВЧ в. на основе О-типа приборов.
Для повышения эффективности преобразования СВЧ энер-
гии перспективно использование СВЧ в. с поперечным
взаимодействием (рис.). Принцип действия этого устр-ва
состоит в следующем: сначала в резонаторе связи СВЧ
энергия передаётся электронному потоку, вызывая его вра-
щение с циклотронной частотой, затем в области с ревер-
сивным или уменьшающимся магн. полем (область дрейфа)
вращат. энергия эл-нов преобразуется в энергию постулат,
движения, и, наконец, в рекуперативном коллекторе воз-
росшая энергия продольного движения преобразуется в
электрическую. К достоинствам СВЧ в. данного типа отно-
сится высокий кпд в дециметровом диапазоне волн
(теоретич. значение 90—95%). Такое значение кпд объяс-
няется тем, что в выпрямителе с поперечным взаимо-
действием СВЧ мощность, передаваемая электронному по-
току, может в неск. раз превышать мощность потока.
Лит.: СВЧ-энергетика, пер. с англ., м., 1971; Глазер П. Э., «ТИИЭР»,
1977, т. 65, № 8, с. 67—85. В. К. Росновскмм.
СВЧ ГЕНЕРАТОР Ш9МА, прибор, генерирующий
электрич. сигналы в СВЧ диапазоне, зависимость к-рых
от времени описывается стационарной случайной ф-цией
(электрич. шум). Наиболее широко СВЧ г. ш. применяются
в качестве датчика калиброванного по мощности сигнала
при измерениях шума коэффициента приёмников и усили-
телей, радиоизлучения планет и звёзд, для измерения пере-
крёстных помех в системах радиорелейной связи, при про-
верке работоспособности радиолокац. и связных станций.
Осн. параметрами СВЧ г. ш. являются: 1) уровень номи-
нальной относительной спектральной плотности мощности
шума (НОСПМШ), равный отношению номинальных мощ-
ностей шума рассматриваемого генератора и теплового
шума при темп-ре То=293 К в одной и той же полосе частот;
2) диапазон частот, в к-ром неравномерность спектральной
плотности мощности шума (СПМШ) не превышает заданной
величины, а выходное сопротивление СВЧ г. ш. близко к
волновому сопротивлению линии передачи; 3) нестабиль-
ность СПМШ во времени от питающего напряжения (тока),
СВЧ выпрямитель. Прин-
ципиальная схема С8Ч
выпрямителя с попереч-
ным взаимодействием
(а) и распределение маг-
нитного поля в таком
выпрямителе (б): 1 —
электронная пушка; 2 —
резонатор связи; 3 —
область дрейфа; 4 —
коллектор; 5 — элек-
тронный пучок; Е — ис-
точник питания; RH —
нагрузочный резистор,-
8 — индукция магнит-
ного поля; Z — коор-
дината оси прибора; <чс—
циклотронная частота.
491
СВЧ
а также при изменении внеш, условий (темп-ры, давления,
влажности, механич. нагрузок).
К нач. 90-х гг. получили распространение СВЧ г. ш. след,
типов. Тепловой генератор шума (ТГШ). Со-
стоит из резистора (сосредоточенного или распределённо-
го), подключённого к СВЧ линии передачи и помещённого
в термостат, в к-ром имеются нагреватель (охладитель)
и устр-во для автоматич. поддержания постоянства темп-ры
резистора. Уровень номинальной СПМШ, отдаваемый ТГШ в
согласованную нагрузку, с высокой степенью точности опи-
сывается формулой Найквиста: GH=k-T (Вт/Гц), где к— по-
стоянная Больцмана, Т — абс. темп-ра резистора. ТГШ при-
меняются в основном в качестве первичных эталонов СПМШ
в установках для калибровки СВЧ г. ш. др. типов в диапа-
зоне частот до 100 ГГц и выше. К недостаткам ТГШ отно-
сится гл. обр. малая НОСПМШ (неск. дБ).
Диодный генератор шума (ДГШ). Содержит в
качестве осн. элемента вакуумный диод, работающий в ре-
жиме насыщения. Шум в ДГШ обусловлен дробовым эффек-
том, связанным с дискретной природой тока и нерегуляр-
ностью последоват. вылета эл-нов с катода лампы. ДГШ
имеет равномерный спектр до 0,5—1 ГГц; номинальная
СПМШ определяется ф-лой Шоттки; GH=0,5e- lo-RH (где
е — заряд эл-на, 1о — анодный ток, RH — сопротивление
нагрузки). НОСПМШ может варьироваться от 0 до 17 дБ
путём изменения тока 1о (при изменении напряжения на-
кала).
Газоразрядный генератор шума (ГГШ). Пред-
ставляет собой секцию СВЧ тракта (в виде волновода,
коаксиальной или полосковой линии передачи), внутри к-рой
расположена часть газоразрядной трубки с положит, стол-
бом разряда. Газоразрядная трубка наполняется инертным
газом (обычно Аг или Ne) при давлении от единиц до десят-
ков гПа. Эл-ны в плазме газового разряда движутся хао-
тически, являясь источником электрич. шума. Для ГГШ
номинальная СПМШ в нагрузке определяется ф-лой Найк-
виста, где Т — темп-ра электронного газа. НОСПМШ зави-
сит от давления и рода газа и лежит в пределах 15—20 дБ.
ГГШ имеет непрерывный равномерный спектр до частот
порядка 60 ГГц и выше. Благодаря высокой временной и
темп-рной стабильности СПМШ ГГШ находят широкое при-
менение при шумовых измерениях.
Генератор шума на лавинн о-п ролётном дио-
де (ГШЛПД). Источником шума является дробовой эффект,
усиленный флуктуациями коэф, лавинного умножения но-
сителей заряда противоположных знаков — эл-нов и дырок.
НОСПМШ такого генератора на 15—20 дБ выше, чем ГГШ.
В режиме генерации равномерного шумового спектра вход-
ное сопротивление лавинно-пролётного диода сильно зави-
сит от частоты, поэтому подключение его к СВЧ тракту
осуществляется через развязывающее устр-во (напр., атте-
нюатор, вентиль, направленный ответвитель). В ГШЛПД
перекрываемый диапазон частот составляет 0,001—40 ГГц
и более. Поскольку совр. ГШЛПД по осн. параметрам
близки к ГГШ, а по массе, габаритным размерам и энерго-
потреблению в десятки — сотни раз их меньше, то исполь-
зование шумовых генераторов на ЛПД в большинстве
случаев оказывается предпочтительней. Этому способствует
также и более высокая устойчивость этих генераторов к
механич. и климатич. воздействиям.
Лит.: Тетерич Н. М., Генераторы шума и измерение шумовых харак-
теристик, 2 изд., М., 1968; Мельников А. И., Балык о А. К.. «Элект-
ронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ», 1987, в. 6, С. 31—34.
А. И. Мельников.
СВЧ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁМА, класс интегральных
схем, выполняющих функции генерирования, усиления и
преобразования эл.-магн. колебаний в диапазоне СВЧ.
СВЧ ИС являются разновидностью аналоговых ИС; в ряде
случаев СВЧ ИС выполняют специфич. ф-ции, характер-
ные для элементов приёмо-передающей СВЧ аппаратуры,
в т. ч. такие виды преобразования СВЧ сигналов, как детек-
тирование, модуляция, изменение фазы, преобразование
частоты, деление и суммирование мощности.
В отличие от др. классов ИС, степень интеграции СВЧ ИС
невелика — не свыше неск. десятков элементов на подлож-
ку (или кристалл), но кол-во разл. типов элементов, исполь-
зуемых в одной СВЧ ИС, обычно больше, а требования
к точности их изготовления выше. Кроме того, связь между
электрич. параметрами СВЧ ИС и параметрами её элемен-
тов, как правило, оказывается более сложной, чем в ИС
др. классов. Поэтому при проектировании СВЧ ИС широко
используют ЭВМ (см. Автоматизация проектирования изде-
лий электронной техники).
Конструктивно СВЧ ИС отличаются от ИС др. классов
тем, что в СВЧ ИС используются линии передачи. В основ-
ном это линии с двумерной (плоскостной) конфигурацией
электродов. Чаще всего линиями передачи служат микро-
полосковые линии, представляющие собой систему из узко-
го и широкого металлич. электродов, расположенных на
противоположных сторонах тонкой (десятые доли мм) изо-
лирующей подложки. Кроме микрополосковых линий в
СВЧ ИС применяют и др. типы двухпроводных линий, напр.
компланарные волноводы, у к-рых и узкий (сигнальный), и
широкий (заземлённый) проводники лежат в одной плос-
кости на поверхности изолирующей подложки. Волновое
сопротивление входных и выходных линий передачи СВЧ ИС
обычно равно 50 Ом. Все проводники линий передачи
выполняют по тонкоплёночной (реже толстоплёночной)
технологии.
В зависимости от соотношения между линейными раз-
мерами элементов СВЧ ИС и рабочей длиной волны X
различают элементы с сосредоточенными и распределён-
ными параметрами. Первые из них имеют размеры, пре-
небрежимо малые по сравнению с X (менее 0,1 X); к ним
относятся ПП диоды, транзисторы, а в области сравнитель-
но больших X—катушки индуктивности, конденсаторы и
резисторы невысоких номиналов. Чаще всего такие элемен-
ты изготовляют на подложке СВЧ ИС по тонкоплёночной
технологии. Катушки индуктивности и резисторы выполняют
преим. в виде меандров или плоских спиралей, конден-
саторы — в виде гребёнок, встроенных одна в другую, или
трёхслойной структуры металл — диэлектрик — металл. В
гибридных СВЧ ИС (СВЧ ГИС) используются также мало-
габаритные керамич. конденсаторы. Линейные размеры
элементов с распределёнными параметрами сравнимы с
X. Обычно их строят на отрезках линий передачи
длиной порядка 0,25 X, имеющих разл. значения волнового
сопротивления. Использование элементов с распределён-
ными параметрами характерно только для СВЧ ИС. Для
уменьшения рабочей длины волны и, следовательно, умень-
шения размеров СВЧ ИС в качестве подложек исполь-
зуют диэлектрики с высоким значением относит, диэлектрич.
проницаемости (обычно св. 10; в СВЧ ГИС применяют
диэлектрич. резонаторы с диэлектрич. проницаемостью до
неск. сотен). Для элементов, обеспечивающих однонаправ-
ленное распространение эл.-магн. волны, в качестве под-
ложек используют ферриты (в циркуляторах и вентилях);
для изготовления узкополосных электрич. фильтров и высо-
кодобротных резонаторов в ниж. части диапазона СВЧ (до
2 ГГц) применяют подложки из пьезоэлектриков (в устр-вах,
работающих на поверхностных акустических волнах).
Активными элементами СВЧ ИС служат: в ниж. части диа-
пазона СВЧ — кремниевые и германиевые транзисторы
(полевые и биполярные); на частотах св. 6 ГГц—преим.
полевые транзисторы с барьером Шоттки на основе GaAs.
В СВЧ ГИС, применяемых в генераторах и мощных усили-
телях, часто используют лавинно-пролётные диоды. Из др.
активных элементов СВЧ ИС применяются также р—i—п-ди-
оды, Шоттки-диоды, варакторные диоды, диоды с накопле-
нием заряда. В СВЧ ГИС ПП элементы изготовляются в
бескорпусном исполнении (напр., приборы с балочными
или шариковыми объёмными выводами) или в спец,
керамич. держателях. При этом особое внимание уделяет-
ся воспроизводимости входных и выходных полных сопро-
тивлений и уменьшению паразитных влияний выводов эле-
ментов. Существенного уменьшения паразитных параметров
добиваются в монолитных СВЧ ИС. Как правило, моно-
литные СВЧ ИС изготовляются на основе GaAs; роль
диэлектрич. подложки в них выполняет GaAs, легирован-
ный Сг (уд. сопротивление подложки 106—108 Ом-см),
СВЧ
492
а активные элементы формируются в легированных доно-
рами эпитаксиальных слоях или ионно-легированных участ-
ках подложки. Использование доноров (а не акцепторов)
для легирования областей активных элементов обусловлено
высокими подвижностью и скоростью дрейфа эл-нов в ПП
соединениях типа А В , что важно для обеспечения вы-
сокой рабочей частоты этих элементов. Для монолитных
СВЧ ИС с рабочей частотой до 6 ГГц перспективны структуры
типа «кремний на сапфире».
СВЧ ИС имеют те же преимущества перед устр-вами
на дискретных компонентах, что и другие ИС. К специфич.
достоинствам СВЧ ИС относится возможность создания
сверхширокополосных (многооктавных) устр-в, работающих
в диапазоне вплоть до сантиметровых волн, и широкопо-
лосных устр-в, работающих в КВ части СВЧ диапазона.
Расширение полосы частот достигается за счёт уменьшения
кол-ва реактивных паразитных элементов, а также за счёт
применения элементов с сосредоточенными параметрами.
Эти преимущества особенно сильно проявляются у моно-
литных СВЧ ИС.
Общий недостаток СВЧ ИС — трудность создания узко-
полосных устр-в из-за низкой добротности резонаторов,
высоких потерь в тонкоплёночных линиях передачи и пас-
сивных элементах.
Наибольшее распространение получили СВЧ ИС широко-
полосных усилителей, смесителей, переключателей
приём — передача; фазовращателей, умножителей частоты,
маломощных генераторов для гетеродинов, ферритовых
интегральных устр-в (циркуляторов, вентилей), а также пас-
сивные СВЧ ИС в микрополосковом исполнении, содержа-
щие и элементы с сосредоточенными параметрами.
Последние используются в качестве широкополосных мно-
гополюсников (фильтров, направленных ответвителей и
т. п.). В составе радиоэлектронных СВЧ систем отд. СВЧ ИС
монтируются в общий корпус, имеющий герметичные
разъёмы, согласованные по волновому сопротивлению с
входными и выходными линиями передачи. Известны и
сложные СВЧ ГИС, представляющие собой целое приёмо-
передающее устр-во.
Лит.: Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры, под ред.
Б. Ф. Высоцкого, М., 1977; Микроэлектронные СВЧ-устройства, М., 1987;
Podeil A. F., «Microwaves», 1980, v. 19, № 13, р. 54—61. А. М. Зубков.
СВЧ КОММУТАТОР, устройство, предназначенное для
включения, отключения и переключения элементов и узлов
СВЧ тракта радиоэлектронных систем, а также для дискрет-
ного изменения мощности, частоты и фазы СВЧ сигналов.
СВЧ к. включается в линию передачи и состоит из одного
или неск. коммутирующих элементов, электрич. сопротив-
ление к-рых скачкообразно изменяется от очень больших
до весьма малых значений (по сравнению с волновым
сопротивлением линии передачи). В качестве коммутирую-
щего элемента СВЧ к. используются гл. обр. полупровод-
никовые и газоразрядные СВЧ приборы — р—i—п-диоды
и СВЧ разрядники, а также ферритовые переключатели.
При отсутствии требования высокого быстродействия роль
коммутирующего элемента могут выполнять также магни-
тоуправляемые герметизир. контакты (герконы) и механич.
переключатели.
Различают управляемые и самоуправляемые СВЧ
В управляемых СВЧ к., используемых, напр., в радио-
электронных системах с фазированными антенными решёт-
ками, изменение сопротивления большого числа коммути-
рующих элементов производится подачей на них извне
управляющих импульсов пост, напряжения или тока. Проис-
ходящее при этом дискретное изменение фазы колеба-
ний, излучаемых элементами решётки, обеспечивает управ-
ление направленностью излучения антенны. Аналогичным
способом достигается скачкообразное перераспределение
мощности между одним или неск. генераторами и нагруз-
ками, включёнными в разветвлённую СВЧ цепь. В само-
управляемых СВЧ к., применяемых в основном при
работе передатчика и приёмника РЛС на общую антенну,
эффект замыкания или размыкания линии передачи дости-
гается автоматически в зависимости от уровня мощности
СВЧ сигнала. Различие уровней мощности имеется в режи-
К.
мах передачи и приёма типичной РЛС, что позволяет
создавать антенные переключатели, поочерёдно
подключающие передатчик и приёмник к одной и той же
антенне.
В зависимости от типа СВЧ тракта и числа коммути-
руемых каналов различают волноводные, коаксиальные,
микрополосковые и др. одно- и многоканальные СВЧ к.
Важными требованиями, предъявляемыми к СВЧ к., являют-
ся минимально вносимые потери в режиме пропускания
СВЧ сигнала и большая величина развязки между каналами
в режиме запирания (отключения); высокое быстродействие
и широкая рабочая полоса частот; высокие импульсная
и ср. рабочие мощности; малые габаритные размеры и
масса. Широкое применение находят полупроводнико-
вые СВЧ к., выполненные на основе планарной техно-
логии.
Лит.: Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 2, М., 1972;
Хижа Г. С., Вендик И. Б., Серебрякова Е. А., СВЧ-фазовращатели
и переключатели. Особенности создания на р—i—п-диодах в интеграль-
ном исполнении, М., 1984; Вайсблат А. В., Коммутационные устройства
СВЧ на полупроводниковых диодах, М., 1987. И. В. Лебедев.
СВЧ ОГРАНИЧЙТЕЛЬ, устройство, не допускающее про-
хождения на свой выход СВЧ сигнала, мощность к-рого
превышает заданное значение, но пропускающее с наимень-
шими потерями более слабые СВЧ сигналы. Осн. назна-
чение СВЧ о.— защита входных цепей приёмных устр-в
радиолокац. системы от перегрузок, возникающих при про-
сачивании через антенный переключатель в приёмник
сигнала собств. передатчика РЛС, а также от перегрузок
внеш, сигналами, поступающими в приёмный тракт. Ампли-
тудная характеристика СВЧ о. приведена на рис. 1. В преде-
лах участка ограничения (от пороговой входной мощности
Ро до макс, величины Рмакс) просачивающаяся мощность
Рпрос остаётся практически постоянной или даже умень-
шается с ростом Рвк.
СВЧ ограничитель. Рис. 1. Пример зависи-
мости мощности, проходящей через СВЧ огра-
ничитель, от' величины входной СВЧ мощности
(амплитудной характеристики). Рвя — входная
мощность; Рвых — выходная мощность; Рпрос —
мощность, просачивающаяся на выход СВЧ
ограничителя; Р(, — пороговая входная мощность,
— максимальная величина входной мощ-
ности, при которой выходная мощность не пре-
вышает заданной величины Рпрос.
Рис.
ограничителя: PLn ____ _п___ .. _________
СВЧ мощности соответственно, Z — эквивалент-
ное полное сопротивление нелинейного элемен-
та СВЧ ограничителя; аб — сечение линии пере-
дачи, соответствующее включению нелинейного
элемента.
2. Схема включения однокаскадного СВч
входная и выходная
493
СВЧ
Действие простейшего самоуправляемого (пассив-
ного) СВЧ о. основано на включении в тракт нелинейного
элемента с электрич. сопротивлением Z, величина к-рого
резко уменьшается при повышении СВЧ напряжения или
напряжённости эл.-магн. поля, создаваемого СВЧ сигналом
(рис. 2). Эффект ограничения мощности связан в основном
с отражением волны от сечения аб, где включён нелиней-
ный элемент. В случае распределённого СВЧ о., протя-
жённость к-рого соизмерима с длиной волны, ограничение
достигается за счёт поглощения мощности в материале,
частично заполняющем линию передачи. Использование
таких СВЧ о. способствует повышению надёжности радио-
электронных систем.
В качестве нелинейного элемента СВЧ о. применяются:
газоразрядные промежутки с самостоят. СВЧ разрядом;
ПП диодные структуры, ферритовые элементы с наложен-
ным извне пост. магн. полем; вакуумные промежутки с
вторично-электронным разрядом и др.
При большой входной мощности (особенно в сочетании
с требованием высокого быстродействия), а также при ра-
боте в миллиметровом диапазоне длин волн реализация
самоуправляемых СВЧ о. затруднена; в этом случае при-
меняются у п р а в л я е м ы е (т. н. активные) СВЧ о., на к-рые
извне подаются импульсы определённой формы, синхрони-
зированные с работой передатчика РЛС. Управляемые СВЧ
о. выполняют лишь ф-ции СВЧ выключателя и не обеспе-
чивают защиты приёмника от внеш, сигналов. Для защиты
и увеличения рабочей входной мощности используются
комбинированные СВЧ о., содержащие, напр., в ка-
честве входной мощной ступени один или неск. резонансных
разрядников (см. СВЧ разрядник), а в качестве ступеней
окончат, защиты — ограничительные диоды. Резонансные
разрядники превосходят др. типы СВЧ о. по величине
мощности, но уступают им по быстродействию. Гл. недостат-
ком полупроводниковых СВЧ о. является низкий уровень
рабочей мощности, особенно в миллиметровом диапазоне
длин волн. Ферритовые ограничители имеют, как правило,
малое время восстановления, но уступают др. типам СВЧ о.
по ширине рабочей полосы частот и массе, а также требуют
темп-рной стабилизации.
Лит.: Либерман Л. С. и др., «Радиотехника», 1972, т. 27, № 5, с. 9—24;
Резонансные разрядники антенных переключателей, под ред. И. В. Лебедева,
М„, 1976; Орлов О. С. и др., «Микроэлектроника и полупроводнико-
вые приборы», 1979, в. 4, с. 262—75; Лебедев И. В., Шнитников А. С.,
Купцов Е. И., «Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника», 1985, т. 28, № 10, с. 34—41.
И. В. Лебедев.
СВЧ РАЗРЯДНИК, газоразрядный СВЧ прибор, приме-
няемый гл. обр. в антенных переключателях РЛС для авто-
матич. коммутации СВЧ тракта и защиты входных цепей
приёмника от перегрузок, возникающих в результате про-
сачивания в приёмник части мощности передатчика, а также
посторонних мощных сигналов (см. СВЧ коммутатор, СВЧ
ограничитель).
В основе работы СВЧ р. лежит резко выраженная не-
линейность характеристик самостоят. СВЧ разряда, к-рый
возникает при напряжённости электрич. поля, превышающей
пороговое значение. Плазма СВЧ разряда, имеющая высо-
кую проводимость, замыкает СВЧ цепь, в результате чего
происходит отражение эл.-магн. волны, поступающей на
вход приёмника. Простейший СВЧ р., предназначенный для
ДВ участка диапазона СВЧ (рабочая дл. волны А~1 м),
имеет вакуумно-плотную (обычно стеклянную) оболочку и
два металлич. электрода, разделённых разрядным про-
межутком (рис. 1, а); наполняется инертным газом. Такой
СВЧ р. включается в двухпроводную линию передачи либо
параллельно — между проводниками, либо последователь-
но— в разрыве одного из проводников (рис. 2). При ра-
боте РЛС на общую антенну в режиме передачи мощный
сигнал передатчика вызывает зажигание СВЧ разряда в раз-
ряднике защиты приёмника (РЗП) и в разряднике блоки-
оовки передатчика (РБП), в результате чего устраняется
СВЧ разрядник. Рис. 1. Схемы простейшего
двухэлектродного (а) и резонансного высоко-
добротного (б) СВЧ разрядников: 1 — металли-
ческие электроды; 2 — стеклянная вакуумно-
плотная оболочка; 3 — разрядный промежуток;
4 — дисковые вводы; 5 — ёмкостные выступы
(конусы); 6 — электрод вспомогательного разря-
да; 7 — наружная (невакуумная) часть объёмно-
го резонатора.
Рис. 2. Схема включения двух разрядников
в СВЧ тракт радиолокационной станции (от-
ветвительная схема)- РБП — разрядник блоки-
ровки передатчика; РЗП — разрядник защиты
приёмника; А — антенна, а и б — точки развет-
вления; || 2 — расстояние соответственно между
РЗП или РБП и плоскостью разветвления.
б
Рис 3. Схема включения СВЧ разрядника в СВЧ
тракт при использовании ферритового цирку-
лятора: А — антенна; Ц — циркулятор; РЗП —
разрядник защиты приёмника.
Рис. 4. Прохождение СВЧ сигнала высокого
уровня мощности в приёмник при работе
разрядника защиты приёмника: Рвк — входная
мощность СВЧ сигнала; РпрОС — просачивающаяся
мощность; t — время; г — длительность СВЧ им-
пульса.
Рис. 5. Зависимость просачивающейся мощности
Рпрос от входной мощности Рвк СВЧ сигнала
при работе разрядника защиты приёмника.
СВЧ
494
разрыв проводника в месте включения РБП, а вход приём-
ника практически закорачивается на расстоянии f| = X/4 от
точек разветвления аб; при этом сигнал передатчика про-
ходит с малыми потерями в антенну. В паузе между импуль-
сами (режим приёма) мощность поступающих в антенну
эхо-сигналов недостаточна для поддержания разряда в РБП
и РЗП, и при /г—А/2 (I2 — расстояние между РБП и плос-
костью разветвления) сигналы с малыми потерями проходят
из антенны в приёмник. При использовании в СВЧ тракте
циркулятора (рис. 3) РБП не требуется, а РЗП играет только
роль ограничителя мощности независимо от положения
плоскости короткого замыкания, создаваемого им в режиме
высокого уровня мощности.
СВЧ р., предназначенный для КВ участка диапазона СВЧ
(обычно см), конструктивно объединяется с объёмным
резонатором или с отрезком волновода. Разрядный про-
межуток образуется участком колебат. системы, в к-ром
сосредоточено электрич. СВЧ поле; роль такого промежутка
играют т. н. резонансные окна и резонансные зазоры вол-
новодов или ёмкостные выступы объёмных резонаторов
(рис. 1, б). Назв. «резонансный разрядник» (РР), используе-
мое для СВЧ р. с резонансной колебат. системой, рас-
пространяется на большинство СВЧ р., предназначенных
для антенных переключателей РЛС и устр-в защиты приём-
ника.
В режиме высокого уровня мощности СВЧ импульс, про-
ходящий через РЗП, имеет сложную форму (рис. 4). Длина
разрядного промежутка и давление наполняющего газа
выбираются с учётом рабочей частоты так, чтобы разряд
в РЗП возникал при пороговой мощности входного сигнала
Рвх=Ро, не превышающей безопасного для приёмника
уровня (обычно неск. десятков или сотен мВт). На кривой
зависимости выходной просачивающейся мощности в
«плоском» участке импульса Рпрос.пл от входной мощности
Рвх (рис. 5) имеется пологий участок, соответствующий
изменению Рвх на неск. порядков, где обеспечивается тре-
буемое качество защиты приёмника. Для уменьшения энер-
гии СВЧ пика, проходящего в приёмник на начальной стадии
зажигания разряда и представляющего опасность для чувст-
вит. элемента приёмника (смесительного СВЧ диода, мало-
шумящего транзистора и др.), в РЗП создаётся начальная
ионизация с помощью вспомогат. тлеющего разряда на
пост, токе; применяются также радиоактивные изотопы.
Для уменьшения времени восстановления в качестве газо-
вого наполнения, кроме инертных газов, используют хлор,
кислород и др.
Различают узкополосные (высокодобротные) РР,
имеющие одиночный объёмный резонатор (рис. 1, б),
и широкополосные РР, в к-рых используются много-
звенные устр-ва типа полосно-пропускающего фильтра
(рис. 5, 6). Широкое распространение получили вставные
безэлектро дные конструкции РР. Потери мощ-
ности в режиме приёма обычно не превышают 1 дБ в полосе
СВЧ разрядник. Рис. 6. Схема широкополосного
волноводного разрядника защиты приёмника:
1 — корпус волновода: 2 — вставной безэлект-
родный разрядник; 3, 4 — входное и выходное
резонансные диэлектрические окна соответствен-
но; 5, 6 — разрядные промежутки; 7 — элект-
род вспомогательного разряда
10—15% от ср. частоты. РР обеспечивают защиту приёмника
при наибольших достигнутых мощностях передатчика (в т. ч
в квазинепрерывном режиме и режиме длинных импуль-
сов) в радиолокац. аппаратуре разл. типов от метрового
до миллиметрового диапазона длин волн. Осн. недостаток
СВЧ р.— инерционность, обусловленная процессами в раз-
рядной плазме (мин. время восстановления 0,2—0,5 мкс),
и ограниченный срок службы. Используются комбинир.
защитные устр-ва, в к-рых СВЧ р. играет роль ступени
предварит, защиты, а окончат, защита осуществляется с
помощью ограничительных диодов.
Лиг. см. при ст. Газоразрядные СВЧ приборы. И. В. Лебедев.
СВЧ ТРАНЗЙСТОР, транзистор, предназначенный для
работы в СВЧ диапазоне от 300 МГц. Различают полевые
СВЧ транзисторы и биполярные СВЧ т.
Биполярный СВЧ т. Отличит, особенностью биполярного
СВЧ т. являются малая ширина базовой области (0,1 мкм)
и прилегающей к ней части коллекторной области с до-
статочно высоким уд. сопротивлением, большое значе-
ние отношения периметра эмиттера к его площади, что
в сочетании с высоким уровнем легирования базовой
области обеспечивает малую величину коэф, шума (от
0,5—3 дБ в диапазоне частот 0,3—3 ГГц до 2—6 дБ в диапа-
зоне 3—12 ГГц), высокие значения отдаваемой мощности
и кпд (в непрерывном режиме выходная мощность дости-
гает 50—100 Вт на частоте 500 МГц при кпд ~40—60%
и 5—10 Вт на частоте 5 ГГц при кпд —25—40%), а также
более высокие значения макс, частоты усиления по мощ-
ности (по сравнению с др. биполярными транзисторами).
По конструктивно-технологич. особенностям биполярный
СВЧ т. является планарно-эпитаксиальным транзисто-
ром. В качестве исходного ПП материала используют в ос-
новном Si. При изготовлении биполярного СВЧ т. боль-
шое значение отношения периметра эмиттера к его пло-
щади обеспечивается созданием эмиттерной области
разветвлённой формы (напр., в виде узких полосковых
эмиттеров шир. 0,7—10 мкм при дл. полосок 30—300 мкм),
а омич, контакт к базовой области располагают на мини-
мально возможном расстоянии (0,7—5 мкм) от края эмит-
тера. Увеличение отдаваемой мощности и кпд при доста-
точно широкой полосе частот в биполярном СВЧ т.
обеспечивают уменьшением ёмкостей электронно-дыроч-
ных переходов и паразитных индуктивностей выводов, что
достигается использованием малоиндуктивных ленточных
внеш, выводов и достаточно большого числа, параллельно
расположенных, проволочных внутр, выводов, а также вве-
дением в корпус транзистора, т. е. цепей согласования
(индуктивностей и дополнит, конденсаторов).
Биполярные СВЧ т. применяются в качестве маломощ-
ных малошумящих транзисторов, усилит, транзисторов ср.
мощности (0,05—1 Вт), генераторных транзисторов, а также
широкополосных мощных транзисторов.
Лит.: Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов пер. с англ., кн.
1—2, М., 1984: Мощные высокочастотные транзисторы, М., 1985.
В. Л. Аронов.
СВЧ ТРИОДГ вакуумный трёхэлектродный электронный
прибор для генерирования и усиления СВЧ колебаний,
содержащий накаливаемый катод, сетку и анод и имеющий
малые межэлектродные расстояния для уменьшения вре-
мени пролёта электронов (см. также Электронов угол
пролёта). Создан в 1938—39 в СССР Н. Д. Девятковым и его
сотрудниками. Действие СВЧ т. основано на электростатич.
сеточном управлении электронным потоком, используемом
в обычных электронных лампах. Выводы сетки, катода и
анода СВЧ т. имеют вид металлич. дисков и цилиндров,
обладающих.малой индуктивностью по сравнению со штыре-
выми выводами, применяемыми в большинстве электрон-
ных приборов. Такая конструкция обеспечивает органич.
слияние СВЧ т. с объёмными резонаторами (гл. обр.
коаксиальными) и позволяет повысить предельную рабочую
частоту до 7—10 ГГц. В качестве материала вакуумно-
плотной оболочки прибора обычно применяется керамика,
обеспечивающая высокую точность сборки и механич. проч-
ность.
495
СВЧ
СВЧ т. используются в основном в дециметровом диапа-
зоне и ДВ участке сантиметрового диапазона волн в качест-
ве генераторов малой и средней мощности (до 1—10 Вт),
входных усилителей малого сигнала и др. Для них характер-
ны низкие рабочие напряжения, невысокие требования к
стабильности источников питания, малые габаритные
размеры. Осн. достоинства СВЧ т. по сравнению с полу-
проводниковыми СВЧ приборами (СВЧ транзисторами и
др.) — высокая радиац. стойкость, способность работать
при высоких темп-pax окружающей среды; недостатки —
относительно малый срок службы и трудность приме-
нения в интегральных устр-вах. См. также Генераторная
лампа.
Лит.: Девятков Н. Д., Данильцев Е. Н., Хохлов В. К., «Изв. электро-
промышленности слабого тока», 1940, № 2, с. 56—61; Коваленко В. Ф.,
Введение в электронику сверхвысоких частот, 2 изд., М., 1955; Лебе-
дев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 2, М., 1972. М. Б. Голант.
СВЧ ЭЛЕКТРОНИКА, область электроники, охватываю-
щая проблемы создания и применения электронных при-
боров, предназначенных для работы в диапазоне СВЧ частот
(условно от 300 МГц до 3000 ГГц). При приближении к СВЧ
диапазону работа многих генераторных, усилит., преобра-
зоват. и др. электронных вакуумных приборов с сеточным
управлением становится практически невозможной вслед-
ствие соизмеримости периода колебаний с временем про-
лёта эл-нов в межэлектродном пространстве (см. Электро-
нов угол пролёта). Ухудшение работы электронных прибо-
ров при значит, повышении частоты обусловлено также
влиянием индуктивностей и ёмкостей электродов и вводов,
соизмеримостью линейных размеров прибора и его внеш,
электрич. цепи с рабочей длиной волны.
Преодоление этих трудностей определило становление
СВЧ э» как науки. В основу большинства совр. электронных
СВЧ приборов положены принципы взаимодействия носи-
телей заряда (гл. обр. эл-нов) с эл.-магн. СВЧ полями.
Важную роль в работе существующих и вновь создаваемых
СВЧ приборов играют явления группирования электронов
и наведения тока во внеш, цепях при движении носителей
заряда, а также принципы отбора кинетич. или потенциаль-
ной энергии от электронных потоков. Решение проблем
СВЧ э. требует органич. слияния электронного прибора
с электродинамич. устр-вами — резонаторами, замедляю-
щими системами и др. элементами СВЧ цепей (органами
настройки, вводами и выводами энергии и др.).
Доминирующее положение в СВЧ э. занимают приборы
вакуумной и твердотельной (гл. обр. полупроводниковой)
электроники, обеспечивающие все осн. ф-ции генерирова-
ния, усиления и преобразования СВЧ колебаний. Существу-
ет также класс газоразрядных СВЧ приборов, используемых
в основном для целей коммутации и управления СВЧ коле-
баниями. Приборы квантовой электроники применяются в
СВЧ диапазоне гл. обр. в качестве высокостабильных стан-
дартов частоты и сверхмалошумящих усилителей слабых
сигналов (см. Квантовый стандарт частоты, Парамагнитный
квантовый усилитель).
Развитие СВЧ э. началось в 20-х гг. 20 в., когда возникла
потребность в значит, повышении частоты используемых
в радиотехнике волн для получения высокой направлен-
ности излучения и увеличения числа каналов связи. Решаю-
щим стимулом к проведению широкомасштабных иссле-
дований и разработок в области СВЧ э. явилось развитие
радиолокации в годы, предшествовавшие 2-й мировой
войне, и в последующий период. На основе достижений
физической электроники были разработаны принципы
динамич. управления и фазовой фокусировки электронных
потоков, позволившие преодолеть недостатки электро-
статич. сеточного управления на частотах св. 3 ГГц.
Важный этап развития СВЧ э. связан с изобретением и
разработкой в 1937—40 СВЧ триодов, органически сочле-
няемых с внеш, объёмными резонансными системами, а
также пролётных и отражат. клистронов — усилит, и генера-
торных приборов со скоростной модуляцией электрон-
ного потока. В те же годы были созданы резонаторные
магнетроны генераторы, в к-рых взаимодействие эл-нов
с СВЧ полем происходит в скрещенных постоянных электрич.
и магн. полях (см. также Магнетронного типа приборы).
В сер. 40-х гг. были разработаны лампы бегущей волны —
усилит, приборы, использующие длит, взаимодействие
электронного потока с полем волны, распространяющейся
в нерезонансной замедляющей системе (см. Синхронизм
электронов и волн). Клистроны, магнетроны и ЛБВ, оста-
ваясь до наст, времени (нач. 90-х гг.) осн. приборами вакуум-
ной СВЧ э., обеспечивают получение в сантиметровом
диапазоне длин волн ср. мощностей до 1 МВт и импульс-
ных мощностей вплоть до сотен МВт при высоких значе-
ниях кпд, широкой полосе рабочих частот и высокой стабиль-
ности частоты и фазы колебаний. Дальнейшее развитие
вакуумной СВЧ э. привело к появлению большого числа
конструктивно новых решений: ламп обратной волны,
позволивших реализовать широкий (до октавы) диапазон
электронной настройки генераторов и усилителей малой
мощности; амплитронов — мощных усилителей со скрещен-
ными пост, электрич. и магн. полями; многолучевых клист-
ронов; электронно-лучевых параметрич. электростатич. уси-
лителей, обеспечивающих весьма низкий уровень собств.
шумов приёмных СВЧ устр-в, и др.
Твердотельные СВЧ приборы вплоть до 50-х гг. были
представлены в основном лишь детекторными и смеси-
тельными полупроводниковыми диодами, в к-рых исполь-
зовались малоинерционные св-ва электронно-дырочного
перехода. Эти диоды до наст, времени широко применяются
в контрольно-измерит. аппаратуре и во входных цепях
приёмных СВЧ устр-в. Существенным этапом явилось откры-
тие в 1959 лавинно-пролётных диодов (ЛПД), а в 1963 —
диодов с междолинным переходом электронов (МПД).
Большинство физ. принципов, положенных в основу
вакуумной СВЧ э., оказалось возможным распространить
на твердотельные СВЧ приборы. Создание ЛПД и МПД
позволило впервые осуществить и широко использовать
твердотельные СВЧ генераторы и усилители малой мощ-
ности, приближающиеся по своим параметрам и характе-
ристикам к отражат. клистронам. На основе ПП диодов
с нелинейной ёмкостью в 50—60-х гг. были разработаны
также параметрич. усилители, не уступающие по уровню
шума наиболее совершенным ЛБВ (см. Параметрический
СВЧ диод).
Совершенствование транзисторов в 70—ВО-х гг. привело
к дальнейшему прогрессу твердотельной СВЧ э.: транзистор-
ные генераторы и усилители способны работать в KF' участ-
ке сантиметрового диапазона, их мощность в этом диапа-
зоне составляет десятки Вт (кон. 80-х гг.) и имеет тенден-
ции к дальнейшему росту. Особые успехи достигнуты в
снижении коэф, шума усилителей на полевых транзисторах,
что позволяет всё шире использовать их во входных цепях
приёмных устр-в. Разработаны также полупроводниковые
СВЧ устр-ва на основе переключательных СВЧ диодов
и ограничительных диодов, обеспечивающие защиту входа
приёмника излучения и управление фазой и мощностью
генерируемых эл.-магн. колебаний.
Вакуумные и твердотельные приборы «проникли» в мил-
лиметровый и субмиллиметровый диапазоны длин волн.
Наиболее короткая длина волны когерентных колебаний,
полученная с помощью ЛОВ, составляет ок. 0,2 мм. Значит,
успехи достигнуты в области релятивистской высокочастот-
ной электроники, позволившей с помощью нек-рых типов
вакуумных СВЧ приборов достичь уровня мощности порядка
1 ГВт и более. Проблема получения высоких мощностей
(до сотен кВт) в миллиметровом диапазоне успешно ре-
шается благодаря созданию мазеров на циклотронном
резонансе — вакуумных генераторов и усилителей с винто-
вым электронным потоком, использующих взаимодействие
эл-нов с незамедленной эл.-магн. волной.
Широкое развитие в вакуумной и твердотельной СВЧ
э. получили миниатюризация, интеграция и комплексиро-
вание, открывающие качественно новые возможности в
повышении техн, и экономич. эффективности СВЧ устр-в,
в ресурсе- и трудосбережении (см., напр., ААинитрон,
Интегральная схема). Решающую роль в создании и совер-
шенствовании приборов СВЧ э. играют новейшая вакуум-
сдвиг
496
ная и ПП технология, использование сверхчистых материа-
лов, разработка и применение электроискровой обработки,
прецизионной фотолитографии, электронолитографии,
новых методов сварки и др. Реализация значит, плот-
ности тока, необходимой для работы большинства ваку-
умных СВЧ приборов, стала возможной благодаря усо-
вершенствованию катодов, разработке новых типов
эмиттеров. Особенно широкие перспективы существуют
в области монолитных СВЧ интегральных схем, вы-
полняемых на основе арсенида галлия.
Область применения электронных СВЧ приборов непре-
рывно расширяется, их роль в науч.-техн, прогрессе посто-
янно возрастает. Наряду с радиолокацией, радионавига-
цией и радиорелейной связью эти приборы всё шире
используются в телевидении, космич. связи, радиотелемет-
рии. Тепловые и нетепловые эффекты, создаваемые СВЧ
излучением, находят широкое применение в обработке
разнообразных в-в и продуктов, в медицинской диагности-
ке и терапии. Развёртываются фундаментальные исследо-
вания по применению СВЧ э. в биологии и энергетике,
в т. ч. по передаче энергии и решению проблемы термо-
ядерного синтеза.
В становление, развитие отечеств. СВЧ э. и её применение
в нар. х-ве крупный вклад внесли акад. А. В. Гапонов-Грехов,
Н. Д. Девятков, П. Л. Капица, А. Л. Минц, чл.-корр. АН СССР
М. А. Бонч-Бруевич, Л. А. Вайнштейн, Д. А. Рожанский
и мн. др.
Лит.: Гвоздовер С. Д., Теория электронных приборов СВЧ, М., 1956:
Го л ант М. Б., Маклаков А. А., Шур М. Б., Изготовление резонаторов
и замедляющих систем электронных приборов, М., 1969; СВЧ-полупровод-
никовые приборы и их применение, под ред. Г- Уотсона, пер. с англ., М.,
1972; Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 2, М., 1972;
Вайнштейн Л. А., Солнцев В. А., Лекции по сверхвысокочастотной
электронике, М., 1973; Полупроводниковые приборы в схемах СВЧ, пер.
с англ., М., 1979; Кураев А. А., Мощные приборы СВЧ: методы анализа
и оптимизации параметров, М., 19В6. И. В. Лебедев.
СДВИГ ФАЗ, то же, что фазовый сдвиг.
СЕГНЕТОЭЛАСТИКИ (в зарубежной литературе —
ферроэластики), кристаллы, обладающие спонтанной
деформацией крист, решётки в нек-рой области темп-р,
обычно ограниченной с одной или двух сторон (точкой
или точками Кюри). На границе этой темп-рной области,
т. е. в точке фазового перехода из исходной (п а р а эласти-
ческой) фазы в менее симметричную (сегнетоэ л аст и-
ческую) фазу, у тензора теплового расширения кристал-
ла скачком (переход 1-го рода) или плавно (переход 2-го
рода) появляются новые компоненты или нарушается
равенство между имевшимися компонентами. Эти измене-
ния и составляют спонтанную деформацию С., при даль-
нейшем изменении темп-ры обычно нарастающую до насы-
щения. В отличие от линейно-упругих материалов, С. в
сегнетоэластич. фазе представляет собой механич. аналог
сегнетоэлектриков и ферромагнетиков: он разбивается на
сегнетоэластические домены (двойники) —
области одинаково ориентированной спонтанной деформа-
ции; внеш, механич. напряжение может перемещать гра-
ницы между доменами, переводить кристалл из полидо-
менного состояния в монодоменное, переключать из
одного монодоменного состояния в другое, при этом за-
висимость деформации от внеш, напряжения имеет вид
петли гистерезиса; если параметром, описывающим пере-
ход в сегнетоэластич. фазу, служит деформация (случай
«собственного» С.), то при приближении к точке Кюри
соответствующий компонент упругости по линейному зако-
ну (закону Кюри — Вейса) стремится к нулю, а понижение
точечной симметрии кристалла при переходе в сегнето-
эластич. фазу целиком определяется возникающей спонтан-
ной деформацией.
С. может быть одновременно: «полным» сегнетоэлект-
риком (напр., сегнетова соль, КН2РО4), тогда сегне-
тоэластич. домены совпадают с сегнетоэлектрическими (см.
Электрический домен); с др. стороны, сегнетоэлектрик
(напр., ВаТЮз) или ферромагнетик (напр., Fe) могут
быть «неполными» С., тогда лишь не 1 ВО-градусные доме-
ны являются сегнетоэластическими. «Чистые» С. в сегнето-
и параэластич. фазах могут обладать пьезоэлектрич. св-вами
(NH4H2PO4) или в обеих фазах являются центросиммет-
ричными [РЬз(РО4)2, KH3(SeO3)2].
Сегнетоэластич. домены имеют разную спонтанную де-
формацию в общей системе координат и, следовательно,
их крист, решётки всегда разориентированы друг относи-
тельно друга, что позволяет оптически наблюдать домен-
ную структуру и её динамику (эксперим. критерий сегне-
тоэластичности).
Различие упругих и оптич. характеристик доменов, воз-
можность их переключения, создания и перемещения оди-
ночных плоских и зигзагообразных доменных границ и ре-
гулярных доменных структур, высокие упругооптич.
показатели качества (особенно они велики вблизи точки
Кюри) используются для создания на основе С. управляемых
линий задержки, акустоэлектронных и акустооптич. устр-в
обработки, модуляции и фильтрации сигналов, а также в
разл. датчиках и приводах. Особенно интересны С.-сегне-
тоэлектрики, допускающие механич. и электрич. управле-
ние.
Лит.: «Изв. АН СССР. Сер. физич.», 1974, т. 43, № 8, с. 1553—1748;
1983, т. 47, № 3, с. 417—524; 19В6, т. 50, № 2, с. 309—411; 1989, т. 53,
№ 7 (Материалы I — IV Всесоюзных семинаров по физике сегнетоэласти-
ков). Л. А. Шувалов.
СЕГНЕТОЭЛЁКТРИКИ (от назв. сегнетовой соли, у к-рой
впервые было обнаружено сегнетоэлектричество), крис-
таллич. диэлектрики (в т. ч. жидкокристаллические), обла-
дающие в определённом интервале темп-p (соответствую-
щем сегнетоэлектрич. фазе) спонтанной поляризацией, на-
правление к-рой может быть изменено внеш, воздейст-
виями (электрич. полем или механич. напряжениями).
Являются подклассом более широкого класса в-в — пиро-
электриков. Отличит, особенность С. состоит в том, что
в них существуют области одинаково направленной спон-
танной поляризации — сегнетоэлектрические до-
мены. Под влиянием внеш, воздействий С. могут пере-
ходить из многодоменного состояния в монодоменное
(переход сопровождается гистерезисным изменением поля-
ризации С.; см. Диэлектрический гистерезис). Это св-во С.
используется для создания на их основе ЗУ ЭВМ. Мн. С.
обладают аномально высокими значениями диэлектрич.
проницаемости и пьезоэлектрич. констант (см. Пьезоэлект-
рик), сильной зависимостью физ. св-в от темп-ры, дости-
гающих экстремальных значений и макс, нелинейности в
окрестности точки фазового перехода С. в сегнетоэлектрич.
фазу (Кюри температуры).
Известно более 700 С. разл. хим. состава (в т. ч. твёр-
дых р-ров) как в виде моно-, так и поликристаллов (кера-
мики). Классифицировать С. можно по разным признакам»
Напр., по параметру фазового перехода они подразделяют-
ся на собственные и несобственные, по числу возможных
направлений спонтанной поляризации — на одноосные и
многоосные. Наиболее распространена классификация С.
в соответствии со структурой и связанным с ней меха-
низмом возникновения спонтанной поляризации при фазо-
вом переходе. По этому признаку они подразделяются
на С. типа «смещения», у к-рых переход в сегнетоэлект-
рическую (полярную) фазу связан со смещением ионов,
и С. типа «порядок — беспорядок», у к-рых при
переходе в сегнетоэлектрич. фазу происходит упорядоче-
ние имевшихся в исходной (параэлектрической) фазе ди-
полей. С. типа «смещения» подразделяются на две осн.
группы: группу перовскита (ВаТЮз, PbTiO3, CdTiO3, KNbO3
и др.) и группу псевдоильменита (LiNbO3, LiTaO3 и Др.).
С. группы перовскита могут существовать в виде моно-
кристаллов или керамики. Характерная особенность струк-
туры кристаллов этой группы — наличие кислородного
октаэдра, внутри к-рого располагается 4- или 5-валентный
ион Ti, Zr, Nb или др. ион с малым ионным радиусом.
В параэлектрич. фазе кристаллы этой группы имеют кубич.
структуру. В вершинах куба располагаются ионы Ва, Pb, Cd
и др. Ионы кислорода размещаются в центрах граней
куба, образуя октаэдр. Возникновение спонтанной поляри-
зации в С. группы перовскита связано со смещением ионов
титана к одному из ионов кислорода; при этом решётка
деформируется и становится тетрагональной. Важная осо-
497
СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСТВО
бенность таких С.— способность образовывать твёрдые р-ры
с соединениями аналогичной структуры, напр. ВаТЮз —
SrTiO3, РЫЮз — PbZrO?. Это позволяет создавать керамику
с заданными св-вами для многочисл. устр-в: пьезопреобра-
зователей, пьезоприводов, пьезодвигателей, позисторов,
варикондов и др. С. группы псевдоильменита имеют ромбо-
эдрич. структуру, к-рую можно рассматривать как сильно
искажённую кубическую перовскитную. Характерная осо-
бенность кристаллов группы псевдоильменита — высокая
темп-ра Кюри (1140—1210 °C для LiNbO3 и 650 °C для
ШаОз). Эти кристаллы наиболее широко используются в
акустич. устр-вах на поверхностных и объёмных волнах:
пьезопреобразователях, полосовых фильтрах, резонаторах,
линиях задержки, ВЧ акустооптич. модуляторах, a LiNbO3
ещё и для изготовления планарных волноводных устр-в
управления и модуляции света в системах волоконно-оптич.
связи; они применяются также в устр-вах нелинейной
оптики и электрооптики (модуляторах, затворах, умножи-
телях частоты и Др.) и в пироприёмниках.
С. типа «порядок — беспорядок» подразделяются на три
осн. группы: группу дигидрофосфата калия (KDP) — ди-
гидрофосфаты и дигидроарсенаты щелочных металлов
(КН2РО4, PbH2PO4, KH2AsO4, RbH2AsO4, CsH2AsO4) и их дей-
терированные аналоги; группу триглицинсульфата (ТГС) —
(NH2CH2COOH)3*H2SO4; жидкокристаллич. С. Упорядочи-
вающимися элементами структуры в С. группы KDP являют-
ся протоны (дейтроны) в водородных связях. KDP кристал-
лизуется при комнатной темп-ре в параэлектрич. (тетра-
гональной) фазе; при темп-ре—150 °C переходит в сегнето-
электрич. (ромбич.) фазу. Структура состоит из трёхмер-
ного каркаса групп [РО4] —, соединённых водородными
связями О — Н —...— О. Возникновение спонтанной поляри-
зации связано с тем, что положения всех протонов (дейт-
ронов) становятся упорядоченными, все они находятся
вблизи верхних или нижних атомов кислорода тетраэдров
[РО4]3 - Осн. применения этой группы кристаллов — устр-ва
нелинейной оптики и электрооптики (умножители частоты
лазерного излучения, затворы, модуляторы и др.). Сегне-
тоэлектрич. св-ва кристаллов группы ТГС обусловлены упо-
рядочиванием протонов в водородных связях, что приводит
к возникновению диполей у молекул глицина и сульфат-
ионов. В пара- и сегнетоэлектрич. фазах принадлежат к
моноклинным группам симметрии (переход 2/т — 2). При-
меняются в пироприёмниках и мишенях пировидиконов.
Жидкокристаллические С.— широкий класс жидких
кристаллов, содержащих упорядочивающиеся полярные
молекулы. Обладают целым рядом электрич. и оптич. св-в,
характерных для С.: резким фазовым переходом, сопро-
вождающимся аномалиями тепловых, диэлектрич. и оптич.
св-в; высокими значениями диэлектрич. проницаемости
(~102) и др. Нек-рые жидкокрист. С. обнаруживают петли
диэлектрич. гистерезиса. Оптич. св-ва сильно зависят от
темп-ры и напряжённости внеш, электрич. поля; на этом
основаны наиболее важные применения таких С.: оптич.
индикаторы, транспаранты, дисплеи и др.
Помимо перечисленных основных имеется значит, число
др. групп С.: сульфаиодид сурьмы и родственные соеди-
нения; квасцы; сульфаты и селенаты и др.
Лит.: Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики, Л., 1971; Барфут Дж.,
Тейлор Дж., Полярные диэлектрики и их применения, пер. с англ., М.,
1981. С. И. Чижиков.
СЕГНЕТОЭЛЁКТРИК-ПОЛУПРОВОДНЙК (се. не-
топо лу прово д ни к), кристаллический материал, соче-
тающий в себе св-ва сегнетоэлектрика и полупроводника.
К С.-п. относятся SbSI, BiFeO3, PbTiO3 (восстановленный
и легированный примесями редкоземельных металлов, Nb,
Sb, Bi и Др.), а также ряд двойных, тройных и четверных
твёрдых р-ров со структурой перовскита. Увеличение кон-
центрации носителей заряда в С.-п. (напр., путём его леги-
рования, под действием света) приводит к уменьшению
его спонтанной поляризации, сдвигу точки Кюри в сторону
более низких темп-p, уменьшению диэлектрич. проницае-
мости, изменению доменной структуры и др. эффектам.
В свою очередь спонтанная поляризация, нелинейность
диэлектрич. проницаемости (т. е. сегнетоэлектрич. св-ва
С.-п.) обусловливают электронные процессы в C.-п., не
типичные для обычных ПП. К ним относится, в частности,
существ, отличие поверхностной проводимости от объёмной
(т. н. собственный эффект поля), связанное с «внутр.»
экранированием спонтанной поляризации С.-п. его носите-
лями заряда. В области перехода из сегнето- в парат
электрич. фазу С.-п. обладают высоким положит, темп-рным
коэф, сопротивления. С.-п. применяются в голографич.
устр-вах, терморегуляторах, термокомпенсаторах, системах
ОПТИЧ. памяти И др. Я. И. Панова.
СЕГНЕТОЭЛЕКТРЙЧЕСТВО, явление, характеризую-
щееся обратимостью или реориентируемостью спонтанной
(самопроизвольной) поляризации под действием внеш,
электрич. поля и сопутствующими эффектами, возникаю-
щее в сегнетоэлектрике в определённом интервале тем-
ператур (в сегнетоэлектрич. фазе). С. открыто в 1921 чеш.
учёным Й. Валашеком в кристалле ЫаКС4Н4Об 4Н2О, наз-
ванном «сегнетова соль» — по имени франц, аптекаря
П. Сенье (Р. Seignette), впервые синтезировавшего её в
сер. 17 в. в Ла-Рошели (отсюда др. назв. сегнетовой соли,
принятое в зарубежной литературе,— Rochelle Salt). В зару-
бежной литературе для С. утвердился термин Ferroelect-
ricity— ферроэлектричество, по аналогии с ферромагнетиз-
мом, поскольку материалы обоих типов (сегнетоэлектрики
и ферромагнетики) обнаруживают сходные св-ва: наличие
доменов (соответственно сегнетоэлектрич. электрических
доменов и магнитных доменов) и петель гистерезиса
(диэлектрического гистерезиса и магнитного гистерезиса),
а также выполнение закона Кюри — Вейса для темп-рной
зависимости восприимчивости (диэлектрической и магнит-
ной) в окрестности темп-ры Кюри Тк — темп-ры фазового
перехода из параэлектрической (парамагнитной) фазы в
сегнетоэлектрическую (ферромагнитную). Петли диэлект-
рич. гистерезиса в сегнетоэлектриках, характеризующие
зависимость электрич. индукции D (или поляризации Р)
от напряжённости Е электрич. поля, имеют вид, аналогич-
ный зависимости магн. индукции В (или намагниченности
J) от напряжённости Н магн. поля.
Переход в сегнетоэлектрич. (полярную) фазу в точке
Кюри, сопровождающийся изменением ат. структуры крис-
талла, и возникновение спонтанной поляризации Ps могут
быть вызваны либо смещением ионов, либо упорядо-
чением ориентации электрич. диполей, существующих в
параэлектрич. фазе (парафазе). Вблизи Тк наблюдается
изменение в фононном спектре кристалла: во мн. случаях
частота одного из норм, оптич. колебаний крист, решётки
(т. н. мягкая мода) существенно понижается при прибли-
жении к Тк, особенно если это фазовый переход 2-го рода.
В ряде кристаллов сегнетоэлектрич. фаза (сегнетофаза)
ограничена с двух сторон двумя точками Кюри (напр.,
в сегнетовой соли); у нек-рых кристаллов вообще нет
точки Кюри и сегнетофаза совпадает с темп-рной областью
существования кристалла (напр., гуанидиналюминийсуль-
фат). Мн. кристаллы имеют неск. сегнетофаз, различаю-
щихся разной ориентацией вектора Ps. Сегнетоэлектрич.
фазы могут быть одновременно сегнетоэластическими
(см. Сегнетоэластики) и даже ферромагнитными. В нек-рых
кристаллах Ps в Тк возникает как вторичный эффект, сопро-
вождающий перестройку структуры (несобствен-
ное С.).
Ниже Ту, в кристалле в отсутствие внеш, электрич.
поля существуют по крайней мере два направления, вдоль
к-рых может быть ориентирован вектор Ps. В результате
кристалл обычно разбивается на домены — области с разл.
направлением Ps. Результирующая доменная структура
обычно приводит к полной компенсации макроскопич.
поляризации (отсутствует «униполярность»). Равновесная
доменная структура отвечает минимуму свободной энергии
кристалла. В идеальных кристаллах она определяется балан-
сом между уменьшением электростатич. энергии при обра-
зовании доменов и энергией возникающих доменных гра-
ниц. Доменная структура реального кристалла определяет-
ся, кроме того, природой и характером распределения
дефектов, а также предысторией образца. Число разл. по
32 Энц. словарь «Электроника!
СЕДИМЕНТАЦИЯ
498
ориентации доменов определяется соотношением точечных
симметрий пара- и сегнетофазы. Под действием внеш,
электрич. поля Евн доменные границы смещаются так, что
объём доменов, поляризованных по полю, увеличивается
за счёт уменьшения объёма доменов, поляризованных
против поля. В реальных кристаллах доменные границы
обычно «закреплены» на дефектах и др. неоднородностях
кристалла, и необходимы достаточно большие Евн для их
смещения. В сильном пост. Евн кристалл становится моно-
доменным. При выключении внеш, электрич. поля в кристал-
ле сохраняется макроскопич. спонтанная поляризация; для
того чтобы суммарные объёмы доменов противоположного
знака сравнялись, необходимо приложить достаточно силь-
ное поле противоположного направления. Такое поле наз.
коэрцитивным. Нелинейная зависимость поляризации Р от
напряжённости Евн определяет как большую величину
диэлектрич. проницаемости е полидоменного кристалла, так
и зависимость е от напряжённости Еви. Значение е тем боль-
ше, чем слабее закреплены доменные границы на дефектах
и поверхности кристалла.
Вблизи Тк из-за чувствительности ат. структуры кристалла
к внеш, воздействиям (лабильности) мн. его св-ва (ди-
электрич., пьезоэлектрич., электрооптич., упругие и др.)
нелинейны и экстремальны. Кроме того, динамика домен-
ной структуры существенно влияет на все анизотропные
св-ва кристалла в сегнетофазе, также приводя к их нели-
нейности и возрастанию. Поэтому такие кристаллы широко
используются в радио-, опто-, акустоэлектронике и измерит,
технике. Учение о С. является одним из наиболее дина-
мичных разделов фундаментальной и прикладной физики
твёрдого тела, важнейший вклад в развитие к-рого внесли
работы, выполненные советскими учёными И. В. Курчато-
вым, Б. М. Вулом, В. Л. Гинзбургом, Г. А. Смоленским
и др.
Лит.: Лайнс М., Гласс А., Сегнетоэлектрики и родственные им мате-
риалы, пер. с англ., М., 1981; Современная кристаллография, т. 4, М., 1981;
Струков Б. А., Леванюк А. П., Физические основы сегнетоэлектри-
ческих явлений в кристаллах, М., 1983. С. И. Чижиков, Л. А. Шувалов.
СЕДИМЕНТАЦИЯ (от лат. sedimentum — оседание), оса-
ждение дисперсных частиц, взвешенных в жидкости или
газе, под действием гравитац. поля или центробежных
сил. Осуществляется в отстойниках, сепараторах, центри-
фугах и др. устр-вах. С. происходит, если направленное
движение ч-ц под действием силы тяжести или центро-
бежной силы преобладает над их хаотич. тепловым движе-
нием. Скорость С. зависит от массы, размера и формы
ч-ц, вязкости и плотности среды, а также от ускорения,
возникающего при действии на ч-цы сил поля.
В производстве ИЭТ С. центрифугированием широко
применяется, напр., для выделения из суспензии ч-ц стекло-
порошка и осаждения их на поверхность изделия при его
остекловывании. Режимы центрифугирования выбираются
в зависимости от требуемой толщины стекловидной плёнки,
концентрации ч-ц в суспензии и её вязкости.
СЕКбН, передающий электронно-лучевой прибор (разно-
видность супервидикона) с мишенью, действие к-рой осно-
вано на явлении вторично-электронной проводимости
(ВЭП). В С. ускоренные эл-ны проникают сквозь сигналь-
ную пластину (плёнка А| толщиной 0,1—0,2 мкм) в тело
мишени (слой пористого диэлектрика, напр. КО или МдО,
имеющий толщину 15—20 мкм) и на своём пути создают
в диэлектрике вторичные электроны, к-рые устремляются
к положительно заряженной сигнальной пластине, образуя
на мишени положит, потенциальный рельеф. С. отличаются
от видиконов высокой чувствительностью и малой инерцион-
ностью, от суперортиконов — малыми габаритными разме-
рами, простотой и надёжностью в эксплуатации. С. может
работать в режиме длит, накопления и хранения информа-
ции (от долей с до неск. ч). ВЭП-мишень обеспечивает
докоммутац. усиление сигнала в С. в 50—100 раз. Диапазон
рабочих освещённостей с применением автоматич. регули-
ровки усиления мишени за счёт уменьшения ускоряющего
напряжения фотоэлектронов с 7 до 3 кВ составляет
1 -10“ —10 лк. Параметры С. практически не меняются при
Селектор импульсов. Рис. 1. Схема амплитудной
селекции импульсов и диаграммы сигналов:
ивк — входной сигнал; ивых — выходной сигнал;
ЕПОр — уровень ограничения амплитуды «снизу»
(порог селекции); 1, 2, 3, 4 — порядковые но-
мера импульсов (сигналов).
Рис. 2. Схема селекции импульсов заданной дли-
тельности и диаграммы сигналов: ДЦ — диффе-
ренцирующая цепь; ЛЗ — линия задержки;
А — логический элемент (схема запрета); ивх —
входной сигнал; ивык — выходной сигнал; 1ис —
заданная длительность импульса; Тэ — время
задержки импульсов в ЛЗ; m и 1/2 — импульсы
на входах логического элемента.
Амплитудный
селектор
^ВХ. f пор
^еых.
Рис. 3. Схема селекции кодированной серии
импульсов (с заданными интервалами между
импульсами) и диаграммы сигналов: ЛЗ — линия
задержки; А — логический элемент (схема
запрета); ивх и ивых — входной и выходной
сигналы; tai и — интервалы между импуль-
сами; щ, «2, uj — сигналы на входах логического
элемента; Т3| и Т3, — время задержки сигналов
в Л3| и Л3>‘ 1, 2, 3 — номера импульсов.
499
СЕЛЕКЦИЯ
изменении темп-ры в широких пределах (от —60 до -|-60 °C).
С. находят применение в астрофиз. телевиз. аппаратуре,
а также в системах прикладного телевидения.
Н. Я. Венедиктов.
СЕЛЕКТИВНОЕ ТРАВЛЁНИЕ (англ, selective — избира-
тельный, от лат. selectio — отбор), выборочное травление
отдельных участков поверхности твёрдых тел. Различают
С. т. структурное — для выявления структуры крист, мате-
риалов с целью их изучения или обнаружения дефектов;
технологическое — для создания рельефного рисунка на ПП
пластинах или многослойных структурах; анизотропное —
для создания прецизионных микрорельефов (являющихся
основой приборных структур) на поверхности монокристал-
лов ПП материалов (напр., Si, Ge, GaAs). Технологич.
и анизотропное С. т. (чаще всего химическое) широко
применяется в технологии ПП приборов и ИС. Эти виды
С. т. осуществляются с помощью защитной маски из хими-
чески стойкого материала, не взаимодействующего с трави-
телем. При технологич. С. т. травитель активно взаимо-
действует с осн. материалом равномерно на всех участках
поверхности ПП пластины, не закрытых маской. Для про-
ведения анизотропного С. т. обрабатываемая поверхность
выбирается параллельной кристаллографич. плоскости с
наименьшей плотностью упаковки атомов кристалла.
Лит,: Пресс Ф. П., Фотолитографические методы в технологии полу-
проводниковых приборов и интегральных микросхем, М., 1978.
М. Ф. Каран тиров.
селёктор Импульсов (от лат. selector — произво-
дящий отбор), электронное устройство для выделения из
множества видеоимпульсов только таких, к-рые обладают
заданными свойствами. Напр., С. и. по амплитуде
(амплитудный селектор) выделяет все те импульсы,
амплитуда к-рых превышает заданный уровень (порог селек-
ции), или не достигает его, или находится в заданных
пределах (рис. 1). С. и. по длительности выделяют
импульсы, длительность к-рых соизмерима либо больше,
либо меньше заданной (рис 2). С. и. по признакам
кода выделяют, напр., группу импульсов, последователь-
ность к-рых соответствует заданному коду (рис. 3). Схемы
С. и. весьма разнообразны, выполняются как на дискретных
ПП приборах, так и на ИС. Используются в телевиз. при-
Селекция мод. Схемы селекции поперечных
(а, б) и продольных (в, г, д) мод: а — диа-
фрагмой Д; б — неустойчивым резонатором;
в — дифракционной решёткой ДР; г — диспер-
сионной призмой ДП; д — интерферометром И.
3, 3] и З2 — зеркала резонатора.
б
ёмниках, радиолокац. станциях, вычислит, устр-вах, системах
автоматики.
СЕЛЁКЦИЯ МОД (от лат. selectio — выбор, отбор), со-
вокупность методов воздействия на лазер, обеспечивающих
генерацию на одной или неск. избранных модах колебаний.
В основе всех этих методов лежит создание неодинаковых
для разл. мод потерь в оптическом резонаторе или усиле-
ния в активной среде. Существует неск. способов, позво-
ляющих проводить селекцию как продольных мод, поле
к-рых испытывает осцилляции (перемены знака) вдоль оси
резонатора, так и поперечных мод, поле к-рых осцилли-
рует также и в поперечном направлении.
Селекцию поперечных мод используют обычно
для создания генерации лишь на нулевой поперечной моде,
имеющей мин. диаметр и отличающейся гладким профилем
интенсивности и мин. расходимостью. Селекция осущест-
вляется, как правило, помещением внутрь резонатора
диафрагмы, затеняющей своими краями все поперечные
моды, кроме нулевой (метод неодинаковых потерь)
г
д
32*
СЕЛЕН
500
(рис., а). Наряду с этим для селекции поперечных мод
иногда используют т. н. неустойчивые резонаторы, в к-рых
размеры всех мод искусственно увеличиваются до такой сте-
пени, что роль диафрагм начинают играть зеркала резона-
тора или активный элемент (рис., 6).
Селекцию продольных мод используют гл. обр.
для получения монохроматич. излучения. Селекция за счёт
неодинаковых потерь осуществляется помещением внутрь
резонатора дополнит, полупрозрачных зеркал или диспер-
сионных элементов (призм, решёток, интерферометров и
т. п.). Дополнит, зеркала вместе с основными образуют
один или неск. дополнит, резонаторов, связанных с исход-
ным (рис., в). В генерацию выходят лишь те продольные
моды исходного двухзеркального резонатора, к-рые
наименее связаны с низкодобротным дополнит, резонато-
ром. Дисперсионные элементы типа призм и решёток
(рис., г) отклоняют под разными углами лучи с разными
длинами волн. В итоге только для узкого спектра частот
мод образуется высокодобротный резонатор. Внутрирезо-
наторные интерферометры осуществляют селекцию про-
дольных мод за счёт того, что они обладают хорошей
прозрачностью лишь для узких участков спектра мод
(рис., д). Селекция за счёт неодинаковости усиления осу-
ществляется в основном в кольцевых твердотельных лазе-
рах, в результате чего в них возникает однонаправленная
генерация (бегущая волна). В этих условиях начинает
сильно проявляться однородность уширения линии усиления
активной среды и спектр генерации сужается до одной-
двух мод.
Лит..- Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова,
т. 2, М., 1978; Тарасов Л. В., Физика процессов в генераторах коге-
рентного оптического излучения, М-, 1981. Ю. Д. Голяев.
СЕЛЁН (лат. Selenium), Se, химический элемент VI гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 34, ат. м. 78,96.
Рассеянный элемент, термодинамически устойчивая крист,
модификация — серый Se; плотн. 4807 кг/м3; fnn=221 °СГ
fKMn=685,3 °C. На воздухе устойчив, взаимодействует с Fe,
Cl, при нагревании — с О?, Н, металлами; растворяется
в концентрир. HNO3.
В электронном приборостроении применяется преим.
серый Se как материал для изготовления ПП диодов,
фоторезисторов, мишеней видиконов; Se входит в состав
стеклообразных ПП, применяемых в качестве светочувствит.
материалов в электрофотографии, для изготовления мише-
ней видиконов, а также как оптич. материал для ИК оптики
Селфок. Ход лучей в
селфоке, у которого
показатель преломле-
ния изменяется по па-
раболическому зако-
ну: а — меридиональ-
ные осевые лучи; 6 —
меридиональные не-
осевые лучи; в — ко-
сые лучи; 1 — мери-
диональный осевой пу-
чок лучей; 2 — мери-
диональный неосевой
пучок лучей; 3 — ко-
сой пучок лучей, 4 —
селфок; 5 — зоны са-
мофокусировки пуч-
ков оптического излу-
чения; р — период са-
мофокусировки.
и др. Из соединений наиболее широко используются
селениды CdSe, Sb.Ses, HgSe — как светочувствит. материа-
лы в фоторезисторах и фотоэлементах; ZnSe, CdSe, GaSe
и PlSe — как лазерные материалы; ZnSe и CdSe входят
в состав люминофоров, GaSe и SbSe — в состав стекло-
образных ПП. Селениты щелочных металлов, напр.
NaHitSeOsJs, являются сегнетоэлектриками. в. С. Минае.
СЕЛФОК (от англ, self-focusing — самофокусировка),
волоконный световод, у к-рого показатель преломления
плавно и аксиально-симметрично изменяется по сечению.
В С. распространение оптич. излучения происходит вслед-
ствие рефракции волн.
Наиболее распространёнными являются С., в к-рых изме-
нение показателя преломления происходит по квадратич-
ному закону (напр., параболическому). В таких С. оптич.
излучение распространяется по синусоидальным (меридио-
нальные лучи) и геликоидальным (косые лучи) траекториям
(рис.), что обеспечивает периодич. самофокусировку (с пе-
риодом р/2) пучков оптич. излучения и периодич. повто-
рение (с периодом р) расположения этих пучков в сечении
С. Различают С.-линзы (градиентные линзы) и С.-во-
локна (градиентные волокна).
С.-линза представляет собой жёсткий стержень или бру-
сок из стекла или полимера с полированными торцевыми
поверхностями разл. формы. С.-линзы бывают цилиндрич.,
конич. и пластинчатые (астигматические). Цилиндрич.
С.-линза в зависимости от направления увеличения пока-
зателя преломления в сечении (от центр, оси к краю или
наоборот) является аналогом положительной или отрица-
тельной сферич. линзы. Конич. С.-линза имеет форму усе-
чённого конуса и сочетает в себе св-ва цилиндрич. С.
и фокона. Пластинчатая С.-линза имеет изменение пока-
зателя преломления в сечении только в одном направле-
нии; такая С.-линза является аналогом плоско-выпуклой
цилиндрич. линзы. Достоинство С.-линзы по сравнению с
оптич. линзой состоит в простоте получения малых значе-
ний фокусного расстояния (— 1—3,5 мм) и светового диа-
метра (1—5 мм) вследствие прямой зависимости фокусного
расстояния С.-линзы от длины стержня или толщины
пластины.
С.-волокно характеризуется меньшими энергетич. поте-
рями (—-3 дБ/км) и более широкой частотной полосой
пропускания (~400—600 мГц-км), а также меньшими фазо-
выми и дисперсионными искажениями в состоянии поляри-
зации проходящего оптич. излучения (по сравнению со
ступенчатыми волокнами, см. Волоконная оптика).
Осн. характеристики С.: макс, ширина сечения; значение
показателя преломления на оси и величина его макс, изме-
нения у края сечения; для С.-линзы — также длина стержня
или бруска и разрешающая способность.
С. используют в волоконно-оптических соединителях,
волоконно-оптических ответвителях, волоконно-оптических
кабелях, а также для создания микрообъективов, мозаич-
ных объективов и в волоконно-оптических линиях связи.
Лит.: Вейнберг В. Б., Саттаров Д. К., Оптика световодов, 2 изд.,
Л., 1977; Кучикян Л. М., Физическая оптика волоконных световодов,
М., 1979; Содха М. С., Гхатак А. К., Неоднородные оптические волно-
воды, пер. с англ., М-, 1980. В. П. Егоров, Н. С. Шевкопляс.
СЕНСОРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (от лат. sensus—
ощущение), бесконтактный переключатель, срабатывающий
при касании пальца оператора спец, чувствительной (сен-
сорной) площадки. С. п. обычно содержит сенсорную пло-
щадку, управляющий и переключающий элементы (рис. 1).
Существует неск. типов С. п., различающихся прежде всего
принципом действия. Наиболее простым является С п
электрометрич. типа, действие к-рого основано на способ-
ности человеческой кожи проводить электрич. ток. Сенсор-
ный датчик такого переключателя состоит из сенсорной пло-
щадки, выполненной в виде двух изолированных друг от
друга частей, и усилителя (рис. 2) При касании пальца
оператора сенсорной площадки электрич. цепь С. п. замы-
кается; при этом напряжение, полученное на базе тран-
зистора Ti, оказывается ниже уровня его отпирания и
транзистор переходит из низкоомного состояния в высоко-
омное. Одна из более совершенных конструкций С. п.
501
СЕРЕБРО
основана на влиянии ёмкости человеческого тела относи-
тельно земли на устр-во переключения (рис. 3). Подклю-
чение этой ёмкости вызывает реакцию сенсорного датчика
в виде электрич. сигнала, управляющего схемой (т. о.,
такой С. п. работает по принципу «ёмкостного реле»),
С. п. выполняется на основе полупроводниковых, опто-
электронных и нек-рых др. приборов. Осн. характеристики
С. п.— чувствительность, помехозащищенность, надёжность,
электрич. безопасность. С. п. находят применение в устр-вах
ввода информации, в радиоэлектронной и др. аппаратуре
(телевизионные и радиоприёмники, стиральные машины,
бытовые СВЧ печи и т. д ).
Лит.; Забелин К. И., Электронный выбор программ в телевизорах,
М., 1978; Бесконтактная коммутация и управление. Обзоры по электрон-
ной технике, М., 1979. Е. М. Морозов.
СЁРА (лат. Sulfur), S, химический элемент VI гр. периодич.
системы Менделеева, ат. н. 16, ат. м. 32,56. Твёрдое крист,
в-во, устойчивое в виде двух аллотропич. модификаций:
a-S — лимонно-жёлтого цвета, плотн. 2070 кг/м'!, f =
112,8 °C; P-S — медово-жёлтого цвета, плотн. 1960 кг/м3,
1ПЛ=119,3 °C, fKMn=444,6 °C. В конденсир. состоянии диамаг-
нитна, диэлектрик (е=1,9-1017 Ом-см). Химически активна,
при нагревании легко соединяется почти со всеми элемен-
тами, на воздухе при темп-ре св. 300 °C образует оксиды
SO и SO3.
В электронном приборостроении применяются гл. обр.
соединения С., преим. сульфиды и твёрдые р-ры на их
основе. Сульфиды ZnS, CdS и HgS — полупроводники,
используются в опто- и акустоэлектронных устр-вах, детекто-
рах ионизир излучений, фоторезисторах; PbS — в фоторе-
зисторах и фототранзисторах, чувствительных к ИК излу-
чению; B12S3 — для изготовления фоторезисторов; As^Seo
входит в состав ПП стёкол, на основе поликри-
сталлич. плёночных гетероструктур систем Cu?S/CdS,
Cu2S/Zn,_x CdxS, CulnSe/CdS создаются преобразователи
солнечной энергии. В чистом виде С. применяется в качестве
легирующей добавки при изготовлении ПП материалов.
А. П. Коржавый.
СЕРЕБРЁНИЕ, технологический процесс нанесения на по-
верхность металлич. и неметаллич. изделий тонкого слоя
серебра (Ад) (толщиной от долей до неск. десятков мкм)
для повышения электропроводности, снижения электрич.
сопротивления между контактами, улучшения условий для
пайки, а также для образования подслоя при осаждении
другого благородного металла, улучшения отражат. способ-
ности.
В технологии ИЭТ применяют след, способы С. Галь-
ваническое С. (электролитич. осаждение Ад на поверх-
ности изделия) — для покрытия проволочных и лепестко-
вых выводов резисторов и конденсаторов (толщина слоя
4—6 мкм), контактных площадок (6—9 мкм), токопрово-
дящих трактов в микромодулях (3—6 мкм) и ЭВП (5—
1 2 мкм), электродов пьезоэлектрич. приборов (5—9 мкм).
Химическое С. (выделение Ад из р-ра в результате
хим. реакции и осаждение его на поверхности изделия) —
для покрытия отражающих поверхностей лазеров (0,5 мкм),
сеток спец. ЭВП (0,1—0,15 мкм), стенок сосудов Дьюара
(0,1—0,3 мкм).
С. вжиганием серебросодержащих паст, нанесённых
на поверхность изделий,— для покрытия контактов резисто-
ров, электродов и переходных контактов конденсаторов,
токопроводящих трактов толстоплёночных микросхем (10—
20 мкм), корпусов ИС, микромодулей и ПП приборов
перед их герметизацией, а также керамич. корпусов конден-
саторов и керамич. деталей ЭВП в местах припаивания
металлич. деталей.
С. конденсацией Ад из молекулярных пучков в
вакууме — для покрытия электродов слюдяных конденса-
торов и пьезоэлектрич. приборов (до 0,5 мкм).
С. погружением в расплавленный Ад — для покрытия
проволоки из тугоплавких металлов (0,4—0,8 мкм) и деталей
металлокерамич. ламп (3—6 мкм).
С. плакированием — для покрытия лент из железо-
никелевого сплава (13—15 мкм) и медно-серебряных лент
(200 мкм).
С кон. 1970-х гг. Ад (в связи с истощением природных
запасов) для покрытия не рекомендуется и все чаще заме-
няется др. металлами и сплавами, напр. Sn — Bi, Sn — Sb,
Си — Ni. В. E. О ни щук
СЕРЕБРО (лат. Argentum), Ag, химический элемент I гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 47, ат. м. 107,868.
Белый металл с хорошей электропроводностью (q—0,15
мкОм-м); благородный металл; диамагнетик; плотн.
10500 кг/м3; 1ПД=961 °C, 1кип=2170 °C. На воздухе не
окисляется, растворяется в НЫОз и концентрир. H2SO4,
легко образует плёнки сернистых соединений.
В электронном приборостроении С. применяют преиму-
щественно для серебрения поверхностей разл. электрон-
ных приборов и их деталей с целью защиты их от корро-
зии, повышения элекропроводности и отражат. способности,
улучшения условий для пайки и осаждения др. благород-
Сеисорный переключатель. Рис. 1. Структур-
ная схема сенсорного переключателя: СП —
сенсорная площадка; УЭ — управляющий эле-
мент; ПЭ — переключающий элемент; Епмт—
источник питания; UN — управляющее напряже-
ние.
Рис. 2. Схема управляю-
щего элемента сенсор-
ного переключателя
электрометрического ти-
па; СП — сенсорная пло-
щадка; УЭ — управляю-
щий элемент; ПЭ — пе-
реключающий элемент;
ЕПИ7— источник питания;
Ti и Т2 — транзисторы;
R — резистор.
Рис. 3. Схема сенсорного переключателя, рабо-
тающего по принципу пассивного «ёмкостного
реле»; СП — сенсорная площадка; УЭ — управ-
ляющий элемент; ПЭ — переключающий эле-
мент; Ci, С j и С<—конденсаторы; Ri, R? и
Ri—резисторы; Д — полупроводниковый диод;
Т — транзистор.
СЕТКА
502
ных металлов. С. используется для изготовления микропро-
водов и проводников криоэлементов, электродов керамич.
и слюдяных конденсаторов, подложек фотокатодов; оно
входит в состав контактных материалов, припоев, контак-
толов и разл. сплавов, является активатором люмино-
форов. Из соединений С. в технологии ИЭТ используются:
AgBr, Agl, АдзРОд, АдС1 — как компоненты светочувствит.
в-ва фотоматериалов; Ад Ад О2 — Для изготовления элект-
родов серебряно-цинковых гальванич. элементов; Адз5ЬБз,
AgjAsSg — как материал для электрооптич. и акустооптич.
устр-в; АдС1 — для изготовления оптич. элементов ИК
спектрометров; AgCN — как компонент электролитов при
гальванич. серебрении. А. М. Большова.
СЁТКА ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО ПРИБОРА, элект-
род, задающий в пространстве между катодом и анодом
распределение потенциала, обеспечивающее получение не-
обходимой величины электронного потока. В зависимости
от назначения различают управляющие (для управления
величиной анодного тока), экранирующие (выполняю-
щие роль электростатич. экрана), защитные (для устра-
нения динатронного эффекта) и др. С. э. п. Наиболее рас-
пространены С. э. п. в виде проволочной спирали, витки
к-рой закреплены на траверсах электросваркой или запрес-
совкой. Для создания равномерного электрич. поля у ка-
тода, способствующего эффективному управлению элект-
ронным потоком, виткам С. э. п. (гл. обр. управляющих)
придают форму, к-рая обеспечивает их эквидистантность
по всей длине к эмитирующей поверхности катода, и
используют тонкие проволоки (напр., в широкополос-
ных лампах диаметр проволоки управляющей сетки 8 мкм).
Для получения высокой механич. прочности С. э. п. обычно
применяют молибденовую или вольфрамовую проволоку,
покрытую (с целью уменьшения термо- и вторично-элект-
ронной эмиссии и повышения излучающей способности)
тонким слоем Au, Zr или С. В нек-рых генераторных
лампах, а также в сверхминиатюрных стержневых лампах
роль С. э. п. выполняют стержни.
Лит.: Царёв Б. М., Расчёт и конструирование электронных ламп, 2 изд.,
М.— Л., 1961. Н. В. Черепнин.
СЁТОЧНОЕ УПРАВЛЁНИЕ, способ модуляции катодно-
го тока в электровакуумных приборах, основанный на
изменении электрич. поля в прикатодной области при изме-
нении напряжения на спец, электроде, выполненном в виде
сетки и расположенном в непосредств. близости к катоду.
С. у. применяют преим. в приёмно-усилительных лампах,
а также в ЭВП СВЧ (клистронах, лампах бегущей волны)
для периодич. включения и выключения прибора (им-
пульсная модуляция). Осн. достоинство С. у. в СВЧ
приборах по сравнению с др. способами управления (напр.,
анодной модуляцией) — низкий уровень напряжения моду-
ляции (порядка 10— от величины анодного напряжения).
В ЭВП СВЧ большой мощности применение С. у. ограни-
чено возмущающим действием сетки (вызывает дополнит,
токооседание или требует увеличения фокусирующего магн.
поля), а также перехватом сеткой тока катода (приводит
к паразитной термоэмиссии с сетки или её перегоранию)
Для снижения токоперехвата применяется теневая сетка.
СЁТОЧНЫЙ ТОК, электрический ток, возникающий в
цепи сетки электровакуумного прибора. Для управляющих
(сигнальных) сеток приёмно-усилительных ламп различают
прямой С. т., обусловленный попаданием на сетку эл-нов,
эмитируемых катодом, и обратный С. т., обусловленный
эмиссией эл-нов с поверхности сетки, попаданием на неё
ионов и током утечки
СЙЛА СВЁТА (/), физическая величина, характеризую-
щая пространств, распределение светового потока; равна
отношению светового потока, распространяющегося от
источника в данном направлении внутри элемента телес-
ного угла, к этому телесному углу. Единица С. с. в
СИ — кандела. Понятие С. с. применимо к точечным источ-
никам (размеры к-рых во много раз меньше расстояний
между источниками и освещаемой поверхностью). Значение
С. с. для излучений разл. спектрального состава оценивает-
ся с учётом кривой спектральной чувствительности чело-
веческого глаза.
СЙЛА ЭЛЕКТРЙЧЕСКОГО ТбКА (I), скалярная харак-
теристика электрического тока; равна количеству электри-
Сиповой полупроводниковый диод. Рис. 1. Вы-
прямительный элемент силового полупроводни-
кового диода с паяными контактами; 1 и 2-—
термокомпенсаторы; 3 — кремнийорганический
компаунд
Рис. 3. Схема силового полупроводникового дио-
да таблеточной конструкции: 1 — нижнее осно-
вание; 2 — верхнее основание; 3 — выпрями-
тельный элемент; 4 — мембрана; 5 — верхняя
манжета; 6 — изолятор; 7 — нижняя манжета.
Рис, 2. Схема силово-
го полупроводниково-
го диода штыревой
конструкции с при-
жимными контактами;
1 — основание корпу-
са; 2 — стакан; 3 —
Стальная манжета; 4 —
керамический изоля-
тор; 5 — трубка; 6 —
наконечник; 7—на-
ружный основной вы-
вод; В — обжим выво-
да; 9 — внутренний ос-
новной вывод; 10 —
тарельчатые пружины;
11—изолятор; 12 —
выпрямительный эле-
мент.
Рис. 5. Охладитель
силового диода с
воздушным охлаж-
дением.
Рис. 4, Схема силового полупроводникового дио-
да в корпусе с плоским основанием: 1 —
основание; 2 — стальное кольцо; 3 — изолятор;
4 — трубка; 5 — внутренний основной вывод;
6 — медная пластина; 7 — полупроводниковая
структура.
Рис. 6. Охладитель
силового диода с во-
дяным охлаждени-
ем.
Силовой тиристор. Кремниевая структура сило-
вого тиристора; УЭ — управляющий электрод;
ВС — вспомогательная структура; ОС — основ-
ная структура.
503
СИНХРОНИЗАТОР
честна, переносимого через поперечное сечение проводни-
ка за единицу времени. Единица С. э. т. в СИ — ампер.
Для прямых измерений С. э. т. используют амперметры.
СИЛОВОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД,
полупроводниковый диод, допустимый прямой ток к-рого
не менее 10 А; предназначен гл. обр. для выпрямления
переменного тока. С. п. д. работают при напряжениях от
неск. десятков В до неск. кВ, ср. мощность рассеяния
превышает 10 Вт (в ряде диодов мощность рассеяния
достигает неск. кВт). С. п. д. наз. также мощным ПП диодом.
Действие такого диода основано на использовании св-в
электронно-дырочного перехода (р—п-перехода) или кон-
такта металл — полупроводник (см. Выпрямительный полу-
проводниковый диод). Основу С. п. д. составляет кристалл
полупроводника (Ge, Si, GaAs и др.), определяющий макс,
рабочую темп-ру прибора: для Ge — 70 °C, Si — 200 °C,
GaAs — 250 °C и более, SiC — до 500 °C. Чаще всего для
изготовления мощных диодов применяют Si с электро-
проводностью п-типа. Наиболее распространены С. п. д.
с п+—п—р-—р+ -структурой, изготовляемой методом диф-
фузии примесей или эпитаксии — диффузии (рис. 1); для
обеспечения механич. прочности ПП структура соединяет-
ся с термокомпенсаторами. Чтобы исключить возможность
возникновения поверхностного пробоя, по периметру ПП
кристалла (после формирования в нём р—п-перехода) де-
лается фаска, заполняемая компаундом. Для защиты от
внеш, воздействий (механич., климатич. и т. д.), обеспе-
чения теплоотвода от ПП кристалла и удобства монтажа
выпрямит элементы С. п. д. размещают в герметичном
корпусе (обычно штыревой или таблеточной конструкции).
Контакты между выпрямит, элементами и деталями кор-
пуса в С. п. д. штыревой конструкции могут быть как пая-
ными (сплавными), так и прижимными (рис. 2), в диодах
таблеточной конструкции — только прижимными (рис. 3).
Применяются также С. п. д. в корпусах с плоским основа-
нием (рис. 4). Для отвода тепла С. п. д. снабжают охлаж-
дающими устр-вами (охладителями). Наиболее распростра-
нены воздушный и жидкостный (преим. водяной) способы
охлаждения,- реже применяется охлаждение испарением
(см. Охлаждение электронных приборов). Воздушные
охладители представляют собой конструкции с сильно раз-
витой поверхностью, в комплект к-рых входят токопро-
водящие шины и крепёжные детали; изготовляются обычно
из стандартных прессованных алюминиевых профилей разл.
сечения (рис. 5). Пример водяного охладителя для С. п. д.
штыревого исполнения представлен на рис. 6.
В зависимости от способности выдерживать перегрузки
по обратному току С. п. д. подразделяют на выпрямитель-
ные, лавинные выпрямительные и лавинные с контроли-
руемым пробоем, или стабилитроны. В выпрямитель-
ных С п д. недопустимы обратные напряжения, приводя-
щие к лавинному пробою их р—п-перехода (см. Пробой
полупроводниковых приборов). Лавинный выпрями-
тельный С. п. д. способен работать в течение ограничен-
ного промежутка времени в режиме пробоя перехода
(выдерживает кратковрем. импульсные перегрузки). В ста-
билитронах режим пробоя соответствует рабочему
участку вольт-амперной характеристики прибора.
В зависимости от направления тока различают С п. д.
прямой и обратной полярности. В диодах прямой поляр-
ности при протекании прямого тока потенциал основания
корпуса положителен по отношению к наружному осн.
выводу. В противном случае полярность диода принято
считать обратной.
С. п. д. широко применяются в высоковольтных преобра-
зовательных устр-вах (в т. ч. выпрямителях тока) на
транспорте, в разл. пром, установках и т. д.
Лит..- Челноков В. Е., Евсеев Ю. А., Физические основы работы
силовых полупроводниковых приборов, М., 1973; Евсеев Ю. А.г Полупро-
водниковые приборы для мощных высоковольтных преобразовательных
устройств, М., 1978; Евсеев Ю, А., Дерменжи П. Г., Силовые полу-
проводниковые приборы, М., 1981; Чебовский О, Г., Моисеев Л. Г.,
Недошивин Р. П., Силовые полупроводниковые приборы. Справочник,
2 изд., М-, 1985. Ю. Г. Евсеев.
СИЛОВОЙ ТИРЙСТОР, тиристор, максимально допусти
мый ток к-рого в открытом состоянии не менее 10 А.
С. т. наз. также мощными тиристорами. В С. т.
поперечные линейные размеры ПП структур 4—100 мм и
более. В начальный момент включение С. т. происходит
в узкой области (ок. 0,2—0,4 мм) вдоль границы управляю-
щего электрода (УЭ), а затем распространяется на всю
площадь прибора (со скоростью v ок. 0,05 мм/мкс),
причём время включения по всей площади может достигать
сотен мкс. Локальный характер включения и низкие зна-
чения v накладывают ограничения на скорость нарастания
анодного тока dl/dt при включении (во избежание пере-
грева структуры и возможного выхода С. т. из строя).
Для повышения допустимой скорости нарастания тока при
включении в С. т. используют т. н. разветвлённый УЭ
(в форме снежинки, эвольвенты, ёлочки и т. д.). Особенно
высокая степень разветвления УЭ применяется в быстро-
действующих С. т., предназначенных для работы на частотах
до 10 кГц и более. В таких С. т. для включения прибора
вдоль всей границы УЭ на одной кремниевой пластине
изготовляют две р—п—р—п-структуры (рис.) — основную и
вспомогательную. Внеш, током управления включают вспо-
могат. структуру, анодный ток к-рой в свою очередь вклю-
чает осн. структуру. Допустимые значения dl/df достигают
1 кА/мкс и более.
Существ, значение для С. т. имеет однородность по пло-
щади его электрофиз. параметров, что обусловливает высо-
кие требования к качеству исходного материала (кремния)
и технологии изготовления. С. т. выпускаются в штыревом
и таблеточном исполнении. Применение прижимных контак-
тов позволяет резко повысить стойкость С. т. к циклич.
изменениям темп-ры ПП структуры, однако требует высо-
кого качества обработки контактных поверхностей.
Допустимые значения токов и напряжений совр. С. т.
соответственно 2—3 кА и 4—6 кВ. С. т. применяют гл. обр.
в качестве преобразователей для линий электропередач
пост, тока и электроподвижного состава, включая город-
ской электрифицир. транспорт, для электроприводов мощ-
ных прокатных станов чёрной металлургии и др.
Лит.: Расчёт силовых полупроводниковых приборов, М., 1980; Чебов-
ский О. Г., Моисеев Л. Г., Недошивин Р. П-, Силовые полупровод-
никовые приборы. Справочник, 2 изд., М., 1985; Герлах В., Тиристоры,
пер. с нем., М., 1985. П. Г. Дерменжи.
СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (от греч. synthesis — соедине-
ние, составление), устройство для получения электрич.
гармонич. колебаний требуемой частоты посредством ли-
нейного преобразования исходных колебаний, создаваемых
одним или неск. опорными генераторами. Действие С. ч.
основывается обычно либо на выделении (с помощью
электрич. фильтров) отд. гармонич. колебаний опорного
генератора, либо (преимуществ, способ) на синхронизации
двух колебаний, полученных в результате деления осн
частоты двух опорных генераторов (с помощью делите-
лей частоты). Опорные генераторы, применяемые в С. ч.,
имеют термостатированные кварцевые резонаторы и обла-
дают высокой стабильностью частоты (10 и выше), что
предопределяет столь же высокую стабильность частоты
генерируемых колебаний. В С. ч. можно устанавливать
дискретные значения частоты (в пределах рабочего диапа-
зона) через определённые достаточно малые интервалы,
напр. через 1 кГц, 100 Гц, 10 Гц.
С. ч. служат источниками стабильных (по частоте) колеба-
ний в радиопередатчиках, супергетеродинных радиопри-
ёмниках, частотомерах и др. устр-вах, требующих настрой-
ки на разные частоты в пределах частотных диапазонов,
соответствующих назначению данного устр-ва. Синтез частот
обеспечивает их более высокую точность и стабильность
по сравнению с перестройкой частоты посредством изме-
нения индуктивности и (или) ёмкости колебательного кон-
тура.
Лит.: Чистяков Н. И., Декадные синтезаторы частот, М., 1969.
СИНХРОНИЗАТОР (от греч. synchronos — одновремен-
ный), электронное устройство, обеспечивающее согласо-
ванную по времени и фазе работу неск. радиоэлектронных
устройств путём подачи на них спец, управляющих импуль-
СИНХРОНИЗАЦИЯ
504
сов — синхроимпульсов — для приведения к взаимному
соответствию процессов, протекающих в этих устройствах.
Напр., в радиолокационной станции с помощью С. согла-
суют по времени моменты излучения зондирующего
импульса и начала развёртки электронного луча на экране
индикатора (условие, необходимое для определения рас-
стояния до цели). Со применяют также в телевиз. аппара-
туре, ЭВМ, кинопроекторах и т. д.
С сер. 70-х гг. С. выполняют на ПП приборах, БИС
и СБИС; в сложной радиоэлектронной аппаратуре в ка-
честве С. используют микропроцессоры.
Лит.: Радиолокационные системы летательных аппаратов, под ред.
П. С. Давыдова, М., 1977.
СИНХРОНИЗАЦИЯ мод, метод получения сверх-
коротких лазерных импульсов, основанный на упорядоче-
нии спектра генерируемых продольных мод колебаний
резонатора и установлении одинаковой разности фаз между
соседними модами. В импульсных лазерах С. м. обычно
реализуется с помощью нелинейного просветляющегося
фильтра, помещаемого в резонатор лазера (пассивная
С. м.) В непрерывных лазерах С. м. осуществляется моду-
ляцией энергетич. потерь или фазы поля излучения в резо-
наторе на частоте, близкой к частоте межмодовых биений
с помощью модуляторов (активная С. м.). При С. м. лазер
излучает периодич.. последовательность сверхкоротких
импульсов, следующих с частотой, близкой к межмодовой
частоте (100—500 мГц). Длительность импульсов равна
обратной ширине спектра генерируемых мод (рис.). В отсут-
ствие внутрирезонаторных селекторов частоты ширина
спектра максимальна и равна ширине полосы усиления
активной среды, а длительность импульсов минимальна.
Наличие селекторов сужает спектр генерации и соответст-
венно удлиняет импульсы. Мин. длительность импульсов
излучения достигает 10 —10 с. С. м. сопровождается
ростом ПИКОВОЙ МОЩНОСТИ излучения. Ю Д Голяев
СИНХРОНИЗИРОВАННЫЙ МАГНЕТРОН, магне-
трон, в к-ром управление частотой генерируемых коле-
баний осуществляется введением в колебат. систему внеш.
СВЧ сигнала (при этом частота генерации равна частоте
внеш, сигнала). В отсутствие СВЧ сигнала или при его
отстройке за пределы полосы синхронизации С. м., в отли-
чие от регенеративно-усилительного магнетрона, гене-
рирует на собств. частоте. Изучение С. м. было начато сов.
учёным С. Я. Брауде в 1940 и развито амер, учёным
Э. Дэвидом (Дейвидом) в 1952. С. м. применяют в радио-
локац., а также в СВЧ энергетич. устр-вах для получения
повыш. уровня выходной мощности, что достигается за счёт
когерентного сложения колебаний, генерируемых неск.
С. м. Полоса синхронизации С. м. обычно 0,05—0,1% при
относит, уровне входного сигнала от —4 до —6 дБ.
Лит,: Смирнов А. 8., «Электронная техника. Сер. I. Электроника
СВЧ», 1985, в 3, с. 64—65
Синхронизация мод.
Спектр (а) и импуль-
сы / (6) генерации лазера
с синхронизацией мод:
— коэффициент уси-
ления активной среды;
v — частота; f — время;
Av — частотное расстоя-
ние между соседними
модами; Tjj=Xv —
временной интервал
между импульсами из-
лучения; ти—ftv 1 —
длительность импульса
излучения.
СИНХРОНЙЗМ ЭЛЕКТРОНОВ И ВОЛН, длитель-
ное совместное движение электрона и бегущей эл.-магн.
волны, при к-ром электрон находится на определённом
её фазовом фронте в интервалах времени и пространства,
значительно превышающих соответственно период колеба-
ний и длину волны. Для прямолинейных электронных
потоков С. э. и в„ реализуется при совпадении скорости
эл-нов ve и фазовой скорости волны уф. В периодич
замедляющих системах о синхронизме эл-нов с данным
типом волны говорят при совпадении ve с фазовой ско-
ростью уфп одной из её пространственных гармоник.
С. э. и в. может иметь место и при движении эл-нов в поле
со сложным пространств, распределением, если в этом поле
можно выделить соответствующую бегущую волну, а также
при движении эл-нов под нек-рым углом 0 к направле-
нию фазовой скорости. В последнем случае для получения
С. э. и в. проекция скорости эл-нов на направление фазо-
вой скорости волны должна совпадать с этой фазовой
скоростью (черенковское условие синхронизма): уф=
= vecos6. Обобщением понятия «С. э. и в.» является син-
хронизм волн электронного потока (периодич. возмуще-
ний скорости эл-нов и плотности пространственного заряда)
с эл.-магн., плазменными или ионными волнами, реализуе-
мый при равенстве частот и волновых векторов.
Если электронный поток движется в поле несинхронной
с ним интенсивной бегущей волны (т. н. волны накачки),
имеющей частоту wH и волновое число кн=юн/уфн, то
скорость и др. параметры движения эл-нов изменяются
(модулируются) по закону изменения этой бегущей волны
и её гармоник. При одновременном с волной накачки
воздействии на поток волны сигнала с частотой w и волно-
вым числом к=ш/уф в потоке образуются комбинац.
волны с частотами шт=т± to (т — номер гармоники)
и волновыми числами фазовые скорости к-рых
могут совпадать со скоростью эл-нов ve0. Условие такого
С. э. и в. приводит к соотношениям mkH±k=a>m/ve0 и
mcoH±to=(Drn для волновых чисел и частот трёх волн: т-й
гармоники волны накачки (тшн, ткн), волны сигнала
(ш, к) и волны возмущения в электронном потоке на
комбинац. частоте, переносимом со скоростью ve0. Приве-
дённые соотношения — частный случай общих условий пара-
метрич. или нелинейного взаимодействия трёх волн в не-
линейной среде (см., напр.. Параметрический генератор
света, Нелинейная оптика).
С. э. и в. лежит в основе ряда физ. эффектов и принци-
пов работы мн. электровакуумных приборов СВЧ (магнетро-
нов, ламп бегущей волны, ламп обратной волны и т. д.), ли-
нейных ускорителей, лазеров на свободных электронах и
др. приборов и устр-в, в к-рых осуществляется длит»
взаимодействие эл-нов с полем эл.-магн. волны. При С. э. и в.
излучения эл-на или сгустка эл-нов на разных участках
траектории складываются в фазе под углом 6, определяе-
мым черенковским условием синхронизма. В результате
получается «пространственный» резонанс, аналогичный ре-
зонансу во времени. При С. э. и в. в случае модулир. элект-
ронного потока (напр., в ондуляторе, выходной секции
твистрона) излучения отд. сгустков, отстоящих на длину
волны замедленного эл.-магн= излучения, складываются
вдоль направления их движения.
В большинстве электронных приборов С. э. и в. служит не
только для эффективного возбуждения эл.-магн. поля
эл-нами, но и для модуляции электронного потока возбуж-
дённым полем, т. е. для осуществления группирования
электронов и их автофазировки, приводящей в свою очередь
к когерентному индуцированному излучению или погло-
щению энергии эл-нами. Для получения нужной фазировки
образующихся сгустков эл-нов относительно поля волны, как
правило, создают небольшую расстройку между скорос-
тями ve и уф. Допустимый интервал значений ve (ширина
зоны эффективного взаимодействия) зависит от силы тока
в электронном потоке, сопротивления связи замедляющей
системы и др. параметров, а также от механизма группи-
рования. При этом характер энергообмена между электрон-
ным потоком и эл.-магн. волной определяется соотноше-
505
СКАНИРОВАНИЕ
нием между ve и уф; при Ув>Уф энергия обычно пере-
даётся волне (происходит усиление или генерирование
эл.-магн. колебаний), при Уе<Уф — эл-нам (происходит их
ускорение).
Лит.; Вайнштейн Л. А., Солнцев В. А., Лекции по сверхвысоко-
частотной электронике, М., 1973; Рабинович М. И., Трубецков Д. И.,
Введение в теорию колебаний и волн, М., 1984. В. А. Солнцев.
LHLIeMU 1еАпИКАг научное направление, охватыва-
ющее вопросы проектирования, создания, испытания и
эксплуатации сложных систем с большим числом взаимо-
связанных элементов. С. основывается на системном под-
ходе, к-рый предполагает комплексное рассмотрение всех
факторов, путей и методов решения многовариантной
задачи достижения цели в конкретных условиях, т. е. анали-
за разл. путей достижения желаемого результата.
Проектирование сложных технич. систем, как правило,
состоит из макропроектирования (внеш, проектирования),
в процессе к-рого определяются структура системы в целом
и режимы её функционирования и микропроектирования
(внутр, проектирования), связанного с разработкой элемен-
тов системы как физ. единиц оборудования. С. объединяет
точки зрения, подходы и методы гл. обр. по вопросам
макропроектирования сложных систем. Макропроектирова-
ние начинается с определения целей создания системы и
круга решаемых ею задач, оценки действующих на систему
факторов и определения их характеристик, выбора критери-
ев эффективности системы. Цели и задачи системы опреде-
ляют, исходя из потребностей её практич. использования,
с учётом тенденций и особенностей техн, прогресса.
Существ, значение при этом имеет опыт применения
имеющихся аналогичных систем, а также чёткое понимание
значения проектируемой системы. Для оценки внеш, и
внутр, факторов, действующих на систему, помимо опыта
эксплуатации подобных систем используют статистич. дан-
ные, полученные в результате спец, эксперим. исследо-
ваний. В качестве показателей эффективности выбирают
числовые характеристики, оценивающие степень соответ-
ствия системы тем задачам, к-рые поставлены перед
ней, напр.: для междугородной телефонной связи показа-
телем эффективности может служить ср. время ожидания
соединения с абонентом, для производств, процесса — ср.
число изделий, выпускаемых за смену. Материалы по
изучению целей и задач и результаты проведённых экспе-
риментов используются для обоснования техн, задания на
разработку системы.
В соответствии с техн, заданием намечают один или
неск. вариантов системы, к-рые, по мнению проектиров-
щиков, заслуживают дальнейшего рассмотрения и подроб-
ного исследования. Анализ вариантов системы (системный
анализ) проводится по результатам матем. моделирования,
как правило, с помощью ЭВМ. Получаемая при анализе
информация позволяет определить показатели эффектив-
ности системы, обосновать её оптим. структуру. Сущест-
вуют также методы оценки св-в сложных систем, осно-
ванные на результатах применения теории вероятностных
(случайных) процессов.
Существ, значение имеют испытания сложных систем.
Испытания реальных систем проводят гл. обр. для оценки
параметров важнейших элементов системы; комплексные
же испытания системы выполняют на имитац. моделях,
в частности для изучения воздействия на систему внеш,
среды или фиктивных сигналов.
Методы С. используют при разработке сложных много-
элементных радиоэлектронных устр-в (напр., электронных
вычислит, комплексов, радиолокац. комплексов), систем
технологич. оборудования (напр., робототехнологии, комп-
лексов), автоматизир. систем управления технологич. про-
цессами и т. д.
Лит.: Большие системы. Теория, методология, моделирование, М.,
1971; Шаракшанэ А. С., Железнов И. Г., Иваницкий В. А.,
Сложные системы, М-, 1977; Дружинин В. В., Конторов Д. С.,
Системотехника, М., 1985. Т. Л. Воробьёва.
СИТАЛЛЫ, стеклокристаллич. материалы, получаемые в
результате объёмной кристаллизации стекла. Состоят из
одной или неск. крист, фаз, равномерно распределённых
в стекловидной фазе. Размер микрокристаллов менее
1 мкм, содержание крист, фазы от 25 до 95% по
объёму. Св-ва С. определяются природой оксидов, обра-
зующих крист, и стеклообразную фазы, и количеств,
соотношением этих фаз. Подбором состава стекла, содержа-
щего в большинстве случаев добавки, ускоряющие объём-
ную кристаллизацию (кристаллизаторы, нуклеаторы), мож-
но запроектировать соответствующие крист, и стекловид-
ную фазы. Кристаллы запроектированных фаз возникают
и растут равномерно по всему объёму в результате
термич. обработки. Плотн. С. 2400—2700 кг/м3;
’текучести(750—1350) °C; е=10и—10'2 Ом-м; а=5,6—7,35
(f=1 мГц при 20 °C), tg6=2-10 3—2-10 4. Химически не
активны. Большинство С. обладают высокой механич. проч-
ностью, термостойкостью и низким термич. коэф, рас-
ширения, водоустойчивы и газонепроницаемы. С. на основе
системы L12O—AI2O3—S1O2 прозрачны в оптич. диапазоне,
на основе МдО—AI2O3—S1O2 прозрачны для радиоволн,
на основе CsyO—А12Оз—S1O2 жаростойки, инертны к рас-
плавленным металлам, на основе CdO—1пгОз—S1O2 погло-
щают нейтроны, стойки к радиации.
В электронном приборостроении С. применяют для из-
готовления подложек тонкоплёночных и гибридных ИС,
конденсаторов, высоковольтных изоляторов, панелей печат-
ных плат, изоляц. пластин в фотоэлектронных умножи-
телях, оптич. элементов приборов ИК техники.
П. И. Литвинов, Г. В. Княжер.
СКАНИРОВАНИЕ (от англ, scan — поле зрения), развёрт-
ка, управляемое перемещение по определённому закону
светового луча, пучка электронов, направления макс, излу-
чения (приёма) антенны и т. п., при к-ром последо-
вательно «просматривается» заданная зона пространства или
поверхность наблюдаемого объекта.
В электронных приборах и устр-вах наиболее широко
используется С. электронным и световым лучом. В элект-
ронно-лучевых приборах С. называют процесс обе-
гания мишени или экрана прибора сфокусир. электронным
пучком в ходе развёртки. Для осуществления такого С.
на пучок воздействуют перем, электрич.
полем. С. электронным пучком приводит
люминесцентного экрана самосветящегося
или магн.
к свечению
приёмного
электронно-лучевого прибора, изменению состояния свето-
модулирующей среды светоклапанного электронно-луче-
вого прибора, обусловливает образование видеосигнала в
передающем электронно-лучевом приборе, а также запись
на мишени и (или) считывание с неё информации в
электронно-лучевых преобразователях электрических сиг-
налов,
В оптоэлектронных устройствах (устр-вах фак-
симильной передачи изображения, бесконтактных печата-
ющих, оптич. запоминающих и др.) используется С. свето-
вым лучом, получившее назв. оптического С., осущест-
вляемое, как правило, дефлекторами. Различают после-
довательное оптич. С. и С. с прямым доступом. При
последоват. С. след светового луча образует непрерыв-
ную (напр., прямолинейную, круговую) траекторию; пе-
ремещение производится аналоговыми дефлекторами —
электромеханическими (напр., с вращающимися зеркаль-
ными многогранниками), эл.-магн., электро- и акустооптич.
и т. д. При С. с прямым доступом направление оптич.
излучения изменяется скачкообразно в соответствии с уп-
равляющим сигналом и осуществляется дискретными деф-
лекторами (электрооптич. и др.). Особой разновидностью
оптич. С. является С. лазерным лучом. Такие св-ва
лазерного излучения, как когерентность, высокая направ-
ленность и большая плотность энергии, обусловили пер-
спективность использования лазерного С. для растровой
оптич. микроскопии, оптич. локации, дальнометрии и т. д.
В радиолокационных устройствах (РЛС и др.)
С. производится с целью обнаружения объектов-целей,
находящихся в зоне обзора, и определения их местополо-
жения в результате изменения направления макс, излуче-
ния (приёма) антенны (перемещения радиолокац. луча).
Такое С. осуществляют либо механич. способом, основан-
СКАНИСТОР
506
ним на угловом перемещении самой антенны, либо элект-
рическим — путём переключений в системе питания отд.
частей неподвижной антенны. в. л. Герус, н. Н. Ступоченко.
СКАНЙСТОР [от скани(рование) и (транзи)стор], полу-
проводниковый преобразователь пространств, распре-
деления светового потока в адекватную ему последо-
вательность электрич. сигналов (видеосигнал). С.— твер-
дотельный аналог передающего электронно-лучевого
прибора, основанный на внутр, фотоэффекте. Преоб-
разующий светочувствит. элемент С. представляет собой
транзисторную структуру р — п — р- или п — р — п-типа
(рис. 1). Отличит, особенностями С. (по сравнению с пере-
дающими ЭЛП) являются высокое быстродействие, надёж-
ность в эксплуатации, большой срок службы, малые габарит-
ные размеры и масса.
Эквивалентную схему транзисторной структуры С. можно
представить в виде достаточно большого числа фото-
диодов и диодов, соединённых попарно и включённых на-
встречу друг другу (рис. 2). К высокоомной коллекторной
области такой структуры прикладывается пост, напряжение,
к-рое при однородном распределении сопротивления вдоль
этой области линейно и обеспечивает смещение фотодио-
дов, образованных эмиттерной и базовой областями, в пря-
мом направлении, а т. н. диодов считывания, образованных
базовой и коллекторной областями, — в обратном направле-
нии. К низкоомной эмиттерной области прикладывают пи-
лообразное напряжение развёртки, к-рое последовательно
смещает фотодиоды в обратном направлении, а диоды
считывания — в прямом и т. о. осуществляет сканирование
(опрос) каждой пары диодов транзисторной структуры.
При отсутствии светового потока напряжение на выходе
отсутствует, поскольку токи утечки фотодиодов и диодов
считывания одинаковы по величине, но противоположны
по направлению. При воздействии на С. светового
потока в фотодиодах возникают фототоки, к-рые сумми-
руются и создают ступенчатый выходной сигнал, величина
каждой ступени к-рого пропорциональна величине светово-
го потока, падающего на соответствующий фотодиод. Диф-
ференцирующий усилитель С. преобразует ступенчатый вы-
ходной сигнал в последовательность видеоимпульсов.
Осн. параметрами С. являются пороговая чувствитель-
ность (30—50 лк), разрешающая способность (до 10—20 ли-
ний на мм) и частота опроса (до неск. кГц). Изготовляют
С. в основном методами планарной или мезапланарной
технологии. В качестве исходного ПП материала транзи-
сторной структуры обычно используют Si.
С. применяют в фототелеграфии, в системах оптиче-
ской обработки информации, а также в нек-рых оптич.
устр-вах (напр., колориметрах, спектрофотометрах).
Лит.: Носов Ю. Р., Оптоэлектроника, М., 1977; Якушенков Ю. Г.,
Основы оптико-электронного приборостроения, М., 1977. Ю. Р. Носов.
СКАТТРбН (от англ, scatter — рассеивать и ...трон),
параметрический генератор (усилитель) эл.-магн. коле-
баний, работа к-рого основана на использовании вынужден-
ного рассеяния эл.-магн. волн электронным пучком.
Параметрическая генерация и усиление в С. осуществляют-
ся в процессе воздействия на электронный пучок эл.-магн.
волны (т. н. волны накачки). В результате этого взаимо-
действия в резонаторе возбуждается (или усиливается)
рассеянна^эЛ.-магн. волна (сигнал). Элементарный радиац.
акт в С. представляет собой упругое отражение фотона
с относительно невысокой энергией (частотой) от дви-
жущегося навстречу ему эл-на (комптоновское рас-
сеяние), в результате чего энергия (частота) фотона
возрастает. Из закона сохранения энергии и импульса
следует связь между частотами to., tos и волновыми
числами kj, ks волн накачки и сигнала (рис.):
tos—to,-=(k;cos0;-|-kscos0s)vf
где 0S и 0. — углы между направлением движения эл-нов
и направлениями распространения волн соответственно
«сигнала» и накачки; v — скорость эл-нов. В случае встреч-
ного рассеяния (0.=л, 0S = O) частота сигнала в 4/V 1—v2/c2
раз превосходит частоту накачки.
В частном случае, когда накачка осуществляется про-
странственно-периодич. статич. полем (<Oj—0), С. превра-
щается в убитрон. При большой плотности электронного
пучка, когда существенно кулоновское взаимодействие
ч-ц, волна накачки рассеивается на электронных сгустках,
т. е. взаимодействует с волной пространственного заряда
(рамановское рассеяние). В таком режиме С. представ-
ляет собой трёхволновый параметрич. генератор, в к-ром
волна промежуточной частоты (медленная волна про-
странств. заряда) обладает отрицат. энергией.
С. перспективен в диапазонах от субмиллиметрового
до ультрафиолетового, т. е. на частотах, к-рые трудно-
доступны для освоения как классич. СВЧ генераторами
(усилителями), так и квантовыми (лазерами). К сер. 80-х гг.
С. экспериментально реализован (в виде лабораторной
установки) в диапазоне миллиметровых волн на основе
рассеяния эл.-магн. волн сантиметрового диапазона на
релятивистском электронном пучке, одновременно служа-
щем для возбуждения генератора накачки.
Лит.: Братман В. Л. и др», в кн.: Релятивистская высоко-
частотная электроника, в. 1, Горький, 1979; Губанов В. П. и др., там
же, в. 4, Горький, 1984; Sprangle Р., Smith R. A., Granatstein V. L.,
в кн.: infrared and millimeter waves, v. 1, ed. by K. J. Button, N. Y.,
1979. н. С. Гинзбург, А. В. Сморгонский.
СКВАЖНОСТЬ, безразмерный параметр импульс-
ного периодич. сигнала, равный отношению периода повто-
рения импульсов к длительности одиночного импульса.
Для импульсных радиолокац. передатчиков С. определяет
отношение импульсной мощности передатчика к его ср.
Сканистор. Рис. 1. Схема транзисторной структу-
ры сканистора: 1 —коллекторная область; 2—
базовая область; 3 — эмиттерная область; 4 —
электроды. Стрелками указано направление
светового потока.
Рис. 2. Эквивалентная схема сканистора: 1 —со-
противление; 2 — диоды считывания; 3 — фото-
диоды; 4 — сопротивление нагрузки; 5—генера-
тор развёртки; 6 — дифференцирующий усили-
тель; 7 — источник постоянного напряжения.
Скаттрон. Схема скаттрона: 1 —• электронный
пучок; 2 — волна накачки; 3 — сигнальная волна;
4 — зеркала резонатора; и 6, — углы между
направлением движения электронов в пучке
и направлениями распространения волны «сиг-
нала» и волны накачки; v — скорость электро-
нов в пучке-
СКВИД
507
мощности. Величина, обратная С., наз. коэффициен-
том заполнения импульсного периодич. сигнала.
СКВИД (от начальных букв англ слов Superconducting
QUantum Interference Device — сверхпроводящий квантовый
интерференционный прибор), измеритель магн. потока,
действие к-рого основано на использовании Джозефсона
эффекта и явления квантования магн. поля в т. н. одно-
связных сверхпроводниках. В магн. поток легко преобразу-
ются мн. физ. величины — ток, напряжение, магн. поле
и т. д., поэтому на основе С. разработаны приборы разл.
назначения: гальванометры, амперметры, вольтметры,
компараторы, термометры, магнитометры, градиенто-
метры, НЧ усилители и др. Практически все эти при-
боры обладают рекордно ^высокой чувствительностью,
напр. амперметоы —7-10-12 А'Гц'< магнитометры
—10 Тл-Гц , градиентометры —10 Тл-м -Гц
С помощью С. можно проводить измерения магн.
восприимчивости образцов объёмом ~1 см’ в экстремаль-
но слабых полях (~10 Тл) с чувствительностью до
10 единиц СИ.
Основу С. составляет квантовый интерферометр (КИ),
к-рый представляет собой сверхпроводящее кольцо, содер-
жащее обычно один (одноконтактный КИ) либо два
(двухконтактный КИ) джозефсоновских контакта. Кроме соб-
ственно КИ в состав С. входят согласующие контуры,
генератор смещения, усилители выходного сигнала и др.
устр-ва, определяющие функциональное назначение С. Ток в
КИ является периодич. ф-цией магн. потока Ф через кольцо,
период к-рой равен кванту магн. потока Фога2,О7-1О~ 5 Вб.
Для характеристики режима работы КИ используют без-
размерный параметр |=2л1.1с/Ф, где 1с — ток разрушения
сверхпроводимости джозефсоновского контакта (критич.
ток), L — индуктивность кольца. Одноконтактные КИ, приме-
няемые в С. в качестве датчиков, обладают наиболее вы-
сокой чувствительностью, если 1^1 (т. н. безгистерезис-
ный режим). У КИ с 1>1 (т. н. гистерезисный режим)
чувствительность меньше, однако имеется другое важное
св-во: для них характерно наличие неск. устойчивых состоя-
ний, причём переключение из одного состояния в другое
осуществляется изменением внеш. магн. поля на величину,
соответствующую «добавлению» или «удалению» из кольца
целого числа квантов магн. потока Фо. Поэтому такие
КИ используют для запоминания информации, закодиро-
ванной квантами магн. потока.
С. с одноконтактными КИ (рис., а) работают только
в режиме с ВЧ смещением (ВЧ-сквид), т. е. выходной
сигнал по пост, току в них равен нулю. ВЧ ток в КИ
возбуждается посредством резонансного контура, настроен-
ного на частоту ВЧ генератора. Одновременно перем,
ток НЧ (— 103 Гц), протекающий через этот же контур,
осуществляет модуляцию магн. поля в КИ. Амплитуда НЧ
модуляции пропорциональна величине внеш. магн. поля.
Сквид. Схема сквидов* а — с одноконтактным
квантовым интерферометром (НИ), работающим
в режиме с высокочастотным смещением (ВЧ-
сквид).
Внеш. магн. поле подводится в КИ от трансформатора
магн. потока, к-рый состоит из приёмной петли и катушки,
индуктивно связанной с КИ. Измерит, блок С. осущест-
вляет усиление модулированного ВЧ сигнала и его детек-
тирование. В результате на выходе С. выделяется сигнал
НЧ, амплитуда к-рого пропорциональна измеряемому
магн. потоку.
В С. с двухконтактным КИ (рис., б) два идентичных
джозефсоновских контакта включены параллельно в сверх-
проводящую цепь пост, тока смещения. Этот ток выби-
рается близким к критич. току сверхпроводящего кон-
такта. При внесении С. во внеш. магн. поле критич.
ток уменьшается, при этом на выходе С. формируется
выходной сигнал электрич. напряжения. Для повышения
чувствительности и стабильности работы С. в сверхпроводя-
щем контуре дополнительно возбуждается НЧ перио-
дич. магн. поле модуляции, при этом частота выходного
сигнала совпадает с частотой модуляции. С. с двух-
контактным КИ, работающим в режиме с пост, током
смещения (ПТ-сквид), оказываются более удобными при
использовании в магнитометрах и для хранения и преоб-
разования информации; однако технология произ-ва ПТ-
сквида существенно сложнее по сравнению с ВЧ-сквидом.
В нек-рых спец, случаях выгодно использовать много-
контактные КИ.
Предельная чувствительность С. ограничивается фунда-
ментальными механизмами шума: тепловыми флуктуация-
ми, дробовым шумом, избыточным шумом вида 1/f (f—
частота) и квантовым шумом. При достаточно высоких
частотах и предельно низких темп-рах возможна ситуация,
когда чувствительность будет определяться только кван-
товыми флуктуациями и в соответствии с принципом неопре-
делённости уже не может быть улучшена (равна Т»/2«
«5-10— Дж/Гц). Однако уже реализованной экспери-
ментально чувствительности 10— —10~ Дж/Гц вполне до-
статочно для решения ряда принципиальных науч, задач
(напр., для измерения дипольного момента эл-на).
С. успешно применяют в биол. и медицинских иссле-
дованиях, в частности для получения магнитокардиограмм
и магнитоэнцефалограмм. Гл. достоинства С. — возмож-
ность бесконтактной кардиографии и получение деталь-
ного пространств, распределения магн. поля организма.
Перспективно их использование в космосе для исследо-
вания эл.-магн. полей в околоземном пространстве, магн.
локации земной коры, в системах обработки и хранения
информации (в частности, в быстродействующих цифровых
и импульсных устр-вах), чувствит. приёмниках СВЧ диа-
пазона. Напр., важным направлением применения С.
является разработка на их основе быстродействующих
аналогово-цифровых преобразователей с весьма широким
динамич. диапазоном, в основе работы к-рых лежит
использование периодич. зависимости критич. магн. поля
б —-с двухконтактным КИ, работающим в режи-
ме с постоянным током смещения (ПТ-сквид).
СКИАТРОН
508
от величины внеш. магн. поля. Осн, направление раз-
вития измерит, систем С. — разработка и создание много-
компонентных устр-в в интегральном исполнении.
Лит..- Волков А. Ф., Заварицкий Н. В., Надь Ф. Я.,
Электронные устройства на основе слабосвязанных сверхпроводников,
М., 1978; Бароне А., Патерно Д., Эффект Джозефсона: физика
и применения, пер. с англ., М., 1984; Лихарев К. К., Введение в
динамику джозефсомовских переходов, М., 19В5; Введенский В. Л.,
Ожогин В. И., Сверхчувствительная магнитометрия и биомагнетизм,
М-, 19В6. В. Н. Губанков.
СКИАТРбН (от греч. skia — тень и ...трон), то же, что
катодохромный электронно-лучевой прибор.
СКИН-ЭФФЁКТ (от англ, skin — кожа, оболочка), зату-
хание эл.-магн. поля по мере его проникновения от
границы между проводящей и непроводящей средами в
глубь проводящей среды. В результате С.-э. плотность
перем, электрич. тока в проводнике распределяется по
сечению не равномерно, а преим. в поверхностном слое.
С.-э. обусловлен тем, что в соответствии с Ленца правилом
в проводящей среде возникают токи, препятствующие про-
никновению поля в глубь среды. В случае плоской
синусоидальной волны, распространяющейся вдоль оси,
направленной в глубь хорошо проводящей среды, ампли-
туды напряжённостей электрич. Е и магн. Н полей зату-
хают по экспоненциальному закону: Е=Е()е иХ; Н=
=Ное— ах, где a=Vnf^p,oO — коэф, затухания; f—частота
колебаний; о — проводимость среды; ц — относит, магн.
проницаемость среды; ц0 — магн. постоянная СИ. Расстоя-
ние х=6=1/а, на к-ром амплитуда волны уменьшается в
е раз, наз. глубиной проникновения или толщиной
скин-слоя. Глубина проникновения уменьшается с ростом
частоты f. Напр., для меди при f=50 Гц 6=9,4 мм;
f— 50 кГц 6=0,94 мм, а при f=5 ГГц 6—0,94 мкм.
В тех случаях, когда длина свободного пробега носителей
заряда превышает 6 (напр., в очень чистых металлах
при низких темп-pax) при сравнительно высоких частотах,
С.-э. характеризуется рядом особенностей (аномальный
С.-э.). С.-э. учитывают при расчёте потерь в стенках
линий передачи, резонаторов и др. устр-в. На исполь-
зовании С.-э. основана ВЧ поверхностная закалка стальных
изделий.
Лит.: Вайнштейн Л. А., Электромагнитные волны, 2 изд., М., 1988.
Р. А. Силин.
СКЛЕИВАНИЕ, технологический процесс получения не-
разъёмного соединения элементов приборов, деталей (уз-
лов) конструкций машин и сооружений при помощи
клеёв. С. позволяет скреплять изделия из различных,
в т. ч. и разнородных, материалов (металлов, пластмассы,
стекла, резины, керамики, полимеров и др.). В техноло-
гии электронного приборостроения С. широко применяется
при сборке и монтаже ИС (в частности, для крепления
навесных компонентов к подложке и самой подложки
к корпусу ИС), герметизации корпусов ПП приборов,
сборке и монтаже узлов радиоэлектронной аппаратуры,
включая поверхностный монтаж, и т. д. Для С. используются,
как правило, термореактивные синтетич. клеи (напр., на
основе эпоксидных и полиуретановых смол), реже — тер-
мопластичные синтетич. и природные клеи. Повышение
прочности соединений при С. достигается применением кле-
ёв, хорошо смачивающих склеиваемые поверхности. Для ва-
куумно-плотных соединений корпусов электронных при-
боров используют нагревостойкие клеи, чтобы исключить
возможность изменения состава газовой среды внутри
корпуса в процессе длит, эксплуатации прибора. При С.
проводников с обеспечением электрич. контакта между ни-
ми пользуются электропроводящими клеями, в состав к-рых
входят мелкодисперсные наполнители из серебра, никеля,
меди, золота и др. металлов, обладающих высокой элек-
тропроводностью.
Технологич. процесс С. включает след, операции:
подготовку склеиваемых поверхностей (включая их очистку,
травление, обезжиривание), нанесение клея (толщина кле-
евого слоя обычно 0,01—0,1 мм), выдержку клеевого
слоя для удаления из него растворителя, приведение сое-
диняемых поверхностей в контакт и их выдержку (иногда
с нагревом и при избыточном давлении), контроль ка-
чества клеевого шва. Преимущества соединения посред-
ством С.: универсальность, возможность прочного соедине-
ния тел сложной формы без к.-л. нарушений их поверхно-
стей, изменения структуры и св-в соединяемых материалов;
недостатки: значит, продолжительность процесса и много-
операционность технологии.
Лит.: Зим он А. Д-, Адгезия пленок и покрытий, М-, 1977;
Кардашов Д. А., Конструкционные клеи, М., 1980. В. А. Волков.
СКРАЙБЙРОВАНИЕ (от англ. scribe, здесь — ца-
рапать), способ разделения полупроводниковых пластин с
помощью алмазного резца (скрайбера), к-рым на поверх-
ности пластины делается система взаимно перпендикуляр-
ных надрезов для последующего разламывания её на
микрокристаллы. Наиболее легко разламываются пластины
по надрезам, совпадающим с направлениями выходов
плоскостей спайности на обрабатываемую поверхность.
Надрез в направлении мин. скольжения дислокаций (см.
Дефекты в кристаллах) вызывает образование трещин по
краям надреза; в противоположном направлении надрезы
не имеют трещин, но характеризуются большой напряжён-
ной зоной с широким фронтом дислокац. ямок травления
в прилегающей области. Способ С. сравнительно прост,
но из-за присущих ему недостатков (двустадийность про-
цесса, ограниченное число годных для С. пластин, возмож-
ность появления трещин и сколов в месте разлома и
др.) применяется редко, чаще пластины разрезают с по-
мощью алмазных дисков (см. Абразивная обработка).
СЛУХОВОЙ АППАРАТ, электроакустическое устрой-
ство индивидуального пользования для усиления звуков и
передачи их человеку с пониженным слухом. С. а. состоит
из микрофона, воспринимающего окружающие звуки и пре-
образующего их в электрич. колебания звуковой частоты,
усилителя электрич. колебаний, телефона, преобразующего
эти колебания в звук, и источника питания.
Различают С. а. с телефонами воздушной проводимости,
звуковые колебания к-рых подаются на наружное ухо, и
С. а. с телефонами костной проводимости, к-рые посред-
ством вибратора передают звуковые колебания через кости
черепа во внутр, ухо. По конструкции С. а. подразделяют
на карманные, «заушины», «очки» и «вставки». Карманный
С. а. представляет собой металлич. или пластмассовый
корпус-коробочку, помещаемую, как правило, в нагрудный
карман и содержащую микрофон, усилитель и источник
питания; телефон соединяется с аппаратом тонким гибким
шнуром и плотно вставляется в наружный слуховой проход
с помощью ушного вкладыша.
Наиболее распространённым типом С. а» является «зау-
шина»; благодаря миниатюрным размерам микрофона,
усилителя, телефона, источника питания и корпуса весь
С. а. помещается за ухом и удерживается в этом положе-
нии гибким звукопроводом, конец к-рого с помощью вкла-
дыша вставляется в наружный слуховой проход. С. а.
«очки» отличается от С. а. типа «заушина» гл. обр.
конструкцией: все элементы С. а., кроме телефона, смонти-
рованы в оправе очков.
«Вставка» — микроминиатюрный С. а., в к-ром микрофон,
усилитель, телефон и источник питания представляют собой
единое конструктивное целое; форма аппарата позволяет
помещать его в ушной раковине и наружном слуховом
проходе.
С. а. обеспечивают акустич. усиление 30—50 дБ для аппа-
ратов типа «вставка», 40—75 дБ для аппаратов типа
«заушина» и «очки», 50—80 дБ для карманных С= а.;
частотный диапазон 2000—4000 Гц; макСо уровень звукового
давления до 100—140 дБ в аппарате типа «заушина» и
до 120—145 дБ в карманных С. а.; нелинейные искажения
2—5%. В нек-рых С. а. предусмотрены компрессия (сужения
динамич. диапазона выходных сигналов) и автоматич. или
ручная регулировка усиления. Питание С. а. осуществляется
от миниатюрных аккумуляторов или элементов, напр. типа
Д-0,06, Д-0,1.
Лит..- Эфрусси М. М., Слуховые аппараты и аудиометры, М., 1975.
Е. В. Кандауров.
СОВМЕЩЕНИЯ
509
СМЕСИТЕЛЬНАЯ ЛАМПА, многоэлектродная при-
ёмно-усилительная лампа, предназначенная для преобразо-
вания частоты электрич. ВЧ колебаний посредством смеше-
ния их с колебаниями другой частоты (обычно от гете-
родина). К С. л. относятся гексоды, гептоды, пентагриды,
октоды, а также комбинированные лампы (напр., триод-геп-
тоды, триод-пентоды). Характерная особенность С. л. —
наличие двух управляющих сеток, с помощью к-рых осу-
ществляют двойное управление анодным током для полу-
чения комбинац. колебаний. С. л. применяют гл. обр. в су-
пергетеродинных приёмниках, используемых в радиолокац.
станциях, системах радиорелейной связи, радиоастрономии,
устр-вах и т. д.
СМЕСИТЕЛЬНЫЙ СВЧ ДИОД, полупроводнике-
вый диод, предназначенный для преобразования СВЧ сиг-
нала малого уровня мощности путём смешения его с более
мощным сигналом гетеродина и выделения из возникающих
при смешении колебаний сигнала разностной, или проме-
жуточной, частоты. Такое преобразование осуществляется
в спец, устр-ве, наз. смесителем, в состав к-рого
входит С. СВЧ д. Промежуточная частота обычно выбирается
в диапазоне 30—90 МГц. Действие С. СВЧ д. основано
на нелинейности его вольт-амперной характеристики; вид
нелинейного сопротивления определяется типом используе-
мого в С. СВЧ д. полупроводникового перехода. Для
С. СВЧ д. характерно применение ПП переходов с малым
временем восстановления. Наиболее часто используются
ПП переходы типа контакт металл — полупроводник, в
частности точечный прижимной контакт и барьер Шоттки.
Для снижения ёмкости перехода и сопротивления объёма
ПП, играющих роль паразитных параметров, в С. СВЧ
д. широко применяют однослойные эпитаксиальные струк-
туры п^ — п-типа с тонким (менее 1 мкм) высокоомным
слоем на низкоомной подложке. Наиболее перспективны-
ми материалами для С. СВЧ д. являются Si и GaAs
п-типа.
Благодаря малым значениям паразитных параметров, от-
сутствию инжекции неосновных носителей, простоте кон-
струкции С. СВЧ д. с барьером Шоттки (см. Шоттки диод)
получили распространение во всём СВЧ диапазоне, вплоть
до миллиметровых и субмиллиметровых длин волн.
Осн. функциональными параметрами С. СВЧ д. являются
потери преобразования 1_прб, характеризующие эф-
фективность преобразования (определяются как отношение
мощности СВЧ сигнала на входе смесителя к мощности
сигнала промежуточной частоты, выделяемой в нагрузке
смесителя в рабочем режиме), и нормированный ко-
эффициент шума FHOpM, характеризующий качество
диода (определяется как значение коэф, шума приёмного
устр-ва с С. СВЧ д. на входе при коэф, шума усилителя
промежуточной частоты, равном 1,5 дБ). Значения Lnp6
и Енормсовременных С. СВЧ д. для длин волн Х~3 см состав-
ляют соответственно 3,5—5 дБ и 5—6 дБ.
С. СВЧ д. применяются гл. обр. в супергетеродинных
приёмниках, используемых в радиолокац. станциях разл.
типа, в системах радиорелейной и спутниковой связи, а
также в радиоастрономии и в радиоизмерит. технике.
Лит. см. при ст. Детекторный СВЧ диод. М. Д. Дмитриев.
СМОЛЫ. Различают природные (в основном сложные по
хим. составу, затвердевающие на воздухе продукты жизне-
деятельности нек-рых растений, накапливающиеся в каналах
их стволов, корней и др. органов. При нагревании
плавятся, не растворяются в воде) и синтетические
(термореактивные олигомеры, отверждающиеся с образова-
нием неплавких и нерастворимых веществ). Из природных
С. в электронном приборостроении применяют гл. обр.
канифоль, шеллак, янтарь и др., они входят в состав
лаков и компаундов, используются в качестве плёнкообра-
зующих и флюсов при пайке (канифоль). Более широко
применяют синтетич. С. — эпоксидные, феноло-формальде-
гидные, алкидные, кремнийорганич. и др.
Эпоксидные С. используют как основу клеёв, лаков
и эмалей, в качестве связующего при изготовлении армиро-
ванных пластиков, высоконаполненных пресс-материалов.
для изготовления компаундов, герметиков, обладающих
высокой адгезией к металлу, стеклу, керамике, отличаю-
щихся низкими усадкой и газоотделением, повышенной
химической, термо- и влагостойкостью, хорошими электро-
изоляц. св-вами. Из феноло-формальдегидных
С. в основном применяют новолачные (неразветвлённые),
входящие в состав фоторезисторов, клеёв, лаков и т. д.
Алкидные С. — основа лаков. По л иэфирма леи нат-
н ы е С. являются связующим для стеклопластиков, а также
используются как заливочные компаунды для радиотехнич.
изделий. Кремнийорганические С. отличаются широ-
ким диапазоном рабочих темп-p, стабильностью электрич.
характеристик, влагостойкостью; они входят в состав клеёв,
компаундов, герметиков, пресс-материалов.
Лит.: Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов, М.,
1978; Курносов А. И., Материалы для полупроводниковых приборов
и интегральных микросхем, 2 изд., М., 1980. Л. М. Левигский.
СМЫКАНИЯ ЭФФЕКТ явление соединения (смыка-
ния) в полупроводниковом приборе области пространств,
заряда одного р — п-перехода в результате её расширения
с областью пространств, заряда другого р — п-перехода.
С. э. является одним из механизмов электрич. пробоя по-
лупроводникового прибора, наиболее характерен для
полевых транзисторов и сплавных биполярных транзисторов.
Проявление С. э. в биполярных транзисторах получило
назв. «прокол» базы, а в полевых — «прокол» канала.
В биполярных транзисторах С. э. обусловлен расширением
области пространств, заряда коллекторного перехода при
приложении к нему достаточно большого обратного
напряжения. Вследствие смыкания областей пространств,
заряда коллекторного и эмиттерного переходов проис-
ходит понижение потенциального барьера эмиттерного
перехода, что вызывает резкое увеличение тока эмиттера,
а следовательно, и тока коллектора.
Напряжение UCM, при к-ром происходит смыкание
переходов, определяется выражением:
eNW"
(В).
£4М
где е — элементарный заряд эл-на, Кл; N — концентрация
примеси в базе (или канале), м 3; W — толщина базы
(или длина канала), м; eq— диэлектрич. проницаемость
вакуума, Ф/м; еп — диэлектрич. проницаемость полупро-
водника. С. э. имеет место при малых значениях толщины
базы (или коротких каналах) — порядка 1 мкм и менее и
больших напряжениях — от 10 до 100 В (в зависимости
от вида используемой ПП структуры и конструкции прибора).
Резкое увеличение тока при С. э. может стать причиной
отказа ПП прибора.
Лит.: Степаненко И. П., Основы теории транзисторов и транзистор-
ных схем, 4 изд., М-, 1977. Е. А. Рубаха, В. Ф. Синкевич.
СОБСТВЕННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ, см. в ст.
Электропроводность полупроводников.
СОВМЕЩЕНИЯ И ЭКСПОНИРОВАНИЯ
УСТАНОВКА, предназначена для многократного фор-
мирования с помощью фотошаблона (ФШ) защитных масок
при изготовлении изделий электронной техники методами
литографии. С. и э. у. обеспечивает совмещение фотошабло-
на или его изображения с изделием и последующий
перенос изображения ФШ на изделие путём экспонирова-
ния покрывающего его фоторезиста. Совмещение ФШ с
изделием, напр. с полупроводниковой пластиной, осущест-
вляется вручную или автоматически их взаимным переме-
щением в параллельных плоскостях до точного совпадения
базовых знаков (в виде креста, штриха или др. гео-
метрич. фигуры), наносимых как на ФШ, так и на пластину
(рис. 1). По достижении совпадения базовых знаков
производится экспонирование фоторезиста лучами света
(часто когерентного), прошедшими через ФШ.
В состав С. и э. у. входят: оптико-механич. устр-во,
в к-ром осуществляются процессы совмещения и экспониро-
вания; устр-во управления, регулирующее работу установки;
СОВПАДЕНИЙ 510
блок электропитания. Оптико-механич. устр-во содержит
микроманипулятор совмещения, устр-во визуального или
автоматич. контроля, светооптич. систему, механизм транс-
портирования обрабатываемых изделий. В качестве источни-
ка света для экспонирования фоторезиста используются
преим. ртутные лампы высокого давления, ксеноновые
лампы или лазеры. Устр-во управления состоит из блока
программного управления (часто на базе микропроцессора
или микро-ЭВМ), обеспечивающего работу установки в
автоматич. режиме по заданной программе, и пульта управ-
ления, с к-рого оператор задаёт необходимую программу
или «вручную» управляет работой установки.
В зависимости от способа экспонирования различают
3 типа С. и э. у.: контактные, проекционные и с
микрозазором. В контактн ых установках экспонирование
фоторезиста осуществляется через фотошаблон, плотно
прижатый к изделию (рис. 2, а); в проекционных уста-
новках изображение ФШ проецируется на изделие с по-
мощью светооптич. проекц. системы (как при фотопечати)
(рис. 2, б); в установках с микрозазором экспониро-
вание выполняется так же, как в контактных, но при нали-
чии между ФШ и изделием малого (5—20 мкм) зазора (рис.
2, в). Проекц. установки подразделяются на установки,
в к-рых изображение ФШ экспонируется с сохранением
масштаба, и установки с пошаговым переносом (мультипли-
кацией) уменьшенных изображений. Контактные С. и э. у.
(рис. 3) наиболее просты по конструкции, имеют высокую
разрешающую способность (мин. размер элемента изобра-
жения 1—2 мкм при точности совмещения 0,25—0,5 мкм)
и производительность (до 100 изделий/ч); осн. недостаток —
возможность появления дефектов на изображении вслед-
ствие быстрого износа ФШ от частого соприкосновения с
экспонируемым фоторезистом. Этого недостатка нет у уста-
новок с микрозазором, но они уступают контактным в раз-
решающей способности (3—4 мкм) при равной произво-
дительности. Проекц. С. и э. у. (рис. 4) обеспечивают
разрешающую способность 1—2 мкм при точности совме-
щения 0,5 мкм (с сохранением масштаба изображения) и
соответственно 0,5—1 мкм и 0,1—0,2 мкм (с пошаговым
переносом); однако по сравнению с др. установками они
более сложны конструктивно и имеют меньшую производи-
тельность (30—60 изделий/ч).
С. и э. у. наиболее широко используют в производстве
ИС и ПП приборов, применяют также для изготовления
масок цветных кинескопов, электродных систем индикатор-
ных приборов и др ИЭТ.
Лиг.: Пресс Ф. П., Фотолитографические методы в технологии полу-
проводниковых приборов и интегральных микросхем, М., 1978; Котле-
цов Б. Н., Микроизображения: оптические методы получения и контроля,
Л., 1985. В. А. Зайцев, В. И. Мальто, Л. М. Свиридов.
СОВПАДЕНИИ СХЕМА, электронное устройство, слу-
жащее для выделения из совокупности поступивших на
него сигналов (электрич. импульсов) только таких, к-рые
полностью либо частично перекрываются (совпадают во
времени). Представляет собой устр-во дискретного действия
с неск. входами и одним выходом, сигнал на к-ром
появляется только тогда, когда есть сигналы на всех
входах одновременно (рис.). С. с. строятся на обычных
Совмещения и желонирования установив. Рис.
I. Расположение базовых знаков до совмеще-
ния фотошаблона и полупроводниковой пласти-
ны (а) и после их совмещения (б): 1 —
фотошаблон; 2 — полупроводниковая пластина;
3 — базовый знак на фотошаблоне; 4 — базовый
знак на пластине.
Рис. 2. Схемы переноса изображений фотошаб-
лона на полупроводниковую пластину контактным
способом (а), проекционным (6) и с микро-
зазором (в): 1 — полупроводниковая пластина;
2 — фоторезист; 3 — фотошаблон; 4 — конден-
сор; 5 — источник света; 6 — проекционный
объектив; 7 — микрозазор.
Я1
СОЕДИНИТЕЛЬ
транзисторах и ПП диодах, на многоэмиттерных тран-
зисторах и диодных сборках, на туннельных диодах.
Осн. параметрами С. с. являются: разрешающее
время (макс, временной сдвиг между входными сигнала-
ми, при к-ром они регистрируются как одновременные);
чувствительность (мин. уровень входных сигналов, по-
ступающих одновременно на все входы С. с., при к-ром
происходит её срабатывание); период мёртвого вре-
мени (интервал между двумя последоват. срабатывания-
ми С. с.). С. с. применяются в ядерной электронике,
в техн, средствах автоматики и в вычислит, технике.
В вычислит, устр-вах С. с. работают всегда в условиях
строгого совпадения (полного перекрытия) входных сигна-
лов; в ядерной электронике допускается частичное перекры-
тие в пределах заданного промежутка времени.
Лит.: Рехин Е. И., Чернов П. С., Басиладзе С. Г., Метод
совпадений, М., 1979; Цитовмч А. П., Я дернея электроника, М.,
1984;Каган Б. М., Электронные вычислительные машины и системы,
М., 1985.
СОЕДИНИТЕЛЬ элек трический (разъём),
электромеханическое устройство, предназначенное для
быстрого соединения и разъединения электрич. цепей (как
правило, в обесточенном состоянии). В нек-рых случаях
допускается сочленение (расчленение) частей С. под то-
ковой нагрузкой, что приводит, однако, к сокращению
его срока службы. С. обычно состоит из вилки с
цилиндрич. или ножевыми контактными штырями и розетки
с контактными гнёздами. Имеются также т. н. гибридные
С., каждая из частей к-рых содержит как штыревые,
так и гнездовые контакты. Штырь и гнездо (осн. функцион.
элементы С.) образуют контактную пару. Электрич.
соединение в сочленённой контактной паре осуществляется
при действии определённых усилий контактного нажатия,
создаваемого упругим элементом, к-рым может быть как
штырь, так и гнездо. Для увеличения срока службы
С. создаются конструкции с нулевым усилием сочленения
(принудит, обжатием контактов), в к-рых необходимое уси-
лие контактного нажатия создаётся после сочленения вилки
с розеткой с помощью дополнит, устр-в. Контактные штыри
и гнёзда крепятся в изоляторах, чаще всего заключённых
в металлич. или пластмассовые корпуса. Корпус служит
для защиты элементов С. от повреждений, обеспечивает
крепление жгута или кабеля к С., крепление С. к аппара-
туре, взаимную ориентацию частей С. и их фиксацию
в сочленённом положении. Для этих целей на корпусе могут
быть расположены разл. замковые и зажимные устр-ва,
ключ, обеспечивающий однозначность соединений, монтаж-
ный фланец и пр.
По форме изоляторов и корпусов С. подразделяются
на цилиндрич. и прямоугольные (рис.). Цилиндрич. С.
в основном предназначены для соединения кабелей и
проводов; прямоугольные — для межблочных и внутри-
блочных соединений, печатного монтажа и т. д. Разновид-
ностями прямоугольных С. являются ленточно-отрезные и
наборные С. Первые представляют собой ленту из изоляци-
онного материала с установленными в один ряд контактами.
Такое исполнение позволяет разрезать изолятор на отрезки
определённой длины и набирать требуемое число контактов.
Наборные, или модульные, С. собирают из стандартных
Рис. 4. Внешний вид установки для проекцион-
ного экспонирования с пошаговым переносом.
Совпадении схема. Схема совпадений: а —
на транзисторах; б — на диодах; RH— нагрузка;
R — резисторы в цепях смещения; С — конден-
саторы в цепях смещения; Т|—Тл — тран-
зисторы; Д1—Дп — диоды.
СОЕДИНИТЕЛЬ
512
элементов-модулей. Применение модулей позволяет полу-
чать конструкции с разл. числом контактов (без увеличения
номенклатуры выпускаемых С.). С. для печатного монтажа
бывают двух типов: С., состоящие, как обычно, из вилки
и розетки, одна из к-рых или обе имеют выводы кон-
тактов для установки в печатную плату, и С., у к-рых
розетка непосредственно соединяется с печатной платой
(при этом вилочной частью служит печатная плата).
Сочленение и расчленение частей С. осуществляется
в основном вручную. С., для соединения (разъединения)
к-рых применяют дополнит, устр-ва (либо входящие в конст-
рукцию С., либо устанавливаемые вне его), носят назв.
электроразрывных.
Осн. характеристики, определяющие назначение и область
применения С.: допустимые токи и напряжения, кол-во
и шаг контактов, габаритные размеры, усилия сочленения —
расчленения, стабильность переходного сопротивления
контактов, надёжность, износостойкость, а также допусти-
мые механич. и климатич. условия эксплуатации (диапазон
рабочих темп-p, допустимые изменения барометрич. дав-
ления, влажности, вибрац. и ударные нагрузки и т. д.). Мини-
мально допустимые токи и напряжения устанавливаются
исходя из св-в используемых контактных материалов
и искажений сигнала, обусловленных наличием собств.
ё* кости и индуктивности С. Макс, допустимая сила тока
н-л один контакт выбирается из условия, что в режиме
работы С. при данной токовой нагрузке сумма темп-ры
окружающей среды и темп-ры перегрева (связанного с
выделением тепла при прохождении тока через контакты)
не должна превышать рабочую темп-ру применяемых ма-
териалов. Макс, допустимое рабочее напряжение между
соседними контактами в нормальных климатич. условиях
устанавливается для каждого типа С. в зависимости от
величины пробивного напряжения изоляц. промежутка. Так,
С. общего применения, как правило, рассчитаны на макс,
ток от неск. А до 50А (на один контакт) и макс,
рабочее напряжение от 100 В до 1 кВ; С. для печатного
монтажа — до неск. А и неск. сотен В соответственно;
силовые С. обычно работают при токовой нагрузке на
контактную пару от 50 А до 1 кА и более; для высоко-
вольтных С. характерна небольшая токовая нагрузка
(до неск. А) и рабочее напряжение св. 1 кВ. Число
контактных пар в С. может изменяться в широких пре-
делах — от единиц до неск. сотен. С., применяемые в ВЧ
цепях (до сотен МГц), имеют коаксиальные контакты с
внутр, и внеш, контактирующими поверхностями для под-
ключения экранированных кабелей. По конструктивному
исполнению они подразделяются на вилки и розетки (для
кабельных, приборно-кабельных и межблочных соедине-
ний), тройники, четверники (для разветвления эл.-магн. энер-
гии, передаваемой по коаксиальному каналу). Характерными
параметрами ВЧ С. являются коэф, стоячей волны по напря-
жению и волновое сопротивление. Существ, значение для
них имеют также величина электрич. ёмкости между кон-
тактами и параметр диэлектрич. потерь материала меж-
контактной изоляции. В СВЧ цепях (в диапазоне от 100 МГц
до 10 ГГц) для соединения передающих длинных линий
применяют переходы, или переходники. В наст,
время (нач. 90-х гг.) получили развитие оптические С.,
предназнач. для волоконно-оптич. линий связи. С., имею-
щие одновременно НЧ, ВЧ, высоковольтные, оптич. и др.
контакты, наз. комбинированными. С. изготовляют в
открытом исполнении (гл. обр. для бытовой аппаратуры),
пыле- и влагозащитных корпусах (для работы на открытом
воздухе, в условиях тумана, под водой), герметизирован-
ные (для установки в химически активных и взрывоопас-
ных средах), теплостойкие [для работы в условиях
повышенных (до +150 °C) и пониженных (до —60 °C)
темп-p] и др. Развитие производства С. на совр.
этапе характеризуется увеличением кол-ва контактов как
в С. в целом, так и на единицу поверхности изолятора
при одноврем. уменьшении габаритных размеров самого
С. (микроминиатюризация).
Лит„: Хольм Р.„ Электрические контакты, пер. с англ., М., 1961;
Левин А. П., Контакты электрических соединителей радиоэлектронной
аппаратуры, М., 1972; Белоусов А. К., Савченко В. С., Электрические
разъёмные контакты в радиоэлектронной аппаратуре, 2 изд., М., 1975;
Солнечная батарея.
Соединитель. Типы соединителей: а — ленточно-
отрезной; б — для печатного монтажа (вилка
с розеткой); в — для объёмного монтажа; г —
цилиндрический.
513
СПЕКТР
Лярский В, Ф.„ Му рад ян О. Б., Электрические соединители.
Справочник, М.( 1988. О. Б. Мурадян, К. Л. Манукян.
СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЁЯ, батарея солнечных
элементов, устройство, непосредственно преобразую-
щее энергию солнечной радиации в электрическую. Дей-
ствие солнечных элементов (СЭ) основано на использовании
явления внутр, фотоэффекта. Энергетич. характеристики
С. 6. определяются материалом фотоэлемента, конструктив-
ными особенностями СЭ, кол-вом СЭ в батарее. Распро-
странёнными материалами для СЭ являются Si, GaAs, реже
используются CdS, CdTe. Наиболее высокий кпд получен в
СЭ на основе Si (17% при освещении в земных условиях)
и в СЭ на основе GaAs (22%). Конструктивно С. 6.
обычно выполняют в виде плоской панели из СЭ, за-
щищённых прозрачными покрытиями. Число СЭ в батарее
может достигать неск. сотен тысяч, площадь панели —
- тысяч м2, ток С. 6. — сотен А, напряжение — сотен В,
генерируемая мощность — неск. десятков и сотен кВт. До-
стоинства С. б. — их простота, надёжность и долговечность,
малая масса и миниатюрность СЭ, генерирование энергии
без загрязнения окружающей среды; осн. недостаток —
пока ещё (нач. 90-х гг.) высокая стоимость. Применяются
на космич. летат. аппаратах, где они занимают домини-
рующее положение среди др. источников автономного
энергопитания. В земных условиях С. 6. используют для
питания устр-в автоматики, переносных радиостанций и
радиоприёмников, для катодной антикоррозионной за-
щиты нефте- и газопроводов и др.
Лит.: Солнечные батареи, М.. 1977.
СОПРОТИВЛЕНИЕ связи (RCB), одна из основных
характеристик замедляющих систем (ЗС), определяющая
эффективность взаимодействия электронов с волной:
R |А|2
св 2р2Р ’
где |А|2 — среднее по сечению электронного потока значе-
ние квадрата амплитуды электрич. поля; Р — поток эл.-магн.
энергии через поперечное сечение ЗС; р — волновое число.
Иногда вместо С. с. используют др. величину — коэффи-
циент связи KCB = RCB2nfeopSo, где So — площадь попереч-
ного сечения электронного потока; f — частота эл.-магн.
колебаний; fo — электрич. постоянная. В теории ускорите-
лей заряженных ч-ц вместо С. с. используют шунтовое
сопротивление Rlu=8,68 RCB -р2а, где а — коэф, затуха-
ния эл.-магн. энергии в ЗС. Единица С. с. в СИ — ом.
СОУДАРЁНИЯ ЧАСТЙЦр элементарные акты рассеяния
двух или более атомных частиц (атомов, молекул, ионов,
электронов). Понятие «С. ч.» имеет смысл в тех случаях,
когда до и после акта взаимодействия частиц их можно
считать свободными. В газах это требование почти всегда
выполняется, в конденсированных же средах оно справед-
ливо лишь при достаточно высоких энергиях ч-ц (св.
неск. десятков эВ). Различают С. ч. атомные, при к-рых
состояние ядер не меняется, и ядерные, при к-рых оно
меняется. В электронике осн. интерес представляют атом-
ные С. ч.; они определяют процессы переноса в в-ве (вяз-
кость, теплопроводность, диффузию), прохождение элект-
рич. тока в средах, ионизацию, деионизацию и др. кинетич.
явления. Атомные С. ч. подразделяются на упругие и не-
упругие. При упругих С. ч. суммарная кинетич. энергия
соударяющихся ч-ц остаётся прежней — она лишь пере-
распределяется между ч-цами. В случае соударений двух
ч-ц (парные С. ч.), играющих наиболее существ, роль,
упругие С. ч. характеризуются дифференциальным
сечением рассеяния, равным отношению потока ч-ц,
рассеянных в элементарный телесный угол, к плотности
падающего потока, и полным сечением рассеяния,
равным интегралу дифференциального сечения, взятому по
полному телесному углу 4л ср. При неупругих С. ч.
изменяется внутр, энергия сталкивающихся ч-ц и соответ-
ственно изменяется их суммарная кинетич. энергия.
Лит.: Хастед Дж., Физика атомных столкновений, пер. с англ., М.,
1965; Галицкий В. М.г Никитин Е. Е., Смирнов Б. М., Теория столкно-
вений атомных частиц, М., 1981- Л. Д. Цендин.
СОХРАНЯЕМОСТЬ, свойство изделия сохранять (в за-
данных пределах) значения установленных для него пока-
зателей безотказности, долговечности и ремонтопригод-
ности во время и после хранения и (или) транспортиро-
вания. С.— одна из составных частей надёжности. Во время
хранения и при транспортировании электронные приборы
(ЭП) подвергаются воздействию внеш, факторов, таких как
темп-pa и влажность воздуха, давление, пыль, солнечная
радиация, вибрации. Под влиянием этих факторов изме-
няются физико-хим. св-ва материалов ЭП (электропровод-
ность, диэлектрич. и магн. проницаемость, механич. проч-
ность и др.), в результате чего ЭП могут частично или
полностью потерять работоспособность. Продолжитель-
ность хранения и (или) транспортирования, в течение и
после к-рого ЭП сохраняют работоспособность, наз.
сроком С. Различают С. изделия до ввода в эксплуата-
цию и С. в период эксплуатации (при перерывах в ра-
боте); во втором случае срок С. входит составной частью в
срок службы изделия. Для обеспечения макс, срока С. не-
обходимо строго соблюдать режим хранения ЭП и пра-
вила их транспортировки, указываемые в техн, условиях
на изделие. О. Д. Евсеев, Э. Д. Молчанов.
СПЕКТР (от лат. spectrum — представление, образ)
с и г н а л а, совокупность гармонических колебаний (гармо-
ник), на к-рые может быть разложен или из к-рых может
быть синтезирован сложный сигнал (электрический, оптичес-
кий, акустический и т. д.). С. может быть дискретным (С. пе-
риодич. сигналов) и непрерывным (С. непериодич. сигналов).
В дискретном С. (напр., в С. периодич. последователь-
ности импульсов) каждая гармоника характеризуется опре-
делённой амплитудой и, следовательно, энергией. Чем
больше сигнал отличается от гармонического, тем богаче
его С., т. е. тем большее число гармоник содержится в
разложении. Непрерывный С. (напр., С. шумового
сигнала) состоит из бесконечного числа гармонич. состав-
ляющих со сколь угодно близкими частотами. Поскольку
на всю область частот, занимаемую С., приходится конеч-
ная энергия, то на каждую гармонич. составляющую не-
прерывного С. приходится бесконечно малая энергия. По-
этому характеристикой интенсивности разл. составляющих
такого С. является спектральная плотность — энергия, при-
ходящаяся на единичный интервал частот (или длин волн)
в той или иной области С.
В электронике знание С. позволяет сформулировать тре-
бования к полосе пропускания электронных устр-в, а также
требования к равномерности их амплитудной и линейности
фазовой характеристики в полосе пропускания. С. электрич.
сигналов наблюдают с помощью анализаторов спект-
ра, принцип действия к-рых состоит в выделении (с исполь-
зованием узкополосных электрич. фильтров) отд. гармонич.
составляющих исследуемого сигнала; на экране электронно-
лучевого прибора (или др. устр-ва индикации) по оси орди-
нат отображается напряжение, ток или мощность, а по оси
абсцисс — частота. в. н. Ештокин.
СПЕКТР ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, отличается от
спектров излучения др. источников света весьма малой
шириной. Это отличие обусловлено резонансным (изби-
рательным) характером усиления света в активной среде
лазера и селектирующим действием оптического резона-
тора лазера. С. л. и. любого лазера состоит из одной или
неск. дискретных линий — мод колебаний резонатора.
Число генерируемых мод определяется тремя осн. факто-
рами: соотношением ширины линии усиления активной
среды Avn и частотным интервалом Avp между модами
резонатора; превышением мощности накачки лазера над
порогом генерации активной среды; селектирующим св-вом
резонатора. Если выполняется соотношение Avn^CAvp, то
в полосу усиления активной среды попадает лишь одна
мода резонатора и реализуется один из случаев одно-
частотного лазера (рис., а). Однако такая ситуация достаточ-
но редка; она может быть реализована лишь в нек-рых
33 Энц. словарь «Электроника»
СПЕКТРАЛЬНАЯ
514
газовых лазерах с малой длиной резонатора. Наиболее
часто в лазерах выполняется обратное соотношение: Avn>
> \vp или \\ л^>Д\’р, что соответствует случаю, когда в
полосу усиления активной среды попадает много мод резо-
натора (рис., б). Реальное кол-во мод, входящих в генера-
цию, в этом случае определяется превышением мощности
накачки лазера над порогом генерации и селектирующим
св-вом резонатора, т. е. двумя др. факторами. Так, умень-
шением мощности накачки лазера можно обеспечить пре-
вышение над порогом генерации только у одной моды,
наиболее близкой к центру линии усиления (рис., в). В
этом случае излучение лазера также будет одночастотным.
Одночастотность можно обеспечить и при больших мощ-
ностях накачки применением в лазере спец, резонатора
с селекцией мод (рис., г). В лазерах без селекции мод
С. л. и., как правило, многомодовый. Полная ширина много-
модового спектра в зависимости от типа лазера и его
конструкции может составлять от единицы и десятков
ГГц до сотен и тысяч ГГц. Предельная ширина спектра
равна ширине линии усиления активной среды.
Лит..- Тарасов Л. В., Физика процессов в генераторах когерентного
оптического излучения, M., 1981; Звелто О., Физика лазеров, пер. с
англ., 2 изд,, M., 1984. Ю. Д. Голяев.
СПЕКТРАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА электрон-
н о-л у ч е в о г о прибора, для приёмных электронно-лу-
чевых приборов — относительное (нормированное к мак-
симальному значению) распределение по длинам волн
мощности излучения или светового потока, излучаемого
прибором при определённом режиме возбуждения све-
чения экрана; для передающих электронно-лучевых при-
боров — зависимость выходного сигнала (нормированного
к макс, значению) от длины волны света, создающего на
фоточувствит. мишени электронное изображение при не-
изменном значении мощности облучения.
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ, группа физич. методов ка-
чественного и количественного определения атомного и
молекулярного состава вещества, основанных на исследова-
нии его оптич. спектров. В зависимости от цели анализа
различают С. а. атомный и молекулярный, в зависимости
от типа спектра — эмиссионный, абсорбционный и флуорес-
центный. Атомный С. а. позволяет определить элемент-
ный состав образца по атомным или ионным спектрам
испускания и поглощения, молекулярный С. а.— моле-
кулярный состав по молекулярным спектрам излучения,
поглощения, люминесценции и комбинационного рассеяния
света. Эмиссионный С. а. проводят по спектрам испус-
кания атомов, ионов и молекул, возбуждаемых в плаз-
менных источниках (напр., в пламени горелки, электрич.
дуге, лазерной искре); для возбуждения спектров в ряде
случаев используют также потоки ч-ц или ионизирующего
излучения. Регистрация спектров (либо их визуальное на-
блюдение) выполняется с помощью спектральных приборов
(монохроматоров, спектрофотометров и др.). Качеств. С. а.
(расшифровка спектров) проводится по спец, таблицам и
атласам спектральных линий элементов ионов и молекул.
Количеств. С. а. основан на сравнении интенсивностей двух
спектральных линий в спектре пробы, одна из к-рых при-
надлежит определяемому элементу, а другая (линия срав-
нения) — осн. элементу пробы или специально введённому
в пробу элементу.
Абсорбционный С. а. осуществляется по спектрам
поглощения анализируемого объекта (атомов, ионов, мо-
лекул или групп молекул). Перед анализом пробу часто
превращают в пар или растворяют в жидкости. Абсорбц.
С. а. проводят на спец, спектрофотометрах. Для него харак-
терна высокая точность определения не только малых, но
и больших концентраций элементов в пробах. Предель-
ная чувствительность абсорбц. С. а. повышается при исполь-
зовании поляризованного света, а также при помещении
абсорбц. ячейки внутрь резонатора многомодового лазера
с широкой линией усиления. Дальнейшим развитием
абсорбц. С. а. явилась разработка оптико-акустич. метода
лазерной спектроскопии, при к-ром осуществляется прямая
регистрация поглощённой мощности в образце по измене-
нию давления, темп-ры и т. д.
Спектр лазерного излечения. Частотная зави-
симость коэффициента усиления K(v) активной
среды лазера и соотношение ширины линии
усиления и частотного интервала Avp между
модами резонатора, определяющие спектр ла-
зерного излучения: а — в лазере с узкой
линией усиления (Avfl^-Avp); б—в лазере
с широкой линией усиления (Avn>Avp); в —
в лазере без селекции спектра мод резонатора
при малом (сплошная кривая) и большом
(пунктирная кривая) коэффициентах усиления;
г — в лазере с селекцией мод резонатора
за счёт частотной неравномерности добротности
резонатора Q(v) (пунктирная кривая).
Спектрометр. Рис. 1. Структурная схема масс-
спектрометра (пунктиром обведена вакууми-
руемая часть прибора): 1 — устройство для
подготовки исследуемого вещества; 2 — ионный
источник; 3 — масс-анализатор; 4 — приёмник
ионов; 5 —- усилитель электрических сигналов;
6 — регистрирующее устройство; 8 — блок
Мода
резонатора / \
Дм,
а
СПЕКТРОМЕТР
♦
I
i
1
I
I
В основе флуоресцентного С. а. лежат облучение
паров пробы резонансным для исследуемого элемента
излучением и наблюдением флуоресценции этого элемента.
Высокой избирательностью и экспрессивностью отличается
флуоресцентн о-p ентгеноскопический анализ.
Рентгеновский микроанализ участков пробы ~1—3 мкм2,
выполненный с помощью электронно-зондового микроана-
лизатора по рентгеновскому спектру исследуемого участка
образца, позволяет проводить локальный С. а. поверхности
образца, причём возможен неразрушающий контроль про-
бы при анализе.
Методы С. а. находят широкое применение при получе-
нии сверхчистых в-в (напр., полупроводниковых, сверх-
проводящих), определении содержания газов в металлах,
анализе сплавов и газовых смесей и др. С помощью
С. а. проводится оперативный контроль мн. технологич.
процессов (напр., плазмохим. реакций, диффузии в-в в
элементы ИС)
Лит.: Бочкова О. П., Шрейдер Е. Я., Спектральный анализ газовых
смесей, 2 изд., М., 1963; Зайдель А. Н., Основы спектрального анализа,
М., 1965; Спектральный анализ чистых веществ, под ред. X. И. Зильбер-
штейна, Л., 1971; Плотников Р. И., Пшеничный Г. А., Флуоресцент-
ный рентгенорадиометрический анализ, М., 1973; Вольдсет Р., Приклад-
ная спектрометрия рентгеновского излучения, пер. с англ., М., 1977; Новые
методы спектроскопии, под ред. С. Г. Рау тиана, Новосиб., 1982; Лазер-
ная аналитическая спектроскопия, под ред. В. С. Летохова, М., 1986.
А. В. Митрофанов.
СПЕКТРОМЕТР, общее название устройств для измере-
ния функции распределения нек-рой физ. величины по
заданному параметру. Ф-цию распределения эл-нов (и по-
зитронов) по энергиям измеряют бета-С., атомов и молекул
по массам — масс-С., гамма-квантов по энергиям — Гамма-
C., энергию световых потоков по длинам волн (оптич.
спектру) — оптич. С.
Основу бета-С. составляет детектор ч-ц в комплекте с
соответствующей электронной аппаратурой (предусилите-
лем, линейным усилителем, амплитудным анализатором и
т. д.). В зависимости от метода регистрации ч-ц разли-
чают бета-С., измеряющие энергию эл-нов по их воздейст-
вию на в-во, и бета-С., пространственно разделяющие
эл-ны разл. энергий в электрич. или магн. поле. К приборам
первого типа относятся бета-С. на основе импульсных
ионизац. камер, сцинтилляц. счётчиков, ПП детекторов.
Действие таких С. сводится к превращению в в-ве энергии
эл-нов в электрич. импульсы и последующей регистрации
этих импульсов. В бета-С. с пространств, разделением
эл-нов пост, электрическое (в электростатич. бета-С.) или
магнитное (в магн. бета-С.) поле разделяет эл-ны с раз-
ными энергиями и формирует моноэнергетич. пучки эл-нов
в определённом телесном угле. Пространств, разделение
эл-нов происходит в вакуумной камере. В магн. бета-С.
детектором обычно служит фотопластинка (ядерные фото-
графии. эмульсии), в электростатич. бета-С.— система элект-
ронных умножителей.
В масс-С. разделение ионизованных молекул и атомов
по их массам осуществляется путём воздействия электрич.
и магн. полей на пучки ионов, летящих в вакууме.
Масс-С. обычно содержит (рис. 1): устр-во для подготовки
исследуемого в-ва; ионный источник, где это в-во частично
ионизуется и происходит формирование ионного пучка;
масс-анализатор, в к-ром происходит разделение ионов
обычно по величине отношения массы иона к его заряду;
приёмник ионов, где ионный поток преобразуется в элект-
рич. сигнал; усилитель электрич. сигналов; устр-во регист-
рации; блок питания; устр-ва, создающие и поддерживаю-
щие высокий вакуум в ионном источнике и анализаторе.
В большинстве гамма-С. энергия у-квантов определяет-
ся по энергиям заряженных ч-ц, возникающих в резуль-
тате взаимодействия у-излучения с в-вом (напр., в результа-
те фотоэффекта). В магн. гамма-С. (рис. 2) заряженные
ч-цы (эл-ны или позитроны) возникают при поглощении
у-квантов в т. н. радиаторе, в сцинтилляционных гамма-С.—
при взаимодействии у-квантов с кристаллом, в полупро-
водниковых гамма-С.— в результате образования электрон-
но-дырочных пар в р—n-переходе. Для измерения у-спект-
ров низких энергий (до 100 кэВ) часто применяют про-
порциональные счётчики — газоразрядные детекторы ч-ц,
создающие сигнал, амплитуда к-рого пропорциональна
Рис. 3. Классификация методов оптической
спектрометрии по способам разделения длин
волн X. Контуры шириной 6Х символически
изображают апертурные функции. В одноканаль-
ных методах (1 и 3) применяется сканирова-
ние (символ —*•), в многоканальных (2 и 4)
сканирование отсутствует и измерение интенсив-
ности излучения ряда длин волн X', X",
У"', ...проводится одновременно-
Рис. 2. Схематическое изображение магнитного
гамма-спектрометра. В магнитном поле Н,
направленном перпендикулярно плоскости ри-
сунка, вторичные электроны движутся по окруж-
ностям. радиусы которых определяются энер-
гией электронов и полем Н. При изменении
поля детектор регистрирует электроны разных
энергий. Заштрихованные участки — устройства
защиты из свинца.
Спектрометры с клиновыми фильтрами
Спектрометры с монохроматорами
Спектрометры Фабри-Перс
Селективная модуляция
(новые методы)
Селективная фильтрация
(классические методы)
Растровые спектрометры
Спектрометры сисам
Спектрометры с наборами фильтров
Спектрометры с полихроматорами
Спектрографы
мультиплекс-спектрометры
Адамар-спектрометры
Фурье-спектрометры
33*
СПЕКТРОСКОПИЯ
516
энергии, выделенной в объёме детектора регистрируемой
ч-цей. Измерение у-спектров высоких энергий осущест-
вляется с помощью т. н. ливневых детекторов, к-рые
измеряют суммарную энергию ч-ц электронно-позитронно-
го ливня. В нек-рых случаях для измерения энергии у-
квантов используют фоторасщепление дейтрона,
К оптическим С. относятся: устр-ва для выделения
достаточно узких участков спектра оптич. излучения
(монохроматоры); приборы для сравнения измеряемо-
го потока излучения с эталонным (спектрофотомет-
ры); приборы, в к-рых приёмник излучения регистрирует
практически одновременно весь оптич. спектр, развёрнутый
в фокальной плоскости оптич. системы (спектрограф ы).
Типы оптич. С. отличаются большим разнообразием —
от простейших настольных приборов до крупных астро-
спектрографов, работающих в сочетании с телескопами.
Общая классификация оптич. С. осуществляется по двум
осн. признакам — числу каналов и физ. методам разделения
излучения по длинам волн (рис. 3). В приведённой
классификации не упомянуты лишь методы, использующие
почти монохроматич. излучение перестраиваемых лазеров
(методы лазерной спектроскопии).
Лит..* Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, пер. с англ., в. 1, М., 1969;
Ядернофизические методы анализа вещества, М., 1971; Зайдель А. Н.,
Островская Г. В., Островский Ю. И., Техника и практика спектро-
скопии, 2 изд., М., 1976; Тарасов К. И., Спектральные приборы, 2 изд.,
Л-, 1977; Якушенков Ю. Г., Теория и расчёт оптико-электронных
приборов, 2 изд., М., 1980. В. И. Фоминых.
СПЕКТРОСКОПИЯ, раздел физики, в к-ром изучаются
спектры испускания или поглощения эл.-магн. волн в-вом.
Науч, базой совр. С. служит квантово-механич. теория, поз-
воляющая на основе Шрёдингера уравнения вычислить
энергетич. уровни и волновые ф-ции стационарных состоя-
ний, квантовые переходы между этими состояниями. Мето-
дами С. решаются разнообразные задачи: экспериментально
проверяются теории уровней энергии и квантовых перехо-
дов; исследуются элементарные процессы возбуждения ато-
мов, молекул и др. квантовых систем; изучается влияние
внеш, условий (характеризуемых темп-рой, давлением, на-
пряжённостями электрич. и магн. полей и т. п.) на частоту,
форму и интенсивность спектральных линий и др. Важней-
шие области применения С.— спектральный анализ и астро-
физика.
С. классифицируют по разл. признакам. Напр., по диапа-
зонам длин волн эл.-магн. излучения выделяют радио-
спектроскопию, С. оптическую (ИК, видимого и УФ диапа-
зонов), рентгеновскую, гамма-С.; по типам исследуемых
объектов — С. атомную, молекулярную, ядерную, С. крис-
таллов, жидкостей, плазмы. Атомная С. изучает спектры
атомов в разреженных газах. В атомной С. подробно
изучены уровни энергии и волновые ф-ции одноэлектрон-
ного атома водорода и одноэлектронных ионов, образую-
щие хорошо известные серии спектральных линий (серии
Лаймана, Бальмера, Пашена, Брэкета). Эти серии лежат в
ИК, видимой и УФ областях спектра. Для двух- и
многоэлектронных атомов и ионов теория спектров услож-
няется из-за необходимости учёта межэлектронных взаи-
модействий в атоме. Число линий в спектрах сложных
атомов достигает десятков тысяч, их интерпретация встре-
чает большие трудности. Относительно просто интерпре-
тируются спектральные линии, образуемые в результате
переходов внешнего (валентного, или «оптического») эл-на,
движущегося в поле ионного остова атома, а также рент-
геновские спектры поглощения и испускания, в образовании
к-рых участвуют эл-ны внутр, оболочек атома. В электрони-
ке атомная С. широко применяется для спектрального
анализа материалов, контроля состояния газовых техно-
логич. сред (остаточных газов в вакууме, газов в газо-
транспортных и плазменных установках для выращивания
тонких плёнок или травления материалов и т. п.).
Молекулярная С. изучает спектры молекул в газе.
По сравнению с атомной С. в молекулярной С. проявляют-
ся новые формы движения — внутримолекулярные коле-
бания атомов и вращение молекул как целого, обусловли-
вающие появление соответственно вращат. и колебат. спект-
ров. Эти спектры лежат в ИК диапазоне. Однако наличие
таких форм движения существенно изменяет и оптич.
спектры молекул, обусловленные электронными перехода-
ми, поскольку последние также сопровождаются вращат.
и колебат. переходами. В результате в спектрах молекул
вместо узких спектральных линий наблюдаются широкие
полосы. Относительно слабо изменяются рентгеновские
спектры атомов, составляющих молекулу; в них появляются
т. н. хим. сдвиги.
Ядерная С. изучает явления, связанные с поглощением
и испусканием гамма-квантов при переходах между уровня-
ми энергии ядер.
В С. кристаллов изучаются переходы между состоя-
ниями эл-нов, составляющих зоны энергии, и между коле-
бат. состояниями (фононные спектры). Оптич. спектры крис-
таллов, обусловленные межзонными переходами эл-нов,
интерпретируются на основе представлений о зонах раз-
решённых и запрещённых энергий. Пока величина кванта
света lia) меньше ширины запрещённой зоны Су» кристалл
остаётся прозрачным; его слабое поглощение в этом диа-
пазоне обусловлено примесями и др. дефектами, создаю-
щими малую плотность уровней энергии в запрещённой
зоне. При возникает сильное (т. н. фундаменталь-
ное) поглощение, обусловленное переносом эл-нов из ва-
лентной зоны в зону проводимости. При дальнейшем росте
ficn поглощение постепенно уменьшается, однако возникают
новые пики в спектрах поглощения, обусловленные пере-
ходами эл-нов из внутр, оболочек атомов кристалла (рент-
геновские спектры поглощения кристаллов). Межзонные
переходы эл-нов в кристаллах используются в приборах
ПП оптоэлектроники (светодиодах, фотоэлементах, инжек-
ционных лазерах и др.), переходы между уровнями энергии
примесных атомов — в твердотельных лазерах. С. кристал-
лов широко применяется для диагностики состава приме-
сей и др. дефектов в кристаллах.
С. в радиодиапазоне часто специфична тем, что погло-
щение эл.-магн. квантов фиксированной частоты наступает
при нек-ром значении внеш. магн. поля, соответствующем
резонансу (см., напр., Ядерный магнитный резонанс.
Электронный парамагнитный резонанс).
В электронике широко применяется фотоэлектрон-
ная С., в к-рой измеряется энергия фотоэлектронов,
Оже-С., основанная на измерении энергии Оже-электронов
(см. Оже-эффект, Оже-спектрометр); измерение массы
атомных ч-ц в хим. анализе составляет предмет масс-С.;
измерение энергии протонов, обратно рассеянных от твёр-
дой мишени (С. обратного резерфордовского рассеяния),
используется для исследования распределения примесей по
глубине.
Возможности С. значительно расширились с появлением
методов, основанных на использовании лазерного излуче-
ния (лазерной С.). Осн. направления лазерной С.: качеств,
и количеств, анализ следов примесей в в-ве (атомно-флуо-
ресцентный, атомно-ионизац., абсорбц. анализу др.),обес-
печивающий относит, предел обнаружения 10 —10 , что
на 3—4 порядка ниже, чем при использовании традиц. ме-
тодов С.; дистанц. зондирование атмосферы с целью конт-
роля загрязнения окружающей среды (см. Лидар); не-
линейная С., охватывающая совокупность методов исследо-
вания строения в-ва, основанных на использовании таких
нелинейных оптич. явлений, как генерация оптич. гармоник,
многофотонные процессы, самоиндуцир. прозрачность (см.
Нелинейная оптика).
Лит.: Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия,
М., 1962; Фриш С. Э., Оптические спектры атомов, М.—Л., 1963; Элект-
ронная спектроскопия, пер. с англ., М., 1971; Панков Ж., Оптические
процессы в полупроводниках, пер. с англ., М., 1973; Мосс Т., Б ар-
ре л Г., Эллис Б., Полупроводниковая оптоэлектроника, пер. с англ., М.,
1976; Собе л ьм ан И. И., Введение в теорию атомных спектров, 2 изд.,
М., 1977; Ахманов С. А., Коротеев Н. И., Методы нелинейной оптики
в спектроскопии рассеяния света, М., 1981; Лазерная аналитическая
спектроскопия, под ред. В. С. Летохова, М., 1986. К. А. Валиев.
СПИН (от англ, spin — вращаться, вертеться), собственный
момент количества движения частицы, не связанный с её
движением в пространстве. С.— чисто квантовомеханич. по-
нятие, не имеющее к.-л. аналога в классич. механике. С.
измеряется в единицах постоянной Планка ti и равен
517
СПИН-РЕШЁТОЧНАЯ
J -ti, где J — характерное для каждого сорта ч-ц целое
(в т. ч. нулевое) или полуцелое положит число, наз- спино-
вым квантовым числом. Обычно это число наз. просто С.
и говорят о целом или полуцелом С. ч-цы. Напр., эл-ны и
дырки имеют С., равный /2; С. фотона равен 1. Ч-цы с
целым С. подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна (см.
Бозе — Эйнштейна распределение), а с полуцелым С.— ста-
тистике Ферми — Дирака (см. Ферми — Дирака распреде-
ление).
СПИНОВЫЕ ВОЛНЫ, волны прецессирующих спинов
магн. атомов (ионов) в магнитоупорядоченных средах. Су-
ществование С. в. обусловлено сильным электростатич.
обменным и слабым релятивистскими (спин-орбитальными
и днполь-дипольными) взаимодействиями между магн. ато-
мами, в результате чего отклонения спинов от равновес-
ного состояния не локализуются, а распространяются в виде
волны. Являясь коллективным движением прецессирующих
спинов, С- в. характеризуются волновым вектором к и часто-
той о. Закон дисперсии С. в. следует из Максвелла уравне-
ний и ур-ния движения намагниченности. В однородных
магнетиках число ветвей спектра С. в. равно числу магн.
подрешёток (см. Магнетизм). Напр., ферромагнетики имеют
эдну ветвь спектра С. в., а антиферромагнетики и фер-
риты — две или более ветвей. Закон дисперсии С. в. зави-
сит от магн. структуры равновесного состояния магнетика,
к-рое определяется темп-рой Т, величиной и направлением
.напряжённости внеш. магн. поля Н, формой и геометрич.
размерами тела. В магнитоизотропных ферромагнетиках
закон дисперсии С. в. имеет вид:
и =л/ (<0tf + «£(afc)2] [cow-|-w£(afc)2-|-(oysin20J,
где — энергия обменного взаимодействия меж-
ду соседними атомами, t) — постоянная Планка);
€Он=р,С)уН, <Oi = jaoTJ (V — магнитомеханическое отноше-
ние, |Ао — магн. постоянная СИ, J — намагниченность в-ва
при темп-ре Т); а — постоянная решётки; 0к — угол между
векторами Н и к. В случае длинных волн [при условии, что
шЕ(ак)2<^ С. в. наз. магнитостатическими. В
ферритах с малой величиной магнитной анизотропии (напр.,
YsFesOjg) низкочастотная ветвь спектра С. в. также опреде-
ляется приведённой выше ф-лой и соответствует неоднород-
ной в пространстве прецессии суммарного момента магн.
Спиновые волны. Рис. 1.
Спектр низкочастотной
ветви спиновых волн же-
лезоиттриевого граната
YiFer,Oi2 (намагничен-
ность 1,4 -10s А/м,
напряжённость магнит-
ного поля Н— 6,93-104
А/м): со и к — частота
и волновой вектор спи-
новых волн; — угол
между Н и к; о»н— ЦоуН,
где ро — маг-
нитная постоянная СИ,
у — магнитомеханиче-
ское отношение, J — на-
магниченность.
Рис. 2. Кривая резонан-
сного поглощения элект-
ромагнитной энергии
спиновыми волнами в
плёнке из пермаллоя
толщиной d—0,56 мкм;
Н — напряжённость
магнитного поля.
подрешёток (рис. 1). Частота магнитостатич. волн в моно-
кристаллах YiFesOi? изменяется от 10в до 10й' Гц при измене-
нии напряжённости магн. поля от Ю4 до 106 А/м. Остальные
ветви С. в. находятся в субмиллиметровом и ИК диапазонах
длин волн ((о~(оЕ). Спектр С. в. антиферромагнетиков с
двумя магн. подрешётками зависит от структуры осн. состоя-
ния. Если в одноосных кристаллах моменты магн. подре-
шёток коллинеарны оси магн. анизотропии, то (о12=
=VwE • wA~HoE(ak)2 — WH; если же магн. моменты перпен-
дикулярны оси анизотропии, то ii)i = coEak, 102=
= VWE’ша + + wE(ak)“ (здесь соА=ЦоуНА, гДе на — по*
ле анизотропии); пост, магн. поле Н направлено вдоль оси
анизотропии и юн<д/ We^a Вблизи границы раздела двух
разл. магнетиков или магнетика с вакуумом возможно су-
ществование поверхностных С. в.
С. в. подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна (см.
Бозе — Эйнштейна распределение) и при темп-рах
Т<СТК (T<CTN), где Тк — Кюри температура ферромагнетика
(Нееля температура антиферромагнетика или феррита),
представляют собой почти идеальный газ Бозе квази-
частиц (магнонов). С. в. определяют темп-рную зависимость
магн. св-в магнетиков (намагниченности, магн. восприим-
чивости, магн. теплоёмкости). В области достаточно высо-
ких темп-p (Т^ГК) взаимодействие между С. в. становит-
ся настолько сильным, что понятие отд. волны теряет
СМЫСЛ.
Экспериментально С. в. с к=0 возбуждаются при ферро-
ил и антиферромагн. резонансе (см. Магнитный резонанс.
Ферромагнитный резонанс), значения ширины линий к-рых
АН связаны с временем жизни С. в. т соотношением: ДН=
= (уг) (см. Магнитная релаксация). С. в. с конечной
длиной волны (к^О) молено возбуждать в тонких магн. плён-
ках (толщиной dC^IO м при kn = nn/d, где п — целое
число). В этом случае С. в. регистрируются в виде резо-
нансных пиков на кривой поглощения энергии эл.-магн. поля
(рис. 2). С. в. с к=/=0 возбуждаются также при нелиней-
ном ферромагн. резонансе, когда фотон накачки с часто-
той со распадается на две С. в. (магнона) по схеме:
(jo=w(k)-|-w(—к). В. В. Тарасенко.
СПИН-ОРБИТАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, реля-
тивистское эл.-магн. взаимодействие частиц, зависящее от
величины и взаимной ориентации их орбитального и спино-
вого моментов количества движения. Играет важную роль
в распределении уровней энергии эл-нов в атомах и моле-
кулах, нуклонов в ядрах атомов. Вследствие С.-о. в. два
состояния эл-на, различающиеся только значениями проек-
ции спинов, отличаются по своей энергии. Это приводит
к дублетному расщеплению линий в спектре водорода
и водородоподобных атомов. С.-о. в. эл-нов парамагн. ато-
мов обусловливает тонкую структуру спектров электронного
парамагнитного резонанса, а также обмен энергией между
ч-цами, обладающими спином, и колебаниями крист, решёт-
ки (см. Спин-решёточная релаксация). С.-о. в.— причина
магнитной анизотропии кристаллов.
СПИН-РЕШЕТОЧНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ, процесс уста-
новления теплового равновесия между системой всех взаи-
модействующих друг с другом магнитных моментов свобод-
ных эл-нов, парамагнитных атомов или ионов, атомных
ядер в-ва (т. н. спин-системой) и «решёткой» тела. При
этом под «решёткой» понимается тепловой резервуар,
связанный с разл. степенями свободы механич. движения
молекул (ионов, атомов) в-ва (с тепловыми колебаниями
крист, решётки в атомных и ионных кристаллах, колеба-
ниями и вращениями молекул в молекулярных кристаллах
и жидкостях, постулат, движением и вращением молекул
в газах). Время С.-р. р. зависит от строения в-ва, а также от
способа, каким спин-система отклоняется от равновесия.
Повышение темп-ры усиливает тепловое движение и сокра-
щает время С.-р. р. Напр., в рубине время С.-р. р. парамагн.
ион^в уменьшается от 10“ с (при темп-ре 4,2 К) до
10— с (при комнатной темп-ре).
Обычно «решётка» находится в состоянии теплового рав-
новесия, а спин-система выводится из равновесия, напр.,
СПИН-СПИНОВАЯ
518
СВЧ излучением в условиях магнитного резонанса или
оптич. возбуждением эл-нов циркулярно поляризованным
(или неполяризованным) светом и релаксирует к тепловому
равновесию путём С.-р. р. При этом спин-система может
как охлаждаться, так и нагреваться, т. е. поток энергии
может идти в обе стороны (от спин-системы к «решётке»
или наоборот).
Процессы С.-р. р. играют важную роль в функциониро-
вании квантовых усилителей и генераторов СВЧ (мазеров).
К. А. Валиев.
СПИН-СПЙНОВАЯ РЕЛАКСАЦИЯ, процесс УСТИНОВ-
ления внутр, равновесия в системе взаимодействующих
друг с другом магнитных моментов электронов, атомов
или молекул, связанных со спином или орбитальным движе-
нием. В разл. средах С.-с. р. протекает по-разному: в маг-
нитоупорядоченных в-вах (ферро- и антиферромагнетиках)
при темп-ре ниже точки Кюри С.-с. р. протекает в системе
спиновых волн (магнонов) как результат столкновений маг-
нонов друг с другом; в магнитодиэлектриках магноны
возникают как коллективные элементарные возбуждения в
системе с обменным взаимодействием; в парамагнетиках
С.-с. р. связана с магн. взаимодействием собств. магн. мо-
ментов ч-ц (эл-нов, ядер и др.) между собой (с п и н-
спиновое взаимодействи е).
С.-с. р. влияет на форму линий электронного парамагнит-
ного резонанса (ЭПР). Вклад С.-с. р. в ширину линии ЭПР
равен 1 /т$$, где tss — время установления равновесия в
спин-системе (время С.-с. р.). В наиболее распространённом
в квантовой электронике материале — парамагн. кристалле
рубина т$5‘—10~в с (т. е. гораздо меньше времени спин-
решёточной релаксации), а ширина линии ЭПР составляет
неск. десятков МГц. К. А. Валиев
СПИРАТРбН (от лат. spira, греч. speira — виток и
...трон), см. в ст. Цэфотрон.
СПЛАВНО-ДИФФУЗИбННЫЙ ТРАНЗИСТОР, би-
полярный транзистор, в к-ром электронно-дырочные пере-
ходы создают путём введения примесей в полупроводни-
ковый материал с помощью процессов вплавления и диф-
фузии При изготовлении С.-д. т. ПП пластину (обычно из
Ge р-типа проводимости) легируют примесью п-типа прово-
димости для создания пассивного базового слоя. В эту плас-
тину вплавляют (см. Сплавной транзистор) порцию сплава,
содержащего акцепторные и донорные примеси, в качест-
ве к-рых используют в-ва, имеющие разл. скорости диф-
фузии в материале пластины (напр., для Ge, Ga, Sb). При
темп-ре 600—800 °C из расплавленной капли сплава проис-
ходит диффузия примесей в ПП пластину. После охлажде-
ния над диффузионной базовой областью с переменной кон-
центрацией примесей образуется рекристаллизованная
сильнолегированная эмиттерная область. Эти области вместе
с легированной ПП пластиной, являющейся областью кол-
лектора С.-д. т., создают два р—п-перехода. 8ывод от ба-
зового слоя делают вплавлением капли др. сплава. В соот-
ветствии с механизмом переноса неосновных носителей за-
ряда С.-д. т. является дрейфовым транзистором. Использо-
вание метода диффузии примесей позволяет создавать
очень тонкий базовый слой (ок. 1 мкм), что в сочетании с
дрейфовым механизмом движения неосновных носителей
заряда обеспечивает работу С.-д. т. на высоких частотах
(до 1000 МГц). В. Я- Вайсенбург.
СПЛАВНбЙ ТРАНЗИСТОР, биполярный транзистор,
в к-ром электронно-дырочные переходы созданы вплавле-
нием примесей в полупроводниковый материал. Исходную
ПП пластину (обычно из Ge) легируют примесью п- или
р-типа проводимости, а затем в восстановительной среде
водорода при темп-ре 400—500 'С вплавляют в неё две
порции сплава, соответственно с акцепторными или донор-
ными примесями (напр.. In, Ga). После охлаждения обра-
зуются рекристаллизованные области эмиттера и коллектора
С. т., к-рые с легированной ПП пластиной, являющейся
его базовой областью, создают два р—п-перехода (рис.).
Различают С. т. р—п—р-типа и п—р—п-типа. В соответст-
вии с механизмом переноса неосновных носителей заряда
С. т. является диффузионным транзистором, т. к. имеет
однородную базовую область. Концентрация примеси в
рекристаллизованных слоях С. т. близка к предельной, что
обеспечивает высокий коэф, инжекции эмиттера (у^*!).
Коллекторная область С. т., как правило, больше эмиттер-
ной, а расстояние между ними (ширина базы) определяется
толщиной исходной ПП пластины (20—30 мкм). С. т. приме-
няются в основном в качестве низкочастотных мощных
транзисторов. А. А. Чернявский.
СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЁНИЕ (от лат. spontaneus —
произвольный), самопроизвольное (не зависящее от внеш,
условий) испускание эл.-магн. излучения квантовой системой
(молекулой, ионом, атомом, электроном и т. п.), находя-
щейся в возбуждённом состоянии, при её квантовом пере-
ходе с более высокого энергетич. уровня на более низкий.
В отличие от вынужденного излучения, вероятность С. и.
не зависит от воздействия на квантовую систему внеш,
эл.-магн. излучения, и его закономерности определяются
исключительно св-вами самой системы. С. и. совокупности
возбуждённых ч-ц (совокупности квантовых систем) пред-
ставляет собой суперпозицию независимых друг от друга
актов излучения каждой ч-цы в отдельности и поэтому
носит статистически случайный характер (см. Когерент-
ность). Следовательно, С. и. светящегося объекта полностью
некогерентно и испускается равновероятно по всем на-
правлениям и по всем частотам в пределах естеств. ширины
линии. С. и. определяет порог генерации лазеров и являет-
ся источником шумов в них, приводя к конечной ширине
линии генерации и к неполной когерентности лазерного
излучения.
С. и. служит излучат, характеристикой светодиодов и др.
излучающих приборов. Оно определяет также св-ва излуче-
ния колеблющихся эл-нов в электронных приборах СВЧ (см.
Электронный поток). с. Н. Столяров.
СПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО (спусковая схема),
электронное устройство, обладающее двумя или (реже)
неск. состояниями устойчивого равновесия и способное
скачком переходить из одного состояния в другое в резуль-
тате внеш, воздействия. Скачкообразное изменение состоя-
ния происходит вследствие лавинообразных процессов, раз-
вивающихся в С. у. благодаря сильной положит, обратной
связи. Внеш, воздействие является запускающим (старто-
вым) сигналом; переход из одного состояния в другое насту-
пает всякий раз, как только запускающий сигнал достигает
нек-рого уровня, наз. порогом срабатывания. В ка-
честве активных элементов в С. у. используют электрон-
ные и газоразрядные лампы, транзисторы, туннельные
диоды и др. электронные приборы. Классич. пример С. у.—
апериодич. усилитель на электронных лампах, охваченный
цепью положит, обратной связи (предложена в 1918 сов.
радиотехником М. А. Бонч-Бруевичем); др. примеры типич-
ных С. у.— триггер, ждущий мультивибратор.
СРОДСТВО К ЭЛЕКТРОНУ, способность нейтральных
частиц (атомов, молекул и свободных радикалов) присое-
динять добавочные электроны, образуя отрицат. ионы. Вы-
Сплааной транзистор. Структура сплавного тран-
зистора: 1 —эмиттер; 2— рекристаллизованная
область эмиттера; 3 — база; 4 — рекристалли-
зованная область коллектора; 5 — коллектор.
519
СТАБИЛИТРОН
I
1
I
r
деляемая в этом процессе энергия S служит количеств,
мерой С. к э. данной ч-цы. Заметной величиной S обладают
атомы с незаполненными внеш, электронными оболочками.
К ним относятся атомы и элементы I группы периодич.
системы элементов Менделеева (один внеш- s-электрон),
а также атомы III—VII групп (неполное число р-электро-
нов).
СТАБИЛИЗАТОР (от лат. stabilis — устойчивый, постоян-
ный) электрический, устройство, автоматически под-
держивающее в электрич. цепи заданные значения напря-
жения, тока или мощности при произвольном изменении
параметров питающей сети или нагрузки цепи. По способу
стабилизации С. делятся на параметрические, компенса-
ционные, комбинированные; по режиму работы — на С. не-
прерывного действия и дискретные (релейные или импульс-
ные); по типу силовых приборов (стабилизирующего эле-
мента) — на электронные (полупроводниковые, микроэлект-
ронные, вакуумные, газоразрядные) и ферромагнитные
(в т. ч» феррорезонансные). Параметрические С. от-
носятся к разомкнутым системам регулирования с нелиней-
ным ограничением величины стабилизируемого параметра
(напр., в С. напряжения эту ф-цию может выполнять
стабилитрон). В параметрич. С., начиная с нек-рого значения
стабилизируемого параметра (х=х«), мощность Р, потреб-
ляемая стабилизирующим элементом, резко возрастает,
благодаря чему величина х не может существенно пре-
вышать Хп (рис. 1). Компенсационные С. представляют
собой замкнутые системы автоматич. регулирования (см.
Регулятор), работающие в режиме стабилизации. Для них
характерно наличие цепей обратной связи. В комбиниро-
ванных С. используется компенсац. принцип стабилиза-
ции выходной переменной в сочетании с управлением по
входному сигналу. Осн. узлами компенсац. и комбинир.
С. являются: источник опорного (эталонного) сигнала, срав-
нивающее устр-во, усилитель — преобразователь и управ-
ляющий (регулирующий) элемент (рис. 2).
Наиболее распространены С. напряжения и тока. Для
стабилизации переменного напряжения, как правило, приме-
няют ферромагнитные С., действие к-рых основано на
использовании явления магн. насыщения ферромагн. сер-
дечников трансформаторов или дросселей. Для стабилиза-
ции пост, напряжения обычно служат электронные
С. (преим. на ПП приборах, реже — на электронных лампах
и газоразрядные), в к-рых стабилизация осуществляется
методом регулирования по отклонению от установленного
уровня напряжения. В СССР получили распространение
однофазные и трёхфазные С. перем, напряжения мощ-
ностью от неск. десятков В-А до сотен кВ-А и С. пост,
напряжения мощностью от неск. Вт до неск. десятков
кВт.
Стабилизация тока (как правило, постоянного) осущест-
вляется либо при помощи электронных приборов с резко
выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики
(напр., электровакуумный диод), либо электронными усили-
Стабмлизатор. Рис. 1. Упрощённая энергети-
ческая характеристика стабилизирующего эле-
мента параметрического стабилизатора: Р —
потребляемая мощность; х — величина стабили-
зируемого параметра.
Рис. 2. Функциональная схема стабилизатора с
обратной связью: х — величина стабилизируемо-
го параметра, хи— опорная величина; а —
коэффициент, характеризующий работу сравни-
вающего устройства; К — коэффициент усиления.
телями с отрицат. обратной связью по току. При пост,
нагрузке ток в ней может быть стабилизирован также
посредством С. напряжения.
В настоящее время (нач. 90-х гг.) в системах электро-
снабжения информационно-технич., вычислит., радиоэлект-
ронных приборов и устр-в всё более широкое применение
находят микроэлектронные С., имеющие предельно
уменьшенную протяжённость линий соединения, вносящих
заметную дестабилизацию в режим работы С.; тем самым
повышается стабильность выходной переменной, а также су-
щественно снижается взаимное влияние нагрузок через
цепи питания»
Лит.: Основы автоматического управления, под ред. В. С. Пугачева,
3 изд., М., 1974; Полянин К. П., Интегральные стабилизаторы напряже-
ния, М., 1979; Букреев С. С., Силовые электронные устройства. Введе-
ние в автоматизированное проектирование, М., 1982; Драбович Ю. И.,
Комаров Н. С., Марченко Н. Б., Транзисторные источники электропита-
ния с бестрансформаторным входом, К., 1984.
С. С. Букреев, Г. Л- Коваленко.
СТАБИЛИТРОН (от лат. stabilis — устойчивый, постоян-
ный и ...трон), двухэлектродный газоразрядный или полу-
проводниковый прибор, напряжение на к-ром остаётся
практически постоянным при изменении (в определённых
пределах) протекающего в нём электрич. тока. Предназ-
начен для стабилизации напряжения на заданном участке
электрич. цепи.
Действие газоразрядного С. основано на использо-
вании нормального тлеющего разряда или коронного раз-
ряда. Важной особенностью этих видов газового разряда
является наличие на их вольт-амперных характеристиках
участка, в пределах к-рого напряжение на разрядном про-
межутке практически не изменяется в широком диапазоне
токов. Газоразрядные С. имеют ненакаливаемый (холодный)
катод, выполненный, напр., из Мо или Ni, либо представ-
ляющий собой металлич. керн, покрытый плёнкой активного
в-ва. С. тлеющего разряда выполняются в виде коаксиаль-
ной или плоскопараллельной системы электродов, помещён-
ных в баллон, наполненный смесью инертных газов при
давлении неск. кПа. Область значений стабилизируемых
напряжений 70—160 В, рабочий диапазон токов от единиц
до десятков мА. С. коронного разряда имеют коакси-
альную систему электродов с анодом в виде тонкого
стержня (такая конструкция обеспечивает требуемую не-
однородность электрич. поля); баллон наполнен водородом
при относительно высоком давлении — от неск. кПа до
давлений, превышающих атмосферное. Область стабилизи-
руемых напряжений от 0,4 до 30 кВ и более, рабочие токи
от десятков до тысяч мкА. Газоразрядные С. выпускают в
стеклянном (большинство типов) или металлокерамич.
исполнении. Они характеризуются слабой зависимостью вы-
ходного напряжения от колебаний темп-ры окружающей
среды и низким уровнем шумов.
В зависимости от назначения (и соответственно от способа
включения в электрич. цепь) газоразрядные С. делятся на
регуляторные и опорные. Регуляторные С., применяе-
Стабилитрон. Вольт-амперная характеристика по-
лупроводникового стабилитрона: U — напряже-
ние на выводах прибора; U — напряжение
стабилизации; I — ток через стабилитрон.
G(X-Xt
СТАБИЛОТРОН
520
мые, напр., в параметрич. стабилизаторах напряжения,
включаются в цепь параллельно нагрузочному сопротивле-
нию. Изменение напряжения питания или тока нагрузки не
приводят к изменению напряжения на ней, если при этом
ток через С. не выходит за пределы стабилизирующего
участка ВАХ. Опорные С., наоборот, работают при неиз-
менном значении тока, выполняя роль источников эталон-
ного (опорного) напряжения в схемах компенсац. стабили-
заторов напряжения. Газоразрядные С. применяют также в
импульсных устр-вах, ограничителях уровня напряжения
И Др. А. Б. Покрывайло, Г. Н. Тюремное.
В полупроводниковых С. рабочий участок ВАХ
(рис.) находится в узкой области обратных напряжений,
соответствующих электрическому пробою его электронно-
дырочного перехода. Механизм пробоя связан либо с
туннельным эффектом — просачиванием носителей заряда
через потенциальный барьер р—п-перехода под действием
сильного электрич. поля (туннельный пробой), либо
с ударной ионизацией и лавинным умножением носителей
заряда в области перехода (лавинный пробой). Т. о.,
в полупроводниковых С. напряжение стабилизации UCT прак-
тически совпадает с напряжением электрич. пробоя.
ПП С., как правило, изготовляют на основе Si. Это
обусловлено тем, что обратный ток кремниевого диода мал
и переход в область пробоя весьма резок. Важный параметр
ПП С.— отношение относит, изменения напряжения к абс.
изменению темп-ры окружающей среды, наз. темп-рным
коэф, напряжения (ТКН). Величина ТКН определяется ме-
ханизмом пробоя: в С. с UCT<5 В пробой обусловлен
туннельным эффектом и ТКН отрицателен; в С. с UCT>7 В
имеет место лавинный пробой и ТКН положителен. При
промежуточных напряжениях (от 5 до 7 В) генерируемые
первоначально (вследствие туннельного эффекта) носители
заряда создают условия для управляемого лавинного пробоя
(в этой области величина ТКН проходит через нуль). ПП
С. делятся на С. общего назначения и прецизионные. С.
общего назначения различаются гл. обр. значением напря-
жения стабилизации и мощностью рассеяния. В наст, время
(нач. 90-х гг.) разработаны кремниевые С. на номинальные
напряжения от 3 до 180 В; допустимая мощность рассеяния
0,25—50 Вт. Величина UCT определяется прежде всего уд. со-
противлением исходного ПП материала и, кроме того, зави-
сит от технологии изготовления прибора. Такие С. приме-
няются в стабилизаторах напряжения, разл. импульсных
устр-вах, ограничителях уровня напряжения и т. д.
Прецизионный, или термокомпенсированный, С. пред-
ставляет собой последоват. соединение р—п-перехода, ра-
ботающего в режиме электрич. пробоя (собственно ста-
билитрон), и одного или двух р—п-переходов, смещённых
в прямом направлении. В таких С. увеличение падения
Рис. 2. Частотная ха-
рактеристика контура
нагрузки стабилотро-
на: А — коэффициент
отражения по мощ-
ности для электромаг-
нитных волн, падаю-
щих на контур со сто-
роны входа амплитро-
на; f — частота СВЧ ко-
лебаний; fp — рабочая
частота стабилотрона.
Стабмлотрон. Рис. 1. Схема стабипотрона; 1 —
вывод энергии амплитрона; 2 — рассогласова-
тель; 3 — полезная нагрузка; 4 — ввод энергии
амплитрона; 5 — фазовращатель; 6 — стабили-
зирующий резонатор; 7 — балластная нагрузка;
А — амплитрон.
напряжения на обратно смещённом р—п-переходе при ла-
винном пробое с ростом темп-ры компенсируется умень-
шением падения напряжения на р—п-переходе, включённом
в прямом направлении. Это позволяет получить для пре-
цизионных С. чрезвычайно малую величину ТКН
(~10 1 /К). Прецизионные С. используются гл. обр. в ка-
честве источников эталонного и опорного напряжения. Они
находят широкое применение в цифро-аналоговых преобра-
зователях, устр-вах ввода — вывода информации ЭВМ, пре-
цизионных цифровых вольтметрах, калибраторах тока и на-
пряжения и т. д.
Лнт. см. при ст. Газоразрядные приборы, Полупроводниковый диод.
В. К. Аладинский.
СТАБИЛОТРбН, стабилизированный по частоте автоге-
нератор СВЧ колебаний, выполненный на основе амплитро-
на и имеющий частотно-избирательную цепь обратной связи
между входом и выходом; разновидность магнетронного
типа прибора. В С. сигнал, поданный на вход, усиливается
амплитроном и через делитель мощности (рассогласова-
тель) попадает в полезную нагрузку (рис. 1). Часть сигнала
отражается рассогласователем, проходит через амплитрон
в обратном направлении (без усиления и ослабления), а
затем снова отражается в прямом направлении стабили-
зирующим резонатором. Отражение от резонатора проис-
ходит только на его резонансной частоте (рис. 2), энергия
колебаний всех др. частот поглощается. Волна, отразившаяся
от резонатора, поступает на вход усилителя (амплитрона),
усиливается и снова делится рассогласователем между по-
лезной нагрузкой С. и цепью обратной связи. Фаза обратной
связи регулируется фазовращателем. Таким образом, в С.
реализуется положит, обратная связь и обеспечивается
самовозбуждение на резонансной частоте резонатора.
Перестройку частоты резонатора в С. осуществляют меха-
нически. Подстройкой фазовращателя достигается макси-
мум выходной мощности на рабочей частоте. Преимущест-
вом С. по сравнению с магнетроном является повыш.
стабильность частоты (для С. характерны в 5—10 раз мень-
шие значения затягивания частоты, электронного смещения
частоты, а также теплового ухода частоты); недостатком —
большее время установления СВЧ колебаний. С. можно
перестраивать во всём рабочем диапазоне используемого
амплитрона, однако при этом приходится менять положение
двух элементов регулировки — стабилизирующего резона-
тора и фазовращателя. Выходные параметры С. по мощ-
ности и кпд несколько ниже, чем у амплитронов, на основе
к-рых они созданы. Из-за сложностей перестройки частоты
двумя регулирующими органами С. не получили широкого
распространения (в 80-х гг. практически вытеснены
коаксиальными магнетронами).
Лит.: Браун У., в кн.: Электронные сверхвысокочастотные приборы со
скрещенными полями, пер. с англ., т. 2, М., 1961. Л. Г. Суходолец.
СТАРЁНИЕ ДИЭЛЁКТРИКОВ, совокупность физ. И ХИМ.
процессов, протекающих в диэлектриках и диэлектрич. де-
талях различных электронных устройств при их хранении
и эксплуатации и приводящих к необратимым или частично
обратимым изменениям их свойств. С. д. при их хранении
(временное С. д.) связано со структурными превраще-
ниями в диэлектриках, напр. с перестройкой их кристалло-
графии. структуры, хим. реакциями на границах фаз, изме-
нениями энергетич. состояния. Характер процессов времен-
ного С. д. определяется, с одной стороны, природой са-
мого диэлектрика (напр., процесс старения органич. диэлект-
риков протекает более интенсивно, чем неорганических),
с другой — внеш, воздействиями, к-рым он подвергается
(высокие или низкие темп-ры, ионизирующее излучение,
внеш, электрич. поля, повыш. влажность, химически агрес-
сивные среды, механич. напряжения и т. п.). Так, у поли-
меров наиболее распространённым является термоокислит.
старение, в основе к-рого лежит цепная реакция окисле-
ния, включающая в себя зарождение, развитие и развет-
вление молекулярной цепи, распад и рекомбинацию ради-
калов. В присутствии озона происходит модификация макро-
молекул полимеров гл. обр. по двойным связям. Радиац.
старение полимеров под действием ионизир. излучений
разл. видов (гамма- и рентгеновских лучей, смешанного
I
»
521 СТАТОТРОН
излучения, напр. от ядерных реакторов) сводится к двум
одновременно развивающимся процессам: деструкции
(разрушению молекул) и сшиванию хим. связей. В зави-
симости от соотношения энергий хим. связей в осн.
цепи молекул и радикалах в одних полимерах (ПТФЭ,
ПММА и др.) преобладают процессы деструкции, в дру-
гих (ПЭ, ПП, ПВХ, ПЭТФ) — сшивания. В контакте с жи-
выми организмами полимеры обнаруживают биол. ста-
рение.
Во внеш, электрич. полях может происходить электри-
ческое С. д., проявляющееся в изменении их уд. прово-
димости, электрич. прочности, цвета и др. характеристик.
Полимеры, напр., особенно интенсивно стареют под дейст-
вием плазмы газового разряда в присутствии кислорода
в тех случаях, когда электрич. поле перпендикулярно
к поверхности образца. С. д. в электрич. полях (постоянных
и переменных) может быть связано с контактными явле-
ниями: инжекцией эл-нов из металла или ПП (в МДП-
структурах), из газового разряда; с их экстракцией с обра-
зованием в диэлектрике избыточного неравновесного
объёмного заряда; с дрейфом и термодиффузией в диэлект-
рик (в пост, электрич. полях и при повыш. темп-рах)
ионов с металлич. электродов (серебра, палладия); миграц.
поляризацией. Напр., в стёклах из-за миграции в электрич.
поле ионов щелочных металлов могут образовываться денд-
риты, необратимо уменьшающие электрич. прочность. Сни-
жение электрич. прочности из-за электрич. старения тонких
оксидных плёнок является, в частности, осн. причиной отка-
зов в МДП-структурах БИС. Электрич. поля, создаваемые
объёмными зарядами, влияют на процессы переполяриза-
ции диэлектриков. Напр., в сегнетоэлектриках под действием
объёмного заряда изменяется форма петель диэлектри-
ческого гистерезиса (возникают двойные и смещённые
петли), происходит «закрепление» (стабилизация) доменной
структуры, что приводит к необходимости увеличивать внеш,
переключающие поля в сегнетоэлектрич. элементах при их
переполяризации.
С целью замедления старения полимеров в них вводят
стабилизаторы (антиоксиданты, антиозонанты, светостабили-
заторы, антирады и др.), производят предварит, радиац.
обработку. Регенерацию, иногда частичную, состарившихся
сегнетоэлектриков, в т. ч. сегнетокерамики, производят
в электрич. поле с полярностью, противоположной поляр-
ности при старении. В частности, таким путём у них удаётся
восстановить первонач. форму петли гистерезиса. Аналогич-
ных результатов достигают посредством высокотемп-рного
отжига. Используют высокотемп-рный отжиг и для искусств,
состаривания диэлектриков с целью стабилизации или под-
гонки их характеристик в номинал. Так стабилизируют, напр.,
пьезомодули и подгоняют частоту антирезонанса у пьезо-
керамич. фильтров.
Лит.: К ой ков С. Н., Цикин А. Н., Электрическое старение твёрдых
диэлектриков и надёжность диэлектрических деталей. Л., 1968; Hibma Т.,
Zeller Н. R., в кн.: Conference on Properties and Applications of Dielectric
Materials, v. 1, N. Y., 1985, p. 230—33. В. H. Таиров.
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФЙЗИКА, раздел теоретич. физи-
ки, изучающий свойства макроскопич. тел, т. е. систем,
состоящих из очень большого числа одинаковых частиц
(молекул, атомов, электронов и т. д.). Для исследования
св-в таких систем применяются статистич. методы, основан-
ные на теории вероятности. С. ф. состоит из статисти-
ческой термодинамики, изучающей системы в
состоянии статистич. равновесия, и физической кине-
тики, изучающей неравновесные процессы статистич. мето-
дами. С. ф., основанная на законах классич. физики, наз.
классической, на законах квантовой механики,— кван-
товой статистикой.
Наблюдаемые значения разл. физ. величин для макро-
скопич. системы являются их ср. значениями за время
наблюдения. С. ф. заменяет средние по времени значения
этих величин ср. статистич. значениями для большой сово-
купности тождественных систем, находящихся в одинаковых
внеш, условиях (усреднение по статистич. ансамблю). Для
статистически равновесных систем существуют универсаль-
ные ф-ции распределения систем по координатам q и
импульсам р-частиц (в классич. С. ф.) или по квантовым
состояниям всей системы (в квантовой статистике), наз.
Гиббса распределениями (установлены в 1901 амер,
физиком Дж. У. Гиббсом). Напр., энергетически изолиро-
ванные от окружающей среды системы распределены с
пост, плотностью вероятности на поверхности пост, энергии.
К таким системам применимо микроканонич. распределение
Гиббса:
/(₽,<)) =Лб{/7 (р,9)-£1.
где 6 — дельта-функция Дирака; А — постоянная, позво-
ляющая определить энтропию системы как ф-цию энергии
£, объёма V и числа ч-ц N системы; Н (р, q) — характе-
ристич. ф-ция системы совокупности всех координат и
импульсов (Гамильтона ф-ция). В случае контакта систем с
термостатом они описываются канонич. распределением
Г иббса:
f(p,<?) =ехр| [F — H(p,q)\/kT},
где F — свободная энергия (энергия Гельмгольца) — харак-
теристич. ф-ция системы при независимых параметрах V
и Т (термодинамич. темп-pa); к — постоянная Больцма-
на. Для систем в контакте с термостатом и резер-
вуаром ч-ц имеет место большое канонич. распределе-
ние Г иббса:
f(p,<7)=exp{ [£2 — H(p,q) — pW]/fcr},
где pi — химический потенциал,- Q — термодинамич. потен-
циал в переменных V, Т, ц. Для квантовых систем вероят-
ности vYj распределения по квантовым уровням i всей
системы (квантовые распределения Гиббса) имеют аналогич-
ный вид, но вместо ф-ций Н (р, q) в них стоит энергия
квантового уровня системы Любое из распределений
Гиббса в принципе позволяет вычислить свободную энергию,
энтропию и др. термодинамич. ф-ции, напр. найти ур-ние
состояния при известном законе взаимодействия между
ч-цами.
Для идеального квантового газа ч-ц с полуцелым (в еди-
ницах постоянной Планка Ъ) спином, подчиняющихся ста-
тистике Ферми — Дирака (в каждом квантовом состоянии
может быть не более одной ч-цы), напр. для эл-нов в
металлах или полупроводниках, С. ф. позволяет получить
Ферми — Дирака распределение для ср. числа ч-ц в кван-
товом состоянии с энергией для идеального газа, под-
чиняющегося классич. статистике (статистике Больцмана),
С. ф. даёт Максвелла распределение.
Физ. кинетика позволяет исследовать также неравновес-
ные процессы в системе, напр. электропроводность,
теплопроводность, вязкость, и вычислить соответствующие
кинетич. коэф. Обычно это делается с помощью решения
кинетич. ур-ния Больцмана для ф-ции распределения по
одночастичным импульсам и координатам — ур-ния баланса
числа ч-ц в малом элементе импульсного и координатного
объёма. Число ч-ц может изменяться вследствие действия
внеш, сил, пространств, неоднородности плотности числа
ч-ц и парных столкновений ч-ц. Вероятности столкновений
определяются их эффективным сечением. Решение этого
ур-ния возможно вблизи состояния статистич. равновесия.
С. ф. позволяет также вывести для кинетич. коэффициентов
условия симметрии (соотношения Онсагера).
Лит.: Фейнман Р., Статистическая механика. Курс лекций, пер. с англ.,
М., 1975; Ландау Л. Д-, Лифшиц Е. M., Статистическая физика, ч. 1,
3 изд., М., 1976; Ру мер Ю. Б., Рывкин М. Ш., Термодинамика, ста-
тистическая физика и кинетика, 2 изд., М., 1977; Гиббс Дж. В., Термо-
динамика. Статистическая механика, пер. с англ., М., 1982.
Д. Н. Зубарев.
СТАТОТРОН (от греч. statos — стоящий, неподвижный и
...трон), одна из первых передающих телевизионных трубок
без накопления заряда, в к-рой светочувствительным эле-
ментом служит металлич. нить с фотоэмиссионным покры-
тием. В С. оптич. изображение с киноплёнки проецируется
на нить. Управление фототоком (разложение строки на
элементы) осуществляется бегущим вдоль нити электро-
СТЕКЛО
522
статич. полем. Развёртку по кадрам заменяет протяжка
киноплёнки.
С. был предложен в 1934 сов. учёным Г. В. Брауде и пред-
назначался для передачи кинофильмов по однострочному
методу. Применялся в системах телевиз. вещания в кон
30-х гг. (до перехода к чересстрочной развёртке).
Лит.: Брауде Г. В.. «ЖТФ», 1937, т. 7, в. 15, с. 1510—40.
СТЕКЛб неорганическое, твёрдый аморфный мате-
риал, получаемый переохлаждением расплава стеклообра-
зующих компонентов- По агрегатному состоянию зани-
мает промежуточное положение между жидкими и крист-
в-вами: упругие св-ва С. делают его сходным с крист,
в-вами, а отсутствие кристаллографич. симметрии — с жид-
кими. Характерное св-во С.— прозрачность в определён-
ной области оптич. диапазона. Многие С. обладают ди-
электрич. св-вами: уд. электрич. сопротивление q=1O10—
101 Ом-м; диэлектрич- проницаемость е=3,8—10. Плот-
ность 2200—8000 кг/м3; темп-рный коэф, расширения
(0,56—12)«10—8 К-1, коэф, преломления п=1,4—2,2 элект-
рич. прочность Епр —8—12 МВ/см. С. при нагревании не
плавится подобно крист, в-вам, а размягчается, постепен-
но переходя из твёрдого состояния в пластическое, а
затем — в жидкое; процесс этот обратимый. При опреде-
лённых темп-рных условиях С. кристаллизуется. Осн. физи-
ко-хим. св-ва С. зависят от состава и сочетания входя-
щих в него компонентов. В зависимости от типа стекло-
образующих компонентов С. подразделяются на оксид-
ные— силикатные С. (на основе SiO2), алюмосиликатные
С. (А|2Оз—SiOi?), боросиликатные С. (В2О3—SiO2) и др.;
халькогенидные — стеклообразные материалы на
основе AS2S3, As^Sey, Sb2Se3, Tl^Se и др.; галогенид ные —
С. на основе BeFe2 и др. Иногда к С. условно относят
аморфные металлы и сплавы — т. н. металлические С.
Для получения требуемых св-в в состав стеклообразующих
компонентов вводят модификаторы, напр. 1_2О, К2О, ВеО,
CaO, ZnO, РЬО. В зависимости от состава модифика-
торов С. делятся на бесщелочные, в к-рых отсутствуют
оксиды щелочных металлов, щелочные без оксидов тя-
жёлых металлов и щелочные с высоким содержанием
оксидов тяжёлых металлов, приближающиеся по св-вам
к бесщелочным С.
В электронном приборостроении используются в основ-
ном оптич., светотехнич., электротехнич., тугоплавкие,
теплозащитные, радиационностойкие и др. С. О пт и че с-
к и е С. характеризуются высокой прозрачностью и оптич.
однородностью; используются для изготовления высоко-
качеств. оптич. систем (силикатные С. с добавлением окси-
дов La и лантаноидов — лантановые С.), активных элемен-
тов лазеров (силикатное стекло, легированное Nd — ниоди-
мовое С., и фторбериллатные С.), волоконных световодов
(силикатносвинцовые С. с добавлением оксидов TiO2,
BaO, La2O3, ZrO2 и др.).
СветотехническиеС. изменяют спектральный состав
светового потока, они прозрачны для УФ, ИК и рентге-
новского излучений; используются для изготовления колб
осветит, ламп, линз, светофильтров и т. д. К светотехни-
ческим относятся алюмо- и боросиликатные и фосфатные
С. с небольшим содержанием оксидов щелочных металлов.
Добавки оксидов разл. металлов придают С. разную
окраску: напр., CrO3, NiO, Fe2O3, Се2О3 придают С. жёлтую
окраску, Сг2О3, Рг2Оз — зелёную, СиО, СоО — синюю,
NiO, Мп2Оз, Nd2O3 — фиолетовую, СоО, МпО, Ег2О3 —
розовую, ЕегОз, FeS, Т12О3, B12S3 — коричневую, Au, Си
(в коллоидном состоянии), микрокристаллов CdS-CdSe —
красно-рубиновую. Присутствие в С. нек-рых переходных
металлов, редкоземельных элементов, урана и др. обуслов-
ливает люминесценцию С. (из такого стекла делают
экраны электронных микроскопов). Алюмокальциевые и
халькогенидные С- применяют для изготовления оптич.
элементов приборов ИК техники. Фотохромные С. исполь-
зуют в светофильтрах и как регистрирующие среды в
голографии.
Электротехнические С. подразделяются на элект-
ровакуумные и полупроводниковые. Электровакуумные С.
обладают хорошими электроизоляц. св-вами: характери-
зуются большим электрич. сопротивлением и малыми ди-
электрич. потерями (напр., С. на основе СаО—AI2O3—ВаО);
используются для изготовления, напр., стеклянных и метал-
лостеклянных колб ЭВП, подложек для структур «кремний
на изоляторе», газоразрядных индикаторных панелей, эле-
ментов устр-в опто- и акустоэлектроники, герметизир. вво-
дов в конденсаторах, фотошаблонов, для создания меж-
компонентной и межслойной изоляции в ИС, стабилизир.
и пассивир. плёнок (в технологии микроэлектроники) и др.
ИЭТ. Электроизоляц. С. с проводящим покрытием (напр.,
из SnO2) применяют для защиты от эл.-магн. излучений
СВЧ, изготовления плёночных резисторов, фотоэлементов.
ПП С. (см. Стеклообразный полупроводник) используются
для изготовления элементов БИС ЗУ, мишеней передаю-
щих телевиз. трубок (в частности, видиконов), элемен-
тов оптич. систем и световодов для устр-в ИК техники,
фотоумножителей, датчиков темп-ры и давления, а так-
же в качестве фоторегистрирующих сред (напр., в го-
лографии).
Тугоплавкие С. отличаются высокой темп-рой раз-
мягчения (выше 600 °C) и повыш. вязкостью при этой
темп-ре; используются (напр., бесщелочные боросиликат-
ные, кварцевые С.) для изготовления колб мощных
осветит, ламп, генераторных ламп, ионных выпрямите-
лей, ЭЛП.
Теплозащитные С. ослабляют или вовсе не пропус-
кают ИК излучение; из таких С. (напр., силикатных,
фосфатных) изготовляют стеклометаллич. ЭЛП, разл. тепло-
фильтры.
Радиационностойкие С. способны эффективно по-
глощать медленные нейтроны (напр., С. в системе Ва2О3—
CdO—Li2O—ВеО), устойчивы к воздействию жёстких рентге-
новских и у-лучей; применяются для изготовления дози-
метров, защитных окон; алюмофосфатные С. с добавкой
Se2O3 используют в сцинтилляц. счётчиках и детекторах
ядерных излучений.
В технологии электронного приборостроения широко
используются припоечные стёкла и стеклоэмали. С. может
входить в состав композиц. резистивных материалов (в
качестве связующего) и в стеклопластики (как наполнитель).
Способность С. к кристаллизации используется для создания
стеклокрист. материалов.
Лит..* Стекло. Справочник, под ред. Н. М. Павлушкина, M-, 1973;
Химическая технология стекла и ситаллов, под ред. Н. М. Павлушкина,
М., 1983. И. В. Филатова.
СТЕКЛООБРАЗНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИК, полу-
проводниковое стекло, аморфный полупроводнико-
вый материал, получаемый переохлаждением расплава.
По хим. составу С. п. делятся на элементарные, халько-
генидные, оксидные, оксихалькогенидные, ПП стёкла на
основе соединений элементов II, IV и V групп периодич.
системы (соединений типа А1’ В1 С^), органохалькогенид-
ные (см. табл.). В отличие от крист, полупроводников
С. п. характеризуются слабой зависимостью электрич. св-в
от кол-ва примесей и низкой подвижностью носителей
заряда ц [напр., для халькогенидных С. п. ц<0,1 см2/(В-с),
для оксидных |л<1,0 см2/(В-с)]. С. п. представляет собой
неупорядоченную систему преим. с ковалентной связью
между атомами. В С. п. в зависимости от их состава и
темп-ры действуют три механизма электропроводности,
обусловленной термич. или оптич. возбуждением: 1) пере-
нос носителей заряда по делокализ. состояниям в зоне
проводимости и в валентной зоне; 2) прыжковая проводи-
мость, обусловленная перемещениями носителей заряда
между локализ. состояниями в «хвостах» зон, существо-
вание к-рых связано с отсутствием дальнего порядка в стек-
лообразном в-ве; 3) прыжки носителей заряда между
локализ. состояниями, расположенными вблизи уров-
ня Ферми. Если к С. п. приложить электрич. поле, то
инжектированные под действием этого поля эл-ны и дырки
будут захватываться присутствующими в С. п. положитель-
но и отрицательно заряженными ловушками носителей
заряда. Заполнение ловушек приводит к резкому увеличе-
нию времени жизни инжектир. носителей; оно становится
523
СТИРАНИЕ
Основные характеристики некоторых стеклообразных полупроводников
Подкласс стеклообразных
полупроводников
Стеклообразующая система
или состав в ат. (молеку-
лярных) частях или %
Плотность,
Темп-ра
стекло-
вания,
°C
Электропро-
водность,
См/см
Энергия активации
электропроводности,
эВ
Элементарные
Халькогенидные
Оксидные
Оксихалькогенидные
II IV V
Соединения типа А В Сг
5е
{As<oSeo
As-iiiSeeo
GeSe
AsSe(
tV2O5 — B12O3 — P2O4
V2O5 — P2Os— RO
z GeSe2-—As2Se3 — HgO
I As2Si — As2S«t — РЬО
| Sb2S3 — HgO — Sb2O3
' CdGeAsv
4,28
3,19
4.62
4,68
4,51
3,20—4,20
3,00—4,40
4,50—4,68
3,50—3,55
4,12—5,09
5,72
40
212
189
400
80
280—410
250—350
212—260
194—208
241—318
10“ ’—10 18
8- 10 —8-10~13
10—12
i^LVo-8
6,25- 10~6
13—2,2
2,06
1,7
2,36
1.76
0,21—0,5
0,61 — 1,2
1,1 (по др. данным, 0,55)
Примечание. R — элемент I—VI гр. периодич. системы.
достаточным для прохождения носителей сквозь всю тол-
щу образца. При определённой напряжённости электрич.
поля, наз. критической (пороговой), увеличение времени
жизни носителей вызывает увеличение тока и уменьшение
напряжения, т. е. переход С. п. из высокоомного в низко-
омное проводящее состояние — его переключение. В халь-
когенидных С. п. и стеклах типа А В G2 электропровод-
ность увеличивается с повышением содержания тяжёлых
элементов, в оксидных — с увеличением концентрации окси-
дов переходного элемента в разных степенях окисле-
ния. С. п. обладают высокой радиац. стойкостью. Так,
электрич. св-ва оксидных ванадиевых стёкол практически
не изменяются под воздействием у-излучения дозой
до 10* рад и нейтронного излучения до 4-101 нейтро-
нов /см «
Наиболее широко в электронике используются халь-
когенидные С. п.— бескислородные ПП стёкла, получае-
мые сплавлением халькогенов с элементами III, IV, V и др.
групп периодич. системы. Такие С. п., как правило, тверды,
хрупки, не взаимодействуют с воздухом, водой, кислотами-
неокислителями, растворяются в щелочах. Под действием
электрич. поля при увеличении его напряжённости выше
определённой, наз. пороговой, халькогенидные С. п. пере-
ходят из высокоомного состояния в низкоомное. Обратный
переход при снятии электрич. поля в разл. халькогенид-
ных С. по происходит по-разному: структурно-стабильные
С. п. (такие стёкла можно нагреть до расплавленного
состояния и затем медленно охладить до стеклообразного)
при напряжённости ниже пороговой непосредственно воз-
вращаются из низкоомного в высокоомное состояние (по-
роговое переключение); в структурно-обратимых С. п.
(такие стёкла кристаллизуются при нагревании, после
расплавления их можно Снова закалить до стеклообраз-
ного состояния) после снятия поля низкоомное состояние
сохраняется вследствие образования в стекле крист, нитей,
в высокоомное состояние их возвращают, пропуская через
образец электрич. ток, к-рый расплавляет эти нити и вос-
станавливает исходное однородное стеклообразное состоя-
ние (переключение с памятью). Халькогенидные С. п.
обладают внутр, фотоэффектом с обычной для большинст-
ва ПП инерционностью; фотопроводимость существенно за-
висит от интенсивности излучения, его спектрального сос-
тава, напряжённости электрич. поля в образце, темп-ры
образца. Спектральное распределение фотопроводимости
для большинства халькогенидных С. п. характеризуется мак-
симумом в определённом интервале длин волн. Спект-
ральная характеристика фотопроводимости обычно моно-
тонно меняется с изменением состава, благодаря чему
можно получать халькогенидные С. п., фоточувствительные
в ближней ИК, видимой, УФ и рентгеновской областях
спектра. Область пропускания оптич. излучения составляет
0,4—20 мкм; фотоэдс может достигать 0,5—0,7 В. Халько-
генидные С. п. обнаруживают и термоэлектрические явле-
ния; при темп-рах, близких к нормальной, термоэдс сос-
тавляет 0,7—2,0 мВ/K, энергия активации термоэдс лежит
в пределах 0,21—1 эВ; проводимость, фиксируемая по
термоэдс, относится, как правило, к дырочной. Получают
халькогенидные С. п. в запаянных ампулах с последующими
закалкой или медленным охлаждением. Применяются для
изготовления пороговых переключателей и элементов па-
мяти ИС репрограммируемых пост. ЗУ, используемых в
системах электрич. записи и обработки информации, в
качестве фоточувствит. среды для оптич. (в т. ч. голо-
графич.) записи информации; на основе халькогенидных
С. п. изготовляют мишени видиконов и рентгеновидиконов,
фото-, электроне- и рент ген срез исты; в ИК технике они
служат для приготовления оптич. стекла, световодов, в
акустооптике — УЗ линий задержки, ИК модуляторов, деф-
лекторов, оптич. корреляторов; в радиационностойких
датчиках темп-ры и давления.
Ограниченное применение в электронике находят и др.
С. п. Напр., оксидные С. п. служат для изготовления дат-
чиков темп-ры и давления, фотоумножителей, С. п. типа
A" Biv С2— элементов памяти, оксихалькогенидные С. п.—
для создания фоторегистрирующих сред, не нуждающихся
В мокром Проявлении. В. С. Минаев.
СТЕКЛЯННАЯ ЛАМПА, электровакуумный прибор
(напр., приёмно-усилительная или генераторная лампа,
рентгеновская трубка), баллон и ножка к-рого выполнены
из стекла. Для изготовления С. л. используется стекло,
обладающее высокой термостойкостью, большим уд. элект-
рич. сопротивлением, хим. инертностью и имеющее коэф,
теплового расширения, близкий по величине к соответст-
вующему коэф, материалов, используемых для получения
вакуумно-плотных выводов (ферросплав, молибден, воль-
фрам, платинит).
СТЁПЕНИ ТРЕХ ВТОРЫХ ЗАКОН, то же, что Ленгмю-
ра формула.
СТЕРЖНЕВАЯ ЛАМПА, разновидность сверхминиатюр-
ной лампы с катодом прямого накала, в к-рой управление
электронным потоком осуществляется не навитыми сетками,
как в обычных приёмно-усилительных лампах, а стержнями
круглого или прямоугольного сечения. По электрич. пара-
метрам С. л. не уступают др. сверхминиатюрным лампам
прямого накала. Выпускались в 50-х гг. 20 в.; заменены
полупроводниковыми приборами.
СТИМУЛЙРОВАННОЕ ИЗЛУЧЁНИЕ, то же, что вы-
нужденное излучение.
СТИРАНИЕ ИНФОРМАЦИИ в электронно-луче-
вом приборе, уничтожение на поверхности мишени за-
поминающего электронно-лучевого прибора ранее запи-
санной (обычно в виде потенциального рельефа) инфор-
мации. С. и. может происходить в процессе считывания
информации или выполняться как самостоят. операция. В
процессе С. и. электронный пучок вносит на поверхность
мишени электрич. заряды, приводя её потенциал к нек-рому
единому значению и тем самым разрушая имевшийся
на ней потенциальный рельеф. См. также Запись информа-
ции.
сток
524
СТОК ПОЛЕВбГО ТРАНЗИСТОРА, см. в ст. Полевой
транзистор.
СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ, колебания (эл.-магн., упругие и т. д.)
в среде (однородной или с периодич. структурой), линии
передачи, резонаторе, к-рые можно рассматривать как ре-
зультат интерференции двух бегущих волн с одинаковыми
амплитудами и длинами волн, распространяющимися во
взаимно противоположных направлениях. Амплитуда А ко-
лебаний С. в. в данной точке определяется разностью
фаз Дер бегущих волн. Точки, где А—О(Д<р—л), наз.
узлами С. в., точки с макс, значением А (Дср=О) — пуч-
ностями. В отличие от бегущей волны в С. в. не про-
исходит переноса энергии; она колеблется лишь в преде-
лах, ограниченных соседними узлом и пучностью. Чисто
С. в. могут устанавливаться только в отсутствие затухания
в среде и при полном отражении от границ. В частности,
в линии передачи режим С. в. имеет место, когда нагруз-
ка полностью отражает поступающую к ней эл.-магн.
энергию. При неполном отражении в линии устанавливает-
ся режим, при к-ром результирующее возмущение можно
представить как сумму стоячей и бегущей волн; степень
приближения к режиму С. в. в этом случае характеризует-
ся коэффициентом стоячей волны, численно рав-
ным отношению амплитуд напряжённостей электрич. (или
магн.) поля в точках линии, соответствующих пучностям
и узлам стоячей волны.
В виде С. в. можно представить поле в объёмном резо-
наторе генераторов и усилителей СВЧ, поле в открытом ре-
зонаторе лазеров И Т. П. Р. А. Сплин.
СУПЕР... (от лат. super — сверх, над), часть сложных слов,
означающая высшую степень чего-либо (напр., суперорти-
кон).
СУПЕРВИДИКбН (от супер... и видикон), передающий
электронно-лучевой прибор с накоплением заряда, перено-
сом изображения с фотокатода на мишень и коммутацией
(считыванием изображения с мишени) медленными эл-нами.
Впервые описан в нач. 60-х гг. 20 в. (Б. Гетце, США).
Отличается высокими светотехн, параметрами — весьма ма-
лой инерционностью и высокой чувствительностью. Конст-
руктивно состоит из трёх осн. узлов: секции переноса
электронного изображения, узла мишени и секции считы-
вания (рис.). Секция переноса изображения обычно пред-
ставляет собой двух- или трёхэлектродную систему с
электростатич. фокусировкой: сферич. полупрозрачный фо-
токатод, подфокусирующий электрод и ускоряющий элект-
род в виде цилиндрич. анода с диафрагмой. Иногда в
С. используют двух электродные системы переноса изобра-
жения с эл.-магн. фокусировкой. В качестве входного
окна С. используется плоско-вогнутая волоконно-оптич.
планшайба (ВОП). Коэф, преобразования электронного
изображения в секции переноса лежит в диапазоне
0,64—1,0.
Узел мишени, определяющий выходные параметры С.,
позволяет не только накапливать электрич. заряд, но и
усиливать его в 100—2000 раз практически без внесения
Супервидикон. Устройство супервидикона: 1 —
волоконно-оптическая планшайба; 2 — фотока-
тод; 3 — ускоряющий электрод; 4 — мишень;
5 — выравнивающая сетка; 6 — прожекторная
система; СП — секция переноса; УМ — узел ми-
шени; СС — секция считывания.
дополнит, шумов. Наиболее широкое применение получили
мишени с вторично-электронной проводимостью (ВЭП)
и диодно-мозаичные (ДМ) кремниевые мишени. В зависи-
мости от типа используемой мишени С. делятся на секоны
(ВЭП мишень) и суперкремниконы (ДМ мишень). Конструк-
ция секции считывания С. полностью аналогична конструк-
ции электронно-оптич. системы видикона.
По принципу действия С. близок к видикону. На фото-
катод трубки проецируется световое изображение наблю-
даемого объекта. Фотоэлектроны, эмитируемые с фото-
катода под действием падающего света, ускоряются в сек-
ции переноса до 5—10 кэВ и фокусируются на мишени.
В результате процессов, происходящих в объёме мишени
под воздействием электронной бомбардировки, на комму-
тируемой поверхности мишени образуется потенциальный
рельеф, соответствующий распределению освещённости в
изображении объекта на фотокатоде. Полученное электрон-
ное изображение считывается электронным лучом. В С.
используется, как правило, многощелочной фотокатод с
максимумом спектральной чувствительности в области
440—500 нм. Темновой ток обычно не превышает неск.
нА. Наличие на входе С. ВОП обеспечивает простое и на-
дёжное сочленение его с усилителем яркости изображения,
что увеличивает чувствительность прибора в 80—100 раз.
С. находят широкое применение в системах космич., пром,
и науч, телевидения.
Лит. см. при ст. Передающий электронно-лучевой прибор.
Н. Я. Венедиктов.
супериконоскОп (от супер... и иконоскоп), пере-
дающий электронно-лучевой прибор с накоплением заряда
и переносом электронного изображения с фотокатода на
диэлектрич. мишень. Изобретён в 1933 сов. учёными
П. В. Тимофеевым и П. В. Шмаковым. В С., в отличие от
иконоскопа, светочувствит. мозаика заменена более чувст-
вительным (на порядок) сплошным фотокатодом и сплош-
ной мишенью, разделёнными в пространстве. Накопление
заряда и образование потенциального рельефа на мишени
С. происходят за счёт вторичной электронной эмиссии
при бомбардировке мишени фотоэлектронами в процес-
се переноса электронного изображения (рис.). С. обес-
печивают хорошее качество передачи изображения при
освещённости объектов 400—1000 лк. Один из осн. не-
достатков С.— наличие т. н. чёрного пятна (возникно-
вение в центр, части передаваемого изображения на экра-
не приёмного ЭЛП тёмного пятна неправильной формы).
Появление чёрного пятна связано с «паразитным» видео-
сигналом, обусловленным гл. обр. возвращением на ми-
шень значит, части вторичных эл-нов, не попавших на
коллектор С.
К нач. 70-х гг. С. вытеснены передающими ЭЛП с
более высокой чувствительностью (напр., суперортиконами).
Лит. см. при ст. Передающий электронно-лучевой прибор.
СУПЕРКРЕМНИКбН (от супер... и кремникон), передаю-
щий электронно-лучевой прибор (разновидность суперви-
дикона) с кремниевой мишенью, имеющей диодно-мозаич-
ную структуру. В С. оптич. изображение преобразуется
фотокатодом в поток фотоэлектронов, ускоряемых до
3—10 кВ и фокусируемых на мишени прибора. При
бомбардировке фотоэлектронами поверхности мишени в
Si происходит генерация электронно-дырочных пар, что
обеспечивает усиление сигнала мишени в 800—2000 раз
в зависимости от величины ускоряющего напряжения. Ви-
деосигнал считывается с диодно-мозаичной мишени скани-
рующим электронным лучом, как в кремниконе. С. отли-
чается высокой чувствительностью и малой инерционностью,
устойчив к внеш, воздействиям (климатич., механич. и Др.).
Диапазон рабочих освещённостей С. с использованием
автоматич. регулировки усиления мишени путём изме-
нения ускоряющего напряжения лежит в пределах 1 • 10— —
1 лк.
С. широко применяются в системах космич., пром, и науч,
телевидения; в вещат. телевидении не получили распрост-
ранения из-за высоких питающих напряжений и значи-
тельных габаритных размеров.
Лит.: Петракова А. Я., Современные зарубежные, суперкремниконы
и их применение, М., 1975- Н. Я. Венедиктов.
525
СХЕМОТЕХНИКА
СУПЕРОРТИКбН (от супер... и ортикон), высокочувст-
вительный передающий электронно-лучевой прибор с на-
коплением заряда, переносом изображения с фотокатода
на двухстороннюю мишень, со считыванием изображения
с мишени медленными электронами и последующим уси-
лением видеосигнала с помощью вторично-электронного
умножителя (ВЭУ). В С. оптическое изображение проеци-
руется на сплошной фотокатод (рис.), где преобра-
зуется в подобное ему распределение плотностей фото-
токов (электронное изображение), к-рое с помощью сис-
темы ускоряющих электродов и фокусирующей катушки,
создающей практически однородное продольное магн.
поле, переносится на мишень прибора. Мишень С. состоит
из тонкой (0,2—3,0 мкм) полупроводящей плёнки и мелко-
структурной сетки, расстояние между к-рыми составляет
ок. 100 мкм. Фотоэлектроны, выбивая с плёнки вторичные
электроны, образуют на ней подобное изображению на
фотокатоде распределение зарядов и потенциалов, накапли-
вающихся в течение времени кадра. Б. ч. вторичных эл-нов
обладает малыми скоростями и, попадая в поле между
плёнкой и сеткой, возвращается в зависимости от скорости
и угла вылета на разл. участки плёнки — происходит
перераспределение вторичных эл-нов на плёнке; др. часть
вторичных эл-нов оседает на сетке. В результате на мишени
С. возникает потенциальный рельеф, соответствующий рас-
пределению освещённости объекта. Потенциальный рельеф,
накопленный на плёнке, считывается коммутирующим
электронным лучом, к-рый формируется электронным про-
жектором, фокусируется на мишени системой электродов
и фокусирующей катушкой и перемещается по мишени по
строкам и кадру двумя парами отклоняющих катушек,
создающих близкие к однородным поперечные магн. поля.
Часть эл-нов луча, тем большая, чем больше накопленный
на данном элементе плёнки заряд, оседает на мишени,
нейтрализует этот заряд; другая же часть отражается,
образуя обратный луч. состоящий из рассеянных эл-нов
(отражённых от заряженных участков мишени) и эл-нов,
зеркально отражённых от незаряженных участков. Весь об-
ратный луч и каждая его составляющая промодулированы
зарядами на плёнке, а следовательно, несут сигналы изо-
бражения. В С. на вход ВЭУ попадают все эл-ны обратного
луча (система разделения отсутствует). Токи обратного
луча, несущие сигнал и усиленные ВЭУ в 103—104 раз
(в зависимости от числа каскадов усиления), снимаются
с коллектора.
Осн. принципы построения С. (включая двухсторон-
нюю полупроводящую мишень) предложены в 1938 и опи-
саны в 1945 сов. учёным Г. В. Брауде. Первый С. разра-
ботан в 1946 в США А. Роузом, П. Веймером и X. Лоу.
До 70-х гг. С.— одна из наиболее распространённых
передающих телевиз. трубок. Нек-рые С. (предназначенные
для высококачеств. передач из телестудий) обеспечивают
отношение сигнал-шум до 100 и выше при освещённости
фотокатода 0,1—1,0 лк. Другие, наиболее высокочувствит.
С., работоспособны почти в полной темноте (при освещён-
ности фотокатода 10— —10— лк). Осн. недостатки С.
по сравнению с ЭЛП др. классов — большие габаритные
размеры, масса, мощность источников питания; по сравне-
нию с др. ЭЛП класса С. (изоконом и антиизоконом) —
высокий уровень шумов, узкий динамич. диапазон, малая
контрастная чувствительность. С развитием цветного теле-
видения С. практически вытеснены видиконами (гл. обр.
плюмбиконами, сатиконами).
Лит. см. при ст. Передающий электронно-лучевой прибор.
«СУХбЕ ТРАВЛЕНИЕ», см. в ст. Травление.
СУШКА, удаление жидкости (обычно влаги) из объёма
твёрдых тел (или с их поверхности), жидких и газообраз-
ных сред. В произ-ве ИЭТ подвергаются С. конденса-
торная бумага, обмотки трансформаторов после их пропит-
ки компаундом, изделия из керамики перед обжигом,
пропиточные составы, прессованные из порошкового мате-
риала заготовки ИЭТ, технологич. газы, используемые, напр.,
в произ-ве ПП приборов и ИС. С. может быть конвек-
тивной (в потоке нагретого воздуха или газа), с использо-
ванием центрифуги, радиационной (с нагревом ИК излуче-
нием), контактной (при соприкосновении с нагретым телом),
сублимационной (в вакууме), высокочастотной (под дейст-
вием эл.-магн. поля СВЧ), химической (с помощью ве-
ществ, связывающих жидкость и не взаимодействующих
с осушаемым материалом), может осуществляться фильтра-
цией через мембрану, вымораживанием.
СХЕМОТЕХНИКА, научно-техническое направление, ох-
ватывающее проблемы синтеза схем электронных устройств
радиотехники, связи, автоматики, вычислит, техники и др.
в целях оптимального выполнения ими заданных функций.
Синтез схем электронных устр-в заключается в разработке
их структуры исходя из назначения каждого устр-ва в
отдельности с учётом специфики его функционирования
в составе нек-рой техн, системы. Разработка структуры
электронного устр-ва основана на выборе системы элемен-
тов (электровакуумных и ПП приборов, ИС, резисторов,
конденсаторов, коммутац. элементов и т. п.), определении
требуемых функциональных связей между ними и установ-
лении оптим. режима их работы, а также эксплуатац.
допусков на них, чтобы обеспечить требуемую надёжность
устр-ва в целом (в течение заданного промежутка времени).
При разработке структуры электронных устр-в, как правило,
опираются на существующую элементную базу; однако,
если существующие элементы по своим характеристикам не
подходят для проектируемой аппаратуры, приходится созда-
вать новые элементы (часто в сочетании с новой техноло-
гией), параметры к-рых соответствуют требованиям,
предъявляемым к разрабатываемому устр-ву (напр., по
устойчивости к механич., климатич. или радиац. воздейст-
виям окружающей среды). Т. к. на работу электронных
устр-в в реальных условиях существенное влияние оказы-
вают окружающая среда (напр., влажность, колебания
темп-ры, загазованность воздуха) и разл. помехи (напр.,
радиоактивные излучения, нестабильность источников пита-
ния, пром, радиопомехи), то в сложные, многоэлементные
Сулермконоскол. Схема супериконоскопа: 1 —
фотокатод; 2— катушка секции переноса изобра-
жения; 3 — мишень; 4 — сигнальная пластина;
5 — электронный Луч; 6 — коллектор; 7 — Откло-
няющая система; 8 — фокусирующая катушка;
9 — электронный прожектор.
Суперортикон. Схема суперортикона: I — стек-
лянная оболочка прибора; 2 — полупрозрачный
фотокатод; 3 — система ускоряющих электродов;
4 — фотоэлектроны; 5 — тормозящий электрод;
6 — сетка мишени; 7 — плёнка мишени; 8 —
фокусирующий электрод (металлический слой
на внутренней поверхности оболочки); 9 — фо-
кусирующая катушка; 10 — отклоняющие ка-
тушки; 11 —коммутирующий электронный луч;
12 — обратный электронный луч; 13 — диноды
вторично-электронного умножителя; 14—сис-
тема разделения электронов; 15 — коллектор;
16 — электронный прожектор; 17—примерные
траектории вторичных электронов с плёнки
(электроны перераспределения).
сцинтилляционным
526
устр-ва (напр., микропроцессоры, ЭВМ) вводят дополнит,
средства, обеспечивающие устойчивую работу этих элект-
ронных устр-в при внешних мешающих воздействиях и
позволяющие контролировать исправность аппаратуры (см.
Встроенный контроль).
Синтез схем электронных устр-в, выполненных на основе
ИС (в т. ч. БИС и СБИС), получил название микросхемо-
техники, к-рая охватывает вопросы проектирования как
собственно топологии ИС, так и функциональных связей
между ними в пределах данного устр-ва.
Теоретич. базой С. (в т. ч. микросхемотехники) служат
теория электрич. цепей, электродинамика, теория автома-
тов, матем. моделирование и др. По мере увеличения числа
ф-ций, выполняемых электронными устройствами, и, соот-
ветственно, усложнения их схем всё более широкое при-
менение находят методы автоматич. проектирования с
использованием ЭВМ (в частности, на ЭВМ моделируют
как схемы устр-в, так и режимы их работы в разл. условиях,
рассчитывают оптим. значения параметров их элементов,
на основе чего подбирают нужную элементную базу,
определяют характеристики межэлементных связей). С раз-
витием микроэлектроники, разработкой БИС и СБИС, к-рые
представляют собой по существу уже не отд. узлы (блоки),
а целые системы, мн. задачи С. решаются на основе сис-
темного подхода, характерного для системотехники.
Лит.: Алексеенко А. Г., Основы микросхемотехники, М., 1971;
Поспелов Д. А., Логические методы анализа и синтеза схем, 3 изд., М.,
1974; Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника, пер. с нем.,
М., 1982; Хоровиц П., Хилл У., Искусство схемотехники, пер. с англ.,
т. 1—2, 3 изд., М., 1986. Г. И. Веселов.
СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СЧЁТЧИК, прибор для ре-
гистрации ядерных излучений и ионизирующих частиц.
Действие С. с. основано на св-ве ряда веществ (сцинтил-
ляторов) излучать световые вспышки (сцинтилляции)
в результате возбуждения их атомов и молекул заря-
женными ч-цами (эл-нами, протонами и др.). Световые
вспышки преобразуются фотоэлектронным умножителем
(ФЭУ) в электрич. импульсы, к-рые затем регистрируются
с помощью обычного счётчика импульсов. Регистрация
нейтральных ч-ц (нейтронов, у-квантов и др.) происходит
по вторичным заряженным ч-цам, образующимся при взаи-
модействии нейтральных ч-ц с атомами сцинтиллятора.
В качестве сцинтилляторов используются органич. и
неорганич. кристаллы — стильбен, антрацен, Nal (активиро-
ванный Tl), ZnS(Ag); жидкости — растворы р-терфенила в
ксилоле или в толуоле с добавками; пластики — полисти-
рол и поливинилтолуол с добавками р-терфенила и др.;
нек-рые газы — Хе, Кг, Ar, N. Осн. характеристиками
сцинтилляторов являются: конверсионная эффективность
q — доля энергии регистрируемой ч-цы, к-рая превращает-
ся в световую энергию, наибольшими q обладают кристал-
лы Nal(TI) и ZnS(Ag); время высвечивания т (для большинства
сцинтилляторов т=10“” —10 с). Для регистрации медлен-
ных нейтронов в сцинтиллятор добавляют Li или В; быстрые
нейтроны регистрируются при помощи водосодержащих
сцинтилляторов. Для регистрации у-квантов и эл-нов высо-
кой энергии используют Nal(TI). Для регистрации ч-ц малых
энергий (менее 1 МэВ) и осколков деления ядер в качестве
сцинтилляторов применяются нек-рые газы (Хе, Кг, Ar, N).
Световой выход сцинтиллятора зависит от энергии, выде-
ленной в нём заряженной ч-цей, что позволяет применять
С. с. в качестве спектрометра. Для сильно ионизирующих
ч-ц (а-частиц, осколков деления ядер) и ч-ц малых энергий
(менее 1 МэВ) наилучшими спектрометрич. характеристи-
ками обладают кристаллы Nal(TI), имеющие линейную за-
висимость светового выхода от энергии ч-ц.
Чтобы не «потерять» свет и обеспечить хороший контакт
ФЭУ со сцинтиллятором, в небольших С. с. сцинтиллятор
размещают непосредственно у фотокатода ФЭУ, «приклеи-
вают» к нему; в С. С. больших размеров световая вспышка
от сцинтиллятора передаётся на фотокатод по световодам.
С. с. применяют в ядерной физике, физике элементарных
ч-ц и космич. лучей, при радиац. контроле, в дозиметрии,
радиометрии, медицине.
Лит.: Бирке Дж., Сцинтилляционные счётчики, пер. с англ., M., 1955;
Калашникова В. И., Козодаев М. С., Детекторы элементарных
частиц, М., 1966; Ляпидевский В. К., Методы детектирования излуче-
ний, М., 1987. А. С. Назаров.
СЧЁТНО-ИНДИКАТОРНЫЙ ПРИБбР, см. в ст. Газо-
разрядные индикаторы»
СЧЁТНО-КОММУТАТОРНЫЙ ПРИБбР, многоэлект-
родный газоразрядный прибор с холодным катодом, пред-
назначенный для счёта импульсов и коммутации электрич.
цепей. Применяется в системах автоматики и устр-вах
измерит, техники. Содержит совокупность большого числа
анодов, расположенных вокруг металлич. экрана с кольце-
вой щелью, внутри которого находится катод. Система
электродов С.-к. п. размещена в стеклянном баллоне, на-
полненном инертным газом с примесью водорода. Аноды,
катод и экран имеют выводы на ножку прибора. В цепь
каждого анода С.-к. п. подключается коммутируемый эле-
мент, напр. обмотка эл.-магн. реле. При подаче питающего
напряжения между одним из анодов и катодом возникает
газовый разряд, что эквивалентно резкому уменьшению
сопротивления в цепи соответствующего коммутируемого
элемента. Благодаря наличию экрана, к-рый обеспечивает
образование сжатой формы разряда, через прибор удаётся
пропустить ток, достаточный для срабатывания реле
(поскольку ток идёт только на один анод, остальные
реле не срабатывают). При подаче входного импульса
схема управления обеспечивает перенос разряда на сле-
дующий анод, при этом срабатывает новое реле и обесто-
чивается ранее включённое. Т. о., во время работы С.-к. п.
разряд переходит от анода к аноду и последовательно
срабатывают реле. Предельная частота счёта (коммутации)
достигает неск. кГц. Для упрощения схемы управления
аноды (все или часть) объединяют в группы. Направленный
перенос разряда в С.-к. п. осуществляется за счёт диф-
фузионно-дрейфового движения свободных ч-ц и обеспе-
чивается подачей многофазных управляющих импульсов
на аноды прибора. Для коммутации включённых в цепь
С.-к. п. эл.-магн. реле достаточно 3—4 сдвинутых по фазе
импульсов. См. также Декатрон.
Лит.; Князев А. Д. и др., «Электронная техника. Сер. 4», 1973,
в. 1, с. 54—58. В. Г. Самородов.
СЧИТЫВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ в электронно-
лучевом приборе, процесс преобразования потен-
циального рельефа, записанного на поверхности мишени
запоминающего электронно-лучевого прибора, в выходной
электрич. сигнал. Различают С. и. с разрушением записан-
ной информации и без разрушения.
В первом случае считывающий пучок с относительно
высокой энергией эл-нов, сканируя поверхность мишени,
создаёт ток вторичных электронов, величина к-рого опре-
деляется потенциалом облучаемого элемента поверхности.
Т. о., в процессе сканирования величина тока вторичных
эл-нов изменяется в соответствии с записанным потенциаль-
ным рельефом. Выходной электрич. сигнал можно снимать
как в цепи коллектора вторичных эл-нов, так и в цепи про-
водящей подложки мишени. Возникновение вторично-эмис-
сионного тока связано с уходом зарядов с мишени и,
следовательно, с разрушением потенциального рельефа.
Во втором случае эл-ны считывающего пучка тормозятся
вблизи мишени до скорости, близкой к нулю, и величина
тока считывающего пучка, проходящего сквозь сетчатую
мишень на коллектор, определяется распределением по-
тенциала на поверхности мишени. Аналогично в приборах
с мозаичной мишенью (напр., в литоконах) потенциал
диэлектрич. мозаики определяет величину тока считываю-
щего пучка, достигающего проводящей подложки мишени.
Г. С. Котовщикоа
sn
ТВЁРДОЕ
ТАЙМЕР (англ, timer, от time — назначать время), конт-
рольно-регулирующий прибор, к-рый через заданный про-
межуток времени автоматически включает (выключает)
машину или аппарат производственного или бытового
назначения либо сигнализирует (напр., звонком) о наступле-
нии момента их включения (выключения). Электронный Т.
содержит электронное реле времени, представляющее
собой ждущий мультивибратор с одним устойчивым состоя-
нием, исполнит, реле и схему управления, предназнач.
для запуска Т., включения звукового сигнализатора и при-
ведения Т. в исходное состояние. Подавляющее большинство
электронных Т.— многократного и циклич. действия, у к-рых
последовательность выдержек времени (программа Т„) за-
даётся посредством, напр., перфоленты или диска со штиф-
тами. Т. многократного действия срабатывают неск. раз
с заранее заданными выдержками времени; циклич. Т.
включаются через равные промежутки времени (период
цикла) с одинаковой выдержкой.
ТАЛЛИЙ (лат. Thallium), TI, химический элемент III гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 81, ат. м. 204,37.
Мягкий серый металл с хорошей электропроводностью
(q=0,18 мкОм- м); плотн. 11849 кг/м , ^пл=303,6‘ С,
fKMn=l457 °C. На воздухе окисляется при комнатной темп-ре,
хорошо растворяется в HNOj, хуже в H2SO4. Диамагнетик.
В электронном приборостроении используют гл. обр. сое-
динения Т.: так, монокристаллы твёрдых р-ров (TIBr—TII и
TICI—TIBr) применяют для изготовления оптич. элементов
приборов ИК техники, как активаторы сцинтилляторов,
TIZS входит в состав нек-рых халькогенидных стёкол (стекло-
образных ПП); TI3ASS4 — материал для акустооптич. устр-в;
TICO, применяют для изготовления оптич. стекла с большим
показателем преломления.
ТАНТАЛ (лат. Tantalum), Та, химический элемент V гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 73, ат. м. 180,9479.
Светло-серый с синеватым отливом металл с хорошей
электропроводностью (у=0,124 мкОм-м); плотн. 16600
кг/м3; fnjl=2896 °C, tKMn«5500 С; по физико-хим. св-вам
близок к ниобию. Парамагнетик. Химически не активен,
повышенных темп-pax взаимодействует с плавиковой и
мящейся серной кислотами, расплавами щелочей.
В электронном приборостроении Т. используется как
электродный и геттерный материал при изготовлении ЭВП
и анодов в конденсаторах с оксидным диэлектриком;
как резистивный материал применяется в тонкоплёночных
резисторах и микросхемах. Из сплавов Т. изготовляют
нагревательные элементы ЭВП и жаропрочные тигли. Из
соединений Т. в основном используются Ta^Os — в качестве
диэлектрика в кремниевых структурах, танталаты (соли
танталовых кислот) и твёрдые р-ры на их основе — как
сегнетоэлектрики [LiTaOa, РЦТаОзЫ и антисегнетоэлектри-
ки (УТаОз), материалы для нелинейной оптики.
ТАСИТРбН, трёхэлектродный газоразрядный прибор с
накаливаемым катодом, водородным наполнением, в к-ром
управление моментом зажигания и гашения несамостоя-
при
Ды-
тельного дугового разряда осуществляется изменением по-
тенциала управляющего электрода — сетки без снижения
анодного напряжения. По конструкции и назначению ана-
логичен импульсному водородному тиратрону (отличается
от него гл. обр. конструкцией сетки). Сетка Т.— мелко-
структурная, с размером отверстий, не превышающим
среднюю длину свободного пробега эл-нов в газе (порядка
долей мм). Т., обладая высокой стабильностью включения
и выключения, малым временем восстановления управляю-
щих св-в, позволяет коммутировать импульсы длитель-
ностью 10' '—102 мкс с частотой до неск. сотен кГц.
Импульсная коммутируемая мощность достигает неск. де-
сятков МВт. Т. выпускаются преим. в металлостеклянном
и металлокерамич. исполнении, с естеств. или жидкост-
ным охлаждением электродов; применяются гл. обр в
импульсных модуляторах для формирования мощных
высоковольтных импульсов, а также в генераторах ВЧ, УЗ
генераторах, источниках питания для накачки импульс-
ных лазеров, в схемах с индуктивными накопителями
энергии.
Лит..* Арефьев А. С., Гни до В. Ф., Малолетков Б- Д, «Приборы
и техника эксперимента», 1981, № 1, с. 117—18; Крестов В. А. и др.,
«Электронная техника- Сер. 4», 1984, в. 5, с. 20—22; Адуев Б. П-, Са ло-
ма тин В. И., Ш катов В. Т., «Приборы и техника эксперимента», 1985,
№ 2, с. 172—73. В. А. Крестов.
ТВЕРДОЕ ТЁЛО, вещество в агрегатном состоянии (на-
зываемом твёрдым), характеризующемся (в отличие от
жидкого или газообразного) стабильностью формы; теп-
ловое движение образующих это вещество атомов пред-
ставляет собой малые колебания около фиксированных
положений равновесия. По структуре Т. т. делятся на крис-
таллические (термодинамически стабильны) и аморфные
(метастабильны). В крист. Т. т. имеет место пространств,
периодичность в расположении равновесных положений
атомов (дальний порядок), в аморфных Т. т. атомы распо-
ложены хаотично, определённая закономерность наблю-
дается только в расположении соседних ч-ц (ближний по-
рядок). По характеру хим. связи условно различают Т. т.
с ионной, ковалентной, металлич., молекулярной и водо-
родной связью. Многообразие типов хим. связи в Т. т.
обусловливает разнообразие их механич. св-в, напр. Т. т.
с ионной связью хрупки, с ковалентной — наиболее тверды
и прочны, с металлической — пластичны. Важную роль в
формировании механич. св-в Т. т. играют разл. дефекты
крист, структуры (дислокации, вакансии, междоузлия и т. д.;
см. Дефекты кристаллов). По электрич. св-вам Т. т. делятся
на металлы (металлич. связь), полупроводники (в основном
ковалентная) и диэлектрики (ионная и ковалентная); по
магнитным — на диа-, пара-, ферро-, ферри- и антиферро-
магнетики.
Существенное влияние на св-ва Т. т. оказывает колебат.
движение атомных ч-ц — динамика кристаллической решёт-
ки. В основе теоретич. описания динамики крист, решётки
лежит понятие кванта энергии упругих колебаний — фонона.
Изучение поведения совокупности фононов (фононного
газа) как «теплового резервуара» Т. т. позволило опреде-
лить решёточный вклад в разл. св-ва Т. т. — тепловые (теп-
лоёмкость, тепловое расширение, теплопроводность), элект-
рические (электрич. сопротивление, вызванное рассеянием
эл-нов на фононах), оптические (резонансное поглощение
фотонов ИК диапазона) и др. Св-ва Т. т. во многом опреде-
ляются также влиянием периодич. поля кристалла (внутри-
кристаллического поля) на движение эл-нов. Применение
методов квантовой статистики к газу свободных валентных
эл-нов позволило оценить электронный вклад в тепловые
и кинетич. св-ва Т. т., привело к созданию зонной теории.
В соответствии с выводами зонной теории различие в
электрич. св-вах Т. т. (металлов, ПП, диэлектриков) связано
с характером заполнения эл-нами энергетич. зон. Опреде-
лённую роль в св-вах Т. т. играют ядра атомов. В частности,
при низких темп-pax заметен вклад ядерных магнитных
моментов в парамагнетизм Т. т. Методы ядерной магн.
спектроскопии и ядерной гамма-спектроскопии (эффект
Мёссбауэра) позволяют изучать нек-рые характеристики
Т. т., напр. локальные внутрикрист. поля.
ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ
528
Различные св-ва Т. т. широко используются в твердотель-
ной электронике. На основе крист., поликрист, и аморфных
ПП, композиц. материалов (особенно гетероструктур, со-
ставленных из эпитаксиальных слоёв разл. ПП, диэлектриков
и металлов), пьезо-, сегнето- и пироэлектриков, ферритов
и др. созданы разл. твердотельные приборы (ПП, акусто-,
опто-, криоэлектронные) для генерирования, усиления,
преобразования и индикации эл.-магн. колебаний, управ-
ления потоками эл.-магн. энергии, выполнения арифметич.
и логич. операций в устр-вах хранения, обработки и отобра-
жения информации, а также для использования в нек-рых
энергетич. устр-вах.
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред, 2 изд.,
М., 1954; их же. Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982;
Займа н Дж., Принципы теории твёрдого тела, пер. с англ., М-, 1974;
Киттель Ч., Введение в физику твердого тела, пер. с англ., М., 1978;
Кацнельсон А. А., Введение в физику твердого тела, М., 1984; Пав-
лов П. В., Хохлов А. Ф., Физика твердого тела, М., 1985.
Б. Я. Котюжанский.
ТВЕРДОТЁЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, область электро-
ники, охватывающая исследования электронных процессов
в твёрдых телах и использование этих процессов для преоб-
разования эл.-магн. энергии в широком диапазоне частот —
от постоянного тока до рентгеновского и у-излучения.
Практич. задача Т. э. — создание электронных твердотель-
ных приборов (ТТП) и устр-в, предназначенных для гене-
рирования, усиления, преобразования и индикации эл.-магн.
колебаний, управления потоками эл.-магн. энергии, выпол-
нения арифметич. и логич. операций в устр-вах хранения,
обработки и отображения информации, а также для
использования в нек-рых энергетич. устр-вах.
По сравнению с ЭВП того же функционального назна-
чения и уровня мощности ТТП имеют ряд важных пре-
имуществ — значительно меньшие габаритные размеры и
массу, низкие рабочие напряжения, более высокие на-
дёжность и долговечность, устойчивость к ударам и вибра-
циям, меньшую стоимость и т. п. Чрезвычайно высокая
концентрация эл-нов в твёрдых телах (1022—1024 см^ для
эл-нов, локализованных в атомных оболочках, и 1018—
1022 см-3 для подвижных эл-нов) открывает возможность
практически неограниченной миниатюризации ТТП — умень-
шения их размеров до единиц и долей мкм и в принципе —
до неск. межатомных расстояний (ед. нм). Изучение особен-
ностей электронных и др. физ. явлений в столь малых
объёмах твёрдых тел, разработка методов и техн, средств
создания микроминиатюрных ТТП, а также ИС, объеди-
няющих на одном кристалле десятки и сотни тыс. прибо-
ров, составляют предмет важного раздела Т. э.— микро-
электроники.
Различие типов твёрдых тел определяет разделение Т. э.
на полупроводниковую электронику, изучающую электрон-
ные процессы в ПП и их применение для построения
ПП приборов; магнитоэлектронику, изучающую взаимодей-
ствие эл.-магн. волн с эл-нами в магн. материалах (преим.
в ферритах) в основном для создания ТТП и устр-в управ-
ления потоками эл.-магн. энергии, а также ЗУ на магн.
доменах; диэлектрическую электронику, изучающую элект-
ронные процессы в диэлектриках, особенно в диэлект-
рич. плёнках, как с целью создания спец, приборов, в
к-рых эл-ны вводятся (инжектируются) в слой диэлектрика
через металлич. контакты, так и в связи с их широким
применением в других ТТП и ИС. Спец. ТТП создаются на
основе пьезо-, сегнето- и пироэлектриков, расширяется ис-
пользование в Т. э. магн. ПП, стеклообразных ПП, полу-
металлов, а также композиц. материалов, особенно гете-
роструктур, составленных из эпитаксиальных слоёв разл.
ПП, диэлектриков и металлов.
Специфика используемых физ. явлений и принципов
построения приборов определила выделение в Т. э. таких
крупных разделов, как Т. э. СВЧ, охватывающая комплекс
физико-техн, проблем, связанных с созданием СВЧ ТТП и ИС;
оптоэлектроника, использующая взаимодействие эл-нов в
твёрдых телах с эл.-магн. излучением оптич. диапазона
для создания ТТП и устр-в разл. назначения (источников
и приёмников излучения, оптронов, элементов сверхбыст-
родействующих ЭВМ и волоконно-оптич. линий связи, при-
боров для отображения и обработки информации и др.);
акустоэлектроника, использующая взаимодействие акустич.
колебаний и волн в твёрдых телах с эл-нами для построения
миниатюрных ТТП, особенно приборов для аналоговой обра-
ботки информации; криоэлектроника, использующая для
создания электронных приборов специфич. св-ва твёрдых
тел при низких темп-рах (сверхпроводимость); хемотро-
ника, изучающая приборы на основе ионной проводимости
в твёрдых телах и жидкостях.
Развитие Т. э. идёт в направлениях детального изучения
электронных процессов в разл. материалах, поиска новых
физ. явлений и принципов построения ТТП, разработки ме-
тодов и техн, средств для создания материалов и структур
с заданными электрофиз. св-вами, разработки технологии
и техн, средств для создания ТТП субмикронных размеров,
а также БИС с плотностью элементов, превышающей
10п см 2. Перспективным направлением развития Т. э.,
к-рое иногда наз. функциональной электроникой, является
также создание разл. электронных устр-в методом т. н. физ.
интеграции, когда сложные схемотехнич. ф-ции реализуются
физ. процессами, протекающими в объёме твёрдого тела.
А. С. Тагер.
ТВЕРДОТЁЛЬНЫЙ ЛАЗЕР, лазер, в к-ром активная
среда представляет собой кристаллич. или аморфную осно-
ву (матрицу), содержащую активные ионы (ионы-актива-
торы), энергетич. уровни к-рых используются для создания
инверсии населённостей. В качестве матриц в Т. л. при-
меняют монокристаллы (корунд, флюорит, алюмоиттриевый
гранат, берилл и др.), а также стёкла разл. составов. Осн.
требования, предъявляемые к матрицам: высокие оптич.
однородность и механич. прочность, хорошая теплопровод-
ность, технологичность, устойчивость к излучению накачки.
В качестве ионов-активаторов используют ионы редкозе-
мельных и др. переходных элементов периодич. системы
Менделеева — группы железа, лантаноиды и актиноиды.
Оптич. квантовые переходы между энергетич. уровнями
незаполненных электронных оболочек в этих элементах
дают линии поглощения и излучения (люминесценции) в
УФ, видимой и ИК областях спектра. В случае крист,
матриц ионы-активаторы должны изоморфно входить в
крист, решётку матрицы. Для этого ионный радиус ионов-
активаторов должен быть близок к радиусу одного из
ионов крист, решётки. Взаимодействие ионов-активаторов
с внутрикристаллическим полем определяет ширину спект-
ральных линий оптич. квантовых переходов, квантовый
выход люминесценции, интенсивность и положение этих
линий. Оптимальными для лазеров оказываются определён-
ные сочетания крист, матрица — ион-активатор. В случае
стеклянных матриц ионы-активаторы входят в стекло в
качестве его компонента. Случайное распределение сосед-
них атомов, окружающих ионы-активаторы, вызывает уши-
рение линий излучения, уменьшение времени жизни воз-
буждённого состояния и уменьшение квантового выхода.
Максимально допустимая концентрация ионов-активаторов
в кристаллах и стёклах ограничивается безызлучат. дез-
активацией возбуждённых уровней — т. н. эффектом
концентрац. тушения люминесценции. Крист, лазерные ма-
териалы всегда превосходят стёкла по теплопроводности,
а в ряде случаев — по прочности и твёрдости. Кроме того,
ширина линий поглощения и люминесценции крист, лазер-
ных материалов уже, чем у материалов на основе стекла.
Однако оптич. качество, однородность легирования кристал-
лов, как правило, хуже, чем у лазерных материалов на
основе стекла; по максимально достижимым размерам
активные элементы из стекла также превосходят крист,
элементы.
Срок службы Т. л. определяется в основном временем
деградации оптич. элементов (снижением световых характе-
ристик лампы накачки, разрушением активных элементов
лазерных затворов, диэлектрич. покрытий зеркал и т. д.) и
обычно составляет: для Т. л. на кристаллах, работающих
в импульсном режиме, —107 импульсов, работающих в не-
прерывном режиме,— неск. сотен часов; для Т. л. на стёклах
(работают только в импульсном режиме) ~104—105 им-
пульсов.
ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ
529
Основные виды Т. л. Исторически первым Т. л. является
рубиновый лазер (Т. Мейман, США, 1960). Рубин —
а=А12Оз:Сг3 —корунд (матрица) с примесью ионов-
активаторов Сг3+; синтетич. кристалл. Оптимальная концен-
трация ионов-активаторов в рубине составляет ~1,6-Ю'
см . Лазерная генерация рубинового лазера осуществляет-
ся по трёхуровневой схеме возбуждения (рис. 1, а).
В процессе накачки (как правило, для этого используют
импульсные ксеноновые лампы) ионы Сг3 переводятся с
осн. уровня 4А2 на возбуждённые уровни 4Fi и 4F2, каждый
из к-рых имеет шир. —800 см— (спектр поглощения энер-
гии накачки приведён на рис. 1, б). Затем за сравнительно
малое время ( —10— с) осуществляется безызлучат. переход
этих ионов на метастабильные уровни 2А и Е. При доста-
точной мощности накачки возникает инверсия населённостей
относительно осн. уровня и последующая генерация излу-
чения (переходы F—► А), если потери в оптич. резонаторе
меньше энергии вынужденного излучения. Длина волны ла-
зерного излучения рубинового Т. л. 1=0,6943 мкм (Ri-линия)
и 1=0,6929 мкм (Я2-линия), режим работы — импульсный
(свободная генерация и модуляция добротности) с частотой
повторения 0,1 —10 Гц, кпд ~1—2% в режиме модуляции
добротности и —3—4% в режиме свободной генерации;
энергия в импульсе достигает 4—5 Дж. Осн. применения:
оптич. дальномеры, системы автоматич. сопровождения дви-
жущихся объектов, голографич. системы записи изобра-
жений.
Лазер на алюмоиттриевом гранате — Т. л., в
к-ром активной средой служит алюмоиттриевый гранат
(АИГ), активированный ионами неодима — YgAUOi^Nd3
(AHF:Nd3+). Благодаря кубич. структуре матрицы АИГ
спектр люминесценции имеет узкие линии, что определяет
высокий коэф, усиления и низкий порог генерации Т. л.
на АИГ. В сочетании с высокими теплофиз. параметрами
АИГ это позволяет создавать источники лазерного излуче-
ния с непрерывным, импульсным режимами генерации, а
также с режимом одиночных импульсов. Несмотря на близ-
кие размеры ионов Y3 и Nd3 , растворимость последних в
АИГ ограничена: при их концентрациях ^1,5% решётка
АИГ деформируется и оптич. качество кристалла снижается,
кроме того, в нём возникает концентрац. тушение люми-
несценции» Упрощённая энергетич. диаграмма уровней Nd
в АИГ представлена на рис. 2. Лазерная генерация осу-
ществляется по четырёхуровневой схеме возбуждения. В
широком темп-рном интервале люминесценция ионов Nd
связана с четырьмя ИК каналами, обусловленными кван-
товыми переходами с подуровней R] и R2 метастабиль-
ного состояния 4Fi, не на осн. уровень, а на штарковские
компоненты ниж. термов (4Ьд, Ч'1/, и т. д.). Ниж. лазерный
уровень для 1=1,06 мкм располагается примерно на
2-103 см над основным; при комнатной темп-ре его на-
селённость составляет —104 от населённости осн. уровня,
что является одной из осн. причин низкого порога
лазерной генерации Т. л. на АИГ: Nd3. В АИГ: Nd3
осуществляется генерация более чем на 20 переходах.
При комнатной темп-ре без труда удаётся осуществить
генерацию на переходе 4Fу2—► пз с 1=1,319—1,357 мкм;
при темп-ре Т«—50 °C осуществляется генерация на
др. переходах с 1| = 1,839 мкм и 12=0,946 мкм. Спектр
поглощения AHRNd3 имеет макс, значения вблизи
0,58; 0,75 и 0,81 мкм; для накачки используются
криптоновые и ксеноновые лампы, а также галоген-
ные лампы с добавками щелочных металлов в на-
полняющем газе. С 80-х гг. большое внимание уделяется
узкополосной накачке АИГ: Nd3 излучением ПП лазеров на
GaAs (1=0,88 мкм) или светодиодов на основе Ga1_xAlxAs
(1=0,81 мкм). Этот метод накачки позволяет снизить габа-
ритные размеры лазеров на AMRNd3 и повысить их кпд
с % до 4—5%. Мощность излучения лазера на
АИГ:Nd3 в непрерывном режиме достигает 1 кВт с одного
активного элемента; в импульсном режиме энергия в
импульсе составляет — 1 Дж; ВЧ модуляция потерь в резо-
наторе при непрерывной накачке (квазинепрерывный ре-
жим) позволяет получать импульсы с частотой повторения
в диапазоне 3—30 кГц, а в случае синхронизации продоль-
ных мод — до 100 МГц. Осн. применения лазеров на
АИГ:Nd3 : технологич. и медицинские установки; системы
подводного видения, связи и поиска, дистанц. диагностики
примесей в атмосфере, оптич. записи и считывания инфор-
мации; устр-ва спектроскопии и др.
В лазерах на стёклах матрицей служит стекло (си-
ликатное,^бора^ное и др.), содержащее ионы-активаторы —
Nd3+, Yb3^-, Er \ Tm3 или Но3 при длинах волн излуче-
ния 1=0,9—1,54 мкм. Наибольшее распространение полу-
чили стёкла, активированные Nd3+. Энергетич. диаграмма
силикатного неодимового стекла позволяет осуществлять
лазерную генерацию по четырёхуровневой схеме возбужде-
ния. При комнатной темп-ре наибольшую интенсивность
излучения имеет переход на 1=1,058 мкм с суммарным
квантовым выходом —0,43. При кпд —6% в режиме свобод-
ной генерации и ~0,5% в режиме модулир. добротности
получены рекордные значения импульсной энергии излу-
20
15
10
5
Твердотельный лазер» Рис. 1. Упрощённая схема
энергетических уровней ионов Сг3+ в рубинё
(а) и спектр поглощения рубина при темпера-
туре 300 К (6): — основное (невозбуждённов)
энергетическое состояние; *Fi и 4F?— возбуждён-
ные уровни; 2А и Е — метастабипьиые уровни-
Rs и R2— лазерные переходы с метастабильных
на основной.
Рис. 2. Упрощенная схема энергетических уров-
ней ионов Nd в алюмоиттриевом гранате
(АИГ) при температуре 300 К. R, и R2—
квантовые подуровни метастабильного состояния
*F.y ; 41т 41 и т. д.— штарковские ком
понёнты нижних термов.
0,3 0,4 0,5 0,6
Длина волны, МКМ
V
ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ
530
чения для Т. л.— ок. 4 кДж на цилиндрич. активных элемен-
тах дл. ~1500 мм и диам. ~100 мм; дальнейшее увеличе-
ние энергии ограничивается лучевой прочностью торцов эле-
мента. Весьма важной особенностью Т. л. на стёклах явля-
ется большая по сравнению с лазерами на рубине или гра-
нате ширина линии излучения (~1012 с— ). Это обстоятель-
ство позволяет получать сверхкороткие импульсы (с дли-
тельностью 10 —10~ нс) в режиме синхронизации про-
дольных мод. Осн. применения Т. л. на стёклах: технологич.
установки, в химии, биологии, при исследованиях резонан-
сного взаимодействия излучения с в-вом.
Лазеры на центрах окраски (ЛЦО) — Т. л. на ион-
ных кристаллах с центрами окраски. Лазерные материалы
для таких Т. л.— кристаллы фторидов и хлоридов щелочных
металлов (Li, Na, К, Rb), а также фторидов Са и Sr. Воздей-
ствие на них ионизирующих излучений гамма-квантов,
эл-нов высоких энергий, рентгеновского и жёсткого УФ
излучений, а также прокаливание кристаллов в парах щелоч-
ных металлов приводит к возникновению точечных дефек-
тов крист, решётки, локализующих на себе эл-ны или дырки.
Вакансия, захватившая эл-н, образует дефект, электронная
структура к-рого подобна структуре атома водорода. Такой
центр окраски наз. F-центром; он имеет полосы поглоще-
ния в видимой и УФ областях спектра. Пригодными для
стимулированного излучения являются производные от F-
центров: Е^центр, состоящий из двух рядом стоящих
анионных вакансий, захвативших один эл-н; Ег-центр, обра-
зуемый двумя соседними вакансиями, захватившими два
эл-на (аналог молекулы водорода); Ег-центр, состоящий
из парных вакансий с тремя эл-нами. Схема генерации ЛЦО
аналогична схемам жидкостных лазеров на органич.
красителях. Впервые генерация вынужденного излучения на
центрах окраски получена Б. Фритцем и Е. Менке (США)
в 1965 в кристаллах KCI—Li при импульсной оптич. накачке.
К кон. 80-х гг. получена генерация на большом числе разл.
центров окраски с длинами волн излучения 0,7—3,2 мкм
в импульсном и непрерывном режимах генерации при кпд
40—60% с возбуждением от др. лазера. Выходные характе-
ристики ЛЦО соответствуют характеристикам лазеров,
используемых для возбуждения. Перестройка частоты излу-
чения осуществляется с помощью дисперсионных элемен-
тов (призм, решёток и т. п.), помещаемых в резонатор. Гл.
недостатки ЛЦО — их плохие термо- и фотостабильность.
Осн. области применения — те же, что и лазеров на краси-
телях: лазерная спектроскопия, фотохимия и т. д.
Лазеры на высококонцентрированных сре-
дах — Т. л., содержание ионов-активаторов в активных
средах к-рых в 30—40 раз выше, чем в традиционных Т. л.
Наибольшее практич. применение получили среды, активи-
рованные ионами Nd К перспективным неодимовым
средам в первую очередь относятся пентафосфат неодима
(NdPsOu), тетрафосфат неодима лития (LiNdP-jOjg), тетра-
фосфат неодима калия (KNdPtOiz) с содержанием ионов
Nci + в них до (3—5)*^021 см— . Несмотря на столь высо-
кую концентрацию Nd , время жизни метастабильного
состояния ионов Na в этих материалах достаточно велико
(оно составляет ~0,3 от такового при оптим. концентрации
ионов Nd , напр. в лазерах на АИГ). Эффективное погло-
щение излучения накачки на расстоянии всего лишь 100—
200 мкм даёт принципиальную возможность миниатюриза-
ции Т. л. на высококонцентрир. средах при использовании
в качестве источников накачки ПП лазеров и светодиодов
(создания т. н. м и н и л а з е р о в). Использование таких ис-
точников накачки позволяет практически идеально согласо-
вать их спектры излучения и спектр поглощения ионов Nd3+,
тем самым поднять кпд минилазеров до 10—15%, сравнять
сроки службы минилазера и ПП лазера, доведя его до
103 ч. Осн. применения Т. л. на высококонцентрир. средах:
компактные системы записи и считывания информации,
устр-ва настройки мощных лазерных систем, содержащих
большое число отражающих поверхностей (напр., техно-
логич. лазеров).
Перестраиваемые Т. л.— лазеры с широкой полосой
генерации, что позволяет плавно перестраивать длину волны
генерации по аналогии с лазерами на органич. красителях.
4, р. 182—84;
1965, v. 3, № 3, р. 61—63;
-------- v. QE-16, № 12,
Е. А. Шалава.
Наибольшее распространение в качестве ионов-активаторов
в перестраиваемых Т. л. получили ионы группы железа
(Ti, V, Сг, Мп, Со, Ni и т. д.) и группы редкоземельных
элементов (Се, Pr, Nd, Sm, Er и т. д.) с незаполненными
3d- и ^-электронными оболочками соответственно. Широко-
полосная генерация на этих ионах характерна для электрон-
но-колебат. переходов с участием фононов кристалла. Воз-
можность генерации на электронно-колебат. переходах при
комнатной темп-ре впервые реализована в 1977 в США на
кристаллах александрита (BeAhO^Cr3 +). К перспективным
кристаллам для перестраиваемых Т. л. относятся изумруд
(B^aAhSieOieiC^3'1’), гадолиний-скан дий-галлиев^|й гранат с
Сг (ГСГГ:Сг 1"), корунд, активированный Ti + , а также
ряд стёкол. К перестраиваемым Т. л. относятся также и
ЛЦО. Режим работы перестраиваемых Т. л.— в основном
импульсный с модуляцией добротности. Для Т. л. на алек-
сандрите Х=0,702—0,826 мкм, энергия в импульсе ~1 Дж
при кпд 3—5%; для Т. л. на ГСГГ: Cr3+ X—0,742—0,842 мкм,
энергия в импульсе ~2 Дж при кпд 1—2%. Области при-
менения перестраиваемых Т. л.— те же, что и лазеров на
органич. красителях.
В особую группу Т. л. выделяются полупроводниковые
лазеры.
Лит.: Каминский А. А., Лазерные кристаллы, М., 1975; П е т ров-
ен и й Г. Т., «Иза. АН СССР. Сер физич.», 1980, т 44, № 10, с. 2034—39;
Куратев И. И., там же, 1984, т 48, № 8, с. 1564—72; Mai man Т. Н.,
«Nature», 1960, v. 187, № 4736, р. 493—94; Geusic J. Е., Marcos Н. М.,
Van Uitert L. G., «Appl. Phys. Letters», 1964,
Fritz B., Menke E., «Solid State Commons», .
Walling J. С. и др., «IEEE, J. Quantum Elect.», 1980,
p. 1302—15.
ТВЕРДОТЁЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРООХЛА-
ДЙТЕЛЬ (термоэлектрический модуль), унифици-
рованное полупроводниковое термоэлектрич. устройство
или его часть, представляющее собой конструкцию из
неск. электрически соединённых полупроводниковых термо-
элементов (рис.). Осн. параметры Т. э. м.: макс, разность
темп-p (в пром, образцах достигает 70 К); характеристич.
ток (лежит в пределах 1—60 А); макс, холодопроиз-
водительность (0,3—120 Вт). Т. э. м. применяются для уп-
равления тепловыми режимами, напр. для умеренного
охлаждения элементов электронной аппаратуры (транзис-
торов, ПП диодов и др.), термостатирования объектов с ма-
лым тепловыделением (напр., кварцевых пластин), в качест-
ве прецизионных нультермостатов и др. При использова-
нии в системах термостатирования Т.э. м. создаёт ряд
удобств благодаря простоте токового управления, универ-
сальности (возможности работы как в режиме охлажде-
ния, так и в режиме нагревания, причём переход от одного
режима к другому осуществляется сменой полярности пи-
тающего напряжения).
Лит.: Анатычук Л. И., Термоэлементы и термоэлектрические устрой-
ства. Справочник, К., 1979. Г. И. Войтенко.
ТВЁРДЫЕ РАСТВбРЫ, фазы переменного состава, в
к-рых атомы различных элементов расположены в общей
кристаллич. решётке (растворены в ней). Статистич. распре-
деление атомов в решётке может быть неупорядочен-
ным либо частично или полностью упорядоченным, а их
растворимость — неограниченной или в разной степени ог-
раниченной.
Существуют Т. р. замещения и Т. р. внедрения. Первые
образуются, если атомы, входящие в Т. р., имеют соизме-
римые, отличающиеся не более чем на 15% размеры, а
хим. и физ. св-ва их близки; вторые — если размеры ато-
мов несоизмеримы и возможно внедрение одного из них в
междоузлия крист, решётки. Можно выделить также Т. р.
вычитания с пустыми вакантными узлами в крист, решётке.
Т. р. применяются в электронном приборостроении в
качестве конструкц., изоляц., технологич. и др. материа-
лов. Большинство сплавов металлов представляет собой
Т. р. (напр., нержавеющая сталь, манганин, латунь, кон-
стантан). К Т. р. относятся также многие ПП материалы
(напр., Gat_yAlyAs, I n,„yGay As1_KPx, Cd,_yHgyTe,
SnxPb|_xSe), диэлектрики (титанаты, ниобаты, танталаты),
магн. материалы (альсифер и др.), ферриты, керамич. мате-
риалы. Е. Н. Вигдорович
531
ТЕЛЕВИЗОР
ТВИСТРбН [англ, twystron, от t(ravelling) w(ave) — бегу-
щая волна и (kl)ystron — клистрон], усилительный электро-
вакуумный СВЧ прибор, входная (усилительная) часть к-рого
представляет собой резонансную колебательную систему
пролётного клистрона, а выходная часть — согласованную
на концах замедляющую систему лампы бегущей волны.
В Т. испускаемые катодом эл-ны сначала пролетают сквозь
систему объёмных резонаторов, где происходит модуля-
ция эл-нов по скоростям электрич. СВЧ полем и груп-
пировка их в сгустки, а затем проходят сквозь замедляю-
щую систему, где возбуждают бегущую волну. При взаимо-
действии электронных сгустков с электрич. полем этой вол-
ны часть кинетич. энергии эл-нов превращается в энергию
СВЧ колебаний (как в ЛБВ). Резонаторы входной части
Т. настроены таким образом, чтобы компенсировать умень-
шение усиления на краях полосы пропускания частот за-
медляющей системы. В Т. используются замедляющие сис-
темы мощных ЛБВ, работающие на осн. прямой волне
(«клеверный лист», «сороконожка» и др.). Разработаны Т.
с уровнем выходной мощности до неск. МВт в импульсе
и полосой пропускания 7—15% от ср. частоты, среди СВЧ
приборов большой импульсной мощности Т. является наи-
более широкополосным усилит, прибором. Коэф, усиле-
ния Т. составляет 35—50 дБ, кпд 30—40%.
Т. используются гл. обр. в передатчиках мощных назем-
ных и корабельных радиолокац. станций. Осн. недостатки
Г., мешающие широкому применению этих приборов,—
склонность к самовозбуждению и сложность конструкции
замедляющих систем.
Лит..- Стапранс, Маккьюн, Рютц, «ТИИЭР», 1973, т. 61, № 3,
с. 52—88; Мощные электровакуумные приборы С8Ч, пер. с англ., М.,
1974. В. И. Пасманник.
ТЕКСТУРИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, плё-
ночный электроакустический преобразователь объёмных
акустич. волн, к-рый создают осаждением (в основном
катодным распылением) высокоомного слоя (плёночной
текстуры) пьезоэлектрика (напр., CdS, ZnO, AIN) на метал-
лизированный звукопровод. Возможность нанесения тонких
(<1 мкм) плёнок, жёстко связанных с звукопроводом,
обеспечивает изготовление Т. п. с высокими частотами
осн. резонанса. Т. п. эффективно работает в диапазоне
частот от 0,1 до 5 ГГц с мин. потерями преобразо-
вания (порядка неск. дБ). При потерях преобразования
св. 15 дБ шир. полосы пропускания может превосходить
1000 МГц. Верх, граница рабочего диапазона частот
достигает 70 ГГц. Достоинством Т. п. является также простая
технология нанесения плёночных текстур на подложки, изго-
товленные из разл. материалов.
Т. п. широко используются при создании ВЧ акустооптич.
и акустоэлектронных устройств.
ТЕЛЕ... (от греч. tele — вдаль, далеко), часть сложных
слов, обозначающая дальность, действие на большом рас-
стоянии (напр., телефон).
ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ МЁТОДЫ КОНТРОЛЯ, совокуп-
ность методов неразрушающего контроля, основанных на
преобразовании оптич. изображения контролируемого объ-
екта в последовательность электрич. сигналов, содержащих
информацию о качестве объекта. Используя широкий спектр
эл.-магн. излучения — от рентгеновского до ИК,— Т. м. к.
обеспечивают точные измерения линейных размеров как
микроскопии., так и макроскопич. объектов, автоматич.
подсчёт и классификацию ИЭТ по размерам и форме,
автоматич. ориентацию ИЭТ при сборке, точное измерение
скорости перемещения обрабатываемого изделия, обна-
ружение поверхностных дефектов и скрытых (в материале
или в непрозрачном корпусе), наблюдение распределения
тепловых полей на поверхности ПП приборов, ИС или
к.-л. др. ИЭТ с целью прогнозирования мест возможных
отказов в них.
Т. м. к. осуществляются при помощи контрольно-измерит.
системы (рис.). Изображение контролируемого объекта
преобразуется, напр., передающей телевиз. трубкой в по-
следовательность электрич. сигналов, к-рые поступают в
устр-во обработки и анализа сигналов (часто на основе
микро-ЭВМ) для измерения и сравнения с эталонными
сигналами (соответствующими эталонному изображению) от
задающего устр-ва. Результат сравнения автоматически
анализируется и преобразуется либо в сигнал, удобный
для регистрации, отображения или последующей обработки
(напр., при подсчёте ИЭТ или их классификации), либо в
управляющее (регулирующее) воздействие на исполнит, ор-
ганы технологич. оборудования (обратная связь) для
автоматич. регулирования режима обработки ИЭТ в ходе их
изготовления. Т. о., применение Т. м. к. позволяет автомати-
зировать контроль качества ИЭТ как непосредственно в
процессе их создания (технологич. контроль), так и уже
готовых к использованию по назначению (выходной конт-
роль), что способствует увеличению выхода годных ИЭТ и
повышает ИХ надёжность. В. Г. Епанчинцев, В. Г. Тугарин.
ТЕЛЕВИЗОР (от теле... и лат. viso — смотрю), теле-
визионный приёмник, радиоприёмник, предназначен-
ный для приёма, усиления и преобразования радиосиг-
налов изображения и звукового сопровождения телевиз.
вещат. программы, принимаемых телевиз. антенной, в изоб-
ражение преим. на экране электронно-лучевого прибора и
звук. В телевиз. системах оптич. изображение объекта
передачи проецируется на светочувствит. элементы пере-
дающего электронно-лучевого прибора, число к-рых (т)
определяется разрешающей способностью прибора и раз-
мерами телевиз.
кадра; обычно число m составляет ок.
Твёрдотельный электронный микроохладитель.
Схема конструкции твердотельного электронного
микроохладителя: 1 — керамический изоляцион-
ный теплопереход; 2— медные пластины; 3 —
полупроводниковые стержни с проводимостями
п- и р-типа.
Телевизионные методы контроля. Структурная
схема контрольно-измерительной системы: КО —
контролируемый объект; ТК — телевизионная
камера (передающая телевизионная трубка);
УОАС — устройство обработки и анализа сигна-
лов; НП — нормирующий преобразователь;
ИзУ — измерительное устройство; ЛУ — логиче-
ское устройство сравнения сигналов; ЗУ — задаю-
щее устройство; РУ — регистрирующее устрой-
ство; ИУ — исполнительное устройство (цепь
обратной связи).
ТЕЛЕВИЗОР
532
3-105 элементов в 1 кадре. Каждый элемент изображения
характеризуется 3 параметрами: яркостью, цветностью
(цветовым тоном и чистотой цвета) и геометрич. местом
(координатами х и у в изображении). Для передачи и
воспроизведения на экране Т. каждого элемента в цвете
необходимо применять 3 канала связи, что крайне затруд-
нительно и нецелесообразно. В телевидении принят прин-
цип поочерёдной передачи элементов изображения, осно-
ванный на св-ве человеческого зрения воспринимать пуль-
сирующий свет как непрерывный, если частота пульсаций
превышает критическую, к-рая зависит от яркости источ-
ника и составляет неск. десятков пульсаций в 1 с. Процесс
поочерёдного воспроизведения элементов изображения,
напр. на экране кинескопа, наз. развёрткой изображения.
В совр. телевиз. вещании принята чересстрочная развёртка,
при к-рой образующееся на экране кинескопа изображе-
ние имеет структуру из последоват. горизонтальных строк.
Кадр состоит из 2 полей — поля нечётных и поля чётных
строк. Для обеспечения синхронности и синфазности развёр-
ток в передающих и приёмных устр-вах телевиз. системы
в конце каждой строки каждого поля передаются синхро-
импульсы. При передаче чёрно-белого изображения
телевиз. сигнал содержит информацию только о его яркости
и преобразование сигналов изображения осуществляется с
помощью однолучевого кинескопа. В цветном телевидении
кроме информации о яркости передаётся также информа-
ция о цветности каждого элемента изображения; поскольку
широкую гамму цветов можно воспроизвести смешением
3 основных цветов (световых потоков) — красного, зелёно-
го и синего, взятых в определённых пропорциях, то для
воспроизведения цветного изображения применяют трёх-
лучевые кинескопы с мозаичным экраном, образованным
из точек или полосок люминофоров красного, зелёного
и синего свечения
Совр. телевиз. приёмники строятся по супергетеродин-
ной схеме; осн. функцион. блоки и устр-ва Т. показаны
на рис. 1. Выпускаемые в СССР Т. позволяют принимать
сигналы телевиз. станций, передаваемые в специально от-
ведённых диапазонах метровых (от 48,5 до 230 МГц; 12 ка-
налов) и дециметровых (от 470 до 622 МГц; до 24 кана-
лов) радиоволн. Радиосигнал изображения образуется при
помощи амплитудной модуляции несущего колебания ра-
диопередатчика изображения полным телевиз. сигналом
с частичным подавлением ниж. боковой полосы частот,
а радиосигнал звукового сопровождения — при помощи час-
тотной модуляции несущего колебания радиопередатчика
звука сигналом звукового сопровождения. При этом номи-
нальная ширина спектра радиосигнала изображения сос-
тавляет 7,625 МГц, а звукового сопровождения — 0,25 МГц;
разнос несущих частот звука и изображения — 6,5 МГц (не-
сущая изображения размещается ниже несущей звука);
номинальная ширина полосы частот, занимаемая радиокана-
лом телевиз. вещания,— 8 МГц. Разные виды модуляции
радиосигналов звука и изображения облегчают их разде-
ление в Т. Частичное подавление ниж. боковой полосы
спектра радиосигнала изображения осуществляется для со-
кращения полосы частот, занимаемой одним телевиз. ка-
налом. Это даёт возможность в одном и том же частот-
ном диапазоне разместить большое число каналов (состав-
ляющие спектра верхней боковой полосы содержат
всю информацию о передаваемом сигнале). В Т. ра-
диосигнал из антенны поступает в ВЧ селектор каналов,
где происходит выделение сигнала нужного канала (выбор
программы) и преобразование его частоты в промежуточ-
ную. Тракт сигнала изображения содержит усилитель про-
межуточной частоты, амплитудный детектор, видеоусили-
тель, а в цветных Т. — ещё и блок обработки сигнала
цветности (декодер). В тракте сигнала изображения выраба-
тываются сигнал яркости, подаваемый на управляющие
электроды (модуляторы) кинескопа, из декодера цветораз-
ностные сигналы поступают на катоды кинескопа; сигнал
звукового сопровождения усиливается и детектируется в
тракте звукового сопровождения; строчные и кадровые
синхронизирующие импульсы поступают на генераторы раз-
вёртки. Декодер обеспечивает выделение и декодирование
сигнала цветности, а также т. н. опознавание строк (цвет-
ную синхронизацию) и отключение декодера при приёме
программ чёрно-белого телевидения. Блок генераторов раз-
вёртки содержит генераторы строчной и кадровой развёр-
ток, создающие пилообразные токи в строчной и кадро-
вой катушках отклоняющей системы кинескопа. Высокое
напряжение для питания второго анода кинескопа (в чёрно-
белых Т.— 8—12 кВ, в цветных — 21—25 кВ в зависимости
от размера экрана) обеспечивается умножителем напря-
жения. В большинстве цветных Т. для уменьшения «расслое-
ния» изображения предусмотрено статич. и динамич.
сведения лучей (см. Цветной кинескоп). Тракт звукового
сопровождения состоит из усилителя промежуточной часто-
ты, частотного детектора и усилителя низкой (звуковой)
частоты, с к-рого сигналы подаются на громкоговоритель.
Блок питания преобразует перем, напряжение электросети
(127/220 В) в пост, стабилизир. напряжения питания элемен-
тов и устр-в Т. Для удобства пользования большинство
Т. имеют автоматич. регулировку усиления звука, яркости и
контрастности изображения, частоты и фазы строчной раз-
вёртки, размера изображения и др. Во мн. Т. предусмотрена
возможность подключения выносного пульта для дистанц.
включения и выключения Т., переключения каналов, регу-
лировки яркости и контрастности изображения, громкости
звука. Т. бывают как стационарные, так и переносные
(рис. 2).
Конструктивно Т. собирают из отд. функцион. блоков,
большинство совр. Т. выполняются на полупроводниковых
приборах, интегральных схемах, микросборках. Блоки раз-
мещаются на плоских панелях вокруг кинескопа; такая ком-
поновка позволяет получить наиболее «плоскую» конструк-
цию Т. С 70-х гг. во мн. странах ведутся интенсив-
ные работы по разработке систем проекционного и, в част-
ности, лазерного телевидения, Т. с плоским экраном на
основе плоских электронно-лучевых приборов, с электро-
люминесцентными и жидкокрист. экранами и газоразряд-
ными панелями.
Телевизор. Рис. 1. Упро-
щённая структурная схема
цветного телевизора: СК —
селектор каналов; TH —
тракт изображения; ТЗС —
тракт звукового сопровож-
дения; БЦ— блок цветно-
сти (декодер); БГР — блок
генераторов развёртки;
УН—умножитель напря-
жения; ОС — отклоняю-
щая система; К — кине-
скоп; БП — блок питания.
Рис. 2. Переносной теле-
визор цветного изображе-
ния.
533
ТЕЛЕМЕХАНИКА
Лит.: Новвковский С. В., Стандартные системы цветного телеви-
дения, М., 1976; Цифровое телевидение, под ред. М. И. Кривошеева,
М., 1980; Кривошеев М. И., Перспективы развития телевидения, М.,
1982; Телевидение, под ред. 8. Е. Джаконии, М., 1986
С. С. Марков, С. В. Новаковский.
ТЕЛЕКАМЕРА, то же, что передающая телевизионная
камера.
ТЕЛЕКИНОПРОЁКТОР (телекинопередатчик),
устройство для передачи изображений, полученных на ки-
ноплёнке, по системе телевиз. вещания. Считывание изобра-
жения с киноплёнки в Т. осуществляется двумя способами:
путём проецирования киноизображения на светочувствит.
мишень (или фотокатод) передающего электронно-лучевого
прибора; развёртыванием киноизображения т. н. бегущим
световым пятном с последующим преобразованием про-
шедшего через киноплёнку светового потока в видеосигнал
с помощью фотоэлектронного умножителя. Лучшее качест-
во телевиз» изображения получается по способу развёртки
бегущим пятном, но Т. с проецированием киноизображения
проще и дешевле, поэтому они получили более широкое
распространение. В состав Т. с проецированием киноизобра-
жения входят кинопроекц. устр-во (по конструкции анало-
гичное обычному кинопроектору), передающий электронно-
лучевой прибор и усилитель видеосигналов. Т» с бегущим
пятном содержит лентопротяжный механизм, обеспечиваю-
щий прерывистое (покадровое) перемещение киноплёнки,
проекц. кинескоп, посредством к-рого формируется, раз-
вёртывается и проецируется на киноплёнку световое пятно,
фотоэлектронный умножитель и усилитель видеосигналов.
В состав Т. для передачи цветного изображения входят
цветоделительная оптич. система, передающие электронно-
лучевые приборы и усилители видеосигналов. Полный
телевиз. сигнал, несущий киноизображение, с выходов уси-
лителей передаётся по каналам телевиз. вещания обычными
ДЛЯ телевидения способами. П. П. Калатупов.
ТЕЛЕКбДОВАЯ СВЯЗЬ, то же, что передача данных.
ТЕЛЕМЕХАНИКА (от теле... и механика), область науки
и техники, предметом к-рой является разработка методов
и технических средств передачи и приёма информации
(сигналов) с целью управления и контроля на расстоя-
нии. Т. отличается от др. областей техники, связанных
с передачей информации на расстояние (телефонии, теле-
графии, телевидения и др.), рядом специфич. особенностей,
важнейшие из к-рых: необходимость высокой точности пе-
редачи измеряемых величин; недопустимость большого за-
паздывания сигналов; высокая надёжность передачи команд
управления (вероятность возникновения ложной команды
должна быть не более 10— —10— ); высокая степень авто-
матизации процессов сбора и переработки информации.
Как правило, телемеханизация применяется в случае необ-
ходимости объединения разобщённых или территориально
рассредоточенных объектов управления в единый
производств, комплекс (напр., при управлении газо- и неф-
тепроводом, энергосистемой, сетью метеостанций), а также
когда присутствие человека на объекте управления неже-
лательно (вследствие того, что работа на объекте сопря-
жена с риском для здоровья, напр. — на нек-рых хим.
предприятиях) или невозможно (из-за недоступности объек-
та, напр. при управлении непилотируемым космич. ап-
паратом).
Управление и контроль с помощью средств Т. осущест-
вляется обычно с пункта управления (ПУ) или с диспет-
черского пункта (ДП), где находится оператор (диспет-
чер). Объекты управления могут быть сосредоточены в
одном месте, на одном контролируемом (управляемом)
пункте (КП) либо расположены по одному или группами
(на неск. КП) на большой территории (в пространстве).
Расстояние между КП и ПУ может быть от неск. десятков м
(напр., при управлении строит, краном) до десятков и
сотен тыс. км (напр., при управлении автоматич. межпла-
нетной станцией). Для передачи телемеханич. информации
используют линии связи (проводные и кабельные), радиока-
налы, оптич. и акустич. каналы, линии электропередачи.
Нередко телемеханич. информация передаётся по каналам
связи, предназначенным для передачи др. сигналов,—
напр. по телефонным каналам. В этом случае для теле-
механич. сигналов выделяют определённый диапазон частот
канала или целиком не занятый телефонный или телеграф-
ный канал.
Совокупность устр-в, посредством к-рых оператор (дис-
петчер) осуществляет управление объектами и контроль
за их состоянием на расстоянии, наз. телемехани-
ческой системой (ТМС). Соответственно системы Т.,
выполняющие ф-ции только управления, контроля или изме-
рения, наз. соответственно системами телеуправления
(ТУ), телеконтроля (ТК) или телеизмерения (ТИ).
Телеуправление и телеконтроль отличаются от дистанц.
управления и контроля гл. обр. тем, что все сигналы пе-
редаются по одной линии связи (существуют многопро-
водные системы Т., однако число проводов в них зна-
чительно меньше числа управляемых или контролируе-
мых объектов). Эта особенность Т. позволяет передавать
информацию на расстояние с меньшими аппаратурными
затратами, чем при дистанц. управлении.
При ТУ сигналы управления, сформированные оператором
на пульте управления с помощью органов ручной коммута-
ции (тумблеров, переключателей, кнопок), передаются с ПУ
или ДП по каналу связи на объекты. Сигналы управле-
ния с ПУ поступают в линию связи обычно в виде после-
довательности импульсов с определёнными признаками, т. е.
в виде кода. Из-за необходимости обеспечивать высокую
надёжность передачи телемеханич. информации в Т. при-
меняют специфич. методы кодирования, а также методы
обнаружения и исправления ошибок с помощью квитирова-
ния сигналов (повторения сигналов по обратному каналу).
При приёме закодир. сигнала на КП он декодируется и пре-
образуется в управляющее воздействие на соответствую-
щий исполнит, механизм (напр., в простейшем случае — на
реле, включающее электродвигатель). Частично в ТМС уп-
равляющие воздействия могут вырабатываться автоматом
(напр., сигналы для автоматич» аварийного отключения обо-
рудования, подключения нагрузок к энергосистеме, управ-
ления устр-вами по заранее заданной программе). При
телеуправлении сложными объектами для оперативной об-
работки больших потоков телемеханич. информации часто
применяют ЭВМ, функционирующие в режиме «советчика».
Такие системы наз. телеинформационными. Системы,
в к-рых управляющие сигналы, передаваемые на расстояние,
вырабатываются автоматически (без участия оператора),
наз. телеавтоматическими системами управ-
ления.
При ТК информация передаётся от объекта (с КП) к опе-
ратору (на ПУ или ДП). Контрольная информация о состоя-
нии объекта поступает обычно с измерительных преобразо-
вателей (датчиков), реагирующих на изменения параметров
объекта. Для удобства передачи такой информации исполь-
зуют кодирование и модуляцию или только модуляцию
(напр», широтно-импульсную, частотную). На ПУ после демо-
дуляции и (или) декодирования принятая информация ото-
бражается в виде, наиболее удобном для восприятия её
человеком (оператором), на экранных пультах, мнемосхе-
мах, разл. индикаторных устр-вах либо автоматически ре-
гистрируется системами записи и воспроизведения инфор-
мации.
Аппаратура ТМС представляет собой сложный техн,
комплекс. В нач. период развития Т. аппаратура ТМС вы-
полнялась преим. на основе релейно-контактных устр-в;
по мере развития и совершенствования электронных
приборов релейно-контактная аппаратура в 50-х гг. 20 в.
была вытеснена значительно более надёжными бескон-
тактными устр-вами на основе электровакуумных, магн.
и ПП приборов; в 70-х гг. осуществлён переход на мик-
роэлектронные элементы и агрегатный метод построения
ТМС.
ТМС широко применяют на электростанциях и подстан-
циях, нефте- и газопроводах, транспортных магистралях
(наземных и воздушных), предприятиях хим., атомной,
металлургии, и горнодобывающей пром-сти, в системах
ирригации и водоснабжения, на линиях связи и в системах
охранной сигнализации. В разл. отраслях народного х-ва
ТЕЛЕОБРАБОТКА
534
функционируют десятки тыс. систем Т. Особое значение
имеет Т. для развития космонавтики: с помощью теле-
механич. аппаратуры контролируется запуск и выведение на
орбиту космич. кораблей, осуществляется управление их
полётом, измеряются параметры, характеризующие работу
бортовых систем, ведётся непрерывное наблюдение за сос-
тоянием здоровья космонавтов. Применительно к авиации и
космонавтике системы ТУ и ТИ, использующие радиокана-
лы, получили назв. систем радиоуправления и ра-
диотелеметрии.
Лит.; Ильин В. А., Телеуправление и телеизмерение, 3 изд., М., 1982;
Тутевич В. Н., Телемеханика, 2 изд., М., 1985. Г. А. Шастова.
ТЕЛЕОБРАБОТКА ДАННЫХ, первичная обработка
дискретной информации (классификация, группировка, ко-
дирование и т. д.) и преобразование её в форму, наибо-
лее подходящую для передачи по линиям связи, с целью
обеспечения дистанц. взаимодействия пользователей с ЭВМ.
Осуществляется при помощи комплекса аппаратуры, в сос-
тав к-рой входят: мультиплексор передачи данных (МПД),
процессор телеобработки данных (ПТД), аппаратура пере-
дачи данных (АПД) и абонентские пульты (АП) (рис.).
МПД предназначены для подключения к ЭВМ (через
АПД и каналы связи) неск. АП или др. ЭВМ. МПД под-
разделяются на аппаратные, ф-ции к-рых реализуются с
помощью электронных логич. элементов, и программи-
руемые, осн. ф-ции к-рых реализуются с помощью микро-
программ или программ, хранимых в ЗУ. МПД различа-
ются также по числу обслуживаемых линий связи (от неск.
единиц до неск. десятков), скорости передачи данных (от
50 до 48-103 бит/с), типу обслуживаемых АП, структур-
ной организации и др. характеристикам. В МПД исполь-
зуются ИС и ПП запоминающие устр-ва в виде БИС.
ПТД помимо управления МПД осуществляет времен-
ное хранение данных и управляет работой системы пере-
дачи данных. ПТД может взаимодействовать с управляю-
щей ЭВМ через интерфейс ввода—вывода (локальное под-
ключение) или через канал связи (дистанц. подключение).
Производительность ПТД составляет 10—100 кбайт/с и опре-
деляется числом подключаемых каналов связи и общей
пропускной способностью системы данных. ПТД строятся
на основе микропроцессоров и логич. ИС.
АПД осуществляют необходимые преобразования
информац. сигналов для передачи по каналам связи (см.
Передача данных).
АП предназначены для связи удалённых абонентов (поль-
зователей) с ЭВМ; в их состав входят устр-ва управле-
ния, устр-ва ввода—вывода и АПД. АП могут иметь разл.
конструктивное исполнение — от простейшего настольного
устр-ва (телефонный аппарат, телетайп, дисплей) до системы
с многими территориально рассредоточенными пультами
операторов, разл. сложность — от простейших логич. схем
управления до мини-ЭВМ. В электронных узлах АП исполь-
зуются логич. БИС, микропроцессоры, БИС запоминаю-
щих устр-в; в качестве внеш. ЗУ применяются малогаба-
ритные дисковые накопители; для ввода — вывода инфор-
мации применяются портативные печатающие устр-ва, дисп-
леи, синтезаторы речи.
Лит..- Поз ин И. Л., Щербо 8. К., Телеобработка данных в автома-
тизированных системах, М., 1976; Богданов В„ М., Овчинников Б. С.,
Щербо В. К., в сб.: Вопросы радиоэлектроники, сер. Э8Т, 1981, в. 5,
с. 52—60. В. К. Щербо.
ТЕМНОВОЙ ТОК, электрический ток, возникающий с не-
освещённых участков фоточувствит. поверхности мишени
фотоэлектронного прибора. Им обусловлен ток выходной
электрич. цепи прибора при условии, что на входное
окно свет не попадает (а также в момент сканирования
неосвещённого участка мишени). Причины возникновения
Т. т. — термо- и автоэлектронная эмиссия, тепловое возбуж-
дение носителей заряда, ионная бомбардировка мишени
(фотокатода) прибора. Т. т. нежелателен, т. к. приводит к
уменьшению динамич. диапазона; кроме того, в силу своей
неравномерности Т. т. играет роль «ложного» светового
сигнала, а флуктуации Т. т. ограничивают чувствительность
прибора.
ТЕМПЕРАТУРА, физическая величина, характеризующая
состояние термодинамич. равновесия макроскопич. сис-
темы. Если система не находится в состоянии термо-
динамич. равновесия, то с течением времени происходит
перенос энергии (теплопередача) от более нагретых частей
системы (обладающих большей Т.) к менее нагретым. С
молекулярно-кинетич. точки зрения Т. характеризует интен-
сивность теплового движения атомов, молекул или др. ч-ц,
образующих систему. В общем случае Т. определяется как
производная от энергии системы по её энтропии. Поскольку
такая Т. всегда положительна (т. к. кинетич. энергия всег-
да положительна), то её называют абсолютной Т., или Т.
по термодинамической температурной шкале.
Единица абсолютной Т. в Междунар. системе единиц (СИ)—
кельвин. Часто Т. измеряют по шкале Цельсия (обозна-
чается 0- Между Т., выраженными по шкале Кельвина (Т)
и по шкале Цельсия (t), существует след, соотношение:
273,15. Методы и средства измерения Т. рассмотре-
ны в ст. Термометрия.
Строго говоря, Т. характеризует лишь равновесное сос-
тояние тел, однако понятием Т. часто пользуются при
рассмотрении неравновесных распределений ч-ц и квази-
частиц в физ. системах (электронная и ионная Т. нерав-
новесной плазмы, цветовая температура _ “—
ность электрич. шума радиотехнич. и др.
ризуют шумовой температурой.
ТЕНЕВАЯ МАСКА, цветоделительный
и т. д.). Мощ-
устр-в характе-
элемент масоч-
ного трёхпрожекторного цветного кинескопа, оставляющий
открытыми для облучения каждым из трёх электронных
пучков люминофорные элементы только одного цвета
ных; АПД — аппаратура передачи данных; АП —
абонентский пункт; УУ— устройство управления;
УВВ — устройство ввода — вывода.
Теневая маска. Структура теневых масок с круг-
лыми (а) и прямоугольными (б) отверстиями
Телеобработка данных. Схема системы телеобра-
ботки данных: Э8М — электронная вычислитель-
ная машина; МПД — мультиплексоры передачи
данных; ПТД — процессор телеобработки дан-
а
535
ТЕПЛОВИЗОР
свечения. Представляет собой тонкий (0,1—0,2 мм) сталь-
ной лист с большим кол-вом (до сотен тыс.) отверстий
(рис.), круглых (для кинескопов с мозаичными люмино-
форными экранами) или прямоугольных, образующих па-
раллельные щели, разделённые узкими перемычками (для
кинескопов со штриховыми экранами). Расстояние между
центрами соседних отверстий (шаг Т. м.) 0,15—0,75 мм в за-
висимости от назначения кинескопа. Т. м. изготовляют
фотохим. способом в виде плоских планшетов, к-рым
штамповкой придают форму, близкую форме внутр, поверх-
ности днища кинескопа. Маска подвергается чернению
(для уменьшения отражения света и увеличения теплоот-
дачи) и монтируется с помощью пружинных держателей на
определённом расстоянии (ок. 10 мм) от поверхности лю-
минесцентного экрана. Держатели обычно содержат би-
металлич. компенсаторы, смещающие маску так, чтобы в
процессе работы скомпенсировать влияние её теплового
расширения. Отверстия Т. м. воронкообразной или тра-
пецеидальной формы расширяются в сторону экрана (что
позволяет избежать выбивания вторичных эл-нов с внутр,
поверхности отверстий). В качестве материала Т. м. исполь-
зуют низкоуглеродистую магнитомягкую сталь — для облег-
чения перемагничивания маски (совместно с др. стальными
деталями кинескопа) — с целью компенсации внеш. магн.
поля Земли. Прозрачность Т. м. в центр, части ок. 20% и
плавно снижается к краям маски (до 13—16%) за счёт
уменьшения размеров отверстий.
Лит.: Производство цветных кинескопов, М., 1978. Н. П. Кибардим.
ТЕНЕВАЯ СЁТКА, электрод электронной пушки, имею-
щий вид сетки и расположенный обычно вплотную к ка-
тоду; предназначен для уменьшения перехвата тока управ-
ляющей сеткой в электровакуумных приборах. Использу-
ется в ряде ЭВП СВЧ для повышения плотности мощ-
ности электронных потоков. Участки катода, закрытые Т. с.,
не эмитируют, в результате в электронном потоке обра-
зуются «теневые» зоны, в к-рых и расположены элементы
управляющей сетки (рис.). Т. с. обычно выполняют из фоль-
ги тугоплавких металлов. Форма ячеек Т. с. (напр., пря-
моугольных или радиально-кольцевых) повторяет форму
ячеек управляющей сетки. В нек-рых конструкциях ячейки
Т. с. выполняют роль фокусирующих электродов, что позво-
ляет улучшить структуру электронного потока. Недостат-
ком Т. с. является сложная технология изготовления и совме-
щения сеток, а также значит, потеря эмитирующей пло-
щади катода. См. также Сеточное управление.
ТЕНЗОРЕЗЙСТОР (от лат. tensus— напряжённый и ре-
зистор), резистор, изменяющий своё электрич. сопротивле-
ние вследствие деформации, вызываемой приложенными к
нему механич. напряжениями. Осн. характеристикой ма-
териалаТ. является коэф, тензочувствительности (к), опреде-
ляемый как отношение относит, изменения электрич. со-
противления к величине относит, деформации. Для метал-
лов (нихрома, константана, сплавов на основе Ni, Мо,
Pt) к=2—14 (определяется в основном только измене-
нием геометрии» размеров Т.); для кристаллов ПП (Ge,
Si и др.) к=100—200. Металлич. Т. изготовляют из прово-
локи или фольги в виде решётки, ПП Т.— в виде
пластинок (дл. 1—10 мм, шир. 0,2—1,0 мм, толщина 20—
60 мкм) или эпитаксиальных плёнок.
Т. используются гл. обр. в качестве чувствительного
элемента измерит, преобразователей (тензодатчиков), при-
меняемых для измерения механич. напряжений, деформа-
ций твёрдых тел, а также в преобразователях давления
или механич. напряжения в электрич. сигнал, напр. в микро-
фонах и звукоснимателях.
Лит..- Ильинская Л. С., Подмарьков А. Н., Полупроводнико-
вые тензодатчики, М.—Л., 1966. А. Н. Подмарьков.
ТЕПЛОВАЯ ТРУБА, теплопередающее устройство в
системах охлаждения электровакуумных приборов, пред-
ставляющее собой герметизир. конструкцию (трубу), частич-
но заполненную жидким теплоносителем (рис.). При работе
Т» т. происходит испарение жидкости в нагреваемой части
трубы (зоне нагрева), перенос тепла потоком пара в сторо-
ну охлаждаемого участка (зоны охлаждения), конденса-
ция пара на нём и возврат жидкости, обычно под дей-
ствием разности капиллярных давлений, по слоисто-порис-
той структуре (фитилю) к нагреваемому участку. Фитиль
(напр., в виде многослойной мелкоструктурной металлич.
сетки) чаще всего располагают на внутр, стенках трубы.
Эффективная теплопроводность Т. т. (отношение плотности
теплового потока через Т. т. к падению темп-ры на еди-
ницу длины трубы) на неск. порядков выше теплопро-
водности металлов (Си, Ag, AI и др.) и достигает
107 Вт/(м-К). В электронной технике применяются низко-
температурные Т. т. (теплоноситель — органич. жидкости,
вода) для охлаждения наружных анодов генераторных
ламп и коллекторов ЭВП СВЧ и высокотемпературные
(теплоноситель — щелочные металлы) — для термостаби-
лизации катодных узлов приборов М-типа и т. д.
Лит..- Дан П. Д., Рей Д. А., Тепловые трубы, пер. с англ., М., 1979.
Е. В. Ушкевич.
ТЕПЛОВИЗОР, прибор для получения видимого изобра-
жения объектов по их собственному или отражённому от
них тепловому (ИК) излучению. Действие Т. основано на
том, что любое нагретое тело испускает тепловое (ИК)
излучение, интенсивность и спектр к-рого зависят от св-в
тела и его темп-ры и к-рое, будучи невидимо челове-
ческим глазом, может быть обнаружено с помощью приём-
ников теплового излучения, а затем преобразовано в види-
мое изображение.
Наибольшее распространение получили Т., в к-рых
приёмниками теплового излучения служат болометры, тер-
мопары, преобразующие ИК излучение в электрич. сигна-
лы. Такие Т. содержат оптико-механич. сканирующую сис-
тему, с помощью к-рой отд. точки объекта наблюде-
ния поочередно проецируются на приёмник излучения, а
полученные с него электрич. сигналы после усиления по-
даются на вход электронно-лучевого прибора, подобного
кинескопу, на люминесцентном экране к-рого формирует-
ся видимое изображение. Такие Т. позволяют обнаружить
разность темп-p до 0,1—0,2 °C и обладают линейной раз-
решающей способностью 0,5—1 мм при достаточно боль-
шом угловом поле зрения.
С 70-х гг. 20 в. получили распространение Т., в к-рых
используются охлаждаемые фотоэлектрич. (напр., на основе
InSb или НдСсПег) и пироэлектрич. приёмники ИК излуче-
ния, обладающие высокой чувствительностью и позволяю-
щие получать видимые изображения объектов, находящих-
ся на расстоянии до 10—15 км и имеющих темп-ру по-
верхности, отличающуюся от темп-ры окружающей среды
менее чем на 1 °C. Разработаны и широко применяются Т.,
в к-рых тепловое изображение исследуемого предмета
проецируется объективом на экран, покрытый тонким слоем
в-ва, при нагревании изменяющего свои оптич. характе-
ристики (коэф, отражения или пропускания света, интен-
сивность или цвет
собств. свечения и др.). В качестве
Теневая сетка. Схема теневой и управляющей
сеток: 1—катод,- 2 — теневая сетка; 3 — управ-
ляющая сетка; 4—траектории электронов.
Тепловая трубв. Схема действия тепловой
трубы: q— тепловой поток.
ТЕПЛОВОЕ
536
термочувствит. в-в используют жидкие кристаллы,
кристаллич. люминофоры, тонкие плёнки ПП (напр., Se и
его производных), нек-рые лаки и краски. Т. применяются в
медицине, техн, диагностике, метеорологии, дефектоско-
пии, при исследовании тепловых процессов, в военном де-
ле.
Лит.. Левитин И. Б., Инфракрасная техника. Л., 1973; Клюкин Л.,
Сонин А., Степанов Б., «Наука и жизнь», 1975, № 3, с. 70—78;
Ирисова Н. А., Тимофеев Ю. П., Фридман А. С., «Природа»,
1975, №1, с. 82—88; Козел кин В. В.. Усольцев И. Ф., Основы инфра-
красной техники, 3 изд., M-, 1985.
ТЕПЛОВОЕ СОПРОТИВЛЁНИЕ (RT), параметр тепло-
выделяющей системы, характеризующий её способность
отводить тепло от источника к стоку (напр., в окружаю-
щую среду) в установившемся тепловом режиме. Понятие
«Т. с.» введено для линейных тепловых режимов, для к-рых
Т с. RT, тепловая мощность Р и разность темп-p (Ти—Тс)
источника и стока тепла связаны соотношением: RT=(IM—
—Тс)/Р(К/Вт). Оно является тепловым аналогом Ома закона
для электрич. цепей.
В ПП электронике Т. с. — один из важнейших парамет-
ров ПП приборов, позволяющий установить взаимосвязь
между конструкцией прибора, темп-рой ПП перехода и
мощностью рассеяния. Измерение Т. с. ПП прибора сводится
в основном к измерению темп-ры ПП перехода обычно
косвенными методами (напр., по значениям прямого паде-
ния напряжения эмиттер — база, известным образом завися-
щим от темп-ры); мощность, рассеиваемая в приборе,
и темп-ра корпуса или окружающей среды легко измеря-
ются непосредственно. Величина Т. с. мощных ПП прибо-
ров составляет доли или неск. K/Вт, маломощных — неск.
сотен К/Вт.
Лит.; Захаров А. Л., Асвадурова Е. И., Расчёт тепловых пара-
метров полупроводниковых приборов, М., 1983; Закс Д. И., Парамет-
ры теплового режима полупроводниковых микросхем, М., 1983.
Е. И. Асвадурова.
ТЕПЛОВЫЕ БАТАРЁИ, резервные источники тока, у
к-рых электролит при темп-ре хранения находится в твёр-
дом, неэлектропроводящем состоянии и переводится в жид-
кое ионопроводящее состояние только в процессе актива-
ции, осуществляемой нагревом до 450—600 °C. Расплавлен-
ные солевые электролиты (напр., LiCI — KCI) позволяют
использовать активные анодные материалы (напр., Li, Са),
что обеспечивает получение рабочего напряжения Т. б. до
3 В при плотностях тока до 104 А/м2. В качестве катод-
ных материалов используют CaCrO4, СиО, Ре2Оз, V2O5.
Применяются в качестве высокоэнергоёмких источников
питания в аппаратуре для зондирования атмосферы, недр
Земли и др. Срок хранения в незадействованном состоя-
нии до 10—15 лет. (См. рис.)
ТЕРМИНАЛ (от лат. terminalis — конечный, относящийся к
концу), абонентский пульт, оконечное устр-во в соста-
ве систем ЭВМ, автоматизир. систем управления и др.,
служащее для ввода и вывода информации, напр. при
взаимодействии человека с ЭВМ. Обычно пользователи
(абоненты) находятся на значит, расстоянии от ЭВМ и свя-
заны с ЭВМ каналами передачи данных. Различают Т. пас-
сивные (не перерабатывающие информацию) и активные
(содержащие средства для переработки информации). К
первым относятся дисплеи, телетайпы, электронные теле-
фонные аппараты и др. В состав активных Т. входят мик-
ропроцессор или микро-ЭВМ для предварит, обработки
(группировки, классификации, расшифровки и т. д,) вводи-
мой в ЭВМ информации, решения характерных частных
задач, управления процессами передачи данных.
Тепловые батареи. Конст-
рукция тепловой батареи:
1 — токовые оды; 2 -— меж-
элементные соединители;
3—пиронагреватели; 4 —
элементы; 5 — корпус;
6—теплоизоляция; 7 —
запальная лента; 8 — элек-
тровоспламенитель.
ТЕРМИСТОР, то же, что терморезистор.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ИОНИЗАЦИЯ, образование ионов в
в-ве под действием тепловой энергии. В в-ве, находя-
щемся в газовой фазе (напр., в дуговом разряде, наруж-
ной атмосфере звёзд, космич. пространстве), Т. и. проис-
ходит в результате взаимных столкновений ч-ц (атомов,
молекул) в-ва (см. Ударная ионизация). Она возникает
при достаточно высоких темп-рах (начиная с 10л—104 К),
когда энергия теплового движения ч-ц велика. В твёрдом
ПП процесс Т. и. связан с переходом эл-нов из валент-
ной зоны кристалла в проводимости зону за счёт энергии
тепловых колебаний атома либо с переходами в эти зоны
с примесных или дефектных энергетич. уровней.
ТЕРМО... (от греч. therme — тепло, жар), часть слож-
ных слов, указывающая на отношение их к теплоте, темп-ре
(напр., термодесорбция).
ТЕРМОАВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМЙССИЯ, испуска-
ние эл-нов поверхностью эмиссионного материала под влия-
нием сильного электрич. поля (автоэлектронная эмиссия) и
термич. возбуждения эл-нов (термоэлектронная эмиссия).
Вклад в плотность тока эл-нов, возбуждённых термически
(и поэтому туннелирующих сквозь приповерхностный барь-
ер с большей вероятностью, а также преодолевающих
этот барьер), заметно превышает вклад эл-нов, энергия
к-рых лежит в области вблизи уровня Ферми.
ТЕРМОВОЛНОВЫЙ МИКРОСКОП, микроскоп, обес-
печивающий получение увеличенного изображения исследу-
емого объекта с помощью тепловых волн (периодич.
темп-рных возмущений в среде). Действие Т. м. основано
на явлении генерации и распространения тепловых волн,
возбуждаемых в исследуемом объекте зондирующим ла-
зерным лучом или электронным пучком, модулирован-
ными по амплитуде. В Т. м. возбуждение тепловых волн
в исследуемом объекте вызывает разл. термооптич. эффек-
ты (напр., модуляцию потока теплового излучения, фор-
мирование т. н. тепловых линз), обусловленные процес-
сами теплопроводности, а также тепловую деформацию
локальных областей объекта и возбуждение акустических
волн частотой, соответствующей частоте модуляции (фо-
тоакустический эффект). В зависимости от способа
регистрации тепловых волн различают термооптич. и термо-
акустич. (фотоакустич.) микроскопы. В термоопти-
ческом Т. м. тепловые волны регистрируются в основном
с помощью вспомогат. лазерного луча или приёмника теп-
лового излучения. Втермоакустическом Т. м. акустич.
колебания регистрируются, напр., с помощью электро-
акустического преобразователя. Изображение объекта фор-
мируется при растровом сканировании зондирующего ла-
зерного луча, Т. м. обеспечивает увеличение до 103 раз
при разрешающей способности до 0,1 мкм.
Т. м. применяют в микроэлектронике, минералогии, ме-
таллографии, биологии, медицине и др. областях науки и
техники. Использование Т. м. обеспечивает получение изоб-
ражений подповерхностной структуры оптически непрозрач-
ных объектов, а также информации о тепловых св-вах
этих объектов.
Лит.; Морозов А- И., Раевский В. Ю-, «Зарубежная электронная
техника», 1982, № 2, с. 46—71. В Ю. Раевский.
ТЕРМОДЕСОРБЦИЯ (от термо,., и десорбция), удале-
ние адсорбированных частиц с поверхности адсорбента в
окружающий его объём под влиянием теплового возбуж-
дения. Т. — процесс эндотермический. Если энергия актива-
ции десорбции ч-цы равна » , то при темп-ре Г она до
акта Т. живёт на поверхности среднее время т, опреде-
ляемое ф-лой т=тоехр(6/кТ). На явлении Т. базируется
один из осн. методов анализа поверхности твёрдых тел.
Т. — эффективный метод очистки поверхностей металлов
от примесей.
ТЕРМОИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЁРГИИ,
то же, что термоэмиссионный преобразователь энергии.
ТЕРМОМАГНЙТНЫЕ ЭФФЁКТЫ, совокупность явле-
ний, возникающих в проводящих средах при одновре-
менном наличии магн. поля и градиента темп-ры. Эти яв-
I 537 ТЕРМООБРАБОТКА
ления связаны с влиянием магн. поля на направленное
движение носителей заряда под действием градиента
темп-ры (см. Риги — Лелюка эффект, Гальваномагнитные
явления). Т. э. подразделяются на продольные и попе-
речные в зависимости от того, параллельны или перпен-
дикулярны по отношению к первоначальному градиенту
темп-ры измеряемые поля или токи. По способу наблю-
дения различают Т. э. изотермические (отсутствие состав-
ляющей градиента темп-ры, перпендикулярной к задан-
ному первонач. градиенту темп-ры) и адиабатические (от-
сутствие теплового потока, поперечного к первонач. гра-
диенту темп-ры). Изучение Т. э. позволяет получить важ-
ные сведения о носителях заряда в ПП. Т. э. лежат в
основе преобразования тепловой энергии в электриче-
скую.
ТЕРМОМЁТРЙЯ (от термо... и метрия), раздел физики,
изучающий методы и средства измерения температуры;
раздел метрологии, в задачи к-рого входит обеспече-
ние единства темп-рных измерений (установление
темп-рных шкал, создание эталонных и образцовых термо-
метров, градуировка и поверка рабочих термометров и
т. д.).
Значения темп-ры можно определить по изменению к.-л.
удобного для измерения физ. св-ва тела (объёма, давле-
ния, электрич. сопротивления, термоэдс, интенсивности из-
лучения и т. п.). Соответственно осн. узлами всех прибо-
ров для измерения темп-ры (термометров) являются
чувствит. элемент и связанный с этим элементом измерит,
прибор.
Любой метод измерения темп-ры связан с определением
темп-рной шкалы. Совр. абсолютная термодинамич.
темп-рная шкала (ТдТШ) опирается на единственную ре-
перную точку — тройную точку воды (То=273,16 К). Еди-
ницей измерений темп-ры служит кельвин. Допустимо из-
мерение темп-ры и в градусах Цельсия: t (°С)=Т (К) —
273,15. Всякая практич. темп-рная шкала (ПТШ) приводится
к ТдТШ введением поправок, устанавливающих изменение
зависимости термометрии, свойств в-ва от темп-ры. Наилуч-
шее приближение к ТдТШ в интервале темп-р 4—103 К
обеспечивает газовый термометр, темп-рная шкала к-рого,
основанная на св-вах идеального газа (шкала Авогадро),
совпадает с ТдТШ. Темп-ры выше 103 К удобнее воспро-
изводить методами оптич. пирометрии, темп-ры ниже 4 К —
по результатам измерений восприимчивости парамагн. в-в.
Для практич. нужд обычно вводят междунар. или нацио-
нальные ПТШ, воспроизведение к-рых осуществляется более
простыми методами. К таким ПТШ относится, напр., дей-
ствующая с 1968 Междунар. ПТШ (МПТШ-68) в области
темп-р 13,81 —1357,58 К, основанная на серии воспроиз-
водимых равновесных состояний — реперных точек (трой-
ных точек, точек кипения при нормальном давлении, рав-
новесных точек жидкость — пар, точек затвердевания)
нек-рых в-в. Эталонными термометрами, по к-рым градуи-
руются и проверяются рабочие термометры, в МПТШ-68
служат: платиновый термометр сопротивления (в интервале
темп-р 13,81—903,89 К); платино-платинородиевая термо-
пара (903,89—1337,58 К и выше), монохроматич. оптич.
пирометр, калиброванный в точке затвердевания золота.
В 1976 Междунар. комитет по мерам и весам принял
шкалу ПТШ-76 на интервал темп-р 0,5—27,1 К, в к-рой
реперными точками служат темп-ры перехода в сверхпро-
водящее состояние нек-рых металлов, темп-ры кипения
4Не и Ne при нормальном давлении, тройные точки Н2 и
Ne. В практике лабораторных измерений широко приме-
няют малогабаритные термометры из легированного гер-
мания, термометры и термодиоды на основе арсенида
галлия, термопары и др. Для точных измерений показаний
термометров сопротивлений или термопар в СССР исполь-
зуют компараторы, потенциометры пост, тока, мосты пост,
или перем, тока, а также измерители-регуляторы темп-ры.
Ниже 0,5 К темп-ру определяют по показаниям магн. термо-
метров. Калиброванные по восприимчивости парамагн. соли
(напр., церий-магниевого нитрата) угольные, германиевые
или углеродные термометры сопротивления могут приме-
няться вплоть до темп-р в сотые доли К. Темп-ры в ты-
сячные доли К измеряют методами ядерного магнитного
резонанса.
Лит..1 Вепшек Я., Измерение низких температур электрическими мето-
дами, М., 1980; Астров Д. Н., «Измерительная техника», 1980, № 2,
с. 23—25; Погорелова О. Ф., Кытин Г. А., Астров Д. Н., там
же, с. 31; Куинн Т., Температура, пер. с англ., М-, 1985.
Л. П. Межов-Деглин.
ТЕРМООБРАБОТКА (термическая обработка),
тепловое воздействие на материалы для целенаправлен-
ного изменения их физ.-хим. свойств. В произ-ве ИЭТ Т.
подвергаются заготовки, детали и готовые изделия из ме-
таллов и сплавов, ПП материалов, пластмассы, керамики и
др» При Т. св-ва материала изделия изменяются по всему
объёму (поверхности) или локально, на отд. участках. Иног-
да нагрев сочетают с хим., механич., магн., электрич. и др.
воздействиями. Т. применяется также как вспомогат. опе-
рация, напр. для дубления резиста на подложке в про-
цессе литографии. В технологии изготовления ИЭТ приме-
няют обжиг, отжиг, вжигание, закалку, отпуск.
Обжиг— нагрев изделия до определ. темп-ры с после-
дующей выдержкой, для целенаправленного изменения
физ.-хим. св-в и (или) состава его материала. Обычно
обжиг проводят для удаления горючих компонентов из
материалов. Так, напр., выжигают органич. связки в прово-
дящих слоях при изготовлении печатных плат, керамич.
деталей (корпусов ИС, подложек для гибридных ИС и др.)
методом порошковой металлургии, при формировании изо-
лирующих покрытий подогревателей катодов в ЭВП; в боль-
шинстве подобных случаев обжиг сочетается со спека-
нием— соединением мелкозернистых и порошкообразных
компонентов смеси в плотную монолитную массу под воз-
действием высокой темп-ры.
Отжиг—нагрев до заданной темп-ры, выдержка при
этой темп-ре и последующее, обычно медленное охлаж-
дение. При отжиге происходит требуемое модифициро-
вание материала изделия или заготовки, снимаются механич.
напряжения в них, изменяется однородность в-ва по всему
объёму или на отд. участках. С помощью отжига осу-
ществляется, напр., термостабилизация тонкоплёночных ре-
зисторов, активируются примеси, введённые в кристалл ПП
в процессе ионного легирования, снятие внутр, напряже-
ний в стеклянных колбах для ЭВП и т. д.
Вжигание проводится для улучшения механич. сцеп-
ления (иногда и электрич. контакта) с подложкой нане-
сённого на неё покрытия (металлич. слоя, плёнки); при
этом одновременно происходит и частичная структурная
стабилизация материала покрытия. Вжигание применяют,
напр., для создания плёночных алюминиевых проводников
в ПП приборах и ИС. Часто вжигание совмещают с об-
жигом, напр. в процессе нагрева паст на подложках при
изготовлении толстоплёночных гибридных ИС.
Закалка (обычно металлов) — нагрев изделия с после-
дующим быстрым охлаждением, что, как правило, связано
с повышением твёрдости материала нагреваемого изделия.
Применяется преим. при изготовлении технологич. оснастки
и инструментов.
Отпуск—нагрев ниже нижней критич. точки, выдерж-
ка и медленное охлаждение закалённых деталей (гл. обр.
из стали), в результате чего несколько уменьшается твёр-
дость и частично восстанавливается пластичность материала
деталей (т. о. обеспечивается оптим. сочетание твёрдости,
пластичности и ударной вязкости материала).
Для Т. обычно применяют печи, различающиеся конст-
рукцией рабочего объёма (камерные, колпаковые и др ),
заполняющей их рабочей средой (водородные, вакуумные,
с нейтральной хим. атмосферой), способом нагрева
(электрич. прямонакальные, индукционные и т. п.) и по др.
признакам. С кон. 70-х гг. в произ-ве ИЭТ, особенно в
технологии микроэлектроники, всё более широко применя-
ется Т. при помощи лазерного, оптического, ионного, элект-
ронного излучений; их использование позволило создать но-
вое направление в технологии ИЭТ — импульсную терми-
ческую обработку.
ТЕРМОПАРА
538
Иногда термин «Т.» употребляется применительно к любым
технологич. процессам, связанным с нагревом, в т. ч. к суш-
ке, радиац. нагреву, термич. окислению. Л. м. Можаров.
ТЕРМОПАРА, термочувствительный элемент в устройст-
вах для измерения темп-ры, в различных автоматизир.
системах управления технологич. процессами; действие ос-
новано на эффекте Зеебека (см. Термоэлектрические яв-
ления). Состоит из двух последовательно соединённых
пайкой или сваркой разнородных металлич. проводников
или (реже) полупроводников (см. Термоэлемент). Если
места соединений (контакты) электропроводящих элемен-
тов, образующих Т. (их часто называют термоэлектродами),
находятся при разных темп-рах, то в цепи Т. возникает
эдс (термоэдс), тем большая, чем больше разность темп-р
«горячего» и «холодного» контактов. В сочетании с электро-
измерит. приборами (милливольтметром, потенциометром
и Др.) Т. образует термоэлектрич. термометр, шкала
к-рого градуируется непосредственно в К или градусах Цель-
сия. Измерит, прибор подключают либо к свободным кон-
цам термоэлектродов (рис., а), либо в разрыв одного из
них (рис., б). При измерении темп-ры один из контактов
Т. обязательно термостатируется (обычно при 273 К — с по-
мощью тающего льда). Диапазон темп-p, измеряемых при
помощи Т., зависит от материалов термоэлектродов.
Так, напр., Т. с проводниками из золота (легированного
железом) и меди или хромеля применяется для измере-
ний темп-ры в диапазоне от 4 до 270 К, Т. из меди и
константана — 70—800 К, хромеля и копеля — 220—900 К,
хромеля и алюмеля — 220—1400 К, платинородия и пла-
тины— 250—1900 К, вольфрама и рения — 300—2800 К.
Эдс Т. с металлич. термоэлектродами обычно лежит в
пределах 5—60 мВ; точность определения темп-ры сос-
тавляет, как правило, неск. К, а у нек-рых Т. достигает
0,01 К. Эдс Т. с ПП термоэлектродами может достигать
неск. сотен мВ, однако такие Т. отличаются значит, не-
стабильностью.
В зависимости от назначения Т. бывают: стационарные
и переносные; с обыкновенной, взрывобезопасной, влаго-
непроницаемой, герметичной оболочкой или без неё; в
обыкновенном, вибротряскоустойчивом или ударопрочном
исполнении.
Лит.: Сое нов с к ий А. Г., Столярова Н. И., Измерение темпе-
ратур, М.( 1970.
ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ, запись оптич.
изображения (или электрич. сигналов, несущих информа-
цию об изображении), при к-рой на поверхности тер-
мопластического слоя образуется микрорельеф дефор-
маций, соответствующий записываемому изображению
(сигналу). Первая система записи информации на
термопластич. (ТП) плёнку с последующим её воспроиз-
ведением была разработана амер, учёным У. Э. Гленном
в кон. 50-х гг. 20 в. как один из способов консерва-
ции телевиз. программ.
Различают Т. з. обычную и фототермопластическую.
При обычной Т. з. оптич. изображение предварительно
преобразуют в электрич. сигналы (видеосигналы), модули-
рующие по интенсивности записывающий электронный пу-
чок. Такая Т. з. осуществляется в вакууме, что огра-
ничивает рассеяние электронного пучка. ТП плёнка, имею-
щая многослойную структуру (рис. 1, а), содержит основу
(обычно из полиэтилентерефталата) толщиной 10—50 мкм,
на к-рую нанесены два слоя: тонкий (10—100 нм) элект-
ропроводящий слой (из Cr, Au, Pt, Ni и др.) и ТП при-
ёмный слой толщиной 1—10 мкм. В процессе записи
промодулированный по интенсивности электронный пучок,
сканируя по поверхности ТП слоя, электрически заряжает
его; при этом распределение зарядов соответствует запи-
сываемому оптич. изображению. Заряды на поверхности
ТП слоя индуцируют равные по величине, но противопо-
ложные по знаку заряды в электропроводящем слое
(рис. 2). Под действием электростатич. сил притяжения
между зарядами ТП слоя и зарядами, индуцированными в
электропроводящем слое, ТП слой (предварительно нагре-
тый до темп-ры размягчения) деформируется и на его по-
верхности образуется механич. рельеф в виде кана-
вок перем, глубины, к-рый сохраняется после охлаж-
дения. Обычно глубина рельефа не превышает 1 мкм.
Воспроизведение (считывание) записанного рель-
ефного изображения осуществляется чаще всего проеци-
рованием его на экран с помощью щелевой оптич. сис-
темы, получившей назв. шлирен-системы (рис- 3).
Действие такой проекц. системы основано на преобразова-
нии фазовой модуляции светового потока от внеш, ис-
точника, обусловленной прохождением световой волны че-
рез плёнку перем, толщины (или отражением от неё),
в амплитудную модуляцию, т. е. в изменении яркости
чёрно-белого изображения, получаемого на экране. Шли-
рен-система устроена таким образом, что в отсутствие
записи (плоскопараллельный ТП слой) световые лучи, пройдя
конденсор и плёнку, попадают на непрозрачные элементы
(стержни) и к экрану не проходят. При наличии записи
свет рассеивается (дифрагирует) на неровностях плёнки,
в результате чего частично проникает между стержнями на
экран (через объектив), создавая на нём оптич. изобра-
жение записанной информации.
Фототермопластическая запись (в отличие от
обычной Т. з.) позволяет непосредственно преобразовать
оптич. изображение в электростатическое на поверхности
ТП слоя. Такая запись осуществляется в атмосфере
с применением фототермопластических (ФТП) плёнок
либо с объединённым фотопроводящим термопластич. сло-
ем (к-рый обладает свойством изменять свою электропро-
водность под действием оптич. излучения), либо с
разделёнными фотопроводящим и термопластич. слоями
(рис. 1, б и в). Предварительно поверхность ФТП плёнки
равномерно заряжают (используя коронный разряд) подоб-
но тому, как это делается в электрофотографии; затем
на неё фокусируют записываемое изображение. Благодаря
фотопроводимости плёнки на ТП слое происходит перерас-
пределение зарядов в соответствии с изображением.
К осн. достоинствам Т. з. относятся: малое время, тре-
буемое для осуществления цикла «запись — воспроизведе-
Термопара. Схемы включения термопары в из-
мерительную цепы а — измерительный прибор
I подключён соединительными проводами 2
к концам термоэлектродов 3 и 4; б — в разрыв
термоэлектрода 4; Т( и Т—-температуры со-
ответственно «горячего» и «холодного» контактов
термопары.
Термопластическая запись. Рис. 1. Строение
термопластической пленки (а), фототермопласти-
ческой плёнки с объединённым фотопроводя-
щим термопластическим слоем (6) и с разде-
лёнными фотопроводящим и термопластиче-
ским слоями (в): 1 — основа; 2 — электропро-
водящий слой; 3 — термопластический слой;
4 — фототермопластическии слой; 5 — фотопро-
водящий слой.
а
б
539
ТЕРМОРЕЗИСТОР
ние» (десятки мс); возможность многократной записи на
один и тот же носитель данных (стирание ранее записан-
ной информации производится расплавлением ТП слоя);
достаточно высокая разрешающая способность ТП и ФТП
плёнок (до неск. тыс. линий на 1 мм).
Т. з. применяют в вычислит, технике, голографии, а также
при аэросъёмке (см. Термопластический электронно-луче-
вой прибор).
Лит.: Основы технологии светочувствительных фотоматериалов, М., 1977.
В. В. Красавин.
ТЕРМОПЛАСТЙЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРбННО-ЛУЧЕ-
ВбЙ ПРИБОР, светоклапанный электронно-лучевой при-
бор, в к-ром электрич. сигналы, несущие информацию об
оптич. изображении, модулируют отклоняемый электрон-
ный пучок и записываются в виде рельефа деформа-
ций на термопластич. мишени (см. Термопластическая
запись). Деформации возникают под действием электро-
статич. сил между зарядами, наносимыми пучком на
поверхность нагретого до 50—60 °C термопластич. слоя
и прозрачной проводящей подложкой. Термопластич. слой
нагревают тепловым излучением или импульсным током,
пропуская его через подложку. При остывании мишени
полученный механич. рельеф «замораживается», причём за-
писанная информация может сохраняться длит, время. Вос-
произведение записанного на мишени рельефного изобра-
жения осуществляется с помощью светового потока от
внеш, источника света и щелевой проекц. системы, т. н
ш пирен-с ис темы. Стирание изображения происходит за
счёт электрич. проводимости и сил поверхностного натяже-
ния в результате повторного нагрева мишени до темп-ры,
более высокой, чем при записи, или постепенно в ходе
записи на умеренно нагретую мишень.
Принцип действия Т. э.-л. п. был впервые описан амер,
учёным У. Э. Гленном в 1957 и реализован им перво-
начально в приборе с мишенью в виде ленты, продвигае-
мой лентопротяжным механизмом. В последующие годы
были предложены конструкции с неподвижной или вращаю-
щейся дисковой мишенью. Несмотря на многочисл. ис-
следования в этом направлении, из-за ограниченного
числа циклов «запись — стирание» Т. э.-л. п. к нач. 90-х гг.
серийно не производится. Единично изготовляемые Т. э.-л. п.
используются в основном в качестве преобразователей в
устр-вах восстановления изображений самолётных радио-
локац. станций бокового обзора. Разрешающая способ-
ность Т. э.-л. п. достигает 1600X1600 элементов при ско-
рости записи ок. 40 мкс на строку.
Лит.: Applied optics and optical engineering, v. 6, N. Y. — [a. o.], 1980,
p. 163—69 В. Л. Герус
ТЕРМОПЛАСТЫ (термопластичные пластмас-
с ы), пластические массы, способные размягчаться при нагре-
вании и затвердевать при охлаждении. В отличие от реакто-
пластов могут подвергаться повторной переработке. Наибо-
лее распространены Т. на основе полиэтилена, поливи-
нилхлорида, полистирола, однако они имеют низкую теп-
лостойкость (60—80 °C); более теплостойки Т. на основе
полипропилена, полиформальдегида, поликарбоната, поли-
акрилата. Высокой теплостойкостью (250—300 °C), хим. стой-
костью, прочностью, износостойкостью, устойчивостью ко
всем видам радиации и УФ излучению обладают Т. на
основе полигетероариленов. Для улучшения технологич. и
др. характеристик в Т. вводят в незначит. кол-вах пласти-
фикаторы, стабилизаторы, красители, антистатики и др. мо-
дификаторы. Наполнение минеральными порошками,
синтетич. волокнами повышает устойчивость Т. к длит,
нагрузкам, придаёт жёсткость и термостойкость, снижает
усадку.
В электронном приборостроении Т. получили широкое
применение благодаря высоким эксплуатац. св-вам. Ис-
пользуются для электрич. изоляции деталей ИЭТ, для за-
щиты их от механич. воздействий и агрессивных сред,
а также в качестве конструкц. и антифрикц. материа-
лов.
Лит. см. при ст. Пластические массы. Т. Ф. Виноградова.
ТЕРМОРЕАКТЙВНЫЕ ПЛАСТМАССЫ, то же. что
реактопласты.
ТЕРМОРЕЗЙСТОР (от термо... и резистор), терми-
стор, полупроводниковый резистор, электрич. сопротив-
ление к-рого изменяется в зависимости от изменения
температуры. Для Т. характерны: большой темп-рный коэф,
сопротивления (ТКС) (в десятки раз превышающий ТКС
металлов), простота устр-ва, способность работать в разл.
климатич. условиях при значит, механич. нагрузках, ста-
бильность характеристик во времени. Т. изготовляют в виде
стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок
преим. методами порошковой металлургии, их размеры
могут варьироваться в пределах от 1—10 мкм до 1—2 см.
Электроды на поверхность плоских, цилиндрич. и плё-
ночных Т. наносятся вжиганием серебра или др. метал-
лов; у бусинковых Т. ПП материал наносится на тонкие
платиновые проволоки (электроды), с к-рыми он спекается,
обеспечивая надёжный стабильный контакт. Осн. параметра-
ми Т. являются: номинальное сопротивление, ТКС, интервал
рабочих темп-р, максимально допустимая мощность рассея-
ния.
Различают Т. с отрицательным (ОТ) и положительным
(ПТ) ТКС. ОТ изготовляют из смеси поликрист, оксидов
переходных металлов, напр» MnO, NiO, СиО; леги-
рованных Ge и Si; SiC; ПП типа А В , стеклообразных
ПП и др. материалов. По номинальному значению рабо-
чих темп-р различают ОТ низкотемпературные (рассчитан-
ные на работу при темп-pax ниже 170 К), среднетем-
пературные (170—510 К) и высокотемпературные (св. 570 К).
Кроме того, существуют ОТ, предназначенные для работы
при 4,2 К и ниже и при 900—1300 К. Наиболее широко
используются среднетемпературные ОТ с ТКС от —2,4 до
—8,4% К- и номинальным сопротивлением 1—106 Ом.
Режим работы ОТ (определяющий сферу их практич.
использования) зависит от того, на каком участке стати-
ческой ВАХ (рис.) выбрана рабочая точка. В свою оче-
редь ВАХ зависит как от конструкции, размеров и осн.
Рис. 2. Схема образования механического релье-
фа на поверхности термопластического слоя:
а—плёнка после нанесения зарядов электрон-
ным лучом, б — пленка после нагревания и ох-
лаждения. Знаками -f и — показаны электри-
ческие заряды.
Рис. 3. Схема воспроизведения рельефного изо-
бражения, записанного на термопластической
плёнке: 1 — щелевой источник света (первый
растр); 2 — конденсор; 3 — термопластическая
плёнка; 4 — полученное на плёнке рельефное
изображение; 5 — система стержней (второй
растр); 6 — проекционный объектив; 7 — экран.
ТЕРМОСТОЙКОСТЬ
540
параметров ОТ, так и от темп-ры, теплопроводности ок-
ружающей среды, тепловой связи между ОТ и средой. ОТ
с рабочей точкой на начальном — линейном участке ВАХ
используются для измерения и контроля темп-ры и компен-
сации темп-рных изменений параметров электрич. цепей и
электронных приборов. ОТ с рабочей точкой на нисходя-
щем участке ВАХ (с отрицат. сопротивлением) применяются
в качестве пусковых реле, реле времени, измерителей
мощности эл.-магн. излучения на СВЧ, стабилизаторов
темп-ры, напряжения и др. Режим работы ОТ, при к-ром
рабочая точка находится также на ниспадающем участке
ВАХ (при этом используется зависимость сопротивления
ОТ от темп-ры или теплопроводности окружающей среды),
характерен для ОТ, применяемых в системах теплового
контроля и пожарной сигнализации, регулирования уровня
жидких и сыпучих сред; действие таких ОТ основано
на возникновении релейного эффекта в цепи с ОТ при
изменении темп-ры окружающей среды или условий тепло-
обмена ОТ со средой. Изготовляются также ОТ спец,
конструкции — с косвенным подогревом. В таких ОТ име-
ется подогревная обмотка, изолированная от ПП резистив-
ного элемента (если при этом мощность, выделяющаяся
в резистивном элементе, мала, то тепловой режим ОТ
определяется темп-рой подогревателя, т. е. током в нём).
Т. о., появляется возможность изменять состояние ОТ, не
меняя ток через него. Такой ОТ используется в качестве
перем, резистора, управляемого электрически на расстоя-
нии.
Из Т. с положит. ТКС наибольший интерес представляют
Т., изготовленные из твёрдых р-ров на основе ВаТЮз-
Такие ПТ обычно называют позисторами. Известны ПТ с
небольшим положит. ТКС (0,5—0,7% К ), выполненные
на основе Si с электронной проводимостью; их сопро-
тивление измеряется с темп-рой примерно по линейному
закону. Такие ПТ используются, напр., для темп-рной ста-
билизации электронных устр-в на транзисторах.
Лиг.: Шефтель И. Т., Терморезисторы, М., 1973; Кривоносов А. И.,
Кауфман В. Я., Статистические характеристики поликристаллических
терморезисторов. М., 1976; Мэклин 3. Д., Терморезисторы, пер. с англ.,
М., 1983. И. Т. Шефтель.
ТЕРМОСТОЙКОСТЬ электронных приборов, спо-
собность приборов противостоять воздействию повышенной
и пониженной температуры, а также возникающим при этом
термич. напряжениям, сохраняя целостность конструкции и
работоспособность. Т. определяется особенностями кон-
струкции прибора, его формой и размерами и зависит
от характеристик и св-в использованных в приборе мате-
риалов (коэф, темп-рного расширения, теплопроводности,
упругих и др. св-в). Значит, колебания темп-ры окружаю-
щей среды, а также нагрев приборов за счёт выделяе-
мого в них тепла в процессе функционирования приво-
дят к деформации элементов конструкции и изменению
их габаритных размеров. В результате деформации в
приборе возникают термич. (механич.) напряжения, вели-
чина к-рых может достигать предельных значений.
Весьма чувствительны к термич. воздействиям полупро-
водниковые приборы. Для совр. ПП приборов на основе
Ц6
Герморез^стор. Вольт-амперная характеристика
термореэистора с отрицательным температур-
ным коэффициентом сопротивления (сопротив-
ление 830 КОм при 293 К) при различной
температуре окружающей среды (на воздухе без
принудительного обдува терморезистора): 1 —
при 293 К; 2 — при 313 К; 3—при 333 К; 4 —
при 353 К; 5 — при 373 К; 6 — при 393 К.
Si и GaAs допустимый диапазон рабочих темп-p состав-
ляет от —60 до 150 °C, а на основе Ge — от —60 до 90 °C.
Наиболее опасны для ПП приборов колебания темп-ры, пре-
вышающие допустимые рабочие пределы, т. к. возникаю-
щие при этом разл. дефекты (из-за растрескивания кристал-
ла полупроводника, образования микротрещин в защитном
слое ПП структуры, отслаивания металлич. межсоедине-
ний, разрушения керамич. деталей, обрывов внутр, выводов
и др.) неизбежно приводят к потере работоспособности
прибора. При изменении темп-ры окружающей среды в до-
пустимых пределах работоспособность ПП прибора опреде-
ляется как способностью рассеивать потребляемую мощ-
ность, не превышая при этом максимально допустимую
темп-ру ПП структуры, так и допустимыми изменениями
его электрич. параметров.
Отличительной чертой ПП приборов является зависи-
мость их электрич. параметров от темп-ры. Особенно
существенна темп-рная зависимость усилит, св-в транзисто-
ров, а также неуправляемых токов, протекающих через об-
ратно смещённые электронно-дырочные переходы. Так,
напр., обратный ток коллекторного перехода увеличивается
в два раза у германиевых транзисторов при увеличении
темп-ры на 8—10 °C, а у кремниевых при увеличении
темп-ры на 6 °C. Значит, изменения этих и др. парамет-
ров, выходящие за допустимые пределы, также могут при-
вести к нарушениям рабочего режима прибора. Чтобы пре-
дотвратить эти явления, в нек-рых ПП приборах приме-
няют спец, меры, обеспечивающие термостабилизацию ре-
жима работы. Напр., в силовых ПП приборах для отвода
тепла ПП структуру соединяют с термокомпенсаторами, об-
ладающими высокой теплопроводностью.
Для определения Т. ПП приборов проводят испытания
на воздействие изменения темп-ры среды (термоцикли-
рование), а также на воздействие как повышенной, так
и пониженной рабочей темп-ры среды (см. Испытания элект-
ронных приборов). Первый вид испытаний выявляет стой-
кость конструкции и материалов прибора при резком пере-
паде темп-p и его способность противостоять при этом
возникновению значит, механич. напряжений. Второй и тре-
тий виды испытаний определяют способность ПП прибора
функционировать в условиях воздействия крайних значений
рабочих темп-p среды, а также выявляют соответствие
значений электрич. параметров при заданной темп-ре зна-
чениям, указанным в техн, документации на прибор.
См. также Охлаждение электронных приборов-
Б Л. Перельман.
ТЁРМОЭДС, электродвижущая сила, возникающая в
электрич. цепи, состоящей из неск. разнородных провод-
ников или полупроводников, имеющих в местах контактов
разную темп-ру. См. Термоэлектрические явления.
ТЕРМОЭЛЕКТРЙЧЕСКАЯ БАТАРЁЯ, см- в ст. Термо-
элемент.
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, совокупность
физ. явлений, обусловленных взаимосвязью между тепло-
выми и электрич. процессами в проводящих телах. На-
блюдаются как в твёрдых проводниках (металлах, полу-
металлах, полупроводниках), так и в плазме. К Т. я. в твёр-
дых проводниках относятся эффекты Зеебека, Пельтье и
Томсона. Зеебека эффект — возникновение эдс (термо-
эдс) в электрич- цепи, состоящей из последовательно сое-
динённых между собой разнородных проводников, контакты
между к-рыми находятся при разных темп-рах. Открыт
нем. физиком Т. И. Зеебеком в 1821. В простейшем слу-
чае, когда такая цепь состоит из двух разнородных про-
водников, она наз. термопарой или термоэлементом. Вели-
чина термоэдс Е зависит от абсолютных значений темп-р
«горячего» Т2 и «холодного» Ti контактов, разности этих
темп-p XT, а также от природы контактирующих мате-
риалов. 8 небольшом интервале темп-p Е=ац^Т, коэф.
С]2 наз. коэффициентом дифференциальной термоэдс, или
удельной термоэдс. Величина определяется типом, кон-
центрацией и энергетич. спектром носителей заряда,
а также механизмами их рассеяния. В нек-рых случаях
с изменением темп-ры 012 меняет знак. Эффект Зеебека
ТЕРМОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
объясняется тем, что при наличии градиента темп-ры вдоль
проводника эл-ны на «горячем» конце приобретают более
высокие энергии, чем на «холодном»; в ПП, кроме того,
с ростом темп-ры растёт концентрация эл-нов проводи-
мости и дырок В результате в цепи возникает поток
эл-нов от «горячего» конца к «холодному», что приводит
к накоплению отрицат» заряда на «холодном» конце и не-
скомпенсированного положительного — на «горячем». Воз-
никающая при этом разность потенциалов является одной
из осн. составляющих термоэдс, наз. объёмной. Вторая
составляющая, наз. контактной,— следствие темп-рной зави-
симости контактной разности потенциалов. Третья состав-
ляющая термоэдс (особенно значительна при низких
темп-рах) связана с эффектом увлечения эл-нов фононами.
Число фононов, движущихся от «горячего» конца к «холод-
ному», больше, чем движущихся в обратном направлении.
В результате столкновений с эл-нами фононы увлекают их
за собой, что приводит к возникновению дополнит, раз-
ности потенциалов» В принципе возможны вклады в термо-
эдс, к-рые связаны с увлечением носителей заряда не только
фононами, но и др. квазичастицами (напр., магнонами
в магнетиках).
Пельтье эффект обратен Зеебека эффекту: при про-
пускании электрич. тока через контакт (спай) двух разл.
проводников или ПП на контакте происходит выделение
тепла (дополнительно к джоулеву) при одном направлении
тока или его поглощении при обратном направлении. От-
крыт франц, физиком П. Ж. Пельтье в 1834» Кол-во вы-
деленного или поглощённого тепла Q=p-/-t, где Р —
коэф. Пельтье (эдс Пельтье), I — сила тока, t — время.
При переходе из одного проводника в другой носители
заряда либо передают избыточную энергию атомам (вы-
деление тепла), либо пополняют недостаток энергии за их
счёт (поглощение тепла).
Томсона эффект — выделение или поглощение тепла
в проводнике с током при наличии перепада темп-ры
Г, —То вдоль этого проводника. Предсказан англ, физиком
У. Томсоном (лорд Кельвин) в 1856. Кол-во выделенного
тепла Q=t(Ti—Т(1)-М, где т — коэф. Томсона, зависящий
от природы исследуемого материала и его ср темп-ры.
Все термоэлектрич. коэф, (а, Р, т) связаны между со-
бой: Р=а.-Т; т=Т——. Эффект Томсона объясняется тем,
dT
что при переходе из более нагретого участка в более
холодный эл-ны тормозятся, передавая избыточную энергию
окружающим атомам (выделение тепла), а при движении
в обратном направлении — ускоряются, пополняя свою
энергию за счёт энергии окружающих атомов (поглоще-
ние тепла).
Т. я. лежат в основе работы термоэлектрич. датчиков
темп-ры, холодильных установок, термоэлектрич. генерато-
ров, термостатов, анизотропных термоэлементов, систем ох-
лаждения нек-рых электронных приборов и др.
Лиг.: Жузе В. ГЕ, Гусенкова Е. И., Библиография по термоэлект-
ричеству, М.—~Л., 1963; Ашкрофт Н., Мермин Н.„ Физика твёрдого
тела, пер. с англ., т. 1—2„ М-, 1979; Лифшиц Е. М.„ Питаевский Л. П.,
Физическая кинетика, М., 1979; Анатычук Л. И., Термоэлементы и тер-
моэлектрические устройства, Справочник, К., 1979; Ландау Л. Д.,
Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М-, 1982;
Баранский П. И., Буда И. С., Даховский И. В., Теория термо-
электрических и термомагнитных явлений в анизотропных полупроводни-
ках, К., 1987. П. И. Баранский.
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР (ТЭГ), тер-
моэ лектрогенератор, устройство для непосредствен-
ного преобразования тепловой энергии в электрическую на
основе эффекта Зеебека (см. Термоэлектрические явления).
В состав ТЭГ входят термобатареи, набранные из ПП тер-
моэлементов, соединённых последовательно или параллель-
но. Горячие спаи термобатареи нагреваются от источника
тепла, холодные — охлаждаются через теплообменник.
Идея использования ПП термоэлементов вместо металлич.
термопар принадлежит сов. физику А. Ф. Иоффе.
Различают ТЭГ низко-, средне- и высокотемпературные
(диапазоны темп-р 20—300, 300—600, 600—1000 С соответ-
ственно); в качестве материалов термоэлементов исполь-
зуются соответственно твёрдые р-ры на основе халько-
генидов элементов V гр., IV гр. периодич. системы Мен-
делеева и твёрдые р-ры Si—Ge. По типу используемого
источника тепла ТЭГ делятся на изотопные (наиболее рас-
пространены), солнечные, на органич. или жидком топливе
и др. Условия работы ТЭГ при повышенных темп-рах
требуют применения противокоррозионной и антисублимац.
защиты поверхности термоэлементов, введения проел»- ек,
снижающих хим. взаимодействие ПП материалов с
коммутац. перемычками и согласующих их по термич.
расширению. Наличие шунтирующих тепловой поток покры-
тий и прослоек, создающих дополнит, термич. сопротив-
ление, приводит к снижению кпд преобразования энергии,
к-рый для лучших ТЭГ достигает 15%. Мощность разл.
ТЭГ составляет от неск. мкВт до неск. сотен кВт.
К осн. преимуществам ТЭГ по сравнению с электро-
машинными преобразователями энергии (напр., турбогене-
раторами) относятся отсутствие движущихся частей, высо-
кая надёжность, большой срок службы (до 25 лет), способ-
ность работать в широком интервале темп-p, автономность;
к недостаткам — низкий кпд и сравнительно высокая стои-
мость. ТЭГ широко применяются в качестве осн. и вспомо-
гат. источников электропитания удалённых и труднодо-
ступных потребителей электрич. энергии (автоматич. маяков,
навигац. буёв, метеорологич. станций, активных ретрансля-
торов, космич. аппаратов, станций антикоррозионной защи-
ты газо- и нефтепроводов и т. д.).
Н. В. Коломоец.
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОХЛАЖДАЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО, устройство для переноса тепловой энер-
гии от теплоотдатчика с низкой температурой к тепло-
приёмнику с высокой температурой, действие -рого осно-
вано на эффекте Пельтье (см. Термоэлектрические явле-
ния). Осн. функциональным узлом Т. о. у. является термо-
электрич. батарея, набранная из термоэлементов, электри-
чески соединённых между собой. При прохождении
электрич. тока (от внеш, источника) через термоэлемент
возникает разность темп-p горячего и холодного спаев тер-
моэлемента; при этом на холодном спае теплота по-
глощается из охлаждаемого в-ва и передаётся горячему
спаю и далее в окружающую среду. Одновременно в цепи
термоэлемента выделяется теплота, к-рая передаётся хо-
лодному спаю путём теплопроводности»
Т. о. у. характеризуются эффективностью охлаждения,
Z=a2cr/1, где а — термоэлектрич. коэффициент, а и К —
уд. электро- и теплопроводности соответственно. Пара-
метр Z является ф-цией темп-ры и конце грации носи-
телей заряда, причём для каждой заданной темп-ры су-
ществует оптим. значение концентрации, при к-рой ве-
личина Z максимальна. Макс, снижение темп-ры связано
с величиной эффективности выражением: A^^ —’/2-Z • Г2,
где Тх — темп-ра холодного спая термоэлемента. Совр»
Т. о. у» обеспечивают снижение темп-ры от —|-20 до —200 С;
их холодопроизводительность, как правило, не более
100 Вт.
При изготовлении Т. о. у. обычно используют полупро-
водниковые материалы, преим. халькогениды висмута и
сурьмы. Такие соединения являются узкозонными полу-
проводниками с высокой подвижностью носителей заряда,
для к-рых характерно к тому же увеличение термоэдс
в умеренных магн. полях (до 1 Тл). Противокоррозион-
ная и антисублимац. защита термоэлементов в Т. о. у. осу-
ществляется путём заливки термобатарей эпоксидными ком-
паундами.
Т. о. у. отличаются простотой управления, возмож-
ностью тонкого регулирования темп-ры, бесшумностью, вы-
сокой надёжностью работы; имеют практически безгра-
ничный срок службы. Осн. недостаток Т. о. у. — малая ве-
личина эффективности (до 10 К” ). Т. о. у. применяются
для охлаждения и термостатирования термочувствит. эле-
ментов радиоэлектронной и оптич. аппаратуры, а также в
бытовых и транспортных холодильниках, термостатах, ме-
дико-биологич. приборах (напр., криозондах) и т. д.
Н. В. Коломоец.
ТЕРМОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР то же, что термоэлект-
рический генератор.
a
ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ
542
ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ, испускание элект-
ронов нагретыми телами (эмиттерами) в вакуум или в
др. среду. Обнаружена в 1882 и исследована мн. учёными;
большой вклад в теорию Т. э. внёс англ, физик О. У. Ри-
чардсон, поэтому в литературе можно встретить др.
назв. Т. э. — Ричардсона эффект. На использовании
Т. э. основана работа электронных ламп и др. электрова-
куумных и газоразрядных приборов и устр-в.
Т. э. можно рассматривать как испарение эл-нов при
их тепловом возбуждении. Эмитированные эл-ны имеют
Максвелла распределение начальных скоростей, соответ-
ствующее темп-ре Т испускающего их тела. Осн. количеств,
характеристикой Т. э. служит плотность тока насыщения
30. В случае эмиссионно-однородных тел (у к-рых работа
выхода электронов ср одинакова по всей эмитирующей по-
верхности) и Т. э. в вакуум величина 7о при экстраполя-
ции её к нулевому внеш, электрич. полю определяется
след, ф-лой:
Э0(Т)= АТ2( 1 — г)ехр[— ф(Т)/кТ],
где А — постоянная величина (для металлов в модели сво-
бодных эл-нов по А. Зоммерфельду А=4лек2т/Ь3=
= 120,4 А/см2«К2); е и т — заряд и масса электрона;
к — постоянная Больцмана; h — постоянная Планка; г —
средний для эмитированных эл-нов разл. энергии коэффи-
циент отражения от потенциального барьера на границе
тела. Приведённая ф-ла, первоначально полученная Ричард-
соном на основе классич. электронной теории металлов,
а затем уточнённая амер, учёным С. Дэшманом на основе
квантовой теории, наз. Ричардсона — Д э ш ма на урав-
нением. Из него следует, что 7о возрастает при уве-
личении Т и что при одинаковых Т эмиттеры с меньшей
работой выхода сильнее эмитируют эл-ны.
Получение тока насыщения возможно лишь при отсут-
ствии поля пространственного заряда эл-нов над эмиттером.
Для выполнения этого условия в ЭВП между эмиттером и
коллектором с помощью внеш, источника создают электрич.
поле, ускоряющее эл-ны по направлению к коллектору.
Такое поле уменьшает работу удаления эл-нов от эмит-
тера, что приводит к увеличению плотности тока насыще-
ния в зависимости от напряжённости поля Е: 3 =
='7oexp[eVeF/kT] (нормальный Шоттки эффект). На рис. 1
схематически изображена ВАХ вакуумного диода с одно-
родными по ф электродами. При напряжении U<CUp (ве-
личина Uo определяется Ленгмюра формулой) 7 ограни-
чена полем пространств, заряда над поверхностью эмит-
тера; возрастание 7 при обусловлено Шоттки эф-
фектом. Рис. 1 показывает, что электронный ток может
протекать в диоде и в отсутствие внеш, источников на-
пряжения. Это св-во лежит в основе работы вакуумных
термоэмиссионных преобразователей энергии. При
Е>106 В/см к Т. э. добавляется автоэлектронная эмиссия.
Если ф эмиттера линейно зависит от Т при темп-ре
эмиссии (напр., в металлах и собств. полупроводниках),
то ур-ние Ричардсона — Дэшмана представляют в виде:
7о=АрТ2ехр[—<рр/кТ], где Ар=А(1—г)ехр[—ea/k] — ричард-
соновская постоянная данного эмиттера, a — темп-рный
коэф, его работы выхода при темп-рах эмиссии, <рр —
экстраполированная к Т=0 К величина <р(Т) при исполь-
зовании этого значения и при всех Т. Величины <р и Ар
приводят в справочной литературе
Часто ур-нием Ричардсона — Дэшмана удобно пользо-
ваться в форме 70=АТ2ехр[—<рпт/кТ], где <р„,— работа вы-
хода, определённая по полному току эмиссии. Она за-
висит от Т, но при каждой Т является единственной ха-
рактеристикой термоэмиссионных св-в эмиттера, к-рую не-
обходимо знать для нахождения 70 (рис. 2). По величинам
<рпг(Т) близки к истинным <р(Т).
Для описания Т. э., неоднородных по <р («пятнистых»)
эмиттеров, вводят усреднённые характеристики эмиссии
(А*, *₽;> Ч’Хт). с помощью к-рых рассматривается Эмиссия
эквивалентных реальному эмиттеру однородных эмиттеров
той же площади. При неизвестном составе и распреде-
лении пятен на поверхности эмиттера определение усред-
нённых характеристик эмиссии производится эксперимен-
тально.
Лит.: Херин г К., Ни к о ль с М., Термоэлектронная эмиссия, пер. с
англ., М., 1950; Добрецов Л. Н., Гомоюнова М В., Эмиссионная
электроника, М., 1966. Э. Я. Зандберг.
ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫЙ КДТ(5Д, катод электроваку-
умного прибора действие к-рого основано на явлении тер-
моэлектронной эмиссии. По способу нагрева различают
Т. к. прямого накала (прямонакальные), косвенного накала,
Т. к. с электронным подогревом и (для газоразрядных при-
боров) катоды с предварит, подогревом и самокалящие-
ся. В прямонакальных Т. к. ток накала проходит непосред-
ственно по проводнику, эмитирующему эл-ны,— телу като-
да (нити, ленте, цилиндру и т. п.), в Т. к. косвенного
накала эмитирующая поверхность нагревается с помощью
подогревателя, в Т. к. с электронным подогревом — в ре-
зультате бомбардировки его эл-нами, эмитируемыми
дополнит, катодом и ускоренными в электрич поле. Като-
ды с предварит, подогревом вначале нагреваются как пря-
монакальные, затем (после отключения подогрева) — ион-
ной бомбардировкой, самокалящиеся — только ионной бом-
бардировкой.
Эмиссионная способность (j,) Т. к зависит от ма-
териала и темп-ры катода Т и определяется по эмис-
сионной характеристике (рис. 1), построенной с
помощью ур-ния Ричардсона — Дэшмана. Для выбора ра-
бочей температуры Тр используют накальную
характеристику — зависимость тока катода от напряже-
ния накала (или темп-ры катода) при пост, анодном на-
пряжении (рис. 2). Накальная характеристика содержит два
осн. участка: участок при низких темп-рах, соответствую-
щий работе Т. к. в режиме ограничения тока темп-рои
(эмиссионная характеристика), и участок при высоких
темп-рах, соответствующий работе Т. к. в режиме ограни-
чения тока пространств, зарядом. Экономичность,
Термоэлектронная эмиссия. Рис. 1 Зависимость
плотности тока 7 термоэлектронной эмиссии
от разности потенциалов U, приложенной между
эмиттером и коллектором электронов в ваку-
умном диоде при заданной температуре. 7i>—
плотность тока насыщения.
Рис. 2. Температурные зависимости плотности
тока насыщения 7, при различных величинах
работы выхода <j- .
Термоэлектронный катод. Рис. 1. Эмиссионные
характеристики термоэлектронных катодов: 1 —
оксидного; 2 — осмированного алюминатного
и скандатного; 3 — алюминатного; 4 — камерного
(L-катода); 5 — металлосплавного катода на осно-
ве сплава 1г — La; 6 — борид лантанового; 7 —
оксидно-ториевого; 8 — вольфрамового; Т —
температура катода; ц — эмиссионная способ-
ность.
ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫЙ
или эффективность, Т. к. (Н) определяется выраже-
нием: H=i3/P (или Н=1/Р), где 1Э и I—соответственно
ток эмиссии и ток, отбираемый от Т. к. в режиме огра-
ничения тока пространств, зарядом, Р — мощность, затрачи-
ваемая в цепи накала (причём для катодов косвенного
накала Н определяется не только св-вами Т. к., но и кон-
струкцией катодно-подогревательного узла).
В зависимости от используемого материала, технологии
изготовления и по др. признакам Т. к. разделяют на метал-
лические (из чистого металла), плёночные металлические,
а также оксидные, металлопористые, боридные и металло-
сплавные катоды, образующие группу эффективных Т. к.
Все Т. к. в процессе откачки ЭВП обезгаживают, а затем
(кроме металлических) активируют. Активирование Т. к.
состоит в его прокаливании (с отбором или без отбора
тока) при темп-ре, превышающей рабочую, в вакууме или
восстановит, среде (напр.. На) для образования на по-
верхности эмиссионно-активного слоя. Часто процесс активи-
рования заканчивают, а иногда и проводят в отпаянном
приборе. Активирование применяют также во время работы
ЭВП для восстановления эмиссионных св-в Т. к. (см. От-
равление катода). Для стабилизации параметров после ак-
тивирования проводят т. н. тренировку катода в от-
паянном (за исключением нек-рых типов мощных генератор-
ных ламп) приборе с подачей напряжения накала и отбо-
ром тока.
Металлические Т. к., изготовляемые из тугоплавких
металлов (чаще W, реже Та или Nb) и их сплавов и являю-
щиеся прямонакальными, долговечны (срок службы до
неск. тыс. ч и более), обладают большой механич. проч-
ностью, просты и надёжны в эксплуатации, но из-за боль-
ших значений работы выхода электронов ср (св. 4 эВ) имеют
низкую эмиссионную способность при высоких значениях
Тр и малуйо экономичность. Так, для Т. к. из W зна-
чени я TD лежат в пределах 2470—2670 К, /э состав л яет
0,3—1 А/см2, а Н — 4—14 mA/Вт. К нач. 90-х гг. эти
Т. к. ещё находят применение (гл. обр. в рентгеновских
трубках и нек-рых мощных генераторных лампах) благодаря
их способности работать в условиях высоких анодных на-
пряжений (до десятков и сотен кВ) и высокой темп-ры
окружающих электродов.
Плёночные металлические Т. к. обладают более
высокой эмиссионной способностью и экономичностью, что
обусловлено уменьшением работы выхода эл-нов при соз-
дании на поверхности металла (W, Мо, Ni) плёнки электро-
положит. элементов (напр., Ва, Cs, Th). К этому классу
Т. к. относятся торированный и карбидированный катоды.
Торированный катод изготовляют из W с небольшой
(1—2%) добавкой ThO2. В процессе активирования ThO2
восстанавливается до металлич. Th, к-рый, диффундируя к
поверхности, образует на ней слой, близкий к одноатом-
ному. Экономичность торированного катода составляет 35—
50 mA/Вт, эмиссионная способность 0,3—0,8 А/см2 при
Тр—1800—1900 К. Этот Т. к. из-за неустойчивости одноатом-
ного слоя Th на W практически полностью вытеснен кар-
бидированным катодом, полученным в результате усовер-
шенствования торированного. При изготовлении кар би-
дированного катода W с присадкой ThO2 первона-
чально подвергают прокаливанию (при темп-ре ок. 1870 К)
в парах углеводородов, вследствие чего поверхность Т. к.
оказывается покрытой слоем карбида вольфрама (WC), а
затем проводят активирование катода, в результате к-рого
слой Th располагается на WC, где удерживается лучше,
чем на W. Для этих Т. к. j3 обычно составляет 0,2—2 А/см2
при Тр=1950—2000 К, Н равна 50—70 mA/Вт, долговеч-
ность — неск. тыс. ч. Карбидированные Т. к. применяют в
основном в виде прямонакальных конструкций в мощных
генераторных лампах с анодным напряжением, не превы-
шающим неск. кВ.
Среди эффективных Т. к. наибольшей эмиссионной спо-
собностью и экономичностью обладают оксидные катоды
(ОК), эмиссионно-активное в-во к-рых представляет собой
слой оксида (или смеси оксидов) щёлочноземельных ме-
таллов и имеет значит, толщину (от долей до десятков
мкм). Разновидностью ОК с запасом эмиссионно-активного
в-ва является м е т а л л о гу б ч а т ы й о к с и д н о - н и к е л е-
вый катод. В простейшем случае он представляет со-
бой катод, у к-рого с целью создания большего запаса
активного в-ва и повышения долговечности, а также уве-
личения поверхности контакта оксидного покрытия с керном
на поверхность керна методом синтерирования (см. Оксид-
ный катод) нанесена мелкая губка из порошка Ni с разме-
ром зерна до 40 мкм. Широкое распространение получили
металлогубчатые оксидно-никелевые катоды, при изготов-
лении к-рых для повышения устойчивости к искрению и
ионной бомбардировке, увеличения плотности отбираемого
тока и долговечности используется толстая губка из крупно-
зернистого порошка Ni (величина зерна до 120 мкм), при
этом поры между зёрнами заполняются смесью карбо-
натов щёлочноземельных металлов. Эти катоды работают
при Тр=1100—1170 К (более высокой, чем у обычных
ОК), обеспечивая плотность отбираемого тока j до 1 А/см2—
в непрерывном и до 20 А/см2— в импульсном режимах.
Металлогубчатые Т. к. применяют в генераторных и моду-
ляторных лампах, СВЧ приборах, газотронах с газовым и
ртутным наполнением, водородных тиратронах и др. прибо-
рах (см. рис. 4 к ст. Оксидный катод). Др. разновид-
ностью ОК с запасом эмиссионно-активного в-ва является
прессованный оксидно-никелевый катод, наз.
также BN-катодом или М-катодом (последнее назв. не сле-
дует путать с термином «М-катод», применяемым в зару-
бежной литературе к металлопористым Т. к., покрытым
слоем металла платиновой группы, и с неточным терми-
ном «М-покрытие», применяемым в отечеств, литературе
к плёночному ОК), представляющий собой спрессованную
и спечённую смесь порошков Ni и тройного или двойно-
го карбоната щёлочноземельных металлов с активирующей
присадкой (ZrH2, Al и др.). Из-за большой скорости
Рис. 3. Металлопористые катоды (внешний вид).
Рис. 2. Накальная характеристика термоэлект-
ронного катода- Т — температура катода; UH—
напряжение накала; I — ток катода; (-) — характе-
ристическая температура, соответствующая точке
перегиба А (Б — зона рабочих температур
катода).
Рис. 4. Схемы металлопористых катодов: а —
камерных, б—-пропитанных и прессованных;
1 —вольфрамовая губка; 2 — эмиссионно-актив-
ное вещество; 3 — молибденовый корпус; 4 —
губка, заполненная активным веществом; 5 —
молибденовая подложка.
ТЕРМОЭЛЕМЕНТ
544
испарения Ва этот катод имеет весьма ограним, примене-
ние.
Особый класс эффективных Т. к., широко применяемых
в ЭВП, составляют металлопористые (диспенсер-
ные или распределительные) катоды (рис. 3). Это
Т. к. с большим запасом эмиссионно-активного в-ва, со-
держащего ВаО, и губкой из спрессованного и спечён-
ного порошка тугоплавкого металла. В процессе работы
катода атомы Ва, выделяющиеся из эмиссионно-активного
в-ва, непрерывно поступают на поверхность губки, под-
держивая активный слой с низкой работой выхода эл-нов.
Для изготовления губки используют фракции мелкозернис-
тых порошков тугоплавких металлов с величиной зерна
неск. мкм. Первый металлопористый катод был разрабо-
тан фирмой «Филипс» в 1950 (Нидерланды). Металлопо-
ристые катоды предназначены для длит, работы (до десят-
ков тыс. ч) в условиях как непрерывного, так и импульс-
ного отбора тока плотностью неск. А/см2 при Тр 1320—
1470 К в режиме ограничения тока пространств, зарядом
при воздействии сильных электрич. полей, ионной и элект-
ронной бомбардировки.
Металлопористые катоды совр. конструкций (рис. 4) име-
ют неск. модификаций. Камерный катод (др. назв.
L-катод) представляет собой Т. к., у к-рого эмиссионно-
активное в-во (двойные или тройные карбонаты щёлочно-
земельных металлов, а также алюминаты или вольфрама-
ты бария и бария-кальция) заключено в закрытую полость
(камеру), одной из стенок к-рой служит губка (обычно
из порошка W). При Тр=1420—1470 К работа выхода
эл-нов <р составляет 2,14—2,16 эВ. Камерные катоды изго-
товляют преим. в виде катодов косвенного накала, но
существуют и прямонакальные конструкции. Такие Т. к.
находят применение в СВЧ приборах, рентгеновских труб-
ках и газоразрядных приборах. С 60-х гг. они постепен-
но вытесняются более экономичными с технологич. точки
зрения пропитанными и прессованными катодами, хотя усо-
вершенствованные камерные катоды и в наст, время (нач.
90-х гг.) предпочтительнее для ряда СВЧ приборов, напр.
в аппаратуре космич. станций.
В пропитанных (импрегнированных) и прес-
сованных катодах внутр, полость отсутствует и эмис-
«сионно-активное в-во заполняет поры губки из порошка
тугоплавкого металла (W, смеси W с Re и др.), назы-
ваемой также матрицей, либо путём пропитки заранее
спрессованной, а в ряде случаев и спечённой губки, либо
прессованием смеси порошков тугоплавкого металла (или
смеси металлов) и эмиссионно-активного в-ва (обычно в со-
отношении 9 : 1 по массе) с последующим спеканием её в
атмосфере Н?. Пропитка и спекание катодов требуют вы-
соких значений темп-ры — св. 1700 °C. В качестве эмиссион-
но-активного в-ва используют соли Ва разл. составов, боль-
шей частью с содержанием оксида др. щёлочноземель-
ного металла, как правило, Са: алюминаты бария — каль-
ция тВаО-пСаО-/АЬО.з, скандаты бария тВаО^/БсгОз или
бария — кальция тВаО • пСаО - ISC2O3, вольфраматы бария —
кальция тВаО-пСаО-/\А/Оз, где т, п и I — числовые коэф.,
принимающие значения: т—2,5, 3, 4, 5; п=0,5, 1, 3; 1=1,
2 (в зарубежной литературе алюминат бария — кальция сос-
тава 5:3:2 наз. В-катодом, состава 4:1:1 — 5-катодом).
Для Т. к., пропитанного алюминатами, Т составляет 1320—
1470 К, лежит в диапазоне 2,07—2,12 эВ; для прес-
сованных скандатных катодов Тр обычно 1320—1370 К, а
ср составляет 1,96—2,01 эВ.
Пропитанные и прессованные катоды, покрытые тонким
(неск. сотен нм) слоем металла платиновой группы (Os,
lr, Ru) или Re, получившие за рубежом назв. М-катодов,
обладают более высокой эмиссионной способностью, чем
обычные (непокрытые). Это обусловлено тем, что у таких
катодов близкий к одноатомному слой электроположит.
элемента (Ва) располагается на подложке из металла с
высокой работой выхода эл-нов (св. 5 эВ). Из указан-
ных металлов наиболее высокими значениями работы вы-
хода обладают Os и Ru. Покрытие металлопористых ка-
тодов Os (осмированные катоды) уменьшает работу
выхода катода на величину •'~0,1 эВ и соответственно уве-
личивает плотность тока эмиссии при той же темп-ре бо-
лее чем в 3 раза. Одно и то же значение )э достигается
у осмированных катодов при Тр на 70—100° ниже, чем у
непокрытых. Иногда для покрытия вместо Os применяют
его сплавы, обеспечивающие аналогичные эмиссионные
св-ва (преим. сплав Os—Ru).
К перспективным металлопористым Т. к. относят разно-
видность катодов с губкой (матрицей) из смеси или сплава
W с металлом платиновой группы (в зарубежной литера-
туре ММ-катод, от англ, mixed matrix cathode — смешан-
ный матричный катод). Наилучшие результаты получены
при использовании губки из смеси W с 1г. Пропитан-
ные и прессованные Т. к. изготовляют в виде катодов кос-
венного накала разл. формы; их применяют в СВЧ прибо-
рах (в частности, в приборах, предназнач. для аппарату-
ры спутниковой связи, космич. станций, радиолокац. пере-
датчиков), ЭЛП разл. назначения, газовых лазерах, рентге-
новских трубках и др.
Высокотемпературные прессованные и про-
питанные Т. к. с вольфрамовой (реже молибденовой)
губкой, в к-рых в качестве эмиссионно-активного в-ва ис-
пользуют оксиды тория, иттрия и редкоземельных метал-
лов или металлич. Th, называют металлокерамическими
(керамометаллическими) или керметкатодами. Наи-
большее распространение получили вольфрамо-ториевые
керметкатоды. В зависимости от состава и технологии из-
готовления их Тр лежит в пределах 1600—1900 К, эмис-
сионная способность 0,4—3 А/см2, долговечность состав-
ляет неск. тыс. ч. Керметкатоды изготовляют путём прес-
сования смеси порошков тугоплавкого металла и оксида с
последующим спеканием в атмосфере Н2 или путём про-
питки в вакууме металлич. Th заранее спрессованной и
спечённой вольфрамовой губки. Большая механич. проч-
ность и высокая Тр керметкатодов определили их преиму-
ществ. применение в магнетронах, где в силу интенсив-
ной электронной бомбардировки катод может нагреваться
до высокой темп-ры даже при выключенном подогрева-
теле. В режиме генерации в импульсных магнетронах воз-
можен суммарный отбор тока термоэлектронной и вторич-
ной электронной эмиссии плотностью до 15 А/см2 (ток
термоэлектронной эмиссии при этом не достигает и
0,5 А/см2). Для приведения катода в рабочее состояние
достаточно прогреть его до полного обезгажийания при
темп-ре, несколько большей (обычно на 5—6%), чем Тр.
Среди эффективных Т. к. практич. интерес, несмотря на
высокую Тр и сравнительно низкую экономичность, пред-
ставляют также боридные катоды, изготовляемые на
основе гексаборидов редкоземельных металлов, в частности
гексаборида лантана (см. Боридлантановый катод), обладаю-
щие высокой устойчивостью к отравлению.
Снижение работы выхода эл-нов у сплавов по сравнению
с её значениями для исходных металлов послужило ос-
новой для создания эффективных металлосплавных катодов,
сочетающих достоинства металлич. катодов (механич. проч-
ность, хорошая тепло- и электропроводность) с достаточ-
но высокими эмиссионными св-вами.
Лнг.: Термоэлектронные катоды, М.— Л., 1966; Cronin J. L., «LEE Ргос.»>,
pt J, 19В1, v. 128, № 1, р. 19—32; Brion D., Tonner re J. С., Schroff A.,
«Appl. of Surface Science», 1985, v. 20, № 4, p. 429—56. И. В. Юд и некая.
ТЕРМОЭЛЕМЕНТ, электрич. цепь (или часть цепи), сос-
тоящая из последовательно соединённых разнородных про-
водников или полупроводников, служащая для преобразо-
вания тепловой энергии в электрическую (или наоборот);
действие основано на использовании термоэлектрических
явлений. Т., включённые последовательно (или параллель-
но), образуют термоэлектрическую батарею.
В работе Т., преобразующих тепловую энергию в элект-
рическую, используется Зеебека эффект. Если места
контактов Т. поддерживать при разл. темп-рах, то в цепи
возникает эдс (термоэдс), а при замыкании цепи — электрич.
ток. Такие Т. наиболее распространены для измерения
темп-p, а также др. физ. величин, измерение к-рых мо-
жет быть сведено к измерению темп-p: силы перем, тока,
потока лучистой энергии, влажности, давления газа, скорости
545
ТЕТРОД
техники, наз. термопарами. Кроме того, Т.,
на основе эффекта Зеебека, применяются
термоэлектрических генераторов — источни-
энергии, преобразующих энергию распада
потока жидкости или газа и т. д. Обычно Т., предназнач»
для измерит,
действующие
для создания
ков электрич.
радиоактивных изотопов, солнечной радиации или сжигае-
мого топлива в электрическую.
В работе Т., преобразующих электрич. энергию в теп-
ловую, используется эффект Пельтье. Если через Т.
пропускать ток от постороннего источника, то на одном
из его контактов происходит поглощение, а на другом —
выделение тепла. На этом эффекте основана работа хо-
лодильников, кондиционеров и термостатов термоэлектрич.
типа, к-рые находят широкое применение в радиоэлект-
ронике, оптике, медицине, электротехнике, а также в быту
и др. областях. См» Термоэлектрическое охлаждающее уст-
ройство.
ТЕРМОЭМИССИбННЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ЭНЁРГИИ (ТЭП), термоэлектронный преобразо-
ватель энергии, термоионный преобразова-
тель энергии, устройство для непосредственного преоб-
разования тепловой энергии в электрическую на основе
явления термоэлектронной эмиссии. Простейший ТЭП сос-
тоит из двух электродов (катода, или эмиттера, и анода,
или коллектора, изготовляемых из тугоплавких металлов,
обычно Mo, Re, W), разделённых вакуумным промежут-
ком (рис.). К эмиттеру от источника тепла подводится
тепловая энергия, достаточная для возникновения замет-
ной термоэлектронной эмиссии с поверхности металла.
Эл-ны, преодолевая межэлектродное пространство (неск.
десятых долей мм), попадают на поверхность коллектора.
Если непрерывно обеспечивать подвод тепла к эмиттеру
и соответствующее охлаждение коллектора, то во внеш,
цепи будет поддерживаться электрич. ток. По роду источ-
ника тепла различают ядерные (реакторные и радиоизо-
топные), солнечные и газопламенные ТЭП.
Напряжение, развиваемое ТЭП (0,5—1 В),— порядка кон-
тактной разности потенциалов, но меньше её на величину
падения напряжения на межэлектродном зазоре и потерь
напряжения на коммутац. проводах. Макс, плотность тока,
генерируемого ТЭП, ограничена эмиссионной способностью
эмиттера и может достигать неск. десятков А с 1 см2 по-
верхности эмиттера» Для получения оптим» величин работы
выхода эмиттера (2,5—2,8 эВ) и коллектора (1,0—1,7 эВ) и
для компенсации пространств, заряда эл-нов, образующе-
гося вблизи электродов, в зазор между ними обычно
вводят легко ионизируемые пары Cs. При используемых
в совр. ТЭП темп-рах электродов (1700—2000 К на катоде
и 800—1100 К на аноде) их уд. мощность (в расчёте
на 1 см2 поверхности катода) достигает десятков Вт, а кпд
может превышать 20%.
Важные преимущества ТЭП по сравнению с традиц.
электромашинными преобразователями — отсутствие в них
движущихся частей, компактность, высокая надёжность, воз-
можность эксплуатации без систематич. обслуживания. Пер-
Термоэмиссмонный пре-
образователь энергии.
Схема термоэмиссион-
ного преобразователя:
К — катод, или эмиттер;
А — анод, или коллек-
тор; R — внешняя на-
грузка; QK — тепло, под-
водимое к катоду; Ол —
тепло, отводимое от
анода; 1 — электроны,-
2— атомы цезия; 3 —
ионы цезия
спективно использование ТЭП в качестве высокотемпе-
ратурного звена многоступенчатых преобразователей энер-
гии, напр. в сочетании с термоэлектрич. преобразовате-
лями, работающими при более низких темп-рах. Ведутся
исследования (кон. 80-х гг.) по использованию ТЭП с введён-
ной в межэлектродный зазор сеткой в качестве пол-
ностью управляемого сильноточного коммутирующего эле-
мента, способного работать при высоких темп-рах.
Лит.: Физические основы термоэмиссионного преобразования энергии,
под ред. И. П. Стаханова, М., 1973; Термоэмиссионные преобразова-
тели и низкотемпературная плазма, под ред. Б. Я. Мойжеса, Г. Е. Пикуса,
М., 1973; Ушаков Б. А., Никитин 8. Д., Емельянов И. Я., Ос-
новы термоэмиссионного преобразования энергии, М., 1974.
Н. С- Лидоренко.
ТЁСТОВАЯ СТРУКТУРА, часть кристалла интегральной
схемы, полупроводниковой или диэлектрич. пластины (под-
ложки), в объёме и (или) на поверхности к-рой сфор-
мированы полупроводниковые, диэлектрич. и проводящие
области, по своим свойствам аналогичные областям основ-
ных элементов ИС и предназначенные для поэтапного из-
мерения её параметров в процессе изготовления. Т. с. ис-
пользуются как при массовом произ-ве (см. Встроенный
контроль), так и при разработке новых типов ИС, новых
технологич. процессов их изготовления, при исследовании
механизмов работы и причин отказа отд. элементов ИС.
С помощью Т. с. определяют поверхностное электрич. со-
противление, концентрацию электрически активных при-
месей, время жизни и подвижность носителей заряда, тол-
щины диэлектрич. слоёв, плотность дефектов и др. Для соз-
дания Т. с. используют области кристаллов, свободные от
осн. элементов ИС, разделит, дорожки между отд. кристал-
лами или специально отведённые места пластины в виде
тестовых ячеек с унифицированно расположенными кон-
тактными площадками.
Т. с. делятся на технологические, схемотехнические и де-
фектоскопические. Технологические Т. с. (элементы
ИС с увеличенными размерами и конфигурацией областей)
служат для контроля электрофиз. параметров отд. облас-
тей ИС и позволяют проводить измерения непосредствен-
но в процессе изготовления ИС. К этой же группе Т. с.
относят оптич. Т. с., используемые для измерения разме-
ров ИС. Схемотехнические Т. с. (элементы ИС, снаб-
жённые отд. выводами с контактными площадками) при-
меняют для контроля электрич. характеристик отд. элемен-
тов и узлов ИС. Дефектоскопические Т. с. (сборки
однотипных элементов ИС) используют для обнаружения
локальных дефектов (пор в диэлектрич. слоях, структур-
ных дефектов ПП областей, обрывов и коротких замыка-
ний металлизир. разводки), нарушающих работу ИС.
И. М. Богданов.
ТЕТРОД [от греч. tetra-, в сложных словах — четыре
и (электр)од], электронная лампа с сеточным управле-
нием, имеющая четыре электрода: катод, анод и две сетки.
Первая сетка (ближайшая к катоду), как правило, управ-
ляющая; вторая — экранирующая (для эффективного экра-
нирования анода она делается более «густой», чем управ-
ляющая). Т. предложен в 1919 нем. учёным В. Шоттки и
является, по сути, усовершенствованным триодом. Благо-
даря наличию экранирующей сетки Т. по сравнению с
триодом имеет меньшую (в неск. раз) проходную ём-
кость (что существенно при работе на высоких частотах)
и более высокий (в неск. тыс. раз) коэф, усиления
без уменьшения анодного тока и сдвига рабочего участ-
ка анодно-сеточной характеристики в сторону больших
сеточных напряжений при заданном анодном напряже-
нии. Серийно выпускается с 30-х гг. 20 в. Предназна-
чен для работы в радиоприёмниках и радиопередающих
устр-вах в качестве приёмно-усилительной лампы и гене-
раторной лампы на частотах до неск. десятков МГц. Из-за
динатронного эффекта приёмно-усилит. Т. не получили ши-
рокого распространения и были заменены лучевыми тет-
родами и пентодами. Генераторные Т. применяются (кон.
80-х гг.) в разл. электронной радиоаппаратуре; они ра-
ботают обычно при напряжениях на аноде, значительно
35 Энц. словарь «Электроника»
ТЕХНИЧЕСКАЯ
546
больших, чем на экранирующей сетке, поэтому в таких
Т. динатронный эффект проявляется незначительно.
Н. В. Черепнин.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА в электронике,
изучает дефекты изделий электронной техники для опре-
деления их природы, причин возникновения, условий про-
явления и т. п., а также методы и средства обнаруже-
ния и поиска (с указанием местоположения) дефектов.
Диагностирование — одна из важных мер обеспечения на-
дёжности ИЭТ. Осн. задачей Т. д. является организация
эффективной проверки исправности, работоспособности,
правильности функционирования ИЭТ, т. е. организация
процессов диагностирования техн, состояния ИЭТ и элект-
ронных устр-в при их изготовлении и использовании, в
т„ ч. (в отд. случаях) до и после применения по назна-
чению, при профилактике, ремонте и хранении. Т. д.
является разновидностью техн, контроля, она позволяет
заранее, до начала эксплуатации, определить некачествен-
ные или потенциально негодные ИЭТ.
Диагностирование осуществляется с помощью техн,
средств диагностики — контрольно-измерит. оборудования
либо непосредственно человеком (напр., внеш, осмотром,
проверкой работы ИЭТ «на слух»). ИЭТ и средства их
диагностирования в совокупности образуют систему Т. д.
Результатом диагностирования является заключение о техн,
состоянии ИЭТ — технический диагноз. Различают
системы тестового и функцион. диагностирования. Систе-
мы первого вида применяют при изготовлении ИЭТ, их
хранении, перед эксплуатацией и после неё, если необ-
ходимы проверка исправности ИЭТ или поиск дефектов.
Системы второго вида применяют в процессе эксплуатации
ИЭТ для проверки правильности их функционирования и
определения дефектов, ведущих к отказу ИЭТ.
Разработка и создание системы диагностирования вклю-
чают изучение объекта диагностирования, его возможных
дефектов и их признаков; матем. моделирование ис-
следуемых объектов; составление программ диагности-
рования; отладку системы диагностирования.
Изучение объектов предусматривает их классификацию
по разл. признакам, напр. по характеру изменения зна-
чений параметров, по условиям работы, а также изу-
чение характера работы ИЭТ при наличии в нём дефек-
та; изучение дефектов имеет целью определение их приро-
ды, причин и вероятностей возникновения, физ. условий
их проявления и т. п. Матем. модели ИЭТ представляют
собой описание процесса функционирования ИЭТ (в исправ-
ном и неисправном состояниях) в виде однозначных за-
висимостей между воздействиями на ИЭТ и ответными
реакциями на них. Программа диагностирования предусмат-
ривает на основе матем. модели ИЭТ выработку и подачу
на ИЭТ тестовых воздействий, определение реакции ИЭТ
на эти воздействия, установление наличия дефекта и его
местоположения, проведение анализа обнаруженного де-
фекта для определения его природы и способа устране-
ния. Различают программы проверки и программы поиска.
Первые позволяют установить наличие дефектов, нарушаю-
щих работоспособность ИЭТ или правильность их функ-
ционирования; вторые обеспечивают возможность уста-
новления характера и местоположения дефекта (или
группы дефектов); в этом случае на ИЭТ подаются толь-
ко рабочие, предусмотренные его назначением, воздей-
ствия.
Техн, диагноз ИЭТ формулируется на основании анализа
результатов пробных воздействий, путём сравнения
действит. реакций с вероятностными; последние опреде-
ляют либо на основании статистич. данных, полученных
в процессе эксплуатации аналогичных ИЭТ, либо через
вероятные изменения и предысторию техн, состояния ИЭТ
В данный момент. К. Г. Вандышев, В. Г. Елькин.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ (ТУ), нормативно-техни-
ческий документ, устанавливающий комплекс техн, требо-
ваний к пром, продукции (изделиям), правила их приёмки
и поставки, методы контроля, условия эксплуатации, транс-
портирования и хранения. ТУ определяют эксплуатацион-
ные (потребительские) св-ва изделий и являются осн. пра-
вовым документом, характеризующим качество изделий при
заключении договоров на их изготовление и при предъ-
явлении рекламаций.
Технические требования определяют конструк-
цию и размеры изделия, его осн. параметры, стойкость
к внеш, воздействиям, показатели качества изделия и его
надёжности (безотказность, долговечность, сохраняемость).
В правилах приёмки и поставки указываются категория
и состав испытаний (квалификационные, приёмно-сдаточные,
периодические, на надёжность), порядок и условия их про-
ведения (см. Испытания электронных приборов). В разделе
©методах контроля устанавливаются: способы опре-
деления всех параметров и характеристик изделия; прави-
ла отбора образцов или проб для проверки их пара-
метров, выбора испытат. оборудования, приборов и мате-
риалов (реактивов); методика подготовки и проведения
контрольных испытаний и способы обработки результа-
тов. Условия эксплуатации, транспортирования
и хранения содержат указания о монтаже, установке и
использовании изделий, требования к их маркировке, прави-
ла упаковки и транспортирования, условия, место и сроки
хранения.
В электронной пром-сти СССР широко распростране-
на двухуровневая система построения ТУ. Первый уровень —
общие ТУ (ОТУ); разрабатываются на группы (семейства)
изделий; включают общие сведения, относящиеся к группе
изделий в целом, в т. ч. общие требования к качест-
ву изделий. Второй уровень — ТУ на конкретные виды из-
делий; содержат данные, относящиеся к отд. типам из-
делий из состава группы (семейства), охватываемой ОТУ.
Двухуровневая система построения ТУ обеспечивает макс,
унификацию требований применительно к группам изделий
и способствует выпуску изделий повыш. качества на уров-
не требований, установленных в ОТУ.
ТУ составляются в соответствии с ГОСТом, утверждают-
ся и регистрируются органами Госстандарта СССР. Срок
действия ТУ ограничен — по достижении определённого
уровня произ-ва ТУ заменяются созданными на их основе
ГОСТами.
Лит.: ГОСТ 2.114—70. Единая система конструкторской документа-
ции. Технические условия. Правила построения, изложения и оформле-
ния. Л. Ф. Крупальник.
ТЕХНИЧЕСКИМ КОНТРОЛЬ, проверка соответствия
технич. характеристик изделий, материалов или процессов
требованиям нормативно-технической документации, осу-
ществляемая в ходе производств, процесса. Т. к. может
быть сплошным, при к-ром проверке подвергаются все
без исключения изделия, материалы и технологич. опера-
ции, и выборочным, при к-ром проверка ведётся не сплошь,
а выборочно, пробами из партии (изделия) или объёма,
массы (материала), по отд. операциям.
Различают входной, операционный и выходной контроль
в зависимости от того, на какой стадии производств, про-
цесса он осуществляется. Входному контролю подвер-
гаются материалы и комплектующие изделия, поступаю-
щие на предприятие для дальнейшей обработки и (или)
использования в произ-ве ИЭТ (см. Входной контроль).
Операционный контроль осуществляется в ходе вы-
полнения или после завершения к.-л. технологич. операции.
Операц. контроль позволяет своевременно обнаружить
брак в изделии (либо материале) или нарушение техно-
логии, установить их причину, изъять бракованное изде-
лие (материал) из дальнейшей обработки, своевременно
проводить подналадку и настройку оборудования и техно-
логич. оснастки (см. Встроенный контроль, Визуальный
контроль, Телевизионные методы контроля). Выходной
контроль готовых ИЭТ и материалов проводится после
выполнения последней операции технологич. процесса для
выявления некондиционной или потенциально негодной про-
дукции (см. Выходной контроль).
Т. к. способствует повышению качества и надёжности из-
делий и совершенствованию технологич. процессов, и уве-
547
ТЕЧЕИСКАТЕЛЬ
личению процента выхода годных изделий. См. также Ка-
чество электронных Приборов. В. Е Онищук
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА, инструменты и
приспособления для установки, закрепления, обработки и
сборки деталей и узлов изделий электронной техники,
применяемые в технологии электронного приборостроения
с целью повышения производительности труда и улуч-
шения качества выпускаемой продукции. Различают Т. о.
универсальную, специализированную и специальную. К
универсальной Т. о. относятся инструменты и приспо-
собления, используемые при обработке разнообразных
деталей, отличающихся размерами, формой и материа-
лом. Применяется гл. обр. при изготовлении технологич.
оборудования, а также электронных приборов единичного
произ-ва, напр. мощных генераторных ламп. Специали-
зированная Т. о. используется при обработке деталей
или изделий, схожих по форме, конструкции. Примером
оснастки такого типа может служить применяемый в
произ-ве ИС, ПП приборов и др. ИЭТ инструмент для
микросварки, представляющий собой рубиновый капилляр,
через к-рый к точке сварки пропускается золотая, алю-
миниевая или медная проволока, этот же капилляр при-
жимает расплавленный конец проволоки к месту её при-
соединения. Наибольшее распространение получила спе-
циальная Т. о., предназнач. для выполнения к.-л. кон-
кретной операции технологич. цикла, при изготовлении
одного вида изделий. К спец, оснастке относятся штампы
для листовой или объёмной штамповки деталей перем,
резисторов, электросоединителей (штырей и плоских гнёзд),
пресс-формы для изготовления пластмассовых или керамич.
деталей ИЭТ, инструменты для прошивки отверстий элект-
роискровым методом, оправки для изготовления и сборки
ЭЛектрОННЫХ систем ЭВП И Т. Д С. А. Преображенский.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЁДЫ в технологии
электронных приборов, газообразные и жидкие ве-
щества, используемые в качестве рабочей среды при по-
лучении исходных и промежуточных спец, материалов, а
также при формировании и сборке дискретных полупро-
водниковых приборов, ИС и систем на их основе. К
газообразным Т. с. относят газы и их смеси, а также
технологич. вакуум и воздушную среду технологич. по-
мещения; используются в технологич. процессах, напр,
как носители, разбавители, травители, нейтральная среда.
Жидкими Т. с. являются очищенная вода, а также
органич. и неорганич. жидкости (химикаты); используются
в качестве растворителей, травителей, проявителей, элект-
ролитов и т. д. В особый класс Т. с. можно выделить
многофазные или дисперсные системы (эмульсии, суспен-
зии, аэрозоли), в т. ч. и такие, к-рые меняют в про-
цессе использования своё агрегатное состояние (напр., фо-
торезисты или стеклообразные источники для диффузии).
По степени активности относительно осн. объекта
технологич. процесса Т. с. делятся на агрессивные и ней-
тральные. Агрессивными Т. с. по отношению, напр., к Si,
Ge, GaAs считаются кислород или галогеноводороды (в
нагретом состоянии), а также растворы и смеси нек-рых
кислот; они используются при сплошном или размерном
травлении (см. Травление, Литография), для получения ок-
сидных и др. покрытий на поверхности ПП пластины (см.
Оксидирование). Нейтральными Т. с. по отношению к тем
же материалам являются, напр., высокий вакуум, N, Аг или
вода и органич. растворители (при комнатной темп-ре);
применяются для защиты объекта произ-ва от вредного
влияния внеш, среды или агрессивных компонентов техно-
логич. процесса, а также для транспортирования или раз-
бавления реагентов, для очистки поверхности ПП пластин
и др. ИЭТ.
Важнейшее требование, предъявляемое к Т. с., — высо-
кая чистота по осн. компоненту. Т. с. не должны оказы-
вать на объект произ-ва нежелательного (побочного) физ.-
хим. воздействия, кроме предусмотренного технологич.
процессом. Наличие в Т. с. растворённых и взвешенных
дисперсных примесей приводит к образованию дефек-
тов в исходных и промежуточных материалах, к неконт-
ролируемому изменению электрофиз. характеристик ИЭТ
или, в конечном счёте, к низким технико-экономич. пока-
зателям произ-ва. Степень чистоты Т. с. по лимитируемым
примесям в ряде случаев должна превосходить чистоту
применяемых в тех же процессах осн. ПП материалов.
Напр., в чистых технологич. помещениях, где выпол-
няются наиболее ответств. операции производства СБИС,
в 1 м воздуха допускается содержание не более 3—35
пылинок размером 0,1—0,3 мкм; используемая в тех же
процессах особо чистая вода при максимально возмож-
ном уд. электрич. сопротивлении (q—18 МОм-см при
20 С) должна быть практически свободной от органич.
примесей и кремнезёма, а макс, содержание взвешен-
ных ч-ц размером более 0,1 мкм (включая бактерии)
в 1 л не должно превышать 1—5.
Достижение требуемой чистоты Т. с. и её поддержание
в течение всего производств, процесса является технически
сложной проблемой. Её эффективное решение имеет
важное значение в первую очередь для микроэлектро-
ники, где ей уделяют первостепенное внимание. Для
первичного (централизованного) и финишного (локаль-
ного) удаления из Т. с. растворённых и взвешенных
микропримесей, включая микроорганизмы, применяют со-
четания различных физ.-хим. методов очистки, таких, напр.,
как адсорбция, ректификация, дистилляция, ионный об-
мен, облучение ультрафиолетом, фильтрация (см. Очист-
ка технологических газов, Водоподготовка). Наиболее
универсальным и широко используемым в электронной
пром-сти методом очистки Т. с. является мембранная филь-
трация (в т. ч. микрофильтрация, ультрафильтрация и об-
ратный осмос).
Дальнейший прогресс важнейших направлений электро-
ники во многом зависит от возможности достижения ещё
более высокой степени чистоты Т. с. Для решения этой
проблемы уже не достаточны только тотальная очистка,
ограничение присутствия человека в технологич. помеще-
нии или герметизация оборудования. Требуется карди-
нальное изменение технологии с целью максимально
возможного исключения продолжит, контактов объекта
произ-ва с большими, а значит и трудно контролируе-
мыми объёмами Т. с. Чистый технологич. транспорт, гер-
метичная тара, стыкуемая со всеми видами оборудова-
ния полного производств, цикла, и новое («чистое»)
технологич. оборудование могут стать экономически эффек-
тивной альтернативой организации произ-ва.
Лит.: Дьяков Ю. Н., Лукич ев А В., Тимофеев Б. 8., «Электрон-
ная пром-сть», 1986, в. 7, с. 3—10, Лукичев А В., там же, 1988,
в. 3, с. 41—48. А. В. Лукичев.
ТЕЧЕИСКАТЕЛЬ, прибор для обнаружения течей (сквоз-
ных пор, трещин, проколов и т. п. нарушений герме-
тичности) в вакуумных системах. Действие большинства Т»
основано на их способности обнаруживать проникающее
через течь т. н. пробное в-во (обычно газообразное),
обладающее к.-л. специфич» св-вами, к-рые позволяют за-
метить его присутствие у поверхности или внутри контро-
лируемого объёма. В электронном приборостроении и ма-
шиностроении Т. используются в системах технического
контроля для проверки ИЭТ и оборудования на герме-
тичность.
Наиболее высокочувствит. являются масс-спектрометрич.
Т., позволяющие обнаружить утечку пробного в-ва (в ка-
честве к-рого используется гелий Не) до 10—14—10“15 м3Па/с
через течи в любых оболочках — стеклянных, металличе-
ских и др. Для обнаружения течи Не подводят к по-
верхности вакуумир. изделия (напр., обдувом изделия тон-
кой струёй газа), контролируя по масс-спектру момент
появления Не в атмосфере изделия. Таким образом уста-
навливают место, где Не проникает внутрь изделия, т. е.
местоположение течи, размеры к-рой определяют по вели-
чине пика Не в масс-спектре. Если Не вводится внутрь
изделия, то его утечку можно обнаружить, поместив из-
делие в вакуумную камеру, присоединённую к Т., либо
обследуя поверхность изделия при помощи присоединён-
ного к Т. всасывающего газ щупа. На базе масс-спектро-
метрич. Т. создаются автоматизир. установки контроля гер-
35*
ТИРАТРОН
“J
метичности ИЭТ с производительностью до 600—700 прове-
рок за 1 ч.
Для проверки герметичности ИЭТ всё более широко
применяется электронно-захватный Т. Чувствит. элемент та-
кого Т. представляет собой ионизац. камеру в виде газо-
наполняемого конденсатора пост, ёмкости, внутрь к-рого
помещается источник ^-излучения (изотопы Н, в Ni). При
заполнении камеры т. н. газом-носителем (переносчиком
пробного в-ва), напр. азотом или аргоном, между её элект-
родами, к к-рым приложено пост, напряжение, возникает
ионизац. ток. С появлением в газоносителе пробного
в-ва ток ионизации резко уменьшается вследствие захвата
эл-нов изотопного источника атомами пробного в-ва. Отбор
воздуха у поверхности проверяемого объекта осуществляет-
ся при помощи газового эжектора, через к-рый пропус-
кается и газ-носитель перед его подачей в ионизац. ка-
меру. Обычно в качестве пробного в-ва в электронно-
захватных Т. используются элегаз (SFs) или кислород- Т. с
элегазом позволяют обнаружить утечку до 10— —
10— м3-Па/с и установить местонахождение течи с точ-
ностью до 1 мм; такие Т. применяются в автоматизир.
установках контроля герметичности малогабаритных ИЭТ,
их производительность до 1200—1500 проверок за 1 ч.
Т., чувствительные к кислороду, применяются гл. обр.
для обнаружения больших течей, к-рые невозможно ус-
тановить при помощи спец, пробного в-ва, поскольку че-
рез большую течь оно вытекает ещё до проверки
изделия на герметичность. Кислород же входит в состав
воздуха, присутствующего в изделии, и легко обнаружи-
вается Т.
Кроме приведённых в технологии электронного прибо-
ростроения, в частности в электронном машиностроении,
используются и др. типы Т.: напр акустич. (в т. ч. ультра-
звуковые), реагирующие на акустич. колебания, создавае-
мые струёй вытекающего через малое отверстие газа; ИК
Т., определяющие присутствие в исследуемой атмосфере
пробного в-ва (напр., NH3) по интенсивности поглощения
ИМ ИК излучения. Л. Е. Левина, В. В. Пименов.
ТИРАТРОН (от греч. thyra — дверь, вход и ...трон),
газоразрядный прибор с сеточным управлением моментом
возникновения (зажигания) несамостоятельного дугового
или тлеющего разряда. В зависимости от вида газового
разряда в Т. используется соответственно либо накали-
ваемый, либо холодный катод. В Т. (в отличие от вакуум-
ного триода) после возникновения электрич. тока между
анодом и катодом сетка теряет своё управляющее дей-
ствие, т. к. вблизи её отверстий образуется слой положит,
ионов, нейтрализующий отрицат. заряд сетки. Чтобы пога-
сить разряд в Т., анодное напряжение необходимо снизить
до значения, меньшего, чем напряжение поддержания
(горения) разряда. Изобретён амер, учёным А. Халлом в
1929.
ВТ. дугового разряда, обычно называемом просто
Т., разряд протекает при малой разности потенциалов
(падении напряжения) между анодом и катодом (обычно
от неск. десятков до 100 В). Характеристикой за-
жигания (или пусковой характеристикой)?, назы-
вают зависимость напряжения на аноде, при к-ром в Т. воз-
никает разряд, от напряжения на сетке Uc. По способу
управления анодным током различают Т. с отрицат. харак-
теристикой зажигания (выпрямительные и релейные Т.) и
положит, характеристикой зажигания (импульсные Т.). В Т.
первого типа (рис. 1, 2) при уменьшении отрицат. по-
тенциала сетки электрич. поле анода, «проникающее» к
катоду, становится достаточным для того, чтобы эл-ны, эми-
тируемые катодом, приобрели энергию, превышающую по-
тенциал ионизации газа, и возник разряд между като-
дом и анодом. Такие Т. наполняются инертными газами
или парами ртути. В настоящее время (кон. 80-х гг.) Т. с
отрицат. характеристикой находят огранич. применение в
качестве вентиля, в значит, степени они вытеснены ПП
приборами — тиристорами.
Импульсные Т. (ИТ) предназначены для создания
коротких импульсов электрич. тока (длительностью 10— —
10—5 с) амплитудой от неск. А до 10 кА. Такие Т. при-
меняются гл. обр. в качестве ключа в модуляторах радио-
Рис. 3. Схема конструкции импульсного тиратро-
на: 1 — анод; 2 — сетка; 3 — экран сетки; 4 — эк-
ран катода; 5 — катод; 6—изолятор; 7 — гене-
ратор водорода.
Рис. 2. Характеристика зажигания (пусковая ха-
рактеристика) выпрямительного тиратрона: Ua—
напряжение на аноде, при котором возникает
разряд; Uc— напряжение на управляющей сетке.
Тиристор. Рис. 1. Схема тиристора: А — анод,
К — катод; УЭ — управляющий электрод; Di.j,*—
электронно-дырочиые переходы; RH— сопротив-
ление внешней цепи; Unp— прямое напряжение
на тиристоре.
ра: i — ток; U — напряжение на приборе;
ток в цепи управляющего электрода.
Рис. 2. Вольт-амперная характеристика тиристо-
549
ТИРИСТОР
локац. передатчиков, а также в линейных ускорителях
заряженных ч-ц, для накачки импульсных лазеров и др.
В ИТ (рис. 3) благодаря наличию спец, защитного эле-
мента (экрана сетки) поле анода не проникает к катоду
независимо от значения Uc. Для возбуждения осн. разря-
да (между катодом и анодом) в пространстве сетка — ка-
тод создаётся вспомогат. разряд. Когда концентрация за-
ряженных ч-ц вспомогат. разряда вблизи сетки (в области,
куда «проникает» поле анода), нарастая, достигает критич.
значения, возникает дуговой разряд между катодом и ано-
дом (Т. зажигается). В период времени, пока развивает-
ся вспомогат. разряд, ИТ не проводит ток. Предварит, ио-
низация пространства катод—сетка сокращает время фор-
мирования осн. разряда; при этом анодное напряжение
изменяется от Еа (напряжения источника питания) до
L/r (напряжения горения ИТ). Время формирования осн.
разряда в ИТ составляет от единиц до неск. десятков нс.
Управляющее действие сетки в ИТ определяется амплиту-
дой тока вспомогат. разряда, его длительностью, а также
значением и крутизной нарастания импульса напряжения
Uc. Обычно при работе ИТ зажигание осн. разряда в нём
осуществляется периодически, с частотой повторения сеточ-
ных импульсов. Если энергия вспомогат. разряда недоста-
точна, то происходят пропуски возникновения тока и сни-
жается стабильность тока от импульса к импульсу. Повы-
шение стабильности момента зажигания осн. разряда дости-
гается увеличением крутизны фронта напряжения сетки и
уменьшением внутр, сопротивления источника сеточных им-
пульсов. Для совр. ИТ при номинальных параметрах се-
точных импульсов разброс длительности фронта импульсов
тока не превышает 2—3 нс, а запаздывание — неск. деся-
тых долей мкс. Как правило, ИТ наполняются водородом
или дейтерием, т. к. ионы этих газов не разрушают актив-
ного покрытия катода при плотностях тока до 10 А/см2.
Кроме того, большая подвижность ионов способствует быст-
рому восстановлению электрической прочности прибора,
благодаря чему ИТ могут работать при частоте повторе-
Рис. 3. Схематическое
изображение тиристо-
ра в виде двух вклю-
чённых навстречу Друг
Другу транзисторов:
Т — транзистор; Э —
эмиттер; Б — база;
К — коллектор; 1Э—
эмиттерный ток; 1к —
коллекторный ток;
1КО — ток коллектор-
ного перехода; RH —
сопротивление внеш-
ней цепи; Unp — пря-
мое напряжение на
тиристоре.
Рис. 4. Внешний вид
тиристора штыревой
конструкции.
ния до десятков тыс. импульсов/с. Для восполнения убыли
газа (вследствие поглощения его электродами), особенно
интенсивного в импульсном режиме работы, в Т. поме-
щается генератор водорода на основе непрерывно подогре-
ваемого гидрида титана или циркония (см. Генератор газа).
Т. дугового разряда работают при сравнительно низких
давлениях газа (обычно до 100 Па) в области левой ветви
Пашена кривой (при этом пробивное напряжение по-
нижается с увеличением расстояния между электродами).
Во избежание пробоя анод Т. либо окружают экраном,
имеющим потенциал сетки или катода (рис. 1), либо за-
щищают изолятором (рис. 3). Выпрямит. Т. рассчитаны на
анодное напряжение до 300 кВ, импульсные — до 100 кВ.
При анодном напряжении св. 30—40 кВ пространство
сетка — анод обычно разделяется на неск. секций с соответ-
ствующим снижением напряжения на каждой секции.
Т. тлеющего разряда с токовым (как в ИТ) или
электростатич. управлением моментом зажигания (при
к-ром необходим дополнит, электрод — т. н. сетка
вспомогат. разряда) работает при малых токах (до 50 мА) и
ср. анодных напряжениях (150—300 В). Разл. типы таких Т.
применялись гл. обр. в НЧ устр-вах вычислит, техники
и автоматики (напр., в качестве реле, для выполнения
логич. операций); к 80-м гг. большая часть их заменена
интегральными схемами Широко используются лишь инди-
каторные Т. тлеющего разряда (ИТТР), в к-рых с появле-
нием анодного тока возникает свечение наполняющего
ИТТР газа или люминесцентного излучателя. Такие Т. содер-
жат, как правило, неск сеток. ИТТР характеризуются низ-
ким уровнем управляющих сеточных напряжений (до 10 В),
возможностью управлять возникновением анодного тока с
помощью двух и более входных сигналов (в этом случае
ИТТР работает по схеме совпадения), наличием памяти На
базе ИТТР созданы матричные тиратронные индикаторы
(см. Газоразрядные индикаторы). ИТТР применяются гл. обр.
в устр-вах отображения информации коллективного поль-
зования.
Т. выпускаются в стеклянном, металлостеклянном и ме-
таллокерамик. исполнении.
Лит.: Каганов И. Л., Ионные приборы, М., 1972; Фогельсон Т. Б.,
Бреусова Л. М., Вагин Л. Н., Импульсные водородные тиратроны,
М., 1974; Ворончева В. Р., Гельштейн М. И., в кн.: Современные
методы и устройства отображения информации, М., 1981.
Г. Б. Фогельсон, В. Р. Ворончева.
ТИРЙСТОР (от греч. thyra — дверь, вход и резистор),
полупроводниковый прибор на основе монокристалла полу-
проводника с многослойной структурой типа р—п—р—п
(с тремя или более электронно-дырочными переходами);
обладает свойствами электрич. вентиля. Обычно Т. имеет три
вывода: два из них (катод и анод) контактируют с край-
ними областями монокристалла, а третий (управляющий
электрод) — с одной из промежуточных областей (рис. 1).
Такой управляемый Т. наз. иногда триодным Т., или три-
нистором, в отличие от неуправляемого, имеющего
лишь два вывода (катод и анод) и называемого диод-
ным Т., или динистором. Вольт-амперная характерис-
тика Т. имеет S-образный вид (рис. 2). По аналогии с
тиратроном Т. получил своё назв. благодаря св-ву легко
переходить (переключаться) из запертого состояния (с низ-
кой проводимостью, точка А на ВАХ) в открытое состоя-
ние (с высокой проводимостью или близким к нулю
дифференц. сопротивлением, точка В) и наоборот. Участок
CD на ВАХ прибора соответствует состоянию с отрица-
тельным дифференциальным сопротивлением. Наличие двух
устойчивых состояний, а также низкая мощность рассея-
ния Т. обусловили широкое использование их в разл. устр-вах
(от регулирования мощности в бытовых электроприборах
до переключения и преобразования энергии в сложных
электрич. установках).
Если на анод (внеш, p-слой) подан положит, потен-
циал относительно катода (внеш, п-слой), то крайние
электронно-дырочные переходы П| и Пз оказываются сме-
щёнными в прямом направлении, а центр, переход П2 — в
обратном. Через переходы П| и П3 в области, примы-
кающие к переходу П?, инжектируются неосновные носи-
ТИТАН
550
тели заряда, при этом снижается сопротивление П2 и уве-
личивается ток через него. С увеличением анодного на-
пряжения L/e ток через Т. сначала растёт медленно (учас-
ток ОА на ВАХ). В этом режиме сопротивление пере-
хода П2 ещё велико (L/e оказывается практически пол-
ностью приложенным к П2), что соответствует запертому
состоянию Т. По мере увеличения напряжения на Т. сни-
жается доля напряжения, падающего на П2, и увеличивается
прямое напряжение на П{ и П1( что вызывает дальней-
ший рост тока через Т. и усиление инжекции неосновных
носителей в область П2. При нек-ром значении напряже-
ния (порядка десятков или сотен В), наз. напряжением
переключения L/nep (точка С на ВАХ), Т. переходит в сос-
тояние с высокой проводимостью (включается) и в нём
устанавливается ток, определяемый напряжением источника
и сопротивлением внеш. цепио
Процесс скачкообразного переключения Т. можно объяс-
нить, рассматривая переходы П] и Пз как эмиттерные
переходы составляющих транзисторов р—п—р (Ti) и
п—р—п (Т2), у к-рых П2 является общим коллекто-
ром, причём база Т2 соединена с коллектором Tlf а
база Ti — с коллектором Т2 (рис. 3). Ток 7, протекаю-
щий во внеш, цепи, является током первого эмиттера
7э1 и током второго эмиттера 7э2. Вместе с тем этот ток
складывается из двух коллекторных токов 7^ и 7^» рав-
ных соответственно <Х|7э1 и а27э2 (где ui и а2— коэф,
передачи эмиттерного тока транзисторов Т| и !>), и обрат-
ного тока коллекторного перехода 7О : 7=а|7э1+а27Э2+7о-
С учётом 7э1=7э2=^ имеем: 7=7о/(1—<ii—а2). При малых
токах коэф. а1 2"С1 и 7~~7О (Т. находится в устойчивом
состоянии). С увеличением тока «| и а2 растут, что ведёт
к возрастанию 7. При достижении 7 значения 7ВК, наз.
током включения, сумма (ct|-|-a2) становится близкой к 1
и происходит переход (переключение) То в открытое сос-
тояние, к-рое сопровождается резким увеличением тока.
Напряжение перёключения Т. обычно близко по порядку
величины к напряжению лавинного пробоя перехода П2,
но несколько меньше его. При cti—|~а2>1 устойчивое
состояние (точка В на ВАХ) достигается в результате
перехода составляющих транзисторов в режим насыще-
ния (при этом все р—п-переходы смещены в прямом
направлении, ток через Т. ограничен сопротивлением внеш,
цепи, напряжение на Т. составляет 1—2 В). Если умень-
шать ток через Т., то при нек-ром его значении (точка
D на ВАХ) Т. запирается — вновь переходит в состоя-
ние с низкой проводимостью. Мин. ток в открытом сос-
тоянии (при токе управляющего электрода /упр = 0) наз.
током удержания 7уд. Если 7=7уд, ai+«2=1, а напряже-
ние на центр, переходе П2 равно нулю, Т. может нахо-
диться в открытом состоянии сколь угодно долго (даже
при условии 7уд=0), поскольку составляющие транзисторы
поддерживают друг друга в режиме насыщения (ток кол-
лектора Т2 является током базы Т|, и наоборот). Воз-
растающая зависимость а2 от тока дополнительно усили-
вается в Т. шунтированием эмиттерного перехода Пз.
Шунтирующий резистор, как правило, представляет собой
распределённое по площади П( омич, сопротивление, созда-
ваемое в процессе изготовления Т.
При подаче тока в цепь управляющего электрода общий
ток через Т. возрастает вследствие эффекта транзистор-
ного усиления, «1 и а2 увеличиваются и Т. переключается
в открытое состояние при меньших значениях Unep.
Коэф, усиления по мощности при включении Т. достигает
105. Если к аноду приложено отрицательное (относитель-
но катода) напряжение, то ток через Т. определяется со-
противлением последовательно включённых переходов П| и
Пз, смещённых в обратном направлении.
Многослойные тиристорные структуры чаще всего соз-
дают в кремниевых монокристаллич. дисках (пластинах)
введением в Si разл. примесей (гл. обр. В, Al, Р). При
этом в основном используют диффузионную и сплавную
технологию. После сплавления с термокомпенсирующими
вольфрамовыми или молибденовыми дисками (для обеспе-
чения механич. прочности и устранения тепловых напря-
жений, возникающих из-за различия коэф, расширения
кремния и материала электродов) р—п—р—п-структуру
помещают в герметич. корпус обычно штыревой или табле-
точной конструкции (рис. 4).
Впервые Т. (с двумя выводами) описан амер, учёным
Дж. Моллом в 1956. К 80-м гг. разработаны Т. разл.
мощности: маломощные, рассчитанные на ток до 50—
100 мА, ср. мощности — на ток до 20 А и мощные
(см. Силовой тиристор) — на ток от 20 А до 10 кА. Совр.
Т. изготовляют на напряжения от неск. В до 10 кВ и
выше, скорость нарастания прямого тока в них достигает
10ч А/с, напряжения— 109 В/с; время включения составляет
от десятых долей мкс (у маломощных приборов) до десят-
ков мкс (у мощных); время выключения — соответственно
от единиц до сотен мкс; кпд достигает 99%.
В зависимости от назначения и принципа действия Т.
делятся на запираемые (включаемые по цепи управляюще-
го электрода), быстродействующие, импульсные, симмет-
ричные, или двунаправленные (с двусторонней проводи-
мостью), фототиристоры, бинисторы и др. Т. применяются
в регулируемых источниках питания (напр., в электропри-
воде), генераторах мощных импульсов, в линиях передачи
электроэнергии пост, тока, статич. компенсаторах реактив-
ной мощности, в системах автоматич. управ ления и т. п.
Лит.: Кузьмин В. А., Тиристоры малой н средней мощности, М.,
1971; Диоды и тиристоры, М.„ 1976; Расчёт силовых полупроводнико-
вых приборов,- М., 1980; Герлах В., Тиристоры, пер. с нем., M., 1985.
В. А, Кузьмин.
титАн (лат. Titanium), Ti, химический элемент IV гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 22, ат. м. 47,88=
Серебристо-белый металл с хорошей электропроводностью
(q=0,42 мкОм-м); плотн. 4505 кг/м3; 7ПЛ=1668°С, /нип=
= 3300 °C. На воздухе устойчив до темп-р 500—550 °C;
активно поглощает Н, N, О. Реагирует с соляной и
концентрир. серной кислотами, пассивируется разбавленной
азотной кислотой.
В электронном приборостроении применяется в качестве
конструкц. материала и активного в-ва геттера (в ЭВП), спла-
вы Nb—Ti, Nb—Ti—Zr используются в качестве сверхпро-
водящих материалов, а ТЮ2 и твёрдые р-ры CrSi2 —
TiSi2—в качестве резистивных материалов. Из соединений
Т. преимуществ, распространение получили титанаты
(соли титановых кислот) и твёрдые р-ры на их основе: напр.,
титанат бария (ВаТЮз) — типичный сегнетоэлектрик, входит
в состав керамич. изоляторов; титанат висмута (В|4Т|зО|2)—
сегнетоэлектрик, используется в оптич. модуляторах и
акустич. устр-вах; твёрдый р-р на основе титаната цир-
коната свинца (РЬТЮз—PbZrOi) — пьезоэлектрик.
А. Е. Никитин
ТИТРбН, электровакуумный прибор, содержащий 5 элек-
тродов (3 анода, катод и управляющий электрод), с мно-
голучевой электронно-оптич. системой, формирующей пар-
циальные электронные пучки малого диаметра с мин. попе-
речными скоростями электронов. Предназначен для управ-
ления (регулирования) током в высоковольтных электротехн.
установках. Катод, управляющий (фокусирующий) электрод
и первый анод Т. образуют многолучевую электронную
пушку с низковольтным управлением; положительный
(относительно катода) потенциал первого анода и отрицат,
потенциал управляющего электрода определяют токоотбор
с катода. Второй анод Т. является электростатич. экра-
ном; его потенциал определяет падение напряжения на
приборе. Третий анод, служащий коллектором эл-нов, име-
ет потенциал, в 5—20 раз более низкий, чем потенциал
первого анода, что позволяет осуществлять режим рекупе-
рации энергии электронов. По сравнению с пентодом, ис-
пользуемым в качестве регулирующей лампы, Т. при тех же
габаритных размерах имеет на порядок меньшее собств.
падение напряжения, на два порядка меньший ток первого
анода (аналога экранной сетки), существенно более высокую
электрич. прочность. Высокие значения параметров Т. дости-
гаются как благодаря конструктивным особенностям, так и
иному (чем в пентоде) распределению потенциала в прибо-
ре. Если в пентоде все межэлектродные расстояния боль-
ше шага сетки, то в Т. межэлектродные расстояния в
системе катод — второй анод меньше поперечного размера
551
ТЛЕЮЩИЙ
парциальной электронно-оптич. ячейки, а расстояние ка-
тод — управляющий электрод меньше этого размера в 5—7
раз. Роль антидинатронной сетки в Т. выполняет второй
анод.
Осн. преимущества Т. (по сравнению с ПП приборами
того же назначения, напр. силовыми тиристорами) — воз-
можность устанавливать заданный ток, величина к-рого не
зависит от потенциала коллектора; регулировать этот ток
сигналом малой мощности за доли мкс; рассеивать на
электродах большие мощности в аварийных режимах. Т.
находят применение гл. обр. в источниках питания уста-
новок электронно-лучевой сварки, электростатич. пылеулав-
ливания, в источниках питания СВЧ приборов и в др. слу-
чаях, когда недопустимы пробои в нагрузке, а также для
стабилизации и регулирования режимов питания мн. нагру-
зок от единого источника с полной развязкой, импульсной
модуляции и т. д. Наряду с применением в качестве регу-
лирующей лампы Т. используется также как генераторная
лампа (вплоть до СВЧ диапазона). При этом роль СВЧ поля,
возбуждаемого между катодом и управляющим электродом
Т., вследствие резко выраженного т. н. островного эффек-
та, сводится лишь к отпиранию Т. с частотой сигнала,
Движение эл-нов в Т. уже при небольшом удалении от
катода происходит практически в пост, поле; в результате
уменьшается вредная роль пролётных явлений, что обуслов-
ливает высокий кпд таких приборов (до 60—70%) в КВ
части дециметрового диапазона. В. Е. Гинзбург.
ТЙХИЙ РАЗРЯД, несамостоятельный газовый разряд,
характеризующийся настолько малыми значениями плот-
ности тока, что электрич. поле между электродами ещё
не искажено пространств, зарядом. В слабых полях ток Т. р
обусловлен переносом зарядов, созданных внеш, ионизато-
ром, в сильных полях — не только переносом этих заря-
дов, но и дополнит, ионизацией молекул газа в резуль-
тате электронного удара, а также эмиссией эл-нов с поверх-
ности катода под действием ионной бомбардировки (ионно-
электронной эмиссией). Лавинообразное нарастание тока в
Т. р. при повышении питающего напряжения приводит к за-
жиганию самостоят. тлеющего разряда или дугового разря-
да. Переходная форма от Т. р. к самостоят. разряду наз.
также таунсендовским разрядом. Поддержание
Т. р. и таунсендовского разряда возможно при большом
ограничивающем сопротивлении в цепи питания.
ТЛЁЮЩИЙ РАЗРЯД, разновидность газового разряда;
происходит при низкой температуре катода, характеризует-
ся сравнительно большим катодным падением потенциала
(порядка сотен В) и относительно небольшими токами (по-
рядка единиц или десятков мА). При больших токах пере-
ходит в дуговой разряд. В области катодного падения
(рис. 1) ток переносится ионами и эл-нами; первая состав-
ляющая тока по мере приближения к катоду увеличи-
вается, а вторая уменьшается, на границах области ионный
и электронный токи максимальны и примерно равны. Об-
ласть катодного падения, включающая в себя астоново
тёмное пространство, катодное свечение и круксово тём-
ное пространство, представляет собой положит, слой объём-
ного заряда, переходящий в квазинейтральную плазму. По-
следняя включает в себя область катодного тлеющего све-
чения, фарадеево тёмное пространство и положит, столб
разряда.
Сильное электрич. поле в области катодного падения
потенциала ускоряет положит, ионы, к-рые бомбардируют
поверхность катода и вызывают с него эмиссию эл-нов
(ионно-электронную эмиссию). То же поле ускоряет эми-
тированные катодом эл-ны и приводит к ионизации газа.
ВАХ Т. р. (рис. 2) при небольших токах имеет характер-
ный почти горизонтальный участок 1 (нормальный Т. р.).
Катодное свечение при норм. Т. р. занимает лишь часть
поверхности катода, растущую пропорционально силе тока.
Если это свечение покрывает всю поверхность катода
(аномальный Т. р.), то рост тока сопровождается повы-
шением напряжения U (участок 2 на рис. 2). Дальнейшее
повышение тока I приводит к переходу Т. р. в дуговой
разряд (участок 3 на рис. 2). В плазме катодного тлею-
щего свечения поле мало; ионизация и возбуждение мо-
лекул обусловлены быстрыми эл-нами. Концентрация их на
неск. порядков меньше, чем медленных, и убывает по
мере удаления от катода, так что в плазме фарадеева
тёмного пространства быстрые эл-ны и электрич. поле прак-
тически отсутствуют. В Т. р. с полым катодом фарадеево
тёмное пространство отсутствует, а катодное падение по-
тенциала значительно меньше нормального.
В достаточно длинном разрядном промежутке d осн.
часть занимает плазменный положит, столб. Концентрация
эл-нов в положит, столбе определяется динамич. равнове-
сием процессов объёмной ионизации, объёмной рекомби-
нации и ухода заряженных ч-ц на стенки разрядной труб-
ки (за счёт амбиполярной диффузии). В положит, столбе
обычно наблюдаются чередующиеся тёмные и светлые
неподвижные или бегущие слои — страты, возникновение
к-рых связано с процессами ионизации и деионизации га-
за, а также с переносом ч-ц и энергии в неоднород-
ной плазме. С уменьшением d параметры катодной об-
ласти и положит, столба не меняются, сокращается лишь его
длина. При достаточно малых d столб и фарадеево тём-
ное пространство исчезают совсем, при этом U растёт
(затруднённый Т. р.). Более яркое свечение у анода
при наличии анодного падения обусловлено тем, что в этой
области формируется добавочный ионный ток разряда.
Св-ва положит, столба не зависят от процессов вблизи
электродов и определяются балансом ионизации и реком-
бинации заряженных ч-ц в нём: tZ=1, где Z — ср. частота
Тлеющий разряд. Рис. 1. Внешний вид и
распределение параметров в тлеющем разря-
де: 1 — катод; 2 — астоново тёмное пространст-
во; 3 — катодное свеченне; 4 — круксово тёмное
пространство; 5 — катодное тлеющее свечение;
6 — фарадеево тёмное пространство; 7 — поло-
жительный столб; 8 — анодное свечение; 9 —
анод.
Рис. 2. Типичная вольт-амперная характеристика
тлеющего разряда: U—напряжение; I — ток;
А — точка возникновения тлеющего разряда
(точка «зажигания»); В — точка перехода тлею-
щего разряда в дуговой; 1—область нормаль-
ного тлеющего разряда; 2 — область аномаль-
ного тлеющего разряда; 3 — начальная область
дугового разряда.
Рис. 3. Зависимость электронной температуры
Те в положительном столбе тлеющего разряда
от произведения радиуса трубки R на давление
газа р: Uj—потенциал ионизации газа; С —
константа, зависящая от рода газа.
ток
552
ионизации, т — ср. время жизни заряженных ч-ц. Для пря-
мой ионизации электронным ударом при максвелловском
распределении электронная температура Те в положит,
столбе оказывается ф-цией лишь произведения давления
газа р на радиус трубки R и не зависит от силы
тока (рис. 3). Для др. механизмов ионизации и реком-
бинации имеются сходные соотношения (см. Подобия зако-
ны).
Т. р. характеризуется специфич. св-вами излучения, источ-
ником к-рого являются область катодного тлеющего све-
чения и, в случае больших межэлектродных расстояний,
положит, столб разряда. Цвет свечения Т. р. зависит от ро-
да выбранного газа (напр., для аргона оно имеет синий
цвет, для неона — красно-оранжевый). Небольшая мощ-
ность, потребляемая Т. р., является одной из причин его
широкого использования в рекламных трубках, дежурных
световых сигнальных лампах и разного рода световых инди-
каторах (см. Газоразрядные источники света, Газоразряд-
ные индикаторы). Катодное тлеющее свечение широко ис-
пользуется в цифровых и знаковых индикаторах. Св-во
нормального Т. р. — постоянство плотности тока — лежит в
основе работы линейных аналоговых индикаторов. Др. св-во
норм. Т. р. — постоянство катодного падения напряжения —
нашло применение в опорных стабилитронах, а также в
стабилитронах, используемых для непосредств. стабилиза-
ции напряжения. Важной областью применения Т. р. яв-
ляются индикаторные тиратроны, для управления к-рыми
достаточны напряжения всего лишь в неск. В, На базе
этих тиратронов разработаны многоцветные тиратронные
индикаторные матрицы, способные отображать разную ин=
формацию разными цветами. Широкое применение Т. р.
нашёл в газоразрядных индикаторных панелях. Ряд прибо-
ров Т. р. (декатрон, полиатрон, выпрямит, и релейные
тиратроны) утратил своё значение и уступил место ПП
приборам (транзисторам, тиристорам и др.).
Т. А. Ворончев, Л. Д. Цендин.
ТОК УТЁЧКИ В электровакуумном приборе,
ток проводимости между двумя или несколькими электро-
дами прибора, характеризующий качество его межэлек-
тродной изоляции. Определяется при заданных напряже-
ниях на электродах. Различают Т. у. в холодном (без вклю-
чения накала катода) и горячем (с включённым накалом)
состояниях.
ТбКОВАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ в полупроводни-
ках, нарастание одних типов колебаний электронно-
дырочной плазмы в полупроводнике за счёт затухания
других типов колебаний или за счёт энергии внеш, ис-
точников. Возникает в средах, обладающих отрицат.
дифференц. проводимостью (ОДП) od=dj/dE<zO, где j —
плотность тока, Е — напряжённость внеш, электрич. поля. В
зависимости от физ. природы ОДП различают: Т. н. в сре-
дах со статич. ОДП (на частоте <о=0), обусловленные
уменьшением концентрации и (или) ср. подвижности носи-
телей заряда с увеличением Е; потоковые Т. н., при к-рых
в среде имеет место динамич. ОДП, обусловленная
относит, сдвигом фаз Дф колебаний величин j и Б
(п/2<Д(р<3/2л). Характер Т. н. в средах со статич. ОДП
Токовая неустойчивость. Вольт-амперные характе-
ристики N-типа (а) и S-типа (б), при которых
возможна токовая неустойчивость в полупро-
водниках: j — плотность тока; Е — напряжённость
электрического поля; cd — участок, соответст-
вующий отрицательной дифференциальной про-
водимости.
эффекте, ре-
захватом «го-
примесными
образец ста-
направлении,
Шнурование
определяется видом вольт-амперной характеристики ПП об-
разца, к-рая может быть N- или S-образной (рис.). В случае
N-образной ВАХ в образце формируются слои, перпенди-
кулярные линиям тока (дипольные электрические домены,
слои, обогащённые или обеднённые носителями заряда),
способные перемещаться в направлении тока. Такие пере-
мещения возможны при неустойчивости, обусловленной
междолинным переносом эл-нов при Ганна
комбинационной неустойчивости, связанной с
рячих» носителей заряда отталкивающими
центрами и т. д. В случае S-образной ВАХ
новится неоднородным в поперечном току
разбиваясь на т. н. токовые шнуры (см.
тока). Это имеет место при перегревной Т. н., рекомбинац.
неустойчивости при низкотемпературном примесном про-
бое и др. Шнурованием тока сопровождается пробой ПП
и диэлектриков, что может привести к разрушению образ-
ца.
Потоковые Т. н. обусловлены взаимодействием сгустков
носителей заряда, инжектированных в объём ПП, с перем,
электрич. полем, эл.-магн., акустич. или спиновой волной.
К потоковым Т. н. относятся лавинно-пролётная неустой-
чивость, винтовая неустойчивость.
Т. н. используется для генерации эл.-магн. излучения
(напр., в лавинно-пролётных диодах, диодах с междолин-
ным переходом электронов), исследования св-в ПП плазмы
и в др. целях.
Лит.: Пожела Ю. К., Плазма и токовые неустойчивости в полу-
проводниках, М., 1977. А. А. Кальфа.
тёковыя ключ (переключатель токов), элект-
ронное устройство, переключающее ток из одной электрич.
цепи в другую. Основу Т. к. составляет нелинейный эле-
мент (ПП диод, транзистор, тиристор, тиратрон и др.) с
малым временем переключения. Действие Т. к. основано на
том, что под влиянием входного (управляющего) сигнала
скачком изменяется выходное сопротивление нелинейного
элемента (иногда от неск. Ом до сотен кОм). Нагрузка,
подключённая к Т. к., оказывается зашунтированной либо
очень малым, либо очень большим выходным сопротив-
лением ключа. Наибольшее распространение получили Т. к.
на ПП приборах — в основном транзисторные и диодные
ключи.
ТОКООСЕДАНИЕ, осаждение заряженных частиц (элек-
тронов, ионов) на поверхности таких электродов и узлов
электровакуумных приборов, к-рые по принципу работы
прибора должны быть бестоковыми (управляющих электро-
дов, электродинамических систем). Причина Т. — нарушение
баланса действующих на ч-цы сил, обусловленное неопти-
мальностью режима фокусировки заряженных ч-ц, дейст-
вием дополнит, возмущающих факторов, в т. ч. со сторо-
ны ВЧ поля (см. Динамическое токооседание), а также
технологич. и конструктивными погрешностями, допущенны-
ми при изготовлении прибора. Т приводит к увеличению
расхода мощности источников питания, ухудшению теплово-
го режима прибора, возникновению электрич. пробоев меж-
ду электродами. Осн. способ борьбы с Т. — повышение
жёсткости фокусировки.
ТОКОПРОХОЖДЁНИЕ, параметр электронно-оптиче-
ской системы, равный отношению силы тока электрон-
ного пучка, прошедшего на коллектор электровакуумного
прибора, к силе тока катода. Для О-типа приборов зна-
чение Т. составляет обычно 95—99% в статич. режиме и
75—95%—в динамическом. См. также Динамическое то-
кооседание.
ТОЛСТОПЛЁНОЧНДЯ ТЕХНОЛОГИЯ, совокупность
способов получения и обработки толстых плёнок металлов
и диэлектриков при изготовлении гибридных ИС, монтаж-
ных плат, создании токопроводящих слоёв на керамич.
подложках и др. Наиболее широко распространён способ
трафаретной печати, при к-ром плёнки создаются в резуль-
тате термич. обработки слоя спец, пасты, наносимой на
подложку через сетчатый трафарет (для получения тре-
буемого рисунка).
553
ТОНКИЕ
В состав паст входят порошки металлов и стекла, а также
органич. связующие в-ва. Металлич. компоненты паст опре-
деляют электропроводность плёнок и позволяют припаи-
вать к ним выводы и др. металлич. детали. Стекло даёт
нужную прочность сцепления пасты с подложкой, а также
определяет изоляц. св-ва плёнок. Органич. компоненты
обеспечивают вязкость пасты, необходимую для получения
плёнки требуемой конфигурации. Для изготовления токо-
проводящих и резистивных плёнок используют, напр., пасты,
содержащие порошки металлов Ag, Pd, Ru, In; диэлектрич.
плёнки изготовляют из пасты на основе титановой кера-
мики; изоляц. плёнки — из пасты с большим содержанием
стекла. Посредством трафаретной печати паста переносится
на подложку и подвергается термич. обработке» Термо-
обработка включает сушку (при 80—100 °C) для удаления из
пасты летучих растворителей; отжиг (300—400 °C), в про-
цессе к-рого выжигаются органич. компоненты паст; спе-
кание (800—1100 °C) в окислит, среде, при к-ром боль-
шинство металлич. ч-ц окисляются и склеиваются друг с Дру-
гом и с подложкой расплавленным стеклом. При термооб-
работке особенно важна точность выдерживания темп-рного
режима и продолжительности каждой стадии процесса, т. к.
происходящие при этом хим. реакции в значит, мере вли-
яют на конечный состав и св-ва плёнок.
Методы толстоплёночной технологии (в частности, трафа-
ретная печать) используются также при изготовлении пе-
чатных плат. В этом случае на плату из изоляц. мате-
риала с помощью трафарета наносится не паста, а спец,
лак, создающий на плате защитный слой определённых
размеров и формы. При последующем травлении не защи-
щённые лаком металлизир. участки поверхности платы раст-
воряются и на поверхности платы (после её промывки)
остаётся проводящий слой, рисунок к-рого в точности пов-
торяет рисунок трафарета. В. С. Сергеев.
ТОЛСТЫЕ ПЛЕНКИ, используемые в микроэлектронике
твёрдые слои толщиной не менее 3—5 мкм. Эта гра-
ница является весьма условной, т. к. различие между Т. п.
и тонкими плёнками определяется не столько толщиной,
сколько технологией изготовления: Т. п. обычно получают из
паст методом трафаретной печати (сеткографии) с после-
дующей термообработкой (см. Толстоплёночная техноло-
гия). В состав паст для Т. п. входят функцион. материа-
лы (порошки металла, стекла), определяющие электропро-
водность Т. п., а также органич. связующие в-ва. Функцион.
материалы вводят в пасту в виде мелких ч-ц с макс,
размером не св. 5 мкм. Т. п. представляют собой гетеро-
генные неупорядоченные системы, физ. (в частности,
электрич.) св-ва к-рых сильно зависят от природы матри-
цы и наполнителя, распределения размеров и формы дис-
пергированных ч-ц; поэтому теоретич. расчёт св-в Т. п. за-
труднителен.
По своему назначению Т. п. (и соответствующие пас-
ты) подразделяются на проводящие, резистивные и изоли-
рующие (диэлектрические). Проводящие Т.п. имеют
поверхностное сопротивление 0,002—0,1 Ом/кв (ом на квад-
рат) в зависимости от состава пасты и толщины слоя.
Помимо высокой проводимости проводящие Т. п. должны
обладать хорошей адгезией с подложкой (обычно кера-
мической), способностью к соединению посредством пайки,
термокомпрессии или УЗ сварки; обеспечивать возможность
нанесения тонких линий; быть технологически совмести-
мыми с применяемыми резистивными и изолирующими
пастами. Этим условиям удовлетворяют проводящие пасты
на основе Pd — Au, Pt — Au, Pd — Ag, In. Резистивные
T. п. имеют поверхностное сопротивление 10—106 Ом/кв,
темп-рный коэф, сопротивления ±(25—300)-10—6 К 1 (в ра-
бочем диапазоне темп-p от —55 до -|-125 ’С). В качестве
функцион. материалов для резистивных паст используют
Au, Ag, Pt, а также оксиды и нитриды Та, Pd, Re и др. Доводка
сопротивления Т. п. до номинала осуществляется путём ла-
зерной подгонки (прорезания в резисторе щелей и пазов).
Диэлектрические Т.п. используются для изоляции эле-
ментов ИС, а также в конденсаторах. Функцион. мате-
риалы — ВаТЮз, стекло и др.
Широкое использование Т. п. в совр. микроэлектронике
для изготовления ИС малой и ср. степени интеграции обус-
ловлено рядом преимуществ: простотой изготовления ИС;
малой стоимостью и трудоёмкостью; непродолжитель-
ностью производств, цикла. Недостатки — большие размеры
ИС, меньшая точность воспроизведения номинальных значе-
ний по сравнению с тонкими плёнками. Для устранения
этих недостатков разрабатываются новые трафаретные пас-
ты, позволяющие осуществлять фотолитографии, обработку
(см. Литография).
Лит.: Рейссинг Т-, в кн.: Технология толстых и тонких плё-
нок, под ред. А. Рейсмана, К. Роуза, пер с англ., М., 1972; Дж оветт 4. Е.,
Технология тонких и толстых плёнок для микроэлектроники, пер. с англ.,
М., 1980; Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И., Микро-
электроника, 2 изд., М., 1986. Э. М. Эпштейн.
ТбМСОНД ЭФФЕКТ, см. в ст. Термоэлектрические
явления.
ТОНКИЕ ПЛЕНКИ, твёрдые слои толщиной не св. 1 —
3 мкм. Т. п. различаются по материалу (металлич., ПП,
диэлектрич., магн., пьезоэлектрич., сверхпроводящие и др.),
структуре (монокрист., поликрист., аморфные), характеру
распределения в-ва в слое (сплошные и островковые, не
образующие сплошного слоя в-ва), способу нанесения и
т. д. Для получения Т. п. используют разл. физ. и хим.
процессы: термич. вакуумное напыление, катодное распыле-
ние, электролиз, пиролиз, термич. окисление и др. (см.
Тонкоплёночная технология).
Физ. св-ва Т. п. могут существенно отличаться от соот-
ветствующих св-в массивных материалов. Это связано с
размерными эффектами, влиянием поверхности Т. п. и под-
ложки, иной, нежели у массивных материалов, струк-
турой. Для Т. п. становится важным такой обычно не су-
щественный для массивных материалов фактор, как шерохо-
ватость поверхности, поскольку от неё зависит коэф, зер-
кальности отражения эл-нов поверхностью, определяющий
проводимость и др. кинетич. характеристики Т. п. Размеры
структурных дефектов в Т. п. могут быть сравнимыми с
их толщиной и поэтому существенно влиять на их св-ва. В
Т. п. возможны механизмы прохождения тока, отсутствую-
щие в массивных образцах, напр. туннелирование эл-нов
в островковых плёнках. Отношение площади поверхности
к объёму у Т. п. намного больше, чем у массивных
тел. В результате поверхностная энергия Т. п. оказывается
сравнимой с полной свободной энергией. Это проявляется
в изменении, по сравнению с массивными материалами,
равновесной концентрации вакансий и др. термодинамич.
характеристик и в конечном счёте сказывается на механич.,
тепловых и др. св-вах Т. п.
Осн. электрич. характеристиками Т. п. являются поверх-
ностное сопротивление (сопротивление слоя) RCJ1 и темп-
рный коэф, сопротивления (ТКС). Rcn связано с эффектив-
ным уд. сопротивлением материала q соотношением: Rcn=
= e/d (d — толщина плёнки) и измеряется в Ом/кв (ом на
квадрат). Специфика электрич. св-в металлических и
полупроводниковых Т.п. определяется рассеянием
эл-нов поверхностью и (в поликрист. Т. п.) границами
зёрен. При уменьшении d увеличивается q и, следователь-
но, RCJ1; величина ТКС при этом падает. У металлич.
островковых Т. п., в отличие от сплошных, часто наблю-
дается неомич. (нелинейная) проводимость и отрицат. ТКС.
Эти особенности объясняются наличием между островка-
ми потенц. барьеров, к-рые преодолеваются посредством
термоэлектронной эмиссии или туннелирования через ваку-
умный промежуток между островками либо подложку. ВАХ
островковой Т. п. имеет вид: /==AL/-|-BUn (L/ — напряжение;
I — ток; п, А, В — постоянные, зависящие от темп-ры),
причём при высоких темп-рах доминирует первый член, при
низких — второй. С ростом частоты внеш, напряжения со-
противление поликрист, и островковых Т. п. падает вслед-
ствие ёмкостной связи между зёрнами или островками. У
полупроводниковых Т. п., толщина к-рых сравнима с диффу-
зионной длиной или дебаевским радиусом экранирования,
проводимость и др. электрич. св-ва могут меняться также
из-за пространств, перераспределения носителей тока.
ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ
554
В диэлектрических Т. п., входящих в структуру ме-
талл — диэлектрик — металл, ток переносится инжектиро-
ванными носителями тока (см. Инжекция носителей заряда.
Контактные явления). Вследствие понижения потенц. барь-
ера между металлом и диэлектриком под действием
внеш, электрич. поля (см. Шоттки эффект) происходит
надбарьерная эмиссия эл-нов в диэлектрик. При наличии в
диэлектрике ловушек носителей заряда (роль таких ловушек
играют примеси и структурные дефекты) на Т. п. обра-
зуется связанный пространств, заряд, ограничивающий зна-
чение тока. В режиме тока, ограниченного пространств,
зарядом, величина тока пропорциональна квадрату внеш,
напряжения. Диэлектрич. св-ва Т. п. (диэлектрич. проницае-
мость, тангенс угла потерь, электрич. прочность) суще-
ственно зависят от способа нанесения плёнки.
У сверхпроводящих Т. п. параметры (темп-ра Тс
перехода в сверхпроводящее состояние, напряжённость
магн. поля, разрушающего сверхпроводимость, и др.)
могут отличаться от соответствующих параметров массив-
ного образца по след, причинам: различие в структурах
плёнки и массивного образца; механич. напряжения и де-
формации, возникающие при формировании Т. п. вследст-
вие различия коэф, линейного расширения материалов
Т. п. и подложки; наличие примесей и др. дефектов; прост-
ранств. близость сверхпроводящей Т. п. к нормальному (не-
сверхпроводящему) проводнику (эффект близости). Пер-
вые два фактора обычно повышают Тс, последние два —
понижают, так что результирующее отклонение Тс для Т. п.
от Тс для массивного образца может иметь любой знак.
Ферромагнитные Т. п. отличаются от соответствую-
щих массивных магн. материалов меньшими значениями
намагниченности насыщения и темп-ры Кюри. Причина сос-
тоит в том, что поверхностные спины испытывают обмен-
ное взаимодействие только со спинами внутр, атомов,
поэтому при уменьшении толщины плёнки из-за увеличе-
ния отношения площади поверхности к объёму происхо-
дит ослабление обменных сил, вызывающих ферромагне-
тизм. Очень тонкие (d<50 А) магн. плёнки имеют остров-
ковый характер, и их магн. св-ва приближаются к св-вам
коллектива т. н. суперпарамагн. ч-ц (для их насыщения
требуются более сильные магн. поля). В ферромагн. Т. п.
наблюдается (с помощью электронного микроскопа) «рябь
намагниченности»— локальные изменения направления на-
магниченности, обусловленные хаотически распределён-
ными магн. неоднородностями, существенно влияющие на
поверхностные св-ва магн. Т. п.
Применение Т. п. в электронике широко и многообраз-
но. Послойное нанесение Т. п. разл. материалов с одно-
врем. формированием в них активных и пассивных элемен-
тов, а также межсоединений лежит в основе создания
интегральных схем. Металлич. и полупроводниковые Г. п.
используются в качестве проводящих слоёв и резисторов.
Осн. требования к резисторам: поверхностное сопротив-
ление 10—1000 Ом/кв; ТКС не св. 10— 4 К-высокая
стабильность параметров; технологичность. Из материалов
для металлич. и полупроводниковых Т. п. чаще всего ис-
пользуются Та, Сг, Re, сплавы (Ni — Сг, Pd — Ag, Си — Мп,
Si — Сг, Ni — Р и др.), керметы (Сг — SiO, Au — Ta2Or,).
Особый класс составляют проводящие прозрачные Т. п.
(SnO2, 1п2Оз и др.), широко используемые в ЭЛП. Ди-
электрич. Т. п. (SiO, SiO2, SiiN4, BaTiO j, AI2O3, Ta2Os и др.)
применяются в качестве изоляц. слоёв (в плёночных кон-
денсаторах, МДП-транзисторах, многослойных структурах)
и защитных покрытий. Пьезоэлектрич. Т. п. (CdS, ZnO и др.)
используются в датчиках давления, УЗ линиях задержки,
в акустоэлектронных устр-вах для генерации, усиления, пре-
образования и детектирования поверхностных и объём-
ных акустич. волн. Сверхпроводящие Т.п. применяются в
криотронах, высокочувствит. болометрах, детекторах час-
тиц, джозефсоновских СВЧ генераторах и детекторах (см.
Джозефсона эффект), сверхпроводящих квантовых интер-
ференц. приборах (сквидах) и др. На магн. Т. п. строят
элементы ЗУ, логич. и запоминающие устр-ва, а также
элементы связи перем, индуктивности в параметрич. цепях
и однонаправленных вентилях в СВЧ технике миллиметро-
вого диапазона длин волн. Полупроводниковые Т. п. слу-
жат активными элементами в многочисленных фото-, опто-,
акусто- и магнитоэлектронных приборах. В виде Т. п. на-
носят на детали ЭВП антиэмиссионные и антидинатронные
покрытия. На базе Т. п. разработаны конструкции плёноч-
ных автоэлектронных эмиттеров и холодных катодов. Важ-
ную роль начинают играть многослойные плёночные струк-
туры — интерференц. фотокатоды, многослойные интер-
ференц. светофильтры, сверхрешётки и др.
Лит.: Физика тонких плёнок, пер. с англ., т. 1—8, М., 1967—78;
Технология тонких плёнок, под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга, пер. с англ.,
т. 1—2, М., 1977; Кравченко А. Ф., Митин В. В., Скок Э. М.,
Явления переноса в полупроводниковых плёнках, Новосиб., 1979; Ефи-
мов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И., Микроэлектроника^
2 изд., М., 1986. Э. М. Эпштейн,
ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, совокупность
способов получения и обработки тонких плёнок металлов,
диэлектриков, полупроводников при изготовлении ИС, полу-
проводниковых приборов, коммутац. соединений и монтаж-
ных площадок в микросхемах. Основу Т. т. составляют
методы получения плёнок толщиной ~~0,01—1,0 мкм. Эти
методы можно подразделить на 3 класса: физ., хим. и
комбинационные. К физ. методам получения тонких плё-
нок относятся: испарение в вакууме (термич., электронно-
лучевое, посредством электронной бомбардировки и др.),
ионное распыление (магнетронное, ионно-лучевое и др.).
Хим. методы объединяют: электрохим. осаждение, осажде-
ние из газовой фазы с помощью хим. реакций, термич.
выращивание, анодирование и пр. Комбинац. методы полу-
чения плёнок сочетают в себе как физ., так и хим. про-
цессы (термоионное и плазмохим. осаждение, газовое ано-
дирование и др.). Нужная конфигурация тонкоплёночных
элементов микросхем (их рисунок) создаётся осаждением
через маски, фотолитографией, электронолитографией и др.
способами. В качестве подложек обычно применяют пла-
стинки из стекла, керамики, ситаллов, органич. материалов,
монокристаллов ПП и др. материалов. Подложки для изго-
товления тонкоплёночных элементов микросхем должны
удовлетворять ряду требований: отсутствие поверхностных
и внутр, (объёмных) дефектов, большое объёмное и по-
верхностное уд. электрич. сопротивление, высокие тепло-
проводность, термостойкость, механич. прочность и т. д.
Для получения тонких плёнок на подложках пром-стью
выпускается спец, технологич. оборудование, напр. ваку-
умно-напылит. установки термич. испарения и и- иного рас-
пыления (см. Вакуумная напылительная техника).
Лит.: Берри Р., Холл Г1., Гаррис М., Тонкоплёночная техноло-
гия, пер. с англ., М., 1972; Черняев В. Н., Технология производ-
ства интегральных микросхем, М., 1977; Технология тонких плёнок, под
ред. Л. Майссела, Р. Глэнга, пер. с англ., т. 1—2, М., 1977. Г. А. Куров.
ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ КОНДЕНСАТОР, конденсатор
пост, ёмкости, у к-рого обкладки и диэлектрик выпол-
нены в виде тонких плёнок, нанесённых на подложку;
толщина плёнок, как правило, составляет десятые доли
мкм. При изготовлении Т. к. используют материалы, обла-
дающие хим. и темп-рной стабильностью, технологич. сов-
местимостью между собой и с материалом подложки.
В качестве диэлектрика в Т. к. применяются плёнки SiO,
S1O2, GeO, Si<N4, BN, AIN, фторидов, титанатов, циркона-
тов и алюминатов щёлочноземельных и редкоземельных
металлов, а также полимерные плёнки. Диэлектрик в Т. к.
помимо высоких значений диэлектрич. проницаемости и уд.
электрич. сопротивления должен иметь большую электрич.
прочность, поскольку она определяет минимально допусти-
мую толщину диэлектрич. слоя, а следовательно, и ёмкость
Т. к. (чем тоньше слой диэлектрика, тем больше уд. ёмкость
конденсатора). В Т. к. предпочтительно иметь диэлектрич,
плёнки с аморфной структурой, что ограничивает приме-
нение плёнок сегнетоэлектрич. материалов, к-рые хотя и
обладают высокой диэлектрич. проницаемостью, но могут
быть получены только при хорошо сформированной крист,
структуре с размерами кристаллов в неск. сотен нм.
Обкладки (проводящие плёнки) Т. к. выполняют из Al, Ni,
Au, Та, Nb, Si. Осн. требования, предъявляемые к прово-
дящим слоям: высокая электропроводность, малая миграц.
способность атомов металла, малый коэф, диффузии в
555
топливный
диэлектрик, мелкодисперсность структуры слоя, малые
механич. напряжения. Подложки изготовляют из стекла,
ситаллов полированной и глазурованной керамики, окислен-
ного кремния. На подложку тонкие плёнки, образующие
Т. к., наносят обычно термич. испарением в вакууме, ВЧ
или реактивным распылением, пиролитич. осаждением,
плазмохим. разложением элементоорганич. соединений.
Кроме перечисленных способов оксидные слои могут
быть созданы посредством анодирования в электролитах,
окисления в плазме и термич. окисления. Полимерные
плёнки получают полимеризацией либо паров мономеров в
тлеющем разряде, либо адсорбированных на поверхности
подложек органич. молекул под действием электронной
бомбардировки или УФ излучения.
Типичные конструкции и структуры Т. к. показаны на
рис. В Т. к. (рис., а, б) обеспечивается точное воспроизве-
дение площади перекрытия обкладок без точного совме-
щения масок. Конструкция (в) неполярна из-за встреч-
ного включения секций. В Т. к. возможна подгонка ёмкос-
ти в номинал за счёт разрушения дорожек, присоеди-
няющих подгоночные секции (г). Многослойная структура (е)
позволяет получать Т. к. с повыш. уд. ёмкостью. При-
менение комбинир. диэлектрика, напр. сочетания двух слоёв
ТагОз и AI2O3 (ж), позволяет увеличить выход годных,
повысить напряжение пробоя и уменьшить токи утечки;
при этом дефекты в разных слоях не совпадают, а на
границе раздела двух диэлектриков образуются энергетич»
барьеры для носителей заряда. Сочетание диэлектрика и
ПП (напр., Та^Оз и МпОг) обеспечивает «залечивание» де-
фектов в оксидном слое.
К Т. к. непосредственно примыкают конденсаторы со
структурой металл — диэлектрик — ПП (МДП-конденсато-
ры) и планарные конденсаторы, наз. также гребенчаты-
ми или щелевыми. В планарных Т. к. (д) обкладки рас-
полагаются в одной плоскости, а диэлектриком служит
собственно материал подложки; ёмкость такого конденса-
тора практически полностью определяется краевым эффек-
том.
Т. к. обычно являются составными элементами ИС, но
применяются также и как дискретные элементы, напр.
на печатных платах.
Лит.: Технология тонких плёнок, под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга,
пер. с англ., т. 2, М., 1977; Парфенов О. Д., Технология микросхем,
М., 1986. 8. С- Петропавловский.
ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ТРАНЗИСТОР, полевой тран-
зистор с изолир. затвором, в к-ром канал создан нане-
сением плёнки полупроводника на изолирующую подлож-
ку. В качестве исходного ПП материала (плёнки) исполь-
зуют в основном Si, CdS и CdSe (с толщиной 0,1—1 мкм),
в качестве изолирующей подложки — стекло или сапфир.
Т. т. характеризуется более высокой концентрацией дефек-
тов крист, решётки в канале (по сравнению с соответ-
ствующим монокрист. ПП) и, как следствие, низкой подвиж-
ностью носителей заряда (эл-нов) в канале (—0,03 м2/В-с).
Применяются в основном в кремниевых интегральных
схемах.
ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЁНТ, химический источник тока, в
к-ром электрич. энергия получается за счёт реакции окис-
ления — восстановления топлива (напр., водорода) и окисли-
теля (напр., кислорода). Основу Т. э. составляют два
электрода, разделённых электролитом (рис.). Топливо и
окислитель подаются в полости, граничащие с электро-
дами, где в присутствии катализатора (напр., платины)
происходят реакции окисления и восстановления. В резуль-
тате этих реакций образуются ионы А и В (рекомби-
нирующие затем до конечного продукта реакции АВ) и вы-
деляется (или поглощается) тепло Q. Освободившиеся при
реакции окисления топлива эл-ны создают на соответствую-
щем электроде (аноде) избыточный отрицат. заряд; на като-
де в результате реакции восстановления окислителя соз-
даётся избыточный положит, заряд. Электролит в Т. э. не
только содержит в-ва, участвующие в электрохим. реак-
циях, но и обеспечивает пространств, разделение процессов
окисления и восстановления.
Идея создания Т. э. высказана в нач. 19 в. англ, физиком
У. Р. Гровом, однако её практич. реализация осуществлена
Тонкоплёночный конденсатор. Структура тонко-
плёночного конденсатора: а — обычная структу-
ра; б — тонкоплёночный конденсатор с перекре-
щивающимися обкладками; в — неполярный тон-
коплёночный конденсатор; г — тонкоплёночный
конденсатор с подгоночными секциями; д —
планарный конденсатор; е — многослойная
структура; ж — тонкоплёночный конденсатор с
двуслойным диэлектриком или сочетанием диэ-
лектрического и полупроводникового слоёв;
1 — нижняя обкладка; 2 — диэлектрик; 3 — верх-
няя обкладка; 4— подгоночные секции; 5—об-
кладки планарного конденсатора; 6 — диэлект-
рическая подложка; 7 -— промежуточная обклад-
ка многослойного тонкоплёночного конденсато-
ра; 8 — диэлектрик или полупроводник.
Тонкоплёночный транзистор Схематическое изо-
бражение тонкоплёночного транзистора: 1 —
затвор; 2 — слой диэлектрика; 3 — канал; 4 —
сток; 5 — диэлектрическая подложка; 6 — исток.
ТОРМОЗНОЕ
556
(почти одновременно в СССР, США, Франции, Великобри-
тании) лишь в 60-х гг. 20 в. К нач. 90-х гг. наибольшее
распространение получили Т. э., в к-рых в качестве топли-
ва, окислителя и электролита используют соответственно во-
дород, кислород и щёлочь. Такие Т. э. могут работать при
невысоких темп-рах (до 100 СС), что обеспечивает им
длительный (до неск тыс. ч) ресурс работы; их рабочее
напряжение ~1 В. Перспективны Т. э. с прямым окислением
углеводородов (пропана, бензина), спиртов, аммиака и т. д.
Используются в качестве автономных источников тока в
системах энергопитания космич. летат. аппаратов.
Лит.: Лндоренко Н. С-, Мучник Г. Ф., «Изв АН СССР Энергетика
и транспорту 1973, № 2, с. 15—27; их же, «Природа», 1981, № 1, с. 8—19;
Коровин Н. В., Новые химические источники тока, М., 1978.
Н. С. Лидоренко.
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, электромагнитное излуче-
ние, испускаемое заряженной частицей при её торможе-
нии (рассеянии) в электрич. поле (напр., в поле атом-
ного ядра). Спектр Т. и. непрерывен и обрывается при
макс, энергии, равной начальной энергии ч-цы. Интенсив-
ность Т. и. W~(Z/m)2, где Z — заряд ядра в-ва мишени,
на к-рой происходит рассеяние, m — масса заряженной
ч-цы. Для создания Т. и. высокой интенсивности приме-
няют мишени из в-в с большим Z и пучки эл-нов; такова,
в частности, природа тормозного рентгеновского излуче-
ния и гамма-излучения, испускаемых быстрыми эл-нами при
прохождении их через в-во Т. и. — преим. причина
энергетич. потерь при движении быстрых заряженных ч-ц
через в-во.
ТОЧЕЧНЫЙ дибд,
используется эффект
полупроводниковый диод, в к-ром
выпрямления в месте контакта
металлич. острия с полупроводниковым кристаллом. Изго-
товляется из Ge или Si в спец, корпусе, позволяющем
прижать к кристаллу и механически зафиксировать пружи-
нящую металлич. иглу. Для повышения стабильности и
воспроизводимости характеристик Т. д., изготовленные из
Ge п-типа, после сборки подвергают формовке (про-
пусканию через контакт значит, импульсов тока). Формов-
ка оказывается более эффективной, если на остриё нане-
сены акцепторные присадки из Al, In или Ga. Если игла
выполнена из Au, то при формовке получается сварной
контакт (т. н. диоды с «золотой связкой»). Механизм вы-
прямления в Т. д. тот же, что и в контакте металл —
полупроводник (неформованные Т. д.) или в электрон-
но-дырочном переходе (формованные Т. д.). Для Т. д.
характерны малая паразитная ёмкость и высокая ра-
бочая частота, что обусловило применение Т. д. в каче-
стве импульсных, а также смесительных и детекторных
СВЧ диодов.
Т. д. — один из первых ПП приборов; создан в кон.
19 в. Первые Т. д. (напр., из SiC) использовались в ка-
Гопливный элемент. Схема топливного элемента-
1 —полости с реагентами,- 2— электролит; 3 —
электроды; А — топливо; В — окислитель; АВ —
продукт реакции; R — нагрузка; Q — теплота,
выделяемая (поглощаемая) в результате реакции
честве детекторов радиоволн (см. Полупроводниковая
электроника) К кон. 80-х гг. 20 в. Т. д. практически
вытеснены плоскостными диодами и Шоттки диодами.
Ю. Р. Носов-
ТОЧЕЧНЫЙ ТРАНЗИСТОР, биполярный транзистор, в
к-ром области эмиттера и коллектора расположены в од-
ной плоскости под прижимными точечными контактами
(между металлич. заострёнными проволочными электрода-
ми и поверхностью полупроводниковой пластины). Линей-
ные размеры точечных контактов составляют неск. микрон,
а расстояние между ними — порядка десятков микрон. В
Т. т. переход неравновесных носителей заряда (дырок),
инжектируемых эмиттером в базовую область, представ-
ляет собой дрейф зарядов в электрич. поле (создают
напряжением порядка 1 В, приложенным между эмиттером
и базой). При достаточной диффузионной длине дырок
(порядка 10” см и более) значительная их часть «втя-
гивается» в область коллектора под действием электрич.
поля, создаваемого напряжением, приложенным между
коллектором и базой (десятки В). При малых напряже-
ниях на коллекторе (<5 В) Т. т. теряет работоспособ-
ность вследствие рекомбинации неосновных носителей заря-
да во всём объёме базы (в отличие от плоскостного
транзистора). Т. т. характеризуется дополнит, усилением
по току вблизи коллекторного перехода, к-рое обусловле-
но увеличением концентрации эл-нов в базе вследствие
захвата дырок электрич. полем коллектора (а>>1) и как бы
положительной обратной связью между цепями
эмиттера и коллектора, к-рая при отсутствии во внеш, це-
пях токоограничивающих сопротивлений приводит к лавин-
ному электрическому пробою. ф. а. Шмголь.
ТРАВЕРСА (траверза) (англ., франц, traverse, от лат.
transversus — поперечный), металлический стержень (преим.
круглого сечения), используемый в электровакуумных
приборах для крепления конструктивных элементов (напр.,
электродов) и подвода к ним напряжений. Фиксированием
концов Т. в изолирующих слюдяных или керамич. пла-
стинах достигается точное взаимное расположение эле-
ктродов.
ТРАВЙТЕЛЬ, газообразное или жидкое вещество (либо
смесь веществ), вызывающее разрушение (травление) по-
верхности твёрдого тела в результате хим. реакции с ма-
териалом тела. По назначению различают Т.: полирую-
щие — для удаления с поверхности твёрдого тела нару-
шенного слоя, содержащего микротрещины, дислокации,
деформац. искажения структуры и пр.; селективные —
для создания микрорельефов на поверхности подложек
и монокристаллов ПП материалов, выявления структуры
крист, материалов и т. д. (см. Селективное травление).
Действие Т. основано на окислении материала обрабаты-
ваемой поверхности и последующем удалении продуктов
окисления. Состав Т. зависит от обрабатываемого материала,
вида и условий травления. Напр., в состав Т. для трав-
ления ПП материалов входят растворители (вода, нек-рые
органич. в-ва, в т. ч. спирты), окислители (напр., НуО^,
NaOH), катализаторы и ингибиторы, а также спец, добавки,
к-рые способствуют процессу травления (напр., соли мало-
активных металлов — Нд, Си, Ад), декорируют участки вы-
хода дислокаций либо выявляют границы р—п-пере-
ходов.
Лит. см. при ст. Травление. Н. Ф. Карантирон.
ТРАВЛЕНИЕ, растворение с последующим удалением
части материала с поверхности твёрдых тел в технологич.
целях (для полирования, изменения формы, очистки от
загрязнений и т. д.) и для выявления структуры мате-
риала (кристаллического). Соответственно различают
технологич. и структурное Т.
В технологии электронного приборостроения исполь-
зуется гл. обр. технологич. Т. для обработки деталей ЭВП,
подложек, ПП пластин, печатных плат и др. изделий из
металла, ПП, стекла, пластмассы. По назначению техно-
логич. Т. подразделяется на полирующее, локальное (или
размерное) и селективное. Полирующее Т. применяют
557
ТРАНЗИСТОР
обычно для окончательной (финишной) доводки обрабаты-
ваемой поверхности; в результате устраняются дефекты,
оставшиеся в приповерхностном слое после механич. обра-
ботки изделия, поверхность изделия очищается от физиче-
ских (пыль, волокна, следы абразива и органич. в-в,
ч-цы стружки и т. п.) и химических (окисные и сульфид-
ные плёнки, окалина и пр.) загрязнений, для сглажи-
вания микрорельефа и доведения толщины плоских дета-
лей до заданной величины. Локальное Т. имеет целью
удаление части в-ва с поверхности изделия на заданном
участке (ограниченном, напр., краями маски) для получе-
ния определённого рисунка в маске или рельефе (напр.,
на поверхности ПП пластины при получении требуемой
топологии ИС или электрич. схемы на печатной плате) либо
для придания отд. элементам изделия требуемых форм и
размеров. Селективное Т. применяют в основном в
планарной технологии для создания требуемого рисунка
на ПП пластинах или многослойных структурах, а также
в целях выявления структуры поверхности монокристал-
лов и характера структурных дефектов крист, материа-
лов, обнаружения р—п-переходов и т. п.
В произ-ве ИЭТ распространены след. осн. способы Т.:
химич., электрохимии., ионно-плазменное, плазмохимиче-
ское. Хим. Т может проводиться в р-рах, парогазовой
смеси и в расплавах, при этом обрабатываемый мате-
риал частично претерпевает хим. изменения. Разновид-
ностью хим. Т. являются химико-механич. полирование,
при к-ром продукты хим. реакций удаляются с обрабаты-
ваемой поверхности механич. способом, напр. воздушным
обдувом, и химико-динамич. полирование, при к-ром обра-
батываемая деталь вращается в травителе, что способ-
ствует ускорению процесса обработки изделия. Наиболее
распространённым травителем для ПП пластин из Si, Ge
и соединений типа А В является смесь азотной и фто-
ристоводородной кислот. Электрохим. Т. осуществляется в
системе анод — электролит — катод при пропускании
электрич. тока. В этой системе анодом служит обраба-
тываемое изделие, а катодом — инертный по отношению к
электролиту материал В качестве травителя при электро-
хим. Т. наиболее часто используется водный р-р хлор-
ной кислоты. Хим. и электрохим. Т. позволяют получать
качеств, поверхность монокрист, материалов. После хим. и
электрохим. Т. необходима тщательная очистка обрабаты-
ваемой поверхности от продуктов реакций.
Ионно-плазменное и плазмохимич. Т. — т.н. сухое
травление—основаны на использовании компонентов
низкотемп-рной газоразрядной плазмы — ионов, эл-нов,
возбуждённых атомов и др. При ионно-плазменном Т в-во
с обрабатываемой поверхности удаляется распылением в
результате бомбардировки её ионами инертных газов с
энергией 1—10 кэВ. Плазмохим. Т. происходит в среде
низкотемп-рной плазмы инертных газов (как правило, гало-
генсодержащих) с образованием летучих хим. соедине-
ний, к-рые удаляются из зоны обработки посредством
принудит, вентиляции. По сравнению с хим. и элект-
рохим. Т. сухое Т. обеспечивает более высокую разрешаю-
щую способность (для получения рельефной поверхно-
сти по заданной топологии с мин. боковым растравли-
ванием); позволяет совмещать в единой технологич. уста-
новке последовательно выполняемые операции Т., удаления
защитных масок и очистки поверхности подложки; легче
поддаётся частичной и полной автоматизации. Кроме то-
го, сухое Т. практически не загрязняет окружающую
среду, т. к. использует значительно меньше, чем при
обычном, жидкостном Т.( рабочих газов и смесей.
Лит.: Чистяков Ю. Д., Рай нова Ю. П., Физико-химические осно-
вы технологии микроэлектроники, М., 1979; Киреев В. Ю_, Дани-
лин Б. С., Кузнецов В. И., Плазмохимическое и ионно-химическое
травление микроструктур, М., 1983; Данилин Б. С., Киреев В. Ю.,
Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки ма-
териалов, М., 1987; Плазменная технология в производстве СБИС, пер.
с англ., М., 1987.
ТРАНЗИСТОР (от англ, transfer — переносить и резис-
тор), электронный прибор на основе полупроводникового
кристалла, имеющий гри (или более) электрода, предназ-
наченный для усиления, генерирования и преобразования
электрич. колебаний. Изобретён в 1948 амер, учёными
У. Шокли, У. Браттейном и Дж. Бардином. В СССР пер-
вые Т. были разработаны в 1953 под рук. А. В. Красилова.
Обычно выделяют два осн. класса Т.: полевые транзисторы и
биполярные транзисторы.
В полевых Т. (часто наз. униполярными) протека-
ние тока через кристалл обусловлено носителями заряда
только одного знака — электронами или дырками. В
биполярных Т. ток через кристалл обусловлен движе-
нием носителей заряда обоих знаков. Т. классифицируется
по типам и группам в зависимости от физ., эксплуатац.
и др. параметров. В соответствии с макс, частотой гене-
рирования различают низкочастотные (до 3 мГц), высоко-
частотные (до 300 мГц) и сверхвысокочастотные (более
300 мГц) (см. СВЧ транзистор); по допустимой рас-
сеиваемой мощности — маломощные (до 1,0 Вт) и мощные
транзисторы (св. 1,0 Вт); по предельно допустимому на-
пряжению (см. Высоковольтный транзистор); по шумовым
св-вам (см. Малошумящий транзистор); в соответствии
с механизмом или условием переноса неосновных носи-
телей заряда — дрейфовый транзистор, лавинный транзис-
тор, туннельный; с учётом области применения — Т.
маломощные малошумящие (используются во входных
цепях радиоэлектронных усилит, устр-в), импульсные, ге-
нераторные (в радиопередающих устр-вах), ключевые
(в системах автоматич. регулирования), фототранзисторы
(в устр-вах, преобразующих световые сигналы в
электрические с одноврем. усилением последних).
б — бескорпусные;
в — высокочастотные малошумящие.
Транзистор. Транзисторы (внешний вид): а —
высокочастотные в металлокерамических корпу-
сах;
ТРАНЗИСТОР
558
В качестве ПП материалов для изготовления Т. исполь-
зуют преим. кремний, германий и арсенид галлия. В соот-
ветствии с технологии, методами изготовления различают
сплавные транзисторы, диффузионные транзисторы, конвер-
сионные транзисторы, сплавно-диффузионные транзисторы,
меза-транзисторы, эпитаксиальные транзисторы, планарные
транзисторы, планарно-эпитаксиальные транзисторы, ионно-
легированные транзисторы и др. К осн. технологич. ме-
тодам относятся: диффузия и ионное легирование — для
получения р—п-переходов; нанесение металлов в вакуу-
ме — для получения омич, контактов и барьеров Шоттки;
фото- и электронолитография — для создания электродов
(см. Литография); разл. методы получения диэлектрич.
слоёв на ПП для создания маскирующих покрытий и изо-
ляции контактных площадок электродов ПП; хим., ионное
и плазмохим. травление; эпитаксиальное выращивание
слоёв ПП (см. Эпитаксия). Обычно изготовление Т. осу-
ществляется формированием транзисторных структур на
ПП пластине (на одной пластине размещается до 30 тыс. Т.).
После разделения пластины на кристаллы (чипы) последние
монтируют пайкой либо приклейкой в корпус или уста-
навливают непосредственно в устр-ва (гибридные ИС),
приваривают проволочные выводы и затем герметизи-
руют.
Маломощные кремниевые Т. представляют собой планар-
но-эпитаксиальные структуры с рабочей частотой до 6 ГГц.
Коэф, шума на частоте 1 ГГц— 1,5 дБ, на частоте 6 ГГц —
5 дБ. В диапазоне частот до 60 ГГц используют малошумя-
щие полевые Т. на арсенидгаллиевых или гетероэпитаксиаль-
ных структурах (Т. с высокой подвижностью эл-нов) с затво-
ром на основе барьера Шоттки. Коэф, шума этих приборов
достигает 0,3; 0,75 и 1 дБ на частотах соответственно 4; 12 и
60 ГГц.
Мощные кремниевые Т. представляют собой планарные,
меза-планарные или эпитаксиальные структуры. Рабочий
диапазон частот до 10 ГГц. В усилит, устр-вах КВ диапазона
частот (до 30 МГц) при напряжении источников пита-
ния 10—60 В и токах в неск. десятков А их выходная ВЧ
мощн. достигает 600 Вт. На частотах 1—5 ГГц кремниевые Т.
имеют выходную мощн. 100—10 Вт в непрерывном режиме и
значительно большие мощн. в импульсном. На частоте
10 ГГц макс, выходная мощн. 2 Вт. Высоковольтные ключе-
вые Т. применяют при рабочих напряжениях до 1,5—2 кВ и
токах до неск. сотен А, при этом регулируемая мощн. сос-
тавляет десятки кВт. Мощные Т. из GaAs используют в диапа-
зоне частот 4—60 ГГц. Напряжение источника питания сос-
тавляет 6—10 В. На частотах 4—14 ГГц выходная мощн. со-
ставляет 18—10 Вт для узкополосных Т. с цепями со-
гласования и сложения мощн. неск. кристаллов, расположен-
ных в одном корпусе. На частоте 30 ГГц макс, выходная
мощн. 0,5 Вт, на частоте 60 ГГц — 0,1 Вт.
По сравнению с аппаратурой на радиолампах аналогич-
ная по назначению аппаратура на ПП приборах, в т. ч.
на Т., имеет в десятки и сотни раз меньшие размеры и
массу, потребляет значительно меньшую электрич. мощн. и
обладает более высокими надёжностью и долговечностью.
Интенсивность отказов для Т. лежит в пределах 10— —
10 ч . Площадь кристалла даже мощного Т. не превы-
шает неск. мм2, а размер электродов, напр. затвора поле-
вого Т., составляет всего 0,2X50 мкм. Ограничения в при-
менении Т. определяются допустимыми темп-рами (ок.
200° С для кристаллов Si и GaAs), а также чувствитель-
ностью к радиац. облучению.
Т. является осн. элементом совр. устр-в микроэлектро-
ники. Дальнейшее развитие Т. в направлении увеличения ра-
бочих частот связано с уменьшением времени взаимодей-
ствия управляющего или усиливаемого сигнала с потоком
носителей заряда в ПП. Это может быть достигнуто даль-
нейшим уменьшением размеров электродов и увеличением
скорости эл-нов в электрич. поле. Увеличение выходной
мощн. Т. достигается гл. обр. суммированием мощн. от неск.
кристаллов. Ограничения выходной мощн. одного кристалла
при низких частотах связаны с неоднородностью распре-
деления тепловых и электрич. нагрузок по большому
кристаллу, а при высоких частотах — с условием малости
кристалла по сравнению с длиной волны в ПП мате-
риале.
Лит.: Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов,
2 изд., М., 1970; 3 и С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер.
с англ., кн. 1—2, М., 1984. А. Б. Поляной.
ТРАНЗИСТОР НА «ГОРЯЧИХ» ЭЛЕКТРОНАХ
(транзистор с металлической базой), транзистор,
в к-ром перенос заряда осуществляется только электро-
нами, не находящимися в тепловом равновесии с крист,
решёткой (т. н. «горячими» электронами). Т. на «г.» э.
характеризуется металлич. базовой областью с толщиной
меньше ср. длины свободного пробега «горячих» эл-нов в
металле (~10 нм) и высоким потенц. барьером эмит-
тера (по сравнению с потенц. барьером коллектора). При
изготовлении Т. на «г.» э. тонкие металлич. и диэлектрич.
слои получают методом вакуумного напыления или анод-
ного окисления. По методу введения эл-нов в базовую об-
ласть различают: туннельный транзистор (рис., а), транзис-
тор с ПМП-структурой (рис., 6) и др. В туннель-
ном транзисторе эл-ны вводятся в металлич. базу (в
основном из Al, Au, Мо) туннелированием (см. Туннель-
ный эффект) через тонкий слой диэлектрика (в основном из
AI2O3, Та^Оь) с толщиной 2—4 нм. В транзисторе с
ПМП-структурой эл-ны вводятся в базовую область с
помощью барьера Шоттки. Эффективность эмиттера в этих
транзисторах ~1 (т. е. неосновные носители заряда не
инжектируются). Малая толщина базовой области обеспечи-
вает работу Т. на «г.» э. на высоких частотах (до 10 ГГц),
однако низкий коэф, передачи тока (а=0,01—0,3) обу-
словливает применение Т. на «г.» э. только в качестве
прибора для изучения физ. параметров, напр. ПП мате-
риалов.
Лит.: Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ.,
кн. 1—2, М., 1984. А. Б. Егудин.
ТРАНЗИСТОР С ВЕРТИКАЛЬНЫМ КАНАЛОМ, по-
левой транзистор, у к-рого сток и исток, представляющие
собой омические контакты, расположены с противополож-
ных сторон полупроводниковой пластины. Затвор Т. с в. к.
изготовляют в виде МДП-структуры, барьера Шоттки или
р—п-перехода в объёме ПП пластины (затвор скрытого
типа; рис., а) или на её поверхности вокруг истока (за-
твор поверхностного типа; рис., 6). В качестве исходно-
го ПП матер^^л^ используют в основном Si и соеди-
нения типа А В . Изготовляют Т. с в. к. методами пла-
нарно-эпитаксиальной или планарной технологии. Такие
Транзистор на «горячих» электронах. Зонные
диаграммы туннельного транзистора (а), транзис-
тора с ПМП-структурой (б) по сравнению
с биполярным транзистором (в): Wg— толщина
базы; Мд— толщина диэлектрика; стрелкой
указано направление движения электронов.
559
ТРАНЗИСТОР
транзисторы, как правило, имеют неск. параллельных
каналов (т. н. многоканальные транзисторы), что в
сочетании с малыми значениями сопротивления ка-
нала и ёмкости затвора обеспечивает получение
мощных транзисторов с крутизной ВАХ более 100 мА В
на частотах св. 10 Гц. При уменьшении геометрич. разме-
ров канала уменьшается рассеяние носителей заряда в нём
(т. н. баллистич. эффект), что обеспечивает расширение
частотного диапазона транзистора до 100 ГГц. Т. с в. к.
применяют в качестве быстродействующих переключатель-
ных транзисторов, малошумящих СВЧ транзисторов (см.
Транзистор с проницаемой базой) и т. д.
С. В Белотелое, А. В. Емельянов, Э. А. Полторацкий.
ТРАНЗЙСТОР С ДВОЙНОЙ ДИФФУЗИЕЙ, бипо-
лярный транзистор, в к-ром р—п-переходы созданы введе-
нием примесей в полупроводниковый материал с помощью
двух процессов диффузии. Т. с д. д. изготовляют на основе
Ge (в основном р—п—p-типа) и Si (в основном п—р—п-ти-
па). Исходную ПП пластину легируют примесью п- или
p-типа проводимости, а затем одновременно или последо-
вательно вводят в неё два вида примесных атомов (до-
норы и акцепторы), к-рые имеют разл. скорости диф-
фузии в материале пластины (напр., для Ge—In, Ga и Sb,
для Si—В, As и Р). В результате получают базовую и эмит-
терную области с переменной концентрацией примесей,
к-рые с ПП пластиной, являющейся коллекторной областью
Т. с д. д«, образуют два р—п-перехода (рис.). Исполь-
зование метода двойной диффузии примесей позволяет соз-
давать очень тонкий базовый слой (ок. 0,1—0,2 мкм), что
в сочетании с дрейфовым механизмом переноса неоснов-
ных носителей заряда (см. Дрейфовый транзистор)
обеспечивает работу Т. с д. д. на частотах сантиметро-
вого диапазона длин волн. Недостатками Т с д. д. являют-
ся возможность возникновения в базовой области вблизи
эмиттерного перехода тормозящего электрич. поля (тор-
мозит движение неосновных носителей заряда) и уменьше-
ние времени жизни неосновных носителей заряда (из-за
высоких темп-р, необходимых для процесса диффузии).
А. Б. Егудин
ТРАНЗЙСТОР С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ БАЗОЙ,
то же, что транзистор на «горячих» электронах.
ТРАНЗЙСТОР С ПРОНИЦАЕМОЙ БАЗОЙ, тран-
зистор с вертикальным каналом, в к-ром перенос носи-
телей зарядов обусловлен в основном туннельным эффек-
том. Т. с п. 6. является многоканальным транзистором с
затворами скрытого типа. Изготовляются на основе эпи-
таксиальных структур. В этих транзисторах туннелиро-
вание является осн. механизмом переноса носителей за-
ряда (эл-нов) только в режиме отсечки канала. Перекры-
тие канала должно происходить при нулевом напряжении
на затворе, что обеспечивается при изготовлении Т. с п. б.
соответствующим выбором концентрации носителей заряда
в ПП материале (10й—1017 см— ), к-рая определяет вели-
чину области пространств, заряда затвора и ширины канала
(~0,16 мкм). В момент отсечки канала вблизи сетки Т. с
п. 6. возникает потенц. барьер, высота к-рого зависит от
напряжения на затворе и на стоке и определяет кол-во
носителей заряда, протекающих от истока к стоку (ток
стока). Т. с п. б. характеризуются экспоненц. зависи-
мостью выходного тока (1СТ) от напряжения на затворе
(U3) (т. н переходная характеристика). Применяются в ос-
новном в качестве малошумящих СВЧ транзисторов (макс,
частота генерации достигает 40—50 ГГц). а. б. Егудин.
ТРАНЗЙСТОР СО СТАТИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИЕЙ,
транзистор с вертикальным каналом, выходные характе-
ристики к-рого по виду аналогичны выходным характерис-
тикам триода и обусловлены явлением электростатич. ин-
дукции. Т. со с. и. изготовляют, как правило, многоканаль-
ным, с затворами скрытого (рис., а) или поверхностного
типа (рис., б). Явление электростатич. индукции возни-
кает в этих транзисторах в режиме отсечки канала. Пере-
крытие канала должно происходить при нулевом напряже-
нии на затворе, что обеспечивается при изготовлении Т. со
с. и. соответствующим выбором концентрации носителей
заряда в ПП материале (определяет величину области
пространств, заряда затвора) и ширины канала. В момент
отсечки канала вблизи истока транзистора возникает потенц.
барьер, к-рый повышается с увеличением напряжения на
затворе и понижается с увеличением напряжения на стоке.
Высота потенц. барьера определяет кол-во протекающих от
истока к стоку носителей заряда (ток стока).
Т. со с. и. характеризуются линейной зависимостью вы-
ходного тока (1С7) от напряжения на затворе (U3) (т. н.
переходная характеристика). Применяются в качестве высо-
кочастотных мощных транзисторов (с затвором скрытого ти-
па допустимая мощность рассеяния достигает 1,5 Вт на часто-
те 45 ГГц, с затвором поверхностного типа—100 Вт на
частоте 1 ГГц).
Лит.: 3 и С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ.,
кн. 1—2, М., 1984. В. И Шапиро.
Транзистор с вертикальным каналом. Схемы
транзисторов с вертикальным каналом с затвора-
ми скрытого типа (а) и с затворами по-
верхностного типа (б): 1 —исток; 2 — металли-
ческий затвор; 3 — сток; 4 — слой полупро-
водника с проводимостью п-типа; 5 — область
пространственного заряда.
Транзистор С двойной диффузией. Распределение
концентрации примеси в полупроводнике (Npes)
после одновременной диффузии акцепторов
(Na) и доноров (Мд) из газовой фазы в
исходный полупроводник n-типа проводимости
с концентрацией доноров Идг
Транзистор со статической индукцией. Схемати-
ческое изображение транзисторов со стати-
ческой индукцией с затворами скрытого типа
(а) и с затворами поверхностного типа (6): 1 —
исток; 2 — слой полупроводника с проводи-
мостью -типа; 3 — слой полупроводника с про-
водимостью р ^-типа; 4—затвор; 5—сток; 6 —
слой полупроводника с проводимостью п-»ипа;
7 — слой диэлектрика
ТРАНЗИСТОРНАЯ
560
ТРАНЗИСТОРНАЯ ЛОГИКА, совокупность способов
реализации логич. операций и др. преобразований дискрет-
ной информации посредством электронных устройств, вы-
полненных в основном на биполярных или униполярных
транзисторах. С кон. 60-х гг. устр-ва, реализующие Т. л., вы-
полняются в виде цифровых интегральных схем (ЦИС).
В зависимости от способа включения транзисторов разли-
чают 3 подкласса ЦИС: I подкласс — ЦИС, реализован-
ные на основе инверторов, в к-рых транзисторы включены
по схеме с общим эмиттером; 11 подкласс — ЦИС, реализо-
ванные на основе переключателей тока, в к-рых переклю-
чающие транзисторы включены по схеме с общей базой;
111 подкласс — ЦИС на эмиттерных повторителях, в к-рых
транзисторы включены по схеме с общим коллектором.
К I подклассу относятся ЦИС резисторно-транзис-
торной логики (РТЛ), диодно-транзисторной логики (ДТП),
транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), транзисторно-
транзисторной логики с диодами и транзисторами Шоттки
(ТТЛШ) и интегральной инжекционной логики (И2Л).
ЦИС РТЛ не получили широкого распространения в
радиоэлектронной аппаратуре из-за малого коэф, развет-
вления, низкой помехоустойчивости и невысокого быстро-
действия. ЦИС ДТЛ, имеющие высокую помехоустойчи-
вость, применяются в технологич. автоматах с числовым
программным управлением и в системах автоматики, не тре-
бующих высокого быстродействия. Наиболее широкое рас-
пространение получили ЦИС ТТЛ и ТТЛШ. Схемы И2Л от-
носятся к разработкам кон. 70-х — нач. 80-х гг., на базе
к-рых, как правило, реализуются ЦИС с повыш. степенью
интеграции, в т. ч. микропроцессорные комплекты инте-
гральных схем и ПП запоминающие устройства.
Ко II подклассу относятся ЦИС эмиттерно-связанной
транзисторной логики (ЭСЛ), к-рые получили широкое рас-
пространение благодаря высокому быстродействию и повы-
шенной нагрузочной способности.
ЦИС III подкласса на эмиттерных повторителях са-
мостоятельно не применяются, а используются, как правило,
в качестве выходных каскадов в ЦИС с ЭСЛ.
ЦИС на биполярных транзисторах по сравнению с ана-
логичными ЦИС на униполярных транзисторах имеют более
высокое быстродействие, но характеризуются меньшей сте-
пенью интеграции и большей мощностью рассеяния, ис-
ключение составляют ЦИС И2Л на униполярных транзис-
торах, у к-рых большая степень интеграции и малая по-
требляемая мощность сочетаются с высоким быстродейст-
вием, свойственным ЦИС на биполярных транзисторах (см.
табл.).
Лит.: Букреев И. Н-, Мансуров Б. М., Горячев В. И., Микро-
электронные схемы цифровых устройств, 2 изд., М., 1975; Степа-
ненко И. П., Основы теории транзисторов и транзисторных схем,
4 изд., М., 1977; Алексенко А. Г., Шагурин И. И., Микросхемо-
техника, М., 1982; Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы,
под ред. С. В. Якубовского, 2 изд., М., 1984. Л. И. Ниссельсон.
ТРАНЗЙСТОРНАЯ СБОРКА, совокупность транзисто-
ров, собранных в единую конструкцию, не соединённых
электрически или соединённых по одноимённым выводам.
ТРАНЗЙСТОРНО-ТРАНЗЙСТОРНАЯ ЛОГИКА
(ТТЛ), способ реализации логич. операций и др. преобра-
зований дискретной информации посредством электрон-
ных устройств, выполненных на обычных и многоэмиттер-
ных транзисторах. Логический элемент ТТЛ, реализующий
логич. ф-цию «И—-НЕ» (рис. 1), состоит из входного каскада
на многоэмиттерном транзисторе (МЭТ) Ti, реализующего
ф-цию «И», фазоразделит. каскада на транзисторе Тг, обес-
печивающего возможность реализации ф-ции «ИЛИ», и вы-
ходного двухтактного (парафазного) усилителя на транзисто-
рах Тз и Т«. При подключении к точкам 1 и 2* расши-
рителя (рис. 2) логич. элемент может выполнять ф-цию
«2И—ИЛИ—НЕ». Отличит, особенности цифровых ИС ТТЛ —
возможность работы на большую ёмкостную нагрузку прак-
тически без снижения быстродействия, высокая помехоус-
тойчивость и малая потребляемая мощность.
Разновидностью ТТЛ является транзистор — тран-
зисторно-транзисторная логика (Т-ТТЛ). На рис. 3
представлена типовая схема логич. элемента Т-ТТЛ, в к-ром
реализуется ф-ция «И—ИЛИ—НЕ», причём с увеличением
числа входов по «ИЛИ» возрастает лишь число эмиттеров
у МЭТ (Тз), но транзистор остаётся один. Эта особен-
ность логич. элементов Т-ТТЛ создаёт им определённые
технологич. преимущества перед логич. элементами ТТЛ,
у к-рых число МЭТ всегда равно числу входов по «ИЛИ».
В ряде случаев ИС Т-ТТЛ полностью заменяют ИС ТТЛ,
обеспечивая более экономную реализацию сложных
функцион. узлов. с. А Ельцове, Л. И. Ниссельсон.
ТРАНЗЙСТОРНО-ТРАНЗЙСТОРНАЯ ЛОГИКА С
ДИОДАМИ И ТРАНЗИСТОРАМИ ШбТТКИ (ТТЛШ).
способ реализации логич. операций и др. преобразова-
ний дискретной информации посредством электронных
устройств, выполненных на диодах и транзисторах Шоттки.
Логич. элементы ТТЛШ (рис.) имеют большее быстро-
действие и меньшую потребляемую мощность, чем логич.
элементы ТТЛ на обычных транзисторах; повышение быст-
родействия достигается в результате снижения степени на-
сыщения транзисторов за счёт шунтирования диодом Шот-
тки перехода «коллектор — база» насыщенного транзисто-
ра. Работа транзисторов Шоттки в ненасыщенном режиме
в свою очередь приводит к увеличению падения напряже-
ния на их переходах «база — эмиттер», что уменьшает ток
потребления в статич. режиме и соответственно потребляе-
мую элементом мощность.
ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ, токовый ключ, выполнен-
ный на одном или неск. транзисторах, работающих в клю-
чевом режиме. Изменение электропроводности транзисто-
ра, обусловливающее переключение тока в нагрузке, обес-
Основныв технические параметры
цифровых интегральных схем тран-
зисторной логики
Тип
логи-
ки
Типовая
задержка
распростра-
нения
сигнала
на 1 логич.
элементе,, нс
Типовая
статич.
мощность
рассеивания
на 1 логич:
элементе,
мВт
РТЛ 10—50 1—30
ДТЛ 10—50 1—30
ТТЛ 6—30 2—20
ТТЛШ 3—10 2—20
ЭСЛ 0,5—2 2—25
И2Л <5 <0,2
Транзисторно-транзисторнав ло-
гика. Рис. 1. Схема типового
базового логического элемента
транзисторно-транзисторной ло-
гики со сложным инвертором:
Ti—многоэмиттериый транзи-
стор; Тг — транзистор фазоин-
версного каскада; Тз, Тч — тран-
зисторы выходного двухтактного
усилителя; 1, 2 — точки подклю-
чения расширителя; Un — на-
пряжение литания.
Рис. 2. Схема расширителя по
«ИЛИ» с выходами, подключае-
мыми к точкам 1 и 2 базового
логического элемента: Ti — мно-
гоэмиттерный транзистор; Тг —
транзистор фазоинверсного кас-
када; Un — напряжение пита-
ния.
561
ТРАНСПОРТНАЯ
печивается подачей на его базу управляющего напряже-
ния (сигнала) определённой полярности и уровня. Нагрузка,
подключённая к Т. к., оказывается зашунтированной боль-
шим или малым сопротивлением транзистора. Т. к. с насы-
щенными транзисторами (имеющими в открытом состоя-
нии ничтожно малое выходное сопротивление) (рис., а)
применяются гл. обр. в устр-вах автоматики, где не тре-
буется высокое быстродействие. Существенно большее
быстродействие имеют Т. к. с ненасыщенными транзисто-
рами. Простейший Т. к. такого рода состоит из 2 эмит-
терно-связанных транзисторов (рис., б). Управляющий сиг-
нал, подаваемый на вход Т. к., имеет верх, и ниж. уровни,
симметричные относительно «земли». Такие Т. к. широко
используются в логич. элементах эмиттерно-связанной тран-
зисторной логики.
Лит.: Преснухин Л. Н., Воробьев Н. В., Шишкевич А. А.,
Расчет элементов цифровых устройств, М., 1982. Н. В. Воробьёв.
ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЁМА предприятия эле к-
тронной промышленности, комплекс техн, средств,
предназнач. для погрузки, разгрузки, перемещения, рас-
пределения, установки и съёма материалов, заготовок, го-
товых изделий электронной техники и др. с целью обеспе-
чения ритмичной работы осн. оборудования. Различают
Т. с. межцеховые (для перемещения материалов и грузов
между цехами и складами на территории предприятия),
внутрицеховые (для перемещения заготовок и узлов обра-
батываемых изделий между рабочими местами, участками,
отделениями) и специализированные (для обслуживания
одного или неск. технологич. агрегатов и являющиеся
неотъемлемой частью этих агрегатов).
На предприятиях электронной пром-сти СССР основны-
ми являются внутрицеховые и специализир. Т. с. — конвей-
еры, роторные линии, автоматич. манипуляторы и др.
устр-ва. Такие Т. с. по исполнению могут быть прямоточ-
ными или адресными. Прямоточная Т. с. передаёт
изделия от одной рабочей позиции к другой в порядке
выполнения технологич. операций; такие Т. с. относительно
просты, обеспечивают жёсткий ритм работы технологич.
оборудования, определяемый продолжительностью самой
длит, операции, что снижает производительность всего
технологич. комплекса. Используются в произ-ве типовых
деталей и на сборке массовых изделий, таких, как резис-
торы, конденсаторы, разъёмы. Адресная Т. с. может об-
служивать технологич. оборудование независимо от очерёд-
ности выполняемых технологич. операций; как правило,
эти Т. с. более сложны, однако они позволяют задей-
ствовать на продолжит, операциях неск. параллельно
работающих технологич. установок, направляя очередное
изделие каждый раз на свободную рабочую позицию. При-
меняется в произ-ве изделий с часто меняющейся номен-
клатурой, напр. ИС, кинескопов. Адресная Т. с. способствует
повышению производительности всего технологич. комп-
лекса за счёт ускорения ритма его работы и, кроме того,
сокращает число единиц используемого оборудования.
Управление Т. с. осуществляется вручную или автомати-
чески. Прямоточные Т. с., как правило, функционируют в
автоматич. режиме по жёстко заданной программе, зало-
женной в конструкции Т. с. или задаваемой извне в устр-во
управления. При ручном управлении режим работы прямо-
Рис. 3- Схема логического элемента транзис-
тор— транзисторно-транзисторной логики: Т|,
Т-2, Т<—обычные транзисторы; Т3—многозмит-
герный транзистор; Un — напряжение питания.
Транзисторный ключ. Схема транзисторного клю-
ча с насыщенным (а) и ненасыщенными (б)
транзисторами: Т — транзистор; е — источник
управляющего сигнала; RH — нагрузка.
Т р ан зи сторно-транзистор на л логика с диодами
Шоттки. Схема типового логического элемента
ТТЛШ, реализующего функции типа «И—НЕ»,
«ИЛИ—НЕ»: Дь Д-2 — диоды Шоттки; Т| —много-
эмиттерный транзистор; Та — транзистор фазоин-
версного каскада; Т3, Т5 — транзисторы, служа-
щие для повышения уровня выходного сигнала
и уменьшения времени задержки его фронта;
Т| — транзистор корректирующей цепочки, вклю-
чаемой для улучшения формы передаточной
характеристики; Тб — выходной инвертирующий
транзистор; U„ — напряжение питания-
36 Энц. словарь «Электроника)
ТРАНСФОРМАТОР
562
точной Т. с. задаётся либо диспетчером с пульта управ-
ления, либо рабочими непосредственно со своего рабоче-
го места. Управление адресными Т. с., особенно в много-
номенклатурном произ-ве, осуществляется при помощи
встроенных в оборудование микропроцессоров или управ-
ляющей ЭВМ. От организации Т. с., её конструкции и чёт-
кости функционирования во многом зависят ритмичность
работы и производительность всего технологич. комплекса,
технологич. дисциплина и в конечном счёте качество про-
дукции.
Лит.: Иванов Ю. В., Лакота Н. П., Гибкая автоматизация произ-
водства РЭА с применением микропроцессоров и роботов, М., 1987;
Волчкевич Л. И., Автоматизация производства электронной техники,
М., 198В. С. А. Преображенский.
ТРАНСФОРМАТОР (от лат. transformo — преобразую)
электрический, статическое (не имеющее под-
вижных частей), эл.-магн. устройство, преобразующее
перем, ток одного напряжения в перем, ток другого на-
пряжения. В основе действия Т. лежит явление эл.-магн.
индукции (собственно Т.) и параметрич. эффект (паратранс-
форматоры). Т. содержит в качестве осн. элементов маг-
нитопровод (сердечник) и расположенные на нём обмот-
ки — первичную (ПО) и одну или неск. вторичных (ВО).
Т. о., все обмотки Т. индуктивно связаны между собой.
В ряде Т. вторичной обмоткой служит часть первич-
ной обмотки, и наоборот; такие Т. наз. автотрансфор-
маторами. Выводы ПО (вход Т.) подключают к источ-
нику перем, напряжения, а выводы ВО (выход Т.) — к
потребителю (нагрузке). Перем, ток в ПО приводит к по-
явлению в магнитопроводе перем, магнитного потока, к-рый
наводит в ВО здс взаимоиндукции. Отношение напряже-
ний в первичной и вторичной обмотках равно отноше-
нию числа витков в них.
По функцион. признаку Т., используемые в радиотехнич.
и радиоэлектронной аппаратуре (рис.), делятся на неск.
осн. классов: силовые, или Т. питания (в т. ч. по-
вышающие и понижающие сетевое напряжение, задающие
напряжение в статич. преобразователях, усилительные и
др.); импульсные, применяемые для преобразования
импульсов электрич. тока или напряжения; измеритель-
ные (понижающие), предназначенные для измерения гл.
обр. больших напряжений и токов; согласующие (в
т. ч. межкаскадные, выходные и др.), служащие для согла-
сования полных электрич. сопротивлений; радиочастот-
ные, служащие для преобразования ВЧ напряжений. Им-
пульсные Т. и Т. питания работают на частотах от 50 Гц
до 2 МГц, радиочастотные Т. — на частотах до 300 МГц.
Мощность Т. находится в диапазоне от сотых долей В А
до 6—10 кВА при выходных напряжениях от долей В до
сотен кВ
Т. изготовляют с магнитопроводом из материалов с вы-
сокой магн. проницаемостью: электротехнич. стали (на час-
тоты до 1 кГц), сплавов типа пермаллой (до 20 кГц), маг-
нито диэлектриков и ферритов (св. 20 кГц). Радиочастот-
ные Т. иногда выполняют и без магнитопровода.
В радиоэлектронной аппаратуре наибольшее распростра-
нение получили герметизир. Т. (выполненные в пластмас-
совых корпусах либо покрытые лаками или компаунда-
ми); используются также Т. в бескорпусном исполнении
(напр., в блоках источников вторичного электропитания).
Лит.: Баль ян Р. X., Трансформаторы для радиоэлектроники, М., 1971.
Ю. В. Хрупачев.
ТРАФАРЁТНАЯ ПЕЧАТЬ в технологии ИЭТ,
способ изготовления печатных схем, толстоплёночных ИС,
плат для печатного монтажа и т. п., при к-ром печат-
ные элементы выполняются спец, пастой, наносимой через
трафарет на подложку. Трафареты изготовляют из стальной,
нейлоновой или полиэфирной сетки с нитью толщиной
30—50 мкм и частотой плетения 80—200 нитей на 1 см.
Сетку натягивают на металлич. или пластмассовую рамку и
с помощью лака или спец, эмульсии на сетке наносят
изображение печатного элемента или всей печатной схемы
(при этом изображение оказывается как бы «негативным» —
лаком заполняются ячейки сетки вне изображения, в преде-
лах изображения ячейки остаются незаполненными). Более
точные и стойкие к износу трафареты изготовляют из фоль-
ги с вытравленными отверстиями нужной формы.
При печати трафарет укрепляют над подложкой (так,
чтобы они не касались друг друга); паста продавливается
через отверстия в трафарете и ложится на подложку тон-
ким слоем, конфигурация к-рого точно повторяет рису-
нок трафарета (рис.). При последующей термообработке
слой пасты твердеет и прочно сцепляется с подложкой,
образуя на ней печатные элементы нужной формы.
Физ. и механич. св-ва печатных элементов, получен-
ных способом Т. п., определяются в-вами, входящими в сос-
тав пасты, и режимом термообработки. В частности, для
обеспечения высокой прочности сцепления печатных эле-
ментов с подложкой в пасту добавляют жидкое стекло;
для повышения вязкости пасты в неё вводят растворители
и органич. связующие. При изготовлении проводниковых
и резистивных элементов обычно используют пасты на ос-
нове Ag, Pd, Ru, I г. Изолирующие слои выполняют из паст
с большим содержанием стекла. Для изготовления ди-
электрич. слоёв конденсаторов применяют пасты на основе
титановой керамики. При термообработке из пасты испаря-
ется растворитель и выжигаются органич. связующие в-ва,
содержащиеся в пасте металлич. ч-цы окисляются и посред-
ством стекла «склеиваются» с подложкой.
Недостатком Т. п. является большой разброс парамет-
ров у печатных элементов (напр., разброс значений сопро-
тивлений у резисторов достигает ±30%), что вызывает
необходимость производить подгонку в номинал.
Лит.: Топфер М., Микроэлектроника толстых пленок, пер. с англ.,
М., 1973; Сергеев В. С., Воженин И. Н., Интегральные гибрид-
ные микросхемы, АЛ., 1973; Ханке Х.-И., Фабиан X., Технология про-
изводства радиоэлектронной аппаратуры пер с нем., М.„ 1980.
В. С. Сергеев.
ТРЕНИРОВКА ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ, тех-
нологическая операция в процессе изготовления прибора,
имеющая целью приведение всех узлов прибора и его
параметров в стабильное состояние в соответствии с технич.
требованиями.
При изготовлении прибора в его деталях и узлах могут
остаться разл. рода нестабильности, к-рые при хранении
и эксплуатации прибора могут привести к нежелат. изме-
нениям его осн. параметров. К таким нестабильностям
относятся, напр., внутр, напряжения от сварки, недостаточ-
ное обезгаживание и недостаточная чистота катода в ЭВП,
наличие перемычек в нарезанных канавках пост, резисто-
ров, нестабильный контакт в перем, резисторах, струк-
турные нестабильности в ПП приборах и ИС и т. п. В ходе
тренировки эти нестабильности ликвидируются. Различают
следующие виды Т. э. п.: электротренировка в рабочем или
специально разработанном импульсном режиме; термо-
тренировка при повыш. темп-ре; электротермотренировка,
совмещающая рабочий режим электронного прибора с воз-
действием на него повыш. темп-ры.
Трафаретная печать. Схема образования пе-
чатных элементов при трафаретной печати:
1 — рамка; 2 — трафарет; 3 — ракель; 4 — паста;
5 — подложка; 6 — напечатанный элемент.
563
ТРИОД
С. А. Преображенский,
что Ленгмюра фор-
Электротренировке в рабочем режиме подвергаются ЭВП
для активирования катода, «прожига» возможных перемы-
чек между электродами, возникших при распылении гет-
тера, обезгаживания внутр, деталей приборов. В импульс-
ном режиме электротренировке подвергаются резисторы,
конденсаторы, ПП приборы, ИС с целью «выжигания» па-
разитных соединений, стабилизации контактов, ликвидации
небольших структурных нестабильностей и т. п. Термо-
тренировку проводят с постоянными и переменными ре-
зисторами с целью стабилизации параметров их токопро-
водящего слоя (искусств, старение), конденсаторами, ПП
диодами и др. ИЭТ. Электротермотренировке подвергаются
ИС, ПП приборы, высокостабильные резисторы и т. д.
Т. э. п. выполняется на специально оборудованных стен-
дах. Тренировка длится от неск. часов до неск. дней в
зависимости от типа и вида прибора. В ходе тренировки
осуществляется контроль параметров приборов, в результа-
те приборы, параметры к-рых вышли за пределы допус-
тимых значений, отбраковываются.
ТРЕХ ВТОРЫХ ЗАКбН , то же,
мула.
ТРИГГЕР (англ, trigger), спусковое устройство с двумя
(бистабильный Т.), реже более (мультистабильные Т.) устой-
чивыми состояниями, в к-рых оно может находиться про-
извольно долго — до воздействия на него внеш, сигнала.
Т. имеет два выхода: прямой (основной) и инверсный. Каж-
дому состоянию Т. соответствуют определённые сигналы на
его выходах, отличающиеся своим уровнем: если на осн.
выходе формируется сигнал высокого уровня, то на ин-
версном выходе — низкого, и наоборот. Наибольшее рас-
пространение получили электронные Т., выполненные на
ЭВП, ПП приборах, ИС.
Перевод Т. из одного состояния в другое осуществляет-
ся обычно подачей внеш, управляющих сигналов либо по-
очерёдно на разные входы (установочный, или раздель-
ный, запуск), либо последовательно на один и тот же вход
(счётный запуск). По характеру входных запускающих сигна-
лов различают Т. с потенциальными, или статич., входами
(прямым и инверсным) и с импульсными, или динамич.
входами (также прямым и инверсным). Т. с потенц.
входами реагируют на сигналы высокого уровня на прямом
входе и низкого — на инверсном. Т. с динамич. входами
переключаются от перепадов (импульсов, изменения уров-
ня) входных сигналов: положительного на прямом входе и
отрицательного на инверсном. Т., собранные по симметрич-
ной схеме и обладающие равнозначными устойчивыми
состояниями, наз. симметричными (рис.); существуют также
несимметричные Т., напр. Т. Шмитта, к-рый переходит из
одного состояния в другое по достижении входным сигна-
лом нек-рого одного уровня (порога срабатывания), а в ис-
ходное состояние возвращается при уменьшении входного
сигнала до нек-рого др. уровня.
Триггер. Принципиальная схема симметричного
триггера на биполярных транзисторах с двумя
установочными входами; Ti, Т2 — транзисторы;
Eg-—напряжение смещения; Еи—напряжение
коллекторного питания.
Важнейшие параметры Т.: быстродействие (макс, возмож-
ное число переключений в единицу времени); время сра-
батывания (время перехода из одного состояния в другое);
уровни входных и выходных сигналов.
Т. является одним из наиболее универсальных элемен-
тов логич. и цифровых вычислит, устр-в, одному его со-
стоянию можно присвоить значение «О», а другому —«1»
и, следовательно, можно использовать Т. в качестве ячейки
памяти для одноразрядного числа в двоичном счисле-
нии или как элемент информации, представленной в двоич-
ном коде. Функцион. возможности и особенности работы
Т. зависят от способа его запуска. Совр. Т., особенно
используемые в логич. схемах ЭВМ, имеют неск. типов
входов: S — установка в «1»; R — установка в «О»; Т — счёт-
ный вход; V — разрешение записи информации; D — вход
задержки; / и К — переключение соответственно из «О» в
«1» и из «1» в «О» (от входов S и R отличаются
допустимостью подачи «1» одновременно на оба входа);
С — вход синхронизации. Обычно типы входов Т. отража-
ются в его названии. Наиболее распространены RS-, DV-,
D- и /К-триггеры; как функционально и конструктивно за-
конченные устр-ва в микроэлектронном исполнении, они
входят в состав большинства логич. ИС. Т. широко исполь-
зуются для построения регистров ЭВМ, счётчиков, форми-
рователей импульсов, разл. переключателей.
Лит.: Фролкин В. Т-, Попов Л. Н., Импульсные устройстве, 3 изд.,
М., 1980.
ТРЙММЕР, то же, что подстроечный конденсатор.
ТРИНЙСТбР, см. в ст. Тиристор.
ТРИбД [от греч. tn-, в сложных словах — три и
(электр)од], электронная лампа с тремя электродами:
термоэлектронным катодом (прямого или косвенного на-
кала), сеткой, названной управляющей, поскольку измене-
нием её потенциала можно электростатически управлять
величиной электронного потока, и анодом. Изобретён в
1906 амер. инж. Л. де Форестом. Т. явился родоначаль-
ником всех последующих вариантов электронных ламп с
сетками, а принцип электростатич. управления потоком
свободных эл-нов лёг в основу работы большинства элект-
ровакуумных приборов. Вначале Т. использовали только
как приёмно-усилительную лампу; в 1913 нем. учёный
А. Мейснер установил возможность применения Т. в ка-
честве генераторной лампы.
В простейшем Т. внутри цилиндрич. анода (обычно вы-
полненного из Ni, алюминир. Fe, Мо или Та) помещена
сетка спиральной формы (из Ni или Мо). Соосно с ано-
дом и сеткой расположен катод (чаще оксидный, реже из
карбидированного торированного W). Конструкция и значе-
ния параметров совр. Т. чрезвычайно разнообразны и опре-
деляются гл. обр. их назначением (см., напр., СВЧ триод).
Т. используются (нач. 90-х гг.) в разл. радиотехнич. аппара-
туре на частотах до 10 ГГц в основном для генериро-
вания электрич. колебаний, усиления напряжения и мощ-
ности, а также для детектирования. Выпускаются сдвоенны-
ми в одном баллоне (двойной триод), а также в ком-
бинации с др. системами (двойные диод-триоды, триод-
гептоды), что позволяет получать улучшенные эксплуатац.
характеристики радиотехнич. устр-в (см. Комбинированная
лампа). Н. В. Черепнин.
ТРИбД С МАГНИТНОЙ ФОКУСИРбВКОЙ, ге-
нераторная лампа или модуляторная лампа, работа к-рой
основана на взаимодействии электронного потока с магн.
полем; разновидность триода. Т. с м. ф. имеет плоскую или
цилиндрич. систему электродов, состоящую из сетки, вы-
полненной в виде двух параллельных рядов стержней,
прямонакального катода — также в виде стержней, располо-
женных между рядами стержней сетки (каждый стержень
катода находится против щели, образованной ближайши-
ми стержнями сетки) и анода, охватывающего др. электро-
ды. Система электродов Т. с м. ф. размещается между по-
люсами внеш, магнита так, что направление магн. поля
совпадает с осью электронного пучка. Магн. поле умень-
шает тангенциальные составляющие скорости эл-нов в щелях
36’
ТРОН
564
сетки, что способствует снижению тока сетки и повыше-
нию кпд прибора (до 90—95%). Е. в. Ушнеяич.
...ТРОН [1) от греч. суффикса -tr-, употребляющегося
в назв. разл. устройств, и окончания -on; 2) от греч.
otryno — возбуждаю, подстрекаю; 3) от слова (элек)трон],
традиционное окончание названий многих (в основном ва-
куумных и газоразрядных) электронных приборов (напр.,
магнетрон, стабилотрон), ускорителей заряженных частиц
(напр., бетатрон, синхротрон), а также нек-рых элемен-
тарных частиц (напр., нейтрон, позитрон).
ТРОХОТРбН (от греч. trochos— колесо, круг и ...трон),
многоэлектродный электронно-лучевой прибор с ленточным
электронным пучком, движущимся по т. н. трохоиде; слу-
жит гл. обр. для переключения (коммутации) электрич.
цепей. Применяется в импульсных пересчётных схемах (ско-
рость счёта до 106—10 импульсов в секунду), делите-
лях частоты (до 8 МГц), схемах совпадения по большому
числу каналов (обычно до 9) и др.
Трохоидальный электронный пучок в Т. формируется под
действием взаимно перпендикулярных однородных полей:
пост, магнитного, создаваемого внеш, магнитом, и изме-
няемого электрического, создаваемого электродами при-
бора. Коммутация осуществляется в результате управляе-
мого перемещения пучка посредством изменения потен-
циала спец, электродов — лопаток; при этом пучок направ-
ляется на любую (по выбору) из выходных пластин и,
попадая на пластину, замыкает её электрич. цепь с цепью
катода (рис. 1). В зависимости от конструкции Т. делятся
на линейные, кольцевые, двумерные и бинарные. Эквива-
лентные схемы разл. Т. приведены на рис. 2. Последоват.
включение неск. Т. позволяет создавать коммутаторы на
большое число каналов. в. л. Геру с.
ТУННЕЛИРОВАНИЕ ПАР, то же, что Джозефсона эф-
фект.
ТУННЕЛЬНАЯ ЭМИССИЯ, то же, что автоэлектронная
эмиссия.
ТУННЕЛЬНЫЙ дибд (Эсаки диод), полупроводни-
ковый диод, содержащий р—п-переход с очень малой
толщиной запирающего слоя. Действие Т. д. основано на
прохождении свободных носителей заряда (зл-нов) сквозь
узкий потенциальный барьер благодаря квантовомеханич.
процессу туннелирования (см. Туннельный эффект). По-
скольку вероятность туннельного просачивания эл-нов через
барьер в значит, мере определяется шириной области
пространств, заряда в р—п-переходе, Т. д. изготовляют
на основе вырожденных полупроводников (с концентрацией
примесей до 1025—10z7 м~ ). При этом получается резкий
р—п-переход (см. Электронно-дырочный переход) с
толщиной запирающего слоя 5—15 нм. При изготовлении
Т. д. обычно применяют Ge и GaAs; реже используют
Si, InSb, InAs, PbTe, GaSb, SiC и др. ПП материалы. Для
германиевых диодов в качестве донорных примесей, как
правило, используют Р или As, в качестве акцепторных —
Ga и AI; для арсенид-галлиевых — Sn, Pb, S, Se, Те (доно-
ры), Zn, Cd (акцепторы). Узкий р—п-переход получают
чаще всего методом вплавления.
Первый Т. д. создан на основе Ge япон. физиком Л. Эсаки
в 1957. Изобретение Т. д. экспериментально подтвердило су-
ществование процессов туннелирования в твёрдых телах.
Туннельный механизм переноса заряда обусловливает N-об-
разный вид вольт-амперной характеристики Т. д. (рис. 1).
На рис. 2 приведены упрощённые энергетич. диаграммы
р—п-перехода Т. д. при разл. напряжениях смещения U.
При отсутствии внеш, смещения (рис. 2, а) Ферми уровни
Ef и Е{п в вырожденном (по обе стороны от перехода)
ПП находятся на одной высоте соответственно в валентной
зоне и зоне проводимости (т. е. уровень Ферми постоя-
нен по всему ПП). Примем, что все разрешённые энергетич.
уровни, расположенные ниже уровня Ферми, заняты, а рас-
положенные выше него — свободны. Тогда, при U=0 тун-
нельный переход невозможен и ток / равен нулю (точка
А на рис. 1). Если на Т. д. подать небольшое прямое
напряжение, то происходит уменьшение высоты потенц.
барьера или смещение энергетич. уровней p-области отно-
сительно энергетич. уровней п-области (рис. 2, б). В этом
случае эл-ны проводимости из п-области туннелируют сквозь
потенц. барьер (не меняя своей энергии) на разрешён-
ные свободные энергетич. уровни валентной зоны р-облас-
ти — в Т. д. появляется туннельный ток /т, направление
к-рого противоположно направлению движения эл-нов (точ-
ка Б на кривой 2, рис. 1). С увеличением U ток /т сна-
чала растёт до значения /макс (точка В на кривой 2, рис. 1),
а затем (по мере того как уменьшается степень пере-
крытия зоны проводимости п-области и валентной зоны
p-области) убывает. Начиная с нек-рого значения UMMH, эти
зоны не перекрываются (рис. 2, в) и туннельный ток пре-
кращается (точка Г на кривой 2, рис. 1); через р—п-переход
течёт только диффузионный ток 1^. При U>UMMH Т. д.
подобен обычному ПП диоду, включённому в прямом на-
Трохотрон. Рис. 1. Схема линейного десяти-
камерного трохотрона: А — анод; К — катод;
Э — экран; П|—П|(1— пластины; Л]—Лд— лопатки;
пунктирная кривая — трохоидальная траектория
электронов (изображена для случая, когда
потенциал лопаток близок к потенциалу анода);
магнитное поле направлено перпендикулярно
плоскости чертежа.
Туннельный диод- Рис. 1. ВАХ туннельных диодов
на основе Ge (I) и GaAs (2): U — напряжение
смещения на туннельном диоде; 1//маие—отно-
шение тока через диод к току в макси-
муме ВАХ: — ток в минимуме ВАХ (от-
несённый к 1МЮС); и UM„H — напряжения
смещения, соответствующие токам |маис и 1мин;
Ц — туннельный ток; Iд — диффузионный (тепло-
вой) ток.
Рис. 2- Эквивалентные схемы линейного (а),
кольцевого (6), двумерного (в) и бинарного (г)
трохотронов.
565
ТЯНУТЫЙ
правлении. При подаче напряжений обратного направления
(рис. 2, г) в Т. д. существует ток за счёт эл-нов, туннели-
рующих из валентной зоны p-области на свободные разре-
шённые энергетич. уровни зоны проводимости п-области;
этот ток быстро возрастает с увеличением обратного на-
пряжения.
Осн. параметры Т. д.: макс, прямой ток /макс и мин. пря-
мой ток /мин, соответствующие им напряжения UMaKC и
UMMH (значения этих параметров для Т. д. на GaAs и Ge
приведены на рис. 1); отрицат. дифференц. сопротивле-
ние, определяемое наклоном падающего участка ВАХ
(ВГ на кривой 2, рис. 1), имеет значения (по абс. величине)
для разл. типов Т.д. от единиц до десятков Ом. Т. д.
могут работать в более широком интервале темп-p, чем
обычные ПП диоды, изготовленные на основе того же мате-
риала (до -4—200 °C германиевые; до —f—600 СС арсенид-
галлиевые). Поскольку рабочий диапазон смещений Т. д.
расположен в области значительно более низких напря-
жений по сравнению с др. ПП приборами (см., напр..
Диод с междолинным переходом электронов), то они отно-
сительно маломощны (выходная мощность порядка мВт).
Малая инерционность процесса туннелирования эл-нов по-
зволяет использовать Т. д. на частотах СВЧ диапазона
вплоть до десятков ГГц. Предельная рабочая частота Т. д.
(при использовании его в качестве прибора с отрицат. со-
противлением) выражается через параметры эквивалентной
схемы (рис. 3) в виде: fKp(2n |Rn | -Сп)~' -VRn/rs—1 , а резо-
нансная частота паразитных колебаний определяется ф-лой:
fpe3=(2n)-i Vl/LKCn—1/RnC*. Для усилит. Т.д. необходи-
мо, чтобы выполнялись условия: fpe3>-fKp и fKp>fo. где
fo — рабочая частота. Величинами Кп, Сп, г5, а соответ-
ственно и частотными характеристиками диода можно уп-
равлять, если изменять степень легирования областей ПП
по обе стороны от р—п-перехода (с увеличением степени
легирования частотный предел Т. д. возрастает). Частотные
соотношения Т. д. накладывают также ограничения на техно-
логию изготовления и конструктивное оформление диодов:
в Т. д«, чтобы достичь малых LK, электрич. контакт к
вплавленной металлич. капле на кристалле ПП выполняют
с помощью металлич. мембраны, лентс^ного лепестка или
пластины; при этом составляет 10 Гн. Обычно Т. д.
оформляются в металлокерамич. корпусе.
Т. д. находят применение в схемах усилителей и генера-
торов СВЧ диапазона, в быстродействующих переключаю-
щих устр-вах, устр-вах памяти с двоичным кодом и т. д.
Лит. Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ.,
кн. 1—2, М., 1984; Esaki L., «Phys. Rev.»., 1958, v. 109, № 2, p. 603—04.
П. Б. Константинов.
ТУННЕЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОР, см. в ст. Транзистор на
«горячих» электронах.
ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ, проникновение микрочастицы
сквозь потенциальный барьер в случае, когда её полная
энергия меньше высоты барьера. Т. э. — явление существен-
но квантовой природы, не имеющее аналога в классич.
механике. Он интерпретируется на основе неопределён-
ности принципа (см. также Квантовая механика). Вслед-
ствие соотношения неопределённостей фиксация микрочас-
тицы в пространств, области внутри барьера делает неоп-
ределённым её импульс. Поэтому имеется отличная от нуля
вероятность обнаружить микрочастицу внутри запрещён-
ной с точки зрения классич. механики области. Соответ-
ственно появляется определённая вероятность прохожде-
ния ч-цы сквозь потенц. барьер (её туннелирования). Эта
вероятность тем больше, чем меньше масса микрочас-
тицы, чем уже потенц. барьер и чем меньше раз-
ность между высотой потенц. барьера и энергией
ч-цы.
Т. э. лежит в основе мн. важных процессов в атомной
и молекулярной физике, в физике атомного ядра, твёр-
дого тела и т. д. Примерами проявлений Т. э. могут слу-
жить автоэлектронная эмиссия, явления в контактном слое на
границе двух ПП (см. Контактные явления. Полупровод-
никовый переход). Т. э. лежит в основе работы туннель-
ных диодов, туннельных транзисторов (см. Транзистор на
«горячих» электронах).
ТЯНУТЫЙ ТРАНЗИСТОР, биполярный транзистор, в
к-ром р—п-переходы созданы вытягиванием монокристалла
полупроводника из расплава. Для изготовления Т. т. исход-
ный расплав (в основном Si или Ge) легируют донор-
ной и акцепторной примесями, в качестве к-рых исполь-
зуют в-ва, имеющие разл. зависимость коэф, распреде-
ления примесей между жидкой и твёрдой фазами от ско-
рости кристаллизации и от темп-ры. Области с разл. типом
проводимости получают изменением скорости вытягива-
ния монокристалла или изменением темп-ры расплава. Ис-
пользование метода вытягивания монокристалла позволяет
создавать базовый слой Т. т. с толщиной 3—5 мкм, что
обеспечивает работу на частотах до неск. МГц. Т. т. вытес-
нены диффузионными транзисторами, к-рые имеют более
простую технологию изготовления.
Рис. 2. Энергетические
диаграммы р—п-перехо-
да туннельного диода при различных напряже-
ниях смещения (Ui и U? — прямые смещения.
Uj — обратное смещение): Efp и Efn— уровни
Ферми дырок и электронов; Е — ширина запре-
щённой зоны; W — ширина р—п-перехода; е —
заряд электрона; 1т и 1Д — туннельный и диф-
фузионный токи.
Рис. 3. Эквивалентная схема туннельного диода:
Rn и Сп— дифференциальное сопротивление
и ёмкость р—п-перехода; г — омическое сопро-
тивление потерь; LK и Ск-— индуктивность и
ёмкость корпуса.
УДАРНАЯ
566
УДАРНАЯ ИОНИЗАЦИЯ, образование положит, ионов
и свободных электронов из атомов или молекул при их
столкновениях с др. частицами (электронами, атомами,
ионами). Вероятность У. и., характеризуемая эффективным
поперечным сечением ионизации, зависит от рода ионизуе-
мых и бомбардирующих ч-ц и от кинетич. энергии по-
следних Ек: до нек-рого минимального (порогового) зна-
чения Б* эта вероятность равна нулю, при увеличении
Ек выше порогового она вначале быстро возрастает, до-
стигает максимума, а затем быстро убывает (рис.). Энергия,
к-рую необходимо сообщить атому (молекуле) для её иони-
зации, наз. энергией ионизации (см. Потенциал иони-
зации). Если энергия, передаваемая ионизуемым ч-цам в
столкновениях, достаточно велика, возможно образование
из них наряду с однозарядными и многозарядных ионов
(многократная ионизация). В определённых усло-
виях ч-ца может ионизоваться и при столкновениях, в к-рых
ей передаётся только часть энергии, необходимой для иони-
зации: сначала атомы (молекулы) в первичных соударе-
ниях переводятся в возбуждённое состояние, после чего для
их У. и. достаточно сообщить недостающую энергию (рав-
ную разности энергии ионизации и энергии возбуждения).
Подобная У. и. наз. ступенчатой. Она возможна, если
столкновения происходят столь часто, что ч-ца в промежутке
между двумя соударениями не успевает потерять энергию,
полученную в первом из них (в достаточно плотных га-
зах, высокоинтенсивных потоках бомбардирующих ч-ц), а
также в тех случаях, когда ч-ца обладает метастабиль-
ными состояниями, т. е. способна относительно долго со-
хранять энергию возбуждения.
Процессы, связанные с У. и., играют важную роль в ра-
боте газоразрядных, плазменных и мн. др. приборов и
устр-в, а также приборов, в к-рых используются ионные
пучки. Особый интерес представляет У. и. в твёрдых полу-
проводниках и диэлектриках, помещённых в сильное
электрич. поле. В таком поле эл-ны в зоне проводимости
могут приобрести кинетич. энергии, большие, чем ширина
запрещённой зоны, и «выбивать» эл-ны из валентной зоны.
При нек-рой критич. напряжённости поля У. и. приводит к
резкому увеличению плотности тока, т. е. к электрич.
пробою.
УДЁЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ (о), количест-
венная характеристика электропроводности вещества; равна
электропроводности цилиндрич. проводника единичной
длины и единичной площади поперечного сечения. Связа-
на с уд. электрич. сопротивлением q соотношением:
cf=1/q. В электрич. цепях, подчиняющихся Ома закону,
o=j/E, где j — плотность тока, Е — напряжённость электрич.
поля. В общем случае У. э. может быть определена как
производная от плотности тока по напряжённости поля в
данной точке вольт-амперной характеристики. Единица У. э.
в СИ — сименс на метр (См/м).
УДЁЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЁНИЕ
(q), величина, обратная удельной электропроводности а:
Q= 1 /о. Единица У. э. с. в СИ — Ом - м.
УЗКОЗбННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ, полупровод
ники с шириной запрещённой зоны А£<0,2 эВ; иногда
У. п. определяют как полупроводники, для к-рых не пре-
вышает Д£ для InSb (из наиболее изученных полупровод-
ников обладает наименьшим значением Д£, равным 0,23
и 0,18 эВ при 4 и 300 К соответственно). К У. п. примыкают
полуметаллы и бе еще левые ПП. К У. п. относятся ПП соеди-
нения и их твёрдые р-ры типов AIV BVI (РЬТе—SnTe,
РЬТе—SnSe и др.). А11 В 1 (HgSe, HgTe, НдТе—CdTe и др.).
У. п. имеют малое значение эффективной массы эл-нов,
высокую их подвижность, а при большой концентрации но-
сителей заряда даже и при относительно низких темп-рах —
высокую проводимость. У. п. применяются в приёмниках
ИК излучения, термоэлектрич. охлаждающих устр-вах. На
У. п. созданы ПП лазеры ИК диапазона.
Лит.: Полупроводники с узкой запрещённой зоной и их применение.
Сб. перевод, ст., М., 1969.
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АППАРАТУ-
РА, электронная медицинская аппаратура, предназначен-
ная для диагностики, терапевтич. и хирургич. лечения с
помощью ультразвука; применяется в разл. областях клинич.
медицины.
Диагностическая У. м. а. Действие приборов и устр-в,
предназначенных для УЗ медицинской диагностики, осно-
вано на способности УЗ волн проникать в мягкие ткани
организма человека и отражаться (полностью или частич-
но) от границ их неоднородностей, незначительно различаю-
щихся по акустич. параметрам (напр., акустич. сопротив-
лению). Это обусловливает при работе на частотах от 0,В
до 15 МГц более высокие чувствительность и разрешаю-
Ударнав ионизация. Кривые зависимости эффек-
тивного сечения ионизации электронным ударом
от энергии электронов для различных атомов.
Ультразвуковая обработка. Рис. 1. Схема ультра-
звуковой обработки поверхностей: 1 — магнито-
стрикционный лреобразоветель- 2 — вибратор
(инструмент); 3 — рабочая жидкость с абрази-
вом; 4 — обрабатываемая деталь.
Рис. 2. Схема размерной ультразвуковой обра-
ботки: 1 — магнитострикционный преобразова-
тель; 2—вибратор (инструмент); 3 — обрабаты-
ваемая деталь; 4 — рабочая жидкость с абра-
зивом.
Энергия электронов, эВ
567
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ
щую способность по сравнению с диагностической рентге-
новской медицинской аппаратурой. В диагностич. У. м. а.
интенсивность УЗ волн, как правило, не превышает
50 мВт/см2, что считается безопасным для организма чело-
века. В зависимости от способа получения и характера
воспроизведения разделяют диагностич. приборы и устр-ва,
работающие на основе эффекта Доплера, и эхографические.
Диагностич. У. м. а., работающая на основе эффекта Доп-
лера, позволяет регистрировать сдвиг частоты УЗ волны,
отражённой от подвижного исследуемого объекта (напр., от
стенки сосуда), относительно частоты излучаемой волны;
различают: индикаторы, обеспечивающие качеств, оценку
движения объекта (сердцебиений, кровотока), и измери-
тели, к-рые позволяют измерять и регистрировать, напр.,
скорость кровотока или скорость и ускорение движения
мышечно-клапанного аппарата сердца.
Эхографич. диагностич. У. м. а., работающую на основе
явления акустич. эха, разделяют на три группы: одномерные
приборы с индикацией типа А; одномерные приборы с
индикацией типа М и двумерные приборы с индикацией
типа В. Одномерные приборы с индикацией типа А обеспе-
чивают получение информации о расположении отражаю-
щей структуры (напр., опухоли) вдоль фиксир. направления
распространения УЗ пучка; применяются в неврологии и
нейрохирургии (энцефалографы), офтальмологии (эхооф-
тальмографы), а также в онкологии, акушерстве и др. об-
ластях медицины. Одномерные приборы с индикацией типа
М позволяют регистрировать изменение во времени поло-
жения отражающих структур; широко применяются в кар-
диографии (эхокардиографы). Двумерные приборы с инди-
кацией типа В обеспечивают получение изображения по-
перечного сечения исследуемой области тела в плоскости
перемещения УЗ пучка (линейного, секторного или скани-
рования по сложной траектории); применяются в основном
для визуализации внутр, органов в онкологии, акушерстве
и гинекологии, урологии и др. областях медицины (эхото-
мографы).
Терапевтическая У. м. а. Действие приборов и устр-в,
предназначенных для терапевтич. лечения, основано на разл.
эффектах, возникающих в биол. тканях при прохождении
через них УЗ волн: механич. колебании ткани (микро-
массаже), поглощении УЗ энергии — локальном нагревании,
а также разл. физико-биол. превращениях. В терапевтич.
У. м. а. используются УЗ волны с частотой от сотен кГц
до неск. МГц, интенсивностью до 1 Вт/см. Основу тера-
певтич. У. м. а. составляют генератор мощностью до 20 Вт и
пьезоэлектрич. излучатели, в качестве к-рых используются
пьезокерамич. пластины площадью от 1 до 10 см2.
Терапевтич. У. м. а. применяется для лечения радикули-
тов, невритов, воспалит, процессов, заболеваний суставов
(напр., ревматизма, артрита) и др. Широко применяются
УЗ ингаляторы индивидуального и коллективного пользо-
вания, в к-рых аэрозоли создаются УЗ распылением
лекарств, в-в (производительность соответственно 1,5 см3
и 10 см3 лекарств, в-в в минуту).
Хирургическая У. м. а. Действие приборов и устр-в, пред-
назначенных для хирургич. лечения, основано либо на спо-
собности сфокусированного УЗ пучка производить локаль-
ное (в т. ч. глубинное) разрушение тканей организма че-
ловека, либо на возбуждении УЗ волн в хирургич. ин-
струментах (т. н. УЗ хирургич. инструменты). В фокуси-
рующей хирургич. У. м. а. используются УЗ волны с часто-
той от 0,5 до 5 МГц; интенсивность и продолжительность
воздействия выбираются в зависимости от используемого
для разрушения ткани фактора: до неск. сотен Вт/см2
при воздействии до десятков с (при тепловом факторе); до
неск. тыс. Вт/см2 при длительности облучения от единиц
до десятков мс (при кавитац. эффекте). Фокусирующая
хирургич. У. м. а. применяется в нейрохирургии, онкологии,
офтальмологии, отоларингологии.
УЗ хирургич. инструменты работают на частотах от 20 до
50 кГц с амплитудой колебаний рабочего инструмента
(скальпеля, пилки, иглы и др.) 10—50 мкм. Применение
таких хирургич. инструментов в клинич. и эксперим. хи-
рургии и травматологии позволяет: существенно снизить
требуемое усилие и, следовательно, травматизм операции;
уменьшить болевые ощущения, а также обеспечивает обез-
боливающий эффект и возможность соединения сломанных
или намеренно рассечённых в ходе операции костей с по-
мощью полимеризующихся в-в (напр., циакрина).
Лит.: Сперанский А. П., Рокитянский В. И., Ультразвук и его
лечебное применение, М., 1970; Николаев Г. А., Лощилов В. И.,
Ультразвуковая технология в хирургии, М., 1980. Е. В. Кандауров.
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА, совокупность спо-
собов обработки изделий из металлов, полупроводников,
керамики и др. материалов с использованием ультразвука.
В произ-ве ИЭТ У. о. применяется для очистки, сварки,
пайки, лужения деталей, при пропитке секций электро-
литич. конденсаторов и др. Осн. источником УЗ служат
магнитострикционные преобразователи. Для концентрации
энергии к торцу сердечника (вибратора) магнитострикц.
преобразователя припаивают волновод обычно в форме
конуса. Увеличение амплитуды колебаний обеспечивается за
счёт подбора частоты перем, тока, равной собств. резо-
нансной частоте вибратора.
На рис. 1 изображена схема У. о. поверхности изделия
для притупления острых граней, снятия заусенец и полиро-
вания мелких деталей. УЗ колебания, формируемые
магнитострикц. преобразователем, передаются рабочей
жидкости с абразивным порошком, в к-рую помещают
обрабатываемое изделие. Распространение УЗ в жидкости
сопровождается эффектом кавитации — образованием в
жидкости полостей (пузырьков, или каверн) в результате
периодич. местного изменения давления в жидкости при
прохождении через неё акустич. волн. В момент сжатия
пузырьки лопаются, что вызывает сильные гидравлич. удары,
создающие давление до 108 Па. У. о. детали происходит
как в результате ударов многочисл. абразивных ч-ц
(получающих ускорение от вибрирующего инструмента),
так и вследствие эффекта кавитации, приводящего к эро-
зионному разрушению материала детали. Повышение
темп-ры жидкости способствует повышению давления паров
и газов в пузырьках и к возрастанию числа зарождаю-
щихся кавитац. пузырьков.
УЗ может быть также использован для размерной обра-
ботки деталей (рис. 2). При этом вибратор совершает
продольные колебания с частотой ок. 20 кГц и амплиту-
дой 6—10 мкм и автоматически перемещается по мере
выработки материала заготовки. В рабочий зазор между
вибратором и заготовкой подаётся жидкость с взвешен-
ным в ней абразивом. При размерной У. о. материал за-
готовки разрушается в узкой области непосредственно под
вибратором, причём процесс идёт тем быстрее, чем менее
пластичен обрабатываемый материал и чем интенсивнее
подача жидкости. УЗ широко применяется для сварки де-
талей из разл. металлов, очистки деталей от загрязнений,
снятия заусенец и т. д.
У. о. часто применяется в сочетании с др. видами обра-
ботки для ускорения или активизации мн. технологич. про-
цессов: хим. и электрохим. травления и осаждения метал-
лов, сушки, пропитки пористо-капиллярных материалов
(напр., применение УЗ для пропитки секций электролитич.
конденсаторов).
Лит.: Электрохимическая обработка в технологии производства радио-
электронной аппаратуры, М., 1980; По пи лов Л. Я., Электрофизическая
и электрохимическая обработка материалов, 2 изд., М., 1982.
В. Е. Онищук.
УЛЬТРАФИОЛЁТОВОЕ ИЗЛУЧЁНИЕ (УФ излуче-
ние), оптическое излучение, длина волны которого лежит
в диапазоне от 400 нм (фиолетовый видимый свет) до
10 нм (ультрамягкое рентгеновское излучение). Область
длин волн У. и. условно подразделяют на ближнюю (400—
200 нм) и далёкую, или вакуумную (200—10 нм). Искусств,
источники У. и. — газоразрядные лампы с ртутным, водо-
родным (дейтериевым) или ксеноновым наполнением,
нек-рые газовые лазеры (водородные и эксимерные).
Источниками интенсивного У. и. являются синхротроны,
устр-ва с мощным дуговым разрядом, горячие плазмен-
ные источники (лазерная искра, сильноточный разряд в ка-
пилляре и т. п.). Для регистрации У. и. служат фото-
материалы (преим. безжелатиновые или покрытые люмино-
568
УМНОЖИТЕЛЬ
фором), разл. детекторы, принцип действия к-рых основан
на способности У. и. вызывать ионизацию или фотоэффект
(счётчики фотонов, фотоэлементы, фотоэлектронные умно-
жители, ионизац. камеры и др.).
|На использовании У. и. основаны методы люминесцент-
ного анализа, фотоэлектронной спектроскопии, УФ микро-
скопии, дефектоскопии и др. Исключительно велика роль
У. и. в технологии (прежде всего в литографии).
УМНОЖЙТЕЛЬ ЧАСТОТЬ!, радиоэлектронное устрой-
ство, предназначенное для увеличения в целое число раз
частоты подводимых к нему периодич. электрич. колебаний.
Осн. параметр — коэф, умножения частоты т, определяе-
мый как отношение fBblx/fBX(fBX и (вых — частоты колеба-
ний на входе и выходе У. ч. соответственно). Характер-
ной особенностью У. ч. является постоянство m при изме-
нении (в нек-рой конечной области) fgx, а также пара-
метров У. ч. (напр., резонансных частот колебат. контуров
или резонаторов, входящих в состав У. ч.), т. е. в У. ч.
относит, нестабильность частоты колебаний при умножении
остаётся неизменной. Это важное св-во У. ч. позволяет
использовать их для повышения частоты стабильных коле-
баний (обычно получаемых от кварцевого задающего гене-
ратора) в разл. радиопередающих, радиолокац., измерит,
и др. установках; при этом m может достигать 10 и бо-
лее.
Наиболее распространены У. ч., состоящие из нелиней-
ного устр-ва (напр., транзистора, варикапа, катушки с фер-
ритовым сердечником, электронной лампы) и одного или
неск. электрич. фильтров. Нелинейное устр-во изменяет
форму входных колебаний, вследствие чего в спектре ко-
лебаний на его выходе появляются составляющие с часто-
тами, кратными fBx. Эти сложные колебания поступают на
вход фильтра, к-рый выделяет составляющую с заданной
частотой m fBX, подавляя (не пропуская) остальные. Нахо-
дят применение также У. ч., действие к-рых основано на
синхронизации колебаний автогенератора. В таких устр-вах
возбуждаются колебания с частотой fBX, к-рая стано-
вится в точности равной m fBX под действием поступаю-
щих на вход колебаний с частотой fBX. Недостаток этих
У. ч. — сравнительно узкая полоса значений fBX, при к-рых
возможна синхронизация.
Осн. проблема при создании У. ч. — уменьшение фазовой
нестабильности выходных колебаний (обусловленной слу-
чайным характером изменения их фазы), к-рая приводит к
увеличению относит, нестабильности частоты на выходе по
сравнению с соответствующей величиной на входе.
Лит.: Бруевич А. Н., Умножители частоты, М., 1970; Радиопередаю-
щие устройства на полупроводниковых приборах, М., 1973; Радиопередаю-
дие устройства, под ред. О- А. Челнокова, М., 1982.
У МНОЖИТЕЛЬНЫЙ СВЧ ДИбд полупроводниковый
диод, используемый для умножения частоты СВЧ сигнала.
Действие У. СВЧ д. основано на зависимости полного
электрич. сопротивления от величины внеш, сигнала. При
воздействии на У. СВЧ д. гармонич. сигнала с частотой
со 1 образуется спектр гармоник, кратных осн. частоте. С
помощью фильтра (напр., LC цепочки) выделяют нужную
гармонику и т. о. получают источник мощности Рп на часто-
те псоь Эффективность такого преобразования определяет-
ся характером нелинейности и потерями в диоде. Так, в У.
СВЧ д. типа нелинейного омич, сопротивления (к к-рым отно-
сятся точечные диоды с прижимным контактом, обладаю-
щие нелинейной вольт-амперной характеристикой) кпд пре-
образования не превышает 1 /п2. Такие У. СВЧ д. редко
используются в качестве умножителей частоты ввиду малых
кпд и уровней допустимой мощности. Наиболее широкое
распространение получили У. СВЧ д. типа нелинейной
ёмкости (см. Варикап), для к-рых возможно преобразова-
ние мощности осн. частоты в мощность гармоники с кпд,
близким к 1. К таким У. СВЧ д. относятся нек-рые плос-
костные диоды (с определённым распределением легирую-
щей примеси), Шоттки диоды и диоды со структурой ме-
талл — оксид — ПП (МОП-структурой). Умножение частоты
в них может осуществляться в трёх разл. режимах. В режи-
ме номинального возбуждения р—п-переход на-
ходится в запертом состоянии в течение всего периода вход-
ного сигнала. Нелинейность обусловлена степенным харак-
тером зависимости барьерной ёмкости р—п-перехода С
от приложенного напряжения U: C(U)~(<pK—U)~Y, где <рн —
контактная разность потенциалов, а показатель степени у
определяется законом распределения примеси в плоскости
р—п-перехода (у равен ’/2 для резкого р—п-перехода и
/з для плавного). Уровень преобразуемой мощности огра-
ничен величиной пробивного напряжения У. СВЧ д. В ре-
жиме перевозбуждения р—п-переход открывается
входным напряжением, приложенным к диоду в течение
части периода. При этом благодаря появлению диффузион-
ной ёмкости возрастает эффективный коэф, модуляции
ёмкости и соответственно возрастает уровень преобра-
зуемой мощности. Генерация гармоник в режиме рез-
кого восстановления связана с резким спадом
обратного тока при переключении диода из проводящего
состояния в запертое. Такой вид переходной характерис-
тики обусловлен тормозящим полем, создаваемым в базе
У. СВЧ д. спец, распределением легирующей примеси,
благодаря чему неосновные носители, инжектированные
при положит, напряжении, локализуются вблизи р—п-
перехода и почти полностью «вытягиваются» при измене-
нии полярности внеш, сигнала. Режим номинального воз-
буждения используется практически во всём диапазоне
СВЧ при небольших коэф, умножения (п=2—4). У. СВЧ
д. с резким восстановлением применяются для эффектив-
ной генерации гармоник высокой кратности (вплоть
до п=100).
К осн. параметрам У. СВЧ д. относятся: пробивное на-
пряжение, ёмкость перехода, предельная частота, мощ-
ность рассеяния, время жизни неосновных носителей, время
выключения, показатель нелинейности у. При изготовлении
У. СВЧ д. с пробивными напряжениями 30—120 В (реже
200—350 В) для преобразования уровней мощности от еди-
ницы до сотен Вт в диапазоне частот 0,5—15 ГГц исполь-
зуется Si, на более высоких частотах — GaAs. У. СВЧ д. при-
меняются для повышения стабильности частоты и мощ-
ности источников сантиметрового и миллиметрового диапа-
зонов волн и создания источников мощности в диапазоне
частот, где генерация с помощью транзисторов, лавинно-
пролётных диодов и диодов с междолинным переходом
электронов затруднена или невозможна.
Лит.: СВЧ-полупроводниковые приборы и их применение, пер. с англ.,
М., 1972; Пиль дон В. И., Полупроводниковые умножительные диоды, М.,
1981. В. И. Пи ль дон.
УНИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР, то же, что полевой
транзистор.
УНИФИЦЙРОВАННЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ
^ЗЕЛ, то же, что модуль.
УСИЛЙТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТбКА, ламповый или
транзисторный (в т. ч. в микроэлектронном исполнении)
усилитель сколь угодно медленно меняющихся электрич.
сигналов. У. п. т. обычно используют в приборах измерит,
техники и автоматики (в сочетании с разл. датчиками, напр.
фотоэлементом, термопарой), при измерении малых токов
и зарядов (т. н. электрометрич. У. п. т.), а также в электрон-
ных аналоговых вычислит, устр-вах — в качестве операцион-
ных усилителей. Для У. п. т. характерны медленные изме-
нения (дрейф) выходного напряжения или тока в отсутст-
вие входного сигнала, к-рые обусловлены рядом неконтро-
лируемых факторов: старением элементов усилителя, ко-
лебаниями темп-ры окружающей среды и напряжения
электропитания и др. Поэтому при разработке и исполь-
зовании У. п. т. проблеме уменьшения дрейфа уделяют осо-
бое внимание.
Различают У. п. т. прямого усиления и с преобразованием
по частоте. Действие У. п. т. прямого усиления осно-
вано на непосредств. усилении пост, либо медленно меняю-
щегося напряжения или тока за счёт энергии внеш, источ-
ника электропитания (рис. 1). Особенность У. п. т. прямого
усиления — отсутствие в цепях связи между усилит, каска-
дами реактивных элементов (конденсаторов, трансформато-
ров). В таких У. п. т. проблема дрейфа решается непо-
569
УСИЛИТЕЛЬ
средств, уменьшением его в каждом из каскадов усилителя,
и прежде всего — во входном. Для этого используют
дифференц. каскады (рис. 2), в к-рых уменьшение раз-
ностного дрейфа на выходе достигается тщательным сим-
метрированием обоих плеч.
В У. п. т с преобразованием по частоте
(рис. 3) входной, медленно меняющийся сигнал преобра-
зуется (моделируется) с помощью вспомогат. колебаний
с амплитудой, пропорциональной амплитуде на входе уси-
лителя, преобразованный сигнал усиливается бездрейфо-
вым (с реактивными элементами связи между каскадами)
усилителем, а затем детектируется (демодулируется) для
выделения усиливаемого напряжения, повторяющего
форму входного сигнала.
У совр. У. п. т. в микроэлектронном исполнении коэф,
усиления достигает 106, их полоса пропускания в пределах
от 0 до 100 МГц, а дрейф в течение длит, промежутка
времени (неск. десятков ч) и в широком диапазоне темп-р
(от —60 до 4-100 °C) не превышает неск. десятков мкВ
Лит.: Войшвилло Г. В., Современная техника усиления сигналов, М.,
1978; Зангер Г., Электронные системы. Теория н применение, пер. с англ.,
М., 1980
УСИЛИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИИ,
устройство, предназначенное для увеличения интенсивности
электрич. (электромагнитных) колебаний (с сохранением их
частотного спектра и фазовых соотношений) за счёт энер-
гии вспомогат. (управляемого) источника пост тока либо за
счёт энергии др. электрич. колебаний. Наиболее широко
используются в телевиз., радиолокац. аппаратуре, в аппара-
туре радиосвязи, записи и воспроизведения информации,
в устр-вах автоматики, измерит, и вычислит техники и т. д.
Процесс усиления электрич колебаний представляет
собой воздействие усиливаемых колебаний на источник
питания через усилит, элемент — транзистор, электронную
лампу, туннельный диод, вариконд и т. п. При этом су-
щественно, что управляемая мощность Ро (источника пита-
ния) заметно превышает управляющую мощность Pi (источ-
ника усиливаемых колебаний), наз. входной мо щ-
ностью (рис. 1). Часть Ро, отдаваемая во внеш, цепь
(в нагрузку), наз. выходной мощностью Рг. Способ-
ность У. э. к. увеличивать интенсивность колебаний оце-
нивается прежде всего коэффициентом усиле-
ния по мощности (коэффициентом перед а-
ч и) Кр=Рг/Р1>1, либо коэффициентом усиления
по напряжению Kj^Uz/Ui, либо коэффициентом
усиления по току K,=h/li (Ui, li и Lb, I? — напря-
жение и ток соответственно на входе и выходе У. э. к.).
Помимо коэф, усиления У. э. к. характеризуются полосой
пропускаемых частот, коэф, нелинейных искажений, сигна-
лов, диапазоном допускаемых изменений уровня входных
сигналов, внутр, шумами. Если ниж. граничная частота
полосы пропускаемых частот сколь угодно близка к нулю,
то это усилитель постоянно™; тока,- если она отде-
лена от нуля нек-рым интервалом—усилитель пере-
менного тока. По диапазону рабочих частот усилители
перем, тока подразделяются на усилители низкой (звуко-
вой), высокой и сверхвысокой частоты. Различают также
селективные (избирательные) и апериодические (неизбира-
тельные) У. э. к. К селективным относятся, напр., усилители
высокой и промежуточной частоты в радиоприёмниках;
первые обычно содержат каскады с колебат. контурами,
настроенными постоянно на одну частоту (резонансные
Усилитель постоянного тока. Рис. 1. Схема
простейшего однотактного усилителя постоянного
тока: Т — транзистор; С — стабилитрон: U„ —
напряжение на входе; UBfctX — напряжение на вы-
ходе; Е — напряжение источника электропитания;
R — резистор.
Рис. 2. Схема простейшего дифференциального
(двухтактного) каскада усилителя постоянного
тока: Г — транзистор; UBX—напряжение на вхо-
де; Овых— напряжение на выходе; Е— напряже-
ние источника электропитания; R — резистор.
Усилитель электрических колебаний. Рис. 1.
Структурная схема усиления электрических коле-
баний: 1 — усилитель; 2 — источник питания; 3 —
источник сигнала; 4 — нагрузка; е( — источник
усиливаемых колебаний с внутренним сопро-
тивлением R(; Rh—сопротивление нагрузки; fi,
UBX, Р| — соответственно ток, напряжение и
мощность на входе усилителя; l3, UBb1x, Р-г—-
соответственно ток, напряжение и мощность
на выходе усилителя; Р — мощность источника
питания.
Рис. 3. Усилитель посто-
янного тока с преобра-
зованием по частоте:
а — блок-схема; б —
временные диаграммы
напряжения в точках 1,
2, 3, 4; М — модулятор;
У — бездрейфовый уси-
литель, ДМ — демоду-
лятор; UBX—напряже-
ние на входе; UBfc(x — на-
пряжение на выходе;
Ui, 1?2, l/з, U< — напря-
жения в соответствую-
щих точках усилителя;
t — время.
б
УСИЛИТЕЛЬ
570
усилители), вторые снабжены полосовыми электрич. фильт-
рами, позволяющими приблизить форму амплитудно-час-
тотной характеристики усилителя к идеальной (прямоуголь-
ной). К апериодическим относятся усилители звуковой час-
тоты, видеоусилители, широкополосные усилители и др.
В зависимости от вида применяемых усилит, (управляю-
щих) элементов различают ламповые, транзисторные, диод-
ные регенеративные У. э. к., параметрич. усилители, ди-
электрич. усилители, магн. усилители, У. э. к. на клистронах
и ЛБВ, квантовые усилители.
Простейшие У. э. к. выполняются на одном усилит, эле-
менте (однокаскадные усилители); для получения значит,
коэф, усиления применяют более сложные У. э. к., содер-
жащие неск. каскадов усиления. Наибольшее распростране-
ние получили У. э. к. на ЭВП (триодах, тетродах, пентодах) и
транзисторах (биполярных и полевых). В совр. радиоэлект-
ронных устр-вах преим. используются транзисторные У. э. к.
В зависимости от того, какой из выводов усилит, элемента
является общим для входа и выхода, различают усилит,
каскады, в к-рых транзисторы (биполярный или полевой)
Рис. 2, Принципиальные схемы усилителей на би-
полярных и полевых транзисторах с общим
эмиттером (а), общим истоком (б), общей
базой (а), общим затвором (г),общим кол-
лектором (д), общим стоком (е); Э, Б, К —
эмиттер, база, коллектор; И, 3, С — исток,
затвор, сток; е;— источник усиливаемых колеба-
ний с внутренним сопротивлением R;; RM—
сопротивление нагрузки; Екэ, Е6э, Еди, Еси—
источники постоянного тока соответственно в це-
пях коллектор — эмиттер, база эмиттер, за-
твор — исток, сток — исток.
571
УСИЛИТЕЛЬ
включены по схеме с общими эмиттером или истоком
(рис. 2, а, б), с общими базой или затвором (рис. 2, в, г)
либо с общими коллектором или стоком (рис. 2, д, е). При
использовании в качестве усилит, элемента триода он вклю-
чается соответственно по схеме с общим катодом, управ-
ляющим электродом (сеткой) или с общим анодом. Усилит,
каскады с общим коллектором, стоком или анодом наз.
соответственно эмиттерными, истоковыми или катодными
повторителями»
Большинство совр. У. э. к., используемых в радиоэлектрон-
ной аппаратуре, выполняются в виде микросборок, гибрид-
ных и интегральных схем средней и большой степени
интеграции.
Применение У. э. к. Усилители низкой (звуковой)
частоты (рис. 3) применяются, напр., в звуковоспроиз-
водящей аппаратуре, радиоприёмниках и телевизорах, в
устр-вах автоматики и вычислит, техники.
Усилитель высокой частоты выполняется с
одним (рис. 4) или неск. каскадами усиления чаще всего
Рис. 3. Принципиальная схема усилителя низкой
частоты: а — усилитель мощности с трансформа-
торным выходом (UBK — входной сигнал, Т —
транзистор, Тр — выходной трансформатор, Ек—
источник постоянного тока в цепи коллектора,
Есм — источник постоянного тока в цепи сме-
щения, Гр — громкоговоритель); б — двухтакт-
ный усилитель мощности на транзисторах с прово-
димостью разного типа (UB> — входной сигнал,
Т। — транзистор каскада предварительного усиле-
ния, Т2, Тз — транзисторы разного типа проводи-
мости в выходном каскаде, Гр — громкоговори-
тель, Ен — источник постоянного тока).
Рис. 5. Принципиальная схема видеоусилителя
ВД — видео детектор; Tt, Т2—транзисторы; К —
кинескоп; УЗ — усилитель звуковых сигналов;
RK— регулятор контрастности; R„— регулятор
яркости; Ек— источник постоянного тока в цепи
коллектора; ЕСм— источник постоянного тока
в цепи смещения.
Рис. 4» Принципиальная схема однокаскадного
резонансного усилителя высокой частоты (вход-
ной каскад радиоприёмника): L|Ci—входной ре-
зонансный контур; L/—витки связи; Т — тран-
зистор; L3C1— выходной резонансный контур
(С и Сз имеют общий регулятор для согла-
сованной настройки контуров); АРУ — автомати-
ческая регулировка усиления; Ек— источник
постоянного тока в цели коллектора.
Рис. 6. Принципиальная схема дифференциаль-
ного усилителя: UBJ||, UBM2 — входные сигналы;
ивыя1, Овыя2—выходные сигналы; Ti, Т,— одно-
типные транзисторы; Ек— источник постоянного
тока в цепи коллектора.
Рис. 7. Принципиальная схема усилительного кас-
када, выполненного по схеме Дарлингтона:
Ti—Т2 — составной транзистор; UBK — входной
сигнал; UBWK— выходной сигнал; Ек — источник
постоянного тока в цепи коллектора.
УСИЛИТЕЛЬ
572
с резонансным колебат. контуром на выходе. Применяет-
ся в радиоприёмных и радиопередающих устр-вах,
измерит, аппаратуре и др.
Видеоусилители — широкополосные У. э. к. (рис. 5)
используются в радиолокац. и телевиз. аппаратуре для
усиления видеосигналов до уровня, необходимого для нор-
мальной работы ЭЛП. Мн. видеоусилители можно рассмат-
ривать как У. э. к. низкой частоты, у к-рых значительно
расширена полоса пропускаемых частот.
Дифференциальный усилитель — У. э. к с двумя
идентичными усилит, элементами на входах (рис. 6); вы-
ходной сигнал в таком усилителе пропорционален разности
потенциалов (амплитуд сигналов) на его входах, т. е.
разностному (дифференциальному) сигналу. Приме-
няется как смеситель, ограничитель амплитуд, модулятор,
умножитель частоты; часто входит в состав операц. уси-
лителей.
Схема Дарлингтона — усилит, каскад обычно на сос-
тавном транзисторе (рис. 7), имеющий очень большой
коэф усиления по току 0о6щ=0 -02, где 0 и 02— коэф,
усиления по току соответственно первого и второго тран-
зисторов. Используется в транзисторной логике, а также в
У. э. к. низкой частоты, генераторах и переключающих
устр-вах.
Лит.: Войшвилло Г. В., Современная техника усиления сигналов, М-,
1978; Мзндл М., 200 избранных схем электроники, пер. с англ., М., 1980.
С. Д. Дмитриев.
УСИЛИТЕЛЬ ЯРКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ, электрон-
ный прибор для увеличения яркости световых изображе-
ний, действие основано на преобразовании светового изо-
бражения, спроецированного на фоточувствит. слой, в
электрич. сигналы (см. Фотоэффект), к-рые затем вновь пре-
образуются в световое изображение, напр в катодо- или
электролюминесцентном слое (см. Люминесценция). Су-
ществуют У. я. и. двух типов.
У . я. и. с внешним фотоэффектом содержит два
параллельных друг другу слоя — фоточувствительный и
катодолюминесцентный, разделённые вакуумным проме-
жутком, где создаётся ускоряющее электрич. поле. Эл-ны,
испускаемые фотослоем под действием света, ускоряются
электрич. полем и возбуждают катодолюминесцентный
слой. В результате на нём формируется световое изобра-
жение, соответствующее изображению на фотослое. Уси-
ление яркости изображения достигается за счёт энер-
гии источника ускоряющего напряжения. У. я и. этого
типа относятся к электронно-оптическим преобразова-
телям.
У . я. и. с внутренним фотоэффектом обычно
состоит из последовательно расположенных слоёв: проз-
рачного электрода, фотопроводящего слоя, электролюми-
несцентного слоя и второго прозрачного электрода. Между
электродами приложено перем, напряжение 250—400 В
(частота 400—3000 Гц). При проецировании светового изо-
бражения электропроводность освещённых участков фото-
слоя меняется и на примыкающем электролюминесцентном
слое создаётся распределение потенциалов, соответствую-
щее распределению освещенности (яркости) изображения
на фотослое. Поскольку электролюминесцентный слой
излучает при возбуждении его электрич. полем, то
в результате в нём образуется световое изображе-
ние, усиленное по сравнению с первичным за счёт энер-
гии электрич. поля. В нек-рых У. я. и. вместо электролю-
минесцентного слоя используется слой жидкого кристал-
ла (см. Жидкокристаллический преобразователь изобра-
жения).
Лит.: Прикладная электролюминесценция, под ред. М. В. Фока, М.,
1974. И. Я. Лямичен.
УСКОРИТЕЛИ ЗАРАЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, установки
для получения заряженных частиц (электронов, протонов,
атомных ядер, ионов и др.) больших энергий посредством
их ускорения в электрич. поле. Заряженные ч-цы в уско-
рителях движутся в вакуумной камере (исключающей
их рассеяние в газе) либо практически по прямой линии
(такие У. з. ч. наз. линейными), либо по траектории,
близкой к окружности или спирали (циклические У. з. ч.).
Поле для ускорения заряженных ч-ц создаётся либо радио-
технич. устр-вами (генераторами), либо при помощи др.
заряженных ч-ц (электронных пучков, электронных колец,
плазменных волн). По характеру ускоряющего поля раз-
личают нерезонансные (индукционные и высоковольтные)
и резонансные У. з. ч.
Наиболее просты высоковольтные нерезонансные У. з. ч.,
в к-рых ч-цы получают энергию в результате непосредств.
ускорения их в постоянном электрич. поле ускоряющего
промежутка — промежутка между двумя электродами с вы-
сокой разностью потенциалов; такие установки позволяют
получать ч-цы с энергией ~1 МэВ. Значительно большую
энергию приобретают ч-цы в резонансных ускорителях,
в к-рых непрерывное ускорение ч-ц обеспечивается много-
кратным прохождением ими ускоряющего промежутка
в те моменты времени, когда ускоряющее ВЧ электрич.
поле оказывается направленным в сторону движения ч-ц.
Т. о., заряженные ч-цы приобретают большую энергию
даже при сравнительно невысоком ускоряющем напряже-
нии Благодаря этой особенности резонансные У. з. ч.
получили преим. распространение. Совр. линейные резо-
нансные ускорители способны разгонять эл-ны до энергий
2—22 ГэВ, протоны — до 600—800 МэВ, ионы — до
10—14 МэВ. Ч-цы больших энергий получают на циклич.
ускорителях, к к-рым относятся ускорители эл-нов — бета-
трон, микротрг ’ синхротрон и ускорители протонов и др.
тяжёлых ч-ц — циклотрон, фазотрон, синхрофазотрон. Все
циклич. ускорители, за исключением бетатрона, резо-
нансные.
Бетатрон — единств, циклич. У. з. ч. нерезонансного
типа; заряженные ч-цы движутся в нём по кольцевой
орбите и ускоряются вихревым электрич. полем. Приме-
няются для получения пучков эл-нов с энергией 100—
300 МэВ.
Микротрон (электронный циклотрон) представляет
собой резонансный циклич. У. з. ч. непрерывного действия,
в к-ром и управляющее магн. поле, и частота ускоряющего
электрич. поля постоянны во времени. Микротрон позво-
ляет получать эл-ны с энергией ~30 МэВ. Часто микро-
трон используется в качестве источника эл-нов в син-
хротронах.
Синхротрон — циклич. резонансный У. з. ч., в к-ром
управляющее магн. поле изменяется во времени, а частота
ускоряющего электрич. поля остаётся постоянной; эл-ны
движутся почти по круговой орбите. На синхротронах полу-
чают эл-ны с энергией 6—12 ГэВ.
Циклотрон представляет собой циклич. резонансный
У. з. ч. с постоянным во времени управляющим магн.
полем и пост, частотой ускоряющего электрич. поля;
ч-цы в циклотроне движутся по плоской развёртывающей
спирали. Работает в непрерывном режиме. Применяется
для ускорения протонов и др. тяжёлых ч-ц до энергий
0,5—1,0 ГэВ.
Фазотрон (синхроциклотрон) — циклич. резо-
нансный У. з. ч., в к-ром магн. поле постоянно во времени,
а частота ускоряющего поля постепенно уменьшается;
тяжёлые ч-цы движутся по спирали от центра вакуумной
камеры, где располагается их источник, к периферии.
Применяется для ускорения тяжёлых ч-ц до энергий
~1 ГэВ.
Синхрофазотрон — циклич. резонансный У. з. ч., в
к-ром управляющее магн. поле и частота ускоряющего
электрич. поля изменяются одновременно. Применяется для
ускорения тяжёлых ч-ц до энергий 10—3000 ГэВ. Синхро-
фазотрон для ускорения протонов наз. протонным син-
хротроном.
У . з. ч. применяются при исследованиях в области физики
элементарных ч-ц, ядерной физики и физики твёрдого
тела, а также в др. областях науки и техники (химии,
биофизике, геофизике, медицине, энергетике, метал-
лургии).
Лит.: Комар Е. Г., Основы ускорительной техники, М-, 1975; Лебе-
дев А. Н., Шальнов А. В., Основы физики и техники ускорителей
[т. 1], М., 1981.
573
ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ
ФАЗОВАЯ СКОРОСТЬ (Уф), скорость перемещения
в пространстве фазы монохроматической (гармонической)
волны. Выражается через частоту колебаний f и длину волны
X ф-лой: v^ — f-X. В отличие от групповой скорости Ф. с.
не связана с переносом энергии, поэтому может принимать
любые значения, включая значения, превышающие скорость
эл.-магн. волны в вакууме с, а также отрицательные
(если групповую скорость считать положительной). Методы
измерения Ф. с. различны в зависимости от соотношения
между Уф и с. При Уф<Сс Ф. с. эл.-магн. волны можно
измерить, используя тот факт, что поток заряженных ч-ц,
движущийся со скоростью, близкой Уф, эффективно взаи-
модействует с волной (как, напр., в ЛБВ, ЛОВ, линейных
ускорителях заряженных ч-ц). Произвольное значение уф
можно измерить косвенно, напр. по углу преломления
волн на границе раздела двух однородных сред, по рас-
пределению поля стоячей волны в линиях передачи и в
замедляющих системах. Если в среде или в линии имеется
затухание и зависимость поля от координаты определяется
комплексным волновым числом к [поле пропорционально
ехр i(2nff—kz)], то Ф. с. выражается ф-лой: v0=2nf/Rek.
Ф Р. А. Силин.
ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ, общее название электрич. уст-
ройств, предназначенных для изменения фазы эл.-магн.
колебаний на выходе устройства относительно фазы колеба-
ний на его входе. Конструкция Ф. зависит от диапазона
частот, для к-рого он предназначен, пределов изменения
фазы и точности её установки. На НЧ и в диапазоне
радиочастот (до неск. МГц) в качестве Ф. обычно при-
меняют четырёхполюсники, состоящие из резисторов, ка-
тушек индуктивности и конденсаторов Простейший Ф.—
фазосдвигающая цепь (рис. 1). Такой Ф. обычно
используют для создания фиксированного фазового сдвига
в пределах от 0 до 90°. В фазосдвигающих цепях
с сосредоточенными параметрами сдвиг фаз обусловлен
действием реактивных элементов, с распределёнными пара-
метрами — конечным временем распространения электрич.
сигнала от входа цепи до её выхода. Более совершенны
Ф., собранные по мостовой схеме из трех резисторов
и одного конденсатора, к-рые обеспечивают регулируемый
сдвиг фаз в пределах от 0 до 180°. Применяются также
транзисторные (или ламповые) мостовые Ф., в состав к-рых
входит устр-во, преобразующее входное напряжение в два
напряжения, сдвинутых по фазе на 180° (фазоинвертор;
рис. 2).
В диапазоне дециметровых и более коротких волн при-
меняют СВЧ фазовращатели, собранные из отрезков
СВЧ линий передачи, в к-рых фазовый сдвиг осуществля-
ют посредством изменения электрич. длины линии 1Э(1Э=
= 2зт1/Хв, где I — геометрии длина линии, Хв— длина
волны в линии). СВЧ Ф. подразделяются на регулируемые
и нерегулируемые. К регулируемым СВЧ Ф. относятся:
1) раздвижная секция коаксиальной линии, регулируемая
посредством изменения I; 2) волноводный диэлектрич.
СВЧ Ф.— отрезок волновода, содержащий перемещаемую
пластину из диэлектрика; управление фазовым сдвигом в
таком Ф. основано на изменении фазовой скорости волны
и X, при изменении положения пластины в волноводе; 3) сжи-
маемая секция — отрезок прямоугольного волновода, уз-
кие стенки к-рого снабжены упругими подвесками, позволя-
ющими изменять ширину волновода (и тем самым Хв);
4) мостовой СВЧ Ф.— многоплечевое устр-во (коаксиаль-
ное или волноводное), снабжённое двумя согласованно
изменяющимися по длине короткозамкнутыми отрезками
линии передачи (шлейфами), включёнными в осн. линию,
по к-рой осуществляется передача энергии СВЧ от генера-
тора к нагрузке, последовательно с нагрузкой или парал-
лельно ей; 5) Ф. с ПП элементами (такими, как полупровод-
никовые диоды с р—i—п-структурой, варикапы), феррито-
выми устр-вами, сегнетоэлектриками, плазменные. Пер-
спективны СВЧ Ф на р—i—п-диодах, используемых в ка-
честве коммутац. элементов. Диоды позволяют изменять
Фазовращатель. Рис. 1. Электрические схемы
простейших фазосдвигающих цепей: L — катушка
индуктивности; R — резистор; С — конденсатор;
— сдвиг фаз; w — угловая частота.
Рис. 3. Схемы конструкций простейшим феррито-
вых фазовращателей — взаимного с непрерыв-
ным управлением фазовым сдвигом (а) и не-
взаимного с фиксированным фазовым сдвигом
(б): Н — напряжённость внешнего магнитного
поля.
О-----:----
A<p=arctq
б
Вход L
с
о------IP
Вход
Выход
-о
о--------------о
ДСР = —arctqwRC
г
Д<^ = агс1ч^С
в
Рис. 2. Принципиальная схема транзисторного
фазойнвертора с разделённой нагрузкой: Т —
транзистор; Rg, Rk, Ra—резисторы в цепях
смещения базы, коллектора и эмиттера; Ci, С? —
разделительные конденсаторы; Ек—источник
питания.
ФАЗОВЫЙ
574
фазовый сдвиг ступенчато посредством либо прямого изме-
нения I, либо подключения к линии (через диоды) набора
шлейфов. Распространены также ферритовые Ф., работа
к-рых основана на использовании Фарадея эффекта на
СВЧ и явления ферромагнитного резонанса в намагничен-
ном феррите. Ферритовые Ф. подразделяются на взаим-
ные (рис. 3, а), обеспечивающие одинаковый фазовый сдвиг
для обоих направлений распространения волны, и невзаим-
ные (рис. 3, 6), в к-рых сдвиг фаз для волн, распростра-
няющихся в противоположных направлениях, неодинаков.
Нерегулируемый Ф. реализуют в виде калиброванного
по фазе отрезка линии передачи, фазовый сдвиг в к-ром
достигается подбором значения его длины, размеров попе-
речного сечения (при использовании волновода) либо
эффективной диэлектрич. проницаемости.
Ф. применяется в устр-вах радиотехники, автоматики,
вычислит., измерит, техники, СВЧ техники для изменения
формы входного сигнала, компенсации фазовых искажений,
фазовой модуляции, выравнивания электрич. длин линий
передачи, создания заданных фазовых сдвигов сигналов в
когерентных радиосистемах (напр., в фазированных антен-
ных решётках) и др.
Лит.: СВЧ устройства на полупроводниковых диодах, М., 1969; Вали-
тов Р- А., Сретенский В. Н., Радиотехнические измерения, М., 1970;
Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 иэд., т. 1, М.„ 1970;
Бова Н. Т-, Стукало П. А., Храмов В. А., Управляющие устройства
СВЧ, К., 1973; Кушнир ф. В., Радиотехнические измерения, 3 изд. М.,
1975.
ФАЗОВЫЙ сдвиг (сдвиг фаз), отставание во вре-
мени одного периодического (или квазипериодического)
процесса от другого, выраженное в радианах, градусах,
долях периода или длины волны. Понятие Ф. с. обычно
применяют к гармонич. колебаниям, напр. между током
и напряжением в цепи перем, тока, между напряжениями
и токами в разных точках длинной линии, антенны и т. д.
Ф. с. играет важную роль при прохождении сигнала через
системы, содержащие реактивные элементы, предназначен-
ные для сдвига сигнала во времени (фазовращатели,
линии задержки и др.), в оптике (см. Когерентность) и т. д.
В общем случае Ф. с. неодинаков для гармонич. составляю-
щих (гармоник) разл. частот, что является причиной иска-
жения формы электрич. сигналов в усилителях, линиях
задержки и т. д.
ФАЗОЧАСТбТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА (ФЧХ), ха-
рактеристика линейной электрич. цепи, выражающая за-
висимость сдвига по фазе между гармонич колебаниями
на выходе и входе этой цепи от частоты гармонич.
колебаний на её входе. ФЧХ используются в основном
для оценки фазовых искажений формы сложного сигнала
(напр., видеосигнала), вызываемых неодинаковой задержкой
во времени его отд. гармонич составляющих при их про-
хождении по электрич. цепи, в радиотехнич. системах,
основанных на фазовых методах обработки сигналов, в сис-
темах многоканальной связи, в измерит, устр-вах и др.
Для подавляющего большинства электрич. цепей ФЧХ
однозначно связана с амплитудно-частотной характе-
ристикой.
ФАКСИМИЛЬНЫЙ АППАРАТ (от лат. fac simile —
делай подобное), фототелеграфный аппарат, ком-
плекс механич., светооптич. и электронных устройств для
передачи изображений неподвижных плоских оригиналов
(печатного или рукописного текста, карт, фотографич. сним-
ков, чертежей и т. п.) по электрич. линиям связи с воспро-
изведением изображения в виде его факсимильной копии.
Существуют Ф. а. для передачи цветных и чёрно-белых
двухуровневых (с 2 градациями яркости) и многоуровневых
(полутоновых) изображений.
В комплект аппаратуры для факсимильной связи входят
передающий и приёмный Ф. а. (рис.). В передающем Ф. а.
(или передатчике в приёмопередающем Ф. а.) светооптич.
система формирует узкий световой луч, к-рый с помощью
развёртывающего устр-ва перемещается по всей поверх-
ности оригинала. Отражённый световой поток (изменяющий-
ся по интенсивности в соответствии с отражат. способ-
ностью освещаемого участка) преобразуется фотоэлектрич.
преобразователем в видеосигнал, к-рый после усиления
направляется в линию связи. Часто для повышения досто-
верности передачи изображения аналоговый видеосигнал,
несущий информацию о яркости (или цвете) оригинала,
преобразуется в цифровой код и передаётся на приёмный
Ф. а. в виде кодир. последовательности импульсов. В при-
ёмном Ф. а. поступающие сигналы усиливаются и преобра-
зуются в модулированный по яркости или интенсивности све-
товой или электронный луч либо в электрич. ток пере-
менной амплитуды (воздействующий на электрич. щёточный
контакт, игольчатое, матричное печатающее устр-во или
точечный нагреват. элемент), посредством к-рых на поверх-
ность материала копии переносится («вырисовывается»)
изображение оригинала. В качестве материала копий исполь-
зуются фотобумага и фотоплёнка, электрографии., электро-
термии., электрохим. и обычная писчая бумага и др. мате-
риалы.
Развёртывающие устр-ва Ф. а. подразделяются на ме-
ханические и электронные. Наибольшее распространение
получили механич. развёртывающие устр-ва барабанного,
плоскостного или дугового типа. Как правило, развёрты-
вающие устр-ва передающего и приёмного Ф. а. однотип-
ны; синхронизация развёртки обеспечивается, напр., либо за
счёт питания электроприводов Ф. а. от автономных высоко-
стабильных электрич. генераторов с автоподстройкой час-
тоты, либо с помощью синхросигналов, передаваемых
вместе с видеосигналами.
Лит.: Свет С. Д., Принципы построения цифровых факсимильных
систем связи, М-, 1978; Орловский Е. Ло, Передача факсимильных
изображений, М., 1980. А. Н. Енгалычев.
Факсимильным аппарат. Функциональная схема
(упрощённая) передачи факсимильной информа-
ции: РУ — развёртывающее устройство барабан
ного типа; СУ — синхронизирующее устройство;
СЛ — световой луч; ФЭ — фотоэлемент; ОУ —
операционный усилитель; АЦП — аналого-циф-
ровой преобразователь; ЛУС — линейный усили-
тель; ЛС — линия связи; ЦАП — цифро-аналого-
вый преобразователь; ПУ — пишущее устройство.
575
ФЕРРИМАГНЕТИЗМ
ФАРАДЁЯ ЭФФЁКТ [по имени англ, физика М. Фара-
дея (М. Faraday)], один из эффектов магнитооптики, заклю-
чающийся во вращении плоскости поляризации света при
его распространении в намагниченном веществе. Открыт в
1845 М. Фарадеем. Ф. э. максимален, если свет распрост-
раняется параллельно или антипараллельно вектору намаг-
ниченности среды. диа- и парамагнетиках в полях,
меньших насыщения, Ф. э. пропорционален длине образца
и напряжённости внеш. магн. поля_/^; уд. вращение плос-
кости поляризации не превышает 10 град/Э - см. В ферро-
и ферримагнетиках, прозрачных в оптич. области, Ф. э.
от Н практически не зависит (поскольку роль внеш. магн.
поля сводится к намагничиванию материала до насыще-
ния) и определяется суммарным вкладом магн. моментов
подрешёток. Ф. э. наблюдается также в СВЧ диапазоне
(особенно в окрестности ферромагнитного резонанса), где
он определяется гл обр. разницей значений магн. прони-
цаемости ц__ и ц ) для лево- и правополяризованных волн
(в отличие от Ф. э. в оптич. диапазоне, где решающий
вклад даёт разница диэлектрич. проницаемостей е_ и ).
Ф. э лежит в основе работы магнитооптич. ИС (см Маг-
нитные интегральные схемы), модуляторов, дефлекторов
световых пучков, затворов, оптич. вентилей, транспарантов
и др. оптоэлектронных устройств. В СВЧ диапазоне Ф э.
широко используется для создания разл. невзаимных устр-в:
ферритовых вентилей, фазовращателей, циркуляторов,
линий задержки и др. А. Я. червоненкис.
ФЕДОТОВА — КЙРКА ЭФФЁКТ [по имени сов. учё-
ного Я. А. Федотова и амер, учёного К. Т. Кирка (С. Т. Kirk)],
деформация области пространственного заряда р—п-пере-
хода транзистора под влиянием тока неосновных носителей
заряда высокой плотности. Обнаружен и объяснён в 1957
сов. учёным Я. А. Федотовым на основе исследований
зависимости частотных св-в транзисторов от тока коллекто-
ра; описан впоследствии амер, учёным К. Т. Кирком.
Ф.— К. э. проявляется в биполярных транзисторах, когда
концентрация неосновных носителей заряда становится
соизмеримой с концентрацией ионизир. примесей (в кол-
лекторе диффузионного транзистора или в базе сплавного
транзистора). В частности, в дрейфовом транзисторе
Ф.— К э. приводит к уменьшению электрич. поля в пере-
ходе на границе базы с коллектором, увеличению эффек-
тивной ширины базы и уменьшению ср. скорости переноса
носителей. В результате возрастает время пролёта носите-
лей заряда от эмиттера к коллектору, увеличиваются ре-
комбинац. потери, усиливаются модуляция границ областей
под действием перем, напряжения сигнала и внутр, обрат-
ная связь в приборе Ф.— К. э. проявляется в рабочей
области токов в транзисторах с малой площадью электродов,
вызывает ухудшение частотных и усилит, св-в прибора,
увеличение коэф. шума. Ф — К. э необходимо учитывать
при конструировании совр. СВЧ мощных и малошумящих
транзисторов; один из путей предотвращения эффекта —
увеличение концентрации примесей (напр , в коллекторной
области дрейфового транзистора).
На основе Ф.— К. э. разработаны биполярные транзис-
торы, обладающие резким спадом их граничной частоты
при увеличении тока. Эти приборы, отличающиеся низким
уровнем нелинейных искажений, предназначены для систем
автоматич. регулировки усиления, напр. в радио- и телеви-
зионных приёмниках (рабочий ток лежит в пределах от
2 до 10 мА, плотность тока обычно составляет неск.
кА/см2).
Лиг.: Кремниевые планарные транзисторы, под ред. Я. А. Федотова,
М., 1973; Kirk С. Т., «IRE Trans, in Electron Devices», 1962, v. ED—9,
№ 2, p. 164—74. A. JI. Филатов-
ФЁРМИ УРОВЕНЬ (Ферми энергия), характерное
значение энергии £F, разделяющее при абс. нуле темп-ры
свободные и заполненные энергетич. уровни системы частиц
с полуцелым спином (фермионов). При 7=0 ч-цы занимают
все состояния с энергиями, не превосходящими &F; сос-
тояния с энергиями, большими £F, свободны. Понятие
Ф. у. важно для твёрдых в-в с частично заполненными
или перекрывающимися зонами (см. Зонная теория) —
металлов, полуметаллов, бесщелевых ПП. Для таких в-в зна-
чение Ф. у. совпадает с химическим потенциалом системы
эл-нов при 7=0. При 7=/=0, но таких, что k7<£F, где к—
постоянная Больцмана (напр., в металлах это обычно со-
ответствует темп-рам Т<105 К), согласно Ферми — Дирака
распределению в системе имеется небольшое кол-во ч-ц
с энергиями, превосходящими fiF на величину кТ, и такое
же кол-во незанятых состояний (дырок), с £<£F. Боль-
шинство физ. св-в этих в-в при таких темп-рах опреде-
ляется поведением эл-нов с энергиями, лежащими в узкой
области (шириной ~кТ) в окрестности fiF.
Энергии £f соответствует изоэнергетич. поверхность
(Ф ерми поверхность) в пространстве обратной решёт-
ки. Геометрич. св-ва этой поверхности (форма, кривизна,
конфигурация сечений) определяют, в частности, поведе-
ние в-в в магн. полях (см., напр., Гальваномагнитные
явления).
В собственно ПП и диэлектриках хим потенциал эл-нов
при 7=0 численно равен энергии середины запрещённой
зоны. Его также часто (не вполне корректно) наз. Ф. у.
Поэтому при рассмотрении контактных явлений, механизма
образования области пространств, заряда в полупроводни-
ковых переходах, когда говорят о выравнивании Ф. у. в
состоянии термодинамич равновесия, в действительности
имеют в виду выравнивание хим. потенциалов.
Ферми квазиуровни. В ПП ср. время между актами
рождения и рекомбинации неравновесных эл-нов и дырок
(время жизни неравновесных носителей заряда) обычно во
много раз больше времени установления теплового рав-
новесия с крист, решёткой (времени релаксации). Это позво-
ляет при описании распределения по энергиям нерав-
новесных носителей заряда использовать распределение
Ферми — Дирака, однако в этом случае Ф. у. для эл-нов
и дырок оказываются различными. Такие Ф. у. получили
назв. электронного и дырочного квазиуровней Ферми.
В процессе релаксации квазиуровни стремятся друг к другу
и совпадают при установлении равновесия. Использование
квазиуровней Ферми удобно при решении широкого круга
задач по расчёту вольт-амперных и др. характеристик ПП
структур, анализе разл. фотоэлектрич. явлений в ПП лазе-
рах, фотодиодах и т д
Лит.; Пи кус Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов, М.,
1965; Ансельм А. И., Введение в теорию полупроводников, 2 изд., М.,
1978; Ашкрофт Н., Мермин Н., Физика твердого тела, пер. с англ.,
т. 1—2, М., 1979; 3 и С. М.. Физика полупроводниковых приборов, пер.
с англ., кн. 1, М., 1984. В. А. Гергель, И. М. Соколов.
ФЁРМИ — ДИРАКА РАСПРЕ ДЕ ЛЁ НИЕ [по имени
итал. физика Э. Ферми (Е. Fermi) и англ, физика П. Дирака
(Р. Dirac)], описывает равновесное распределение по уров-
ням энергии системы тождественных частиц с полуцелым
спином — фермионов (электронов, электронных воз-
буждений в твёрдых телах, протонов и нейтронов в ядрах
и т. д.). Такие системы можно считать идеальными кван-
товыми газами, подчиняющимися статистике Ферми — Ди-
рака, в соответствии с к-рой в каждом квантовом состоя-
нии может находиться не более одной ч-цы (п{=1 либо
П|= 0). Согласно Ф.— Д-р-, ср. число ч-ц в состоянии с
энергией G, при темп-ре Т определяется по ф-ле:
= (£,-».)/* Г ’
е +1
где i означает набор квантовых чисел (включая проекцию
спина), характеризующих состояние ч-цы; к — постоянная
Больцмана; р — химический потенциал, зависящий от
темп-ры, числа ч-ц и др. факторов. В диэлектриках и
собственно полупроводниках хим. потенциал эл-нов соответ-
ствует при достаточно низких темп-рах значению энергии
в центре запрещённой зоны; в в-вах с частично запол-
ненными зонами (металлах, полуметаллах, бесщелевых ПП)
значение ц совпадает при Т=0 с Ферми уровнем 6F.
И. М. Соколов.
ФЕРРИМАГНЕТИЗМ [от ферри(т) и магнетизм], сово-
купность магн. свойств, присущих группе веществ (ферри-
магнетиков) и обусловленных наличием такого магн. поряд-
ФЕРРИМАГНЕТИКИ
576
на, при к-ром элементарные магн. моменты соседних
атомов (или ионов) антипараллельны, но не скомпенсиро-
ваны. В результате полная намагниченность в-ва Js в от-
сутствие внеш. магн. поля отлична от нуля (нескомпенси-
рованный антиферромагнетизм). Термин «Ф.» был введён
в 1948 франц, физиком Л. Неелем, объяснившим осн.
св-ва ферритов, в к-рых Ф. был впервые обнаружен. Ф.
существует при темп-рах Т ниже нек-рой критической,
наз. Нееля температурой TN. При T^TN Ф. исчезает и в-во
становится парамагнетиком. При T<TN элементарные магн.
моменты атомов упорядочиваются, образуя в крист, в-вах
несколько (две или более) подсистем — магнитных под-
решёток, содержащих химически тождественные атомы
(ионы), находящиеся в эквивалентных кристаллографии,
позициях и обладающие одинаковой ориентацией элемен-
тарных магн. моментов, вследствие чего спонтанная (само-
произвольная) намагниченность }а каждой подрешётки
отлична от нуля (рис. 1). Разные значения и разл. темп-рные
зависимости Ja для разл. подрешёток ферримагнетиков
приводят к более сложной, чем в ферромагнетиках, зави-
симости Js от Т. В нек-рых ферримагнетиках Js может
обращаться в нуль не только при T=TN, но и при более
низкой темп-ре 7=7,, наз. точкой компенсации
(рис. 2). Поведение ферримагнетиков при Js=f=O во
внеш. магн. поле аналогично поведению ферромагнети-
ков (существует доменная структура, имеют место не-
линейность кривых намагничивания, магнитный гистерезис
и т. п.).
Лит.: Неель Л., в кн.: Антиферромагнетизм, пер. с англ., М., 1956;
Лакс Б., Баттон К., Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики,
пер. с англ., М., 1965; Гуревич А. Г., Магнитный резонанс в ферри-
и антиферромагнетиках, М., 1973. В. В. Тарасенко.
ФЕРРИМАГНЁТИКИ, группа веществ,, обладающих
ферримагн. свойствами (см. Ферримагнетизм). К Ф. отно-
сятся гл. обр. ионные и интермета л лич. соединения пере-
ходных элементов с незаполненными d-и 1-электронными
оболочками (ферриты, фториды, сульфиды, селениды и др.),
а также ряд упорядоченных и аморфных сплавов (напр.,
GdCos, TbFes). Под воздействием эл.-магн. колебаний СВЧ
в Ф. возбуждаются магнитостатические колебания и спино-
вые волны, связанные с прецессией суммарного момента
магн. подрешёток. Более сложным колебаниям магн. мо-
ментов подрешёток соответствуют магнитные резонансы,
лежащие в ИК области спектра. По магн св-вам Ф. во
многом аналогичны ферромагнетикам (см. Ферромагне-
тизм), но отличаются от них значительно более низкой
электропроводностью и существенно меньшими значениями
потерь на вихревые токи. Изготавливаются Ф. в виде моно-
и поликристаллов, моно- и поликрист, пленок, а также в
виде керамики.
Ф. находят широкое практич. применение в совр. технике,
напр. в качестве сердечников колебат. контуров, дросселей,
трансформаторов и магн. антенн. Высококоэрцитивные Ф.
используются как материал для пост, магнитов. Тонкие
плёнки ферритов-гранатов (толщиной не св. 1 мкм) находят
применение при создании ЗУ ЭВМ. В этих плёнках элемен-
тарными носителями информации являются цилиндрические
магнитные домены с диаметром, меньшим 1 мкм. На осно-
ве Фарадея эффекта на СВЧ, ферромагнитного резонанса
и спектральных св-в магнитостатич. волн в Ф. работают
ферритовые циркуляторы и фазовращатели, ферритовые
фильтры, ферритовые вентили, линии задержки и др.
устр-ва СВЧ техники. В. В. Тарасенко.
ФЕРРЙТ-ДИЭЛЕКТРЙЧЕСКИЙ ФИЛЬТР, радиоэлект-
ронное устройство для частотно-избират. передачи эл.-магн.
излучения в диапазонах ВЧ, СВЧ и крайне высоких частот
(КВЧ), действие к-рого основано на зависимости резонанс-
ной частоты электродинамич. систем (отд. элементы к-рых
частично или полностью выполнены из ферритов) от напря-
жённости внеш, намагничивающего поля. В отличие от
ферритового фильтра, использующего однородные колеба-
ния намагниченности при ферромагн. резонансе, в Ф.-д. ф.
используются объёмные эл.-магн. колебания, условия воз-
буждения и распространения к-рых зависят от магн. и
диэлектрич. проницаемостей феррита, т. е. явления размер-
ного резонанса в ферритах (см. Ферримагнетики).
По типу колебат. систем Ф.-д. ф. подразделяются на
группы, среди к-рых наиболее распространены: полые ре-
зонансные системы (волноводы, коаксиальные и полосковые
линии), частично или полностью заполненные ферритом;
диэлектрич. резонансные системы, частично или полностью
заполненные ферритом; связанные системы диэлектрич. и
ферритовых резонаторов. Различают однозвенные и
многозвенные Ф.-д. ф.; многозвенные образуют каскад-
ным включением отдельных звеньев. Внеш. намаг-
ничивающее поле создаётся магн. системой, выпол-
ненной на основе пост магнита (для Ф.-д. ф. с фикси-
рованной рабочей частотой) либо электромагнита (для
Ф.-д. ф. с управляемой рабочей частотой). Многоканальные
Ф.-д. ф. образуются размещением в зазоре общей магн.
Ферримагнетизм. Рис. 1. Двухмерная модель
двухподрешёточного ферримагнетика. Стрелка-
ми обозначены направления и величины атом-
ных магнитных моментов.
б
Ферритовым вентиль. Схемы конструкций фер-
ритовых вентилей: поляризационного (а); резо-
нансных — волноводного (б), коаксиального (а),
полоскового с короткозамкнутыми шлейфами
(г); ферритового вентиля, работающего на эф-
фекте смещения поля (поперечное сечение),
с кривыми распределения напряжённости элект-
рического поля для прямой и обратной волн
(д); полоскового на поверхностных волнах
(поперечное сечение) (е); Н — напряжённость
внешнего магнитного поля; X — длина волны.
Рис. 2. Кривые зависимости намагниченностей
Ji и J; подрешёток и полной намагничен-
ности Jj от температуры у двухподрешё-
точного ферримагнетика без точки компенса-
ции (а) и с точкой компенсации (6): J —
намагниченность,- Т — температура; TN—темпе-
ратура Нееля; Тк—точка компенсации.
577 ФЕРРИТОВЫЙ
системы двух и более независимых цепочек звеньев
Ф.-д. ф.
Параметры, характеризующие Ф.-д. ф., аналогичны пара-
метрам ферритовых фильтров. По сравнению с феррито-
выми фильтрами Ф.-д. ф. имеют значительно большие
уровни рабочих мощностей и возможности применения
их в широком частотном диапазоне. Для реализации
Ф.-д. ф. нет необходимости в обеспечении условий
ферромагн. резонанса; создание таких условий затруд-
нительно для низких и крайне высоких частот. Недос-
татки: существенно меньший, чем у ферритовых фильт-
ров, диапазон перестройки и нелинейность характеристики
управления резонансной частотой. Б. м. Лебедь.
ФЕРРИТОВЫЙ ВЁНТИЛЬ, устройство для невзаимной
(однонаправленной) передачи эл.-магн. энергии, невзаим-
ность в к-ром обусловлена гиротропными св-вами намаг-
ниченного до насыщения феррита (феррограната, ферро-
шпинели, гексаферрита). Ф. в. применяются в частотном
диапазоне от 30 МГц до оптич. частот для защиты (раз-
вязки) разл. устр-в (напр., генераторов, усилителей) от
эл.-магн. волн, отражённых от нагрузки. Основу Ф3 в. сос-
тавляют отрезок линии передачи с ферритовым образцом
и вспомогат. элементами (трансформатором волновых
сопротивлений, согласующими элементами, поглощающими
пластинами и т. п.) и магн. система, создающая намагни-
чивающее поле. По конструктивным признакам исполнения
электродинамич. систем и направляющих структур Ф. в.
подразделяются на волноводные, коаксиальные, полоско-
вые (микрополосковые) на лучеводах (квазиоптические),
оптические (использующие волноводное распространение
света в тонких плёнках монокристаллов ферритов). По
принципу действия различают след, типы Ф. в. (рис.): 1) по-
ляризационные, в к-рых используется эффект вращения
плоскости поляризации эл.-магн. волн в гиротропной среде;
2) резонансные, работающие на основе магнитного резо-
нанса (ферромагнитного резонанса); 3) Ф. в. на смещении
поля — эффекте невзаимного распределения по поперечно-
му сечению волновода составляющих эл.-магн. поля у волн,
распространяющихся в противоположных направлениях;
4) Ф. в. на «поверхностных волнах», где используется не-
взаимный характер распространения нек-рых типов волн в
полосковой линии; 5) Ф. в. на основе ферритовых цирку-
ляторов с согласованными нагрузками в одном из плеч,
по конструкции и принципу действия сходные с Т-образным
волноводным циркулятором.
Осн. параметры Ф. в.: рабочая полоса частот, прямые
и обратные потери эл.-магн. энергии, коэф, стоячей волны
по напряжению, рабочая мощность.
Лит. см. при ст. Ферриты. В. А. Нелепец.
ФЕРРИТОВЫЙ ОГРАНИЧИТЕ ЛЬ, радиоэлектронное
устройство, выполненное на основе ферритов, предназна-
ченное для ограничения и стабилизации мощности эл.-магн.
излучения. Действие Ф» о. основано на нелинейных спин-
волновых явлениях в намагниченном феррите при больших
амплитудах СВЧ поля. В СВЧ диапазоне при превышении
амплитудой перем, магн. поля порогового значения
параметрич. возбуждение спиновых волн сопровождается
нелинейным ростом потерь и приводит к двум эффектам —
насыщению осн. ферромагнитного резонанса, ФМР (рис. 1)
и появлению дополнит, резонанса. В зависимости от вида
используемого нелинейного эффекта различают Ф. о. трёх
типов — на эффекте возникновения дополнит, резонанса,
насыщения осн. ФМР и совпадения осн. и дополнит, резо-
нансов. Нелинейный рост потерь вызывает в Ф. о. первого
типа (рис. 2) резкое увеличение затухания эл.-магн. излу-
чения в волноводе с ферритовой пластиной на частоте
ФМР; в Ф. о. др. типов (рис. 3) — уменьшение доброт-
ности ферритового резонатора. Конструктивно Ф. о. вто-
рого и третьего типов одинаковы; реализация того или
иного эффекта осуществляется выбором намагниченности
насыщения феррита и формы ферритового резонатора.
Благодаря использованию ФМР Ф. о. обладают частотно-
избират. св-вами. Наличие горизонтального участка на
амплитудной характеристике (рис. 4) позволяет использо-
вать Ф. о. в качестве стабилизатора СВЧ мощности.
В зависимости от конструктивного исполнения электро-
динамич. систем и направляющих структур Ф. о. делятся
на волноводные, коаксиальные и полосковые (микрополос-
ковые). К осн. параметрам Ф. о. относятся: рабочая часто-
та, полоса пропускания, пороговая СВЧ мощность, диапа-
зон ограничения мощности, энергия и мощность пика, мин.
потери, время восстановления, коэф, стоячей волны по
напряжению. Ф. о., работающие в режиме стабилизации
мощности, характеризуются рабочей частотой, номинальной
стабилизир. мощностью, диапазоном стабилизации мощ-
ности, коэф, стабилизации мощности, начальными потерями
и др.
Ф. о. выполняют в системах связи и радиолокации
ф-ции защиты входных цепей СВЧ приёмников от сильных
Рис. 2. Волноводный ферритовый ограничитель,
действие которого основано на возникновении
дополнительного резонанса: Н — напряжённость
наложенного постоянного магнитного поля.
<4 Ферритовый ограничитель. Рис. 1. ферромагнит-
ный резонанс (ФМР) при разных уровнях маг-
нитного СВЧ поля.
37 Энц. словарь «Электроника!
ФЕРРИТОВЫМ
578
сигналов и помех; используются в качестве стабилизато-
ров СВЧ мощности в цепях накачки параметрич. усилите-
лей. Св-во частотно-избират. ограничения позволяет исполь-
зовать Ф. о. для выравнивания сигналов в многоадресных
системах связи. К достоинствам Ф. о. относятся малое время
восстановления (не более 0,1 мкс), простота конструкции
и относительно малые габаритные размеры, высокая на-
дёжность; к недостаткам — узкополосность (неск. процен-
тов от рабочей частоты), необходимость темп-рной стабили-
зации, наличие пика просачивающейся мощности.
Лит.: Нелепец В. В., Фильтры и ограничители мощности СВЧ на моно-
кристаллах ферритов, М., 1981. В. В Нелепец.
ФЕРРИТОВЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, бесконтактный
переключатель, выполненный на основе ферритовых устр-в,
предназначенный для электрич. подключения или пере-
ключения СВЧ линий передачи. В качестве ферритовых
устр-в в Ф. п. обычно используются ферритовые вентили,
ферритовые циркуляторы и др. Действие Ф. п. основанс
на изменении направления распространения эл.-магн.
энергии при изменении намагничивающего ферритовый
элемент поля на обратное. Осн. параметры Ф п.: рабочая
полоса частот, время и частота переключения, рабочая СВЧ
мощность, потери СВЧ энергии, коэф, стоячей волны по
напряжению и др.
Ф. п. применяются гл. обр. для поочерёдного подключе-
ния источника эл.-магн. излучения к двум антеннам, в
системах сравнения сигналов, поступающих от двух антенн,
и др. К достоинствам Ф. п. по сравнению с др. переклю-
чателями (напр., электромеханическими) относятся высокий
уровень рабочей СВЧ мощности (напр., 1 МВт в импульсе
и 10 кВт ср. мощности в дециметровом диапазоне длин
волн), малое время переключения (менее 1 мкс), высокая
надёжность. в. В. Нелепец.
ФЕРРЙТОВЫЙ СЕРДЁЧНИК, магнитопровод опреде-
лённой формы и геометрич. размеров, выполненный из
феррита Наиболее распространены Ф. с. П- и LU-образной
формы, кольцевые, цилиндрич. стержневые, сложной
формы с неск. отверстиями в одной или разных плоскостях
и др. Технология изготовления Ф. с. основана на методах
порошковой металлургии: из смеси порошков исходных
в-в прессуют сердечники нужной формы, к-рые затем
спекают при темп-ре В50—1500° С в воздушной среде с
последующим медленным (в течение неск. ч) охлаждением.
Магн. и диэлектрич. св-ва Ф. с. зависят от св-в исходных
компонентов, состава смеси и режима термич. обработки.
Напр., сердечники из магнитотвёрдых ферритов после на-
Рис. 3. Волноводный ферритовый ограничитель,
работающий на эффекте насыщения основного
ферромагнитного резонанса и эффекте совпа-
дения основного и дополнительного резонансов:
Н — напряжённость постоянного магнитного по-
ля.
Рис. 4. Амплитудная характеристика феррито-
вого ограничителя.
магничивания используются в качестве пост, магнитов, сер-
дечники из магнитострикц. ферритов применяются в маг-
нитно-механич. резонаторах и преобразователях перем,
магн. поля в механич. колебания и наоборот, кольцевые
ферритовые сердечники с прямоугольной петлей гистере-
зиса использовались как элементы памяти запоминающих
устр-в. А. Е. Оборонно.
ФЕРРЙТОВЫЙ ФИЛЬТР, СВЧ электрич. фильтр, прин-
цип действия к-рого основан на использовании резонанс-
ных св-в намагниченности ферритового образца (феррито-
вого резонатора). При воздействии гармонич. СВЧ эл.-магн.
поля однородно намагниченный феррит ведёт себя подобно
открытому резонатору. Наиболее эффективно резонансные
св-ва проявляются в монокристаллах ферримагнетиков
(напр., иттриевого феррограната). Необходимое для работы
Ф. ф. внеш, подмагничивающее статич. поле создаётся с
помощью пост магнита либо электромагнита. Для умень-
шения темп-рного влияния ферритовые резонаторы опре-
делённым образом ориентируют относительно подмагничи-
вающего поля и термостатируют при высоких положит,
темп-рах (60-—100° С). При пост, значении напряжённости
подмагничивающего поля частотные характеристики Ф. ф.
неизменны (Ф. ф. на фиксир частоту). Изменяя напря-
жённость подмагничивающего поля (изменением тока в
обмотке электромагнита), можно перестраивать резонанс-
ную частоту Ф. ф. (перестраиваемые Ф. ф. с магн. управле-
нием частотой). При этом между напряжённостью под-
магничивающего поля и резонансной частотой ферритово-
го фильтра существует практически линейная зависи-
мость.
Аналогично электрич. фильтрам, используемым в др.
частотных диапазонах, Ф. ф. подразделяют на фильтры
нижних частот, верхних частот и полосовые (полоснопро-
пускающие и полоснозаграждающие). Различают одно- и
многозвенные Ф. ф. Однозвенный Ф. ф. представляет
собой одиночный ферритовый резонатор (обычно в виде
шарика или диска), электрически (посредством перем, поля)
связанный с входной и выходной линиями передачи (напр.,
прямоугольными волноводами; рис. 1, а—д). Для повыше-
ния степени электрич. связи ферритовый образец распо-
лагают в пучности магн. поля СВЧ. С целью миниатюри-
зации Ф. ф. чаще всего используются фильтры с элемен-
тами связи в виде индуктивных витков или катушек индук-
тивности, подключённых к полосковым или коаксиальным
линиям (рис. 2). Многозвенные Ф. ф. образуют либо
каскадным соединением неск. однозвенных Ф. ф„ либо
Ферритовый фильтр. Рис. 1. Схемы конструк-
ций ферритовых фильтров не прямоугольных
полых волноводах: а—однозвенного полосно-
пропускающего; б — одноэвенного полоснозаг-
раждающего на скрещенных относительно про-
дольной оси волноводах,* в — однозвенного
полоснозаграждающего с разделительной диаф-
579
ФЕРРИТЫ
каскадным включением в общий отрезок линии передачи
неск. ферритовых резонаторов (рис. 1, е), взаимодействую-
щих непосредственно между собой.
К осн. параметрам Ф. ф. относятся: резонансная частота
fo; диапазон перестройки резонансной частоты (в пере-
страиваемых Ф. ф.); полоса пропускания (или загражде-
ния) — полоса частот, на краях к-рой потери фильтра
отличаются от резонансных на 3 дБ; минимальные поте-
ри — минимальное для полоснопропускающих Ф. ф. (мак-
симальное для полоснозаграждающих Ф. ф.) затухание
сигнала в полосе пропускания (заграждения); степень зату-
хания сигнала вне резонансной кривой; степень затухания
сигнала на частотах паразитных магнитостатических коле-
баний вне полосы пропускания (заграждения); уровень па-
разитных резонансов в полосе пропускания (заграждения),
вызванных магнитостатич. колебаниями; избирательность
(дБ на октаву) — изменение затухания сигнала вне полосы
пропускания (заграждения) при изменении расстройю
частоты сигнала в два раза (на октаву); пороговая мощ-
ность — мощность сигнала, при к-рой зависимость выход-
ной мощности от входной отличается от линейной на
1 дБ. Осн. достоинства Ф. ф. состоят в возможности
широкодиапазонной перестройки, высокой линейности ха-
рактеристик управления при сравнительно малых габаритных
размерах и массе. Ф. ф. широко применяются для частот-
ной селекции в устр-вах радиолокации, техники СВЧ связи,
измерит, техники, для управления частотой ПП автогене-
раторов, широкодиапазонного согласования линий передачи
и Т. д. Б М Лебедь.
ФЕРРИТЫ (от лат. ferrum — железо), магнитные материа-
лы, представляющие собой соединения оксида железа
(БезОз) с оксидами др. металлов; в более широком пони-
мании— сложные оксиды, содержащие железо и др. эле-
менты. Первоначально (до сер. 20 в.) к ф. относили
только соединения типа М ОБезОз (здесь М — металл)
и их твёрдые р-ры, имеющие крист, структуру шпинели
(благородная шпинель МдОАЬОз). По виду крист, структуры
такие Ф. получили назв. феррошпинелей. Примером Ф.
этого типа может служить природный минерал магнетит
FeOFezOa (феррит железа). Позже, после открытия в 1956
группы магн. материалов со структурой граната, к ф. также
стали относить соединения, изоморфные гранату (ферро-
гранаты), напр. иттриевый феррогранат Y.iFesOij- В технике
к Ф, кроме того, относят соединения типа М FeizOie
со структурой магнетоплюмбита (PbFeiaOia) и гексагональ-
ной крист, решёткой (гексаферриты), а
также соединения
типа RFeOa (здесь R — редкоземельный элемент или Y) с
орторомбически искажённой структурой перовскита
(СаТЮз) — ортоферриты.
Осн. магн. свойства Ф. объяснил в 1948 франц, физик
Л. Неель, применив теорию молекулярного поля к модели
магн. подрешёток. В результате косвенного обменного взаи-
модействия магн. ионов через ионы кислорода в Ф. воз-
никает ферримагн. упорядочение (см. Ферримагнетизм)
с высокими значениями намагниченности и темп-ры Кюри.
Ферримагн. упорядочение в Ф. характеризуется определён-
ной магнитной структурой. Её можно представить как сис-
тему вставленных друг в друга пространств, решёток магн.
ионов (магнитных подрешёток), в узлах каждой из
к-рых находятся параллельные между собой парциальные
магн. моменты. Результирующий магн. момент Ф. равен
сумме магн. моментов подрешёток. В большинстве Ф. кос-
венное обменное взаимодействие приводит к антипарал-
лельной ориентации парциальных магн. моментов подрешё-
ток. Поэтому ф. относятся к группе нескомпенсир. анти-
ферромагнетиков (ферримагнетиков). Темп-ра Кюри Ф.
обычно ниже, чем у ферромагнетиков. По магн. св-вам Ф.
подразделяются на магнитомягкие (см. Магнитомягкие
материалы) и магнитотвёрдые (см. Магнитотвёрдые ма-
териалы). В отд. группы выделяют Ф., обладающие спец,
св-вами, определяющими их конкретное применение: гиро-
магнитные Ф. (см. Гиротропные среды), магнитострикцион-
ные (см. Магнитострикция), магнитооптические (см. Магни-
тооптика), Ф. с прямоугольной петлей магнитного гистере-
зиса и т. д.
Электрич. св-ва Ф. определяются в основном примесным
механизмом проводимости и зависят от условий получе-
ния ф. Высокое значение удельного электрич. сопротивле-
ния q имеют ф. с малым кол-вом примесей; напр.,
для YaFesO^ и достигает 1012 Ом-м, для NiOFezOg
~107 Ом-м. Ф. с таким удельным электрич. сопротивлением
относят к классу магнитодиэлектриков. Вместе с тем мн.
Ф обладают св-вами магн. полупроводников; величина Q
большинства пром марок Ф. (особенно феррошпинелей)
из-за наличия примесей и отклонений от стехиометрии
может 2 изменяться в довольно широких пределах —
от 10“ до 10'1 Ом-м; ширина запрещённой зоны обычно
превышает 3 э^, подвижность носителей заряда мала (не
св. 10“ м В с ), поэтому Ф. как полупроводниковые
материалы широкого применения не нашли.
Нек-рые Ф. прозрачны в оптич. диапазоне. В частности,
для ортоферритов и феррогранатов область прозрачности
рагмой; г — однозвенного полос нозаграждающе-
го на скрещенных волноводах; д — однозвенного
полоснозаграждающего на волноводе, запол-
ненном диэлектриком; е — четырёхзвенного на
запредельном волноводе; Н — напряженность
подмагничивающего поля; г — диэлектрическая
проницаемость.
индуктивными элементами связи: L — индук-
тивность витка связи; С — согласующие ёмкости;
б) — частота колебаний; к — длина волны.
Рис. 2. Схемы полоснозаграждающих (а, 6, в)
и полоснопропускающих (г, д, е) фильтров
на сферическом ферритовом резонаторе с
37’
ФЕРРИТЫ
580
составляет 1,1—5,5 мкм; напр., для монокристаллов
УзГе&О]2 мин. коэф^ поглощения в указанном диапазоне
составляет 0,03 см , показатель преломления изменяется
от 2,209 до 2,103 при изменении длины волны от 1,4 до
5,5 мкм. В видимой части спектра прозрачны лишь тонкие
пластины (толщиной 50—100 мкм) и эпитаксиальные плёнки
ортоферритов и феррогранатов. В них же лучше, чем в
др. Ф., изучена структура магнитных доменов в отсутствие
магн. поля: в тонких слоях и плёнках наблюдаются поло-
совая и лабиринтная структуры, а при наличии опреде-
лённых условий в ортоферритах и одноосных фер-
рогранатах существуют цилиндрические магнитные до-
мены (ЦМД).
Применение Ф. широко и многообразно. Благодаря вы-
соким значениям магн. проницаемости и малой электро-
проводности магнитомягкие Ф. (никель-цинковые, марга-
нец-цинковые и др.) применяются в диапазоне радиочастот
в качестве ферритовых сердечников (для катушек индуктив-
ности, магн. головок, трансформаторов, магн. антенн и др.).
Гексаферриты, имеющие высокие значения коэрцитивной
силы и магн. индукции насыщения, используются при созда-
нии постоянных магнитов. Возможность существования
ферромагнитного резонанса, анизотропия магн. проницае-
мости, весьма малые магн. потери у ряда феррогранатов,
феррошпинелей и гексаферритов в СВЧ диапазоне лежат в
основе работы мн. СВЧ приборов: ферритовых фильтров,
ферритовых циркуляторов, ферритовых вентилей, феррито-
вых фазовращателей, ферритовых ограничителей, феррито-
вых переключателей, линий задержки и др. Магнито-
стрикция, магнитооптич. эффекты (Фарадея эффект, Кот-
тона — Мутона эффект), наличие ЦМД дают возможность
создавать магнитострикционные преобразователи, магнито-
оптич. модуляторы, затворы, запоминающие и
логич. устр-ва и т. п. Ф с прямоугольной петлей ги-
стерезиса (литий-титановые, магний-марганцевые) исполь-
зуются как материалы для миниатюрных сердечников
ЗУ ЭВМ.
Технология получения Ф. Для практич. применения Ф.
получают в виде поликрист, материалов, монокристаллов
и плёнок. Технология получения поликрист. Ф. содержит
след. осн. стадии: подготовку, дозирование и смешивание
исходных компонентов; приготовление (обжигом) ферри-
тизир. порошка; создание формовочной массы; формова-
ние и спекание изделий. Для получения поликрист. Ф.
используют в основном приёмы и оборудование обычной
керамич. технологии, однако на стадии приготовления
ферритового порошка ряд операций может быть выполнен
методами хим. технологии.
Ф. образуются в результате твердофазной реакции между
исходными компонентами. Известны три осн. пром, техно-
логич. способа приготовления ферритового порошка: из
смеси оксидов или карбонатов (окисная технология); из
смеси солей выпариванием водных р-ров (солевая техноло-
гия); из совместно осаждённых соединений (гидроокисей,
оксалатов и др.). Наибольшее распространение получила
окисная технология. Исходный материал (шихту) подвергают
помолу в дробильных и помольных агрегатах до необхо-
димой степени дисперсности порошка (размер ч-ц 10 —
10 мкм). Смесь исходных компонентов обжигают при
темп-ре 700—1 200е С на воздухе; при этом степень ферри-
тизации составляет 90%. Окисная технология обеспечивает
хорошую воспроизводимость хим. состава в партии, исполь-
зует 100% исходных компонентов, не даёт вредных от-
ходов. К её недостаткам относятся хим. неоднородность
порошка, обусловленная незавершённостью диффузионных
процессов, зависимость технологич. режимов от физико-
хим. характеристик исходных компонентов. Менее распрост-
ранены др= методы, основанные на кристаллизации твёрдых
р-ров солей: изотермич. и изоконцентрац. снятие микро-
пересыщений или испарение растворителя, криохим. крис-
таллизация и др.
Изделия из поликрист. Ф. изготавливают методами
керамич. технологии. Плотный материал с однородной
кристаллитной структурой получают путём применения фер-
ритового порошка соответствующей дисперсности, подбора
пластифицирующей связки (поливинилового спирта, пара-
фина), способа и режима формования и условий спекания.
Агрегатное состояние формовочной массы зависит от спо-
соба формования и регулируется кол-вом связки (в % по
массе): порошок с хорошей сыпучестью (1—10) — для прес-
сования; тестообразная масса (7—20) — для прокатки,
экструзии; жидкий шликер (10—40) — для горячего литья
под давлением и прессования в магн. поле (при получении
из гексаферритов анизотропных текстурованных Ф. с осью
или плоскостью лёгкого намагничивания).
Необходимая форма изделиям из поликрист. Ф. придаёт-
ся путём прессования: одностороннего или двустороннего
в металлич. прессформах (иногда в сильном магн. поле,
напряжённостью до 1—1,5 МА/м); изо статического в
эластичных оболочках; горячего или вибропрессования. Го-
рячее прессование позволяет получить мелкозернистые и с
малой пористостью Ф. простой конфигурации; оно бывает
односторонним без матрицы («свободным»), в прессформах
или изостатическим и проводится при высокой темп-ре (на
100—300° С ниже темп-ры спекания) и давлении 102—
103 кг/см2. Экструзия (продавливание через мундштук или
очко) — высокопроизводит. непрерывный процесс для длин-
номерных изделий (трубок, стержней и др.).
При спекании заканчивается ферритизация, формирует-
ся микроструктура (распределение кристаллитов, порис-
тость, фазовый состав), стабилизируется хим. состав, валент-
ность катионов и распределение их в крист, решётке. Про-
цессом спекания управляют, регулируя темп-ру, парциаль-
ное давление кислорода и время обработки изделия. Спе-
кание включает в себя последоват. этапы: нагревание,
изотермич. выдержку при темп-ре 1200—1550° С и охлаж-
дение (его проводят на воздухе или в заданной атмосфере,
напр. кислорода). Во время нагревания удаляется связка
и завершается ферритизация. При изотермич. выдержке Ф.
уплотняется и развивается рекристаллизация. Во время
охлаждения преобладают окислительно-восстановит. и диф-
фузионные процессы, определяющие степень окисления и
распределение катионов. Парциальное давление кислорода
при спекании изменяется в широких пределах (от 10
до 103 мм рт. ст.) и выбирается с учётом диаграмм равно-
весия, зависимости скорости диффузии от темп-ры, тол-
щины изделий и т. д. Для спекания Ф. используют, как
правило, туннельные печи с рабочей темп-рой 1300—
1600 С; величиной давления кислорода управляют путём
подачи азота с необходимым содержанием О2. При слож-
ных режимах спекания (промежуточное охлаждение, крат-
581
ФЕРРОМАГНЕТИЗМ
ко врем, нагрев) применяют камерные печи. Продолжитель-
ность спекания в зависимости от типа Ф. и размеров
изделий от 5—10 сут до 2—5 мин.
Монокристаллы Ф. выращиваются разл. методами:
Мп—Zn, Ni—Zn — методами Бриджмена, Вернейля; ферро-
гранаты Y—Fe, Bi—Са—V и др.— методами высокотемпе-
ратурного выращивания из расплава (спонтанная кристал-
лизация и на затравках); гекса- и ортоферриты Ва—Fe,
Sr—Fe и др.— также из расплава и по методу Чохральского.
Монокрист, плёнки Ф. получают методами эпитаксии.
Лит.: С ное к Я.3 Исследования в области новых ферромагнитных мате-
риалов, пер. с англ., М-, 1949; Смит Я., Вейн X., Ферриты, пер. с англ.,
М., 1962; Смоленский Г. А., Леманов В. В., Ферриты и их техническое
применение. Л., 1975; Яковлев Ю. М.. Генделев С. Ш.„ Монокристал-
лы ферритов в радиоэлектронике, М., 1975; Крупинка С., Физика ферри-
тов и родственных им магнитных окислов, пер. с нем., т. 1, М., 1976; Ле-
вин Б. Е., Третьяков Ю. Д., Л е т ю к Л. М., Физико-химические основы по-
лучения, свойства и применение ферритов, М., 1979; Ле тюк Л. М-, Жу-
равлев Г. И., Химия и технология ферритов, Л.( 1983.
С. Л. Мацкевич, Ю. М. Яковлев.
ФЕРРОГРАНАТЫ, группа ферритов, имеющих кубич.
структуру граната, с общей хим. формулой RsFesOig, где
R — обычно редкоземельный элемент (РЗЭ) или Y, Bi, Са и
др. Примером природных минералов со структурой граната
служит андрадит CaaFesSigOis- Ф- впервые синтезированы
в 1956 франц, учёными Ф. Берто и Ф. Форра (иттриевый
Ф. YaFesOjg) и независимо от них в 1957 амер, учёными
С. Геллером и М. Джиллео (гадолиниевый Ф. GchFesOis).
Ф. относятся к группе ферримагнетиков. Их магн. св-ва
объясняются на основе теории молекулярного поля приме-
нительно к модели магн. подрешёток. 3
В структуре граната с РЗЭ катионы Fe располагаются
преим. в тетраэдрич. (d) и октаэдрич. [а] позициях, а катионы
РЗЭ — в додекаэдрич. (с) позициях (рис.). В соответствии с
этим в Ф. можно выделить три магн. подрешётки: одну
из катионов РЗЭ и две из катионов Fe3 1 . Ф. обладают
сравнительно малыми значениями намагниченности насы-
щения Js (до 12 кА/м), узкой кривой ферромагнитного
резонанса (для Ф., не содержащих РЗЭ, ширина кривой
составляет 24—240 А/м для монокристаллических и 160—
4000 А/м для поликрист, образцов). Кюри температура
Ф. лежит в интервале 470—558° С. Напряжённость поля
магнитной анизотропии 0,8—8 кА/м. Анизотропия магн.
св-в Ф., не содержащих 4f-nOHOB, невелика (константа ани-
зотропии ~103 Дж/м3) и имеет кубич. характер; направле-
ния (001), (111) и (110) являются соответственно осями
«трудного», «лёгкого» и «среднего» намагничивания. Ани-
зотропия Ф. с РЗЭ или Ф. с примесями 4^-ионов носит
Феррод Схеме феррода: ФС — ферритовый
стержень; ОУ — обмотка управления; ОВ —
обмотка возбуждения; ОС — обмотка считы-
вания; К — контакт, условно отображающий сос-
тояние («включено^—«выключено») контроли-
руемой цепи; 1в — ток в обмотке возбуждения.
сложный характер и в каждом конкретном случае опреде-
ляется типом 4^-иона, концентрацией примеси, характером
обменного взаимодействия и др. факторами.
По электрич. св-вам Ф. относятся к группе полупро-
водников. Удельное электрич. сопротивление q при пост,
токе стехиометричных монокристаллов Ф. с малым содер-
жанием примесей составляет 10й—10'2 Ом-м. Наличие при-
месей, отклонения от стехиометрии, включения ионов
перем, валентности и др. структурные дефекты уменьшают
V до значений 105—Ю'^СЭм-м. /^ала^ подвижность носите-
лей заряда (не св. 10~ м2-В~ -с ) обусловливает пре-
обладание в Ф примесных механизмов проводимости. Ф
имеют «окна» оптич. прозрачности в диапазоне длин волн
1,1—5,5 мкм; мин. коэф, поглощения монокристаллов
составляет 0,03 см . Показатель преломления п изменяет-
ся от 2,209 до 2,103 при изменении X от 1,4 до 5,5 мкм.
В области 0,6—2 мкм п=2,2—0,2. Для Ф. характерны
Фарадея эффект (макс, угол поворота плоскости поляриза-
ции в «окне» прозрачности, наблюдаемый в Bi-содержа-
щих Ф., составляет 2-103 град/см), Коттона — Мутона
эффект. Как магнитооптич. материалы Ф. используются в
модуляторах света, магнитооптич. затворах, голографии,
устр-вах и др. В виде тонких эпитаксиальных плёнок Ф
применяют в интегральных СВЧ и магнитооптич. приборах
(устр-вах на поверхностных волнах, устр-вах интегральной
магнитооптики и др-)- Наличие в Ф. цилиндрических
магнитных доменов используется для создания запоминаю-
щих и логич. устр-в. Возможность существования ферро-
магн. резонанса, анизотропия магн. св-в Ф., весьма малые
магн. и диэлектрич. потери на СВЧ у ряда Ф. лежат в
основе работы мн. СВЧ приборов: ферритовых циркулято-
ров, ферритовых фильтров, ферритовых вентилей, феррито-
вых фазовращателей и др.
Лит.: Яковлев Ю. М., Генделев С. Ш., Монокристаллы ферритов
в радиоэлектронике, М-, 1975; Крупичка С., Физика ферритов и родст-
венных им магнитных окнслов, пер. с нем., т. 1, М., 1976. Ю. М. Яковлев.
ФЕРРбД [англ, ferrod, от fer(rit) — феррит и rod —
стержень], бесконтактный эл.-магн. коммутационный при-
бор. Представляет собой удлинённый стержень из магни-
томягкого феррита с прямоугольной петлей гистерезиса,
имеющий в средней части два отверстия, через к-рые
проходят обмотка возбуждения (входная цепь) и считыва-
ния (выходная цепь); концы стержня охвачены двумя после-
довательно соединёнными обмотками управления. При от-
сутствии тока в обмотках управления под действием импуль-
сов тока в обмотке возб/ждения стержень перемагничива-
ется и в обмотке считывания индуцируются импульсы эдс
(с амплитудой ок. 0,2 В). Если по обмотке управления
пропустить пост, ток, достаточный для намагничивания
стержня до насыщения, то индуктивная связь между
обмотками возбуждения и считывания прерывается. При-
меняется Ф. преим. для индикации состояния («включено»
или «выключено») разл. устр-в, напр. разговорных трактов
квазиэлектронных автоматич. телефонных станций (рис.).
ФЕРРОЗбНД, то же, что ферромодуляционный преоб-
разователь.
ФЕРРОМАГНЕТИЗМ (от лат. ferrum — железо и магне-
тизм), совокупность магн. свойств, присущих группе вещее г в
(ферромагнетиков) и обусловленных наличием магн. поряд-
ка, в к-ром элементарные магн. моменты соседних атомов
ориентированы параллельно. Ф. имеет место гл. обр. в чис-
тых металлах и сплавах на основе переходных d- или
f-элементов. Ферромагн. упорядочение в ферромагнетиках
устанавливается в отсутствие внеш. магн. поля при темп-рах
Т ниже Кюри температуры Тк. Вблизи темп-ры Кюри
наблюдаются аномалии магн. восприимчивости, электрич.,
гальваномагн., оптич., упругих и тепловых св-в. Во внеш,
магн. поле ферромагнетики обнаруживают сильную нели-
нейность кривой намагничивания и высокие значения магн.
восприимчивости (105—106 для малых значений напряжён-
ности магн. поля). Намагничивание ферромагнетиков сопро-
вождается изменением размеров и формы образца (см.
Магнитострикция). При перемагничивании ферромагнетиков
ФЕРРОМАГНЕТИКИ
582
наблюдаются гистерезисные явления (см. Магнитный гисте-
резис).
Лит.; Теория ферромагнетизма металлов и сплавов. Сб. ст., пер. с англ.,
М., 1963; Вонсовский С. В-, Магнетизм, М., 1971. В. В. Тарасенко.
ФЕРРОМАГНЕТИКИ, группа веществ, обладающих фер-
ромагн. свойствами (см. Ферромагнетизм). К Ф в основном
относятся: нек-рые чистые металлы группы железа (Fe, Со,
Ni) и редкоземельные металлы (Gd, Tb, Dy, Но, Ег), а также
их сплавы и соединения; сплавы и соединения Сг и Мп
с неферромагн. элементами (т. н. гейслеров ы сплав ы).
По величине коэрцитивной силы Ф делятся на магнито-
мягкие (см. Магнитомягкие материалы) и магнитотвёрдые
(см. Магнитотвёрдые материалы). Магнитомягкие Ф. при-
меняются для изготовления магнитопроводов (магн. усили-
телей, дросселей насыщения и т. д.), элементов памяти
ЭВМ (магн. дисков, барабанов, лент), магн линз и др
устр-в; ферромагн. металлы и сплавы, обладающие хорошо
выраженными магнитострикционными св-вами, используют-
ся в устр-вах преобразования эл.-магн. энергии в механи-
ческую и обратного преобразования (магнитострикционных
излучателях акустич. колебаний, датчиках, фильтрах и др.).
Магнитотвёрдые Ф. служат в основном для изготовления
постоянных магнитов.
ФЕРРОМАГНИТНЫМ РЕЗОНАНС, избирательное
поглощение ферромагнетиком (ФМ) энергии эл.-магн. поля
на частотах, совпадающих с собств. частотами прецессии
магн. моментов электронной системы ферромагн. образца
в эффективном магн. поле напряжённостью Нэф; разновид-
ность магнитного резонанса. Простейший вид Ф. р.— одно-
родная прецессия намагниченности (магн. момента единицы
объёма ФМ) в намагниченном до насыщения изотропном
образце ФМ в форме сферы, размеры к-рой малы по
сравнению с длиной эл.-магн. волны в в-ве. Такая пре-
цессия возбуждается однородным в пространстве право-
поляризованным перем, магн. полем Н~, перпендикуляр-
ным пост, полю подмагничивания Но- Собств. частоту
too однородной прецессии намагниченности можно полу-
чить, решая систему Максвелла уравнений в магнитостатич.
приближении и т. н. уравнения движения намагниченности
при обычных магнитостатич. граничных условиях на поверх-
ности сферы (непрерывность магн. потенциала и нормаль-
ной составляющей магн. индукции). В реальных ситуациях
частота однородной прецессии намагниченности зависит от
типа крист, структуры ФМ, определяющей энергию и поле
анизотропии Нд и формы образца, к-рая определяет ди-
польную энергию и размагничивающее поле Нрвзм. Пре-
цессия вектора намагниченности в этом случае происходит
вокруг направления Н0-|-НА-|-Нрвзм. Изменение частоты
эл.-магн. поля относительно wo при заданной величине
резонансного магн. поля Норез или изменение величины
поля Но относительно Норез при заданной соо ведёт к умень-
шению интенсивности Ф. р., к-рая характеризуется кривой
Ф. р. При малой энергии эл.-магн. поля эта кривая является
лоренцевой кривой; её ширина определяется процессами
магнитной релаксации.
Если перем, магн. поле Н_ неоднородно в пространст-
ве, то наряду с однородной прецессией намагниченности
возникают неоднородные типы прецессии, наз. магнитоста-
тическими колебаниями. Если намагниченность распределе-
на неоднородно (в образце имеются магнитные домены),
то возникают дополнит, типы прецессии вектора намагни-
ченности, связанные с разл. направлениями вектора намаг-
ниченности в доменах и с колебаниями границ доменов.
Ф. р. при Но=О наз. естественным резонансом.
Ф. р. отличается от электронного парамагнитного резо-
нанса наличием значит, обменных сил между магн. момента-
ми электронной системы. Эти силы обусловливают коллек-
тивное коррелированное движение магн. моментов в основ-
ном (при малой мощности эл.-магн. поля) как единого
целого, при этом возможное отклонение одного или неск.
единичных магн. моментов от общего положения равнове-
сия не локализуется, а распространяется в виде спиновой
волны. Появление спиновых волн обусловлено рассеянием
энергии эл.-магн. поля на дефектах поверхности и структуры
ферромагн. образца и тепловым движением. Формально
и Ф. р. можно рассматривать как возбуждение спиновых
волн с очень малым по величине волновым вектором.
При Ф. р., в отличие от ЭПР, возможны разнообразные
нелинейные явления. Наиболее значительные из них связаны
с параметрич. возбуждением спиновых волн, когда мощ-
ность СВЧ эл.-магн. поля превосходит нек-рую мин. величи-
ну, наз. порогом параметрич. возбуждения. Условия вре-
менного и пространств, синхронизма имеют в этом случае
вид:
(1)^1-С0^2^=^/2 И --- ^2’ (1)
<0*1 = (0fc2= (0 и k ! = — (2)
где и (ок2 — частоты спиновых волн; ki и кг — их
волновые векторы; <о — частота СВЧ эл.-магн. поля («накач-
ки»). Взаимодействия при условиях (1) приводят к появле-
нию дополнит, поглощения на частоте со, а при условиях
(2) — к уширению и изменению формы кривой Ф. р., если
СВЧ магн. поле перпендикулярно полю Но. При повыше-
нии СВЧ мощности за пределы порога параметрич. возбуж-
дения спиновых волн при нек-ром определённом её значе-
нии возникают коллективные колебания спиновых волн,
проявляющиеся в виде осцилляций в полосе частот 0,1 —
10 МГц. Вследствие магнитострикции такие осцилляции вы-
зывают колебания решётки кристалла, на к-рых рассеива-
ются параметрически возбуждённые спиновые волны, что
приводит к флуктуац. эл.-магн. излучению ФМ в диапазо-
нах ВЧ и СВЧ. Наблюдалось и вторичное параметрич.
возбуждение спиновых волн на частоте ш/4 за счёт энергии
параметрически возбуждённых спиновых волн на частоте
со/2.
В ФМ возможен целый ряд и др. параметрич. процес-
сов, напр. параметрич. возбуждение двух магнитостатич,,
колебаний, параметрич. возбуждение одного магнитостатич.
и одного упругого колебания; возможны нелинейные
взаимодействия между параметрически возбуждёнными ко-
лебаниями.
Др. класс нелинейных явлений в ФМ связан с сохране-
нием величины вектора намагниченности. Он приводит
к эффектам детектирования, удвоения и смешения частот.
Оба класса нелинейных явлений проявляются в ФМ одно-
временно.
Все описанные явления наблюдаются не только в ФМ,
но и в ферримагнетиках (ферримагнитный ре-
зонанс), в частности в ферритах. Поскольку в ферримаг-
нетиках имеются неск. магн. подрешёток с разл. векторами
намагниченности, то при ферримагн. резонансе прецессия
векторов намагниченности подрешеток происходит не толь-
ко относительно магн. поля НЭф, но и относительно друг
друга, что приводит к существованию неск. ветвей ферри-
магн. резонанса — НЧ и ВЧ. НЧ ветвь обусловлена пре-
цессией вокруг магн. поля Нэ^ вектора результирующей
намагниченности ферримагн. образца в случае, когда векто-
ры намагниченности подрешёток анти параллельны, т. е.
имеет ту же природу, что и Ф. р., и отличается только
значением величины магнитомеханич. отношения (поэтому
НЧ ветвь ферримагн. резонанса также наз. Ф. р.). ВЧ
ветви ферримагн. резонанса связаны с прецессией векторов
намагниченностей подрешёток, когда анти параллельность
этих векторов нарушена. Ф. р. и НЧ ветвь ферримагн
резонанса наблюдаются в диапазоне СВЧ, а ВЧ ветви фер-
римагн. резонанса — в диапазоне И К волн.
Явление Ф. р. широко используется в технике СВЧ для
создания перестраиваемых магн. полем резонаторов, фильт-
ров разл. типов, селективных СВЧ датчиков, вентилей,
циркуляторов и фазовращателей.
Лит.: Гуревич А. Г., Ферриты на сверхвысоких частотах, М., 1960;
его же. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках,
М-, 1973; Ферромагнитный резонанс, под ред. С. В. Вонсовского, М.,
1961; Ахиезер А. И., Барьяхтар В. Г., Пелетминский С. В., Спи-
новые волны, М., 1967; Захаров В- Е., Львов В. С., Ста р о би не ц С. С.,
«УФН», 1974, т. 114, в. 4, с. 609—54; Сликтер Ч., Основы теории магнит-
ного резонанса, пер. с англ., 2 изд., М., 1981. В. И. Зубков.
ФЕРРОМОДУЛЯЦИОННЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
(от лат. ferrum — железо и модуляция) (феррозонд),
индукционное измерит, устройство с ферромагн. сердечни-
ком, используемое в магнитометрах для первичного преоб-
разования магн. индукции или её градиента в электрич.
сигнал. Действие Ф. п. основано на изменении магн. состоя-
ния ферромагнетика под влиянием двух магн. полей разных
частот. В простейшем варианте Ф. п. состоит из стержне-
вого или тороидального ферромагн. сердечника с двумя
обмотками (рис. 1): обмоткой возбуждения, питаемой
перем, током звуковой частоты, и измерительной (сигналь-
ной) обмоткой. В отсутствие измеряемого магн. поля сер-
дечник под действием перем, магн. поля, создаваемого
током в обмотке возбуждения, перемагничивается по сим-
метричному циклу. Изменение магн. потока, вызванное
перемагничиванием сердечника по симметричной кривой,
индуцирует в сигнальной обмотке эдс, изменяющуюся
по гармонич. закону. Если одновременно на сердечник
действует измеряемое постоянное или медленно меняю-
щееся магн. поле, то кривая намагничивания изменяет
свои размеры и форму и становится несимметричной.
При этом изменяется величина и гармонич. состав эдс
индукции в сигнальной обмотке, в частности, появляются
чётные гармоники, амплитуды к-рых пропорциональны про-
екции вектора магн. индукции внеш, поля на магн. ось
сердечника. Обычно они на порядок меньше амплитуды
осн. гармоники эдс, что является недостатком Ф. п. с одним
сердечником. Этот недостаток устраняется применением
Ф. п. с двумя идентичными сердечниками, в к-ром при
встречном включении измерит, обмоток (рис. 2, а) не-
чётные гармоники практически компенсируются, а чётные
складываются. Для измерения градиента магн. индукции
используется дифференц. схема (рис. 2, б).
Наиболее употребительны Ф. п. со стержневыми сердеч-
никами из железоникелевых сплавов толщиной 0,01—0,1 мм
и дл. 10—100 мм. Такие сердечники обеспечивают порог
чувствительности порядка 1 нТл, коэф, преобразования по
второй гармонике сигнала 1—20 мкВ/нТл с погрешностью
измерения 1-1,5%. И. Д. Подольский.
ФЕРРОШПИНЁЛИ, группа ферритов с^ри^т. структу-
рой шпинели, имеющих хим. формулу Мо ,InFe3-0.5nO:7,,
где2М +— катионы с валентностью п=1, 2, напр. Li \
Мд , Мп , Ni , Fe , Zn , Cg_ . Кубич. гранецентрир.
ячейка Ф. содержит 32 аниона О , образующих 64 тетра-
эдрич. и 32 октаэдрич. положения, частично занятых катио-
нами Fe и Мп+О В зависимости от распределения катио-
нов Ф. подразделяют на след, виды: нормальные —
все катионы Мп находятся в тетраэдрич. положениях,
Ферромодуляционный преобразователь. Рис. 1.
Схема ферромоду ляционного преобразователя
со стержневым (а) и тороидальным (б) сердеч-
никами: I—сердечник; 2 — обмотка возбужде-
ния; 3 — измерительная обмотка; Во и В —
векторы магнитной индукции магнитных полей —
внешнего и возбуждения. .
напр. Zn2 [Fe? ]О4; обращённые — в<^ кауюн^ Мп
находятся в октаэдрич. положениях, напр. Fe [Ni ' Fe ]О.;
смешанные — катионы М находятся как в те^раэдр^ч.,
так и октаэдрич. положениях, напр. Fe,_xMgx
[Fe?+,Mgf±JO4.
Ф. по магн. св-вам принадлежат к классу ферримагнети-
ков, по электрич. св-вам — к классу магн. ПП Осн. пара-
метрами Ф являются намагниченность насыщения, темп-ра
Кюри, параметры петли магнитного гистерезиса, магн. и
диэлектрич. проницаемости, уд. электрич. сопротивление.
В зависимости от хим. состава Ф. подразделяют на
простые и замещённые (твёрдые р-ры). Простые Ф. со-
держат катионы двух типов: Fe и^к.-г^ хи^^элемента
с валентностью п=1, 2, напр. Li0 5 Fe2j О4 В тех-
нике применяются в основном замещённые синтетич.
Ф., в к-рых часть катионов простых Ф. замещена катионами
элементов с валентностью п= 1—*-6, напр. Liq69 Fet 64 Ti05,
ZbqJ Мпд 005 О4. Тип и количеств, содержание заме-
щающих катионов выбираются из условия получения Ф.
с требуемым сочетанием электрич. и магн. параметров.
Так, увеличение намагниченности насыщения простых Ф.
достигается введением в их состав катионов Zn , зани-
мающих преим. тетраэдрич. положения в решётке шпинели,
а уменьшение намагниченности насыщения — введением
катионов Al +, Gr , Ti , занимающих октаэдрич. поло-
жения; для повышения уд. электрич. сопротивления Ф.
в их состав вводят катионы Мп , препятствующие обра-
зованию в процессе синтеза примесных катионов Fe
Выбором хим. состава, сырья и режимов технологии можно
изменять намагниченность насыщения Ф. от 0 до 5-105 А/м,
относит, начальную магн. проницаемость от 1 до 5-104,
коэрцитивную силу от 1 до 4-104 А/м, уд. электрич.
сопротивление от 10 до 10' Ом-см.
Ф. получили широкое применение в радиоэлектронике
в качестве сердечников катушек индуктивности, трансфор-
маторов, магнитострикционных преобразователей и эле-
ментов магн. памяти, в качестве гиромагн. материалов для
Приборов СВЧ и др. А П. Сафантьевский.
ФЕРРОЭЛЕКТРИК, встречающееся в зарубежной лите-
ратуре название сегнетоэлектрика.
ФИАНЙТЫ [от назв Физ. ин-та АН СССР (ФИАН), где
Ф- впервые были синтезированы в нач. 70-х гг.], искус-
ственные кристаллы на основе оксидов Zr или Hf с неболь-
шими добавками оксидов Y, Sc, La или редкоземельных
элементов (напр., Се, Nd, Er, Lu). Ф. могут быть бес-
цветными или окрашенными в разл. цвета от фиолетового
до красного в зависимости от вида примесей (добавок).
Получают Ф. кристаллизацией из расплава. Плотность крис-
Рис. 2. Схемы ферромодуляционных реобразо-
вателей со встречным включением обмоток
(в) и с обмотками, включёнными по диф-
ференциальной схеме (6): I —обмотка воз-
буждения; 2 — измерительные обмотки; Вв и
Ви, Вц, В" — векторы магнитной индукции маг-
нитных полей — соответственно внешнего (изме-
ряемого) и возбуждения.
д
ФИЗИЧЕСКАЯ
584
таллов Ф. (6,5—10) -103 кг/м3; tn/1=2700—2800 °C (указанный
диапазон изменений зависит от хим. состава кристаллов);
стойки к воздействию агрессивных хим. сред. Ф. прозрачны
для оптич. излучений в диапазоне длин волн 0,2—7 мкм,
показатель преломления света п=2,1—2,25.
В электронном приборостроении используются для изго-
товления подложек, активных сред лазеров, высокотемпе-
ратурных линз, призм и «окон», применяются в качестве
ионного электролита в электрохим. аналитич. приборах, а
также как абразивный материал для тонкой механич. обра-
ботки ПП пластин. в. в. Осмко.
ФИЗИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, объединяет фунда-
ментальные теоретич. представления и прикладные иссле-
дования физ. основ электроники: закономерности движе-
ния электронов, ионов, атомов, молекул и квантов излу-
чения, их взаимодействие с эл.-магн. полями в вакууме,
разл. средах (газах, жидкостях, твёрдом теле, плазме) и у
границ их раздела; теоретич. и эксперим. обоснование
принципов действия и параметров электронных приборов.
Эти исследования ведутся в следующих осн. направле-
ниях: 1) эмиссия твёрдым телом ч-ц и квантов излуче-
ния (кроме обусловленных ядерными превращениями) и их
взаимодействие с атомами и молекулами в газах и конден-
сир. средах; 2) формирование и транспортировка заряжен-
ных и нейтральных ч-ц, используемых в вакуумных и газо-
разрядных приборах, ускорителях, физико-аналитич. при-
борах и т. п.; коллективные процессы в потоках ч-ц (коле-
бания, устойчивость, флуктуации); 3) механизмы взаимодей-
ствия ч-ц и их потоков в вакууме и разл. средах с ВЧ
эл.-магн. полями, лежащие в основе процессов генерации,
усиления и преобразования эл.-магн. колебаний в широком
диапазоне частот (от сверхнизких до рентгеновских);
4) воздействие корпускулярных и эл.-магн. потоков на в-во,
управляемые изменения его объёмных и поверхностных
св-в, формирование сред (в т. ч. крист, и аморфных плёнок)
с требуемыми структурными и электрофиз. характеристика-
ми; 5) физ. основы технологии изготовления вакуумных,
твердотельных и квантовых приборов и устр-в.
Н. Д. Девятков, А. С. Гагер.
ФИЛЬТР (франц. filtre, от средневекового лат. filtrum,
букв.— войлок) электрический, устройство, предназ-
наченное для разделения электрич. колебаний разл. частот.
Из спектра поданных на вход электрич. колебаний Ф. выде-
ляет (пропускает на выход) колебания в заданной об-
ласти частот (наз. полосой пропускания) и подавляет
(ослабляет) все остальные составляющие. Ф. широко при-
меняются в системах многоканальной связи, радиоустройст-
вах, устр-вах автоматики, телемеханики, радиоизмерит.
техники и т. д., т. е. во всех системах и устр-вах, пере-
дающих электрич. сигналы при наличии др. (мешающих)
сигналов и шумов, отличающихся от первых по частотному
составу (помехоподавляющие Ф.), а также в вы-
прямителях для сглаживания пульсаций выпрямленного
тока (сглаживающие Ф.). По виду частотной характе-
ристики (зависимости затухания от частоты) Ф. делятся
на Ф. нижних частот, пропускающие колебания с часто-
тами не выше нек-рой граничной частоты f0 (O^Cf^fo), верх-
них частот, пропускающие колебания с частотами выше
fo(f>fo)t полосовые, к-рые пропускают колебания в ко-
нечном интервале частот f(в частном случае коле-
бания одной частоты), и режекторные заграждаю-
щие, задерживающие колебания в заданной частотной
полосе (полоса непропускания
Конструкция и принцип действия Ф. определяются гл.
обр. рабочим диапазоном частот и требуемым видом
частотной характеристики. В диапазоне от долей Гц до сотен
МГц и более широкое распространение получили Ф. в виде
линейных пассивных четырёхполюсников, составленных из
Фильтр, Рис. 1. Схемы некоторых электриче-
ских фильтров на катушках индуктивности,
конденсаторах и резисторах — нижних частот
(а), верхних частот (6), полосового (в), заг-
раждающего (г) и их частотные характеристи-
ки: Li, L2, Ln — катушки индуктивности;
Ci, С2, .... Сп — конденсаторы; Ri( Кг, ....
Rn — резисторы; f — частота; fn. fi и f? —
граничные частоты.
Рис. 2. Структурная схема и временные диаграм-
мы цифрового фильтра: УД — устройство дискре-
тизации, преобразующее аналоговый сигнал
x(t) в последовательность импульсов (решёт-
чатую функцию) x*(t); АЦП — аналого-цифровой
преобразователь, с помощью которого мгновен-
ные значения аналогового сигнала заменяются
ближайшими дискретными уровнями Х(пТ), где
п—0, 1, 2..., Г —период следования импульсов,
ВУ—вычислительное устройство, преобразую-
щее последовательность чисел (уровней) Х(пТ)
в выходную функцию Y(nT); ЦАП — цифро-
аналоговый преобразователь, в котором У(пТ)
преобразуется в выходной аналоговый сигнал
у(0
Рис. 3. Гребенчатый (а) и шпилечный (6) электри-
ческие фильтры: С — соединитель; Р — резона-
торы; ПК — подстроечные конденсаторы; К —
корпус (со снятой крышкой).
585
ФОКОН
дискретных элементов: резисторов, конденсаторов и кату-
шек индуктивности (рис. 1). Действие таких Ф. основано
на использовании зависимости реактивного сопротивления
(ёмкостного или индуктивного) от частоты перем, тока.
Высокими фильтрующими св-вами обладают пьезоэлектри-
ческие фильтры, рабочий диапазон частот к-рых прости-
рается от неск. сотен Гц до 1 ГГц. Особую группу состав-
ляют цифровые Ф. (рис. 2), часто выполняемые на инте-
гральных схемах. В СВЧ технике Ф. реализуют на основе
отрезков линий передачи (коаксиальных кабелей, полоско-
вых линий, металлич. волноводов и др.), являющихся по
существу распределёнными колебательными системами.
В диапазоне от 100 МГц до 10 ГГц применяют гребенчатые,
шпилечные, встречно-стержневые, ступенчатые и др. Ф. из
полосковых резонаторов (рис. 3). В диапазоне от неск. ГГц
до неск. десятков ГГц распространены волноводные
Ф., представляющие собой волноводную секцию с повыш.
критич. частотой (волноводный Ф. верх, частот) либо сек-
цию, содержащую резонансные диафрагмы или объёмные
резонаторы (волноводный Ф. ниж. частот).
Лит: Белецкий А. Ф., Основы теории линейных электрических
цепей, М-, 1967; Алексеев Л. В., Знаменский А. Е., Лоткова Е. Д.,
Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов, М., 1976;
Бландова Е. С., Евдокимов В. А., Озералин Н. А., «Электронная
техника. Сер. 5 — Радиодетали и радиокомпоненты», 1984, в. 3, с. 39—43.
Е. С. Бландова.
ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ
ВОЛНАХ (фильтр на ПАВ), электрический фильтр,
в к-ром для разделения эл.-магн. колебаний разл. частоты
их преобразуют в акустич. колебания и обратно, разде-
ляя при этом акустич. колебания разл. частоты. Простейший
Ф. на ПАВ (рис.) состоит из двух (входного и выходного)
встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расположен-
ных на отполированной поверхности звукопровода из пьезо-
электрич. материала (в основном кварца, ниобата лития,
танталата лития, германата висмута). Разделение акустич.
колебаний разл. частоты (частотная фильтрация) осущест-
вляется с помощью ВШП, в к-ром заданная частотная
характеристика реализуется за счёт избирательного приёма
ПАВ. Избирательность таких фильтров определяется
кол-вом металлич. электродов (штырей) ВШП либо законом
изменения их длины в направлении, перпендикулярном
распространению ПАВ, либо величиной ёмкостей, создан-
ных между контактными площадками и металлич. электро-
дами ВШП (т. н. ВШП с ёмкостным «взвешиванием» элект-
родов).
Ф. на ПАВ отличаются простотой устр-ва, технологич-
ностью, воспроизводимостью характеристик, что обеспечи-
вает возможность их массового произ-ва^ Ф. на ПАВ
используются в качестве полосовых, заграждающих и согла-
сованных фильтров (см. табл.).
Типичные характеристики фильтров на поверхностных акустических волнах
Тип фильтров на ПАВ Средняя частота, МГц Полоса частот, МГц Вносимые потери ДБ Затухание сигналов в полосе заграж- дения, дБ
Полосовые 5—2000 0,01—500 0,5—30 40—70
Заграждающие Согласованные 20—1500 0,01—10 0,5—40 50—80
дисперсионные . 50—1500 10—700 20—50 20—50
кодовые 5—1800 10—500 20—60 20—40
Лит.: Гуляев Ю. В., Кмита А. М., Багдасарян А. С., в кн.: Проб-
лемы современной радиотехники, М., 1980; Морозов А. И., Прок-
“ : к и й Б. А., Пьезоэлектрические преобразователи
устройств, М., 1981.
лов В. В., Станков<
для радиоэлектронных
А- С. Багдасарян.
ФИЛЬТРАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ЧАСТОТ,
выделение одной
светового пучка (напр., лазерного излучения) с помощью
оптич. системы. Наиболее часто используется двухлинзовый
конфокальный телескоп с диафрагмой, расположенной в
совместной фокальной плоскости линз (рис.). Световой
или неск. пространственных частот из
пучок, проходя через первую линзу, преобразуется так,
что в фокальной плоскости получается распределение
интенсивности света, воспроизводящее угловое распределе-
ние интенсивности исходного пучка. При этом нулевая
пространств, составляющая пучка с однородным амплитуд-
ным и фазовым профилями образует в фокальной плоско-
сти центр, яркое пятно, а остальные, имеющие неоднород-
ные амплитудный и фазовый профили, образуют пятнистую
структуру вокруг центр, пятна. Подбирая ж диафрагму,
выделяющую только центр, пятно, можно получить” на
её выходе однородный пучок. Вторая линза телескопа
служит для уменьшения дифракц. расходимости вышедшего
из диафрагмы узкого пучка до необходимой величины.
Юо Д. Голяев
ФОКбН (фокусирующий конус), устройство на
основе световода с изменяющимся (сужающимся) по ходу
светового луча сечением; используются для концентрации
оптич. излучения, а также для изменения масштаба пере-
даваемого изображения. Различают полые (с внутр, отра-
жающей поверхностью), монолитные прозрачные и воло-
конные Ф
Наиболее распространёнными являются волоконные Ф.,
к-рые представляют собой волоконно-оптич. одножильные
и многожильные жгуты (см. Волоконно-оптические элемен-
ты) с переменным по длине сечением волокон. Различают
Ф. с регулярной и нерегулярной укладкой волоконных
световодов. Нерегулярные Ф. применяют в основном для
концентрации оптич. излучения. С помощью таких Ф. полу-
чают концентрацию световой энергии, в 4п раз большую,
чем обеспечивают классич. оптич. системы (где п — мень-
ший из показателей преломления материала сердцевины
волокна Ф. и среды на выходе из него). Регулярные Ф.
применяют в основном для изменения масштаба переда-
ваемого изображения. Осн. характеристики Ф.: линейное
Фильтр на поверхностных акустических волнах.
Схематическое изображение фильтра на по-
верхностных акустических волнах: 1 —звукс-
провод; 2 — акустическим поглотитель; 3 —
нагрузка; 4 — аподизованный встречно-штыревой
преобразователь (выходной); 5 — встречно-шты-
ревой преобразователь с ёмкостным «взвеши-
ванием» электродов (входной); 6 — генератор
электромагнитных колебаний.
Т ч
4
Фильтрация пространственных частот. Схема
фильтрации пространственных частот с помощью
линзового конфокального телескопа: Fi и F»—
фокусные расстояния линз Л > и Th; х — по-
перечная координата светового пучка; I — интен-
ФОКУСИРОВКА
586
увеличение — отношение выходного диаметра к входному;
числовая апертура — произведение числовой апертуры во-
локна на линейное увеличение; светосила — равна квадрату
числовом апертуры, светопропускание — определяется в
основном потерями света в Ф , а также способом укладки
волокон
Лит. Вейнберг В Б.. Саттаров Л К.. Оптика световодов, 2 изд.
Л., 1977. В В Зубов.
ФОКУСИРОВКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, управле-
ние движением заряженных частиц (электронов, ионов) по
заданным траекториям. Происхождение термина «Ф. з. ч.»
связано с решением задачи о прохождении траектории за-
ряженных ч-ц через заданную точку пространства (фокус)
в электронной оптике и ионной оптике. Ф. з. ч. осущест-
вляется с помощью электрич. и магн. полей, создаваемых
электростатическими линзами и магнитными линзами. Мин.
размер фокусного пятна определяется аберрациями линз,
влиянием пространств» заряда и разбросом нач. скоростей
ч-ц. Применительно к высокопервеансным потокам заря-
женных ч-ц в электронных пушках, ионных пушках и про-
тяженных пролётных каналах ЭВП вместо термина «Ф. з. ч.»
обычно употребляют термин «формирование потока заря-
женных частиц». Такое формирование осуществляется
электрич. и (или) магн. полями (однородными, пространст-
венно-периодич., реверсивными). Заряженные ч-цы в протя-
женных и ограниченных в поперечном направлении пото-
ках колеблются относительно своих равновесных траекто-
рий. Скорость изменения радиальной составляющей силы
со стороны внеш, фокусирующего электрич. и (или) магн.
полей и поля пространств, заряда, возвращающей частицу
на равновесную траекторию, характеризует жёсткость фо-
кусировки. В электронных пушках под Ф. з. ч. подразу-
мевают достижение необходимой величины сходимости
(компрессии) потока, равной отношению площади эмити
рующей поверхности катода к площади поперечного се-
чения потока в заданной плоскости. См. также Форми
рование электронного пучка. и и. Голеницкии
ФОКУСЙРУЮЩЕ-ОТКЛОНЯЮЩАЯ СИСТЕМА
(ФОС), часть электронно-оптической системы электронно-
лучевого прибора, в к-рой фокусирующие и отклоняющие
электронный пучок поля совмещены в пространстве. При-
меняется гл. обр. в передающих ЭЛП (видиконах, суперор-
тиконах и нек-рых др ). Различают ФОС электромагнит-
ные, электростатические и комбинированные (включающие
поля обоих типов) ФОС, способная обеспечить ортого-
нализацию пучка (подведение под прямым углом к поверх-
ности мишени) в приборах со считыванием сигнала пучком
медленных эл-нов, позволяет получить фокусные пятна
малых размеров. Конструктивно ФОС представляет собой
длинный фокусирующий соленоид с соосно размещёнными
в нём отклоняющей и корректирующей (центрирующей)
системами. Углы отклонения электронного пучка в ФОС
составляют ок. 10 . Часто ФОС наз. также совокупность
последовательно расположенных и собранных в единую
конструкцию эл.-магн. отклоняющей, фокусирующей и цент-
рирующей систем. См. также Отклоняющая система и Маг-
нитное фокусирующее устройство. Г. Д Баландин.
ФОЛЬГИРОВАННЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ, многослойные
электроизоляц. материалы, представляющие собой слои-
стые пластики и наполненные полимеры (жёсткие Ф. д.) или
синтетич пленки (гибкие Ф. д ), покрытые с одной или
двух сторон металлич. фольгой (в основном медной) тол-
щиной 5—100 мкм. Толщина Ф. д. 0,08—3 мм. В зависи-
мости от диапазона рабочих частот Ф. д. подразделяют на
ВЧ (для частот до 10 Гц) и СВЧ (для частот до 10 Гц).
Высокочастотные Ф. д. применяются для изготовле-
ния коммутац. плат и гибких печатных кабелей Жёсткие
Ф. д изготовляют из слоистых пластиков на основе эпок-
сидных, эпоксифенольных и феноло-формальдегидных
смол, в к-рых наполнителями являются электроизоляц.
пропиточная бумага (гетинаксы) или стеклоткань (стекло-
текстолиты); гибкие Ф. д. делают из полиимидных, поли-
этилентерефталатных и др. плёнок. Фольга к диэлектрич.
основанию припрессовывается или приклеивается (напр..
эпоксикаучуковым клеем). Жёсткие Ф. д. имеют прочность
сцепления фольги с диэлектрич. основанием не менее
3,8 Н 3 мм, стойкость к расплавленному припою не менее
10 с (при t 260 С), диэлектрич. проницаемость таких
диэлектриков не более 5, тангенс угла диэлектрич. потерь
не более 0,035, сопротивление изоляции 10 Ом. Гибкие
Ф. д. выдерживают многократные перегибы (напр., при
радиусе изгиба -5 мм и угле 180 — не менее 500 переги
бов), их диэлектрич. проницаемость не превышает 3,5.
Сверхвысокочастотные Ф. д. применяются для
создания полосковых коммутац. плат. Их изготовляют при
прессовыванием фольги к наполненному полимеру (напр.,
полифениленоксиду). Диэлектрич. проницаемость СВЧ Ф. д
2,8—16, тангенс угла диэлектрич. потерь от 1,2-10 до
5-10
Лиг.: Многослойный печатный монтаж в приборостроении, автоматике и
вычислительном технике, М., 1978; Справочник по электротехническим ма-
териалам, под ред. Ю В. Корицного, 3 изд., т. 1—3, М.( 19В6—В7
А В Васильев
ФОЛЬГбВЫЙ РЕЗИСТОР, резистор, резистивный эле
мент к-рого выполнен из фольги, укреплённой на изоляц
подложке. Для изготовления Ф. р. используется фольга
толщиной 0,002—0,1 мм, выполненная из манганина, кон-
стантана, хромоникелевых, никельмолибденовых и Др. спла-
вов. В Ф. р. сочетаются высокая точность номинального
сопротивления и малый уровень шумов, характерные для
проволочных резисторов, с технологичностью плёночных
(напр., лакосажевых) резисторов.
Резистивный элемент Ф. р. представляет собой подложку
из диэлектрика с присоединённой к ней резистивной фоль-
гой (рис. 1) определенной формы (рисунка), напр. в виде
меандра с соединительными (шунтирующими) перемычка-
ми (рис. 2). Шунтирующие перемычки обычно делают так,
чтобы, разрывая их, можно было увеличивать сопротив-
ление Ф. р. на заданную величину (что осуществляется
при подгонке резистора в номинал). Возникающая при этом
в месте разрыва деформация фольги практически не влияет
на стабильность сопротивления резистора, т. к. перемычка
после разрыва удаляется с подложки. Номинальное сопро-
тивление Ф.р. составляет от 1 до 25-10 Ом (у постоян-
ных) и от 10 до 22-10 Ом (у переменных); номиналь-
ная мощность — 0,25 и 0,5—1,0 Вт соответственно у по-
стоянных и переменных; износоустойчивость перем. Ф. р.
достигает 100 циклов.
В технологии Ф. р. широко используются те же методы,
что и в технологии микроэлектроники: ионное и хим. трав
ление фольгированного диэлектрика, формирование на
фольге рисунка резистивного элемента методами фотоли-
тографии, групповое изготовление резистивных элементов
на одной подложке; это обеспечивает высокую идентич-
ность их параметров. Ф. р. являются массовым типом
прецизионных резисторов Г. А франк, 8 М. Терехов
Фольговый резистор. Рис. 1. Фольговый резистор
(в разрезе): 1 — фольга; 2 — клей; 3 — ди-
электрическая подложка.
Рис. 2. Пример топологии фольгового резистора:
I —меандр; 2 — перемычка,- 3—подложка.
587
ФОТОАВТОЭЛЕКТРОННАЯ
ФОнбн (от греч. phone — звук), квазичастица, пред-
ставляющая собой квант энергии упругих колебаний крист,
решётки. Энергия Ф. равна Тио (где ш — частота колеба-
ний). Звуковые волны в кристаллах рассматриваются как
распространение Ф., тепловые колебания крист, решётки —
как термич. возбуждение Ф. Понятие Ф. позволяет опи-
сать нек-рые тепловые и др. св-ва кристаллов. Колебат.
энергия кристалла приближённо равна сумме энергий Ф.;
теплоёмкость крист, тела практически совпадает с тепло-
ёмкостью газа Ф.; теплопроводность диэлектрич. кристал-
ла можно описать как теплопроводность газа Ф. (в метал-
лах и ПП существенную роль в теплопроводности играют
также эл-ны).
Ф. наз. также элементарные возбуждения в сверхтекучем
гелии, описывающие колебат. движение квантовой жид-
кости.
Лит.: Займ ан Дж., Электроны и фононы, пер. с англ., М., 1962;
Рейсленд Дж., Физика фононов, пер. с англ., М., 1975.
ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА, при-
дание электронному пучку (потоку) необходимой конфигу-
рации с помощью электрич. и магн. полей (см. Электронно-
оптическая система). В более узком смысле Ф. э. п. озна-
чает получение в электронной пушке или приборе элект-
ронного потока, поперечные размеры к-рого сравнимы с
продольными. См. также Фокусировка заряженных частиц.
ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ, электронные уст-
ройства для генерирования и преобразования электрич.
импульсов, в основном прямоугольной, трапециевидной,
линейно изменяющейся (треугольной) и экспоненциаль-
ной формы, длительностью от единиц нс до десятков с.
Основу Ф. и. составляют линейные электрич. элементы и
электронные ключи. Ф-ции линейных элементов выполняют
импульсные усилители, RC- или LC-цепочки, импульсные
трансформаторы и линии задержки. В качестве ключей
используются электронные приборы с нелинейными ВАХ:
ПП диоды, транзисторы, электровакуумные и газонапол-
ненные лампы, ферритовые сердечники с прямоугольной
петлей гистерезиса, туннельные диоды. Наиболее широко
для формирования импульсов применяются импульсные
усилители, RC-цепи, ПП диоды и транзисторы в ключевом
режиме.
Последоват. RC-цепочка является наиболее простым и час-
то применяемым Ф. и. (рис.); формирующие св-ва этой
цепи различаются в зависимости от того, с какого элемен-
та — R или С — снимается выходной сигнал. Наиболее час-
тые операции: укорочение одиночных импульсов, диффе-
ренцирование и интегрирование сигналов по времени.
Нелинейные ключевые Ф. и. характеризуются отсутствием
положит, обратной связи. Формирование импульсов проис-
ходит за счёт ограничения уровня сигнала или переклю-
чения тока в выходной цепи. Осн. типом таких устр-в
является амплитудный ограничитель. Регенеративные фор-
мирующие устр-ва с положит, обратной связью позволяют
получать как отд. импульсы, так и их последователь-
ности. К числу таких устр-в относятся: триггеры, мульти-
вибраторы, блокинг-генераторы и генераторы линейно из-
меняющегося напряжения. Такие Ф. и. выполняются гл. обр.
в виде ИС на базе усилителей пост. тока. Для реали-
зации регенеративных Ф. и. часто используют ПП приборы
с отрицат. сопротивлением: туннельные диоды, лавинные
транзисторы и тиристоры. Применение таких приборов
позволяет устранить в Ф. и. схемную часть положит, обрат-
ной связи, что в ряде случаев даёт возможность упрос-
тить схему формирователя и улучшить его быстродействие,
нагрузочную способность и нек-рые др. параметры.
Лит..- Фрол кин В. Е, Попов Л. Н-, Импульсные устройства, 3 изд.,
М., 1980; Гольденберг Л. М., Импульсные устройства, [2 изд.], М.,
1981. С. Н. Кузнецов, В. Т. Фролкин
ФОСФИД ИНДИЯ, 1пР, обладающее полупроводнико-
выми свойствами хим соединение типа A1" Bv Тёмно-серые
с металлич. блеском кристаллы; fnn=1062 °C; давление
паров Р над расплавом стехиометрий, состава 2,7 МПа (tn„);
плотн. 4787 кг/м‘ (300 К); крист, решётка типа сфалерита
с периодом а;0,5В7 нм (300 К); мол. м. 145,79; коэф,
термич. линейного расширения 4,75-10 град (300 К).
Прямозонный ПП с шир. запрещённой зоны 1,35 эВ (300 К);
подвижность эл-нов 5000 см2-В- -с— (300 К), подвижность
дырок 200 см2 - В-1 с-1 (300 К).
Синтез Ф. и. проводят в запаянных кварцевых ампу-
лах в контейнерах из кварцевого стекла или пиролитич.
нитрида бора путём насыщения расплавленного In парами
Р. Ампулы размещают в спец, автоклавах, внутри к-рых
поддерживают противодавление инертного газа. Для полу-
чения монокристаллов используют метод Чохральского с
герметизацией расплава жидким флюсом (расплавленным
борным ангидридом). Процесс проводят в камерах высо-
кого давления в атмосфере инертного газа при давлениях
3,5—5,0 МПа с применением тиглей из кварцевого стекла
или пиролитич. нитрида бора. Часто процесс синтеза сов-
мещают с процессом последующего выращивания моно-
кристалла в той же установке. Для управления электро-
физ. св-вами монокристаллов используют процессы легиро-
вания электрически активными примесями. Осн. легирую-
щими примесями при получении монокристаллов электрон-
ного типа проводимости являются S, 5е, Те, Si, Ge, Sn,
а дырочного типа проводимости — Zn и Cd. Получение
монокристаллов с полуизолирующими св-вами (уд. сопро-
тивление ~10' Ом-см) осуществляют при легировании
железом. При получении тонких легир. слоёв широко ис-
пользуют процесс ионной имплантации с последующим от-
жигом образцов под слоем защитного покрытия из нитри-
да кремния Для получения эпитаксиальных структур Ф. и
применяют метод жидкофазной эпитаксии из индиевых
расплавов, газофазной эпитаксии (хлоридно-гидридной и с
применением металлоорганич. соединений), а также метод
молекулярно-пучковой эпитаксии.
Ф. и. применяется для изготовления лазеров, светодио-
дов, фотоприёмников, полевых транзисторов, лавинно-
пролётных диодов и ряда др. приборов. Ф. и. и гетеро-
структуры на его основе служат для создания сверхбыстро-
действующих ИС. Особенно велика роль ф. и. в создании
эффективных источников оптич. излучения и быстродейст-
вующих фотоприёмников для волоконно-оптич. линий связи.
Лит.: Метельский А. Я., Производство полупроводниковых мате-
риалов, М., 1982; Мильвидский М. Г., Полупроводниковые материа-
лы в современной электронике, М., 19В6. М. Г. Мильвидский.
<»
ФОТО... (от греч. phos, род. падеж photos — свет), часть
сложных слов, относящихся либо к свету или его дей-
ствию (напр., фотодесорбция, фотокатод), либо к фотогра-
фии, где эта часть по своему значению соответствует
слову «фотографический» (напр., фотошаблон).
ФОТОАВТОЭЛЕКТРбННАЯ ЭМИССИЯ, испускание
электронов поверхностью эмиссионного материала под вли-
янием сильного электрич» поля (автоэлектронная эмиссия)
и света (фотоэлектронная эмиссия)» Механизм Ф. э= состоит
в возбуждении светом эл-нов в кол-ве, достаточном для
ФОТОДЕСОРБЦИЯ________________________________________588
того, чтобы их вклад в общий ток туннелирующих сквозь
приповерхностный барьер эл-нов был соизмерим с темно-
вым автоэлектронным током или заметно превышал его.
Спектральные характеристики Ф. э. позволяют судить о рас-
пределении плотности состояний эл-нов в проводнике-
ФОТО ДЕСОРБЦИЯ (от фото... и десорбция), удаление
адсорбированных частиц с поверхности твёрдого тела (ад-
сорбента) в окружающую среду под действием света. Ф.
(в отличие от термодесорбции) носит неравновесный харак-
тер и определяется квантовым выходом, величина к-рого
зависит от энергии оптич. излучения. Явление Ф. исполь-
зуется для обезгаживания при получении вакуума и очистки
поверхности ПП материалов.
ФОТОДИОД (от фото... и диод), полупроводниковый
диод, обладающий свойством односторонней фотопроводи-
мости, возникающей при воздействии на него оптич. излу-
чения; используется для преобразования оптич. излуче-
ния в электрич. сигнал. Действие Ф. основано на погло-
щении света вблизи области полупроводникового перехода,
в результате чего генерируются новые носители заряда
(элек.ронно-дырочные пары). Эффективное поглощение
света происходит на границе раздела областей с противо-
положными типами проводимости одного и того же ПП,
вблизи контакта двух разл. ПП (Ф. с гетеропереходом)
или металла и ПП (поверхностно-барьерный Ф., или Ф. с
барьером Шоттки). Наиболее распространённым типом Ф.
является р—i—п-диод, в к-ром толщина высокоомной
i-области выбирается такой, чтобы обеспечивать оптим. чув-
ствительность и быстродействие прибора. Для детектирова-
ния оптич. излучения с размером светового пятна в неск.
мкм, промодулированного ВЧ сигналами, используются так-
же точечно-контактные Ф. (рис.).
Различают 2 режима работы Ф.: фотодиодный, ког-
да во внеш, цепи содержится источник питания, соз-
дающий на ПП переходе обратное смещение, и фото-
вольтаический (вентильный), когда такой источник от-
сутствует. В фотодиодном режиме возникающие под дей-
ствием излучения избыточные носители заряда приводят
к возрастанию обратного тока Ф. на величину фототока.
Фототок в широких пределах линейно зависит от интенсив-
ности падающего излучения и практически не зависит от
величины обратного напряжения. В вентильном режиме Ф.
используется как фотоэлемент (для получения фотоэдс).
При больших обратных смещениях в результате ударной
ионизации в Ф. происходит лавинное умножение носите-
лей заряда. Такой лавинный Ф. является фотодетекто-
ром с внутр, усилением тока.
Осн. параметры Ф.: порог чувствительности (величина
мин. сигнала, регистрируемого Ф., отнесённая к единице
полосы рабочих частот) достигает 1014 Вт/Гц1 2; темно-
вой ток, как правило, не выше 10 А; спектральная чув-
ствительность (отношение фототока к потоку падающего
монохроматич. излучения) обычно составляет 0,5—1 А/Вт;
область спектральной чувствительности лежит в пределах
0,3—15 мкм; инерционность (время установления фототока)
достигает 10 с.
Ф. широко применяются в устр-вах оптоэлектроники,
автоматики, вычислит, и измерит, техники и др.
Лит.: Аут И., Ген цо в Д., Герман К., Фотоэлектрические явле-
ния, пер. с нем., М., 1980; Иванов В. И., Аксенов А. И., Юшин А. М-,
Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочники, М., 1984.
В. 8. Привезенцев.
ФОТОДИССОЦИбННЫЙ ЛАЗЕР, см. в ст. Газовый
лазер.
ФОТОКАТбД (от фото... и катод), холодный катод,
эмитирующий электроны в вакуум под действием оптич.
излучения (см. Фотоэлектронная эмиссия). Широко приме-
няется в фотоэлектронных приборах (фотоэлементах, фото-
электронных умножителях и др.).
Осн. параметры и характеристики Ф.: спектральная
чувствительность 5? (отношение фототока к мощности
вызывающего его монохроматич. излучения с длиной волны
Л) или квантовый выход У (отношение числа фото-
эл-нов к числу падающих квантов); спектральная ха-
рактеристика (зависимость 5^ и У от Z); световая
(интегральная) чувствительность S, определяе-
мая как отношение фототока к падающему на Ф.
световому потоку от стандартного источника (лампы накали-
вания с вольфрамовой нитью, нагретой до цветовой темп-ры
2860 К); плотность тока термоэлектронной эмиссии (тер-
мотока) /т, обусловливающая темновой ток фотоэлект-
ронного прибора.
Совр. эффективные Ф. представляют собой полупровод-
никовые (полупрозрачные или непрозрачные) p-типа слои
соединений элементов I или III группы с элементами V
или VI группы периодич. системы. Наиболее распростра-
нены сурьмяно-цезиевые (CsaSb) и многощелоч-
ные (соединение Sb с К и Na со слоем адсорбиро-
Фотодиод. Схема фотодиода с р — п-пере-
ходом (а), с р — i — п-структурой (6), с ге-
теропереходом (в), с барьером Шоттки (г),
с точечным контактом (д) Стрелками по-
казано направление падающих квантов све-
та hv
Фотокатод. Спектральные характеристики раз-
личных фотокатодов: 1 — на основе GalnAsP;
2 — на основе GaAs; 3 — многощелочного; 4 —
сурьмяно-цезиевого; 5 — кислород но-cep ебряно-
цезиевого.
589
ФОТОПОВТОРИТЕЛЬ
ванных на поверхности атомов Cs) Ф. Их получают в ва-
куумированном приборе при воздействии паров Cs на про-
греваемый слой Sb или последоват. воздействием на слой
Sb паров неск. щелочных металлов. S обычно составляет
30—100 мкА/лм для сурьмяно-цезиевых и неск. сотен
мкА/лм для многощелочных Ф.; /т в таких Ф. равен
10 —10 А/см2. Существенно менее эффективным в ви-
димой, но чувствительным в ИК области спектра (см. рис )
является кислородно-серебряно-цезиевый Ф.,
представляющий собой полупроводник п-типа и состоящий
из CS2O с примесью свободного Cs и вкраплений чистого
Ад. Такой Ф. образуется при обработке в парах Cs плёнки
Ад, окисленного в тлеющем разряде в атмосфере О2; его
параметры: S, как правило, 30—60 мкА/лм; /т 10—13—
10“" А/см2.
В 60—70-х гг. 20 в. разработаны Ф. нового типа, полу-
чившие назв. Ф. с отрицательным электронным
сродством (см. Сродство к электрону). К ни^ су носятся
Ф., выполненные на основе соединений А В , напр.
GaAs (чувствительные к видимому свету) и GalnAsP (чув-
ствительные в видимой и ближней ИК облает^,). Для соз-
дания таких Ф. поверхность соединений А В , имеющих
высокую степень легирования акцепторной примесью, очи-
щают в сверхвысоком вакууме и обрабатывают Cs и О2 для
получения монцатомных плёнок на поверхности. У Ф. на ос-
нове GaAs получена интегральная чувствительность до
2000 мкА/лм, у Ф. на основе GalnAsP квантовый выход
составляет 0,02—0,09 на / = 1,06 мкм.
Лит.: Соммер А., Фотоэмиссионные материалы, пер. с англ., М.,
1973; Берковский А Г., Гаванин В А Зайдель И. Н., Вакуум-
ные фотоэлектронные приборы, 2 изд., М., 1988. В. А. Гаванин.
ФОТбЛИЗ (от фото... и греч. lysis — разрушение, разло-
жение), диссоциация молекул под действием света. Обра-
зующиеся при поглощении света возбуждённые атомы и
радикалы (первичная реакция) способны давать начало вто-
ричным реакциям. В результате этих реакций происходит
изменение состава и строения молекул. Ф. используют во
мн. хим. процессах; в микроэлектронике Ф. применяют
для создания рисунка ИС при помощи фотолитографии.
ФОТбН (от греч. phos, род. падеж photos — свет),
квант эл.-магн. излучения (в узком смысле — света, отсюда
происхождение термина), нейтральная элементарная час-
тица с нулевой массой и спином 1 (в единицах постоян-
ной Планка h). Переносчик эл.-магн. взаимодействия между
заряженными ч-цами. В пустоте Ф. распространяется
со
скоростью света с~3*108 м/с относительно любой инер-
циальной системы отсчёта. Обладает энергией, равной
fiw (со — частота колебаний Эл.- магн. иг 1учения)( и импуль-
сом hw/c. Наиболее отчётливо св-ва Ф. как ч-ц проявляются
в оптич. и более КВ диапазоне при их взаимодействии
с др. ч-цами (см., напр.. Фотоэффект). Применительно
к оптическому излучению Ф. часто наз. квантом света,
к гамма-излучению — гамма-квантом.
ФОТООТВЕРЖДАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ, полимер-
ные материалы, отверждение к-рых происходит в ре зультате
фотополимеризации, инициируемой обычно мощным УФ из-
лучением. В электронике широко используются фотоотвер-
ждаемые лаки и краски для получения химически стой-
кого рисунка печатных плат трафаретным способом. В состав
таких материалов входят плёнкообразователи (напр., нена-
сыщенные полиэфиры, смеси акрилатов с полиуретанами
или эпоксидными смолами), светочувствит. олигомеры
(напр., триметилолпропанакрилат, пентаэритритакрилат),
активные разбавители (напр., стирол, метилметакрилат,
этилгексилакрилат), фотосенсибилизаторы (напр., эфиры
бензоина, бензофенон, кетон Михлера), стабилизаторы
(напр., гидрохинон, метилгидрохинон), красители и пигмен-
ты (напр., диоксид титана); в краски дополнительно вводят
наполнители (напр., тальк, «аэросил»). Активные разбави-
тели служат для регулирования вязкости композиции,
стабилизаторы — для предупреждения полимеризации
плёнкообразователя и светочувствит. олигомера при
хранении
К лакокрасочным Ф. м. близки фотоотверждаемые пасты
для паяльной маски, предназначенные для создания на про-
водниках печатной платы слоя, предохраняющего их от
припоя. Такая паста противостоит расплавленному припою
при темп-ре 260—300 °C.
ФОТОПОВТОРЙТЕЛЬ, установка для изготовления фо-
тошаблонов путём многократного проецирования (мульти-
плицирования) изображения фотооригинала в уменьшен-
ном масштабе на фотопластину — основу фотошаблона. В
состав Ф. входят оптико-механич. устр-во (репродукц.
фотокамера) и устр-во управления, ра змещаемое обычно
в отд. блоке или стойке (рис. 1). Фотооригинал, под-
лежащий репродуцированию, размещается на манипуляторе
и фиксируется в строго определённом положении (рис. 2).
Фотопластина (основа будущего фотошаблона) укрепляется
на координатном столе и перемещается вместе с ним.
Фотоповторитель. Рис. 1. Фотоповторитель:
а — оптико-механическое устройство; б — стойка
управления.
Рис. 2. Схема оптико-механического устройства
фотоповторителя: 1 —фотопластина; 2 — коор-
динатный стол; 3—объектив; 4— промежуточ-
ный фотооригинал; 5—манипулятор; 6 — свето-
оптическая система (источник света, фотоэат-
вор, зеркало и конденсор).
ФОТОПОЛИМЕРИЗУЮЩАЯСЯ
590
Периодически в определённых положениях (позициях) на
фотопластину проецируется изображение фотооригинала.
Время экспонирования (выдержка) и координаты каждой
позиции (положение стола) задаются автоматически систе-
мой управления в соответствии с программой мультипли-
цирования, вводимой оператором с пульта устр-ва управ-
ления. По окончании экспонирования изображение на фото-
пластине проявляют и фиксируют — получается готовый
фотошаблон. Наиболее совершенные Ф. оснащены системой
автоматич. фокусировки изображения.
Осн. параметры Ф.: совмещаемость комплекта фотоша-
блонов (точность расположения изображений по всему
полю фотошаблона оценивается по т. н. базовым мет-
кам) и разрешающая способность (способность оптич. сис-
темы Ф. создавать раздельные изображения двух близко
расположенных элементов фотооригинала). Применяемые
в произ-ве ПП приборов и ИС Ф. обеспечивают изго-
товление фотошаблонов на пластинах размером 150Х
X150 мм и более, с размерами модуля (одного изображе-
ния фотооригинала) до 20X20 мм и мин. размерами эле-
ментов до 0,5 мкм; расхождение фотооригиналов на раз-
ных фотошаблонах не превышает 0,5—1 мкм.
А. С. Дрозд, В. А. Зайцев.
ФОТОПОЛИМЕРИЗУЮЩАЯСЯ КОМПОЗИЦИЯ,
состав, образующий в результате фотополимеризации (ФП)
химически и механически стойкий фотополимер. ФП про-
текает под действием УФ излучения (с Х=250—370 нм).
Ф. к. используются в технологии электронных приборов
для получения рисунка печатной схемы и сетчатых трафа-
ретов. Фотополимерное изображение устойчиво к кислым
травителям и электролитам гальванич. ванн. В Ф. к. входят:
связующее (растворимые линейные полимеры, напр. поли-
амиды, полиуретаны); светочувствит. сшивающие агенты
(ненасыщенные соединения, способные к ФП, напр. ди-
метакрилат триэтиленгликоля); инициаторы ФП (в-ва, обра-
зующие при фотолизе свободные радикалы, напр. эфиры
бензоина); ингибиторы термич. полимеризации при хране-
нии Ф. к. (напр., гидрохинон); красители для визуального
контроля качества изображения; растворители компонентов
Ф. к. (напр., этиловый спирт, ацетон).
Спец. Ф. к. входят в состав фоторезистов.
ФОТОПРОВОДИМОСТЬ (ф о торе з и стив н ы й
эффект), изменение электропроводности полупроводника
под действием эл.-магн. излучения. Обычно Ф. обусловле-
на увеличением концентрации подвижных носителей заряда
под действием света (концентрационная Ф.). Она
возникает в результате неск. процессов: фотоны «вырыва-
ют» эл-ны из валентной зоны и «забрасывают» их в зону
проводимости, при этом одновременно возрастает число
эл-нов проводимости и дырок (собственная Ф.); эл-ны
из валентной зоны забрасываются на свободные примес-
ные уровни — возрастает число дырок (дырочная при-
месная Ф.); эл-ны забрасываются с примесных уровней
в зону проводимости (электронная примесная Ф.).
Возможно комбинир. возбуждение Ф. Величина концентрац.
Ф. пропорциональна квантовому выходу У (отно-
шению числа образующихся носителей к общему числу по-
глощённых фотонов) и времени жизни т неравновесных
(избыточных) носителей, возбуждаемых светом (фотоноси-
телей). При освещении видимым светом У обычно мень-
ше 1 из-за «конкурирующих» процессов, приводящих к по-
глощению света, но не связанных с образованием носи-
телей (возбуждение экситонов, примесных атомов, фононов
и др.). При облучении в-ва УФ или более жёстким излу-
чением У>»1, т. к. энергия фотона достаточно велика,
чтобы не только «вырвать» эл-н из валентной зоны, но и со-
общить ему кинетич. энергию, достаточную для ударной
ионизации. Время жизни носителя (время, к-рое он прово-
дит в свободном состоянии) определяется процессами ре-
комбинации носителей заряда. При прямой (межзонной)
рекомбинации эл-ны сразу переходят из зоны проводимости
в валентную зону. В случае рекомбинации через примес-
ные центры эл-н сначала захватывается примесным цент-
ром, а затем уже попадает в валентную зону. В зависи-
мости от структуры материала, его чистоты и темп-ры
т может меняться в пределах от 1 до 10~ с.
При поглощении свободными носителями длинноволно-
вого эл.-магн. излучения, не вызывающего межзонных пе-
реходов и ионизации примесных центров, происходит уве-
личение энергии («разогрев») носителей, что приводит к из-
менению их подвижности и, следовательно, электропровод-
ности. Такая «подвижностная» Ф. убывает при высоких
частотах и перестаёт зависеть от частоты при низких час-
тотах. Изменение подвижности под действием эл.-магн. из-
лучения может быть обусловлено не только увеличением
энергии носителей, но и влиянием излучения на процессы
рассеяния эл-нов крист, решёткой.
Наиболее изучена и широко применяется Ф. ПП: Ge,
Si, Se, CdS, CdSe, InSb, GaAs, PbS и др. На использовании
явления Ф. основана работа фоторезисторов, фотодиодов,
фототранзисторов, нек-рых ЭЛП и др. электронных прибо-
ров. Э. М. Эпштейн.
ФОТОРЕЗИСТ, резист, чувствительный к оптич. излу-
чению видимой или УФ области. Наибольшее распростра-
нение получили органич. Ф., представляющие собой р-р в
органич. растворителе либо светочувствит. полимера, либо
неполимерного светочувствит. соединения и плёнкообра-
зующего полимера. Толщина светочувствит. слоя, сформи-
рованного из Ф. в процессе фотолитографии (см. Литогра-
фия), обычно составляет 0,5—2,5 мкм. Из негативных
распространены Ф. на основе сенсибилизир. поливинило-
вого спирта, поливинилциннамата, поливинилдиаллилфта-
лата, циклополиизопрена или полиэпоксибутадиена с би-
сарилазидами. Изготовление позитивных Ф. основано
на использовании о-диазокетонов в композиции с феноль-
ными и др. смолами.
Область спектральной чувствительности большинства Ф.
охватывает диапазон 350—450 нм; необходимая экспозиция
составляет 50—500 мДж/см2; показатель изменения
относит, стойкости Ф. в проявляющей среде после экспо-
нирования обычно лежит в пределах 10—103. Разрешающая
способность Ф. составляет от неск. сотен до неск. тыс. мм- ,
причём позитивные Ф. имеют, как правило, более высокую
разрешающую способность, чем негативные. Критерий мик-
родефектности для лучших Ф. 0,05—1,0 см- . Ф. стойки
в разбавленных кислотах и кратковременно устойчивы в
сильных неокисляющих кислотах. Ряд Ф. устойчив в щелоч-
ных р-рах, нек-рые — в условиях ионной бомбардировки
и плазмохим. газофазного травления в неокислит. среде.
Ф., как правило, нестойки в присутствии окислителей, что
используется для их удаления.
По сравнению с др. резистами Ф. наиболее широко при-
меняются в микроэлектронике при создании интегральных
схем, запоминающих устройств и т. д. Перспективно при-
менение Ф., чувствительных к коротковолновому УФ излу-
чению (к<300 н), что позволит формировать в слое Ф.
изображения с размерами элементов менее 1 мкм.
Лит.: Астафурова Н. И., Кольцов Ю. И., Мозжухин Д. Д..
«Электронная пром-сть», 1980, в. 8/9, с. 111—13; Светочувствительные
полимерные материалы, под ред. А. В. Ельцова, Л., 1985. Ю. И. Кольцов.
ФОТОРЕЗЙСТОР (от фото... и резистор), полупровод-
никовый резистор, изменяющий своё электрич. сопротивле-
ние под действием внеш, излучения. Ф. относятся к фото-
электрич. приёмникам излучения, их принцип действия осно-
ван на внутр, фотоэффекте в ПП. Основу Ф. составляет
слой (или плёнка) ПП материала на подложке (или без
неё) с нанесёнными на него электродами, посредством
к-рых Ф. подключается к электрич. цепи. Фоторезистив-
ный слой получается, напр., прессованием порошка или
распылением водно-спиртовой суспензии ПП материала не-
посредственно на поверхности подложки, хим. осаждением,
эпитаксией, напылением (плёнок). Полученные таким обра-
зом слои (плёнки) подвергают обжигу. В зависимости от
назначения Ф. могут быть одно- и многоэлементные
(мозаичные), с охлаждением и без, открытые и гермети-
зированные, выполненные в виде отд. изделия или в сос-
таве ИС. Для расширения функцион. возможностей Ф»
дополняют фильтрами, линзами, растрами (оптич. модуля-
591
ФОТОУПРУГОСТЬ
торами), предварит, усилителями (в микроминиатюрном
исполнении), термостатами, подсветкой, системами охлаж-
дения и др. (рис. 1).
Осн. параметры Ф.: темновое сопротивление (103—
107 Ом); длина волны, соответствующая макс, чувстви-
тельности (0,5—12 мкм); постоянная времени (10—2—
10“ с); вольтовая чувствительность (103—10в В/Вт), обна-
ружительная способность (10е—1012 Вт-'смГц'2); уровень
шумов (0,1—10 мкВ), темп-рный коэф, чувствительности
(0,1—5 %/К), рабочее напряжение (5—100 В), допусти-
мая мощность рассеивания (0,01—0,1 Вт). Ф. обладают
избирательностью: так, Ф. на основе CdS и CdSe чув-
ствительны к видимому, УФ, рентгеновскому и у-излу-
чению, а также к ближнему ИК излучению; Ф. на основе
PbS, PbSe, In Sb, CdHgTe и PbSnSe — к ИК излучению
с дл. волны до 14 мкм (рис. 2), а на основе легирован-
ных Ge и Si — до 40 мкм. Высокая чувствительность,
стабильность фотоэлектрич. характеристик во времени, ма-
лая инерционность, простота устр-ва, допускающая разнооб-
разное конструктивно-технологич. исполнение, способ-
ность работать в широком диапазоне механич. и климатич
воздействий обусловили широкое использование Ф. в прибо-
рах и устр-вах оптоэлектроники.
Лит.: О лес к А. О=, Фоторезисторы, М.—Л., 1966; Пасынков В. В.,
Чиркин Л. К., Шинков А. Д., Полупроводниковые приборы, 4 изд., М.,
1987. А О. Олеск.
ФОТОТИРЙСТОР, тиристор, включение к-рого осуще-
ствляется воздействием светового потока. При освещении
Ф. в ПП генерируются носители заряда обоих знаков
(эл-ны и дырки), что приводит к увеличению тока через
тиристорную структуру на величину фототока. Ф., как и
обычный тиристор, может быть представлен в виде ком-
бинации двух транзисторов, между к-рыми имеется
положит, обратная связь по току. Переход Ф. под действием
светового управляющего сигнала из закрытого состояния
(с низкой проводимостью) в открытое состояние (с вы-
сокой проводимостью) происходит скачком при увеличе-
нии суммарного коэф, передачи тока составляющих тран-
зисторов до 1.
Конструктивно Ф. представляет собой полупроводнико-
вый (обычно кремниевый) монокристалл с р—п—р—п-
или п—р—п—р-структурой, расположенный на металлич.
основании и закрытый герметичной крышкой с прозрачным
для света окном. Наибольшее распространение получили Ф.
с освещаемым п-эмиттером и с освещаемой р-базой.
Для управления Ф. используются разл. источники света:
лампы накаливания, импульсные газоразрядные лампы, све-
тоизлучающие диоды, квантовые генераторы и др. Величина
светового потока, необходимого для включения Ф., харак-
теризует чувствительность прибора; она определяется спек-
тральным составом излучения, коэф, отражения и поглоще-
ния монокристалла, а также значениями электрич. парамет-
ров Ф. (напряжением переключения, скоростью нарастания
прямого напряжения и т. д.).
Совр. Ф. изготовляют на токи от неск. мА до 500 А
и напряжения от неск. десятков В до неск. кВ. Мощ-
ность управляющего светового излучения (при длине волны
0,9 мкм) составляет 1—102 мВт. Ф. широко применяются
в разл. устр-вах автоматич. управления и защиты, вычислит.
техники (фотореле, устр-вах считывания с перфокарт и
перфолент, системах обработки данных и т. п.), а также
в мощных высоковольтных преобразователях.
Лит. см. при ст. Тиристор. В. В. Гвршенин.
ФОТОТРАНЗЙСТОР, транзистор (обычно биполярный),
в к-ром управление коллекторным током осуществляется
на основе внутр, фотоэффекта; служит для преобразования
световых сигналов в электрические с одновременным усиле-
нием последних. Основу Ф. составляет монокристалл полу-
проводника со структурой п—р—л- или р—л—р-типа. Кри-
сталл монтируется в защитный корпус с прозрачным вход-
ным окном. Включение Ф. во внеш, электрич. цепь подоб-
но включению биполярного транзистора, выполненному по
схеме с общим эмиттером и оборванным базовым выво-
дом (нулевым током базы). При попадании излучения на
базу (или коллектор) в ней образуются парные носители
зарядов (эл-ны и дырки), к-рые разделяются электрич.
полем коллекторного перехода. В результате в базовой об-
ласти накапливаются основные носители заряда, что приво-
дит к снижению потенциального барьера эмиттерного пе-
рехода и увеличению тока через Ф. по сравнению с то-
ком, обусловленным переносом только тех носителей, к-рые
образовались непосредственно под действием света.
Осн. параметрами и характеристиками Ф. являются:
интегральная чувствительность (отношение фо-
тотока к падающему световому потоку); у Ф„, изготов-
ленных по диффузионной планарной технологии, она до-
стигает 10 А/лм; спектральная характеристика
(зависимость чувствительности к монохроматич. излучению
от длины волны этого излучения), позволяющая, в частности,
установить ДВ границу применимости Ф.; эта граница (в
случае собств. поглощения зависящая прежде всего от ши-
рины запрещённой зоны ПП материала) для германие-
вого Ф. составляет 1,7 мкм, кремниевого—1,1 мкм; по-
стоянная времени (характеризующая инерционность
ф.) не превышает неск. мкс; темновой ток (ток через
Ф. при отсутствии излучения) не превышает десятков нА.
Кроме того, Ф. характеризуется коэф, усиления первонач.
тока, достигающим 102—10 я.
Высокие надёжность, чувствительность и временная ста-
бильность параметров Ф., а также малые габаритные раз-
меры и относит, простота конструкции позволяют широко
использовать Ф. в системах контроля и автоматики в ка-
честве датчиков освещённости и элементов гальванич. раз-
вязки.
Лит.: Агаханян Т. М., Основы транзисторной электроники, М-, 1974;
Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника, пер. с нем., М.,
1982. Ю. А. Кузнецов.
ФОТОУПРУГОСТЬ (пьезооптический эффект),
явление возникновения оптич. анизотропии в первоначально
изотропных твёрдых телах (в т. ч. полимерах) под дей-
ствием механич. напряжений. Ф. открыта в 1813 нем. учё-
ным Т. И. Зеебеком и независимо в 1816 англ, учёным
Д. Брюстером. Ф. — следствие зависимости диэлектрич.
проницаемости в-ва от деформации и проявляется в виде
двойного лучепреломления и дихроизма, возникающих под
действием механич. нагрузок. При одноосном растяжении
или сжатии изотропное тело приобретает св-ва оптически
Фоторезистор. Рис. 1. Охлаждаемый фото-
резистор: 1 — входное окно; 2 — фоточувстви-
тельный элемент; 3 — контактная колодка; 4 —
предусилитель; 5 — теплоотвод, 6 — электри-
ческие выводы; 7 — основание; 8 — терморе-
зистор; 9 — термоэлектрический охладитель.
Рис. 2. Кривые спектральной чувствительности
фоторезисторов на основе CdS (кривая 1),
CdSe (2), PbS (3), твёрдого раствора PbS —
PbSe (4, 5), PbSe (6), PbSn(Te) (7).
ФОТОХРОМИЗМ
592
одноосного кристалла с оптич. осью, параллельной оси рас-
тяжения или сжатия {см. Кристаллооптика). При более слож-
ных деформациях (напр., при двустороннем растяжении) об-
разец становится двухосным.
Ф. обусловлена деформацией электронных оболочек ато-
мов и молекул и ориентацией оптически анизотропных
молекул или их частей, а в полимерах — раскручиванием
и ориентацией полимерных цепей.
Ф. используется при исследовании напряжений в механич.
конструкциях, расчёт к-рых слишком сложен. Ф. лежит в ос-
нове взаимодействия света и УЗ в твёрдых телах, ис-
пользуется при создании а кустооптических устройств.
Лит.. Фрохт М. М., Фотоупругость, пер. с англ., т. 1—2, М.—Л.,
1948—50; Дитчберн Р., Физическая оптика, пер. с англ., М., 1965;
Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976.
ФОТОХРОМИЗМ (от фото... и греч. chroma — цвет,
краска), способность вещества обратимо приобретать или
изменять окраску (спектры пропускания и поглощения) под
действием оптич. (УФ, видимого и ИК) излучения. Явле-
ние Ф. может сопровождаться обратимыми изменениями
и др. св-в (напр., показателя преломления, электрич. про-
водимости).
При фотохромном процессе в-во, поглощая оптич. из-
лучение, переходит из исходного состояния в т. н. фото-
индуцир. состояние, характеризуемое иным спектром погло-
щения света и определённым временем жизни. Обратный
переход совершается самопроизвольно за счёт внутр, энер-
гии и может значительно ускоряться под действием света
или при нагревании.
Ф. присущ очень большому числу органич. и неорганич.
в-в. В основе Ф. органич. в-в лежит ряд фотофиз. про-
цессов и многочисл. фотохим. реакции, к-рые сопровож-
даются либо перестройкой валентных связей, либо изме-
нением конфигураций молекул. Ф. неорганич. в-в обуслов-
лен обратимыми процессами фотопереноса эл-нов, приво-
дящими к изменению валентности ионов металлов, возник-
новению центров окраски, а также обратимыми реакциями
фотодиссоциации соединений и др.
На основе органич. и неорганич. фотохромных в-в соз-
дан широкий класс фотохромных материалов (ФМ), при-
меняемых для регистрации изображений, записи и обработ-
ки оптич. информации. В зависимости от области приме-
нения ФМ изготовляют в виде жидких р-ров, полимер-
ных плёнок, тонких аморфных и поликрист, слоёв на гиб-
кой и жёсткой подложке, силикатных и полимерных стё-
кол, монокристаллов.
Наибольшее распространение получили полимерные ФМ
на основе органич. соединений (напр., спиропиранов), фото-
хромные силикатные стёкла, содержащие микрокристаллы
галогенидов серебра (AgBr, АдС1 и др.), активированные
кристаллы галогенидов щелочных металлов (напр., NaCI,
KCI), солей и оксидов щёлочноземельных металлов с добав-
ками (напр., CaF2/La, Се). Широкое применение этих ФМ в
электронике основано на их высокой разрешающей способ-
ности (теоретически мин. разрушаемый элемент может
иметь размер порядка размера молекулы или элементар-
ной ячейки кристалла, т. е. менее одного нм), возмож-
ности получения изображения непосредственно под дейст-
вием света, т. е. без проявителя и в реальном масштабе
времени _ (время записи ограничивается длительностью
элементарных фотопроцессов и может быть менее 10 8 с),
возможности менять в широких пределах время хранения
записанной информации (от 10 с до неск. мес и
даже лет), возможности перезаписывать и исправлять изо-
бражение с помощью светового или теплового воздей-
ствия.
ФМ находят применение в системах скоростной обработ-
ки оптич. и электрич. сигналов, в качестве элементов опе-
ративной памяти ЭВМ (где быстродействие и многократ-
ность использования ФМ особенно важны), в голографии
(где особенно существенно высокое разрешение ФМ), в
оптоэлектронике и мн. др. Особый интерес представляет
применение ФМ в лазерных системах, обеспечивающих за-
пись и обработку оптич. информации в мощных потоках
излучения в реальном масштабе времени.
Лит.: Барачевский В. А., Лашков Г. И., Цехомский В. А, Фо-
тохромизм и его применение, М., 1977; Неорганические материалы с
переменным светопропусканием, под ред. В. Ф. Солинова, ч. 2 — Фото-
хромные материалы, М., 1980.
ФОТОШАБЛОН (от фото. . и нем. Schablone — модель;
образец), стеклянная пластина (подложка) с нанесённым на
её поверхности маскирующим слоем — покрытием, обра-
зующим трафарет с прозрачными и непрозрачными для
оптич. излучения участками. Используется для локального
экспонирования слоя фоторезиста в процессе фотолитогра-
фии (см. Литография). Подложку Ф. выполняют либо из
обычного стекла (при экспонировании светом с дл. волны X
более 300 нм), либо из кварцевого стекла (при А. менее
300 нм). В качестве материала маскирующего слоя Ф. обыч-
но используются хром, оксиды хрома, железа и др., об-
разующие твёрдые износостойкие покрытия.
Осн. требования, предъявляемые к Ф.: оптич. плот-
ность маскирующего слоя не менее 2,0; толщина слоя
не более 100 нм; отражат. способность не выше 15%;
неплоскостность от неск. мкм до десятков мкм (для разных
классов Ф.); микродефектность порядка 0,1 см— ; краевая
чёткость рисунка не ниже 0,2 мкм (для элементов изобра-
жения с размером менее 2,0 мкм).
Лит.: Фотолитография и оптика, под ред. Я. А. Федотова и Г. Поля,
М., 1974; Грибов Б. Г. и др., «Электронная пром-сть», 1984, в. 4, с. 32—34.
Ю. И. Кольцов,
ФОТОЭДС, электродвижущая сила, возникающая в полу-
проводнике при воздействии на него эл.-магн. излучения.
Возникновение Ф.— одно из следствий фотоэлектрических
явлений, связанных с внутр, фотоэффектом (фотовольтаич.
эффект).
ФОТОЭЛЕКТРЙЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, электрические
явления (изменение электропроводности, эмиссия электро-
нов, возникновение эдс и др.), происходящие в веществе
при воздействии на него эл.-магн. излучения, в частности
света Ф. я. возникают в тех случаях, когда энергия Тно по-
глощённого в-вом кванта эл.-магн. излучения (фотона) за-
трачивается на квантовый переход эл-на в состояние с
большей энергией. Характер протекающих Ф. я. зависит от
соотношения между энергией фотонов и характерными
энергиями в-ва (энергией возбуждения атомов или молекул,
энергией их ионизации, работой выхода электронов и т. п.).
Напр., если в твёрдом теле (металле, полупроводнике) или
жидкости энергия поглощённого фотона достаточна для
преодоления эл-нами поверхностного потенц. барьера, то
возникает фотоэлектронная эмиссия (внешний фото-
эффект); в газах при достаточно высоких значениях h<o
возможна ионизация (явление фотоионизации). При
меньших значениях tno в неметаллич. твёрдом теле (ПП,
диэлектрике) поглощение энергии эл.-магн. излучения при-
водит к появлению неравновесных носителей заряда (эл-нов
проводимости и дырок), что проявляется в изменении
электропроводности тела, возникновении в нём эдс (внут-
ренний фотоэффект), С внутр фотоэффектом в кри-
сталлах связаны фотодиэлектрический эффект
(изменение диэлектрич. проницаемости под действием све-
та), фото акуст и ческ и е явления (генерация акустич.
Ъолн в кристалле под действием оптич. излучения), фото-
упругость и др. эффекты.
Особенно разнообразны Ф„ я., связанные с внутр, фото-
эффектом в ПП Характер движения неравновесных носи-
телей заряда в ПП зависит от разл. факторов: наличия
и пространств, распределения внутр, и внеш, электрич. и
магн. полей, градиентов концентрации равновесных и нерав-
новесных носителей, анизотропии уд. электропроводности
и др. Разл. сочетания этих факторов могут приводить
к таким Ф. я., как фотовольтаич. эффект, явление фото-
проводимости. Фотовольтаический эффект—воз-
никновение эдс (фотоэдс) между электродами освещён-
ного кристалла, обусловленное пространств, разделением
возбуждённых пар носителей заряда. В однородных ПП та-
кое разделение может быть связано с различием коэф-
фициентов диффузии эл-нов и дырок (см. Дембера эффект),
с действием на носители внеш. магн. поля (фо то маг-
нитный эффект) или с диффузией возбуждённых све-
том носителей под углом к главным кристаллографич. осям
593
ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ
в кристаллах с анизотропной электропроводностью (фо-
топьезоэлектрический эффект в одноосно де-
формированных кубич. кристаллах или поперечный эффект
Дембера в кристаллах низкой симметрии). В неоднород-
ных в-вах (напр., содержащих электронно-дырочный пере-
ход, гетеропереход, контакт металл — полупроводник)
пространств, разделение пар происходит в электрич. поле,
создаваемом неоднородностью (вентильный фото-
эффект). Фотопроводимость—изменение элект-
ропроводности ПП под воздействием эл.-магн. излучения,
обусловленное увеличением концентрации эл-нов в зоне
проводимости и (или) дырок в валентной зоне (концен-
трационная фотопроводимость) либо связанное с
изменением подвижности носителей заряда.
Если в однородном ПП существенны процессы, протекаю-
щие до выравнивания энергий носителей заряда и крист,
решётки, то возможны также фотовольтаич. эффекты, не
связанные с межзонным возбуждением носителей и их
пространств, разделением. К таким эффектам относятся:
фототермомагнитный эффект, возникающий из-за
различия в характере взаимодействия с внеш. магн. полем
носителей заряда, «разогретых» падающим эл.-магн. излу-
чением, и «холодных» носителей; фотогальваниче-
ский эффект, обусловленный асимметрией в распреде-
лении возбуждённых носителей заряда по импульсу или
асимметрией их рассеяния.
Ф. я. используется в фотоэлектронных умножителях,
вакуумных, газонаполненных и ПП фотоэлементах, фото-
резисторах, фотодиодах, фото транзисторах и др. фотоэлек-
тронных приборах и устр-вах.
Лит.: Арсеньева-Гейль А. Н., Внешний фотоэффект с полупровод-
ников и диэлектриков, М., 1957; Тауц Я.„ Фото- и термоэлектрические
явления в полупроводниках, пер. с чеш., М., 1962; Рывкин С. М-, Фото-
электрические явления в полупроводниках, М., 1963; Бойко И. И.,
Романов В. А., «ФТП», 1977, т. 11, № 5, с. 817—35; Ивченко Е. Л.,
Пи кус Г. Е„ в кн.: Проблемы современной физики. Л., 1980, с. 275—93;
Лашкарев В. Е., Любченко А. В., Шейнкман М. К., Неравновес-
ные процессы в фотопроводниках, К., 1981; Жадько И. П., Рома-
нов В. А., в кн.: Физические 9 основы полупроводниковой электро-
ники, К., 1985, с. 152—60. В. А. Романов.
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭКСПОНОМЕТР, прибор
для определения количества освещения (экспозиции) при
фото- и киносъёмках или фотокопировании, в к-ром яр-
кость или освещённость объекта измеряется при помощи
фотоэлектрич. приёмников — фотоэлементов и фоторезис-
торов, соединённых с индикаторами электрич. тока. В Ф. э.
во внеш, цепи фотоприёмника протекает электрич. ток,
к-рый определяется величиной светового потока, падаю-
щего на приёмник, т. е. зависит от яркости (или освещён-
ности) объекта съёмки. В качестве индикатора электрич.
тока чаще всего применяют магнитоэлектрич. стрелочный
гальванометр. В нек-рых Ф. э. индикатором служит свето-
излучающий диод (см- Излучающий диод), к-рый обычно
включают в диагональ измерит, мостовой цепи.
В Ф. э. со стрелочным индикатором значения диафраг-
мы и выдержки (экспозиц. параметры) определяют при по-
мощи механич. калькулятора. Для этого поворотом устано-
вочного диска калькулятора добиваются совмещения его ин-
декса со стрелкой индикатора и затем по шкалам каль-
кулятора выбирают нужное сочетание «диафрагма — вы-
держка». В Ф. э. со светоизлучающим диодом для опре-
деления экспозиц. параметров смещают движок перем,
резистора (в одном из плеч мостовой цепи), связан-
ный с калькулятором, до уравновешивания мостовой цепи
(этот момент фиксируется по прекращению свечения све-
тодиода). Диапазон измеряемых значений яркости совр.
ф. э. — от долей до неск. десятков тыс. кд/м.
ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМЙССИЯ (внешний фо-
тоэффект), испускание электронов из одной среды в
другую под действием квантов эл.-магн. излучения (фото-
нов). Открыта в 1887 нем. физиком Г. Герцем. Наиболь-
шее практич. значение имеет Ф. э. из твёрдых тел в ва-
куум, к-рую можно рассматривать как результат трёх
последоват. процессов: 1) оптич. возбуждения тела и появ-
ления фотоэлектронов — эл-нов, получивших допол-
нит. энергию в результате поглощения фотонов; 2) пе-
ремещения фотоэл-нов к поверхности, при к-ром воз-
можно рассеяние части энергии; 3) выхода фотоэл-нов
через поверхностный потенциальный барьер. При достаточ-
но низкой плотности эл.-магн. излучения, падающего на
поверхность твёрдого тела, можно считать, что взаимо-
действие фотонов с эл-нами этого тела происходит лишь
в виде передачи энергии одного фотона hv одному эл-ну.
При этом эл-н из начального (занятого) состояния с энер-
гией 8, переходит в свободное состояние с энергией
£f=&j+hv. Фотоэл-н может выйти в вакуум, если
где ф—работа выхода электронов из данного тела. Вели-
чина ф определяет мин. (пороговую) энергию кванта
Ьто=ф, ниже к-рой Ф. э. не наблюдается; соответствую-
щая длина волны эл.-магн. излучения Xo=c/vo наз. длин-
новолновым порогом фотоэффекта.
Уже первыми эксперим. работами было установлено, что
сила тока Ф. э. пропорциональна интенсивности светового
потока (закон Столетова; открыт в 1888 рус. учё-
ным А. Г. Столетовым). Это означает, что между числом
эмитируемых фотоэл-нов пе и числом падающих на поверх-
ность тела фотонов Nhv существует прямо пропорциональ-
ная зависимость: ne=Y-Nhv, где У — коэф, пропорциональ-
ности, наз. квантовым выходом. Величина У зависит от св-в
тела, состояния его поверхности и энергии фотонов.
Если фотоэл-н выходит в вакуум без изменения энергии
возбуждения (£,= 8;-f-hv), то,измерив его кинетич. энергию
в вакууме 8КИН, можно с помощью закона сохранения
энергии £;-|-Ьх>=ф-|-£кин и по известной величине q опре-
делить спектр начальных заполненных состояний твёрдого
тела £>,. На этом основана фотоэлектронная спектроско-
пия твёрдых тел. Для данного значения hv эл-ны, воз-
буждённые из самого верх, заполненного состояния, будут
иметь макс, кинетич. энергию 8кин Если за нулевой
уровень отсчёта энергии выбрать уровень, соответствующий
верх, заполненному состоянию, то закон сохранения энер-
гии для фотоэл-нов запишется в виде: ^=ф-Н8КИн тах- По-
лученное соотношение, известное как закон Эйнштей-
на (выведено А. Эйнштейном в 1905), определяет линей-
ный рост &кин с частотой v.
Фотоэл-ны, вышедшие в вакуум без рассеяния, несут в
себе информацию об энергии, спине эл-на в твёрдом теле
(при известных параметрах падающего излучения и твёрдо-
го тела). Анализируя закономерности Ф. э. в широком
интервале hv (в последнее время для этого широко ис-
пользуется синхротронное излучение), можно определить
электронную структуру твёрдых тел и поверхностей, направ-
ленность валентных связей, время жизни возбуждённых
эл-нов и дырок и т. д. Исследования показали, что вы-
сокий квантовый выход имеют материалы с большой по
сравнению с электронным сродством (сродством к электро-
ну) шириной запрещённой зоны (напр., Csl, CssTe; см. рис.).
Ф. э. широко используется в измерит, приборах, звуко-
воспроизводящей киноаппаратуре, приборах автоматики
(фотоэлементы, фотоэлектронные умножители), в передаю-
Фотоэлектронная эмис-
сия. Спектральные зави-
симости квантового вы-
хода У фотоэлектрон-
ной эмиссии из некото-
рых материалов: h —
постоянная Планка; v—
частота электромагнит-
ных колебаний.
38 Энц. словарь «Электроника»
ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ
594
щих ЭЛП (супериконоскоп, суперортикон), устр-вах ИК тех-
ники и др.
Лит..- Электронная и ионная спектроскопия твёрдых тел, пер. с англ.,
М., 1981. В. К. Адамчук.
ФО ТОЭЛЕ КТРб ИНЫЕ ПРИБОРЫ, электровакуумные
или полупроводниковые приборы, преобразующие энергию
эл.-магн. излучения оптич. диапазона в электрическую или
преобразующие изображения в невидимых (напр., ИК) лу-
чах в видимые изображения. Ф. п. предназначены для пре-
образования, накопления, хранения, передачи и воспро-
изведения информации (включая информацию в виде изоб-
ражения объекта). Действие Ф. п. основано на использо-
вании фотоэффектов: внешнего (фотоэлектронной эмиссии),
внутреннего (фотопроводимости) или вентильного. К Ф. п.
относятся разл. фотоэлементы, фотоэлектронные умножи-
тели, фото резисторы, фотодиоды, электронно-оптические
преобразователи, усилители яркости изображения, а также
передающие электронно-лучевые приборы.
ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ (ФЭУ), фото-
электронный прибор, действие к-рого основано на вторич-
ной электронной эмиссии; предназначен для усиления
слабых фототоков. Состоит из фотокатода, эмитирую-
щего поток эл-нов под действием оптич. излучения (фо-
тоток), электронно-оптической системы входа
(входной камеры), создающей электрич. поле, фокусирую-
щее или собирающее эл-ны с фотокатода на вход умножит,
системы, динодной умножитель ной системы,
обеспечивающей умножение эл-нов в результате вторич-
ной электронной эмиссии, и анода—коллектора вторич-
ных эл-нов (рис.). ФЭУ впервые предложен и разрабо-
тан сов. физиком Л. А. Кубецким в 1930—34.
В ФЭУ используются те же фотокатоды, что и в фото-
элементах с внеш, фотоэффектом. Обычно их выполняют
и^(|ПГ1 материалов на основе соединений типов А В и
А В (CsiSb, GaAs и др.). Наиболее распространены ФЭУ
с полупрозрачным фотокатодом, нанесённым на внутр,
торцевую поверхность стеклянного баллона.
Электронно-оптич. система входа в ФЭУ обеспечивает
попадание всех фотоэл-нов на динод с макс, равномер-
ностью сбора с разл. участков фотокатода и изохрон-
ностью траекторий фотоэл-нов. Кроме электростатич. фоку-
сировки иногда применяется магн. фокусировка и фокуси-
ровка в скрещенных электрич. и магн. полях.
Конструкции умножит, систем ФЭУ весьма разнообразны.
Наиболее широко используются ФЭУ, в к-рых усиление
электронного потока осуществляется при помощи системы
дискретных динодов — электродов корытообразной,
коробчатой, торроидальней или жалюзийной формы с ли-
нейным либо (реже) круговым расположением, обладаю-
щих коэф, вторичной эмиссии о>1. Усиленный во много раз
(от 10 до 10в) фототок, снимаемый с анода, получается в
таких ФЭУ в результате умножения эл-нов последователь-
но на каждом из отд. динодов. Питание ФЭУ подаётся
через делитель напряжений, распределяющий напряжение
между электродами. Существуют также ФЭУ с умножит,
системой, представляющей собой непрерывный (од-
ноканальный) ди но д, в виде трубки (канала) с активным
(<т2>1) слоем на её внутр, поверхности, обладающим рас-
пределённым электрич. сопротивлением, либо многока-
нальный, выполненный на основе т. н. микроканаль-
ной пластины (см. Каналовый электронный умножитель).
Для изготовления дискретных динодов обычно используют
сурьмяно-щелочные слои, нанесённые на металлич. подлож-
ку, а также сплавы на основе Си и AI (напр., Си Be,
CuAIMg) и ПП соединения элементов 111 и V групп периодич.
системы, проактивированные спец, образом с целью полу-
чения больших а. Каналы непрерывных динодов изготов-
ляют, как правило, из стекла с высоким содержанием Pb.
Осн. параметры ФЭУ: световая анодная чувствитель-
ность (отношение анодного фототока к вызывающему его
световому потоку при номинальных потенциалах электро-
дов) составляет 1—104 А/лм; спектральная чувствитель-
ность находится обычно в диапазоне 105—1200 нм (чув-
ствительность в УФ области спектра определяется харак-
теристиками входного окна ФЭУ, в ближней ИК области —
красной границей фотоэффекта); усиление динодной
системы лежит, как правило, в пределах 103—10е,
темновой ток (ток в анодной цепи в отсутствие све-
тового потока) не превышает 10 9—10“10 А.
ФЭУ широко используются для регистрации слабых из-
лучений (вплоть до уровня одиночных квантов), т. к.
обладают большим усилением при низком уровне собств.
шумов, а также для изучения кратковрем. процессов. Наи-
большее применение ФЭУ получили в ядерной физике в
качестве элементов сцинтилляц. счётчика. Кроме того, ФЭУ
применяются в оптич. аппаратуре, устр-вах телевиз. и лазер-
ной техники и др.
Лит.: Соболева Н. А., Мепамид А. Е., Фотоэлектронные прибо-
ры, М., 1974; Анисимова И. И,, Глуховской Б М., Фотоэлектрон-
ные умножители, М., 1974; Вильдгрубе Г. С., Дунаевская Н. В.,
«Электронная пром-сть», 1974, № 3, с. 30—39; Одноэлектронные фотопри-
ёмники, 2 изд., М., 1986; Берковский А. Г., Гаванин В. А., Зай-
дель И. Н., Вакуумные фотоэлектронные приборы, 2 изд., М., 1988.
Н. В. Дунаевская.
ФОТОЭЛЕМЕНТ, фотоэлектронный прибор, в к-ром в
результате поглощения энергии падающего на него оптич.
излучения генерируется эдс (фотоэдс) или электрич. ток
(фототок).
Ф=, действие к-рого основано на фотоэлектронной эмис-
сии (внеш, фотоэффекте), представляет собой электрова-
куумный прибор с двумя электродами — фотокатодом и
анодом (коллектором эл-нов), помещёнными в вакуумиро-
Фотоэлектронный умножитель. Схемы фото-
электронных умножителей с линейными динод-
ными системами; а — с корытообразными дино-
дами; б — с жалюзийными динодами; Ф — све-
товой поток; К — фотокатод; В — фокусирующие
электроды входной камеры; Э — диноды; А —
анод. Штрихпунктирными
траектории электронов.
линиями изображены
—0
Фотоэлемент. Рис. 1. Типичные конструкции
вакуумных фотоэлементов: А — выводы анода;
К — выводы фотокатода; ОК — выводы металли-
ческого охранного кольца (устанавливается для
исключения попадания токов утечки на нагрузку).
Рис. 2. Схема фотоэлемента с внешним (а)
и внутренним (б) фотоэффектом: К — фотокатод;
А — анод; Ф — световой поток; р и п — области
полупроводника с донорной и акцепторной при-
месями; Е — источник постоянного тока, служа-
щий для создания в пространстве между
К и А электрического поля, ускоряющего
фотоэлектроны; RH — нагрузка. Пунктирной ли-
нией обозначен р — п-переход.
3
595
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
ванный либо газонаполненный стеклянный баллон. Фотока-
тодом Ф. служит фоточувствит. слой, к-рый наносится
либо непосредственно на участок стеклооболочки, либо
на металлич. слой (подложку), предварительно осаж-
дённый на стекло, либо на поверхность металлич. пластин-
ки, смонтированной внутри баллона; анод имеет вид ме-
таллич. кольца или сетки (рис. 1). Световой поток, падаю-
щий на фотокатод, вызывает фотоэлектронную эмиссию с
поверхности катода; при замыкании цепи Ф. в ней проте-
кает фототок, пропорциональный световому потоку (рис.
2, а). Для улучшения временного разрешения и увели-
чения пика импульсов фототока катод и анод Ф. обычно
располагают плоскопараллельно с зазором 0,3—3 мм, а их
выводы выполняют в виде отрезка коаксиальной или полос-
ковой линии, согласованной по волновому сопротивлению
с нагрузкой. В газонаполненных Ф= в результате ионизации
газа и возникновения несамостоят. лавинного разряда
фототок усиливается (напр., коэф, усиления при заполнении
Аг составляет 6—8).
Наибольшее распространение среди Ф. с внеш, фото-
эффектом получили вакуумные Ф. (ВФ) с сурьмяно-
цезиевым, многощелочным и кислородно-серебряно-цезие-
вым фотокатодами. Применение газонаполненных Ф. огра-
ничено из-за недостаточной стабильности приборов и нели-
нейности их световой характеристики — зависимости фото-
тока от падающего светового потока.
Ф., действие к-рого основано на внутр, фотоэффекте,
представляет собой полупроводниковый прибор с выпрям-
ляющим ПП переходом (электронно-дырочным переходом,
изотипным гетеропереходом или контактом металл—
полупроводник). При поглощении оптич. излучения в таком
ф. (рис. 2, б) увеличивается число свободных носителей
внутри ПП, к-рые пространственно разделяются электрич.
полем перехода (контакта). Избыток носителей заряда,
возникающий по обе стороны от потенциального барьера,
создаёт в полупроводниковом Ф. (ПФ) разность потенциа-
лов, т. е. фотоэдс. При замыкании внеш, цепи ПФ через
нагрузку начинает протекать электрич. ток. В качестве
материала для ПФ наиболее часто используются Se, GaAs,
CdS, Ge и Si.
Ф. обычно служат приёмниками оптического излучения,
в т.ч. приёмниками видимого света (ПФ в этом случае
нередко отождествляют с фотодиодами); ПФ используют
также для прямого преобразования энергии солнечного
излучения в электрич. энергию — в солнечных батареях,
фотоэлектрич. генераторах.
Основные параметры и характеристики Ф. Световая
(интегральная) чувствительность (S) — отноше-
ние фототока к вызывающему его световому потоку при
номинальном анодном напряжении (у ВФ) или при корот-
козамкнутых выводах (у ПФ). Для определения S исполь-
зуют, как правило, калиброванные источники света (напр.,
лампу накаливания с воспроизводимым значением цветовой
темп-ры нити, обычно равным 2860 К). Так, у ВФ S состав-
ляет 30—150 мкА/лм, у селеновых Ф.— 600—700 мкА/лм,
у германиевых — 3-104 мкА/лм. Спектральная чувствитель-
ность (S>) — величина, определяющая диапазон длин волн
оптич. излучения, в к-ром возможно использование данного
Ф. У ВФ этот диапазон находится в области спектра
115—1200 нм (в зависимости от чувствительности фотока-
тода и коэф, спектрального пропускания материала вход-
ного окна); у кремниевых Ф. составляет 400—1100 нм,
у германиевых — 500—2000 нм. Вольт-амперная ха-
рактеристика— зависимость фототока от напряжения
на Ф. при пост, значении светового потока; позволяет
определить оптим. рабочий режим Ф. У ВФ рабочий режим
выбирается в области насыщения (область, в к-рой фото-
ток практически не меняется с ростом напряжения);
такой режим обычно устанавливается при напряжениях
50—100 В. У ПФ (напр., кремниевого, освещаемого лампой
накаливания) значения фототока могут достигать при оптим.
нагрузке (в расчёте на 1 см2 освещаемой поверхности)
неск. десятков мА, а фотоэдс — неск. сотен мВ. Темновой
ток (для ВФ) — ток в отсутствие освещения; определяет-
ся термоэмиссией фотокатода и токами утечки, лежит в
пределах 10— —10— А. Кпд, или коэф, преобразования
солнечного излучения (для ПФ, используемых в качестве
преобразователей энергии),— отношение электрич. мощ-
ности, развиваемой Ф. в номинальной нагрузке, к падающей
световой мощности; кпд лучших образцов Ф. достигает
15—18%.
Ф. широко применяются в автоматике и телемеханике,
фотометрии, измерит, технике, метрологии, при оптич.,
астрофиз., космич. исследованиях, в кино- и фототехнике,
факсимильной связи и т. д.; перспективно использование
ПФ в системах энергоснабжения космич. аппаратов, морс-
кой и речной навигац. аппаратуре, устр-вах питания радио-
станций и др.
Лит.: Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д-, Полупровод-
никовые приборы, 4 изд., М-, 1987; Берковский А. Г., Гаванин В. А.,
Зайдель И. Н., Вакуумные фотоэлектронные приборы, 2 изд., М.,
1988. В. А. Гаванин, И. П. Воропаев.
ФОТОЭФФЕКТ, перераспределение электронов по
энергетич. состояниям вследствие поглощения в-вом квантов
эл.-магн. излучения (фотонов). Наблюдается как в газах,
так и в конденсир. средах. Открыт нем. физиком Г. Герцем
в 1887. Для эл-на, получившего дополнит, энергию в резуль-
тате поглощения фотона (фотоэлектрона), закон сохра-
нения энергии может быть записан в виде: 8,— 8f=hv, где
8, и — энергия эл-на до и после возбуждения, h —
постоянная Планка, v — частота эл.-магн. колебаний. Если
величина^ превышает энергию ионизации атома (молекулы)
в газах или работу выхода электронов в конденсир. средах,
то возможна эмиссия фотоэл-на в вакуум или др. среду;
такой Ф. наз. внешним, или фотоэлектронной эмиссией
(для конденсир. сред), фотоионизацией (для газов). В
неметаллич. твёрдом теле (полупроводнике, диэлектрике)
Ф. приводит к возникновению неравновесных носителей за-
ряда, что проявляется в изменении электропроводности
(появлении фотопроводимости) в ПП и диэлектриках или
возникновении фотоэдс на межфазных границах; такой Ф.
наз. внутренним. В металлах, обладающих высокой эле-
ктропроводностью, внутр. Ф. проявляется очень слабо.
Лит.: Столетов А. Г., Избр. соч., М.—-Л., 1950; Эйнштейн А.,
Собр. научных трудов, т. 3, М.„ 1966. В. К. Адамчук.
ФРАНЦА — КЁЛДЫША ЭФФЁКТ, сдвиг границы
собств. поглощения света в полупроводнике в сторону
меньших частот в присутствии внеш, электрич. поля, вслед-
ствие чего становится возможным поглощение полупровод-
ником света с энергией фотона, меньшей, чем ширина
запрещённой зоны. Теоретически предсказан в 1958 нем.
физиком В. Францем и независимо сов. учёным Л. В. Келды-
шем, впервые экспериментально обнаружен в Si в 1960 сов.
учёными В. С. Вавиловым и К. И. Брицыным. Ф.— К. э.
обусловлен изменением энергетич. спектра эл-нов ПП в
электрич. поле, в результате чего становится возможным
туннельный переход эл-нов из валентной зоны в зону
проводимости (см. Туннельный эффект). Одновременно с
изменением коэф, поглощения света в электрич. поле изме-
няется и показатель преломления ПП. Ф.— К. э. исполь-
зуется в устр-вах модуляции оптич. излучения.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, одно из на-
правлений твердотельной электроники, охватывающее во-
просы использования разнообразных физ. явлений в твёр-
дых средах для интеграции разл. схемотехн, функций в
объёме одного твёрдого тела (функциональной
интеграции) и создания электронных устройств с такой
интеграцией. В отличие от схемотехнической инте-
грации функционально простых элементов (резисторов,
конденсаторов, диодов, транзисторов и т. п.), к-рые лока-
лизованы в разл. участках твёрдого тела и способны вы-
полнять сложные схемотехн, ф-ции лишь в совокупности,
напр. в составе ИС, включающей в себя также элементы
связи (межсоединения), при функцион. интеграции сложные
схемотехн, ф-ции и их комбинации могут реализоваться
физ. процессами, протекающими во всём рабочем объёме
твёрдого тела. Переход от схемотехн, интеграции к функ-
циональной позволит устранить значит, часть принципиаль-
ных и технологич. трудностей, связанных с необходи-
мостью формировать в одном кристалле множество мелко-
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ
596
структурных элементов и межсоединений. В этой связи
схемотехн, интеграцию наз. также технологической,
а функцион. интеграцию — физической.
Ф. э. ориентируется на преимуществ, использование вол-
новых процессов и распределённого взаимодействия
эл.-магн. полей с эл-нами и атомами в твёрдых средах.
При создании устр-в Ф. э. могут быть использованы мате-
риалы разл. природы — ПП, магнитодиэлектрики, пьезо-
электрики, сегнетоэлектрики, а также слоистые гомо- и
гетероструктуры из этих материалов. Примерами устр-в
Ф. э. являются акустоэлектронные приборы, приборы на
волнах пространств, заряда в твёрдом теле, приборы с
зарядовой связью, оптоэлектронные устройства с распреде-
лённым взаимодействием и т. п. а. с Тагер.
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРбнНО-ЛУЧЕВбИ
ПРИБОР, незапоминающии электронно-лучевой преобра-
зователь электрических сигналов, предназначенный для
быстрой выработки значений заданной функции двух не-
зависимых переменных, представляемых в виде непрерыв-
ных или импульсных электрич. сигналов. В Ф. э.-л. п.
(рис.) электронный пучок, сформированный электронным
прожектором, проходит через отклоняющую систему, сос-
тоящую из двух взаимно перпендикулярных пар откло-
няющих пластин, на к-рые подаются напряжения Ux и
Uy (пропорциональные аргументам х и у), и направляется
на тонкий металлич. функциональный экран с пере-
менной по площади прозрачностью. Ток, прошедший через
функцион. экран, улавливается одним или неск. коллекто-
рами. Различие в прозрачности функцион. экрана дости-
гается определённым расположением на нём множества
мелких отверстий. Закон изменения прозрачности соответ-
ствует виду ф-ции z=f(x,y) и пределам изменения аргу-
ментов с учётом сглаживания влияния дискретности
структуры за счёт одноврем. перекрытия электронным
пучком неск. отверстий. Т. о., ток коллектора /=f(Ux, Uy)
пропорционален ф-ции z=f(x,y). Каждый тип Ф. э.-л. п.
предназначен для реализации к.-л. одной функцион. зави-
симости (напр., z=x-y; z=(x—у)/(х4~у)» z=V х~4-у2 '•
z=arctg у/х). Возможна также выработка значений непре-
рывной гладкой ф-ции двух переменных, задаваемой в таб-
личной форме. Погрешность Ф. э.-л. п. обычно составляет
ок. 1 % от макс, значения ф-ции, широкополосность — до
20 МГц. См. также Кодирующий электронно-лучевой при-
бор. В. А- Астрин.
ФЭУ, см. Фотоэлектронный умножитель.
Функциональный эпектрокно-лучевой прибор.
Схема функционального электронно-лучевого
прибора: 1-—электронный прожектор; 2— от-
клоняющая система; 3 — функциональный экран;
4 — коллектор; 5 — баллон; UK, U — напряжение,
подаваемое на пару отклоняющих пластин;
f — ток коллектора.
ХАРАКТРбН, то же, что знакопечатающий электронно-
лучевой прибор.
ХЕМОСОРБЦИЯ, см. в ст. Адсорбция.
ХЕМОТРОНИКА (от греч. chemeia — химия и ...трон),
направление электроники, занимающееся исследованиями
явлений и процессов на границе электрод — электролит
и в объёме электролита при протекании электрич. тока
(обратимые электрохим. реакции на электродах, диффузи-
онный, миграционный и конвективный перенос ионов в
объёме электролита, образование двойного электрич. слоя
на межфазной границе, фотохим. реакции, электрокинетич.
явления и др.). На основе этих явлений и процессов созда-
ют разл. электрохимические преобразователи.
Лит..- Стрижевский И. В., Дмитриев В. И., Финкельштейн Э. Б.,
Хемотроника, М., 1974; Дисплеи, пер. с англ., под ред. Ж. И. Панкова,
М., 1982.
ХИМЙЧЕСКИИ ЛАЗЕР, газовый лазер, в к-ром инвер-
сия населённостей возникает непосредственно в ходе экзо-
термич. хим. реакций. В основе применений X. л. лежат,
с одной стороны, их высокая мощность генерации (напр.,
у наиболее мощных X. л. на HF и DF непрерывного действия
она составляет неск. кВт), хим. кпд (—10%), а с другой —
возможность получения генерации на большом числе пере-
ходов в широкой области ИК спектра. Наряду с др.
типами мощных лазеров X. л. используются в лазерной
технологии, в установках по исследованию управляемого
термоядерного синтеза, в лазерной спектроскопии, лазер-
ной химии, для лазерного разделения изотопов и др.
Перспективно применение X. л. в автономных системах
(напр., космич. летат. аппаратах).
ХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ, термодинамическая
функция состояния, определяющая изменение термодина-
мич. потенциалов (энергии Гиббса, внутр, энергии, энталь-
пии и т. д.) при изменении числа частиц в системе. Величина
X. п. входит в качестве параметра в формулы для боль-
шого канонич. распределения Гиббса (см. Статистичес-
кая физика), Бозе — Эйнштейна распределения и Ферми —
Дирака распределения. Для системы, состоящей из ч-ц од-
ного сорта, X. п. ц равен энергии Гиббса G, отнесённой
к одной ч-це: p=G/N.
Понятие X. п. необходимо для определения условий тер-
модинамич. равновесия. Одно из таких условий состоит в
том, что X. п. в разл. местах системы в состоянии термодина-
мич. равновесия должен быть одинаков; если в системе
имеются ч-цы разных сортов, то это условие должно выпол-
няться отдельно для ч-ц каждого сорта. Требованием по-
стоянства X. п. определяются условия равновесия фаз при
фазовых переходах, условия хим. равновесия в смесях реа-
гирующих в-в, ионизац. равновесие, контактные явления в
металлах и ПП и т. д. Для системы заряжённых ч-ц, нахо-
дящихся во внеш, электрич. поле с потенциалом ф, равно-
весие определяется не X. п., а электрохимическим
потенциалом, равным сумме X. п. и энергии ч-ц в поле:
ц=|л+дф, где q — заряд ч-цы. Аналогичное изменение
X. п. необходимо вводить для любого потенц. поля, напр.
гравитационного, ПОЛЯ центробежных СИЛ. и. М. Соколов.
597
ХОЛЛА
ХЛАДАГЁНТ, вещество (или смесь веществ), используе-
мое в качестве рабочего тела в устройствах для получения
температур ниже 10 С (283 К) или в качестве охлаждающей
среды для поддержания таких температур. В зависимости
от требуемой темп-ры X. подразделяются на три группы:
высокотемпературные (выше —10е С, т. е. 263 К), умерен-
ные (условно 263—120 К) и низкотемпературные (крио-
агенты), применяемые для глубокого охлаждения (ниже
120 К). Наиболее распространённые X. первых двух групп.
применяемые в холодильных машинах,— аммиак, фреоны
и нек-рые углеводороды. В качестве криоагентов исполь-
зуют газообразные (при нормальных условиях) в-ва, темп-ра
кипения и тройная точка к-рых лежит в диапазоне
криогенных темп-p (метан, кислород, азот, аргон, неон,
водород, гелий и др.). В зависимости от используемого
агрегатного состояния различают газообразные, жидкие и
твёрдые криоагенты. X., гл. обр. криоагенты, широко исполь-
зуются для обеспечения рабочих темп-p криоэлектронных
приборов.
Лит.: Справочник по физико-техническим основам криогеники, 3 изд.,
М., 1985.
ХОЛЛА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (Холла датчик),
полупроводниковый прибор, преобразующий индукцию
внеш. магн. поля в электрич. напряжение на основе
Холла эффекта. Конструктивно представляет собой тонкую
ПП пластину (или плёнку) из Si, Ge, GaAs, InSb и др.,
укреплённую (напылённую) на прочной подложке из ди-
электрика (слюды, керамики или феррита), с четырьмя
электродами для подведения электрич. тока и съёма эдс
Холла. По своему назначению X. п. подразделяются в
основном на измерительные и индикаторные. Измерит.
X. п. применяются в качестве первичных измерительных
преобразователей в магнитометрах, установках для контро-
ля параметров магн. материалов, бесконтактных ампермет-
рах, аналоговых перемножающих устр-вах, измерителях ли-
нейных и угловых перемещений, бесконтактных преобра-
зователях пост, тока в переменный и др. Индикаторные
X. п. служат для установления факта наличия или отсутст-
вия магн. поля в данной точке пространства.
К осн. характеристикам измерит, X. п. относятся:
чувствительность (отношение величины выходного напря-
жения к произведению силы питающего тока на магн.
индукцию В); остаточное напряжение при В=0; темп-рные
коэф, чувствительности и остаточного напряжения; коэф,
нелинейности; коэф, расходимости (изменение чувствитель-
ности при изменении направления вектора магн. индукции).
К. С. Константинов.
ХбЛЛА ЭФФЁКТГ возникновение в проводнике с
током, помещённом в магн. поле, электрич. поля, перпен-
дикулярного направлению тока и направлению магн. поля.
Открыт амер, физиком Э. Г. Холлом в 1879. X. э. объясняется
действием Лоренца силы со стороны магн. поля на дви-
жущиеся носители заряда (эл-ны проводимости и дырки),
отклоняющей их от первонач. направления движения (см.
Гальваномагнитные явления). Для измерения X. э. исполь-
зуют плоские прямоугольные пластины из исследуемого
в-ва (рис. 1), длина Lx к-рых велика по сравнению с
шириной Ly и толщиной Lz. Если электрич. ток /х направлен
вдоль пластины (вдоль х), а магн. поле Bz — перпендикуляр-
но широкой грани (вдоль z), то из-за искривления траекто-
рий носителей заряда на боковой грани пластины происхо-
дит их накопление и возникает холловское электрич.
поле Еу (вдоль у). Вольтметр, подключённый к пластине
так, как показано на рис. 1, измеряет холловское напря-
жение (эдс Холла):
U,=RBJJLZ.
где R — коэф., наз. постоянной Холла, являющийся
осн. количеств, характеристикой X. э. Величина R может быть
найдена из условия равновесия носителей заряда, опре-
деляемого равенством силы Лоренца и силы, действующей
на подвижные носители заряда со стороны холловского
электрич. поля. Для металлов R~10 см3/Кл, для полу-
проводников R~105 см3/Кл. Величина R в слабых магн. полях
может быть выражена через подвижность носителей заряда
р. и уд. электропроводность о: R=p,/o. Для кристаллов
с одним типом носителей заряда (напр., легированных
ПП) R=r/ne, где п — концентрация носителей заряда,
е — их заряд, г — т. н. холл-фактор, зависящий от механиз-
ма рассеяния носителей заряда и направления магн. поля
относительно кристаллографии, осей (в слабых магн. полях
г близок к 1, в сильных г=1). Отношение Uy/Ix наз. хол-
ловским сопротивлением или холловской ком-
понентой q тензора электрич. сопротивления q иссле-
дуемого образца. X. э. чрезвычайно широко используется
в самых разнообразных устр-вах: для измерения напря-
жённостей магн. поля; определения концентрации носите-
лей заряда, типа проводимости; контроля качества образ-
цов и т. д.
Квантовый X. э.— квантование холловского сопротив-
ления qx у ПП структур с двумерным электронным газом.
Открыт К. фон Клитцингом (ФРГ) в 1980. Наблюдается
Рис. 2. Кривая зависимости холловского сопро-
тивления е (в единицах h/e*’) от магнитной
индукции В в гетеропереходе n-AI^Ga,_^As/GaAs
с двумерным электронным газом.
n=AlxGa|xAs
GaAs
Холла эффект. Рис. 1. Схема наблюдения
эффекта Холла в плоской прямоугольной пласти-
не из исследуемого вещества; L , L , L —
размеры пластины; I — ток в образ ц^; В*—
магнитное поле; Uy— холловское напряжение.
Рис. 3. Структура (а) и зонная диаграмма (б)
селективно легированного гетероперехода п-
AlxGat_xAs/GaAs; £о, € —энергетические уров-
ни размерного квантования; R — дно зоны про-
водимости; —потолок валентной зоны; £F —
уровень Ферми; заштрихованы состояния, за-
полненные двухмерными электронами.
ХОЛОДНАЯ
598
при низких темп-рах (Т « 1 К) в сильных магн. полях
(В^Ю Тл) и проявляется в виде последовательности плос-
ких плато на эксперим. кривых зависимости qx у от В
(или от концентрации п носителей заряда) (рис. 2). Одно-
временно при таких значениях становится исчезающе малой
диагональная составляющая тензора сопротивления (охх=
=Ux/fx). Значение Qxy на каждом плато определяется
соотношен ием:
6xy=fi/ve2,
где h — постоянная Планка; v — целое (целочисленный
квантовый X. э.) или дробное (дробный квантовый X. э.)
число. В эксперименте приведённое ^£1я Qxy соотношение
выдерживается с точностью 10 —10 («квант» сопротив-
ления h/e2= 25,8128... кОм).
Двумерный электронный газ экспериментально реализу-
ется в проводящих каналах полевых МДП-транзисторов
(как правило, на основе Si), селективно легированных гетеро-
структурах (см. Гетеропереход) и сверхрешётках. Напр.,
эл-ны в гетероструктуре (рис. 3, а) движутся в потенциаль-
ной яме, образованной изгибом энергетич. зон (из-за
неоднородного легирования) и разрывом дна зоны прово-
димости на гетерогранице. Движение эл-нов поперёк этой
ямы квантуется из-за квантового размерного эффекта, что
приводит к образованию энергетич. уровней размерного
квантования (£о и£1 на рис. 3, б). При не очень высокой кон-
центрации эл-нов, когда £(i<c£f<£i (€f— Ферми уровень),
и низкой темп-ре эл-ны могут свободно двигаться только
в двух направлениях вдоль гетерограницы, образуя дву-
мерный электронный газ. В сильном магн. поле, перпенди-
кулярном гетерогранице, эл-ны начинают вращаться по лар-
моровским орбитам (см. Лармора прецессия) с частотой
<оц=еВ/т*, где т* — эффективная масса эл-нов. С кванто-
вомеханич. точки зрения это означает, что энергия эл-нов
в двумерном электронном газе принимает дискретные
значения (квантование Ландау):
/11ок/ „ 1 \
~2n\N+TJ'
где N—0, 1, 2,...— номер уровня Ландау. Траектория
прецессирующего эл-на охватывает площадь 2лг2в—Ь/еВ,
где rB= ^/h/2леВ —радиус осн. ларморовской орбиты.
Поэтому на каждом уровне Ландау помещается не более
9=eB/h эл-нов на единице площади. При заполнении
v уровней Ландау концентрация эл-нов принимает зна-
чение ns=vg. С учётом этого из выражения для уху
в случае двумерного вырожденного электронного га-
за (Qxy=B/ens) следует квантование холловского сопро-
тивления.
Огромная точность, с к-рой выполняется соотношение
для Qxy, объясняется, во-первых, совпадением удельного
и полного холловского сопротивления двумерной системы
(поэтому выражение для уху не содержит геометрич.
факторов), во-вторых, наличием локализованных электрон-
ных состояний (см. Неупорядоченные системы), энергия
к-рых лежит между уровнями Ландау. Дробный квантовый
X. э. наблюдается в очень чистых образцах и связан с
сильным межэлектронным взаимодействием.
Квантовый X. э. используется в метрологии для создания
эталона сопротивления и измерения пост, тонкой структуры.
Он перспективен для контроля качества структур с дву-
мерным электронным газом.
Лит.: Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полупро-
водников, М-, 1977; Квантовый эффект Холла, Сб. ст., пер. с англ., под ред.
Ю. В. Шмарцева, М., 1986. В. А. Волков.
ХОЛОДНАЯ ЭМИССИЯ, испускание электронов твёр-
дыми или жидкими телами, а также плазмой газового
разряда, происходящее под действием внеш, электрич.
поля. Это поле обусловливает либо туннельный эффект,
либо неравновесное возбуждение эл-нов, либо более слож-
ные эффекты, включающие оба предыдущих. Соответст-
венно различают след, разновидности X. э.: автоэлектрон-
ную эмиссию, «горячих» электронов эмиссию; взрывную
электронную эмиссию. К X. э. иногда относят любую, не
связанную с нагревом тела, эмиссию ч-ц.
ХОЛОДНЫЙ КАТбД, катод электровакуумного прибо-
ра, функционирующий, в отличие от термоэлектронного
катода, без спец, подогрева. Обычно выделяют три осн.
группы X. к. 1) Полевые, или туннельные, катоды, включаю-
щие автоэмиссионные, автотермоэмиссионные, автофото-
эмиссионные, взрывно-эмиссионные и др. эмиттеры, испус-
кающие эл-ны под действием сильного внеш, электрич.
поля (напряжённостью 10' В/см и выше), приложенного к
его поверхности. Выход эл-нов с поверхности металла
и ПП в таких X. к. осуществляется вследствие туннельного
эффекта сквозь узкий потенц. барьер, образующийся при
наложении сильного электрич. поля (см. также Автоэлект-
ронная эмиссия. Взрывная электронная эмиссия). 2) Не на-
каливаемые эмиттеры «горячих» электронов (в т. ч. на осно-
ве диэлектрич. слоёв диспергир. в-ва, контактов металл —
полупроводник, МДМ-структуры), работающие под дейст-
вием внутр, электрич. поля (напряжённостью 104 В/см и
выше), создающего поток «горячих» эл-нов из объёма
эмиттера в окружающую среду через поверхностный
потенц. барьер. 3) X. к., электронная эмиссия к-рых осу-
ществляется через невозмущённый поверхностный потенц.
барьер (наиболее распространены). К таким X. к. относят-
ся прежде всего фотокатоды (в т. ч. с отрицат. электронным
сродством) и вторично-эмиссионные катоды.
Из группы полевых катодов наиболее известны автоэмис-
сионные, или автоэлектронные, катоды в виде игольчатых,
лезвийных или нитевидных эмиттеров (т. н. катодов-вискер-
сов). Автоэлектронные катоды часто применяются в режиме
термоавтоэлектронной эмиссии. Термоавтоэлектронная и
взрывная эмиссия полевых катодов первоначально иниции-
руется автоэлектронной эмиссией, обладающей высокой
плотностью тока (104—10ь А/см2 в непрерывном и 10' —
109 А/см2 в импульсном режимах). При отборе тока
столь высокой плотности происходит разогрев катода, так
что становится существенной термоэлектронная эмиссия,
ток к-рой складывается с чисто автоэмиссионным. При
сильном разогреве катода происходит интенсивное испаре-
ние материала катода, его оплавление и последующий
«взрыв» под действием электромеханич. нагрузок, вызывае-
мых пондеромоторными силами. Образующаяся при взры-
ве плазма служит в свою очередь дополнит, источником
и стимулятором электронной эмиссии. Величина импульс-
ного тока таких X. к. достигает неск. десятков и сотен
кА при напряжениях в сотни кВ.
Для изготовления полевых катодов, как правило, исполь-
зуют проволоку или фольгу из проводящих или ПП мате-
риалов (W, Та, Re, Nb, С, карбидов переходных металлов
и т. п.), конец к-рых заостряется (напр., методами хим.
или электрохим. травления). Катоды-вискерсы формируют-
ся в процессе направленного выращивания микромоно-
кристаллов. Автофотокатоды выполняют обычно из сильно-
легир. образцов Ge и Si (автоэлектронная эмиссия таких
X. к. чувствительна к свету).
X. к. на основе диспергир. в-ва (напр., тонкого слоя
порошка ВаО, активированного Cs) изготовляют путём осаж-
дения и последующего активирования слоя на диэлектрич.
стеклянных и ситалловых подложках. Процесс изготовления
МДМ-катодов сложен и включает следующие осн. операции:
получение чистой поверхности массивного металла, покры-
тие этой поверхности тонким слоем диэлектрика (напр.,
оксида) и нанесение на поверхность диэлектрика тончайшей
плёнки металла с пониж. работой выхода эл-нов. Примером
МДМ-катода может служить система AI—А12Оз—Au, акти-
вированная Ва или Cs.
Значения плотности тока X. к. лежат в широких пре-
делах— от неск. мА/см2 для нек-рых эмиттеров «горячих»
эл-нов до неск. сотен тыс. и даже млн. А/см2 для авто-
эмиссионных и взрывно-эмиссионных катодов. Однако из-за
малой площади эмитирующей поверхности, представляю-
щей собой, как правило, систему точечных центров, общий
ток X. к. (исключая взрывно-эмиссионные) обычно мал и не
превышает десятков мА в непрерывном режиме.
599
ЦВЕТ
X. к. находят применение в электронных проекторах, в
нек-рых типах электронных микроскопов, рентгеновских
трубок, мощных СВЧ приборов, электронных пушек для
возбуждения лазеров, датчиков общего и парциального
давления остаточных газов в ЭВП, низковольтных микро-
электронных диодов и триодов и др. электронных прибо-
ров повыш. экономичности. Такие катоды обеспечивают
высокую крутизну ВАХ приборов, сверхмалое время их
готовности и устойчивость характеристик ЭВП к разл. видам
радиации.
Лит.: Ненакаливаемые катоды, под ред. М. И. Елинсона, М., 1974;
Бондаренко Б. В., «Электронная техника. Сер. 1 —Электроника СВЧ»,
i960, в. 9, с, 3—9. Б. В. Бондаренко.
ХРОМ (лат. Chromium), Сг, химический элемент VI гр.
периодич» системы Менделеева, ат. н. 24, ат. м. 51,996.
Твёрдый, тугоплавкий металл голубовато-серебристого цве-
та; плотн. 7190 кг/м3; tnJl=1890°C, 1кип=2680 °C. Анти-
ферромагнетик. Химически малоактивен.
В электронном приборостроении X. и его сплавы исполь-
зуются как конструкц., жаропрочные и магн. материалы.
X. применяют для нанесения декоративных и антикорро-
зийных покрытий, для легирования GaAs при получении про-
водящих слоёв на монокристаллах. Ионами X. (Сг3 )
легируют корунд для получения рубина (активный элемент
твердотельных лазеров)» CrSb применяется как компонент
эвтектич. композиций с InSb и GaSb для ИК фильтров
и приборов, в к-рых используется магниторезистивный
эффект. Соединения X.— CdCr2Se; и CdCr2S4 — являются
магн. ПП материалами, a MgCr0 64Fe1 36^ и ДР* X.-содержа-
щие ферриты — материалами для СВЧ устр-в.
Лит.: Салли А., Брэнд з Э., Хром, пер. с англ., 2 изд, М., 1971;
Лаврухина А. К., Юки на Л. В., Аналитическая химия хрома, М.,
1 979. А. П. Коржавый.
ЦВЕТ, одно из свойств материальных объектов, воспри-
нимаемое человеком как осознанное зрительное ощуще-
ние. Тот или иной Ц. человек «присваивает» объектам
в процессе их зрительного восприятия. В подавляющем
большинстве случаев цветовое ощущение возникает в ре-
зультате воздействия на глаз видимого света (эл.-магн.
излучения с длинами волн от 380 до 760 нм). Физ. основу
цветового зрения составляют различающиеся по спектраль-
ному составу потоки лучистой энергии, попадающие на
светочувствит. элементы (рецепторы) глаза. Вырабатываю-
щееся и закрепляющееся в человеческом сознании устой-
чивое представление об определённом Ц. как неотъемле-
мом признаке привычных объектов наблюдения наз. эффек-
том принадлежности Ц. или константностью восприятия
Ц. Наука о методах и средствах измерения, обозначения
и количеств, выражения Ц. наз. колориметрией.
Для описания Ц. используются три его характеристики:
цветовой тон, насыщенность Ц. и яркость Ц. Цветовой
тон ассоциируется в человеческом сознании с окраской
предмета, определённым типом пигмента, краски, красите-
ля. В колориметрии цветовой тон обычно связывают с
доминирующей длиной волны, совпадающей с длиной вол-
ны такого монохроматич. излучения (см. Монохроматич-
ность), к-рое в смеси с белым излучением воспроизводит
измеряемый Ц. Насыщенность Ц. характеризует сте-
пень, уровень, силу выражения цветового тона; обычно
связывается в сознании наблюдателя с кол-вом пигмента,
красителя, краски. В колориметрии насыщенность Ц. коли-
чественно характеризуют чистотой Ц., выражаемой относит,
кол-вом энергии монохроматич. излучения, к-рое в смеси
с белым излучением воспроизводит измеряемый Ц. Наи-
большей насыщенностью обладают чистые (спектральные,
хроматические) Ц., соответствующие монохроматич. свету,
наименьшей — серые (ахроматические) Ц. от самого свет-
лого (белого) до самого тёмного (чёрного). Яркость Ц.
характеризует плотность светового потока, отражённого
окрашенным предметом в направлении наблюдателя. В
колориметрии определяется значением цветовой коорди-
наты, вычисляемой по кривой эффективной чувствитель-
ности глаза (кривой видности). Субъективной характеристи-
кой яркости Ц. является светлота Ц., к-рая обычно ассо-
циируется в сознании наблюдателя с кол-вом чёрного или
белого пигмента, реже — с освещённостью. Цветовой тон
и насыщенность Ц. часто объединяют в одно понятие —
цветность, количественно выражаемую доминирующей
длиной волны и чистотой Ц.
Визуально один и тот же Ц» может быть получен
(воспроизведён) смешением разл. излучений или красок.
Ц. излучений, имеющих разный спектральный состав, но
создающих одинаковые ощущения Ц., наз. метамерны-
м и Ц. Наибольшей метамерностью (числом способов вос-
произведения) обладают ахроматич. Ц.; с увеличением на-
сыщенности Ц. метамерность уменьшается. Метамерия ле-
жит в основе всех практически используемых процессов по-
лучения цветных изображений (в фотографии, полиграфии,
телевидении). Ц. любых разноокрашенных объектов воспро-
ЦВЕТНОЙ
600
изводится либо оптич. смешением излучений разл. Ц.
(аддитивный синтез Ц.), либо вычитанием (выделени-
ем) из белого света (напр., с помощью светофильтров) отд.
его спектральных составляющих (субтрактивный син-
тез Ц.). Ц. оптич. излучений или красителей, используемые
для создания цветных изображений либо для измерения Ц.
объектов (в колориметрии), наз. основными Ц. Напр.,
в качестве осн. Ц. трёхцветного аддитивного синтеза (в
частности, в цветном телевидении) обычно используют
синий, зелёный и красный, трёхцветного субтрактивного
синтеза (в цветной фотографии) — жёлтый, пурпурный и
голубой. Ц. двух излучений, создающих при смешении излу-
чение белого Ц., или Ц. двух красок, образующих при
смешении ахроматич. Ц., наз. дополнительными Ц.
Напр., в цветной фотографии осн. Ц. красителей субтрактив-
ного синтеза (жёлтый, пурпурный и голубой) являются до-
полнительными к Ц. излучений, формирующих соответст-
вующие цветоделённые изображения (синее, зелёное, крас-
ное).
Лит.: Гуревич М. М., Цвет и его измерение, М.—Л.( 1950; Артю-
шин Л. Ф., Основы воспроизведения цвета в фотографии, кино и поли-
графии, М., 1970; Пэдхем Ч., Сондерс Дж., Восприятие света и
цвета, М., 1978; Самойлов В. Ф.( Хромой Б. П., Основы цветного
телевидения, М., 1982.
ЦВЕТНОЙ КИНЕСКОП, кинескоп для воспроизведения
цветного изображения. Действие Ц. к. основано на св-ве
человеческого глаза воспринимать цвета как результат сме-
шения в определённых количеств, соотношениях трёх осн.
цветов: красного, зелёного и синего.
Наибольшее распространение получили Ц. к. с теневой
маской (т. н. масочные кинескопы), предложенные в США
в 1950. В таком Ц. к. люминесцентный экран состоит из
множества люминофорных элементов (в форме кружков
или полосок), светящихся красным, зелёным или синим цве-
том под действием трёх электронных пучков, формируемых
тремя электронными прожекторами. Перед экраном (на
определённом расстоянии от него) размещена теневая
маска, имеющая неск. сотен тыс. отверстий. Три электрон-
ных пучка одновременно проходят через отверстия маски
и сводятся на экране, причём один из пучков попадает
только на элементы люминофора, светящиеся красным
цветом, второй — зелёным, третий — синим. Коррекция на-
правления пучков при настройке производится системой
пост, магнитов сведения и магнитом чистоты цвета, за-
крепляемыми на горловине кинескопа. Телевиз. развёртка
изображения осуществляется общей магн. отклоняющей
системой. Пучки модулируются тремя видеосигналами, что
соответствует трём составляющим цветного изображения.
Цветной кинескоп. Принцип цветоделения в ма-
сочном цветном кинескопе с мозаичной (а) и
штриховой (б) структурой экрана.
а
В Ц. к. с масками, имеющими круглые отверстия (и со-
ответственно с мозаичным экраном; рис., а), электронные
прожекторы обычно размещаются симметрично, причём
центры выходных диафрагм располагаются в верши-
нах равностороннего треугольника (т. н. дельтовидное, или
треугольное, расположение). При этом пучки, первоначаль-
но сведённые в одну точку в середине экрана, при откло-
нении несколько расходятся, что вызывает «расслоение»
изображения. Чтобы уменьшить такое расслоение, исполь-
зуют систему электромагнитов, связанных с полюсными
наконечниками, между к-рыми проходят электронные пуч-
ки по выходе из прожекторов. Питание этих электро-
магнитов в телевизоре осуществляется от блока динамич.
сведения, вырабатывающего необходимые корректирую-
щие токи. При планарном (в одной плоскости) располо-
жении прожекторов возможно использование отклоняющих
систем, обеспечивающих т. н. самосведёние (т. е. доста-
точно хорошее сведение пучков по всему полю экрана
без дополнит, динамич. коррекции), что существенно упро-
щает схему и настройку телевизора. В таких Ц. к. обычно
используются экраны штриховой структуры (рис., 6)
и маски с прямоугольными отверстиями. Для дисплеев
получили распространение «гибридные» кинескопы с пла-
нарной прожекторной системой, позволяющей использовать
самосведёние пучков, и мелкоструктурной маской с круг-
лыми отверстиями, обеспечивающей высокую разрешаю-
щую способность и однородность изображения. В масоч-
ном кинескопе типа «тринитрон», разработанном в Японии,
применяется щелевая маска в виде вертик. полосок, раз-
делённых узкими сплошными промежутками, и планарная
прожекторная система с общей для трёх пучков гл. линзой
большого диаметра, что обеспечивает острую фокусировку
пучков. Ведутся разработки Ц. к. с плоскими экранами и
плоской упруго натянутой маской, позволяющей существен-
но увеличивать токи пучков (а следовательно, и яркость
изображения) без заметных тепловых деформаций
маски.
Одним из недостатков масочных Ц. к., помимо слож-
ности их изготовления, является малая эффективность
использования электронных пучков (прозрачность теневой
маски обычно не превышает 20%; т. о., ок. 80% энергии
пучков расходуется на нежелат. нагрев маски). Чтобы сме-
щение отверстий маски при её тепловом расширении не
вызывало нарушения чистоты цвета, применяется крепление
маски к экрану на биметаллич. компенсаторах, смещающих
её при разогреве экрана так, чтобы скомпенсировать
действие теплового расширения маски. Др. недостаток ма-
601
ЦЕНТРЫ
сочных Ц. Ко— чувствительность их к изменению ориентации
кинескопа относительно горизонт, составляющей магн. поля
Земли, вызывающей при повороте телевизора смещение
пучков в вертик. плоскости (вертик. составляющая поля при
этом практически не меняется). В Ц. к. с мозаичным
экраном смещение пучков приводит к попаданию их на
соседние люминофорные элементы, т. е. к нарушению цвет-
ности. В Ц. к. со штриховым экраном каждый электронный
пучок остаётся в пределах «своей» полоски, что является
одним из достоинств кинескопов этого типа. Для уменьше-
ния влияния внеш. магн. полей в конич. части Ц. к. иногда
монтируется экран из магнитомягкого материала. С по-
мощью т. н. петель размагничивания, размещаемых снару-
жи кинескопа, при каждом включении создаётся затуха-
ющее магн. поле, способствующее намагничиванию маски
и магн. экрана так, что внутри кинескопа компенсируется
действие внеш. поля. Для повышения контраста изобра-
жения промежутки между люминофорными элементами
иногда заполняют чёрным светопоглощающим покрытием,
существенно снижающим поток внеш, света, отражаемого
экраном (т. н. матричные экраны). Применяются также
пигментир. люминофоры, каждое зерно к-рых окружено
слоем, представляющим собой светофильтр, соответствую-
щий спектру излучения люминофора и поглощающий
значит, долю внеш, света, отражённого от поверхности
экрана.
Из др. конструкций Ц. к. (кроме масочной) к нач. 90-х гг.
практически реализованы только трёх- и однолучевой хро-
матроны и однолучевой индексный кинескоп. Однако эти
Ц. к. пока не нашли массового применения, т. к. по эксплуа-
тац. параметрам и качеству изображения они уступают
масочным. В трёхлучевых хроматронах цветоделит.
элементом служит фокусирующая сетка из параллельных
тонких проволок, натянутых перед штриховым экраном; их
осн. недостаток — технологич. сложность изготовления и по-
нижение контраста изображения из-за вторичной электрон-
ной эмиссии с сетки и экрана. В однолучевом хрома-
троне проволоки сетки соединены в две группы; с
помощью управляющих напряжений, подаваемых между
этими группами, электронный пучок направляется в про-
цессе развёртки на люминофорные полоски нужного цвета
свечения. Однолучевые хроматроны находят огранич. при-
менение в переносных телевизорах с малыми размерами
экрана. В индексном кинескопе на экране нанесены
вертик. цветные люминофорные полоски, разделённые
узкими промежутками. При переходе электронного пучка
в процессе развёртки с полоски одного цвета свечения
на другую производится переключение видеосигнала. Для
синхронизации развёртки с работой такого переключателя
обычно используют т. н. индексные полоски (наносимые
между триадами люминофорных), испускающие при воз-
буждении электронным пучком не видимое глазом ультра-
фиолетовое излучение (или вторичные эл-ны). На выходе
расположенного вне кинескопа фотоэлектронного умножи-
теля (или коллектора вторичных эл-нов, расположенного
внутри) при этом возникают импульсы, используемые для
коррекции момента подачи очередного видеосигнала.
В СССР выпускаются масочные Ц. к. с диагональю экрана
от 16 до 67 см.
Лит.: Теория и практика цветного телевидения, под ред. П. В. Шмакова,
М.( 1962; Производство цветных кинескопов, под ред. В. И. Барановского,
М., 1978; Малкиель Б. С., Марченко И. С., Мизюк М. Г., Кинескопы
для цветного телевидения. К., 1979; Ангафоров А. П., Цветные кине-
скопы, М.. 1986. Н. П. Кибардин.
ЦВЕТОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА (Тс), физическая величина,
характеризующая спектральный состав излучения источника
света; определяется температурой абсолютно чёрного тела
(т. е. тела, полностью поглощающего падающие на него
лучи), при к-рой отношение значений его излучат, способ-
ности для двух определённых длин волн Х| и равно
отношению тех же величин для данного источника. Обычно
выбирают Х1=650 нм и Хг=470 нм. Для серых тел Ц. т.
равна термодинамич. темп-ре Т, для металлов TCZ>T.
Понятие Ц. т. применяют в колориметрии, светотехнике,
а также в астрофизике.
ЦВЕТОМУЗЫКАЛЬНАЯ УСТАНОВКА, устройство,
предназначенное для усиления эмоционального воздейст-
вия музыки за счёт дополнения музыкальной программы
цветодинамич. эффектами. Подключается к звуковоспроиз-
водящей электро- и радиоаппаратуре (электромузыкаль-
ным инструментам, магнитофонам, электрофонам, радио-
приёмникам, телевизорам). Ц. у. содержит выходное
оптич. устр-во и электронный блок управления. В качестве
выходного оптич. устр-ва используются лампы накаливания
с колбами из окрашенного или цветного стекла, прожек-
торы с цветными стёклами, экраны (плоские и объёмные
разл. формы) и т. д. Оптич. устр-ва обычно снабжают
электрически управляемыми регуляторами светового пото-
ка (диафрагмами, ячейками Керра и др.). Цветодинамич.
эффект, сопровождающий музыку, достигается в установ-
ке за счёт изменения яркости свечения используемых
источников света синхронно с громкостью звучания и тем-
бром исполняемой мелодии. Яркость свечения регули-
руется с помощью электронного блока управления, под-
ключаемого непосредственно к звуковоспроизводящему
аппарату. Электрич. сигналы звуковой частоты, поступаю-
щие из воспроизводящего аппарата в блок управления,
разделяются в нём по частоте (с помощью фильтров) на
сигналы, соответствующие низкому, среднему или высокому
звуковому тону, к-рые затем после усиления подаются на
вход оптич. устр-ва. Анализ звука по интенсивности осу-
ществляется в блоке управления с помощью амплитуд-
ных детекторов. Ц. у. широко используются в концертных
залах, театрах, на дискотеках и т. д.
А. Н. Енгалычев,
цвм, см. Цифровая вычислительная машина.
ЦЁЗИЙ (Caesium), Cs, химический элемент I гр. периодич.
системы Менделеева, ат. н. 55, ат. м. 132,905. Мягкий
серебристо-белый металл; плотн. 1904 кг/м^; 1ПЛ=28,4°С,
1КИП= 667,6 ’С- На воздухе мгновенно воспламеняется, с
водой, разбавленной неорганич. кислотами и галогенами,
реагирует со взрывом.
В электронном приборостроении применяется для изго-
товления эмиттеров термоэмиссионных и электронно-оптич.
преобразователей, фотокатодов фотоэлементов и фото-
электронных умножителей, катодов передающих ЭЛП;
пары Ц. входят в состав активной среды газовых лазеров.
Из соединений Ц. наиболее широко используются CssSb,
Csl и CsNO3, напр. для изготовления линз и призм для
излучения в ИК диапазоне, для изготовления фотокатодов
и сцинцилляц. счётчиков, в качестве компонента люмино-
фора ЭЛП.
ЦЕНТРЙРУЮЩИИ МАГНИТ, постоянный магнит, при-
меняемый в электронно-оптич. системах кинескопов чёрно-
белого изображения для центровки телевиз. растра. Как
правило, Ц. м. входит в состав отклоняющей системы.
Наибольшее распространение получили шайбовидные Ц. м.,
содержащие два намагнич. кольца. Поворотом колец вокруг
оси кинескопа меняется направление магн. поля, а пово-
ротом их друг относительно друга — его величина. Для
изготовления Ц. м. чаще всего используют порошок ферри-
та бария (ВаО-бРе-гОз) с наполнителе^ в виде резины или
термопластич. пластмасс или магнитотвёрдую сталь. Осн.
характеристики — достигаемая с помощью Ц. м. величина
перемещения телевиз. растра и степень идентичности
намагнич. колец.
ЦЁНТРЫ ЗАХВАТА, см. в ст. Ловушки носителей заряда.
ЦЁНТРЫ ОКРАСКИ, точечные дефекты в кристаллах
и стёклах, поглощающие свет вне области собств. погло-
щения вещества. К ним относятся катионные и анионные
вакансии (собств. Ц. о.), а также примусные атомы и ионы
(примесные Ц. о.). Собственные Ц. о. могут быть созда-
ны под действием ионизирующих излучений и света,
соответствующего области собств. поглощения. Такие Ц. о.,
иначе наз. наведёнными, могут быть разрушены нагрева-
нием (термич. обесцвечивание) или воздействием света,
соответствующего спектральной области поглощения самих
Ц. о. (оптич. обеспечивание). При др. способе создания
ЦИКЛОТРОННАЯ
602
собств. Ц. о. носители заряда, необходимые для возникно-
вения таких центров, вносятся извне (напр., при прогрева-
нии в-ва в парах металлов). Для образования примесных
Ц. о. примесь вводится в кристалл в процессе кристалли-
зации или путём диффузии в готовый материал. Окраши-
вание и обесцвечивание кристаллов и стёкол под влиянием
внеш, воздействий используется для регистрации ионизи-
рующих и оптич. излучений в устр-вах дозиметрии, хра-
нения информации (см. Фотохромизм) и др Кристаллы
и стёкла с примесными Ц. о. используются в качестве
активной среды в лазерах.
ЦИКЛОТРОННАЯ ВОЛНА, периодические возмуще-
ния плотности пространственного заряда, а также стацио-
нарной траектории и скорости электронов, распространяю-
щиеся в электронном потоке в продольном магн. поле или
скрещенных электрич. и магн. полях; возникают в резуль-
тате периодич. изменения перпендикулярной к магн., полю
составляющей скорости эл-нов под действием внеш, сил
в к.-л. сечении потока. Перенос возмущений происходит
в результате движения эл-нов со скоростью ve вдоль магн.
поля при одновременном вращат. движении с циклотрон-
ной частотой (см. Циклотронный резонанс). Фазовая
скорость Ц. в. Уф=Уе/(1 ±<оц/со), где ю — частота периодич
возмущений. Знак «плюс» соответствует медленной Ц. в.,
знак «минус» — быстрой; та или (и) др. Ц. в. возбуждается
в зависимости от направления нач. возмущения поперечной
составляющей скорости эл-нов. Взаимодействие Ц в. с
эл.-магн. волнами замедляющих систем используется в ма-
лошумящих параметрич. усилителях.
ЦИКЛОТРОННЫЙ РЕЗОНАНС, избирательное взаи-
модействие ВЧ эл.-магн. поля с заряженными частицами,
движущимися в пост. магн. поле, сопровождающееся рез-
ким увеличением или уменьшением энергии частиц. Ц. р.
возможен в ПП, металле, плазме, а также в вакууме (напр.,
в пространстве взаимодействия ЭВП). В плоскости, перпен-
дикулярной силовым линиям магн. поля, ч-ца (при наличии
поперечной составляющей скорости) совершает периодич.
движение по круговой траектории под действием Лоренца
силы. Частота соц периодич. движения, наз. циклотрон-
ной частотой, связана с индукцией В магн. поля соотно-
шением: <ou=QB/m, где Q — заряд, m — масса ч-цы.
Явление Ц. р. происходит при частоте эл.-магн. поля,
равной или кратной сиц. Принцип Ц. р. лежит в основе работы
резонансных циклич. усилителей заряженных ч-ц, мощных
генераторов и ускорителей СВЧ типа мазеров на цикло-
тронном резонансе, малошумящих параметрич усилителей
СВЧ, линий задержки СВЧ сигнала.
Лит.: Абрикосов А., Введение в теорию нормальных металлов, М.,
1972; Ашкрофт Н_, Мермин Н_, Физика твёрдого тела, пер. с англ.,
т. 1, М.„ 1979; Гиротрон, Сб. науч, трудов. Горький, 1981. Г. Г. Моносов
ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ МАГНИТНАЯ ПЛЕНКА, один
или несколько слоёв ферромагн. материала толщиной
50—1500 нм, нанесённых на проволочную подложку диа-
метром 0,05—0,3 мм (обычно методом электрохилл. осажде-
ния). Впервые Ц. м. п. в качестве носителя данных ЭВМ
предложена Лонгом в 1960. Особенность Ц. м. п.— замкну-
тость магнитопровода по окружности нормального сечения
подложки. В качестве ферромагн. материала используется,
как правило, железоникелевый сплав (типа пермаллоя),
иногда с добавками Со, Мо, Р, S и др. Соотношение
между концентрациями компонентов в сплаве выбирается
таким, чтобы ферромагн. слой имел приблизительно нуле-
вые константы магнитострикции и кристаллографич. ани-
зотропии (этому условию удовлетворяет сплав, содержа-
щий 81,5% Ni и 18,5% Fe) Ц. м п. бывают однослойными
и многослойными. Однослойная Ц. м. п.— однородный по
составу ферромагн. гальванич. осадок. Многослойная
Ц. м. п. состоит из неск. различающихся по хим. составу
ферромагн. слоёв, находящихся друг с другом в тесном
молекулярном контакте. Все слои можно разделить на
две группы — рабочие и управляющие. В качестве рабо-
чих слоёв используется магнитострикц. сплав Ni—Fe, в ка-
честве управляющих высокоанизотропный сплав Ni—Со.
Взаимодействие рабочих и управляющих слоёв осуществля-
ется за счёт обменных сил и сил анизотропии.
Лит.: Григорян Л. А., Запоминающие устройства на цилиндрических
магнитных плёнках, М., 1975; Гуральник А. К., Мелик-Оганджа-
нян П. Б., Устройства памяти современных и перспективных ЦВМ, М.,
1976. Г. М. Нурмухаммедов.
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ МАГНЙТНЫЕ ДОМЁНЫ
(ЦМД), изолированные однородно намагниченные области в
магн. плёнке (или в тонкой магн. пластинке), имеющие
форму круговых цилиндров и направление намагниченности,
антипараллельное намагниченности остальной части плёнки;
разновидность магнитных доменов. Для образования ЦМД
необходимо наличие у магн. плёнки достаточно большой
магнитной анизотропии, причём ось лёгкого намагничива-
ния (ОЛН) должна быть перпендикулярна поверхности
плёнки. Материалы, в к-рых могут образовываться ЦМД,
наз. ЦМД-материалами. К ним относятся монокрист,
плёнки феррогранатов, аморфные плёнки интерметаллич.
соединений редкоземельных и переходных металлов, орто-
ферриты, гексаферриты и др. ЦМД может образовывать-
ся при намагничивании плёнки во внеш. магн. поле (поле
смещения) Нсм, направленном вдоль ОЛН (рис. 1). Для
того чтобы намагниченность в объёме плёнки была направ-
лена вдоль ОЛН, энергия магн. анизотропии должна пре-
вышать магнитостатическую энергию (энергию магн. по-
люсов, образующихся на поверхности плёнки, когда на-
магниченность направлена перпендикулярно к этой поверх-
ности). Для характеристики ЦМД-материала используют
т. н. фактор качества 2Ки/цс/2, где Ки — констан-
та одноосной анизотропии; Js — намагниченность насы-
щения материала; р0 — магнитная постоянная СИ. В
ЦМД-материалах QS>1. Др. важным параметром ЦМД-
материала является характеристическая (магнит-
ная) длина/, задающая характерный масштаб размеров
магн. доменов в данном материале. Она определяется
ф-лой: 1=4(А-Ки) где А — т. н. константа неодно-
родного обмена (или обменная жёсткость материала).
Напр , в феррогранатах А^(2—4)-10 Дж/м; Ки~10—
104 Дж/м , J$«103—104 А/м; 1 — 20-500 нм.
Основные свойства ЦМД. В исходном размагниченном
состоянии (при Н—0) плёнка из ЦМД-материала обладает,
как правило, неупорядоченной лабиринтной доменной
структурой с двумя типами доменов, намагниченность
к-рых направлена вдоль либо против нормали к поверх-
ности плёнки. Междоменные границы (стенки) в ЦМД-мате-
риалах чаще всего относятся к типу границ Блоха, в к-рых
намагниченность переориентируется в плоскости самой гра-
ницы. Толщина 6W и поверхностная плотность энергии
ow границы Блоха в типичных ЦМД-матери^лах изменяются
в пределах: 6w«10—102 нм; ow~10— —10~ Дж/м2.
Существуют доменные границы и с более сложной внутр,
структурой. Характерное значение ширины W домена в
лабиринтной структуре зависит от намагниченности насыще-
ния материала. Типичные значения W: 0,5—5 мкм в ферро-
гранатах; 0,1—0,5 мкм в гексаферритах; 30—100 мкм в
ортоферритах.
При увеличении напряжённости поля смещения, напр.
направленного вверх, как показано на рис. 1, лабиринтная
доменная структура превращается в структуру ЦМД; доме-
ны с намагниченностью, ориентированной по полю, стремясь
уменьшить энергию образца, увеличиваются в объёме, а до-
мены с противоположным направлением намагниченности
сжимаются по ширине и гл. обр. уменьшаются по длине
до тех пор, пока не превратятся в изолированные ЦМД
(рис. 2). ЦМД поддерживаются в устойчивом равновесии
под действием трёх сил: сжимающей силы со стороны
поля смещения; силы магнитостатич. происхождения, стре-
мящейся растянуть домен; сжимающей силы поверхност-
ного натяжения стенки, окружающей ЦМД. Именно благо-
даря последней силе поддерживается кругла^ форма ЦМД
Имеется определённая аналогия между св-вами ЦМД и
пузырьков газа в жидкости: те и другие являются заро-
дышами метастабильной фазы, их размеры и области су-
ществования сильно зависят от величины поверхностного
натяжения границы и т. д. Поэтому ЦМД иногда наз.
603
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ
магнитными пузырями (magnetic bublles — в амер,
литературе).
Изолированные ЦМД существуют в определённом интер-
вале значений напряжённости поля смещения Н1<Нсм<Нг.
При НСМ=Н2 происходит коллапс (схлопывание) ЦМД, при
НСм—Hi он растягивается в полоску (рис. 3). Критическое
поле Hi наз. полем эллиптич. неустойчивости, Н2 — полем
коллапса. Значения этих полей зависят от отношения тол-
щины плёнки к её характеристич. длине (рис. 4). Ср. значе-
ние Нсм в типичных условиях составляет величину порядка
ji0Js/2 (напр., в феррогранатах ~8-103—4-Ю4 А/м). При
изменении величины НСм в интервале.от Н] до Н? диаметр
ЦМД изменяется примерно на ±50% относительно ср.
значения, равного 8/. Зависимость диаметра ЦМД от величи-
ны поля смещения практически линейная. ЦМД считаются
изолированными, если взаимодействием между ними можно
пренебречь. Практически для этого достаточно, чтобы рас-
стояние между ними было больше или порядка четырёх
равновесных диаметров ЦМД. При большой плотности ЦМД
в плёнке образуется решётка ЦМД (рис. 5). Такая решётка
ЦМД, в отличие от изолированного ЦМД, устойчива при
Нсм=0. Для наблюдения ЦМД используют магнитооптич.
эффекты (Фарадея эффект, Керра эффект и др.). Первые
фотографии изолированных ЦМД были получены в США
(1959), решётки ЦМД — в Чехословакии (1960). Существуют
также электронные методы регистрации ЦМД.
Положением ЦМД можно управлять при помощи не-
однородного в плоскости плёнки магн. поля смещения.
Под действием этого поля ЦМД перемещаются в область
с более слабым полем смещения, где их энергия пони-
жается. Движению ЦМД препятствуют сила вязкого трения
и коэрцитивность плёнки» Первая из них обусловлена
сопровождающим движение ЦМД переворотом спинов в
плёнке и, следовательно, необратимым превращением
энергии в тепло» Вторая связана с несовершенством
структуры плёнки: дефекты структуры затрудняют переме-
щение домена. Установившаяся скорость v ЦМД опреде-
ляется ф-лой:
где AHZ — изменение напряжённости поля смещения на
расстоянии, равном диаметру ЦМД; |iw — подвижность до-
менной границы; Нс — коэрцитивная сила материала. Ти-
пичные значения этих величин в ЦМД-материалах:
piw^102—103 м2-с~!-А ; Нс«80 А/м; AHZ^ 80—400 А/м;
v~1—10 м/с. Св-ва ЦМД, особенно динамические, зависят
от конфигурации доменной стенки, окружающей ЦМД.
Каждую из этих конфигураций наз. «состоянием» ЦМД.
Применение ЦМД. Св-ва ЦМД (устойчивость в нек-ром
интервале полей смещения, подвижность, возможность
управлять их движением, способность находиться в разл.
«состояниях» и т. д.) определяют их применимость в
устр-вах обработки информации (см. Магнитные интеграль-
ные схемы). ЦМД-устр-во состоит из ряда функцион. эле-
ментов, обеспечивающих генерацию, продвижение, пере-
ключение и детектирование ЦМД. Идея таких устр-в состо-
ит в следующем. Пусть в плёнке к.-л. способом сформи-
рован канал, вдоль к-рого могут перемещаться с заданной
скоростью ЦМД (канал продвижения ЦМД). Информа-
ция представляется в двоичном коде (как и при записи
в двоичном коде на магн. ленту) по принципу «наличия —
отсутствия» изолированного ЦМД: единице соответствует
наличие ЦМД в данной позиции канала, а нулю — его
отсутствие. В определённых позициях канала формируют ге-
нератор и детектор ЦМД, выполняющие те же ф-ции, что и
головки записи и считывания в устр-вах с подвижными
магн. носителями информации» Генератор преобразует
поступающие на его вход от внеш, электронного устр-ва
электрич. импульсы в ЦМД; детектор производит обратное
преобразование: проходящие через него ЦМД создают в
нём электрич. сигнал считывания. Важное отличие ЦМД-
устр-в заключается в том, что в них записанная магн.
информация движется в неподвижном кристалле (т. е» в
ЦМД-устр-вах не требуется механич. перемещений к.-л»
элементов). Др. важное св-во ЦМД-устр-в состоит в возмож-
ности формирования на одном кристалле множества разл.
каналов, что позволяет существенно расширить функцион.
возможности ЦМД-устр-в.
Известно неск. методов создания каналов продвижения
ЦМД в магн. интегральных схемах (МИС). В наиболее рас-
пространённом из них используются доменопродвигающие
структуры, представляющие собой аппликации определён-
Рис. 2. Трансформация лабиринтной доменной
структуры при изменении напряжённости Н ма-
гнитного поля смещения: а — при Н=0; б — при
Н<СН|, где Н] — поле эллиптической неустойчи-
вости; в — при Н|<Н<Нг, где Н2 — поле кол-
лапса.
Цилиндрическне магнитные домены. Рис. 1. Ци-
линдрические магнитные домены в тонкой маг-
нитной плёнке с одноосной анизотропией: I —
ЦМД; 2 — магнитная плёнка; 3 — подложка;
НСм — магнитное поле смещения; J — намагни-
ченность; d — диаметр ЦМД.
Зависимость диаметра ЦМД
от поля смещения
Рис. 3. Зависимость диаметра d ЦМД от вели-
чины поля смещения Нс/л.
Рис. 4. Зависимость напряжённостей крити-
ческих полей эллиптической неустойчивости Hi
и коллапса Н от отношения толщины h магнит-
ной плёнки к её характеристической длине I
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ
604
ной формы (напр., в виде TI; рис. 6, а) из магнитомягкого
материала (обычно пермаллоя), нанесённые на тонкую (тол-
щиной —0,2d) диэлектрич. плёнку (напр., диоксида крем-
ния), к-рая служит для изоляции аппликации от ЦМД-плён-
ки. При намагничивании пермаллоевых аппликаций управ-
ляющим магн. полем, ориентированным в плоскости плёнки,
на их краях возникают магн. полюса (рис. 6, б). ЦМД
притягиваются к отрицат. полюсам аппликации и таким
образом оказываются в потенциальной яме (или, как иногда
говорят, в магнитостатич. ловушке). При вращении управ-
ляющего магн. поля (общего для всей МИС) в плоскости
плёнки потенциальные ямы перемещаются вместе с ЦМД по
периметру аппликаций. В узком зазоре между аппликация-
ми ЦМД переходит на соседнюю аппликацию, продолжает
движение по её периметру и т. д. За один поворот управ-
ляющего магн. поля на 360! в плоскости плёнки происхо-
дит перемещение ЦМД на один период доменопродвигаю-
щей структуры. Тактовая частота обращения управляющего
магн. поля составляет 10ь—10ъ Гц и определяет быстродей-
ствие ЦМД-устр-в. Величина периода структуры и расстоя-
ние между каналами должны быть больше или порядка
4d, с тем чтобы исключить взаимодействие ЦМД, нахо-
дящихся в соседних ячейках или каналах. Эта величина
определяет плотность записи информации в ЦМД-устр-вах.
Она равна (4d) . При d=1 мкм плотность записи состав-
ляет 6-106 бит/см2. Предельная плотность записи информа-
ции в ЦМД-МИС на феррогранатовых плёнках составляет
величину порядка 3-10' бит/см2. Доменно-продвигающая
структура создаётся стандартными методами оптич. лито-
графии (фотолитографии): на ЦМД-плёнку наносится слой
фоторезиста, к-рый облучается (экспонируется) светом
через шаблон с необходимой структурой отверстий и затем
обрабатывается. Перспективны для её создания методы
ионной имплантации (см. Ионное легирование).
Существует два осн. способа зарождения (генерации)
изолированных ЦМД в МИС. В первом из них (активный
способ) используется достаточно сильное локальное магн.
поле, направленное по нормали к плёнке, к-рое вызывает
зарождение изолированного ЦМД. Во втором (пассивный
способ) в области генерации плёнки постоянно сущест-
вует первичный (затравочный) домен, к-рый непрерывно
вращается вокруг генератора (напр., пермаллоевого квадра-
та) при вращении магн. поля. Под действием импульса
внеш, тока затравочный домен растягивается на длинную
1-аппликацию (из-за влияния сильного притягивающего
полюса на её конце); др. импульс отщепляет (отрезает)
от этого растянутого домена ЦМД, к-рый далее поступает
в канал продвижения. Величина поля зарождения при вто-
ром способе меньше, чем при первом. Локальные магн. поля
создаются токами, протекающими по тонкоплёночным
шинам, нанесённым на поверхность плёнки. Для уничтоже-
ния (аннигиляции) ЦМД можно увеличить в определённой
области плёнки поле смещения до величины поля коллап-
са или поглотить ЦМД затравочным доменом.
Ещё одним важным элементом ЦМД-МИС являются пере-
ключатели каналов. Операция переключения каналов произ-
водится с помощью аппликации спец, формы (рис. 7), управ-
ляемой электрич. током, пропускаемым по тонкоплёночным
шинам, нанесённым на поверхность плёнки.
Считывание информации производится при помощи маг-
ниторезистивного датчика, принцип действия к-рого основан
на использовании эффекта изменения уд. сопротивления
q магн. плёнки (в данном случае пермаллоевой) под
действием магн. поля (т. н. Др/р-эффекта): ЦМД, про-
ходящий через детектор, своим магн. полем изменяет
электрич» сопротивление магн. плёнки детектора и тем
самым создаёт электрич. сигнал в нём.
Перечисленные операции (генерация и аннигиляция, пере-
движение, считывание, переключение) реализуются в ЦМД-
МИС разл. функцион. назначения, в т. ч. логических.
Наибольшее распространение получили схемы памяти. Для
создания ЦМД-ЗУ используются обычно неск. МИС, нахо-
дящихся в одном корпусе; в этом же корпусе помещают-
ся пост, магнит для создания поля смещения, катушки
для создания поля управления и др. Достоинством ЦМД-ЗУ
является то, что информация сохраняется при отключении
питания, а также возможность считывания её без разру-
шения или со стиранием после считывания.
Разработаны и серийно производятся ЦМД-МИС ём-
костью от 256 кбит до 4 Мбит; разрабатываются МИС
ёмкостью 16 Мбит и более. ЦМД-ЗУ применяются гл.
обр. в качестве внеш, и промежуточной памяти в персо-
нальных компьютерах и микропроцессорах, в станках с
числовым программным управлением, робототехн, устр-вах,
в аэрокосмич. —
др. По быстродейст-
и
военной технике и
Рис. 5. Решётка ЦМД
Введение
ЦМЯ-пленка
Изолирующий
слой
Рис. 7. Схема переклю-
чателя-репликатора: 1,
2, 3 — пути продвиже-
ния ЦМД.
Управляющая
токовая петля
Рис. 6, а — доменопро-
двигающая TI-структура
из пермаллоевых аппли-
каций; б — схема пере-
мещения ЦМД вдоль TI —
структуры: Нс„ и Н„„ —
напряжённости магнит-
ных полей смещения и
управления; d — диа-
метр ЦМД.
605
ЦИРКУЛЯТОР
вию и стоимости ЦМД-ЗУ занимают промежуточное поло-
жение между ПП памятью и памятью на магн. дисках.
Для записи информации используются также неподвиж-
ные ЦМД, образующиеся под действием лазерного импуль-
са в высококоэрцитивных магн. плёнках, в таких, напр.,
как аморфные плёнки интерметаллич. соединений редко-
земельных металлов с железом и кобальтом (аморфные
плёнки типа ТЬ—Fe, Gd—Со, Tb—Gd—Fe—Со и др.). Они
применяются в разработанных в сер. 80-х гг. 20 в. магни-
тооптич. дисках, обладающих высокой плотностью записи
информации (10 бит/см ) и высоким быстродействием.
В качестве носителей информации могут быть использованы
также плоские магнитные домены (ПМД). Они
представляют собой подвижные изолированные магн. до-
мены ромбич. или битрапецеидальной формы, существую-
щие в тонких поликристаллич. ферромагн. плёнках с ОЛН,
параллельной плоскости плёнки» Перемещение ПМД осу-
ществляется с помощью токовых шин внутри узких (50 мкм и
менее) низкокоэрцитивных каналов, выполненных в высоко-
коэрцитивной магн. плёнке. Скорость движения «верхушек»
ПМД может достигать 103 м/с.
Лит.: Б обе к Э., Делла Торре Э., Цилиндрические магнитные
домены, пер. с англ., М., 1977; Боярченков М. А., Васильева Н. П.,
Розенталь Ю. Д_, Логические устройства на магнитных средах с управ-
ляемым движением доменов, М., 1978; Раев В. К., Ходенков Г. Е.,
Цилиндрические магнитные домены в элементах вычислительной техники,
М., 1981; Эшенфельдер А, Физика и техника цилиндрических магнит-
ных доменов, пер. с англ., М., 1983; Элементы и устройства на цилинд-
рических магнитных доменах. Справочник, под ред. Н. Н. Евтихиева,
Б. Н. Наумова, М., 1987; Звезд ин А. К., Котов В. А., Магнитооптика
тонких плёнок, М., 1988. А. К. Звездин.
ЦИНК (лат» Zincum), Zn, химический элемент II гр.
периодич. системы Менделеева, ат. н. 30, ат. м. 67,37.
Серебристо-белый металл; плотн. 7133 кг /м3; »пл=419.5 С.
/кип=906 С. Диамагнетик. Во влажном воздухе и в воде
химически стоек (при темп-ре до 200 С), окислению
препятствует поверхностная плёнка гидроксокарбонатов.
В электронном приборостроении используется для анти-
коррозийных покрытий, для изготовления электродов хим.
источников тока» Из соединений Ц. наиболее широко исполь-
зуются: ZnSb, ZnO, ZnTe и ZnS — как ПП материал, напр.
в термоэлектрич. генераторах, ПП лазерах; ИпгВбОц,
ZnoSiOi, ZnSe, ZnF2, а также ZnTe и ZnS — как компоненты
люминофоров в ЭЛП и рентгеновских трубках; ZnTe — как
материал для изготовления фоторезисторов, приёмников
ИК излучения, дозиметров и т. д.; ZnCl2*2NH4CI — как
компонент электролита в сухих гальванич. элементах;
ZnO — как компонент магнитомягких ферритов»
Н. А. Благодатская.
ЦИРКУЛЯТОР [от лат. circu(m)lator— носящий кругом,
обносящий], многополюсное (многоплечее) устройство для
направленной (невзаимной) передачи энергии эл.-магн. из-
лучения: энергия, подведённая к одному из плеч, пере-
даётся в другое (строго определённое) плечо в соответ-
ствии с порядком их чередования. В идеальном Ц., имею-
щем п плеч, эл.-магн. излучение распространяется только
либо в прямой последовательности (1-е плечо—► 2-е—>
—> 3-е —► ► п-е), либо в обратной. Практически реализова-
ны и широко применяются Ц. с п=3 (V-Ц.) и п=4 (Х-Ц.).
Ц. с большим числом плеч строятся путём последоват. (кас-
кадного) соединения V- или Х-Ц.
Различают электронные и ферритовые Ц. Действие
электронных Ц. основано на способности нек-рых актив-
ных фазовращателей создавать необратимый сдвиг фаз.
Такие Ц. выполняют на дискретных элементах — транзисто-
рах, диодах, резисторах. Известны электронные V-Ц. с
сосредоточенными параметрами, применяемые в диапазо-
не от единиц до неск» десятков МГц. Действие феррито-
вых Ц. основано на использовании гиротропных св-в на-
магнич. феррита. При взаимодействии с эл.-магн. волнами
такие ферриты создают либо невзаимный поворот плос-
кости поляризации (см. Фарадея эффект), либо невзаимный
фазовый сдвиг, либо такую комбинацию волн, к-рая обес-
печивает их распространение только в одно из плеч. Со-
ответственно различают ферритовые Ц. поляризационные,
фазовые и Ц., в к-рых используется невзаимность пере-
дачи эл.-магн» энергии в симметричных сочленениях.
По конструктивным признакам исполнения электродина-
мич. и направляющих структур ферритовые Ц. подразде-
ляются на след, группы: 1) фазовые Ц. с сосредоточенными
реактивными элементами (индуктивностью L и ёмкостью
С), применяемые в диапазоне частот от сотен до тыс.
МГц, невзаимный фазовый сдвиг в к-рых осуществляется
при помощи намагнич. ферритового образца и системы
индуктивно связанных витков (см. Изодуктор); 2) феррито-
вые Ц. на основе полосковых линий (в т. ч. микрополоско-
вых) с распределёнными параметрами (рис. 1), используе-
мые в диапазоне частот от тыс. до десятков тыс. МГц;
Циркулятор. Рис. 1. Схема конструкций неко-
торых ферритовых циркуляторов — поляриза-
ционного (а), фазового (б), циркуляторов на
симметричных полосковых разветвлениях (в и
г): 1, 2, 3, 4 — плечи циркулятора, Н<> — напря-
жённость постоянного магнитного поля.
ЦИФРО-АНАЛОГОВЫИ
606
3) Ц. на основе прямоугольных или круглых волноводов,
используемые в диапазоне от тыс. до десятков тыс. МГц;
4) квазиоптич. ферритовые Ц. на лучеводах, содержащих
ряд длиннофокусных линз или слабоизогнутых зеркал (кор-
ректоров), используемые в диапазоне субмиллиметровых
и миллиметровых волн; 5) оптич. ферритовые Ц., в к-рых
используется волноводное распространение света в тонких
плёнках монокристаллов ферритов.
К осн. параметрам, характеризующим Ц., относятся:
полоса рабочих частот; величина прямых потерь (апр),
определяющих затухание волн, распространяющихся в пря-
мой последовательности (1 —>2 —>3 —>1); величины обрат-
ных потерь (аобр) и развязки (араз), определяющих соответ-
ственно затухание волн, распространяющихся в обратной
последовательности (1 <—2 ч—3 Ч— 1), и переходное затуха-
ние между соседними плечами (рис. 2). Для Ц. с п = 3аобр и
араз совпадают. Кроме этих параметров задаются режимы
работы Ц., оговаривающие рабочую мощность, темп-ру
окружающей среды, характер нагрузок. Ц. используется в
качестве развязывающих устр-в, переключателей режимов
работы приём — передача радиолокац. станций, переклю-
чателей каналов, систем разделения и сложения частотных
каналов радиорелейных линий и др. б. м. Лебедь.
ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
(ЦАП), электронное устройство для автоматич. преобразо-
ваний числовых кодов в эквивалентные им значения
к.-л. физ. величины. Кодь» обычно представляются в двоич-
ной, десятеричной или др. системе счисления. Выходные
физ. величины чаще всего представляют собой временные
интервалы, угловые перемещения, электрич. напряжения
(токи), частоту колебаний, фазовые сдвиги. Преобразование
может осуществляться, напр , с помощью шагового электро-
двигателя, на к-рый подаётся последовательность электрич.
импульсов, отображающая преобразуемый код; посредст-
вом электрич. конденсатора, заряжаемого последователь-
ностью эталонных импульсов, число к-рых соответствует
коду. Обязат операцией преобразования является аппрок-
симация выходной аналоговой величины в промежутках
между моментами поступления входных кодов.
ЦАП входят в состав аналого-цифровых преобразовате-
лей, а также используются автономно в системах автоматич.
регулирования и управления, в гибридных вычислит, систе-
мах, в медицинской и биол. телеметрии, аппаратуре и
т. д. Совр. ЦАП, как правило, выполняются в виде ИС.
В. П. Данчеев, С. А. Илюшин.
ЦИФРОВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЦВМ),
вычислительная машина, осуществляющая обработку
информации, представленной в цифровой форме. Решение
задачи на ЦВМ заключается в последоват. выполнении
арифметич. операций над числами, соответствующими
исходным данным. В ЦВМ числа обычно выражаются ком-
бинацией (кодом) дискретных значений к.-л. физ. величины,
напр. последовательностью электрич. импульсов. Для пред-
ставления чисел в ЦВМ обычно используется двоичная
система счисления, в к-рой имеются лишь две цифры
«0» и «1». Предпочтит. использование двоичной системы
счисления обусловлено тем, что в электронных ЦВМ (см.
Электронная вычислительная машина) операции над числа-
ми выполняются с помощью электронных элементов (см.
Логические элементы), к-рые наиболее просто реализуются
с двумя устойчивыми состояниями (одно из них прини-
мается за «0», другое — за «1»). Единицей информации,
с к-рой оперирует ЦВМ, является машинное слово (команда,
число или группа буквенно-цифровых знаков). Число двоич-
ных разрядов (бит), отводимых под машинное слово, наз.
длиной слова. В большинстве совр. ЦВМ длина машинного
слова измеряется байтами (8 бит). Осн. операция в ЦВМ —
сложение, к к-рой могут быть сведены все др. арифметич.
операции. Включение в состав операций совр. ЦВМ помимо
арифметических ещё и логических привело к тому, что
возможности ЦВМ вышли далеко за пределы их прямого
назначения (арифметич. вычисления) и ЦВМ стали универ-
сальными преобразователями дискретной информации.
Большинство совр. ЦВМ выполняются на ПП приборах,
интегральных схемах всех уровней интеграции (ИС, БИС,
Рис. 2. Типичные кривые зависимости обратных
потерь («обр) и потерь развязки (ci 3) (а). ко-
эффициента стоячей волны (КСВ) (о) и прямых
потерь (апр) (в) от частоты f для ферритовых
циркуляторов.
Цифровая запись. Схема импульсно-кодовой мо-
дуляции (ИКМ) аналогового сигнала и его вос-
становления из ИКМ-сигнала: а — исходный ана-
логовый сигнал u(t) с выделенными дискретны-
ми значениями (отсчётами), взятыми через рав-
руглённых До ближайшего из уровней кванто-
вания ±*п, взятых через равные интервалы
\х (шаг квантования); 0000, 0001, 0010, ... — че-
тырёхзначные кодовые слова, соответствующие
выбранным уровням квантования; в — ИКМ-сиг-
б
607
ЦИФРОВАЯ
СБИС); устр-ва ввода — вывода данных содержат фотоэле-
менты, электронно-лучевые приборы, электромеханич. пре-
образователи; в качестве запоминающих элементов исполь-
зуются ферритовые сердечники, МДП-структуры, магн.
и оптич. диски. Благодаря высокой степени насыщенности
электронными приборами и устр-вами совр. ЦВМ всё чаще
наз. просто электронными вычислительными машинами
(ЭВМ). Е. Г. Пронин.
ЦИФРОВАЯ ЗАПИСЬ и нформации, способ записи
информации, при к-ром регистрируемые на носителе сигна-
лы преобразуются в последовательность кодовых (цифро-
вых) комбинаций импульсов, По сравнению с системами
аналоговой записи и воспроизведения информации системы
Ц. з. обеспечивают существенно более высокое качество
(достоверность) воспроизводимых сигналов, а также допус-
кают возможность многократной перезаписи информации
без потери качества. Методы Ц. з. широко используются
в вычислит, технике, электросвязи, телеметрии и др. Интен-
сивно развивается техника Ц. з. аналоговых сигналов (звука,
изображения).
В основу цифровой передачи и записи аналоговых сиг-
налов положена импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Она
включает в себя две осн. операции, осуществляемые
с помощью аналого-цифрового преобразователя — дискре-
тизацию и кодирование. При дискретизации (кванто-
вании) исходный аналоговый сигнал преобразуется в
последовательность его мгновенных фиксир. значений (от-
счётов), выделенных по определ. закону и в совокуп-
ности отображающих (с заранее установленной ошибкой)
исходный сигнал (рис., а). При кодировании каждый
выделенный в процессе дискретизации отсчёт заменяется
соответствующим кодовым словом, символы к-рого имеют
обычно два значения — 0 или 1 (двоичный код) (рис., б).
В результате исходный аналоговый сигнал преобразуется
в ИКМ-сигнал (рис., в), к-рый может быть записан в циф-
ровом ЗУ. При воспроизведении считываемый с носителя
ИКМ-сигнал подвергается обратному преобразованию с по-
мощью цифро-аналогового преобразователя: последова-
тельность кодовых слов преобразуется в последователь-
ность фиксир. отсчётов (рис., г), НЧ составляющая ко-
торой представляет собой восстановленный аналоговый
сигнал.
При использовании двоичной системы кодирования в циф-
ровом канале записи — воспроизведения передаются
только двухуровневые сигналы (0 и 1). Поэтому требова-
ния к шумовым характеристикам и искажениям в кана-
ле записи сравнительно невысоки. Точность передачи
ИКМ-сигналов зависит от параметров преобразования: час-
тоты дискретизации и шага (кол-ва уровней) квантования.
Величина 1Д должна быть не ниже 2FB, где FB — верхняя
частота спектра аналогового сигнала (теорема Котель-
никова), При кол-ве уровней квантования N=2 (п —
разрядность двоичного кода) макс, отношение сигнал-
шум восстановленного сигнала достигает величины —6 п
(дБ).
Поверхностная плотность записи в цифровых ЗУ может
быть весьма высокой (до ~100 Мбит/см2), поэтому на
достоверность сигналов сильно влияют микроскопии, по-
вреждения или дефекты носителя, вызывающие выпадения
полезных (несущих информацию) или появления ложных
импульсов и нарушающие работу канала воспроизведения.
Для защиты от указанных ошибок записываемый сигнал
подвергают дополнит, помехозащитному кодированию с
помощью спец, кодов, позволяющих корректировать ошиб-
ки, связанные с дефектами носителя. В системах высоко-
плотной Ц. 3. для повышения помехоустойчивости обычно
используют т» н. код Рида — Соломона с перемежением:
исходный цифровой сигнал разбивают путём матем. и логич.
преобразований на блоки, в каждый из к-рых вводятся
избыточные биты информации, позволяющие при воспро-
изведении скорректировать появившиеся ошибки. Суть
перемежения заключается в «растягивании» информации
отд. блока вдоль дорожки записи или по площади носителя.
В результате удаётся при сравнительно небольшой избы-
точности информации (~25—30%) уменьшить вероятность
появления ошибс^ при воспроизведении до приемлемой
величины (~10 ).
Применения помехозащитного кода, однако, ещё недоста-
точно для качественной Ц. з.: важным условием является
хорошее согласование параметров цифрового сигнала, за-
писываемого на носитель (магн. диск, магн. ленту, опти-
ческий диск и др.), с характеристиками канала записи
соответствующего ЗУ. В частности, необходимо, чтобы сиг-
нал не имел пост, составляющей, обеспечивал самосинхро-
низацию и автоматич. слежение за дорожкой записи при
воспроизведении считывающим устр-вом, был малочувстви-
телен к искажениям и шумам. Для выполнения указанных
и др. требований ИКМ-сигналы преобразуют с помощью
т. н. канальных кодов в импульсные последовательности,
оптимальные для используемого канала записи. Так, в
системах цифровой оптич. звукозаписи в записываемом
на компакт-диске цифровом сигнале могут содержаться
блоки, представленные в двоичном коде сплошной после-
довательностью нулей (напр., паузы в муз. произведении),
что приводит к разрыву в сигналограмме, способному
при воспроизведении нарушить работу систем автоматики
лазерного проигрывателя. Чтобы этого не случилось, запи-
сываемый сигнал преобразуют с помощью т. н. канального
кода типа 8/14: каждая группа из 8 бит преобразуется
в группу из 14 бит; из всех возможных 214 комбинаций для
записи используются только 28= 256 комбинаций, каждая
из к-рых содержит не менее двух и не более десяти «нулей»
подряд между соседними «единицами».
Работы по цифровой звукозаписи на магн. ленте были
начаты в 60-х гг. 20 в. в Японии; на первом этапе для
записи цифровых сигналов использовались видеомагни-
тофоны с вращающимися головками В кон. 70-х гг. в Японии
и США были созданы цифровые магнитофоны с многока-
нальной записью неподвижными головками. В качестве
носителя в таких магнитофонах использовались специаль-
но разработанные магн. ленты шириной от 6,3 до 25,4 мм
с малой плотностью дефектов (выпадений). Типичные пара-
метры совр. цифровых магнитофонов: число каналов записи
звука — от 2 до 32; число дорожек цифровой записи —
от 8 до 32; скорость ленты — 19,5 — 76,2 см/с; продол-
жительность записи — до 60 мин; полоса частот звукового
канала — 20—20 000 Гц с неравномерностью ±0,5 дБ; часто-
та дискретизации ИКМ-преобразования — 48 кГц; число раз-
рядов двоичного кода—16; динамич. диапазон канала
звука — 90 дБ; гармонич. искажения—0,05%; колебания
скорости — ниже обнаружимого предела. По последним
трём параметрам цифровые магнитофоны значительно
превосходят лучшие совр. аналоговые магнитофоны, для
к-рых соответствующие параметры равны 62—64 дБ, 0,5%
и 0,02—0,04%. Скорость записываемого на ленту цифрового
потока составляет 1—2 Мбит/с на канал, продольная плот-
ность записи —1 кбит/мм, поверхностная плотность запи-
си— 1,2—3,3 кбит/мм2. Благодаря регенерации сигналов
при последоват. перезаписи цифровых сигналограмм не
происходит накапливания искажений и шумов, характерных
для аналоговой записи (это особенно важно в условиях
радиовещания, когда при монтаже звуковых программ их
необходимо многократно переписывать) В 80-е гг. в Японии
стали выпускаться кассетные цифровые магнитофоны быто-
вого назначения. По осн. параметрам они приближаются
к студийным аппаратам, несколько отличаясь от них умень-
шенным временем записи (22—60 мин на кассете С-90
с лентой шириной 3,81 мм), скоростью ленты (4,75—
9,5 см/с), пониженной частотой ИКМ-преобразования (33,6—
44,1 кГц при 14—16 битах на отсчёт) и повышенной плот-
ностью записи (7—15 кбит/мм2).
В кон. 70-х гг. были созданы эксперим. цифровые
видеомагнитофоны (США, ФРГ, Япония). В соответствии
с принятым в 1985 междунар. стандартом ИКМ-преобра-
зованию в них подвергают раздельно сигнал яркости и
два цветоразностных сигнала; при 8-битном кодировании
частоты дискретизации равны соответственно 13,5; 6,5 и
6,5 МГц. Для защиты от ошибок используют коды Рида —
Соломона с глубоким перемежением. В 1986 фирма
ЦИФРОВАЯ
608
SONY (Япония) разработала цифровой кассетный видео-
магнитофон для «цифровых» телевиз. студий, соответст-
вующий требованиям стандарта на параметры и формат
сигналограммы. Сигналы изображения и звука записывают-
ся вращающимися головками наклонно-строчным способом
с продольной плотностью ~2 кбит/мм на дорожках шири-
ной 40 мкм. Ширина ленты 19 мм; скорость ленты
28,6 см/с; отношение сигнал-шум в каналах яркости и
цветности — 56 дБ (в совр. студийных аналоговых видео-
магнитофонах оно составляет 43—46 дБ). Параметры цифро-
вого канала звука соответствуют параметрам совр. цифро-
вых магнитофонов.
Наиболее широко цифровые ЗУ применяются в системах
внеш, памяти ЭВМ. Информацию записывают чаще всего
на магн. ленты или диски. Входные и выходные сигналы
ЗУ ЭВМ представляют собой последовательность импульсов
и не требуют ИКМ-преобразования при записи — воспро-
изведении. В цифровых накопителях данные обычно записы-
вают блоками, каждый из к-рых маркируется индиви-
дуальным адресом для обеспечения оперативного поиска.
Блок содержит дополнит, проверочные биты, служащие для
обнаружения и исправления ошибок. В цифровых накопи-
телях широкого применения для исправления ошибок ис-
пользуются обычно более простые, чем в цифровых магни-
тофонах или видеомагнитофонах, помехозащитные коды,
т. к. сравнительно невысокая поверхностная плотность за-
писи уменьшает влияние дефектов носителя. В массовых
накопителях ЭВМ на магн. лентах (в кассетах) шириной
12,7 мм запись с продольной плотностью 0,063—
0,246 кбит/мм ведётся на 9 параллельных дорожках;
поверхностная плотность записи составляет 0,045—
0,17 кбит/мм2; скорость передачи данных — 30—100 кбайт/с
на канал. Усовершенствованные 18-дорожечные кассетные
накопители (IBM3480, США) обеспечивают продольную
плотность записи ~0,8 кбит/мм, поверхностную плот-
ность ~0,85 кбит/мм", скорость передачи данных до
400 кбайт/с на канал. Цифровые накопители на гибких
магн. дисках весьма часто используются в мини-, микро-
и персональных ЭВМ, а также в разл. устр-вах автоматики.
Сменные магн. диски диам. 89, 133 или 203 мм имеют
ёмкость до 1—2 Мбайт; скорость передачи данных в ЗУ
на гибких магн. дисках — до 50 кбайт/с; продольная плот-
ность записи — до 0,4 кбит/мм, поверхностная плотность —
1—2 кбит/мм2. Ещё более высокие параметры обеспечи-
вают цифровые ЗУ на несменяемых жёстких магн. дисках.
В накопителях такого типа, впервые созданных в 1973 фир-
мой IBM (США) и получивших назв. винчестерских, уста-
навливают от 1 до 10 жёстких магн. дисков, располо-
женных вместе с магн. головками в герметизир. отсеке.
Прецизионная пылезащитная конструкция привода дисков
и позиционирования магн. головок позволяет повысить про-
дольную плотность записи до 0,4—1,2 кбит/мм и поверх-
ностную плотность до 10—30 кбит/мм2. Диаметр магн.
диска — от 89 до 356 мм, общая ёмкость накопителя
(в зависимости от диаметра и кол-ва дисков) — 20—
1000 Мбайт.
В 1982 в Японии и Нидерландах (фирмами SONY и
Philips) были созданы цифровые оптич. грампластинки
(компакт-диски) и лазерные проигрыватели для них. Сигна-
лограмма на компакт-диске представляет собой совокуп-
ность микроскопич. углублений (питов) на отражающей
металлизир. поверхности, находящейся внутри прозрачного
пластмассового диска диам. 120 мм. Радиальный шаг доро-
жек диска составляет 1,6 мкм; длина питов вдоль дорож-
ки 0,9—3,2 мкм; глубина питов — 0,1 мкм. Исходный
стереофонии, звуковой сигнал при записи подвергают
ИКМ-преобразованию (линейное 16-битное кодирование,
частота дискретизации—44,1 кГц). Для защиты от ошибок
используют код Рида — Соломона с перемежением, позво-
ляющий исправлять одиночные и пакетные ошибки дли-
тельностью до 1000 и более бит, а также корректиро-
вать интерполяцией пакетные ошибки длительностью в неск.
тыс. бит. Информац. сигналы вместе с дополнит, служеб-
ными сигналами (биты чётности, синхронизации, вспомогат.
кода, сопряжения) объединяются в блоки и циклы; такое
разбиение всего массива позволяет быстро отыскивать нуж-
ный фрагмент при воспроизведении записанной на диске
программы. Поверхностная плотность записи на оптич.
компакт-дисках составляет —1 Мбит/мм2. Качество воспро-
изводимых звуковых сигналов близко к качеству звучания
студийных цифровых магнитофонов и заметно превосходит
качество звучания совр. аналоговых студийных магнитофо-
нов: диапазон частот 20—20000 Гц; отношение сигнал-шум
~90 дБ; гармонич. искажения — 0,05%; колебания скорости
определяются стабильностью опорного кварцевого генера-
тора проигрывателя. Длительность звучания компакт-диска
составляет 60 мин при скорости передачи данных в цифро-
вом канале ~2 Мбит/с. С сер. 80-х гг. компакт-диски,
информац. ёмкость к-рых составляет до 600 Мбайт, всё
шире используются в устр-вах внеш, памяти персональных
ЭВМ для хранения справочных данных, программ и т. п.
В 1983—84 в Японии и США созданы цифровые ЗУ на
оптич. дисках, допускающих однократную запись самими
пользователями и последующее многократное воспроизве-
дение. По характеристикам канала записи — воспроизведе-
ния и методам кодирования сигналов такие ЗУ сходны
с устр-вами на компакт-дисках. Оптич. цифровые диско-
вые ЗУ ёмкостью 0,5—4 Гбайт применяют в системах
архивирования, банках данных, накопителях ЭВМ. Интен-
сивно разрабатываются цифровые накопители разл. назна-
чения на реверсивных оптич. дисках, допускающих много-
кратную запись и стирание информации.
Лит. Щербина В. И., Цифровые магнитофоны, М., 1986; В у д Р. У.,
«ТИИЭР», 1986, т. 74, в. 11, с. 97—112; Хлебородов В. А., «Техника
кино и телевидения», 1986, № 3, с. 39—-45; Вайда 3., Современная
видеозапись, пер. с венг., М., 1987; Кривошеев М. И., Никаноров С. И.,
Хлебородов В. А., «Техника кино и телевидения», 1987, № 2, с. 45—47;
Накадзима X., О гав а X., Цифровые грампластинки, пер. с япон., М.,
1988; Токхейм Р., Основы цифровой электроники, пер. с англ., М., 1988;
Коваленков Л., Цифровая магнитная запись в информационно-измери-
тельной технике, М., 1989. Б. С. Введенский.
ЦИФРОВАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЁМА, интегральная
схема, в к-рой приём, преобразование (обработка) и
выдача информации, представленной в виде цифрового
кода, осуществляются посредством дискретных сигналов.
Ц. и. с. применяются в микропроцессорах, микро-ЭВМ, тех-
нологич. и исследовательском оборудовании с цифровым
программным управлением и т. п. устр-вах. На базе
Ц. и. с. строятся как сложные функцион. устр-ва — микро-
процессоры, запоминающие устр-ва, сумматоры, дешифра-
торы и т д., так и импульсные усилители, формирователи,
повторители. Ц. и. с., выполняющие одну или неск. логич.
ф-ций, наз. логическими ИС; простейшие логич. ИС,
реализующие элементарные ф-ции «И», «ИЛИ», «НЕ»,
«И—НЕ», «И—ИЛИ» и т. д., наз. интегральными логи-
ческими элементами.
Лит.; Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы, под ред.
С. В. Якубовского, 2 изд., М., 1984.
ЦИФРОВОЕ ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО,
предназначено для отображения в виде цифр (чисел) ре-
зультатов вычислений (напр., на микро-ЭВМ) или измере-
ний (в измерит, приборах), текущего времени (в электрон-
ных часах), качеств, показателей хода технологич. процесса
и т. п. информации. Обычно в состав Ц. и. у. входят блок
памяти, генератор цифр, блок подсвета цифр и табло с
цифровыми индикаторными приборами. Подлежащие инди-
кации числа накапливаются в блоке памяти и по мере
надобности через генератор цифр и блок подсвета цифр
выводятся на цифровой индикаторный прибор; при этом
генератор цифр определяет вид цифры (от 0 до 9), а блок
подсветки цифр — её место в ряду др. цифр. Техн, харак-
теристики Ц. и» у. зависят от типа цифрового индикатор-
ного прибора (цифровая индикаторная лампа, катодолюми-
несцентные и электронно-лучевые приборы, жидкокрист.
и светодиодные индикаторы и т. д.), способа формирования
цифр (напр., сегментные, матричные, «рисующие» индика-
торные приборы) и конструкции устр-ва (только на дискрет-
ных элементах, в виде обычных или гибридных ИС).
Лит.: Носов Ю. Р., Оптоэлектроника, 2 изд., М., 1989.
ЦИФРОВОЙ ФАЗОВЫЙ ДЕТЁКТОР, то же, что
преобразователь фазы.
ЦМД, см. Цилиндрические магнитные домены.
609
ЧАСТОТОМЕР
ЦОКОЛЬ ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО ПРИБОРА,
металлический или пластмассовый узел электровакуумного
прибора, обеспечивающий включение прибора в электрич.
цепь и облегчающий его замену в случае выхода из
строя. Различают одноконтактные Ц. э. п. в виде металлич.
колпачка (напр., в газоразрядных приборах), двух- или
трёхконтактные цилиндрические (в лампах накаливания),
штырьковые многоконтактные (в приёмно-усилительных
лампах, электронно-лучевых приборах, фотоэлектронных
умножителях и т. д.). Крепление Ц. э. п. к колбе осу-
ществляют мастиками (цементами) горячего или холодного
отверждения» Для ряда ЭВП ф-ции цоколя выполняет
спец, образом оформленная стеклянная ножка.
ЦУГ КОЛЕБАНИИ (от нем. Zug — процессия, шествие,
последовательность), несколько последоват. колебаний лю-
бой природы, продолжающихся ограниченное время» Тер-
мин «Ц- к.» используется для описания реальных колебаний
(имеющих начало и конец во времени)» В случае почти
гармонич. колебаний с хаотически изменяющейся со вре-
менем фазой используют понятие гармонического
Ц. к., длительность к-рого (время когерентности) такова,
что изменение фазы не превышает л. Спектр Ц. к. зани-
мает ограниченную область частот.
Ц. к. волнового поля, наз. также цугом волн, или
волновым пакете м,— последовательность волн любой
природы, в каждый момент времени занимающих конеч-
ную область пространства и имеющих конечную длитель-
ность во времени в каждой точке пространства. Если среда
не обладает дисперсией (см Дисперсия волн), то все
гармонич. волны распространяются в ней с одной и той же
фазовой скоростью и пакет ведёт себя как строго стацио-
нарная волна — его групповая скорость совпадает с фазо-
вой скоростью. При наличии дисперсии волны разл. частот
распространяются с разными фазовыми скоростями и фор-
ма огибающей волнового пакета искажается, с. Г. Тиходеев.
цэфотрОн, лампа бегущей волны или лампа обратной
волны О-типа с центробежной электростатич. фокусиров-
кой (ЦЭФ), в к-рой спиральная замедляющая система од-
новременно является внеш, электродом фокусирую-
щей системы; вторым электродом фокусирующей системы
служит тонкий металлич. стержень, проходящий вдоль оси
лампы. Предложен сов. физиком 3. С. Черновым в нач.
50-х гг. под назв. спиратрон (в первых конструкциях
прибора закручивание электронного потока, необходимое
для ЦЭФ, осуществлялось электростатич. полем в электрон-
ной пушке со спиральной формой электродов). К кон.
60-х гг. получили распространение Ц., в к-рых вращаю-
щийся электронный поток формируется с помощью слабо-
го магн. поля, создаваемого кольцевым магнитом вблизи
катода. Ц. используются в сантиметровом и дециметровом
диапазонах волн в качестве широкополосных усилителей
с выходной мощностью порядка 100 мВт и усилением св.
30 дБ. Трубчатая форма электронного потока в Ц. обеспе-
чивает полосу усиления, более широкую, чем в ЛБВ со
сплошным потоком. Отсутствие системы магн. фокусиров-
ки способствует получению высокой темп-рной стабиль-
ности и малой массы прибора. Существ, недостатком Ц.
является низкая виброустойчивость, обусловленная нали-
чием длинного тонкого стержня; этот недостаток устраняет-
ся при использовании амортизаторов.
Лит.: Бородин А А., Пчельников Ю. Н., «Радиотехника и элект-
роника», 1968, т. 13, N® 4, с. 719—24. Ю. Н. Пчельников.
ЧАСТОТА КОЛЕБАНИИ (f, v), количественная характе-
ристика периодич. колебат. процесса, равная числу полных
циклов колебаний, совершаемых в единицу времени.
С периодом колебаний Т Ч. к. связана соотношением:
f=1/T. Единица Ч. к. в СИ — герц (Гц), равная одному
колебанию в с. Нередко пользуются величиной <o=2af,
к-рая наз. круговой (циклической, угловой)
Ч. к.
ЧАСТОТОМЕР, прибор для измерения частоты перио-
дич. процессов (колебаний). Наиболее часто измеряют час-
тоту электрич. колебаний. Для измерения частоты в интер-
вале 20—2500 Гц обычно применяют электромеханич»,
электродинамич., ферродинамич. и др. Ч., имеющие по-
грешность измерений до 4%, а также электронные анало-
говые конденсаторные Ч. (пределы измерений — от 10 Гц
до 1 МГц, погрешность — до 10%). Простейший электро-
механический Ч. вибрац. типа состоит из электро-
магнита и ряда упругих пластин, закреплённых на общем
основании, к-рое соединено с якорем электромагнита
(рис. 1). Измеряемые электрич. колебания подают в обмот-
ку электромагнита, возникающие при этом колебания
якоря передаются пластинам, по вибрации к-рых опреде-
ляют значение измеряемой частоты. В аналоговом кон-
денсаторном Ч. (рис. 2) с помощью формирующего
устр-ва напряжение с измеряемой частотой fK преобра-
зуется в последовательность однополярных импульсов пост»
амплитуды, следующих с той же частотой. Во время
прохождения импульса конденсатор заряжается через диод
Д1, а в промежутке между импульсами разряжается через
диод Д2 и магнитоэлектрич. микроамперметр. Ток, проте-
кающий через микроамперметр, оказывается линейно за-
висящим от измеряемой частоты.
Для измерения частоты эл.-магн. колебаний в широком
диапазоне (от долей Гц до сотен ГГц) обычно применяют
электронно-счётные Ч. (ЭСЧ), действие к-рых основа-
но на подсчёте числа импульсов N, соответствующих числу
периодов измеряемых колебаний за определённый проме-
жуток времени То fx=N/To« ЭСЧ, наз. также цифровым
Ч., состоит из формирующего устр-ва, временного селек-
тору импульсов, открываемого на время То (обычно от
10 до 10 с), электронного счётчика, отсчитывающего
число импульсов на выходе селектора, и цифрового инди-
катора. Погрешность измерения частоты в таких Ч. обуслов-
лена гл. обр. нестабильностью работы ^ременного селек-
тора и, как правило, не превышает 10 (относит, погреш-
ность). В наст, время (нач. 90-х гг.) широкое распрост-
ранение получили многофункцион. вычислит. ЭСЧ, выпол-
ненные на основе микропроцессоров.
В диапазоне радиочастот и СВЧ наряду с ЭСЧ находят
применение резонансные и гетеродинные Ч. (волномеры).
Резонансный Ч. содержит в качестве осн. элемента
колебат. систему (колебат» контур или резонатор СВЧ),
настраиваемую в резонанс с измеряемой частотой. Наст-
ройку колебат» системы на частоту воспринимаемых
эл.-магн. колебаний осуществляют при помощи калиброван-
ного конденсатора перем, ёмкости (до 0,2 ГГц) или путём
39 Энц. словарь «Электроника:
ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИК
610
изменения геометрич. размеров объёмных резонаторов
(св. 0,2 ГГц). Резонанс регистрируют по наибольшему от-
клонению указателя индикатора, к-рое пропорционально
току или напряжению колебат. системы. Схема типичного
резонансного Ч. для измерений в радиодиапазоне при-
ведена на рис. 3. Относит, погрешность измерений таким
Ч. составляет 5-10“ —10 .
В гетеродинных Ч. измеряемая частота fx сравнивает-
ся с известной частотой fo образцового перестраиваемого
генератора — гетеродина. При измерениях сигналы с часто-
тами fx и fo подаются на смеситель, на выходе к-рого возни-
кает сложный по частотному составу сигнал, содержащий
в т ч. и составляющую с разностной частотой f=|fx—fo|.
Сигнал разностной частоты выделяется, усиливается и по-
даётся на индикатор (телефон, осциллограф, микроампер-
метр и др-). Подстройкой частоты гетеродина сводят к
нулю разность частот f (нулевые биения) и тем самым
определяют измеряемую частоту. Относит, погрешность
измерения гетеродинными Ч. весьма мала (как правило,
лежит в пределах 5-10 —5-10 ).
Частоту колебаний можно с высокой точностью измерять
путём сравнения измеряемой и образцовой частот, исполь-
зуя частотный компаратор и стандарты частоты, при этом
относит, погрешность составляет 10 —10
Для измерения частоты с погрешностью 0,1—5% широкое
применение на практике находят электронно-лучевые осцил-
лографы.
Лит.: Мирский Г. Я., Радиоэлектронные измерения, 4 изд., М., 1986;
Электрические измерения, под ред. А. В. Фремке и Е. М. Душина, 6 изд.,
Л., 1987. Б. Е. Редькин.
ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИК, электрическая цепь или её часть
с двумя парами клемм (полюсов), из к-рых одна пара
предназначена для подсоединения источника электрич. сиг-
нала (входные клеммы), другая — для подсоединения на-
грузки (выходные клеммы). Ч. наз. линейным, если за-
висимость между токами в нём и напряжениями на его
клеммах линейная, в противном случае — нелинейным.
Осн. характеристика линейного Ч.— комплексный коэф,
передачи, равный отношению комплексных амплитуд напря-
жения (или тока) на входных и выходных клеммах. Если
коэф, передачи не изменяется при замене входных клемм
на выходные, то Ч. обладает св-вом взаимности, в против-
ном случае Ч. является невзаимным. Различают активный
Ч., к к-рому подводится энергия от внеш, или внутр, источ-
ников питания, и пассивный Ч., к к-рому подводится
только энергия источника сигнала. Примеры Ч.: фильтры,
трансформаторы, развязывающие вентили, усилители
электрич. колебаний, преобразователи.
ЧИП (англ, chip, букв.— обломок, осколок, кусочек), приня-
тое в науч, литературе (преимущественно англоязычной)
обозначение вырезанной части подложки, в объёме и (или)
на поверхности к-рой сформированы элементы интеграль-
ной схемы, отд. электронного прибора или сборки, а также
межэлементные соединения и контактные площадки. В
качестве подложек используют пластины монокристаллов
(такой Ч. правильнее наз. кристаллом) — полупроводников
(для ПП ИС, дискретных ПП диодов и транзисторов) или
диэлектриков (напр., гранатов для магн. ИС), а также кера-
мику, ситаллы (для конденсаторов) и др. материалы.
Лит.: Степаненко И. П., Основы микроэлектроники, М-, 1980;
Валиев К. А., Микроэлектроника: достижения и пути развития, М 1986
Технология СБИС, под ред. С. Зи, пер. с англ., кн. 1—2, М., 1986.
ЧИТАЮЩИЙ АВТОМАТ (а в то ридер), электронно-
оптическое устройство, автоматически распознающее изо-
бражение отдельны* букв, цифр и их сочетаний, напе-
чатанных или написанных (стилизованным шрифтом) на
бумаге. Ч. а. используются, напр., для ввода данных в сис-
темы автоматич. обработки информации (в информационно-
поисковые, вычислительные, шифровальные и др.) непо-
средственно «с листа» без предварит, перезаписи их на
носитель данных (перфокарты, магн. ленты и т. п.). Распоз-
навание знаков Ч. а. основано на измерении «черноты»
(т. е. коэф, поглощения света) отд. элементарных участ-
ков поля (напр., размером 0,1 X 0,1 мм2) с изображением
читаемого знака и последующем сравнении полученных ре-
зультатов с аналогичными данными по изображениям —
эталонам. В результате сравнения вырабатывается код
(обычно цифровой), соответствующий номеру эталона, наи-
менованию знака или его положению в алфавите.
Для измерения «черноты» применяют либо систему ска-
нирующего типа (как в передающих телевизионных каме-
рах), либо систему параллельной дискретизации, в к-рой
с помощью миниатюрных светочувствит. приборов (напр.,
фотодиодов) измеряется «чернота» одновременно мн. эле-
ментарных участков изображения. В отличие от передающей
телевиз. камеры и факсимильного аппарата, Ч. а. не только
преобразует видимое изображение в электрич. сигналы, но
и отделяет посторонние изображения, незначит. детали и
извлекает наиболее существ, информацию о принадлеж-
ности распознаваемого изображения к определённому клас-
су знаков. Простейшие Ч. а. предназначены для чтения
стилизованных знаков, к-рым придана спец, форма, напр.
цифр почтовых индексов на конвертах и открытках. Наибо-
лее сложные Ч. а. предназначены для чтения типограф-
ских и машинописных текстов, напечатанных разл. шрифта-
ми (напр., при подготовке переизданий). В состав таких
автоматов входят: запоминающее устр-во для хранения дан-
ных по изображениям знаков (эталонам) разл. шрифтов
(число к-рых может достигать неск. десятков); арифме-
тико-логич. устр-во, в к-ром распознаваемый знак сравни-
вается с эталоном; устр-во программного управления рабо-
той автомата. По сложности устр-ва многошрифтовые Ч. а.
сравнимы с ЭВМ ср. производительности; скорость чтения
у такого автомата (с учётом затрат времени на пере-
мещение листового оригинала с текстом, поиск строк и т. д.)
достигает неск. сотен знаков в 1 с.
Частотомер- Рис. 1. Схема электромеханиче-
ского вибрационного частотомера: I — обмотка
электромагнита; 2 — якорь электромагнита; 3 —
основание частотомера; J — пружинящее креп-
ление; 5 — упругие пластины.
Рис. 2. Упрощенная схема аналогового конденса-
торного частотомера: ФУ — формирующее уст-
ройство; ММ — магнитоэлектрический микро-
амперметр; Д и Д — полупроводниковые дио-
ды; С — конденсатор; f — измеряемая частота.
Рис. 3. Схема электрического резонансного час-
тотомера: Д — детектор (полупроводниковый ди-
од); У — усилитель; И — индикатор (микроам-
перметр, милливольтметр); L —петля (виток)
связи; L. С — колебательный контур (С — кали-
брованный конденсатор переменной ёмкости).
I
г
I
1
611
ШРЁДИНГЕРА
ШЕИДИНГ (от англ, shade—затенять), низкочастотный
паразитный сигнал в нек-рых передающих электронно-лу-
чевых приборах и электронно-лучевых преобразователях
электрических сигналов, обусловленный неоднородностью
электрич. поля вблизи мишени и связанный с образованием
на её поверхности потенц. рельефа даже в отсутствие
передаваемого изображения или входного электрич. сигна-
ла. Иногда Ш. проявляется в виде неравномерности вели-
чины выходного сигнала по поверхности мишени.
ШИРОКОЗОННЫЙ ПОЛУПРОВОДНИК, полулро
водник с шириной запрещённой зоны \fc>2 эВ (граница
условна). Ш. п. являются SiC (в «-модификации \&=3 эВ,
в p-модификации А&=2,68 эВ), GaN (Д£=3,6 эВ), GaP
(\о=2,26 эВ) и др. К Ш. п. можно отнести также мн. диэлект-
рики (напр., алмаз с Ае=5,6 эВ). Величина ПП хорошо
коррелирована с величиной темп-ры плавления Тпл: обе
они возрастают с ростом энергии связи атомов в крист,
решётке ПП= Поэтому для Ш. п. характерна высокая Тпл,
что создаёт определённые трудности при получении чистых
и структурно совершенных монокристаллов таких ПП. На
основе Ш. п. разработаны светодиоды и фотоприёмники,
работающие в видимой и УФ областях спектра. Такие ПП
перспективны для создания лазеров, излучающих в УФ диа-
пазоне, а также ПП диодов и транзисторов, способных
работать при высоких темп-рах.
Лит.: Проблемы физики и технологии широкозонных полупроводников,
Л., 1979.
ШИРОКОПОЛОСНАЯ ЛАМПА, приёмно-усилитель-
ная лампа, предназначенная для усиления электрич. сигна-
лов с широким спектром частот (до десятков МГц). Раз-
работана в 1955 для применения в широкополосных уси-
лителях. Ш л. отличаются высоким отношением крутизны
характеристики к сумме входной и выходной межэлектрод-
ных ёмкостей, наз. коэф, широкополосности. Для достиже-
ния высокой крутизны характеристики (а следовательно,
и широкополосности) в Ш. л. применяют, напр., мелко-
структурную управляющую сетку, изготовленную из тонкой
проволоки (диам. обычно 8 мкм). В др. типах Ш. л. высокое
значение крутизны характеристики достигается благодаря
использованию явления вторичной эмиссии (см. Лампа с
вторичной эмиссией) либо применению дополнит, (т. н.
катодной) сетки (см. Лампа с катодной сеткой). Ш. л.
находят применение в радиолокац., телевиз. системах,
устр-вах и системах радиорелейной связи и др.
Лит..1 Царев Б. М., Расчет и конструирование электронных ламп, 3 изд.,
М., 1967.
ШНУРОВАНИЕ ТбКА, образование узкой продольной
области с высокой плотностью электрич. тока между кон-
тактными электродами в столбе газового разряда или в
полупроводнике. Обусловлено неустойчивостью плавного
изменения концентрации газовой плазмы или однородного
распределения электронно-дырочной плазмы в ПП относи-
тельно возмущений плотности носителей заряда с волно-
вым вектором, перпендикулярным плотности тока. В газовых
разрядах тенденция к Ш. т. растёт с увеличением тока.
В ПП LLL т. возникает в образцах с S-образной ВАХ (см.
Токовая неустойчивость), когда их разогрев за счёт выде-
ления джоулева тепла приводит к увеличению тока и после-
дующему ещё более сильному разогреву. Ш. т. в ПП при-
борах обычно играет отрицат. роль и при больших токах
приводит к необратимому изменению структуры приборов
(выгоранию).
ШОТТКИ диод [по имени нем. учёного В. Шоттки
(W. Schottky)], диод с барьером Шоттки, полу-
проводниковый диод, действие к-рого основано на исполь-
зовании свойств контакта металл — полупроводник. Основы
теории таких диодов созданы В. Шоттки в кон. 30-х гг.
20 в. При изготовлении Ш д на очищенную поверхность
ПП кристалла (Si, GaAs, реже Ge) наносят тонкий слой
металла (Au, Al, Ag, Pt и др.) методами вакуумного
напыления либо хим. или электролитич. осаждения. В Ш. д.
(в приконтактной области ПП), как и в диодах с электрон-
но-дырочным переходом (в области этого перехода), возни-
кает потенциальный барьер, изменение высоты к-рого под
действием внеш, напряжения приводит к изменению тока
через прибор. В Ш. д. мало влияние накопления неоснов-
ных носителей заряда и ток через контакт металл — ПП
обусловлен гл. обр. основными носителями. Последоват.
сопротивление Ш. д. ниже, чем ПП диодов с р—п-перехо-
дом, поэтому Ш. д. могут работать на более высоких
частотах (вплоть до субмиллиметрового диапазона длин
волн). Др. отличит, особенности Ш. д.: возможность полу-
чения требуемой высоты потенц. барьера посредством вы-
бора соответствующего металла, значит, нелинейность ВАХ
при удалых прямых смещениях, малая инерционность (до
10 с), низкий уровень ВЧ шумов, технологич. совмести-
мость с ИС, простота изготовления.
В СВЧ технике Ш. д. используются гл. обр. в качестве
детекторных, лавинно-пролётных, параметрических, смеси-
тельных и умножительных диодов, в импульсной технике —
как сверхбыстродействующий переключатель. В оптоэлект-
ронике Ш. д. находят применение в качестве свето- и фото-
диодов. Благодаря изменению оптич. св-в ПП при измене-
нии напряжения, приложенного к барьеру Шоттки, Ш. д.
могут быть использованы в качестве оптич. модуляторов.
Ш. д. применяются также в монолитных ИС (как СВЧ, так и
логических).
Лит. см. при ст. Полупроводниковый диод. А. Б. Егудин.
шбттки КОНТАКТ, см. в ст. Контакт металл — полу-
проводник.
Шбттки ЭФФЁКТ, увеличение плотности тока насыще-
ния j термоэлектронной эмиссии при увеличении напря-
жённости Е внеш, электрич. поля, ускоряющего электроны,
у поверхности эмиттера. Классич. теория Ш. э. для металлов
создана в 1914 нем. учёным В. Шоттки. В основе Ш. э.
лежит уменьшение работы выхода электронов под дейст-
вием внеш, электрич. поля. Различают нормальный и ано-
мальный Ш э. Нормальный Ш. э. наблюдается у одно-
родных по работе выхода эмиттеров, а также у «пятнистых»
(неоднородных по работе выхода) эмиттеров при компенса-
ции контактных полей Ек (полей «пятен») внеш, полем.
Аномальный Ш. э. наблюдается у «пятнистых» эмиттеров
^при Е<ЕК; при этом под действием внеш, электрич. поля
f растёт с ростом Е быстрее, чем в случае однородного
эмиттера. LU. э. имеет место и при протекании тока через
контакт металл — полупроводник.
ШРЕДИНГЕРА УРАВНЕНИЕ [по имени австр. физика
Э. Шрёдингера (Е. Schrodinger)], основное уравнение нере-
лятивистской квантовой механики, описывающее динамич.
поведение квантовой системы во времени и пространстве.
Получено Э. Шрёдингером в 1926. В общем случае Ш. у.
имеет вид:
где Н — оператор Гамильтона, характеризующий изменение
волновой ф-ции Чг во времени, Ti — постоянная Планка.
Ш. у. этого вида наз. временным. В частном (но важном
на практике) случае, когда Н не зависит от времени,
Ш. у. наз. стационарным, записывается в виде: НЧГ=
39’
ШТЛРКА
612
= 8% где S — полная энергия системы. Волновая ф-ция,
удовлетворяющая стационарному Ш. у., в ряде случаев
может быть представлена в виде произведения двух
ф-ций, из к-рых одна зависит только от координат,
другая — только от времени.
ШТЛРКА ЭФФЕКТ [по имени нем. физика Й. Штарка
(J. Stark)], изменение значений энергии атомов, молекул
и др. квантовых систем под действием электрич, поля,
обнаруживаемое по сдвигу, расщеплению и уширению их
спектральных линий. Открыт И. Штарком в 1913 на спект-
ральных линиях бальмеровской серии атома водорода. Ш. э.
наблюдается под действием как внеш, полей (постоянного
или переменного), так и внутрикристаллических полей.
Ш. э. получил объяснение на основе квантовой механики.
Атом (или др. квантовая система), находясь в состоянии
с определённой энергией С, приобретает в электрич. поле
напряжённостью Е дополнит, энергию До вследствие поля-
ризуемости его электронной оболочки и возникновения
индуцированного дипольного момента. Различают линей-
ный Ш. э., при к-ром \8~Е (характерен для атомов
Н), и квадратичный Ш. э., при к-ром Д^~Е2 (харак-
терен для многоэлектронных атомов). В первом случае
получается симметричная относительно первичной спект-
ральной линии картина расщепления, во втором — не-
симметричная. На основе LU. э. разработаны методы изуче-
ния свойств ч-ц и электрич. полей в в-ве. В частности,
Ш. э. в перем, электрич. поле используется для изменения
частоты квантового перехода (штарковская модуляция),
напр., в устр-вах микроволновой спектроскопии, для оценки
концентрации заряженных ч-ц в плазме; расщепление
электронных уровней энергии ионов в крист, решётке под
действием внутрикрист. поля учитывается в спектроскопии
кристаллов, в квантовой электронике.
ШУМг беспорядочные колебания (флуктуации) разл. физ.
природы, отличающиеся сложной временной и спектраль-
ной структурой. В радиоэлектронике под Ш. принято пони-
мать любые нежелат. возмущения, аддитивно накладываю-
щиеся на полезный сигнал и искажающие его передачу,
приём или индикацию. В зависимости от физ. природы LU.
подразделяются на акустические и электрические.
Акустический Ш. Источником акустич. Ш. могут быть
любые нежелат. механич. колебания в твёрдых, жидких
и газообразных средах. Различают механический Ш.,
вызываемый вибрацией, соударениями твёрдых тел (Ш. стан-
ков, машин и т. п.); аэро- или гидродинамический
Ш., возникающий в турбулентных потоках газов или
жидкостей в результате флуктуаций давления (напр., LU.
в струе реактивного двигателя); термодинамический
Ш., обусловленный флуктуациями плотности газа (напр.,
в процессе горения), а также резким повышением давления
(напр., при взрыве, электрич. разряде); кавитационный
Ш., связанный с захлопыванием газовых полостей и пузырь-
ков в жидкостях (кавитаций). Акустич. Ш. (напр., авиацион-
ных и ракетных двигателей) является источником НЧ помех
в работе радиоэлектронных устр-в (см., напр., Микрофон-
ный эффект) и одной из причин нарушения их работо-
способности. В ряде случаев акустич. Ш. служит источником
информации, т. е. выполняет роль сигнала. Так, по Ш.
подводных лодок и надводных судов осуществляют их
пеленгацию; шумоподобные сигналы используются в радио-
электронике для разл. измерений.
Электрический Ш К электрич. Ш. относятся нежелат.
возмущения токов, напряжений или напряжённостей
эл.-магн. полей в радиоэлектронных устр-вах. Различают
Ш. регулярные (т. е. детерминированные, предсказуе-
мые) и флуктуационные (случайные, непредсказуе-
мые). Примеры регулярных Ш.— фон перем, тока цепей
питания радиоэлектронных устр-в, посторонние по отноше-
нию к рассматриваемому устр-ву ВЧ помехи; примеры
флуктуационных LU.— электрич. Ш., обусловленные нерав-
номерной эмиссией эл-нов в ЭВП (дробовой Ш.), не-
равномерностью процессов генерации и рекомбинации но-
сителей заряда в ПП приборах, тепловым движением но-
сителей заряда в проводниках (тепловой Ш.), тепловым
излучением Земли, земной атмосферы. Солнца и т. д.
По положению источника Ш. относительно рассматривае-
мого устр-ва электрич. Ш. подразделяются на внешние
и внутренние (собственные). По своему происхож-
дению Ш. подразделяются на естественные и технические.
Естественные Ш. обусловлены дискретным строением
в-ва и статистич. характером протекающих в нём явлений.
К таким явлениям относятся тепловые движения носителей
заряда, процессы рекомбинации, ионизации, прохождение
ч-ц через потенц. барьер и т. п. Примеры естеств. Ш.:
собственные тепловые флуктуации тока в проводниках, теп-
ловые флуктуации внеш, эл.-магн. излучения, поступающего
в антенну радиоприёмного устр-ва, дробовой LU. в ЭВП.
В силу статистич. характера процессов, порождающих
естеств. Ш., такие LL1. принципиально неустранимы. Техни-
ческие Ш.— следствие конструктивно-технологич. несо-
вершенства радиоэлектронных устр-в. К таким Ш. относятся,
напр., Ш. токораспределения в ЭВП, фон перем, тока
цепей питания, Ш. вторичной электронной эмиссии, контакт-
ные, вибрац. Ш. Вредное влияния технич. Ш. на качество
работы устр-ва может быть устранено или значительно
ослаблено конструктивными и технологич. приёмами.
Наиболее важное значение в радиоэлектронике имеют
собств. флуктуац. Ш., определяющие шумовую температуру
или шума коэффициент активных и пассивных четырёх-
полюсников. При наличии таких Ш. разл. физ. величины
(ток, разность потенциалов и др.) являются случайными
процессами, т. е. такими ф-циями времени x(f), значения
к-рых при каждом f случайны (непредсказуемы). Неслучай-
ная составляющая x(f) процесса x(t) получается статистич.
усреднением x(f) по множеству возможных х при f=const.
Разность g(f)=x(f)—x(f) наз. флуктуацией величины
x(f) или, если x(f) — полезный сигнал, флуктуационным
Ш. Важнейшей энергетич. характеристикой флуктуац. Ш.,
необходимой при их теоретич. и эксперим. описании,
является спектральная плотность Ш., к-рая вводит-
ся след, образом. Пусть ^(со) — случайная ф-ция частоты
со, связанная с c(f) преобразованием Фурье
[+ оо
£(<>) = 5 £(t)e"dt ,
— оо
5*(<°) — ф-ция, комплексно сопряжённая с £ (о>). Тогда спек-
тральная плотность S<0 (£) флуктуации £ (f) на частоте со
может быть определена из равенства:
£(ш) • £*(ш) = 2nS(i)(g)6(u) — (o').
где 6(о)—о)') — дельта-функция. Дирака; горизонтальная
черта над произведением ?((о) 5*(ю) означает усреднение по
множеству значений |(ю).
К наиболее распространённым разновидностям естеств.
электрич. Ш в радиоэлектронных устр-вах относятся тепло-
вой, дробовой и фликкерный Ш. Тепловой Ш. в электрич.
цепях обусловлен хаотич. тепловым движением носителей
заряда (эл-нов проводимости) в металлич. проводниках.
Тепловой Ш. приводит к флуктуациям напряжения U на
зажимах проводника (двухполюсника). Эти флуктуации
представляют собой стационарный случайный процесс, под-
чиняющийся Гаусса распределению. Спектральная плот-
ность напряжения SW(U) теплового LLI. связана с импедан-
сом Z (со) двухполюсника и его темп-рой Т след, соотно-
шением (Найквиста формул а):
Sw(U)=2feTReZ(a)),
где к — постоянная Больцмана; Re — обозначение веществ,
части комплексного импеданса двухполюсника (т. е. его
активного сопротивления). Хотя тепловой Ш. возникает
только в элементах, обладающих активным сопротивлением,
наличие реактивных элементов в двухполюснике может
изменить спектр флуктуаций. Формулу Найквиста можно
применять и к системам с распределёнными параметра-
ми, если такую систему представить эквивалентной квази-
стационарной цепью. Так, при расчёте собств. тепловых Ш.
в антенне (без учёта потерь) в ф-ле Найквиста под Re Z(w)
613
ШУМЫ
понимают сопротивление излучения, а под Т — его эффек-
тивную темп-ру. На практике вообще широко используется
представление любого шумящего двухполюсника в виде
эквивалентного резистора с соответствующей ему шумовой
эдс и шумовой темп-рой или мощностью LU.
Дробовой Ш.— специфич и наиболее важный вид
внутр, естеств. Ш. в электронных приборах. В ЭВП он
возникает на поверхности катода вследствие статистич. ха-
рактера эмиссии эл-нов и дискретности их заряда. Спек-
тральная плотность тока катода S1O(/) дробового Ш. при ра-
боте ЭВП в режиме насыщения определяется соотношением
(Шоттки формула): Sw (/)==е/о, где е — заряд эл-на,
1о — постоянная составляющая тока. Спектр дробовых Ш.
флуктуаций анодного тока, обусловленных дробовым LU. то-
ка катода, равномерен до весьма высоких значений частот
(на к-рых становится существ, конечность времени пролё-
та эл-на от катода к аноду). В силу теплового разброса
скоростей эмитируемых эл-нов дробовой Ш. всегда сопро-
вождается флуктуациями не только тока, но и др. харак-
теристик электронного потока. Электрич. Ш., родственные
дробовому Ш. в ЭВП, наблюдаются и в ПП приборах.
В последних различают LLL, вызванные дрейфом носителей
заряда, и Ш., вызванные диффузией носителей заряда
(см. Шумы электронных приборов).
Фликкерный Ш. в ЭВП связан с неравномерным
изменением эмиссионной способности отд. участков поверх-
ности катода вследствие неравномерного изменения актив-
ности эмитирующего слоя (мерцания эффект), в
ПП приборах — с процессами генерации и рекомбинации
носителей заряда в приповерхностных и приконтактных
областях ПП или в оксидном слое на его поверхности,
происходящими на т. н. медленных центрах рекомбинации
(см. Шумы в полупроводниках). Фликкерный Ш. относится к
НЧ LU.; спектральная плотность тока фликкерного Ш про-
порциональна fob/toV, где коэф. b~2f 0,6<?у<3 (опре-
деляются экспериментально). Причины фликкерных Ш.
весьма сложны и разнообразны, поэтому их общая теория
ещё не разработана (1990).
Лит.: Давенпорт В. Б., Рут В. Л., Введение в теорию случайных
сигналов и шумов, пер. с англ., М-, 1960; Шумы в электронных при-
борах, пер. с англ., ЛА-—Л-, 1964; Бен дат Дж., Основы теории случайных
шумов и ее применения, пер. с англ., М., 1965; Харкевич А. А., Борьба
с помехами. 2 изд., М.г 1965; Ван-дер-Зил А., Шум, пер. с англ., М., 1973;
Сух о доев И. В., Шумы электрических цепей, (Расчет), М., 1976; Введение
в статистическую радиофизику, ч. I —Рыто в С. М., Случайные процессы,
М-, 1976; Робинсон Ф. Н. X., Шумы и флуктуации в электронных схемах
и цепях, пер. с англ., М-, 1980; Букингем Шумы в электронных при-
борах и системах, пер. с англ., М., 1986. В. В. Салрынский.
ШУМА КОЭФФИЦИЕНТ (шумфактор) (F), в общем
случае вводится как число, показывающее, во сколько раз
отношение мощностей сигнала и шума на входе четырёх-
полюсника больше, чем на его выходе, при этом обе
мощности шума (на входе и на выходе) определяются
в одной и той же полосе частот \f, в к-рой параметры
четырёхполюсника остаются примерно постоянными. На
практике чаще всего пользуются принятым в качестве стан-
дартного частным случаем приведённого определения
Ш. к.:
F='+-nrr-
гшсн\1 of
где Рсш — мощность собств. шума четырёхполюсника в по-
лосе частот V, приведённая к его входу, к-рая добавляется
к мощности шума на входе Ршвх; Ршсн (То) — мощность
теплового шума согласованной нагрузки, находящейся при
стандартной темп-ре То (293 К по стандарту СССР или
290 К по междунар. стандарту) в полосе частот \f. При-
ведённое соотношение получается из общего при след,
условиях: шумы, характеризуемые мощностями Ршвх и
Рсш, статистически независимы; мощность Ршвх принимается
равной Ршсн (То); коэф, передачи четырёхполюсника по
мощности для сигнала и шума одинаков, что справедливо
для линейных пассивных и активных четырёхполюсников,
к к-рым в большинстве случаев относятся малошумящие
входные цепи: усилители, смесители, преобразователи час-
тоты радиоприёмных устр-в, систем передачи (обработки)
информации, систем связи, радиолокац. систем и т. д.
Приравнивая мощность собств. шума Рсш четырёхполюсни-
ка к мощности теплового шума воображаемой согласо-
ванной нагрузки, находящейся при нек-рой шумовой тем-
пературе четырёхполюсника Тш, и используя Найквиста
теорему, можно получить ещё одно часто используемое
выражение для Ш. к.:
F= I + TJTV
На практике LU. к. выражают также в дБ, т. е. вместо
F используют величину 10 IgF. Существует ряд др. опреде-
лений Ш. к., к-рые, по существу, сводятся к определениям,
приведённым выше. в. н. Ештокин.
ШУМОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА (TJ физическая величина,
характеризующая мощность электрич. шумов электронного
устройства (усилителя, преобразователя электрич. сигналов,
генератора шума и т. д.); равна температуре, до к-рой
должен быть нагрет резистор, согласованный с входным
сопротивлением линии передачи, подключённой к данному
электронному устройству (или до к-рой должна быть нагре-
та согласованная нагрузка), чтобы мощность тепловых шу-
мов этого резистора (согласованной нагрузки) в опреде-
лённой полосе частот стала равной мощности шумов элект-
ронного устройства в той же полосе частот. Единица
LU. т. в СИ — кельвин (К). Ш. т. реальных электронных устр-в
обычно определяется путём сравнения с Ш. т. эталонных
шумовых генераторов (тепловых, газоразрядных, ПП).
ШУМОВОЙ ДИбД, полупроводниковый диод, характе-
ризующийся высоким уровнем собств. шумов; обладает в
заданном диапазоне частот равномерной спектральной
плотностью мощности шума (СПМШ). Действие Ш. д. осно-
вано на флуктуациях тока, возникающих в процессе удар-
ной ионизации при электрич. пробое полупроводникового
перехода (см. Лавинно-пролётный диод, Стабилитрон).
Характер флуктуаций определяет шумовые св-ва LU. д. Так,
флуктуации числа носителей заряда в стационарном лавин-
ном процессе (при токах пробоя порядка единиц мА) обус-
ловливают низкие уровни СПМШ в области ВЧ и СВЧ (от
десятков до тысяч МГц). Спонтанное прерывание лавинного
процесса, наблюдаемое при невысоких токах (от 1 до
1000 мкА), обусловливает более высокий уровень СПМШ в
области НЧ (от десятков Гц до десятков МГц). Ш. д. харак-
теризуют также допустимой неравномерностью СПМШ,
определяемой как относит, изменение мощности шума
внутри рабочего диапазона частот, и темп-рным коэф.
СПМШ — относит, изменением СПМШ при изменении
темп-ры на 1°. Темп-рный коэф, отрицателен в случае
спонтанного прерывания лавинного процесса (малых токов
пробоя) и положителен, если шум определяется флуктуа-
циями числа носителей (при больших токах пробоя).
В радиоэлектронике Ш. д. применяются в качестве источ-
ника широкополосного сигнала для проверки чувствитель-
ности приёмников и усилит, устр-в, определения помехо-
устойчивости систем автоматич. регулирования и телеуправ-
ления, а также в качестве источника калибров, шума при
измерении шумов; в электроакустике — для снятия частот-
ных характеристик громкоговорителей, магнитофонов,
электроакустич. преобразователей, для определения звуко-
поглощения разл. материалов. В машиностроении и при-
боростроении с помощью Ш. д. определяются условия ме-
ханич. резонанса систем; в измерит, технике на основе Ш. д.
создаются генераторы случайных чисел.
Лит.: Тагер А. С., Вальд-Перлов В. М-, Лавинно-пролетные диоды
и их применение в технике СВЧ, М.г 1969; Зи С-. Физика полупроводни-
ковых приборов, пер. с англ., кн. 1—2, М., 1984. А. Б. Юханов.
ШУМЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, флуктуационные
явления в объёме или на поверхности полупроводника,
приводящие к случайным изменениям тока в электрич. цепи,
содержащей данный полупроводник. Наряду с тепловыми
шумами, обусловленными тепловым движением носителей
заряда, в ПП наблюдаются также шумы, связанные со случай-
ным характером процессов генерации и рекомбинации но-
сителей заряда. К основным из них относятся генерацион-
ШУМЫ
614
но-рекомбинационный, дробовой и НЧ шумы. Генера-
ционно-рекомбинационный Ш. в п. приводит к
флуктуациям концентрации свободных носителей заряда и,
следовательно, к флуктуациям проводимости ПП. В отличие
от теплового шума, процессы генерации и рекомбинации
приводят к возникновению шума лишь в неравновесных
условиях, т. е. при протекании через ПП тока (от внеш,
источника, в результате внутр, фотоэффекта, под действием
термоэдс и пр.). Генерационно-рекомбинац. шум характери-
зуется спектральными плотностями электрич. мощности,
ср. квадрата напряжения и ср. квадрата тока короткого
замыкания. Значения этих спектральных плотностей зависят
от напряжённости электрич. поля в ПП, постоянной состав-
ляющей силы тока через ПП образец, подвижности и време-
ни жизни носителей заряда, ср. величины полного кол-ва
носителей заряда в объёме ПП и времени их пролёта
через образец.
Дробовой Ш. в п.— генерационная составляющая гене-
рационно-рекомбинаЦо шума при условии, что рекомбинац.
составляющая пренебрежимо мала. Такие случаи могут быть
реализованы в неоднородном ПП, напр. в электронно-
дырочном переходе (р—п-переходе), Шоттки-контакте (см.
Контакт металл — полупроводник). Ср. квадрат тока корот-
кого замыкания дробового шума i^p=2eloAf, где — ши-
рина полосы частот, в к-рой проводятся измерения.
Низкочастотный Ш. в п. (ф л и к к е р-ш ум, шум
типа 1/0 — сравнительно медленные флуктуации тока и
напряжения. Обычно предполагают, что НЧ шум связан с
процессами генерации и рекомбинации носителей заряда
в приповерхностных и приконтактных областях ПП или в
оксидном слое на его поверхности, возникающими на т. н.
медленных центрах рекомбинации. Происхождение термина
«низкочастотный шум» связано с частотной зависимостью
спектральной плотности шума, имеющей вид 1 /fa, где пока-
затель а близок к 1. Такая зависимость сохраняется на
частотах не св. 103 Гц вплоть до самых низких.
Лит.: Ван дер Зил А., Шумы при измерениях, пер. с англ., М-, 1979;
Букингем М.л Шумы в электронных приборах и системах, пер. с англ.,
1986. В. А. Курбатов.
ШУМЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ, электри ческие
шумы, сопровождающие процессы генерирования, усиления
или преобразования полезных сигналов электронными при-
борами. Определяют мин. (пороговую) величину полезного
сигнала, при к-рой он ещё может быть воспроизведён
или усилен без искажений, приводят к уширению спектраль-
ной линии генерируемых колебаний. В общем случае
вклад в Ш. э. п. вносят как естеств. шумы (дробовые,
фликкерные, тепловые), так и техн. шумы.
Естественные Ш. э. п. В вакуумных и газоразрядных при-
борах естеств. шумы связаны гл. обр. с дробовым шумом,
обусловленным неравномерной эмиссией эл-нов из катода.
На НЧ значит, вклад могут вносить фликкерные шумы, возни-
кающие на катоде вследствие медленных локальных флук-
туаций его эмиссионной способности (мерцания
эффект). В газоразрядных приборах низкого давления
существ, роль играют тепловые шумы, связанные с тепловым
движением заряженных ч-ц. В ПП приборах шумы обуслов-
лены след, факторами: случайным характером процессов
генерации и рекомбинации эл-нов и дырок (избыточный,
или фликкерный, шум); флуктуациями тока и напряжения
за счёт статистич. разброса скоростей носителей заряда
(тепловой шум); дискретностью переноса зарядов в диффу-
зионном или дрейфовом потоке, а также случайным харак-
тером токораспределения между электродами (дробовой
шум). Естеств. шумы приборов квантовой электроники
ничтожно малы и обусловлены спонтанным излучением
(см. также Квантовый шум).
Вредное влияние естеств. Ш. э. п. на качество работы
прибора может быть значительно ослаблено спец. техн,
мерами, учитывающими физ. природу каждого из этих
шумов. Так, для снижения уровня дробового шума в
ЭВП используют такие режимы их работы, при к-рых ток
катода меньше полного тока электронной эмиссии (режим
пространств, заряда). При работе в таких режимах вблизи
катода возникает минимум потенциала (виртуальный ка-
тод), демпфирующий флуктуации тока катода (явление т. н.
депрессии дробового шума пространств, зарядом). Указан-
ный механизм успешно используется в диапазоне достаточ-
но низких частот, для к-рого несущественно влияние эффек-
тов, связанных с конечным временем пролёта эл-нов
от катода к аноду (пролётных эффектов). В диапазоне
СВЧ механизм подавления дробовых шумов значительно
сложнее (см. Электронный поток). Для понижения дробово-
го и фликкерного шумов ЭВП большое значение при раз-
работке и изготовлении этих приборов придаётся повыше-
нию однородности катода, тщательному обезгаживанию,
приведению всех узлов прибора и его параметров в ста-
бильное состояние в ходе тренировки электронных прибо-
ров. Осн. путь снижения тепловых Ш. э. п. (как это следует
из ф-лы Найквиста) — уменьшение активных потерь в элект-
родинамич. системах приборов, понижение темп-ры (охлаж-
дение приборов). Снижение уровня шумов в ПП приборах
достигается след, мерами: уменьшением паразитных кон-
тактных сопротивлений; уменьшением времени пролёта но-
сителей заряда; уменьшением ёмкостей ПП приборов; со-
вершенствованием технологич. процесса с целью обеспе-
чения заданного состава исходных материалов и профиля
легирования разл. областей структуры ПП прибора (см.,
напр., Малошумящий транзистор).
Технические Ш. э. п. Применительно к ПП приборам тер-
мин «технические шумы» обычно не употребляется. Среди
техн, шумов ЭВП осн. значение имеют шумы токорас-
пределения, шумы вторичной электронной эмиссии, ионный
шум, а также шумы контактные, вибрационные и др.
Шумы токораспределения возникают из-за случай-
ного перераспределения тока между электродами прибора,
что приводит к увеличению флуктуаций в его электронном
потоке. Осн. средство борьбы с такими шумами — улучше-
ние токопрохождения в приборе. Шумы вторичной
электронной эмиссии заключаются в дополнит, флук-
туациях ВЧ поля, индуцируемого вторичными эл-нами,
испускаемыми электродами прибора (в основном коллекто-
ром). Такие шумы успешно подавляют, используя для
электродов материалы с низким коэф, вторичной эмиссии,
а также спец, конструкции коллекторных узлов, препятст-
вующие проникновению вторичных эл-нов в электродина-
мич. систему. Ионные шумы обусловлены электронно-
ионными столкновениями, бомбардировкой катода ионами,
а также плазменными колебаниями ионов, модулирующими
ВЧ сигнал. Ионные шумы подавляются тщательным обезга-
живанием прибора, устранением в нём ионных ловушек,
в частности в области катода. К техн, шумам относят
также Ш. э. п. в узкой полосе частот, Напр. гудение, вызван-
ное магн. полем тока подогревателя катода, микрофон-
ный эффект, трески, возникающие при вибрации приборов
и попадании в их рабочее пространство посторонних ч-ц,
шорохи, появляющиеся при ухудшении межэлектродной
изоляции.
При количеств, оценке Ш. э. п. обычно отвлекаются от
учёта каждого отд. источника шума, рассматривая нек-рые
эквивалентные источники (генераторы шумового тока или
шумового напряжения). Напр., шумовые св-ва электронных
усилит, ламп характеризуют эквивалентным шумовым со-
противлением, находящимся при темп-ре 293 Ни включён-
ным на вход последовательно с источником сигнала. В
др. случаях может рассматриваться согласованное с нагруз-
кой сопротивление, находящееся при нек-рй эквивалент-
ной темп-ре (см. Шумовая температура), или активный
четырёхполюсник, характеризуемый нек-рыми обобщён-
ными параметрами (шума коэффициентом или шумовой
темп-рой).
Лит. см. при ст. Шум.
Ю. А- Каменецкий, В. В. Салрынский, Н. В. Черепнин.
615
ЭЙНШТЕЙНА
ЭЙБИКбН, и би кон (по первым буквам от англ.
Electron Bombardment Induced Conductivity — электронной
бомбардировкой наведённая проводимость), высокочувст-
вительный передающий электронно-лучевой прибор с на-
коплением заряда и переносом изображения с фотокатода
на мишень, выполненную из материала, электрич. сопро-
тивление к-рого уменьшается при бомбардировке эл-нами
высоких энергий (неск. десятков кэВ). Секция переноса
изображения Э. аналогична секции переноса суперортикона.
При проецировании на фотокатод Э. светового изображения
фотоэл-ны, ускоряемые в секции переноса до высоких
энергий, проникают через прозрачный для таких эл-нов
сигнальный электрод мишени (обычно тонкая плёнка AI) и,
уменьшая сопротивление мишени пропорционально плот-
ности потока, создают на ней рельеф сопротивлений.
Механизмы преобразования рельефа сопротивлений в по-
тенциальный рельеф и считывания аналогичны механиз-
мам преобразования и считывания стандартных видиконов.
Высокая чувствительность Э. обусловлена явлением наве-
дённой проводимости — многократным (нередко в 103 раз
и более) увеличением электропроводности диэлектрич. или
ПП мишени в местах попадания в неё фотоэл-нов.
Лабораторные образцы Э. разработаны в США в нач.
50-х гг. 20 в.; в качестве материала мишени использовались
ZnS, Sb2S3, As2Se.j, АЬОз* Э. находят применение в спец,
телевиз. аппаратуре, однако из-за больших габаритных раз-
меров и высоких ускоряющих напряжений широкого рас-
пространения не получили. В. И. Фомина.
ЭЙДОФбР (от греч. eidos — вид, образ и phoros—
несущий), устройство, содержащее светоклапанный элект-
ронно-лучевой прибор и предназначенное для проециро-
вания телевиз. изображения на большой экран. Схемати-
чески Э. изображён на рис. В светоклапанном ЭЛП
электронно-оптическая система формирует узкий электрон-
ный пучок и создаёт на участке сферич. металлич.
зеркала телевиз. растр. В качестве светомодулирующей
среды используется плёнка масла, прозрачная для види-
мого света. В области центра кривизны сферич. зеркала
в Э. расположена система зеркал (в виде полосок),
оптически сопряжённых между собой так, что лучи света
от внеш, источника (напр., ксеноновой лампы), отразив-
шись от сферич. зеркала, вновь попадают на зеркальные
полоски (при условии, что поверхность плёнки масла не
деформирована). При возникновении же на плёнке дефор-
маций (оптич. неоднородностей) часть отражённых свето-
вых лучей, проходя через деформир. участки (точка А
на рис.), преломляется и через щелевой промежуток между
полосками попадает в объектив. В результате на экране
создаётся увелич. изображение распределения неоднород-
ностей, тем более яркое, чем сильнее преломление лучей.
Деформация плёнки достигается внесением на её поверх-
ность электрич. зарядов электронным пучком. Силы элект-
ростатич. притяжения между заряженными участками по-
верхности плёнки и металлич. поверхностью зеркала, прео-
долевая действие поверхностного натяжения, деформируют
плёнку пропорционально плотности внесённых зарядов,
к-рая меняется в процессе отклонения электронного пучка
(при пост, токе пучка) из-за «растягивания» электронного
пятна в направлении, перпендикулярном строчной развёрт-
ке. Электропроводность масла подбирается так, чтобы за
время одного кадра заряды успевали «стечь» на зеркало
и масляная плёнка выравнивалась. Система термостати-
рования поддерживает в Э. определённый уровень вязкос-
ти масла. Масляную плёнку непрерывно обновляют, на-
нося новые слои и разравнивая их на медленно вращаю-
щемся зеркале. С помощью вакуумных насосов в ЭЛП
непрерывно поддерживается необходимый вакуум. Для
получения цветного изображения свет от ксеноновой лам-
пы обычно разделяют на три осн. цветовых компонента с
помощью дихроичных зеркал. Каждый компонент посылает-
ся в один из трёх синхронно работающих ЭЛП. Монохром-
ные изображения, создаваемые тремя ЭЛП, сводятся на
экране в цветное изображение. При т. н. последоват.
системе получения цветного изображения (менее распрост-
ранена) цвет светового потока от источника света после-
довательно меняется с частотой 150 полей в секунду,
с помощью вращающегося диска со светофильтрами.
В совр. Э. используется ксеноновая лампа мощн. до
5 кВт. Световой поток на выходе проектора составляет
7000 лм, что позволяет при яркости ок. 20 кд/м2 получать
на экране цветное изображение площадью до 200 м2.
Г. Д. Баландин.
эйнштейна КОЭФФИЦИЕНТЫ [по имени А. Эйнш-
тейна (A. Einstein)], характеризуют вероятности излучат,
квантовых переходов между уровнями энергии атомов,
молекул и др. квантовых систем. Введены А. Эйнштейном
в 1916 при рассмотрении теории испускания и поглощения
излучения атомами и молекулами на основе представления
о фотонах; при этом им впервые высказана идея о сущест-
вовании вынужденного излучения. Вероятности излучат,
переходов различны для разных переходов и зависят от
св-в энергетич. уровней, между к-рыми происходит кванто-
вый переход. Эти вероятности тем больше, чем сильнее
изменяются при переходе электрич. и магн. св-ва системы.
эйнштейна соотношение, связывает коэффи-
циент диффузии D носителей заряда и подвижность носи-
телей заряда ц в состоянии термодинамич. равновесия
и при отсутствии вырождения:
ц е
D ~ kT'
Эйдофор. Упрощённая схема эйдофора: 1 —
электронно-оптическая система светоклапанного
ЭЛП; 2 — электронный пучок; 3—вакуумные на-
сосы; 4 — сферическое металлическое зеркало;
5 — плёнка масла; 6—ксеноновая лампа; 7 —
конденсор; 8 — тепловой фильтр; 9 —- кадровое
окно (диафрагма); 10 — экран; 11 — проекцион-
ный объектив; 12 — система зеркальных полосок.
ЭКВАЛАЙЗЕР 616
где е — заряд электрона, k — постоянная Больцмана, Г —
температура.
ЭКВАЛАЙЗЕР (от англ, equalize — уравнивать), радио-
электронное устройство, позволяющее осуществлять частот-
ную коррекцию звуковых сигналов при записи и (или) вос-
произведении звуковых (гл. обр. музыкальных) программ
с учётом особенностей источника звука, качества фонограм-
мы, индивидуального вкуса слушателей, акустич. характерис-
тик помещения и др. факторов, влияющих на качество
звука. Обычно используется в составе высококачеств.
стереофонич. аппаратуры. Осн. элементы: широкополосные
устр-ва частотной коррекции (отдельно на каждый канал
воспроизведения), содержащие от 6 до 12 регуляторов
тембра, при помощи к-рых слушатели могут регулировать
частоту звука соответственно в 6—12 поддиапазонах (по-
лосах) воспроизводимых частот; анализатор спектра звуко-
вых сигналов; транзисторный индуктор — электрич. аналог
фильтра, представляющий собой совокупность резистивных
транзисторных усилителей, охваченных резистивно-ёмкост-
ной обратной связью.
Любая, даже высококачеств. система воспроизведения
звука имеет свои недостатки: неравномерность частотной
характеристики акустич. системы; модуляция звука, вызван-
ная резонансными колебаниями корпуса акустич. системы;
плохие акустич. св-ва помещения; «гудение» громкогово-
рителей и т. д. Э. позволяет сравнительно просто коррек-
тировать частотную характеристику практически любой сис-
темы звуковоспроизведения в соответствии со вкусом слу-
шателей. При помощи анализатора спектра можно изучить
особенности звучания громкоговорителей в данном поме-
щении на разл. частотах с целью выделения акустич.
неоднородностей и их компенсации с помощью транзистор-
ного индуктора.
Совр. Э. обеспечивают частотную коррекцию в очень
широком диапазоне частот — от 16 Гц до 32 кГц; с по-
мощью Э., напр., можно сделать слышимой самую низкую
ноту басовой трубы органа (—16 Гц) и «подавить» дребез-
жание корпусов громкоговорителей на высоких частотах. В
наиболее совершенных Э. можно получить т. н. опрокину-
тую частотную характеристику: при этом все «поднятые»
при записи участки частотного диапазона автоматически
«занижаются» при воспроизведении звукао Если воспроиз-
водятся старые грамзаписи или фонограммы, то с помощью
Э. можно избирательно подавить большинство посторон-
них шумов (скрежет, свист, шипение и др ), не воздей-
ствуя на носитель записи. Иногда Э. применяют при записи
звука, чтобы выделить наиболее интересный частотный
диапазон музыкального инструмента, получить требуемый
звуковой Эффект. п. П. Калатупов.
ЭКЗОЭЛЕКТРбННАЯ ЭМИССИЯ (от греч. ёхо —
вне, снаружи и электронная эмиссия), экзоэмиссия,
Крамера эффект, нестационарное испускание электро-
нов твёрдым телом, предварительно переведённым посред-
ством радиац., механич. или хим. воздействий на его по-
верхность в термодинамически неустойчивое («возбуждён-
ное») состояние. Систематич. исследования Э. э. начал в кон.
30-х гг. 20 в. нем. физик И. Крамер. Э. э. происходит
в процессе перехода «возбуждённого» эмиттера в равно-
весное состояние (в процессе его релаксации). Для по-
вышения эффективности Э. э. процесс релаксации, как пра-
вило, стимулируют с помощью разл. воздействий — чаще
всего слабым нагреванием (термостимулированная
Э. э.) или освещением ДВ оптич. излучением (фо то сти-
мулированная Э. э.)«
Способностью к Э. э. обладают как металлы (Al, Си, Zn
и др.), так и ПП и диэлектрики, в особенности нек-рые
оксиды (ВеО), сульфаты (CaSOi, K2SO4) и щелочные галои-
ды (CsCI, ^aCI).jr^Kn Э. э. слабы (плотность тока не превы-
шает 10 —10 А/см2) и регистрируются обычно с по-
мощью электронных детекторов (счётчиков ч-ц)о Интенсив-
ность Э. э. существенно зависит от кол-ва и характера
распределения дефектов в образце, а также от состояния
его поверхности, в частности сродства к электрону эмиттера.
Э. э. металлов обычно связана с наличием неметаллич.
чужеродной плёнки на поверхности эмиттера. Э. э. часто
сопутствуют др. релаксац. явления (рекомбинац. люмине-
сценция, десорбция, обесцвечивание и т. п.). Явление Э. э.
используют в устр-вах радиац. дозиметрии, неразрушающе-
го контроля, при изучении и телеграфировании дефектов
приповерхностного слоя и поверхности твёрдых тел.
Лит.: Экзоэлектронная эмиссия. Сб. ст., пер. с англ., под ред. Н. И. Кобо-
зева, М., 1962; Минц Р. И., Мильман И. И., Крюк В. И.. «УФН», 1976,
т. 119, в. 4, с. 749—66; Кортов В. С-, Слесарев А. И., Рогов В. В.,
Экзоэмиссионный контроль поверхности деталей после обработки, К.,
1986. X. Ф. Кяэмбре.
ЭКРАН ЭЛЕКТРбННО-ЛУЧЕВбГО ПРИБОРА,
устройство для визуализации информации в электронно-
лучевом приборе, действие к-рого основано на преобразо-
вании энергии пучка электронов в видимое изображение
с помощью люминофора или катодохромного материала.
Обычно выполняется в виде тонкодисперсного порошково-
го слоя, сублимированного или эпитаксиального покрытия
на стеклянных либо лейкосапфировых прозрачных подлож-
ках (Э. э.-л. п. «н а п р о с в е т»). Реже применяются Э. э.-л. п.
на металлич. подложках (Э. э.-л. п. «на отражение»).
В качестве Э. э.-л. п. используют также монолитные моно-
крист. или керамич. прозрачные люминесцентные блоки,
одновременно выполняющие ф-ции элемента вакуумно-
плотной оболочки прибора. Для повышения светового вы-
хода и образования электрич. контакта с анодом Э. э.-л. п.
обычно металлизируют (Al, Мд, Ад).
В приёмных ЭЛП наибольшее распространение получи-
ли люминесцентные экраны. Гл. достоинства таких
Э. э.-л. п.— высокая энергетич. (до 0,20 Вт/Вт) и световая
(до 100 лм/Вт) эффективности, высокая скорость записи
информации (до 10й м/с), значит, мгновенная (108 кд/м2)
и ср. (Ю4 кд/м ) яркости ^вечения, высокая разрешающая
способность (до 200 мм ), большая информац. ёмкость
(104 бит/см2). Время сохранения информации на Э. э.-л. п.
может быть увеличено от 10 до 102 с путём применения
дополнит, слоя фотолюминофора (каскадный Э. э.-л. п.).
Для воспроизведения цветного изображения Э. э.-л. п.
выполняют из чередующихся люминофорных элементов
(в виде «точек» или штрихов) синего, зелёного и красного
цветов свечения либо используют спец, люминофоры, сос-
тоящие из зёрен, цвет свечения к-рых зависит от> порога
возбуждения. См. также Цветной кинескоп. Н. п. Сощим.
ЭКРАНИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВЫХ ПРИ-
БОРОВ, защита электронно-лучевых приборов от воздей-
ствия внеш, паразитных (посторонних) магн., эл.-магн. и
электрич. полей с помощью металлич. или металлизир.
оболочки (экрана). Для магнитного Э. э.-л. п. применяют
экраны из листовых ферромагн. материалов с высокой
магн. проницаемостью, малыми остаточной намагничен-
ностью и коэрцитивной силой, что позволяет ослабить
постороннее поле в 102—105 раз. Эффективность Э. э.-л. п.
повышается с увеличением числа соосных оболочек, между
к-рыми имеются промежутки. Для наружных слоёв оболо-
чек экрана обычно используется электротехн. сталь, для
внутр.— сплавы с высокой магн. проницаемостью и малой
остаточной намагниченностью (типа пермаллоя). Электро-
магнитное Э. э.-л. п. осуществляют с помощью экрани-
рующей оболочки, на наружной стороне к-рой нанесены
гальванич. способом тонкие слои меди, серебра или медная
фольга. Для электростатического Э. э.-л. п. колбу
прибора обычно покрывают тонким слоем проводящей гра-
фитовой плёнки. Электростатич. экраны заземляют.
Г. Д. Баландин.
ЭКСИМЕРНЫЙ ЛАЗЕР, см. в ст. Газовый лазер.
экситОн (от лат. excito — возбуждаю), связанное сос-
тояние электрона проводимости и дырки, расположенных
или в одном узле крист, решётки (экситоны Френкеля),
или на расстояниях, значительно больших междуатомных
(экситоны Ванье—Мотта); электрически нейтраль-
ная квазичастица. При малых концентрациях Э. ведут себя
в кристалле подобно газу. При достижении нек-рой критич.
концентрации (зависящей от темп-ры) в ПП происходит
образование электронно-дырочных капель (эк-
617
ЭЛЕКТРЕТЫ
ситонных капель). Э. играют существ, роль в объясне-
нии оптич., фотоэлектрич. и др. св-в кристаллов. Э. могут
участвовать в процессах рекомбинации носителей заряда с
испусканием фотонов или фононов. Взаимодействие Э. с
фотонами при определённых условиях приводит к возник-
новению новых квазичастиц — поляритонов.
ЭКСИТРбН (от лат. excito — возбуждаю и ...трон),
ртутный вентиль с однократным возбуждением катодного
пятна, к-рое поддерживается с помощью слаботочной
(<^10 А) дуги на вспомогат. анод, и сеточным управлением
моментом зажигания осн. дугового разряда.
По конструктивному признаку различают Э. со свободным
и фиксир. катодным пятном (КП). Э. с фиксир. КП, полу-
чившие наибольшее распространение, имеют изолирован-
ный от катода корпус, что обусловливает повыш. устой-
чивость вспомогат. дуги. Для них характерны в десятки
раз меньшие (по сравнению с др. Э.) размеры и кол-во
капель ртути, удаляемых с катода при горении дуги, что
позволяет в неск. раз сократить поверхность конденсации
ртути, уменьшить габаритные размеры и массу прибора,
ослабить экранирование, повысить предельные значения
токов и расширить диапазон рабочих темп-p. На рис. при-
ведены Э. с фиксир. КП (напряжение до 3 кВ, ср.
ток 25—170 А), предназначенные для работы в режиме
преобразования пром, и повыш. частот. Импульсные Э.
с фиксир. КП рассчитаны на ср. токи ~50 А, амплитуду
тока 1,5—5 кА при частоте коммутации не выше 100 Гц
и напряжение анода до 50 кВ. Они применяются в
линейных модуляторах и индуктивных накопителях энергии
(в радиотехн. устр-вах, системах питания оптич. квантовых
генераторов, в ускорителях заряженных ч-ц и Др.), а также
в качестве коммутирующего прибора.
Лит.: Алексеев В. В. и др., «Электронная техника. Сер. 4. Элект-
ровакуумные и газоразрядные приборы», 1974, в. 6, с. 81—86; Иваш-
кин В. И., Ненашев Б. М-, Хромой Ю. Д.г там же, 1975, в. 6, с 31—36;
Хромой Ю. Д., Земскова Л. К., Корчагина Ю. И., «ЖТФ», 1978,
т. 48, в. 8, с. 1624—28; Хромой Ю. Д., Сысун В. И., там же, 1984,
т. 54, в. 7, с. 1342—45. Ю. Д. Хромой.
ЭКСТРАКЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ заряда (от ср.-век. лат.
extractio — извлечение), извлечение (удаление) носителей
заряда из полупроводника (или одной его области) в кон-
тактирующий с ним металл или полупроводник (в др.
область полупроводника) под действием тока, протекаю-
щего через их контакт. Э. н. з.— процесс, обратный инжек-
ции носителей заряда. Переход от одного процесса к
другому связан с изменением направления тока (Э. н. з.
возникает при запорном направлении приложенного напря-
жения, т. е. когда плюс подан на п-область). Как и инжек-
ция, Э. н. з. может быть моно- и биполярной. В отличие от
инжекции, уровень к-рой определяется возможностями кон-
тактирующих с ПП образцом материалов, уровень Э. н. з.
определяется наличием носителей в самом ПП. Поэтому
биполярная Э. н. з. существенна только при наличии замет-
ной равновесной концентрации неосновных носителей (т. е.
при достаточно высоких темп-рах).
ЭКСТРУЗИЯ (от ср.-век. лат. extrusio -— выталкивание),
способ формообразования изделий из пластичных материа-
лов (полимеров, мягкого или разогретого до пластичного
состояния металла, керамич. массы, реже стекла) выдав-
ливанием через канал профилирующего инструмента
(экструзионной головки). Изделия, получаемые Э.,
имеют малые допуски, что значительно упрощает их после-
дующую механич. обработку по сравнению с др. способами
формообразования (напр., штамповкой). Э. осуществляют в
машинах, наз. экструдерами, рабочим органом к-рых
служат червяк (шнек), диск или их комбинации, значительно
реже — поршень. Наиболее распространены червячные
экструдеры (рис.), обеспечивающие непрерывный автома-
тизир. процесс формования. Разновидностью Э. является
гидроэкструзия, при к-рой материал продавливается
через экструзионную головку с помощью жидкости под
высоким давлением, что позволяет получать изделия и из
труднодеформируемых материалов (напр., из тугоплавких
размягчённых металлов — Мо, W).
В технологии электронного приборостроения Э. приме-
няют, напр., для получения трубчатых, профильных и лен-
точных элементов и узлов ИЭТ из полимерных материа-
лов, нанесения тонкослойных полимерных покрытий на
фольгу и бумагу, создания полимерной изоляции на про-
водах и микропроводах; из металлов (гл. обр. Си, Al, Ag, Ni
и их сплавов) методом Э. получают провода и микропро-
вода, кабели, волноводы и соединители; из керамич.
масс -— основания пост, резисторов и трубчатых конденса-
торов.
Лнт - Береснев Б. И-, Трушин Е. В.. Процесс гидроэкструзии, М.,
976; Брацыхин Е. А., Шульгина Э. С-, Технология пластических масс,
3 изд., Л., 1982. А. А. Дроздов, Е- А. Лукашин.
ЭЛЕКТРЕТЫ, тела (образцы) из диэлектриков, длитель-
ное время сохраняющие электризованное состояние после
снятия воздействия, вызвавшего электризацию. Э могут
быть получены практически из любых диэлектриков: орга-
нических, напр. полимерных (политетрафторэтилен, поли-
пропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат и Др-);
неорганических—как монокристаллических (кварц, корунд
и др.), так и поликристаллических (керамика, ситаллы
и Др-), а также из стёкол. Наиболее стабильны Э. из
плёночных фторсодержащих полимеров, политетрафторэти-
лена и его производных, напр= из сополимера тетрафгор-
этилена с гексафторпропиленом.
Э. чаще всего получают, электризуя диэлектрики во
внеш. пост, электрич. поле: в таунсендовском газовом раз-
ряде при комнатной (электроэлектреты) или при повы-
шенной (термоэлектреты) темп-ре; в коронном раз-
Экситрон. Серия экситронов, предназначенных
для работы в режиме преобразования промыш-
ленной и повышенной частоты.
Экструзия. Схема червячного экструдера для по-
лучения изделий из полимерных материалов:
1 — двигатель; 2 — канал для охлаждения бун-
кера с материалом; 3 — канал для выхода рас-
плава в экструзионную головку; 4 — нагреватели
корпуса; 5 — корпус; 6 — червяк; 7 — загрузоч-
ная воронка; 8 — бункер; 9 — упорный подшип-
ник; 10 — редуктор. Зоны червяка: I — питания
(загрузки); 11 — сжатия (пластикации); III —- вы-
давливания (дозирования).
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
618
ряде (короноэлектреты); с помощью радиоактивных
излучений или пучков заряженных ч-ц высоких энергий
(радиоэлектреты); совмещая воздействие на диэлект-
рик г1ост, электрич» поля с воздействием эл.-магн. излу-
чения, напр. света (ф о то эле кт ре ты). В отсутствие внеш,
пост, электрич. поля Э. получают, напр., посредством ме-
ханич. и контактной электризации (механо- и трибо-
электреты). Если Э= получают в сильном пост, электрич.
поле (для чего образец помещают между двумя заря-
женными электродами), то из-за инжекции носителей
заряда (напр., электронов или дырок) в диэлектрик из
электродов или из ионизированных возд. зазоров между
электризуемым диэлектриком и электродами в Э. накапли-
ваются нескомпенсир. заряды, имеющие одноимённый знак
с электродами,—гомо за ряды. Заряды противополож-
ного знака, возникающие в Э. вследствие поляризации
диэлектрика, наз. гетерозарядами. Св-во Э. длительно
сохранять электризованное состояние после окончания
внеш, воздействия (электретный эффект) связано с
дипольной ориентацией, пространств, разделением свобод-
ных электрич. зарядов противоположных знаков и их лока-
лизацией на ловушках с образованием объёмного заряда
(ОЗ) и, следовательно, с образованием внутр., а в общем
случае и внеш, электрич. полей.
Пространств, распределение ОЗ при электретном эффек-
те определяется как характеристиками самого электризуе-
мого диэлектрика (концентрацией и пространств, распреде-
лением ловушек, подвижностью носителей заряда, меха-
низмами поляризации и др.), так и способом и режимами
электризации (энергией инжектированных зарядов, време-
нем внеш, воздействия, темп-рой и т. п.). В частности,
в полимерах, у к-рых при комнатной темп-ре подвижность
р. носителей заряда мала (напр., у политетрафторэтилена
|1«10 м2В с ), ОЗ локализуется либо на поверхно-
сти, либо в тонких приповерхностных слоях. В титаносодер-
жащей керамике, у к-рой |£5относцтел|»но велика (напр.,
у рутиловой керамики м2В с ), ОЗ распределён
во всём объёме образца.
Важнейшие характеристики Э.: поверхностный потенциал
относительно земли L
<р=
о
(Б, — напряжённость внутр, электрич. поля; L — толщина Э.);
эффективная поверхностная плотность заряда a=eoerL—’д
(ег—относит, диэлектрич. проницаемость; Ео— электрич.
постоянная СИ), соответствующая такой плотности зарядов
на поверхности образца, к-рая создавала бы той же вели-
чины, что и заряды, реально распределённые в его объёме;
временная стабильность, определяемая временем релакса-
ции (временем жизни) т зарядов. Знак (р (или а) Э. зависит от
вклада гомо- и гетерозарядов. Э., у к-рых значения с на про-
тивоположных поверхностях одинаковы по абс. величине и
противоположны по знаку, наз. биполярными, у к-рых
знаки а на противоположных поверхностях одинаковы,—
моноэлектретами. Макс, предельные значения (р=(рПр
(и a=anp) определяются электрич. прочностью окружающей
среды, геометрич. размерами образца Э. и его диэлектрич.
св-вами. Пробивное напряжение окружающей среды, напр.
воздуха, можно представить, используя линейную аппрокси-
мацию участков кривой Пашена (см. Пашена закон) как
<fnp(P *0—а-f-bl, где р — атмосферное давление, I — длина
разрядного промежутка, а — величина (рпр при 1=0, Ь —
коэф., определяющий угол наклона аппроксимирующей
Ь прямой к оси, на к-рой откладывается произведение
J J р*1- В этом случае предельный поверхностный потенци-
ал Э.
<fnp=a + bL/er-l-2Vab --\J L/sr.
Напр., в нормальных условиях у Э. из плёнок политетра-
фторэтилена _с2 L= 10~ м (ег»2,2) (рпр=527 В, а опр=
= 10 Кл-м , у Э. в форме пластин из полиметилмета-
крилата_<j *-=10^3 м (ег«2,7) фпр=3965 В, а апр=
=9,5-10 Кл-м .В действительности значения <рлр и
опр могут быть несколько меньшими из-за неоднородностей
электрич. поля в разрядном промежутке. У Э. с одинако-
выми значениями L / ег при прочих равных условиях пре-
дельные значения српр одинаковы.
Со временем у Э. наблюдается уменьшение (р (и с), обыч-
но более быстрое в первое время после изготовления,
а после периода стабилизации заряды Э. меняются не-
значительно в течение длит, времени. При темп-рах, близких
к комнатной, временная стабильность Э. чрезвычайно вы-
сока (напр., у Э. из политетрафторэтилена время жизни,
согласно расчётам, составляет 102—104 лет). С ростом
темп-ры время жизни т экспоненциально уменьшается:
т~ехр( АЕ(/1?Т), где — энергетич. глубина ловушки;
k — постоянная Больцмана; Т — термодинамич. темп-ра.
Увеличение влажности окружающей среды (особенно в при-
сутствии пыли, аэрозолей и Др.), воздействие ионизирующей
радиации и т. п. ускоряют релаксацию зарядов Э.
Э. применяются в качестве источников пост, электрич.
поля в электретных микрофонах и телефонах, вибромет-
рах, датчиках давления, электретных электрич. фильтрах,
устр-вах дозиметрии, электрич. памяти и др. Фотоэлектре-
ты используются в электрофотографии.
Лит: Электреты, под ред. Г. Сесслера, пер. с англ., М., 1983;
Кузьмин Ю. И., Таиров В. Н., «ЖТФ»>, 1984, т. 54, в. 5, с. 964—65.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ (С), физическая величи-
на, характеризующая способность проводника или системы
проводников накапливать и удерживать электрич. за-
ряды. Для уединённого проводника равна отношению со-
общённого ему заряда Q к потенциалу (р этого проводни-
ка: C=Q/(p. Для системы из двух проводников (конденса-
торов) C=Q/(<pt—(рг), где Q — заряд конденсатора, <р| и
(рг — потенциалы на его обкладках. Э. ё. зависит от разме-
ров, формы проводников, а также от диэлектрической
проницаемости ег изолирующей среды. Напр., Э. ё. плос-
кого конденсатора в СИ C=EoErS/d, где Ео — электрич.
постоянная, S — площадь обкладки, d — расстояние между
обкладками. Единица Э. ё. в СИ — фарад. Для прямых
измерений Э. ё. используют ёмкости измерители.
ЭЛЕКТРЙЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ, электрическое
смещение (D), векторная характеристика электрического
поля в материальной среде, равная сумме векторов на-
пряжённости электрического поля Е и поляризации Р, взя-
тых с нек-рыми коэффициентами, зависящими от выбора
системы единиц; в СИ D=EoE4-P, где Ео — электрич. постоян-
ная. Единица Э. и. в СИ — Кл/м^.
ЭЛЕКТРЙЧЕСКАЯ КОРОНА, то же, что коронный
разряд.
ЭЛЕКТРЙЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ (Р), физическая вели-
чина, характеризующая скорость изменения электрич. энер-
гии (её передачи, преобразования, поглощения и т. д.).
В цепях пост, тока Э. м. P=U-I, где U — напряжение на
участке цепи, / — сила тока в этом участке. В цепях перем,
тока в электронике и радиотехнике используют в основном
след, значения Э. м.: мгновенную Э. м. (р), равную
произведению мгновенных значений напряжения и и
тока i; активную, или среднюю, Э. м. (Р), равную сред-
нему за период значению мгновенных Э. м. Для однофаз-
ного синусоидального тока активная Э. м. равна U-/-cosq>,
где U и I — действующие значения напряжения и тока, q —
сдвиг фаз между ними. Единица Э. м. в СИ — ватт
(Вт). В электротехнике используют также реактивную
(U-fsincp) и полную (U-/) Э. м. Для прямых измерений
Э. м. применяют ваттметры.
ЭЛЕКТРЙЧЕСКАЯ ПРОВОДЙМОСТЬ, то же, что
электропроводность.
ЭЛЕКТРЙЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ электровакуум-
ного прибора, способность ЭВП выдерживать прило-
женное напряжение без появления влияющих на режим
работы токов проводимости и(или) возникновения электри-
ческого пробоя. В обоих случаях нарушения Э. п. возможны
как во внутр, части прибора (вакууме или газовой среде),
так и его внеш, изоляции. В вакууме токи проводи-
мости возникают в результате автоэлектронной эмиссии,
вторично-электронного ВЧ разряда, взаимноусиливаемой
619
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
электронно-ионной, ионно-электронной и ионно-ионной
вторичной эмиссии с поверхностей электретов, утечки по
изоляц. стенкам. При давлении р^Ю Па ионизац.
процессы в остаточных газах слабы и не играют существ,
роли в нарушении Э. п., однако состав и давление оста-
точных газов могут оказывать влияние на Э. п. из-за за-
висимости от них состояния поверхности электродов и изоля-
торов.
В большинстве случаев Э. п. характеризуют напряжением,
при к-ром наступает пробой межэлектродного промежут-
ка. При пробое в вакууме в ЭВП развивается электрич.
разряд с резким спадом напряжения на электродах и
ростом тока до значений, ограниченных параметрами внеш,
цепи. Такой низковольтный разряд возникает в резуль-
тате заполнения межэлектродного зазора плазмой, рож-
дающейся у электродов и распространяющейся в зазор со
скоростью 2—3 см/мкс, слабо зависящей от приложен-
ного напряжения. Образование плазмы может быть обус-
ловлено: автоэлектронной эмиссией с микровыступа на ка-
тоде, переходящей во взрывную эмиссию или вызывающей
при бомбардировке эл-нами анода образование и иони-
зацию его паров; ударом об электрод ч-ц микронных
размеров (летящих со скоростью неск. км/с); электрич.
разрядом между электродом и подлетающей к нему за-
ряженной ч-цей. При высокой локальной плотности обра-
зовавшейся микроплазмы автоматически развиваются про-
цессы, ведущие к дополнит, генерации плазмы из паров
материала электродов и к образованию на катоде интен-
сивного источника эл-нов. К нарушению Э. п. могут привести
также разряды по поверхности твёрдой изоляции в вакууме,
ионизация десорбируемых газов.
Э. п. в вакууме существенно зависит от качества поверх-
ности электродов (наличия отд. микровыступов, инородных
ч-ц, плёнок и включений, в т. ч. газовых, и Др.), а следова-
тельно, и от технологии их изготовления, включая электро-
вакуумную обработку собранного прибора (при этом вели-
чина пробивного напряжения может меняться в широких
пределах). С целью повышения Э. п. стремятся получить
гладкую монолитную поверхность электродов, свободную
от пыли и образовавшихся при обработке ч-ц материала;
сводят к минимуму наличие паров органич. и активных
в-в в остаточных газах. Состояние поверхности может ме-
няться под действием электрич. разрядов (при этом часть
дефектов уничтожается, другие появляются). При опреде-
лённых условиях посредством разрядов и пропусканием
тока удаётся изменить поверхность электродов так, что
Э. п. повышается. В случае таких («кондиционированных»)
электродов пробой возникает, когда напряжённость поля
на катоде достигает критич. значения Екр, доходящего
до 300—500 кВ/мм при условии, что длительно приложен-
ное напряжение (J не превышает 30-—50 кВ, площадь
электродов S составляет не более 10 м2 и напряжение
на аноде меньше, чем (2—3)-Екр. При больших S и
(в особенности) U напряжённость Е*р снижается в зависи-
мости от конфигурации электродов. В случае плоских
электродов Екр определяется выражением: Екр=
=k’d^°'3—°'5>*S“*0,05—0,16> (где к — константа, зависящая
от материала электродов, d — зазор между ними) и состав-
ляет при d—50 мм, 5=0,03 м2 и титановых электродах
13 кВ/мм. Для ЭВП, работающих в импульсном режиме
(при импульсах короче 1—10 мкс), Екр выше, а при импуль-
сах наносекундной длительности перестаёт зависеть от d,
даже при напряжении на электродах в сотни кВ и более.
Приведённые значения Екр являются предельно высокими
для ЭВП, но и в случае «кондиционированных» электродов
возможны случайные пробои в вакууме при существенно
более низких Е. Для обеспечения надёжности в работе
прибора (гл. обр. для исключения влияния таких факторов,
как высокая темп-ра катода, бомбардировка эл-нами анода
и сеток, ведущая к их нагреву и к активизации поверх-
ностных процессов) рабочие напряжённости на электродах
ЭВП обычно на порядок ниже указанных Екр.
Для широкого класса вакуумных приборов характерно
быстрое -Врсстановление Э. п. после пробоя (в течение
10 —10 с) при условии, что электроды несильно по-
вреждены и не раскалены разрядным током. Это св-во
используется в работе вакуумных выключателей. Резкое
снижение пробивного напряжения при появлении на катоде
(аноде) микроисточника плазмы с высокой концентрацией
используют в вакуумных разрядниках (реле) с искровым
или лазерным поджигом, способных коммутировать напря-
жение 5—20 кВ за 10 —10 с.
Лит.: Месяц Г. А., Проску ровски й Д. И., Импульсный электри-
ческий разряд в вакууме, Новосиб., 1984; Сливков И. Н., Процессы
при высоком напряжении в вакууме, М,, 1986. И. Н. Сливков.
Электрическая прочность газоразрядного
прибора низкого давления определяется как величина
наибольшего напряжения, к-рое прибор выдерживает без
зажигания в нём самостоят. газового разряда (пробоя).
В случае однородного электрич. поля между электродами
напряжение пробоя U3 определяется левой ветвью
Пашена кривой (при этом U3 быстро растёт с умень-
шением давления р и межэлектродного расстояния d).
Ниж. предел d ограничен возникновением автоэлектронных
токов, инициирующих зажигание разряда. Вблизи отверстий
экрана, предназнач. для прохождения разрядной дуги
между анодом и катодом, у краёв электродов и т. п.
однородность поля нарушается. Снижение Э. п. в неодно-
родном электрич. поле определяется как степенью неодно-
родности поля, так и полярностью электродов. В высоко-
вольтных газоразрядных приборах для повышения Э. п.
разрядный промежуток делят вспомогат. электродами на
секции. Высокое напряжение распределяется по секциям
обратно пропорционально межэлектродным ёмкостям или
задаётся внеш, делителем напряжения. Э= п. снижается
при возникновении паразитной термоэлектронной эмиссии
с поверхности электродов.
После прохождения тока повторное приложение вы-
сокого напряжения должно быть задержано на период
восстановления Э. п., обусловленного постепенным распа-
дом остаточной плазмы. Восстановление Э, п происходит
быстрее в случае более лёгких газов, меньших значений
d и предшествующего разрядного тока, меньшей проницае-
мости сетки (экрана), а также при приложении небольшого
обратного напряжения (Jogp. При больших значениях (Jogp
возможно развитие дуги, т. н. обратное зажигание.
Лит.: Каганов И. Л., Ионные приборы, М., 1972. Л. Н. Бреусова.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ, измерения электрич.
величин (силы тока, напряжения, мощности, сопротивления
и др.). Э. и.— один из распространённых видов измерений,
широко используются для количеств, определения парамет-
ров и характеристик электронных приборов, электрич. цепей
радиоэлектронных, радиотехн. и электротехн. устр-в, а
также материалов, используемых в произ-ве ИЭТ. Методы
и средства, применяемые при Э. и., зависят от измеряемой
величины, диапазона её значений, требуемой точности ре-
зультата измерений. Значения нек-рых измеряемых
электрич. величин находятся примерно в пределах: силы
тока—10 15—1?04 Aj7 напряжения—10 9—10.517В; сопро-
тивления— 10 —10 Ом^ мощности—10 —10 Вт;
частоты перем, тока — 10 —10 Гц. Измерения в столь
широких диапазонах выполняются часто принципиально
разл. методами с использованием специфич. измерит,
средств (см. Измерения в электронике. Радиоизмерения,
Импульсная техника).
В электронике Э. и. осуществляются в основном методом
непосредств. отсчёта измеряемой величины по отсчётному
устр-ву измерит, прибора (ИП) или методом сравнения с
мерой. Для измерения важнейших электрич. величин:
силы тока, напряжения, мощности, энергии, частоты, сопро-
тивления, ёмкости — применяют соответствующие ИП
(амперметры, вольтметры, ваттметры, электрич. счётчики,
частотомеры, омметры, измерители ёмкости). Наиболее ши-
роко распространены магнитоэлектрич., эл.-магн., индукц.
или электростатич. стрелочные и электронные цифровые
ИП прямого действия (амперметры, вольтметры, частото-
меры и т. д.), ИП сравнения (потенциометры, компенсато-
ры), интегрирующие ИП (электрич. счётчики), суммирующие
ИП (ваттметры), измерит, установки (напр., для измерения
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
620
уд. электрич. сопротивления), электронно-лучевые осцилло-
графы. Для сравнительно грубых измерений пользуются
стрелочными ИП, их точность практически не превышает
1%. Более точные измерения осуществляются с использо-
ванием измерит, мостов, потенциометров, электронных
цифровых ИП, к-рые обеспечивают точность 0,1 % и выше.
Для расширения диапазона измерений применяют шунты,
измерит, трансформаторы, усилители, делители напряже-
ния. Переходные и периодич. процессы исследуют при
помощи электронно-лучевых осциллографов. Э. и. в цепях
пост, и перем, тока имеют существ, различия. Так, в
цепях перем, тока способ измерения и тип ИП зависят
от частоты и характера изменения измеряемой величины,
а также от того, какие именно характеристики перем,
электрич. величины (мгновенные, действующие, макс., сред-
ние) измеряются.
Э. и.— наиболее универсальный вид измерений, широко
используется также при измерениях большинства физ. ве-
личин. Применение методов Э. и. для измерения неэлектрич.
величин (темп-ры, давления, скорости, влажности и др.)
основывается либо на известной связи между электрич.
и неэлектрич. величинами, либо на применении измери-
тельных преобразователей (датчиков), к выходам к-рых
подключают обычные ИП (в этом случае они наз. вторич-
ными); при необходимости (напр., при измерении на рас-
стоянии, повышении помехоустойчивости результата изме-
рений) между датчиками и вторичными ИП включают
промежуточные измерит, преобразователи, обеспечиваю-
щие также усиление (реже ослабление) сигналов датчиков.
Развитие и совершенствование Э. и. идёт в направлении
автоматизации измерений, расширения диапазонов изме-
ряемых величин, повышения точности и надёжности ИП,
создания комплексных измерит, систем с использованием
микропроцессоров и микро-ЭВМ.
Лит.: Лев тин а Е. С., Новицкий П. В., Электрические измерения
физических величин. Л., 1983; Кончаловский В. Ю., Цифровые изме-
рительные устройства, М., 1985; Мирский Г. Я., Радиоэлектронные
измерения, 4 изд., М., 1986; Спектор С. А., Электрические измерения
физических величин, Л., 1987; Панин 8. В., Степанов Б. М., Измерение
импульсных магнитных и электрических полей, М., 1987; Основы метро-
логии и электрические измерения, под ред, Е. М. Душина, 6 изд., Л., 1987.
А. И. Кузнецов.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДОМЕН, 1) в полупроводниках —
устойчивая область повышенного электрич. поля, возникаю-
щая в технологически однородном полу проводнике при
значит, отклонении состояния электронного газа от равно-
весного. Возникает в ПП с отрицат. дифференц. про-
водимостью (см. Токовая неустойчивость). Э. д. бывают
движущимися и статическими. Движущийся Э. д. обычно
представляет собой перемещающийся в пространстве
между контактами образца дипольный слой, состоящий из
обеднённой и обогащённой эл-нами областей (дипольных
доменов). Скорость сформировавшихся дипольных доменов
близка к дрейфовой скорости носителей заряда в сильном
поле. В достаточно однородных образцах наблюдаются
также движущиеся обогащённые слои. Движущиеся Э. д.
вызывают колебания тока во внеш. цепи. Период колебаний
равен времени пролёта Э. д. от точки зарождения до
анода. Исследование движущихся Э. д. связано в основном
с возможностью их использования для генерации ВЧ
эл.-магн. колебаний (см. Ганна эффект).
Статические Э. д. формируются вблизи области с
высоким положит, градиентом концентрации примесей.
Образец со статич. Э. д. может обладать отрицат.
дифференц. сопротивлением в нек-ром диапазоне частот.
Его ВАХ существенно нелинейна (обычно N-типа), что по-
зволяет применять такие образцы для генерации и усиле-
ния эл.-магн. колебаний. Поскольку образование и исчезно-
вение статич. Э. д. связано с уменьшением электрич.
тока через образец под воздействием импульса напряже-
ния, образцы с такими Э. д. могут использоваться в ка-
честве элементов логич. устройств. Параметры статич. Э- д.
могут изменяться под воздействием оптич. излучения.
На этом св-ве осн. использование образцов с Э. д. в ка-
честве элементов оптоэлектронных устр-в (приёмников,
модуляторов, источников модулир. излучения и т. д.).
А. А. Кальфа.
2) Э. д. в сегнетоэлектриках—область химически одно-
родного сегнетоэлектрика, в к-рой вектор самопроизволь-
ной (спонтанной) поляризации направлен в одну сторону.
В отсутствие внеш, электрич. поля сегнетоэлектрик, как
правило, не бывает однородно поляризован. Он почти всегда
разбивается на отд. Э= д. вследствие неустойчивости моно-
доменного состояния (с одним направлением вектора по-
ляризации ^о всёу образце). Линейные размеры Э. д.
обычно 10 —10 см. О механизме образования и осн.
св-вах Э. д. см. в ст. Сегнетоэлектричество.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД, количество электри-
чества (Q), одна из важнейших скалярных характеристик
частиц и тел, определяющая их взаимодействие с эл.-магн.
полями; источник эл.-магн. поля, связанный с материальным
носителем. Вся совокупность электрич. явлений представ-
ляет собой проявление в той или иной форме сущест-
вования, движения и взаимодействия заряженных тел (ч-ц).
Сила взаимодействия между неподвижными заряженными
телами (ч-цами) подчиняется Кулона закону; связь Э.з.
с эл.-магн. полями определяется Максвелла уравнениями.
Различают 2 вида Э.з., условно наз. положитель-
ными и отрицательными. Одноимённо заряженные
тела (ч-цы) отталкиваются, разноимённо заряженные —
притягиваются. Э. з. дискретен: существует мин. заряд
е (заряд электрона), наз. элементарным, к-рому кратны
заряды всех тел (ч-ц). Э. з.— неотъемлемая характеристика
всех заряженных элементарных ч-ц (эл-нов, протонов и
др.). В физически замкнутых (изолированных) системах
полный Э. з., равный алгебраич. сумме Э. з. всех входя-
щих в неё ч-ц, строго сохраняется во всех взаимодей-
ствиях и превращениях ч-ц системы (закон сохранения
заряда). При рассмотрении эл.-магн. поля в в-ве различают
свободные и связанные Э.з. Свободные Э.з.— избы-
точные заряды, сообщённые телу (проводящему или не-
проводящему электрич. ток) и вызывающие нарушение его
электронейтральности, а также заряды ч-ц, к-рые под влия-
нием электрич. поля способны перемещаться на макро-
скопич. расстояния. Связанные Э. з.— заряды ч-ц, входя-
щих в состав атомов и молекул в-ва, и заряды ионов
в крист, диэлектриках с ионной решёткой.
Единица Э. з. в СИ — кулон (Кл). Элементарный заряд,
выраженный в кулонах, равен е~1,6-10 Кл. »
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬС, кратковременное скач-
кообразное изменение электрич. напряжения или силы тока.
Э. и. пост, тока или напряжения (однополярные), не содер-
жащие ВЧ колебаний, наз. видеоимпульсами. Э. и.,
представляющие собой ограниченные во времени ВЧ или
СВЧ эл.-магн. колебания, огибающая к-рых имеет форму
видеоимпульса, наз. радиоимпульсами. По харак-
теру изменения во времени различают Э. и.
прямоугольной, пилообразной, экспоненциальной, колоко-
лообразной и др. форм (рис. 1). Реальный видеоимпульс мо-
жет иметь довольно сложную форму (рис. 2), к-рая характе-
ризуется амплитудой А, длительностью импульса ти, дли-
тельностью фронта Тф и спада тс и т. д. Наиболее широко
используются прямоугольные видеоимпульсы, на основе
к-рых формируются синхронизирующие, управляющие и
информац. сигналы в вычислит, технике, радиолокации,
телевидении, цифровых системах передачи и обработки
информации и др. Пилообразные и экспоненциальные
видеоимпульсы применяются, напр., в системах развёртки
621
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ
телевизоров, радиолокац. индикаторов, осциллографов, а
также при формировании сложных радиолокац. сигналов
с внутриимпульсной частотной модуляцией.
Периодич. последовательность Э. и. характеризуется час-
тотой повторения и скважностью. По частотному распре-
делению Э. и. характеризуются спектром, к-рый получает-
ся в результате разложения временной ф-ции, выражаю-
щей Э. и., в ряд Фурье (для периодич. последователь-
ности одинаковых Э. и.) или интеграл Фурье (для одиноч-
ных Э. И.). Е Н. Ештокин.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ, электростат И-
ческий потенциал (<р), физическая величина, являю-
щаяся энергетич, характеристикой электростатич. поля. Э- п.
в данной точке поля равен отношению потенц. энергии
Wn взаимодействия электрич. заряда Q с полем к величине
этого заряда. (p=Wn/Q. Э. п. может быть определён также
как работа электростатич. поля при перемещении единич-
ного положит, электрич. заряда из данной точки поля в
такую др. его точку, Э. п. к-рой принят равным нулю.
Э. п. связан с напряжённостью электростатич. поля Е
след, соотношением: Е=—grad 4,. В электрич. цепях обычно
определяют не Э. п., а разность потенциалов между двумя
точками, к-рая при отсутствии сторонних сил и вихревых
электрич. полей совпадает с электрическим напряжением
на участке цепи, соединяющем эти две точки. Единица
Э. п. в СИ — вольт.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРОБОЙ, группа явлений, приво-
дящих к резкому увеличению электропроводности среды
(резкому увеличению силы тока в ней), исходно не про-
водящей или очень слабо проводящей электрич. ток, под
действием внеш, электр'ич. поля при достижении определён-
ного значения напряжённости этого поля. Осн. причина
Э. п. — генерация (умножение) свободных носителей заряда
в процессе ударной ионизации. Различают Э. п. вакуумного
промежутка (вакуумный пробой), пробой газа, пробой ди-
электрика, пробой в полупроводнике. Э- п. вакуумного
промежутка — процесс возникновения самостоят. газового
разряда при высокой разности потенциалов между электро-
дами, находящимися первоначально в таком вакууме, при
к-ром длина свободного пробега ч-ц много больше меж-
электродного расстояния, так что объёмная ионизация газа
практически отсутствует. Развитие вакуумного пробоя может
начаться с теплового взрыва естественных (или искусст-
венных) микроостриёв на катоде (см. Взрывная электрон-
ная эмиссия), инициируемого током автоэлектронной эмис-
сии. Заключит, стадией вакуумного пробоя, так же как
и пробоя газа, может быть электрич. дуга, если мощность
источника тока достаточно велика.
В твёрдых диэлектриках Э. п. обычно сопровождается
образованием проводящего (токового, пробойного) канала,
приводящего к необратимым изменениям в в-ве. В твёрдых
ПП Э. п. часто носит обратимый характер, благодаря
их большей по сравнению с диэлектриками теплопровод-
ности, более однородному распределению тока по сечению
ПП образца- В ПП приборах необратимые явления, свя-
занные с Э. п., удаётся предотвратить путём ограничения
тока через прибор (см. Пробой полупроводниковых при-
боров). В вакуумных и газоразрядных приборах Э- п.
возможен как во внутр, частях прибора (вакууме или газо-
вой среде), так и по его внеш, изоляции (см. Электри-
ческая прочность). Газы обладают способностью к полному.
а жидкости — к частичному восстановлению своих св-в
после Пробоя. А. П. Шотов
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, упорядоченное (направленное)
перемещение электрически заряженных частиц (электронов,
ионов и др. носителей заряда) или заряженных макро-
скопич. тел. За направление Э. т. принимают направление
движения положительно заряженных ч-ц; если ток создаёт-
ся отрицательно заряженными ч-цами (напр., эл-нами), то
направление тока считают противоположным движению
ч-ц. Количеств, мерой Э. т. служат сила электрического
тока и плотность тока. По физ. природе различают: Э. т.
проводимости, связанный с перемещением носителей
заряда внутри проводников и ПП; конвекционный
Э. т.— перемещение заряженных ч-ц в вакууме, плазме или
др. среде, а также движение заряженных макроскопич,
тел как целого; поляризационный Э. т., возникающий
внутри диэлектрика при изменении во времени вектора
поляризации молекул в-ва; микроскопический ток
(ток намагничивания)—орбитальный, связанный с
переносом центров масс заряженных ч-ц в атоме, и спи-
новый, обусловленный их внутр, движением. От Э. т.
отличают ток смещения, связанный не с движением
носителей заряда, а со скоростью изменения вектора
электрической индукции. Ток смещения входит в Максвел-
ла уравнения наравне с обычным Э. т. Сумма обычного
Э. т. и тока смещения образует полный ток. Э. т.,
не изменяющийся во времени ни по величине, ни по направ-
лению, наз. постоянным, изменяющийся — перемен-
н ы м.
Протекание Э. т. через среды сопровождается различны-
ми физ. явлениями: нагреванием проводника, свечением
газа, выделением хим. компонентов из электролита и т. д.
Э. т. является источником магн. поля. Способность в-в
проводить Э. т. характеризуется электропроводностью или
электрическим сопротивлением. Важнейшая характеристика
проводников Э. т.— их вольт-амперная характеристика.
В. П. Сазонов.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (и), физическая
величина, численно равная работе электрического поля
по перемещению единичного положит, заряда по задан-
ному пути (заданному участку электрич. цепи). В потенц.
(электростатич., или кулоновском) поле эта работа не зави-
сит от пути, по к-рому перемещается заряд; в этом случае
Э. н. совпадает с разностью электрических потенциалов
в начальной и конечной точках пути (участка цепи). Если
электрич. поле не потенциально (в общем случае является
результатом наложения трёх полей: электростатического;
вихревого, обусловленного явлением эл.-магн. индукции;
поля сторонних сил, создаваемого источником тока), то
Э. н. зависит от пути, по к-рому перемещается заряд
между начальной и конечной точками. Единица Э. н. в
СИ — вольт. В электрич. цепях для прямых измерений
Э. н используют вольтметры.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, частная форма проявления
электромагнитного поля; силовое поле, осн. свойством
к-рого является способность воздействовать на внесённый
в него электрич. заряд с силой, не зависящей от скорости
заряда. Источниками Э. п. могут быть электрич. заряды
(движущиеся или неподвижные) и изменяющиеся во вре-
мени магнитные поля. Осн. количеств, характеристика
Э. п.— напряжённость электрического поля Е. Значение
Е определяет силу, действующую в данной точке поля
Электрическим импульс. Рис. 1. Электрические
импульсы разной формы: а — прямоугольный;
б — трапецеидальный; в — экспоненциальный;
г — колоколообразный; д — радиоимпульс;
А — амплитуда; f и т — длительность импуль-
са; T — период; 1иа — длительность импульса
на уровне 0,5 А.
Рис. 2. Видеоимпульс и его основные характе-
ристики: А — амплитуда; а — вершина; б —
хвост; Тф—длительность фронта; тс — дли-
тельность* среза; тм — длительность импульса;
ДА — величина скоса вершины.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ
622
на электрич. заряд. Э. п. в среде наряду с напряжённостью
характеризуется вектором электрической индукции D. Э. п.,
создаваемое неподвижными электрич. зарядами, наз.
электростатическим. В общем случае Э. п. описывается
Максвелла уравнениями.
Лит. см. при ст. Электромагнитное поле.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СМЕЩЁНИЕ, то же, что электри-
ческая индукция. Термин «Э. с.» в совр. научно-техн, лите-
ратуре не применяется.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, фи зическая
величина, характеризующая противодействие электрич. цепи
(проводника) движущимся в ней носителям электрического
тока. Э. с. обусловлено преобразованием электрич. энергии
в др. виды. Э. с., связанное с необратимым преобразова-
нием электрич. энергии (преим. в тепловую), наз. актив-
ным (обозначается R). Оно выражается отношением актив-
ной электрической мощности, поглощаемой на участке
цепи, к квадрату действующего значения тока на этом
участке. При пост, токе Э. с. цепи в соответствии с Ома
законом равно отношению приложенного к ней напряже-
ния (J к силе протекающего тока /: R=U/I. Активное
Э. с. зависит от св-в материала проводника, его формы,
размеров, а также от внеш, условий (в частности, от
темп-ры), частоты электрич. тока и др. факторов. Для
однородного по составу проводника длиной I и площадью
поперечного сечения S активное Э. с. пост, току R=qI/S,
где q — уд. электрич. сопротивление, характеризующее
материал проводника. Часто вместо q вводят удельную
электропроводность <j=1/q. С ростом темп-ры Э. с. про-
водников увеличивается, с понижением — уменьшается. При
очень низких темп-рах Э. с. нек-рых металлов и сплавов
падает до нуля (см. Сверхпроводимость). Активное Э. с.
перем, току больше, чем постоянному, из-за увеличения
плотности тока у поверхности проводника (см. Скин-
эффект), а также из-за потерь в магн. поле на вихревые
токи и магнитный гистерезис.
Э. с., обусловленное передачей энергии электрич. или
магн. полю, наз. реактивным (обозначается х). В цепи
(или её участке), обладающей только реактивным Э. с.,
при протекании перем, тока средняя за период электрич.
мощн. равна нулю. В случае синусоидального перем,
тока реактивное Э. с. выражается отношением амплитуды
напряжения на участке цепи к амплитуде тока через
этот участок. При последоват. соединении индуктивного
и ёмкостного элементов цепи реактивное Э. с. выражается
разностью индуктивного xl=coL и ёмкостного хс=1/юС
реактивных сопротивлений: x=<oL—1/<оС, где о — угловая
частота тока, L и С — индуктивность и ёмкость цепи.
Э. с. перем, току у цепи, обладающей как активным, так
и реактивным сопротивлениями, наз. полным (обознача-
ется Z). В случае синусоидального тока выражается отно-
шением амплитуды напряжения на участке цепи к ампли-
туде тока через этот участок и равно Z=VR24~x2 • Нали-
чие у цепи реактивной составляющей Э. с. вызывает сдвиг
фаз между напряжением и током. При несинусоидальном
токе полное Э. с. определяется отдельно для каждой
гармонич. составляющей. Единица Э. с. в СИ — ом.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ измеритель,
устройство для контроля электрич. прочности изоляции
изделия или (и) измерения её сопротивления. В режиме
контроля электрич. прочности с генератора испытат. напря-
жения (рис.) на изделие через контактирующее устр-во
подаётся пост, или перем, напряжение определённой вели-
чины. Реле времени поддерживает это напряжение в
течение заданного по условиям технологии промежутка
времени. Измерит, блок контролирует ток утечки, и
по его величине оператор или логич. устр-во выносит
суждение о годности электрич. изоляции данного изде-
лия. Если ток утечки превышает заданную величину,
изделия отбраковываются.
В режиме измерения сопротивления изоляции напряже-
ние, подаваемое на изделие с генератора испытат. на-
пряжения, постепенно увеличивается. Оператор (по индика-
тору) или логич. устр-во контролирует величину тока
утечки и при достижении определённого значения этого
тока фиксирует напряжение и соответствующее ему и за-
данному току утечки сопротивление изоляции. В отд. слу-
чаях сопротивление изоляции измеряется в условиях повыш.
влажности.
Проверке на электрич. прочность подвергаются резисто-
ры, конденсаторы, установочные изделия, дроссели и транс-
форматоры, электрич. соединители, корпуса и ножки ПП
Приборов И ИС И Т. Д. С. А. Преображенский.
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ,
элемент акустич. и акустоэлектронных устройств, пред-
назначенный для преобразования эл.-магн. энергии в акус-
тическую (энергию упругих колебаний) и обратно. В зави-
симости от направления преобразования различают Э. п.-
излучатели и Э. п.-приёмники. С помощью Э. п.-излучателей
осуществляют возбуждение акустич. колебаний в упругих
средах, а с помощью Э. п.-приёмников — приём и измере-
ние их параметров (интенсивность, амплитуду и др.).
В зависимости от типа возбуждаемых (или принимаемых)
акустич. колебаний различают Э. п. объёмных акустич. волн
(пьезоэлектрич., магнитострикционные преобразователи и
др.) и поверхностных (встречно-штыревые преобразова-
тели и др.). Большинство Э. п. линейны, т. е. удовлетво-
ряют требованию неискажённой передачи сигнала, и обра-
тимы, т. е. могут работать и как излучатели, и как приёмни-
ки. В Э. п. имеет место в основном двойное преобра-
зование энергии: электромеханическое, в результате к-рого
часть подводимой к преобразователю электрич. энергии
переходит в энергию колебаний нек-рой механич. системы,
и механоакустическое, при к-ром за счёт колебаний ме-
ханич. системы в среде создаётся звуковое поле.
Существуют Э. п., не имеющие механич. колебат. систе-
мы и возбуждающие акустич. колебания непосредственно
в среде (напр., электроискровой излучатель, возбуждаю-
щий интенсивные звуковые колебания в результате искро-
вого разряда в жидкости, и излучатель, действие к-рого
основано на электрострикции жидкостей). Эти излучатели
необратимы и применяются редко. К особому классу
Э. п. относятся приёмники звука (также необрати'мые),
принцип действия к-рых основан на изменении электрич.
сопротивления чувствительного элемента под действием
звукового давления, напр. угольный микрофон или
ПП приёмники, в к-рых используется т. н. тензорезис-
тивный эффект—зависимость сопротивления ПП от
механич. напряжений. В обратимых Э. п. при электро-
механич. преобразовании преобладает в основном преобра-
зование в механич. энергию энергии либо электрич. поля,
либо магнитного (и обратно). Такие Э. п. разделяют на
след. осн. группы: электродинамические преоб-
разователи, работа к-рых основана на взаимодействии
перем, электрич. тока с магн. полем (излучатели) и на эл.-
*
Электрической прочности измеритель. Струк-
турная схема измерителя электрической проч-
ности: 1 — генератор испытательного напряже-
ния; 2— измеритель тока утечки; 3—логиче-
ское устройство; 4 — блок индикации результа-
тов измерения; 5 — камера переменной влажно-
сти; 6 — устройство регистрации результатов
измерения.
623
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ
магн. индукции (приёмники), напр. громкоговоритель;
электростатические преобразователи, дей-
ствие к-рых основано на изменении электрич. ёмкости воз-
душного конденсатора при колебаниях одного из элект-
родов (в основном приёмники); пьезоэлектрические преоб-
разователи, действие к-рых основано на прямом и обрат-
ном пьезоэффекте; электромагнитные преобра-
зователи, действие к-рых основано на колебаниях фер-
ромагн. сердечника в перем, магн. поле и изменении магн.
потока при движении сердечника; магнитострикционные
преобразователи, действие к-рых основано на прямом и
обратном эффекте магнитострикции.
Для Э. п., используемого в качестве излучателя, на входе
задаются электрич. напряжение (J и ток I, определяющие
колебат. скорость v и звуковое давление р в создаваемом
им поле, а для Э. п., используемого в качестве приёмни-
ка,— звуковое давление р или колебат. скорость v, обус-
ловливающие напряжение U' и ток I' на его выходе.
Э. п.-излучатели характеризуются: чувствительностью, к-рая
равна отношению р на определённом расстоянии от него
на оси характеристики направленности к U или I; внутр,
сопротивлением, представляющим собой нагрузку для
источника электрич. энергии; акустоэлектрич. кпд г]а/эл=
-^ак/^эл! где WaK — активная излучаемая акустич. мощ-
ность, W3J1 — активная электрич. потребляемая мощность.
Эти параметры Э. п. зависят от частоты, а величины р
и Па/эл Достигают макс, значения на частотах механич.
резонанса, вследствие чего мощные излучатели делают,
как правило, резонансными. Э. п.-приёмник характеризует-
ся чувствительностью в режиме холостого хода Vxx=U'/p
и внутр, сопротивлением 2ЭЛ . По виду частотной зависи-
мости (J'/p различают широкополосные и резонансные
приёмники акустич. излучения. Конструкции Э. п. сущест-
венно зависят от их назначения и применения и поэтому
весьма разнообразны. В области высоких частот (десятки
МГц — десятки ГГц) широко применяются плёночные тек-
стурированные преобразователи и эпитаксиальные пре-
образователи.
Э= л. широко используют для излучения и приёма зву-
ка в технике связи и звуковоспроизведения, для измерения
и приёма упругих колебаний в УЗ технике, гидроакустике,
а также в качестве одного из осн. элементов акустооптич.
и акустоэлектронных устройств.
Лит.: Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962;
Ультразвуковые преобразователи, пер, с англ., М., 1972; Ультразвук.
Маленькая энциклопедия, М., 1979; Морозов А. И.„ Проклов В. В.,
Станкове кий Б. А., Пьезоэлектрические преобразователи для радио-
электронных устройств, М., 1981 =
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОЕ дХО, возникновение до-
полнительных радиоимпульсов (эхо-сигналов) при воздей-
ствии на кристалл или поликрист. образец (порошок)
двух или более радиоимпульсов. Механизм Э. э. основан на
нелинейном акустоэлектронном взаимодействии акустич.
Электроакустическое
>хо. Рис. 1. Временное
распределение импуль-
сов двухимпульсно-
го (а) и трёхимпульсно-
го (б) электроакустиче-
ского эха: t — время;
т, Т — время подачи вто-
рого и третьего радио-
импульсов.
Рис. 2. Дисперсионные
диаграммы, поясняющие
образование трёхим-
пульсного электроаку-
стического эка: и) — ча-
стота; к — волновой век-
тор.
волн, возбуждённых первым радиоимпульсом, с электрич.
полем последующих радиоимпульсов, вследствие чего
происходит генерация обратных акустич. волн. Э. э. наибо-
лее сильно проявляется в пьезоэлектрич. монокристаллах
и порошках пьезоэлектрич. кристаллов. Различают двух-
импульсное и трёхимпульсное Э. э.
Механизм эффекта двухимпульсного Э. э. состоит в сле-
дующем. Радиоимпульс в момент времени t—0 (рис. 1)
возбуждает с поверхности пьезокристалла акустич. волны,
к-рые распространяются в глубь кристалла. Частота этих
волн — о, волновой вектор — к, а амплитуда зависит от
анизотропии пьезоэлектрич. св-в и упругости кристалла,
его ориентации в приложенном электрич. поле, амплитуды
возбудившего их электрич. поля, а также качества обработки
поверхности кристалла. В момент времени т на образец
подаётся второй радиоимпульс с частотой 2<о, поле этого
радиоимпульса взаимодействует нелинейно с системой бе-
гущих акустич. волн. Взаимодействие прямой акустич. волны
(<ог к) и внеш, электрич. поля (2ш, 0) приводит к генера-
ции обратной волны (о, —1с). Поэтому второй радио-
импульс с частотой 2<i) в момент т меняет направление
распространения всех акустических волн на обратное.
В момент времени 2т все акустич. волны возвращаются
на поверхность пьезоэлектрич. кристалла и вследствие
прямого пьезоэффекта преобразуются в электрич. сигнал
двухимпульсного эха с частотой со, амплитуда к-рого зави-
сит от эффективности преобразования перем, электрич.
поля в акустич. колебания и обратно, от затухания
акустич. волн в кристалле, а также от уровня нелиней-
ности.
Трёхимпульсное эхо возникает примерно по такой же
схеме (рис. 2), но тогда, помимо второго импульса в момент
т, на кристалл подаётся третий импульс в момент Т с час-
тотой 2(о. Первый радиоимпульс в момент времени t=0
возбуждает с поверхности пьезоэлектрика акустич. волны,
распространяющиеся по всем направлениям в глубь кристал-
ла. Второй радиоимпульс в момент времени т, взаимо-
действуя с акустич. волной, вызывает появление стационар-
ной с пространств, периодом этой волны постоянной сос-
тавляющей электрич. поля. При наличии в кристалле при-
месей постоянная составляющая выводит их из состояния
равновесия и таким образом фиксирует в пространстве
информацию о взаимодействии прямой и обратной волн.
Третий радиоимпульс в момент времени Т воздействует на
неоднородные в пространстве примесные состояния (как на
встречно-штыревой преобразователь) и возбуждает акустич.
волны, к-рые в момент времени Т-|-т достигают поверх-
ности кристалла и преобразуются в электрич. сигнал
трёхимпульсного эха. При этом время Т должно быть мень-
ше времени релаксации, в течение к-рого восстанавливает-
ся равновесное распределение примесей, нарушенное взаи-
модействием волн.
Э. э. наблюдается в диапазоне частот от неск. десятков
МГц до неск. ГГц. При низких темп-рах время Г достигает
1 мес.
Долговрем. хранение информации, а также частотная
селективность позволяют использовать Э. э. в системах
обработки радиосигналов.
Лит.: Гуревич В. Л.. Кинетика фононных систем, М., 1980.
Л. А. Чернозатонский.
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ (ЭВП), электрон-
ные приборы, в к-рых рабочее пространство освобождено
от воздуха и защищено от окружающей атмосферы газо-
непроницаемой (вакуумно-плотной) оболочкой. Работа ЭВП
основана на взаимодействии потока эл-нов, испускаемых
катодом, с пост, и перем, электрич. и магн. полями. ЭВП
служат для разл. рода преобразований эл.-магн. энергии
(генерации, усиления и т. д.). К ним относятся вакуумные
электронные приборы (давление остаточных газов в
рабочем режиме обычно не превышает 10 Па) и газо-
разрядные приборы, заполняемые газом (чаще всего инерт-
ными газами, водородом) или парами металла (напр.,
ртути), причём давление газа (паров), как правило, значи-
тельно ниже атмосферного. Вакуумные электронные при-
боры охватывают след. осн. классы.
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЙ
624
1) Электронные лампы (триоды, тетроды, пентоды и др.),
в к-рых осуществляется электростатич. (с помощью электро-
дов) управление электронным потоком; предназначены гл.
обр. для усиления и генерирования электрич. колебаний
с частотой до 3-109 Гц. Осн. области применения электрон-
ных ламп — радиотехника, радиосвязь, радиовещание,
телевидение. 2) Э л е кт ро в а к у у м н ы е СВЧ приборы
(магнетроны и др. магнетронного типа приборы, клистроны,
лампы бегущей волны и т. д.) — приборы с динамич.
управлением током, в к-рых увеличение энергии СВЧ поля
происходит вследствие дискретного (напр., в клистронах)
или непрерывного (в ЛБВ, магнетронах, в мазерах на
циклотронном резонансе и др.) взаимодействия эл-нов с
СВЧ полем; предназначены для усиления, генерирования
и преобразования эл.-магн. сигналов с частотой от 3*108 до
3*1012 Гц. ЭВП СВЧ используются гл. обр. в устр-вах радио-
локации, телевидения (для передачи телевиз. сигналов по
линиям радиорелейной связи, спутниковым линиям), СВЧ
радиосвязи, телеуправления (напр., искусств, спутниками
Земли и космич. кораблями). 3) Электронно-лучевые
приборы (осциллографические электронно-лучевые прибо-
ры, кинескопы, функциональные электронно-лучевые при-
боры, запоминающие электронно-лучевые приборы и др.),
отличит, особенностью к-рых является использование управ-
ляемого по интенсивности и положению в пространстве
узкого пучка эл-нов (электронного луча), взаимодействую-
щего с мишенью или экраном прибора; предназначены для
разл. рода преобразований информации, представленной
в форме электрич. или световых сигналов (напр., визуали-
зации электрич. сигналов, преобразования двумерного
оптич. изображения в последовательность телевиз. сигналов
и наоборот). 4) Фотоэлектронные приборы (фотоэлектрон-
ные умножители, вакуумные фотоэлементы, электронно-
оптические преобразователи, передающие электронно-лу-
чевые приборы и др.), действие к-рых основано на исполь-
зовании фотоэффекта, преобразующие энергию оптич. из-
лучения в электрич. энергию либо преобразующие изо-
бражения в невидимых (напр., ИК) лучах в видимые изо-
бражения; применяются в устр-вах автоматики, телевиде-
ния, астрономии, ядерной физики, факсимильной связи
и т. д. 5) Вакуумные индикаторы (электронный индикатор
настройки, цифровые индикаторные лампы и др.), в к-рых
электрич. энергия преобразуется в световую энергию;
применяются, напр., в измерит, приборах, устр-вах отобра-
жения информации, радиоприёмниках. 6) Рентгеновские
трубки, предназнач. для получения рентгеновского излуче-
ния, возбуждаемого при бомбардировке твердотельной
мишени пучком ускоренных эл-нов; широко применяются
для просвечивания материалов (дефектоскопии), рентгено-
структурного и рентгеноспектрального анализа, для техно-
логич. целей, медицинской диагностики, терапии и т. д.
К классу ЭВП примыкают и нек-рые комбинир. приборы,
напр. электронно-полупроводниковые приборы, предназнач.
для генерирования и усиления видео- и радиосигналов
и содержащие наряду с электродами для управления
электронным пучком ПП структуру — мишень.
Лит. см. при ст. Электронные приборы
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЙ дибд, электро вакуумный
прибор, содержащий два электрода (катод и анод); раз-
новидность диода. Используется гл. обр. в качестве кенотро-
на. Характеризуется отсутствием обратного тока и выдер-
живает более высокие обратные напряжения, чем газо-
разрядные и ПП диоды. Э. д. подразделяются на низко-
вольтные маломощные (обратное напряжение не превышает
2 кВ, выпрямленный ток до 0,4 А), высоковольтные
маломощные (30 кВ, 0,002 А), высоковольтные импульсные
(60 кВ, 100 А), высоковольтные рентгеновские (220 кВ,
2 А). С развитием полупроводниковой электроники низко-
вольтные маломощные Э. д. вытесняются более простыми
в эксплуатации ПП диодами.
ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА (эдс) (8), физическая
величина, характеризующая действие сторонних (непотен-
циальных) сил, приводящих в движение заряженные час-
тицы внутри источников тока. Напр., в генераторах —
это силы со стороны вихревого электрич. поля, возникаю-
щего при изменении магн. поля со временем, или Лоренца
сила, действующая со стороны магн. поля на эл-ны в дви-
жущемся проводнике; в гальванич. элементах и аккуму-
ляторах — это хим. силы.
Эдс равна отношению работы, совершаемой сторонними
силами по перемещению электрич. заряда по заданному
пути, к величине этого заряда; в замкнутом контуре L:
£ = $Л£,Ш,
где Е{ — проекция напряжённости поля сторонних сил на
направление элемента контура интегрирования dl. Эдс опре-
деляет силу тока в цепи при заданном её сопротивлении
(см. Ома закон). Эдс источника тока равна разности
электрических потенциалов на его электродах при разомкну-
той внеш, цепи, т. е. в отсутствие электрич. тока в
источнике. Единица эдс в СИ — вольт.
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА, раздел физики, охватывающий
изучение законов эл.-магн. поля в разл. средах и в вакууме.
Включает в себя огромную совокупность явлений, в к-рых
осн. роль играют взаимодействия между заряженными
ч-цами, осуществляемые посредством эл.-магн. поля. Разли-
чают Э. классическую и квантовую. Классическая Э.
подразделяется на макроскопическую и микроскопическую.
В макроскопич. Э. не учитывается электронно-атомная
структура среды. Законы макроскопич. Э. сформули-
рованы в Максвелла уравнениях, к-рые позволяют опре-
делить значения характеристик эл.-магн. поля — напря-
жённость электрич. поля и магн. индукцию — в зависи-
мости от распределения в пространстве электрич. зарядов
и токов. В микроскопич. Э. в-во (среда) рассматривается
как совокупность электрически заряженных ч-ц (эл-нов и
атомных ядер), движущихся в вакууме. Связь полей этих
ч-ц (микроскопич. полей), существенно изменяющихся на
междуатомных расстояниях, с плотностью микроскопич.
зарядов и токов отд. эл-нов или др. заряженных ч-ц
даётся Лоренца — Максвелла уравнениями; усреднение
микроскопич. полей приводит к ур-ниям Максвелла. На
законах классич. Э. базируются, в частности, теория рас-
пространения радиоволн в разл. средах, теория и расчёт
трактов передачи эл.-магн. энергии, электронных устр-в
радиодиапазона.
В основе квантовой Э. лежит представление о том,
что энергия эл.-магн. поля может изменяться только опре-
делёнными дискретными порциями — квантами. Носите-
лями квантовых св-в эл.-магн. поля являются фотоны. Про-
цессы взаимодействия эл.-магн. поля с заряженными
ч-цами, эффекты поглощения и испускания эл.-магн. излу-
чения в-вом, эл.-магн. взаимодействия ч-ц между собой и
др. процессы рассматриваются в квантовой Э. как обмен
фотонами. Квантовая Э.— наиболее разработанная часть
квантовой теории поля. К числу важнейших проблем,
к-рые не нашли объяснения в классич. Э., но успешно
разрешены квантовой Э., относятся тепловое излучение
тел, рассеяние рентгеновских лучей на свободных (точ-
нее, слабосвязанных) эл-нах (эффект Комптона), излучение
и поглощение фотонов атомами и более сложными сис-
темами, испускание фотонов при рассеянии быстрых эл-нов
во внеш, полях (тормозное излучение) и др. явления,
протекающие в малых пространственно-временных интер-
валах. М. Н= Девятков.
ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ электро-
вакуумных СВЧ приборов, совокупность устройств,
с помощью к-рых осуществляется формирование необ-
ходимых для работы приборов электрич. СВЧ полей в прост-
ранстве взаимодействия с электронным потоком, а также
связь приборов с внеш. СВЧ трактами. Э. с. наряду с
электронно-оптическими системами определяют осн. пара-
метры ЭВП СВЧ: кпд, коэф, усиления, частотные и шумо-
вые характеристики, стабильность работы. Для формирова-
ния электрич. СВЧ поля в пространстве взаимодействия
Э. с. содержат резонаторы (напр., в клистронах) или замед-
ляющие системы (в лампах бегущей волны и магнетрон-
625
ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ
ного типа приборах), для связи с внеш. СВЧ трактами —
ввод и вывод энергии. Э. с. могут быть снабжены внутри-
вакуумными СВЧ поглотителями, позволяющими предотвра-
тить возбуждение паразитных колебаний, нарушающих
нормальную работу прибора, и получить требуемые для
обеспечения оптимального взаимодействия добротности
резонаторов на рабочем виде колебаний. Для уменьше-
ния нежелат. отражений волн, напр. в замедляющих сис-
темах и выводах энергии, в Э с. применяют разл. по
конструкции и принципу действия согласующие элементы
(согласующие штыри, диафрагмы и т. д.). В мощных ЭВП
СВЧ Э. с. имеют систему охлаждения — для отвода тепла,
выделяемого вследствие потерь СВЧ энергии либо оседания
электронного потока (см. Токооседание). Б в. Прокофьев.
ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ИНДИКАТОР, при-
бор для визуального воспроизведения информации, в
к-ром для преобразования электрич. сигнала в световое
изображение используется свойство электролюминесцент-
ного слоя излучать свет при воздействии на него перем,
электрич. поля; разновидность электролюминесцентного
прибора отображения информации. Различают мозаичные
и матричные Э. и. Мозаичный Э. и. состоит из электро-
люминесцентных излучателей, представляющих собой плос-
кие конденсаторы с общим прозрачным электродом на
одной стороне слоя электролюминофора (обычно
ZnS. активированного Мп, Си и др. элементами) и фигур-
ными электродами — на другой. Яркость люминесценции
лежит в диапазоне 30—400 кд/м2 (для жёлтого, зелёного
и синего цветов свечения) и 5—40 кд/м2 (для красного).
Амплитуда возбуждающего электрич. напряжения ок. 220 В,
частота 50—2000 Гц. Размеры мозаичного Э. и. достигают
300X300 мм, толщина прибора не превышает 10 мм. Мо-
заичные Э. и= применяются для отображения цифро-
буквенной и символьной информации в устр-вах вычислит,
техники, а также в пультах управления сложными комплек-
сами (напр., на атомных электростанциях).
В совр. матричных Э. и. (см. Матричный индикатор) в
качестве электролюминесцентного слоя используется плён-
ка Zn, активированная Мп. По обе стороны плёнки последо-
вательно расположены тонкий (доли мкм) слой оксида
иттрия и системы прозрачных полосок-электродов. Полоски
одной системы — на одной стороне плёнки — параллельны
между собой и расположены перпендикулярно полоскам
др. системы — на др. стороне плёнки (напр., горизонталь-
ная и вертикальная системы электродов). Подача на к.-л.
горизонтальный электрод положит, импульса, а на верти-
кальный— отрицат. импульса обеспечивает создание на
выбранном элементе индикатора удвоенного электрич. поля
[+U—(—(J)=2(J]. При этом на др. элементах (в местах
«пересечения» горизонтальных и вертикальных полосок)
создаётся одинарное (U) поле, что затрудняет индивидуаль-
ное управление яркостью отд. элемента. Однако в силу
высокой нелинейности тонкоплёночного электролюми-
несцентного слоя отношение L2u/Lu (где L2l/ и яркости
при напряжениях 2U и U соответственно) достаточно велико
(~105), так что паразитное фоновое возбуждение при мат-
ричном управлении Э. и. отсутствует. Введение оксидных
слоёв иттрия обеспечивает повыш. яркость Э. и., защиту
электролюминесцентного слоя от разрушения электрич.
полем и длит. (св. 104 ч) срок службы. Суммарная толщина
излучающего и оксидных слоёв составляет ~1 мкм, что
обусловливает их высокую прозрачность. Расположение
матричного Э. и. на чёрной подложке приводит к сильному
поглощению внеш, светового потока и позволяет получить
высококонтрастное изображение при яркости Э. и. 30—
100 кд/м2 и внеш, освещённости неск. тыс. лк. К нач.
90-х гг. на основе матричных Э.-и. созданы первые
плоские дисплеи для персональных компьютеров.
Лит..- Прикладная электролюминесценция, под ред. М. В. Фока, М.,
1974. И. Я. Лямичев.
ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЁНТНЫИ ИСТОЧНИК СВЕ-
ТА, устройство, предназначенное для преобразования
электрич. энергии в оптич. излучение, действие к-рого
основано на возникновении люминесценции, возбуждаемой
перем, электрич. полем. Обычно представляет собой
плоский конденсатор с расположенным между его обклад-
ками слоем электролюминофора. При подаче на
обкладки конденсатора перем, напряжения с частотой
50—2000 Гц и амплитудой 200—400 В возникает равно-
мерное свечение электролюминесцентного слоя с яр-
костью до 400 кд/м2. Световая отдача Э. и. с. составляет
10—15 лм/Вт, что на 1—2 порядка выше, чем в лампах
накаливания. Важное преимущество Э. и. с. по сравнению
с др. источниками света — возможность получения боль-
ших (400X 400 мм и более), равномерно светящихся
поверхностей, необходимых, напр., для создания бестенево-
го освещения. Кроме того, для Э. и. с. характерны малая
толщина устр-ва (обычно не более 10 мм) и возможность
получения световых потоков с разл. цветом свечения.
Осн. недостаток Э. и. с.— существенно меньшие, чем, напр.,
в люминесцентных лампах, световые потоки, что ограничи-
вает применение этих источников для общего освещения.
Э. и. с. применяются гл. обр. для просмотра рентге-
новских плёнок, диапозитивов большой площади, под-
светки шкал приборов и т. д.
Лит.; Прикладная электролюминесценция, под ред. М. В. Фока, М., 1974.
И. Я. Лямичев.
ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ преобразова-
тель ИЗОБРАЖЕНИЯ, прибор, действие к-рого основа-
но на явлении электролюминесценции (см. Люминесцен-
ция), предназначенный для преобразования кратковременно
проецируемого изображения в рентгеновских или ИК лучах
в длительно сохраняемое изображение в видимых лучах.
Состоит из металлич. пластины — электрода, на остекло-
ванную поверхность к-рой последовательно нанесены слой
люминофора и прозрачный электропроводящий слой (окси-
да олова или индия). На электроды в режиме записи
и воспроизведения информации подаётся перем, напря-
жение 200—400 В (частота 50—1000 Гц). Рентгеновское
(или ИК) излучение, меняя проводимость электролюми-
нофора, увеличивает напряжение на стеклянном слое,
что создаёт в стекле проводящие микроканалы. Появление
микроканалов связывают с обратимым электрич. пробоем;
число их пропорционально интенсивности излучения. Про-
водящая способность стекла сохраняется длит, время,
поэтому свечение электролюминесцентного слоя в Э= п. и.
продолжается и после прекращения рентгеновского облу-
чения. Яркость Э. п. и. обычно мала и не превышает 3—
5 кд/м2 при интенсивности облучения 0,5 Р. Разрешаю-
щая способность составляет 10—15 лин/мм; время сохра-
нения изображения до 5 мин; толщина прибора, как
правило, менее 10 мм; размеры рабочей поверхности —
300X300 мм.
Э. п. и. применяют в устр-вах неразрушающего контроля,
дефектоскопии (вместо рентгеновской плёнки, к-рая может
использоваться лишь однократно) и т. д.
Лит.: Прикладная электролюминесценция, под ред= М. В. Фока, М.,
1974. И. Я. Лямичев.
ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЁНТНЫИ ПРИБОР ОТО-
БРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ, твердотельный отобра-
жения информации прибор, действие к-рого основано на
возникновении люминесценции, возбуждаемой перем,
электрич. полем.
Для отображения малых рбъёмов информации исполь-
зуют мозаичные электролюминесцентные индикаторы и
мнемосхемы (число элементов изображения обычно не пре-
вышает 102—103). Отображение больших объёмов инфор-
мации (вплоть до телевизионной) требует применения мат-
ричных индикаторов. Осн. преимуществами Э. п. о. и. по
сравнению с др. приборами этого класса являются их малая
толщина (обычно до 10 мм) и высокое качество изобра-
жения в случае мозаичных экранов; недостатком -— слож-
ная система управления. Решение проблемы управления
методами схемотехники затруднено необходимостью фор-
мирования высоких напряжений на входах электролюмине-
сцентной панели Прибора. Э. п. о= и. мозаичного типа при-
меняются в пультах управления сложными комплексами
(на атомных и тепловых электростанциях, заводах и т. д.),
40 Энц. словарь «Электроника:
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ
626
Э. п. о. и. матричного типа — в дисплеях ЭВМ (гл. обр. в
персональных компьютерах).
Лит,.- Прикладная электролюминесценция, под ред- М. В. Фока, М.,
1974. И. Я. Лямичев.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЭНЕРГИЯ, энергия, к-рой об-
ладает электромагнитное поле. Состояние эл.-магн. поля
как материальной среды количественно характеризуется
объёмной плотностью Э-э. w:
W
ED ВН
2'2’
где Е и Н — векторы напряжённостей электрич. и магн.
полей; D и В — векторы электрич. и магн. индукции. Э. э.
W, заключённая в данный момент времени в замкнутом
объёме V, определяется по ф-ле:
W = ^wdV=^v{ED + BH)dV.
Э. э. может перемещаться в пространстве с нек-рой
скоростью (см. Групповая скорость). Плотность потока Э. э.,
переносимой эл.-магн. волнами, определяется Пойнтинга
вектором. В ряде явлений Э= э. может выступать как кван-
товая величина. К таким явлениям относятся, напр., про-
цессы излучения и поглощения света атомами и молеку-
лами (см. Квантовые переходы), внеш, и внутр, фотоэффек-
ты, процессы теплового излучения.
Одна из осн. задач электроники состоит в создании
источников Э. э., используемых в радиолокации, электро-
связи, энергетике и др. областях. В СВЧ диапазоне высокие
уровни Э. э. получают с помощью ЭВП (магнетронов, ЛБВ,
ЛОВ, клистронов, триодов, тетродов и т. п.); в этих прибо-
рах Э. э. получают в результате взаимодействия электрон-
ного потока с эл.-магн. полем. Успехи квантовой электроники
позволили создать приборы (лазеры, мазеры), дающие
возможность концентрировать Э. э. в пространстве, во
времени и в узком спектральном интервале. Использование
таких приборов как источников Э. э. привело к рождению
новых областей науки и техники — нелинейной оптики,
голографии, лазерной технологии, лазерной химии и др.
Лит.: Вайнштейн Л. А., Электромагнитные волны, 2 иэд., М., 198В.
, М. Б. Голант.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ, особая форма материи,
посредством к-рой осуществляется взаимодействие между
заряженными частицами. Представляет собой взаимосвязан-
ные переменные электрическое поле и магнитное поле.
Взаимная связь электрич. и магн. полей заключается в
том, что всякое изменение одного из них приводит к появ-
лению другого: перем, электрич. поле, порождаемое уско-
ренно движущимися зарядами (источником) возбуждает в
смежных областях пространства перем, магн. поле, к-рое,
в свою очередь, возбуждает в прилегающих к нему
областях пространства перем, электрич. поле, и т. д. Таким
образом, Э. п. распространяется от точки к точке простран-
ства в виде электромагнитных волн, бегущих от источника.
Благодаря конечности скорости распространения Э. п. оно
может существовать автономно от породившего его источ-
ника и не исчезает с устранением источника (напр., радио-
волны не исчезают с прекращением тока в излучившей
их антенне).
Э. п. в вакууме описывается напряжённостью электри-
ческого поля Е и магнитной индукцией В. Э. п. в среде
Электромагнитные волны. Шкала электромагнит-
ных ВОЛН.
характеризуется дополнительно двумя вспомогат. величина-
ми: напряжённостью магнитного поля Н и электрической
индукцией D. Связь компонентов Э. п. с зарядами и то-
ками описывается Максвелла уравнениями.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ, электромагнитные
колебания, распространяющиеся в пространстве с конеч-
ной скоростью, зависящей от свойств среды. Существо-
вание Э. в. предсказано англ, физиком М. Фарадеем в
1832. Др. англ, учёный Дж. Максвелл в 1865 теоретически
показал, что эл.-магн. колебания не остаются локализован-
ными в пространстве, а распространяются во все стороны
от источника (см. Максвелла уравнения). Теория Максвелла
позволила единым образом подойти к описанию радио-
волн, оптического излучения, рентгеновского излучения,
гамма-излучения. Оказалось, что все эти виды излуче-
ния — Э. в. с разл. длиной волны X, т. е. родственны
по своей природе. Каждое из них имеет своё определён-
ное место в единой шкале Э. в. (рис.).
Распространяясь в средах, Э. в., как и всякие др. волны,
могут испытывать преломление и отражение на границе
раздела сред, дисперсию, поглощение, интерференцию;
при распространении в неоднородных средах наблюдаются
дифракция волн, рассеяние волн и др. явления. Прост-
ранств. распределение напряжённостей электрич. Е (г, t) и
магн. Н (г, t) полей, определяющее тип волны (плоские,
сферич., цилиндрич. и т. п.), вид поляризации (см. Поля-
ризация электромагнитных волн) и др. особенности Э. в.,
задаются, с одной стороны, характером источника излуче-
ния, с другой — св-вами среды, в к-рой они распростра-
няются. В однородной и изотропной среде вне области,
занятой зарядами и токами, уравнения Максвелла приводят
к волновым уравнениям, описывающим, в частности, рас-
пространение плоских монохроматич. линейно поляризован-
ных Э. в.:
Е = £()cos (kr — со/ + <р),
Н = HQcos (kr — ы/ -|- q?),
где Ео и Но — амплитуды колебаний электрич. и магн.
полей, gj — круговая частота эл.-магн. колебаний, к—
волновой вектор, <р — начальная фаза колебаний. Если среда
неоднородна или содержит поверхности, на к-рых скачком
изменяются её электрич. либо магн. св-ва, или если в прост-
ранстве имеются проводники, то тип возбуждаемых и рас-
пространяющихся Э. в. может существенно отличаться от
плоской линейно поляризованной волны.
В изотропной среде фазовая скорость гармонич. Э. в.
v= 1 /д/ер,, где е и р,— абсолютные диэлектрич. и магн.
проницаемости среды. В вакууме скорость распространения
Э. в. равна с=3-108 м/с. Групповая скорость Э. в. в изо-
тропной среде совпадает с v, если отсутствует дисперсия.
При наличии же дисперсии или анизотропии групповая
скорость может отличаться от фазовой. Плотность потока
энергии 5, переносимой Э. в., определяется Пойнтинга
вектором: 5=[Е Н]. Т к. в изотропной среде векторы
Е, Н и к образуют правовинтовую систему, то S совпадает
с направлением распространения Э. в. В анизотропной среде
(в т. ч. вблизи проводящих поверхностей) S может не
совпадать с направлением распространения Э. в.
Э. в. разл= диапазонов длин волн характеризуются разл.
способами возбуждения и регистрации, по-разному взаимо-
действуют с в-вом и т. д. Процессы излучения и поглоще-
ния Э. в. от самых длинных до ИК излучения достаточно
627
ЭЛЕКТРОН
полно описываются соотношениями классич. электро-
динамики. В диапазонах более коротких длин волн, в особен-
ности в диапазонах рентгеновских и у-лучей, доминируют
процессы, имеющие существенно квантовую природу и мо-
гут быть описаны только в рамках квантовой электроди-
намики на основе представлений о дискретности этих
процессов.
Э. в. широко используются в радиосвязи, радиолокации
телевидении, медицине, биологии, физике, астрономии и
мн. др. областях науки и техники.
Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества. 9 изд., М., 1976;
Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория поля, 7 и эд., М., 198В; их же.
Электродинамика сплошных сред. 2 изд., М., 1982; Ландсбе рг г. с.
Оптика, 5 изд., М., 1976.
ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА, приёмно-усили-
тельная лампа (обычно триод или тетрод), служащая ^ля
усиления и измерения малых пост, токов (10 —10 А
и менее). Применяется в ламповых электрометрах, галь-
ванометрах и др. радио- и электроизмерит. приборах; ра-
ботает по принципу лампы с катодной сеткой. Гл. особен-
ность Э. л.— малые сеточные токи, появление к-рых связано
с поверхностной проводимостью изоляторов, термо- и
фотоэлектронной эмиссией управляющей сетки и иониза-
цией остаточных газов в баллоне лампы. Для умень-
шения утечки тока по изоляции управляющую сетку Э. л.
выводят наружу в верх, части баллона, а изнутри обычно
закрепляют на кварцевых изоляторах. С наружной стороны
баллон покрывают плёнкой кремнийорганич. соединений,
обладающей высокими изоляц. св-вами. Термоэлектронную
эмиссию сетки подавляют снижением темп-ры катода до
750—800 К; при этом ослабляется засветка сетки и, как
следствие, снижается фотоэлектронная эмиссия. Снижение
ионного тока достигается уменьшением анодного напря-
жения ниже порога ионизации остаточных газов (менее
10 В). Указанные конструктивно-технологич. меры в сочета-
нии с использованием светонепроницаемых экранов позво-
ляют уменьшить сеточный ток Э. л. до 10 А и менее.
Осн. параметры Э. л. — крутизна анодно-сеточной характе-
ристики и коэф, усиления обычно не превышают 100 —
120 мкА/B И 1,5-2,2 соответственно. Н. В. Черепнин.
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, зависимость
между механич. напряжениями, смещениями и скоростями
разл. частей среды или механич. упругой системы и напря-
жённостью электрич. и (или) магн. полей. Широко исполь-
зуется в технике и эксперим. физике в устр-вах для
преобразования электрич. и (или) магн. энергии в механи-
ческую, а в случае обратимости физ. механизма Э. с.—
и для обратного преобразования (см., напр.. Электро-
акустический преобразователь). Количественно Э. с. харак-
теризуется статич. и динамич. коэф. Э. с. Квадрат ста-
тического коэффициента Э. с. равен той части
запасаемой при нулевой частоте электрич. или магн. энер-
гии, к-рая может перейти в механическую; характери-
зует среду (систему) и физ. механизм Э. с. Динамичес-
кий коэффициент Э. с. характеризует конкретное
устр-во, реализующее Э. с. для преобразования энергии
перем, полей; обычно равен статич. коэф. Э. с. или
меньше его из-за неоднородного распределения полей в
устр-ве.
Лит.: Харкевич А. А., Теория преобразователей, М.— Л., 1948; Фи-
зическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 1, ч. А, М., 1966,
Ультразвуковые преобразователи, под ред. Е. Кикучи, пер. с англ.,
М., 1972; Морозов А. И., Проклов В. В., Станковский Б. А., Пьезо-
электрические преобразователи для радиоэлектронных устройств, М.,
1981. Е. К. Грищенко.
ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ, разно-
видность музыкальных инструментов, в к-рых звук создаёт-
ся в результате генерирования, усиления и преобразова-
ния электрич. сигналов при помощи электронной аппара-
туры, управляемой исполнителем. Одним из первых Э. и.
является «тёрменвокс» (по имени сов. изобретателя
Л. С. Термена и лат. vox — звук), впервые продемонст-
рированный в 1920. Практически любой Э. и. содержит
возбудитель (генератор) электрич., механич. или акустич.
колебаний, усилитель электрич. колебаний звуковой частоты,
преобразователь электрич. колебаний в звуковые (излу-
чатель звука) и вспомогат. (переключатели регистров, ре-
гуляторы интенсивности звука и др.) устр-ва. Распростра-
нение получили адаптерные и электронные Э. и.
В адаптерных Э. и. механич. колебания, возбуждае-
мые традиционным для данного вида инструментов спосо-
бом, преобразуются адаптером в электрич. сигналы, к-рые
после усиления и коррекции (при необходимости) по час-
тоте преобразуются громкоговорителями в звук. К таким
Э. и. относятся щипковые инструменты (электрогитары,
мандолины и т. п.) и клавишные (баяны, аккордеоны,
фортепьяно и др.).
В электронных Э. и. возбуждение и преобразование
колебаний обеспечиваются при помощи только электрон-
ных устр-в. Э. и. этого типа подразделяются на одноголос-
ные (мелодические) и многоголосные. Одноголосные Э. и=,
как правило, содержат один электронный генератор с
плавно изменяющейся частотой (т. н. инструменты с не-
фиксир. строем). Регулирование частоты генерируемых ко-
лебаний зависит от исполнителя, к-рый может плавно её
менять, напр., скользя пальцем по грифу или перемещая
руку в воздухе около спец, антенны. В многоголосных
Э. и. имеется неск. электронных генераторов (обычно 12)
с плавно меняющейся частотой либо настроенных на опре-
делённые частоты, соответствующие полутонам равномер-
но темперированного музыкального строя (т. н. инструмен-
ты с фиксир. строем).
В состав электронных музыкальных инструментов входят
также устр-ва для придания звукам желаемых тембровых
динамич. и исполнит, штрихов и оттенков (затухание,
вибрато, тремоло и др=). Э= и. обладают очень широкими
возможностями, они позволяют, напр., создавать звуковые
эффекты, к-рые нельзя получить на обычных музыкаль-
ных инструментах, в т. ч. совершенно новые тембры,
к-рых нет в действительности.
Лит.: Кузнецов Л. А., Основы теории конструирования, производст-
ва и ремонта электромузыкальных инструментов, М., 1981.
А. Н. Енгалычев-
ЭЛЕКТРОН (от греч. elektron — янтарь) (е, е"), первая
элементарная частица, открытая в физике (англ, учёным
Дж. Дж. Томсоном в 1897), наименьший материальный
носитель электрич. заряда, известный в природе. Электрич.
заряд Э. условились считать отрицательным в соответст-
вии с более ранним соглашением называть отрицательным
заряд наэлектризованного янтаря (отсюда назв.— Э.).
Совр. (нач. 90-х гг. 20 в.) значения заряда (е) и массы
(me) Э^е=—1 .60217733(49) • 10-'9 Кл; те^0,91093897(54)Х
ХЮ кг (в скобках указаны ср. квадратические ошибки в
последних значащих цифрах). Кроме заряда и массы Э.
обладит собств. ^лагнитным моментом це=9,2847701 (31 )Х
ХЮ Дж-Тл , а также собств. механич. моментом
(спином), равным h/2, где — постоянная Планка. Тем
самым Э. подчиняется статистике Ферми — Дирака (см.
Ферми —^Дирака распределение). Античастица Э.— по-
зитрон (е ), представляющая собой ч-цу с той же массой,
что у Э., но с противоположным по знаку зарядом. Поня-
тие «размер Э.» имеет условный характер. Количеств,
оценку размеров Э. можно дать лишь сделав нек-рые пред-
положения о природе его инертной массы. Согласно клас-
сич. электродинамике, Э. представляет собой ч-цу, дви-
жение к-рой подчиняется Лоренца — Максвелла уравне-
ниям, вследствие чего масса Э. хотя бы частично имеет
эл.-магн. природу. Величину ге=е2/тес2«10-- см (с —
скорость света в вакууме), вычисленную при условии, что
вся масса Э. имеет эл.-магн. природу, принято наз. клас-
сич. радиусом Э= Согласно же квантовой механике, Э.
(как и всякий др. материальный микрообъект) обладает не
только корпускулярными, но и волновыми св-вами (ги-
потеза о дуализме волна — ч-ца, выдвинутая франц, физи-
ком Л. де Бройлем в 1924). Соответствующая дебройлев-
ская длина волны Э. X=2nh/mev, где v — скорость движе-
ния Э. Поэтому Э., подобно свету, могут испытывать
интерференцию и дифракцию.
Э.— составная часть атомов; их число в нейтральном
атоме равно ат. номеру, т. е. числу протонов в ядре.
Образуя электронные оболочки атомов, Э. определяют
40’
ЭЛЕКТРОНВОЛЬТ
628
оптич., электрич., хим. и др. св-ва атомов и молекул и тем
самым — св-ва жидкостей и твёрдых тел, напр. их электро-
проводность. Так, электрич. ток в металлах и ПП пред-
ставляет собой направленное движение Э., причём послед-
ние ведут себя в кристаллах почти как свободные ч-цы
с зарядом е, но их эффективная масса может значитель-
но отличаться от те как в большую, так и в меньшую
сторону (см. также Зонная теория). Свободные Э. могут
быть выделены из в-ва при его нагревании (термо-
электронная эмиссия), облучении светом (фотоэффект), при
воздействии электрич. поля (автоэлектронная эмиссия,
холодная эмиссия), бомбардировке Э. (вторичная электрон-
ная эмиссия), ионами (ионно-электронная эмиссия). На
этих и др. явлениях основаны принципы работы электрон-
ных приборов. Электронные пучки широко используются
в электронно-лучевой технологии (для плавления, испаре-
ния, сварки материалов), субмикронной литографии и др.
областях.
Лит.: Андерсон Д., Открытие электрона, пер. с англ., М., 1968.
- Б. Г. Идлис.
ЭЛЕКТРОНВОЛЬТ, внесистемная единица энергии, до-
пускаемая к применению в науч, трудах по физике; равна
энергии, к-рую приобретает заряженная частица, несущая
1 элементарный заряд (заряд электрона), при перемещении
в ускоряющем электрич. поле между двумя точками
с разностью потенциалов 1 В. Обозначения: рус.— эВ,
междунар.— eV. Часто в Э. выражают массу элементар-
ных ч-ц. Энергия, соответствующая одной атомной едини-
це массы, равна 931,49432(28) МэВ; 1 эВ = 1,60219Х
ХЮ 19 Дж.
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА
(ЭВМ), предназначена для автоматич. дискретной обработ-
ки информации с помощью устр-в и элементов, выпол-
ненных на электронных приборах. Относится к категории
информац. машин (в отличие от энергетических и рабо-
чих), к-рые лишь в силу историч. преемственности наз.
вычислительными машинами, по существу же совр.
ЭВМ — это комплекс технических (аппаратных) и програм-
мных средств; являются универсальным инструментом для
обработки информации, представленной в дискретном
виде в цифровой, буквенной, графич. или речевой форме
(см. Цифровая вычислительная машина) либо в виде не-
прерывно изменяющихся физ. величин (см. Аналоговая
вычислительная машина).
Процесс обработки информации в ЭВМ состоит из мно-
жества типовых операций, к-рые в соответствии с задан-
ной программой выполняются логическими элементами над
электрич. сигналами, представляющими (в кодированной
форме) как собственно информацию, так и команды (пред-
писания) программы; имеющиеся в ЭВМ механизмы осу-
ществляют лишь вспомогат. ф-ции, напр. перемещают
носитель данных (перфокарты, магн. ленту и др.). Ре-
зультаты обработки либо регистрируются на бумаге (или
к.-л. её заменителе) и выдаются оператору (пользователю)
в виде текста, таблицы, графика, чертежа, либо отобра-
жаются на экране ЭЛП в форме, наиболее удобной для
восприятия (см. Дисплей). Высокое быстродействие элект-
ронных устр-в и элементов (до 10й—10' переключений
за 1 с) обеспечивает ЭВМ возможность выполнять за
сравнительно короткий промежуток времени (минуты, часы)
такой объём работы, к-рый при обычных («ручных») мето-
дах обработки информации потребовал бы неск. недель
или месяцев труда целого коллектива специалистов или же
вообще не осуществим «вручную». Кроме того, существует
ряд задач, требующих либо переработки огромного кол-ва
информации за определённый промежуток времени (напр.,
экономико-статистич. расчёты, оптим. планирование, прог-
нозирование), либо учёта и анализа большого числа
быстро меняющихся исходных данных и случайных помех
(напр., оптим. управление в реальном масштабе времени
сложным технологич. процессом, ядерными реакторами,
летат. аппаратами, эксперим. установками ядерной физи-
ки), решение к-рых без ЭВМ практически невозможно.
В состав техн, средств ЭВМ, как правило, входят центр,
устр-ва — процессор (осуществляет собственно обработку
информации и организует работу остальных устр-в ЭВМ),
пульт управления (обеспечивает взаимодействие оператора
с ЭВМ), оперативное запоминающее устройство (хранит
программу работ, исходные данные, промежуточные и
конечные результаты вычислений, входную и выходную
информацию), а также периферийные устройства (служат
для хранения больших объёмов информации, обеспечи-
вают ввод и вывод данных). Конструктивно центр,
устр-ва ЭВМ могут быть выполнены в виде отд. моду-
лей либо могут объединяться в единую конструкцию; пе-
риферийные устр-ва обычно выполняются в виде авто-
номных напольных или настольных аппаратов.
Программные средства ЭВМ (программное обеспечение)
содержат операц. системы (управляющую и обрабатываю-
щие программы), пакеты прикладных программ и програм-
мы техн, обслуживания.
ЭВМ принято подразделять на универсальные (общего
назначения) и специализированные. Первые обладают алго-
ритмич. универсальностью и предназначены для решения
широкого круга задач; переход от решения одной задачи
к решению другой состоит лишь в смене программы вы-
числений и исходных данных. Специализир. ЭВМ ориен-
тированы на решение огранич. круга задач. Наибольшее
применение в нар. х-ве, разл. областях науки и техники
находят универсальные ЭВМ.
Первые ЭВМ появились в сер. 40-х гг. 20 в. и перво-
начально охватывали все типы вычислит, устр-в (аналого-
вые, цифровые и гибридные), в к-рых осн. функцион.
узлы и элементы выполнялись на электронных приборах.
С сер. 70-х гг. термин «ЭВМ» в науч., техн, и популярной
литературе употребляется в основном применительно к
цифровым ЭВМ.
Совр. состояние и развитие ЭВМ всегда обусловливается
фундаментальными достижениями электронной техники,
особенно в области науч, и конструкторско-технологич.
разработок элементной базы (электронных приборов и
устр-в), в значит, степени определяющей функцион.
возможности, структуру и технико-эксплуатац. характерис-
тики ЭВМ. Именно поэтому понятие «поколение ЭВМ»
в первую очередь связано с поколениями элементной
базы и физ. принципами её реализации. Принято выделять
след, поколения ЭВМ: на электронных лампах (40—
50-е гг.), на дискретных ПП приборах (50—60-е гг.), на
интегральных схемах (60—70-е гг.) и больших интеграль-
ных схемах (70—80-е гг.). Переход от одного поколения
ЭВМ к др. характеризуется не только совершенствованием
элементной базы, но и изменением структуры ЭВМ,
расширением их функцион. возможностей, достижением
более высоких техн, показателей и эксплуатац. характе-
ристик.
ЭВМ первого поколения строились на дискретных
радио- и электрокомпонентах и ЭВП, использовавшихся
в качестве усилительно-формирующих элементов. В ЗУ
этих ЭВМ применялись магн. барабаны (см. Носитель дан-
ных), УЗ линии задержки и электронно-лучевые запоми-
нающие приборы. Надёжность ЭВМ была невысокой и
обеспечивалась гл. обр. за счёт профилактич. работ, во
время к-рых заменялись потенциально ненадёжные эле-
менты. ЭВМ первого поколения были ориентированы преим.
на численное решение научно-техн, задач, с относительно
небольшим кол-вом входной и выходной информации.
В ЭВМ второго поколения в качестве элементной
базы использовались дискретные ПП приборы (транзисторы,
диоды) и миниатюрные радиокомпоненты (резисторы, кон-
денсаторы, разъёмы), а в качестве конструктивной основы —
печатные платы на съёмных ячейках. Носителями данных
в оперативных ЗУ служили миниатюрные ферритовые сер-
дечники. Внеш. ЗУ выполнялись на магн. лентах. При-
менение ПП приборов позволило существенно повысить
надёжность и значительно уменьшить потребляемую мощ-
ность и размеры ЭВМ. Помимо решения научно-техн,
задач ЭВМ второго поколения применялись для обработки
планово-экономич. информации и для решения управленч.
задач. Расширение сферы применения ЭВМ и возросшая
сложность задач вызвали необходимость автоматизации
629
ЭЛЕКТРОННАЯ
процесса программирования, стимулировали разработку
новых алгоритмич. языков.
Для ЭВМ третьего поколения кроме использования
принципиально новой элементной базы (все логич. элемен-
ты, подавляющее большинство усилителей, формирова-
телей, блоков задержки, ячеек памяти оперативных, сверх-
оперативных и постоянных ЗУ выполнены на ИС) харак-
терны модульный принцип построения, программная сов-
местимость, наличие базового программного обеспечения,
возможность выполнения неск. программ одновременно,
улучшение технико-экономич. и эксплуатац. характеристик,
высокая надёжность. В качестве носителей данных во внеш.
ЗУ использовались магн. ленты и жёсткие магн. диски.
ЭВМ третьего поколения разрабатывались и выпускались
уже не в виде отд. моделей малых серий, а как семейства
программно совместимых ЭВМ с единым конструктивно-
технологич. решением и широким использованием методов
машинного проектирования для определения общей струк-
туры разрабатываемой вычислит, машины, техн, парамет-
ров входящих в её состав устр-в, их функцион. построения,
для расчёта электрич. и монтажных схем блоков и элемен-
тов и оптимизации режимов их работы и т. д. Характер-
ными представителями семейств ЭВМ третьего поколения
являются Единая система ЭВМ (ЕС ЭВМ) и Система малых
ЭВМ (СМ ЭВМ), созданные совместно специалистами
стран — членов СЭВ.
ЕС ЭВМ представляет собой семейство универсальных
ЭВМ, предназнач. для решения научно-техн., планово-эко-
номич., информац., логич. и управленч. задач. Отличит,
особенности ЕС ЭВМ: большой диапазон производитель-
ности (от неск. десятков тыс. до неск. десятков млн. ко-
манд за 1 с), единая элементная и конструктивно-тех-
нологич. база, программная и аппаратная совместимость,
большой набор типовых периферийных устр-в, стандартный
интерфейс ввода — вывода информации. ЭВМ Единой сис-
темы могут работать в режимах мультипрограммирования,
разделения времени, телеобработки данных, многомашин-
ного и многопроцессорного функционирования.
СМ ЭВМ — семейство проблемно-ориентированных
мини-ЭВМ, предназначенных гл. обр. для использования
в системах автоматизир. управления технологич. процесса-
ми (АСУТП), исследовательскими установками с обработ-
кой данных непосредственно в ходе эксперимента, а также
для выполнения несложных науч, расчётов и как накопи-
тель информации (с предварительной её обработкой) на
входе высокопроизводит. ЭВМ. Осн. особенности СМ
ЭВМ — ориентация на решение определённого круга задач,
единая элементная и конструктивная база, возможность
комплектовать из отд. устр-в специализированные вы-
числит. комплексы.
В 1980-х гг. широкое распространение получили
микро-ЭВМ, выполненные на основе микропроцессоров.
Как правило, они используются для решения научно-
техн., экономии., плановых, управленч. и др. задач. Про-
изводительность микро-ЭВМ от десятков тыс. до неск. со-
тен тыс. команд за 1 с. Они компактны, свободно раз-
мещаются на рабочем столе, удобны в эксплуатации, не
требуют спец, условий, достаточно просты для освоения
и доступны пользователям, не имеющим спец, подготовки
в области вычислит, техники и программирования. Эти
особенности микро-ЭВМ обусловили их широкое распрост-
ранение в качестве персональных ЭВМ; на основе микро-
ЭВМ создаётся большинство автоматизир. рабочих мест
конструктора, технолога, экономиста, исследователя и т. д.,
деятельность к-рых связана с обработкой больших объёмов
информации или трудоёмких расчётов.
Гл особенность ЭВМ четвёртого поколения —
широкое использование БИС и СБИС практически во всех
блоках и элементах ЭВМ с сохранением осн. структурных
решений ЭВМ третьего поколения. Это позволило резко
улучшить технико-экономич. показатели ЭВМ, и прежде
всего их производительность (доведя её до десятков и со-
тен млн. команд за 1 с) и надёжность (наработка неск.
тыс. ч), а также снизить стоимость разработки и экс-
плуатации. Дальнейшее улучшение этих показателей и
повышение «интеллектуального» уровня ЭВМ в значит,
степени зависят от достижений микроэлектроники, совер-
шенствования матем обеспечения и автоматизации проек-
тирования.
В сер. 80-х гг. появились ЭВМ, эксплуатац. возможно-
сти и конструктивно-технологич. решения к-рых позволя-
ют отнести их к ЭВМ нового, пятого поколения.
Совр. ЭВМ всё чаще отождествляются с электронными
ЦВМ.
ЭВМ широко применяются при научно-техн, расчётах,
планировании, прогнозировании, учёте, автоматич. и авто-
матизир. управлении.
Лит.: Глушков В, М., «Вестник АН СССР», 1976, № 2, с. 28—44;
Пржиялковский В: В,. Ломов Ю. С., Технические и программные
средства Единой системы ЭВМ, М., 1980; Растригин Л. А., Вычисли-
тельные машины, системы, сети ..., М., 1982; Аналоговые и гибридные
вычислительные машины, под ред. А. Н. Лебедева, В. Б. Смолова, М.„
1984; Каган Б. М., Электронные вычислительные машины и системы,
2 изд., М., 19В5; Заморин А. П., Мячев А. А., Селиванов Ю П.,
Вычислительные машины, системы, комплексы. Справочник, М-, 1985;
Компьютеры. Справочное руководство, пер. с англ., под ред. Г. Хелмса,
т. 1—3, М., 1986; Современный компьютер. Сб. ст., пер. с англ., М., 1986;
Вычислительные машины будущего, пер. с англ., М-, 1987; Мини- и
микро-ЭВМ семейства «Электроника», М., 1987; Электронная вычислитель-
ная техника. Сб. ст., в. 1—3, М-, 19В7—89; Апокин И., Майстров Л.,
История вычислительной техники. От простейших счетных приспособле-
ний до сложных релейных систем, М., 1990.
Ю. С. Ломов, К. С. Ораевский, Б. Н. Файзулаев, А. Е. Фатеев.
ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА, электровакуумный прибор,
действие к-рого основано на управлении потоком эл-нов
(движущихся в вакууме) электрич. полем, формируемым
с помощью электродов. Э. л. предназначены для усиления,
модуляции, детектирования, выпрямления и генерирования
электрич. колебаний на частотах вплоть до неск. ГГц. По
числу электродов Э. л. делятся на электровакуумные диоды,
триоды, тетроды, пентоды и т. д.; по способу подогрева
катода — на лампы прямого и косвенного накала; по кон-
струкции — на стеклянные лампы с цоколем и без него
(т. н. пальчиковые), металлические, металлостеклянные и
металлокерамические. В зависимости от уровня выходной
мощности Э. л. подразделяются на два осн. класса: при-
ёмно-усилительные лампы (выходная мощность обычно до
10—20 Вт) и генераторные лампы (от 10 Вт до неск.
МВт).
Первые Э. л.— электровакуумные диоды и триоды, раз-
работанные в нач. 20 в., по технологии изготовления и
внеш, виду походили на обычные лампы накаливания:
стеклянная колба, в центре к-рой размещена вольфрамовая
нить накала, служащая катодом (слово «лампа» в назв.
«Э. л.» подчёркивало это сходство, а «электронная» указы-
вало на принципиальные различия). Э. л. оказали решающее
влияние на развитие радиотехники (1-я пол. 20 в.). На их
основе возникли радиосвязь, звуковое радиовещание, теле-
видение, радиолокация, вычислит, техника (ЭВМ первого
поколения). Ежегодный мировой выпуск Э. л. за период
1921—41 достигал сотен млн. штук. В 60—70-х гг. в связи
с развитием полупроводниковой электроники применение
ПУЛ в радиоаппаратуре резко сократилось. Успехи ПП
электроники, однако, не повлияли на развитие генератор-
ных ламп, поскольку выходная мощность ПП приборов
в области радиочастот, как правило, не превышает
10--100 Вт. Н. В. Черепнин.
ЭЛЕКТРОННАЯ ОПТИКА, раздел науки и техники,
посвящённый теоретич. и эксперим. изучению формиро-
вания электронных пучков в вакууме и управлению ими
с помощью статических электрич. и магн. полей. Устр-ва,
создающие такие поля, в совокупности с источником эл-нов
образуют электронно-оптическую систему. Происхождение
термина «Э. о.» связано с имеющейся аналогией между
движением эл-нов в статич. полях и распространением
световых лучей в оптич. средах (см. Оптика).
Э. о. зародилась в кон. 19 в. после создания первой
электронно-лучевой трубки (нем. физик К. Ф. Браун, 1897),
в к-рой электронный пучок отклонялся магн. полем.
В 1897 англ, физик Дж. Дж. Томсон, открывший эл-н,
использовал отклонение заряженных ч-ц статич. полями для
определения уд. заряда эл-на. В 1В99 нем. физик И. Э. Ви-
ЭЛЕКТРОННАЯ
630
херт применил для фокусировки электронного пучка в
электронно-лучевом приборе магн. поле катушки с током.
В 1926 нем. физик X. Буш теоретически рассмотрел дви-
жение заряженных ч-ц в поле катушки с током и показал,
что она пригодна для получения электронно-оптич. изобра-
жений и, следовательно, является магнитной линзой. После-
дующая разработка магн. и электростатических линз
открыла путь к созданию электронного микроскопа,
электронно-оптического преобразователя и др. приборов,
в к-рых формируются электронно-оптич. изображения
объектов. Конструирование спец. ЭЛП для телевиз. и
радиолокац. аппаратуры, появление и развитие СВЧ ЭВП
(клистронов, ЛБВ и др.) стимулировало дальнейшее
развитие Э. о. и родственной ей ионной оптики.
Совр. Э. о. делится на три раздела: геометрич. Э. о.,
волновая Э. о. и Э о. пучков с большой плотностью
пространств, заряда. В геометрической Э. о. изучает-
ся формирование пучков эл-нов под действием внеш,
полей (полем самих эл-нов пренебрегают). Эл-ны рас-
сматриваются как электрически заряженные материальные
точки, движение к-рых описывается уравнениями Ньютона.
Развитие этого раздела Э. о. стимулировалось появлением
разл. ЭЛП (осциллографических электронно-лучевых при-
боров, кинескопов и т. п.). Осн. задача здесь — свести
траектории эл-нов, вылетевших из одной точки под разл.
углами, в др. точку, т. е. фокусировка электронного
пучка (см. Фокусировка заряженных частиц). Такая фоку-
сировка осуществляется с помощью электростатич. или
(и) магн. линз. Поля этих линз в большинстве случаев
являются осесимметричными. Если, кроме того, рассматри-
вать только приосевые траектории с малыми углами к
оси симметрии (параксиальные пучки), то такие траектории
описываются линейными однородными дифференциаль-
ными уравнениями. В этих уравнениях независимой пере-
менной является продольная координата z (z — ось сим-
метрии). В силу линейности указанных уравнений все эл-ны,
вылетевшие из точки х=хо, у=уо в плоскости z=zq (плос-
кость предмета) под разл. углами, но с одинаковой
скоростью, собираются в точке x=xj, y=yi в нек-рой
плоскости z=Z| (плоскость изображения). Фокусировка
получается идеальной, т= е= точка переходит в точку, или,
др. словами, изображение оказывается стигматическим (от
греч. stigme — укол). Реальные пучки отличаются от парак-
сиальных, в силу чего возникают разл. рода отклонения
от идеальной фокусировки (аберрации).
В волновой Э. о. учитываются волновые св-ва ч-ц.
Этот раздел Э. о. развивался благодаря появлению элект-
ронных микроскопов. Вместо уравнений движений Ньюто-
на в волновой Э. о. для описания движения эл-нов исполь-
зуется Шрёдингера уравнение. Это даёт возможность
исследовать разрешающую способность микроскопа, свя-
занную с дифракцией эл-нов на рассматриваемом объекте.
Геометрич. Э. о. может рассматриваться как предельный
случай волновой Э. о.
В Э. о. пучков с большой плотностью прост-
ранственного заряда наряду с внеш, полями учиты-
ваются собств. поля ч-ц, но не учитываются волновые
св-ва этих ч-ц. Развитие Э. о. пучков с большой плот-
ностью пространств, заряда стимулировалось появлением
клистронов, ЛБВ, ЛОВ и др. СВЧ ЭВП. В этих приборах
электронно-оптич. система может быть разделена на три
части: пространство взаимодействия, электронная пушка и
коллектор. В пространстве взаимодействия электрич. СВЧ
поле имеет преим. продольную составляющую. Взаимодей-
ствие эл-нов с СВЧ полем в этом пространстве будет
наиболее интенсивным, если эл-ны имеют преим. продоль-
ные составляющие скорости. Силы взаимного расталкивания
приводят к расширению пучка эл-нов. Для компенсации
этих сил используются электростатич. и магн. поля. Назна-
чение электронной пушки — создание такого электронного
пучка, к-рый имел бы в пространстве взаимодействия
требуемые параметры: необходимые величины тока пучка
и скорости эл-нов, мин. уровень пульсаций, определённую
величину заполнения канала. В коллекторе, расположенном
за пространством взаимодействия, остаточная мощность
пучка эл-нов превращается в тепло. При построении
теории формирования электронных пучков с большой
плотностью пространств, заряда используется ламинарная
модель пучка, в к-рой траектории эл-нов не пересекают-
ся. Эта теория позволяет по заданным параметрам пучка
(ток и форма граничной поверхности) и заданному магн.
полю (если оно есть) найти необходимую форму элект-
родов и их потенциалы. Подобные задачи относятся к син-
тезу электронных пучков. Однако на практике бывает
необходимо решать и обратную задачу: заданы форма
электродов, их потенциалы и магн. поле; необходимо
найти траекторию эл-нов и ток пучка. Это задача анализа.
Для её решения электронный пучок разбивают на трубки
тока, начинающиеся на катоде электронной пушки. Ток
каждой трубки находится из закона трёх вторых (см.
Ленгмюра формула) для участков вблизи поверхности ка-
тода. Учёт собств. поля эл-нов в пучке производится
методом последоват. приближений. Для нахождения полей,
создаваемых совместно электродами и пространств, заря-
дами, могут применяться разл. методы. Наиболее рас-
пространённым из них является метод сеток (метод конеч-
ных разностей). На первом этапе (нулевое приближение)
полем пространств, заряда пренебрегают, находят «холод-
ное» поле и траектории эл-нов в нём. Затем вычисляют
токи в трубках, а по ним (и скоростям) распределение
пространств, заряда, поле с учётом этого пространств,
заряда и новые траектории эл-нов. Этот процесс повто-
ряется до тех пор, пока результаты последоват. прибли-
жений окажутся отличающимися друг от друга не более
чем на заданную величину. Для обеспечения и уско-
рения сходимости процесса вычисления вводят эмпирич.
поправочные коэф., корректирующие значения тока в
трубках.
С сер. 70-х гг. 20 в. теория Э. о. пучков с большой
плотностью пространств, заряда начала смыкаться с теорией
взаимодействия электронного пучка с перем, полями. В
мощных приборах перем, поля (особенно в конечных уси-
лит. каскадах прибора) оказывают значит, влияние на
траектории эл-нов и, следовательно, на оседание их на
электродинамическую систему. Поэтому в таких случаях
в задачах анализа вводятся как статич., так и перем, поля.
Кроме теоретич. исследований большое практич. значение
в Э. о. имеют и эксперим. исследования электронных
пучков. Эти исследования производятся с помощью
анализаторов пучков (см. Электронных пучков анализатор).
Лит.: Г лазер В., Основы электронной оптики, пер. с нем., М., 1957;
Алямовский И. В., Электронные пучки и электронные пушки, М., 1966;
Кирштейн П. Т., Кайно Г. С., Уотерс У. Е., Формирование электрон-
ных пучков, пер. с англ., М., 1970; Молоковский С. И., Сушков А. Д.,
Интенсивные электронные и ионные пучки, Л., 1972; Карташев В. П.,
Котов В. И., Основы магнитной оптики пучков заряженных частиц, М.,
1984. В. Т Овчаров.
ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ, 1) электропро-
водность в-в, обусловленная наличием в них свободных
эл-нов (эл-нов проводимости). Э. п. свойственна металлам,
у к-рых эл-ны проводимости есть всегда. В полупровод-
никах Э. п. (проводимость п-типа) преобладает в тех слу-
чаях, когда концентрация доноров превышает концентрацию
акцепторов. В диэлектриках Э. п. может возникнуть в
достаточно сильных электрич. полях вследствие ударной
ионизации, туннельного эффекта и др. явлений.
2) В технике СВЧ Э. п.— характеристика взаимодей-
ствия электронного потока с локализованным СВЧ эл.-магн.
полем электровакуумного СВЧ прибора; количественно
определяется (по аналогии с цепями перем тока) либо как
отношение амплитуды гармонич. составляющей наведён-
ного электрич. тока к амплитуде напряжения той же час-
тоты в области взаимодействия, либо как отношение
удвоенной комплексной (активной и реактивной) мощности
взаимодействия эл-нов с СВЧ полем к квадрату амплитуды
СВЧ напряжения. Представление резонаторных систем в
виде эквивалентных им колебат. систем — в простейшем
случае колебат. контуров — с сосредоточенными парамет-
рами (сопротивлением R, индуктивностью L, ёмкостью С)
является основой для широкого использования Э. п. при
анализе работы СВЧ генераторов и усилителей: колебат.
ЭЛЕКТРОННАЯ
система «подсоединяется» параллельно к пространству
взаимодействия, поэтому её комплексная проводимость
и комплексная Э. п, рассматриваются как параллельно
подсоединённые к источнику напряжения, амплитуда к-рого
равна амплитуде СВЧ напряжения в пространстве взаимо-
действия., Исследование зависимости активной (Ge) и реак-
тивной (Ве) составляющих комплексной Э. п. от электро-
нов угла пролёта в электровакуумных СВЧ приборах поз-
воляет определить стационарную амплитуду генерируемых
колебаний, их частоту, сдвиг фаз между током и напря-
жением, условия достижения макс, генерируемой мощ-
ности и др. Напр., в отражательном клистроне (рис.)
амплитуда и частота колебаний соответствуют условиям:
Ge=—Gjj; Be=—Вх, где Gy и By —активная и реактивная
составляющие суммарной проводимости нагрузки и резо-
натора клистрона. Д. М. Петров.
ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА, устройство для формиро-
вания электронного пучка (потока). Содержит источник
эл-нов (катод), ускоряющий электрод (анод), а также др.
электроды, создающие необходимое для формирования
пучка распределение электрич. поля. Э. п. применяют в
разл. электровакуумных приборах, установках электронно-
лучевой технологии (см. Электронно-оптическая система)
и др. Существует большое разнообразие типов, конструк-
отражателя
Отражатель
Электронная проводимость. Схематическое изо-
бражение отражательного клистрона (а), его эк-
вивалентная схема (б) и кривая зависимости
электронной проводимости (на комплексной
плоскости) от угла пролёта электрона (в): Y ,
Ge, Ве — комплексная электронная проводи-
мость и её активная и реактивная составляю-
щие; Gy — суммарная активная проводимость на-
грузки и резонатора; С, L — эквивалентные ём-
кость и индуктивность резонатора. Стрелкой ус-
ловно обозначено движение электрона в клист-
роне. Линия (—Ge) соответствует возможным
состояниям стационарного режима.
Электронкав пушка. Рис. 1. Схемы электронных
пушек, формирующих аксиально-симметричный
электронный пучок (вверху — расчётные фор-
мы электродов, внизу — упрощённые, практиче-
ски используемые формы): а — пушка Пирса с
параллельным потоком; б — пушка Пирса сфери-
ческого типа со сходящимся потоком; а — пуш-
ка, рассчитанная на основе теории синтеза;
К — катод; ФЭ — фокусирующий электрод; А —
анод. Пунктиром обозначены эквипотенциальные
поверхности электрического поля, стрелками —
траектории электронов
ЭЛЕКТРОННАЯ
632
устр-во наз. электронным прожектором.
ций и режимов работы Э. п. Форма и расположение электро-
дов Э. п. определяют параметры электронного пучка, в
частности величину его первеанса Р. Э. п. для формирования
неинтенсивного потока (Р<$С10—8 АВ“"/е) обычно
комбинируют с электродами, образующими фокусиру-
ющую линзу, или др. элементами электронно-оптич. сис-
темы; такое
Осн. типом Э. п. для формирования интенсивного
потока (Р^§>10~ АВ“ '2) является т.н. пушка Пирса,
в к-рой при помощи электродов, расположенных вне
электронного потока, на его границе создаётся распреде-
ление потенциала, как в диоде (плоском, сферическом или
цилиндрическом), а нормальная составляющая напряжён-
ности электрич. поля на этой границе равна нулю. Для
формирования электронного потока пушкой Пирса доста-
точно иметь три электрода (катод, фокусирующий электрод,
имеющий потенциал катода, и анод) и ускоряющую раз-
ность потенциалов между анодом и катодом (анодное
напряжение). Используя плоский диод, можно построить
Э. п. с параллельным потоком (рис. 1, а). Наличие отверстия
в аноде изменяет структуру электрич. поля, и на входе
в пролётный канал образуется сильная рассеивающая
электрич. линза. В подавляющем большинстве приборов
установлены Э. п. со сходящимся потоком, в частности
пушка Пирса сферического типа (рис. 1,6), обра-
зованная из части сферич. диода, а также её модификации.
6 таких Э. п. на нек-ром расстоянии от анода наблюдается
кроссовер—сечение с мин. радиусом пучка (гмии) и ну-
левыми радиальными составляющими скоростей эл-нов.
Наличие кроссовера — необходимое условие формиро-
вания пучка в мин. магн. поле (см. Бриллюэна поток), а
также в системах магнитной периодической фокусировки
и электростатической фокусировки. Отношение плот-
ности тока в кроссовере к плотности тока катода, наз.
компрессией, является одним из гл. параметров Э. п.
При равномерной плотности тока компрессия опре-
деляется как (гк/гмин)2, где гк — наружный радиус като-
да. Наибольшее распространение получили Э. п. с ком-
прессией 20—50 (у отд. Э. п. компрессия достигает
неск. сотен). С увеличением компрессии возрастают труд-
ности ввода пучка в фокусирующее поле. С ростом
первеанса макс, достижимая компрессия снижается. Полу-
ченная из расчётов полей сложная форма электродов
Э. п. заменяется более простой в технологич. отноше-
нии формой с цилиндрич. или конусными поверхностями.
Кроме того, применяются Э. п., рассчитанные на основе
теории синтеза электронных потоков (В. Т. Ов-
чаров, СССР, 1956). При расчётах Э. п. в этом случае
задаётся вид траекторий эл-нов от катода до кроссовера
и отыскивается форма эквипотенциальных поверхностей,
к-рую берут за основу при проектировании электродов
(рис. 1, в).
t
со сходящимся потоком
тороида; в — пушкв для
Рис. 2. Схемы электронных пушек, формирую-
щих трубчатый электронный пучок: а — пушка с
параллельным потоком и катодом в виде плос-
кого кольца; б — пушка
и катодом в виде части
формирования полого пучка.
Рис. 3. Схемы электронных пушек, формирую-
щих ленточный пучок: в — пушка с параллель-
ным потоком; б — пушка цилиндрического типа
со сходящимся потоком.
Схемы многоэлектродных электронных
а — пушка с дополнительным аиодом;
Рис. 4.
пушек: г ____ ,
б — пушка с управлением током по фокусирую-
щему электроду и сетке;
лением током
штырю.
— пушка с управ-
по фокусирующему электроду и
633 ЭЛЕКТРОННАЯ
Э. п. для формирования трубчатых пучков содер-
жит катод в виде кольца или части тороида (рис. 2). Отвер-
стие в аноде либо круглое, либо имеет вид кольцевой щели.
В случае внешнего (по отношению к пучку) анода получают
т. н. полый пучок (см. также Магнетронная пушка и
Адиабатическая пушка). Для получения ленточных пуч-
ков применяют Э. п. Пирса с параллельным потоком (с ка-
тодом прямоугольной формы) и Э. п. цилиндрич. типа со
сходящимся потоком, образованные из части цилиндрич.
диода (рис. 3). Э. п. для формирования многолучевых элект-
ронных потоков содержат совокупность расположенных в
определённом порядке катодов и анод с соответствующим
образом расположенными отверстиями. Применяются так-
же многоэлектродные Э. п. (рис. 4): с дополнит, анодом,
изолированным от электродинамич. системы прибора, к-рые
обеспечивают независимую регулировку тока и энергии
эл-нов; с модуляцией тока посредством изменения напряже-
ния между катодом и фокусирующим электродом, сеткой
(см. Сеточное управление) или спец, штырём, расположен-
ным в центре катода, к-рые позволяют значительно снизить
управляющее (модулирующее) напряжение.
Конструкция Э. п. определяется в первую очередь усло-
виями эксплуатации прибора, анодным напряжением и ти-
пом фокусирующего устр-ва. Гл. обр. от конструкции и тех-
нологии изготовления Э. п. зависят такие её важные эксплуа-
тац. параметры, как надёжность, долговечность, экономич-
ность, время готовности (определяемое как время дости-
жения заданного уровня тока). Осн. сложности создания
надёжной конструкции Э. п. связаны с тем, что в неё входит
разогреваемый до высокой темп-ры катодно-подогрева-
тельный узел, выполненный из тугоплавких металлов (Мо,
W и др.), обладающих плохой свариваемостью и коэф,
термич. расширения, значительно меньшим, чем у осн.
конструкц. материалов (нержавеющей стали, Си и др.). Для
Э. п. с анодным напряжением св. 5—10 кВ распространены
конструкции с цилиндрич. изолятором (рис. 5), к-рый явля-
ется частью вакуумно-плотной оболочки прибора (см. Ме-
таллокерамическое вакуумно-плотное соединение). Форма
и материалы электродов выбираются такими, чтобы можно
было обеспечить не только требуемые значения элект-
ронно-оптич. параметров Э. п., но и высокую электрич.
прочность. Э. п« ЭВП перекрывают диапазон по току от
10"” до 102А, напряжений — от десятков В до сотен кВ;
плотность мощности в пучке достигает 10 Вт/см2; пер-
веанс обычно составляет (0,3—1,5)-10“6 АВ“Ч
Осн. особенности Э. п. технологических устано-
вок (для сварки, плавки металлов, напыления и т. д.),
применяемых в электронном приборостроении, связаны со
значит, выделением газов при нагревании в-в и, как следст-
вие, со сравнительно малым сроком службы катода (от де-
сятков до сотен часов). Конструкции таких Э. п. (рис. 6) —
разборные (предусмотрена возможность быстрой смены ка-
Рис. 5. Схема высоковольтной
электронной пушки СВЧ прибо-
ра О-типа: 1 — катод; 2 — анод;
3 — фокусирующий электрод;
4 — подогреватель; 5 — ферро-
магнитный экран; 6 — тепловой
экран; 7 — теплоразвязка; 8 —
держатель катода с узлом за-
крепления вывода подогревате-
ля; 9 — металлокерамический
узел высоковольтного (анодного)
изолятора; 10 — узел закрепле-
ния конца подогревателя с гиб-
кими проводниками и проход-
ным изолятором; 11 — изолятор
иакала; 12 — герметик; 13 — то-
ковводы катода и накала.
Рис. 6. Схема мощной электрон-
ной пушки для плавки металла:
1 — прямонакальный катод элек-
тронного разогрева эмиттера;
2 — основной эмиттер (катод);
3—фокусирующий электрод;
4 — анод; 5 — магнитные линзы;
6 — вакуумопровод с большим
сопротивлением течению газа;
7 — смотровое окно; 8 — нагре-
ваемый образец; 9 —- трубопро-
воды дифференциальной откач-
ки, идущие к вакуумным на-
сосам.
ЭЛЕКТРОННАЯ
634
годного узла), для уменьшения ионной бомбардировки ка-
тода применяется т. н. дифференциальная откачка. Разбор-
ные Э. п. имеют металлич. термокатоды (из W или Та), пря-
монакальные или с электронным разогревом; первеанс таких
Э. п. достаточно высокий, типичный для интенсивных пучков.
В установках электронно-лучевой литографии применяют
Э. п. с прямонакальным боридлантановым катодом, имею-
щим малые геометрич. размеры эмитирующего участка.
Лит.: Пирс Дж. Р.( Теория и расчет электронных пучков, пер. с англ.,
М., 1956; Тараненко В. П., Электронные пушки, К., 1964; Ал ямов
с кий И. В., Электронные пучки и электронные пушки, М., 1966; Моло-
кове кий С. И_, Сушков А. Д., Интенсивные электронные и ионные
пучки, Л., 1972; Овчаров В. Т., Невский П. В., Соколов А- И.,
«Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ», 1978, в. 8, с. 54—58;
Шиллер 3-, Гайзиг У., Па нцер 3., Электронно-лучевая технология, пер.
с нем., М., 1980. И. В. Алямовский.
ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕМПЕРАТУРА (Те), физ вели-
чина, характеризующая среднюю энергию <£Z> хаотич.
движения эл-нов проводимости в кристаллин, полупровод-
нике в условиях их «разогрева» электрич. полем, когда
средняя частота межэлектронных столкновений значительно
больше частоты столкновений эл-нов с фононами кристал-
лин. решётки. В этом случае в подсистеме эл-нов проводи-
мости ПП устанавливается частичное равновесие, к-рое ха-
рактеризуется распределением, близким к Максвелла рас-
пределению с темп-рой Те, определяемой из соотношения:
<£Z>=3kTe/2, где к — постоянная Больцмана.
Понятие Э. т. относится к неравновесному состоянию,
когда подсистема эл-нов проводимости, получая энергию
от электрич. поля, не успевает установить статистич.
равновесие с фононами при темп-ре решётки Тр<^сТе.
Отличие Те от Тр пропорционально подвижности эл-нов
проводимости, ср. времени рассеяния энергии те и квадра-
ту напряжённости электрич. поля. При темп-рах,
значительно меньших Дебая температуры, эл-ны прово-
димости рассеивают энергию только на ДВ фононах;
те может быть в этом случае велико и приводить к значит,
отличию ср. энергии эл-нов и фононов (см. «Горячие» элект-
роны). Понятие Э. т. нельзя ввести, когда частота столкно-
вений эл-нов проводимости между собой меньше частоты их
столкновений с решёткой.
Понятие Э. т. можно ввести также для плазмы. Отличие
Э. т. от ионной темп-ры в этом случае возможно вследствие
медленности обмена энергией при столкновениях эл-нов с
ионами из-за большого различия их масс.
Аналогично Э. т. вводится понятие спиновой темпе-
ратуры в магнетиках; здесь роль электрон-электронных
взаимодействий играют спин-спиновые взаимодействия (см.
Спин-спиновая релаксация). д. н. Зубарев.
ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ, испускание электронов
поверхностью твёрдых или жидких тел в результате различ-
ного рода внеш, воздействий. В зависимости от характера
этих воздействий различают след. осн. виды Э. э.: а) тер-
моэлектронная эмиссия, возникающая при нагревании тела;
б) автоэлектронная эмиссия — туннельное проникновение
эл-нов через поверхностный потенциальный барьер под
действием ускоряющего внеш, электрич. поля; в) фото-
электронная эмиссия, происходящая в результате облуче-
ния поверхности светом (внеш, фотоэффекта); г) Э. э., воз-
никающая под действием потока ч-ц, бомбардирующих по-
верхность тела,— эл-нов (вторичная электронная эмиссия),
ионов (ионно-электронная эмиссия), быстрых нейтральных
ч-ц; д) экзоэлектронная эмиссия — нестационарное испус-
кание эл-нов твёрдым телом, предварительно переведён-
ным посредством радиац. механич. или хим. воздействий
в термодинамически неустойчивое («возбуждённое») со-
стояние. н. И. Ионон.
ЭЛЕКТРбННО-ДЫРОЧНЫИ ПЕРЕХОД (р-п-
переход), полупроводниковый переход между двумя об-
ластями полупроводника, одна из к-рых имеет электронную
(п), а другая — дырочную (р) электрич. проводимости (соот-
ветственно п- и p-области). До установления термодинамич.
равновесия между областями и в отсутствие внеш, электрич.
поля в таком ПП протекают след. физ. процессы. Поскольку
концентрация дырок в p-области гораздо выше, чем в п-об-
ласти, то дырки из p-области диффундируют в п-область
(аналогично эл-ны из n-области диффундируют в р-область)
(рис. 1). Встречная диффузия подвижных носителей заряда
(НЗ) приводит к появлению в n-области нескомпенсирован-
ных положит, заряда ионов донорной примеси, а в р-обла-
сти — отрицат. заряда ионов акцепторной примеси. Т. к. до-
норные и акцепторные атомы неподвижны (жёстко связаны с
кристаллич. решёткой), то у границы р- и п-областей обра-
зуется т.н. двойной электрический слой прост-
ранств. заряда, поле к-рого (контактное электрич. поле)
создаёт потенциальный барьер, препятствующий дальней-
шей диффузии НЗ через слой. В процессе диффузии заря-
дов в приконтактной зоне происходит интенсивная реком-
бинация носителей заряда, в результате чего эта зона обед-
няется подвижными НЗ (поэтому двойной электрич. слой не-
редко наз. также обеднённым слое м). Когда уста-
новилось термодинамич. равновесие, суммарный положит,
заряд в слое пространств, заряда строго равен суммар-
ному отрицательному.
Полный ток через Э.-д. п. складывается из диффузион-
ного тока (обусловленного диффузией неосновных НЗ —
дырок в n-область и эл-нов в p-область), а также и дрей-
фового тока (обусловленного дрейфовым движением НЗ
под действием электрич. поля). В условиях термоди-
намич. равновесия и в отсутствие внеш, электрич. поля
полный ток через Э.-д. п. равен нулю. При этом разность
потенциалов, возникающая между р- и п-областями (кон-
тактная разность потенциалов), сдвигает энергетич. уровни
в этих областях на величину, равную разности Ферми
уровней.
К важнейшим электрич. св-вам Э.-д. п=, используемым
на практике, относится зависимость электрич. проводимости
и ёмкости перехода от величины и знака приложенного
внеш, напряжения. Внеш, электрич. поле изменяет высоту
потенциального барьера и нарушает равенство потоков НЗ
через Э.-д. п. Если положит, потенциал приложен к р-об-
ласти, то внеш, поле направлено против контактного, в ре-
зультате чего потенциальный барьер понижается (прямое
смещение). В этом случае с ростом приложенного на-
пряжения возрастает кол-во НЗ с энергией, достаточной для
преодоления потенциального барьера; в p-область пере-
ходит добавочное кол-во эл-нов, а в п-область — дырок.
Такое введение НЗ в область, где они являются неосновны-
ми, наз. инжекцией носителей заряда. Практически одно-
временно через внешние (омические) контакты в р- и п-об-
ласти входят равные кол-ва основных НЗ, вызывающих нейт-
рализацию инжектир. зарядов. Неосновные НЗ, перешед-
шие через Э.-д. п., диффундируют в глубь п- и р-областей.
В результате через Э.-д. п. протекает диффузионный
электрич. ток; при повышении приложенного напряжения
этот ток возрастает приблизительно по экспоненциальному
закону (рис. 2). Полное сопротивление Э.-д. п. в слабом
перем, электрич. поле при прямом смещении имеет наряду
с омической ёмкостную составляющую, обусловленную
как геометрич. ёмкостью самого Э.-д. п., так и диффузион-
ной ёмкостью, определяемой кол-вом инжектир. неос-
новных НЗ.
Если положит, потенциал приложен к п-области, то внеш,
поле совпадает по направлению с контактным, в результате
чего потенциальный барьер повышается (обратное сме-
щение). В этом случае ток определяется диффузией
к р—п-переходу неосновных НЗ, возникающих в резуль-
тате тепловой генерации в п- и p-областях вблизи перехода,
а также генерацией электронно-дырочных пар в самом
Э.-д. п. Уже при небольших обратных смещениях практи-
чески все термически генерированные вблизи Э.-д. п. не-
основные НЗ, достигающие перехода, попадают в область,
где они являются основными. Дальнейшее увеличение внеш,
напряжения приводит к росту тока проводимости только за
счёт увеличения генерации в самом р—п-переходе вслед-
ствие его расширения с увеличением смещения. Т. о., при
обратном смещении через Э.-д. п. течёт ток, наз. током
насыщения, к-рый весьма мал по сравнению с током при
прямом смещении. Благодаря этому ВАХ Э.-д. п. обладает
существенной нелинейностью, что используется для созда-
635
ния выпрямит., детекторных, смесит, полупроводниковых
диодов, варисторов и др. Изменение ширины обеднён-
ного слоя в зависимости от величины обратного смеще-
ния вызывает изменение ёмкости Э.-д. п. На этом эффекте
основана работа диодов с перем, ёмкостью (варикапов).
Эффект инжекции НЗ в Э.-д. п. в режиме прямого сме-
щения лежит в основе работы светодиодов, инжекционных
лазеров, однопереходных транзисторов (двухбазовых
диодов) и т. д.; способность Э.-д. п. в режиме обратного
смещения к экстракции неосновных НЗ в сочетании со
способностью прямосмещённого перехода инжектировать
неосновные НЗ используется для создания биполярных
транзисторов, тиристоров и диодов с накоплением за-
ряда. При приложении к Э.-д. п. достаточно большого
обратного смещения возникает пробой перехода, вызванный
лавинным размножением НЗ. Связанные с этим явления
используются для создания стабилитронов, лавинно-про-
лётных диодов, лавинных транзисторов и др.
Э.-д. п. могут быть получены разл. технологич. методами:
введением примесей в крист. ПП (напр., диффузией, ионной
имплантацией); в процессах эпитаксии; вытягиванием из
расплавов и др. Кроме того, Э.-д. п. могут образовываться в
контактах металл — полупроводник, МДП-структурах в
результате формирования инверсного слоя внутри слоя
пространств, заряда.
При качественно одинаковом внеш, проявлении электрич.
свойств Э.-д. п. в количеств, отношении наблюдается
большое разнообразие их характеристик и параметров
вследствие особенностей структуры Э.-д. п. С этой точки
зрения большой практич. интерес представляют Э.-д. п.,
образованные различными по своей природе ПП (см.
Гетеропереход), и Э.-д. п., образованные областями одного
и того же ПП с разл. типом электропроводности (см.
Гомопереход). Важную роль для электрич. свойств Э.-д. п.
играет характер распределения примесей в области пере-
хода; по этому признаку различают плавные, резкие и сверх-
резкие Э.-д. п. Вплавных Э.-д. п. изменение концентрации
донорных (Ид) и акцепторных (NA) примесных атомов
происходит на расстоянии, сравнимом с шириной обеднён-
ного слоя или превышающем её. В резких Э.-д. п. изме-
нение концентрации примесных атомов от 1Чд до NA проис-
ходит на расстоянии, меньшем ширины обеднённого слоя.
Резкие Э.-д. п. могут быть симметричными (Мд = /ЧА) или
несимметричными (Мд^§>МА — т. н. п 1 —р-переходы или
Na^§> Ид — р* — n-переходы). Среди резких Э.-д. п. осо-
бое место занимают переходы, сильно легированные с обеих
сторон; они используются для создания туннельных диодов,
обращённых диодов. Для сверхрезких Э.-д. п. характер-
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ
ным является спад концентрации примесных атомов от
границы раздела в глубь ПП (т. н. обратный градиент
концентрации) и, как следствие, больший, чем у резких
Э.-д. п., диапазон изменения барьерной ёмкости перехода.
Электрич. характеристики Э.-д. п. могут варьироваться с
помощью внеш, воздействий. Напр., разделение р—п-пере-
ходом носителей, генерируемых светом или ионизирующим
излучением, используется при создании разл. датчиков, в
солнечных батареях, фотодиодах, фототранзисторах, коор-
динатно-чувствит. фотоэлементах, детекторах ядерных
излучений.
В конструктивном и электрофиз. отношениях к Э.-д. п.
тесно примыкают изотипные переходы — электронно-
электронные (п—п) и дырочно-дырочные (р—р),
используемые в качестве вспомогат. элементов в сочетании
с Э.-д. п. Св-ва таких переходов оказывают влияние на
ВАХ диодов со структурой р —п—п или п —р—р .
Лит..- Фиету ль В. И., Введение в физику полупроводников, 2 изд., М.,
1984; Зи С., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., кн.
1—2, М., 1984; Шалимова К. В., Физика полупроводников, 3 изд., М.,
1985; Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д., Полупроводни-
ковые приборы, 4 изд., М., 1987. В. С. Засед.
ЭЛЕКТРОННОЕ СМЕЩЁНИЕ ЧАСТОТЫ в магне-
троне, изменение частоты генерируемых в магнетроне
колебаний, вызванное изменением тока анода. Э. с. ч. обус-
ловлено изменением характеристик (скорости, плотности,
формы) электронного потока, воздействующего на эл.-магн.
поле колебат. системы и тем самым влияющего на её
резонансные свойства, в т. ч. на частоту генерируемы»
колебаний. Э. с. ч. приводит к нежелат. расширению спе-
ктра частот выходного сигнала. Коэф. Э. с. ч., Кэсч=
=Af/A/a МГц/А (кГц/A), количественно характеризует экс-
плуатац. стабильность магнетрона (А/а — изменение токе
анода, вызывающее изменение частоты Af). Малых значе-
ний Кэсч достигают путём оптимизации рабочего режима
и (или) конструкции магнетрона (см., напр.. Коаксиальный
магнетрон).
ЭЛЕКТРбННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА, метод элек-
трофизической обработки, основанный на взаимодействии
электронного пучка (ЭП) с твёрдым телом. В электронном
приборостроении Э.-л. о. используют гл. обр. при изготов-
лении БИС и СБИС, а также в произ-ве ЭВП.
Малая инерционность ЭП и возможность управления им
с помощью электрич. и магн. полей позволяют осуществлять
программируемую Э.-л. о. с использованием специализир.
ЭВМ. Э.-л. о. является сверхпрецизионным методом обра-
ботки, позволяющим оперировать с элементами субмикрон-
ных размеров и достигать сверхвысоких разрешений (элект-
Электронно-дырочный переход. Рис. 1. Схема
образования электронно-дырочного перехода:
а — выравнивание концентраций подвижных носи-
телей заряда на границе областей с дырочной
(р) и электронной (п) электрическими проводи-
мостями, б образование двойного электричес-
кого слоя; в, г — распределение потенциальной
энергии в отдельных р- и п-полупроводнинах и в
электронно-дырочном переходе Знаки -[-и —
соответствуют положительным и отрицательным
зарядам; стрелками указаны направления диф-
фузии электронов и дырок; — нижний уро-
вень энергии (дно) зоны проводимости; —
уровень Ферми; — верхний уровень (потолок)
валентной зоны.
Рис. 2. Типичная вольт-амперная характеристика
электронно-дырочного перехода: U — приложен-
ное напряжение; I-—сила тока через переход,
Js—сила тока насыщения; Unp—напряжение
пробоя.
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ
636
ронно-лучевая оптика даёт возможность преодолеть огра-
ничения, связанные с дифракцией света на краях изображе-
ния, т. к. длина волны электрона зависит от ускоряющего
напряжения и может быть доведена до десятых и сотых
долей нм), используя для этого ЭП малой интенсивности.
Процесс Э.-л. о. характеризуется локальностью воздействия
ЭП (до долей мкм), большой уд. мощностью (до 109 Вт/о^2),
высокой чистотой процесса обработки в вакууме (10 —
10— Па). Глубина проникновения электронов зависит от их
энергии и плотности облучаемого в-ва.
При термической Э.-л. о. (темп-ра может достигать
6000 К) происходят плавление, испарение и диффузия
в-в, что используется для резания, прошивания микроот-
верстий, фрезерования слоёв разл. материалов. При
нетермической Э.-л. о. (темп-ра до 450 К) нарушаются
хим. связи облучаемого в-ва, вследствие чего происходят
ионизация и деструкция молекул, радиационно-хим. поли-
меризация, а также перестройка структуры и образование
новых фаз. Эти явления используются при проведении
операций электронолитографии (см. Литография) для изго-
товления шаблонов и масок, а также при непосредств.
обработке ПП пластин, покрытых слоем электронорезиста,
в процессе формирования топологии ИС. Применение ЭП
в технологич. процессах (напр., при т. н. радиационно-сти-
мулированном травлении диэлектрич. плёнок) позволяет
добиваться высоких разрешений (до 3300 линий/мм). Радиа-
ционно-лучевым разложением металлоорганич. соединений,
солей и карбонилов металлов получают металлич. и ПП
тонкие плёнки.
Для проведения Э.-л. о. используются электронно-луче-
вые установки, состоящие из электронно-оптической си-
стемы, рабочей камеры, системы управления, вакуумной
системы и источников питания. Обрабатываемое изделие
размещают в рабочей камере, там же размещают средства
перемещения изделия, а также средства измерения и
наблюдения ЭП. С помощью ЭВМ система управления
обеспечивает требуемый режим Э.-л. о. (непрерывный или
импульсный; сканирующим лучом или проецированием
через маску), включение и выключение ЭП в месте
обработки, изменение формы, размера и положения ЭП
на поверхности изделия, а также перемещение изделия в
процессе загрузки, обработки и выгрузки. См. также
Импульсная термическая обработка. Г. X. Сатаров.
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА, устаревшее назв.
электронно-лучевого прибора (не рекомендовано к упот-
реблению).
ЭЛЕКТРбННО-ЛУЧЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, электронно-лучевой
прибор, предназначенный для преобразования последова-
тельности входных электрич. сигналов в модифицир. после-
довательность выходных электрич. сигналов. К таким
преобразованиям относятся преобразования аналогового
сигнала в дискретный, «запоминание» сигнала с последую-
щим его воспроизведением, преобразование с одного те-
левиз. стандарта разложения в другой и т= д.
По принципу действия Э.-л. п. э. с. делятся на запоми-
нающие и без запоминания. К Э.-л. п. э. с. без запоминания
относятся кодирующие электронно-лучевые приборы и
функциональные электронно-лучевые приборы.
В запоминающих Э.-л. п. э. с. электронный пучок, создан-
ный электронным прожектором и промодулированный
по интенсивности входным электрич. сигналом, при
сканировании мишени, представляющей собой слой диэлект-
рика на металлич. подложке, записывает на поверхности
диэлектрика потенциальный рельеф, к-рый может сохра-
няться длит, время (см. Запись информации). При считы-
вании информации электронный пучок, сканирующий ми-
шень, создаёт токи в цепи коллектора, соответствующие
глубине записанного потенц. рельефа, Считывание осущест-
вляется либо тем же электронным лучом, что и запись
(однолучевые Э.-л. п. э. с.), либо другим, считывающим,
электронным лучом (двухлучевые Э.-л. п. э. с.). В пер-
вом случае запись и считывание производятся поочерёдно,
во втором — могут производиться одновременно и незави-
симо. Запоминающие Э.-л. п. э. с. позволяют многократно
воспроизводить однократно записанные сигналы, воспроиз-
водить сигналы с задержкой во времени, с др. скоростью
перемещения пучка, чем при записи (т. н. преобразование
масштаба времени), с др. формой растра (напр., преобра-
зование круговой развёртки в развёртку с прямоугольным
растром).
Существует неск. разновидностей запоминающих
Э.-л. п. э. с. В графеконах (рис. 1), в отличие от др.
Э.-л. п. э. с., запись осуществляется за счёт возбуждённой
при бомбардировке мишени потоком быстрых эл-нов про-
водимости диэлектрика (энергия эл-нов записывающего
пучка ~10 кэВ). При считывании ток вторичной эмиссии
с мишени, создаваемый считывающим пучком и попадаю-
щий на коллектор, модулируется потенц. рельефом, создан-
ным при записи. Большая глубина потенц. рельефа (до неск.
десятков В) позволяет производить многократное считыва-
ние однократно записанного телевиз. или радиолокац. изо-
бражения (число циклов считывания достигает неск. тысяч).
В процессе многократного считывания происходит стира-
ние потенциального рельефа. При отсутствии считывания
информация, записанная на мишени, может сохраняться в
течение неск. суток и более. В зависимости от конструкции
мишени (односторонней или двусторонней) электронные
пушки в графеконе располагают по одну или по разные
Электронно-лучевой преобразователь электри-
ческих сигналов. Рис. 1. Схема графекона: 1 —
записывающий прожектор; 2 — траектории вто-
ричных электронов; 3 — коллектор (проводящее
покрытие на внутренней поверхности колбы
вблизи мишени); 4 — мишень; 5 — считывающий
электронный пучок; 6 — считывающий прожек-
тор.
Электронно-лучевые приборы. Схема простей-
шего электронно-лучевого прибора: 1 — элект-
ронный луч; 2 — электронный прожектор; 3 —
отклоняющие пластины; 4 — мишень; 5 — ваку-
умно-плотный баллон; К — катод (источник
электронов); М — управляющий электрод (мо-
дулятор).
Рис. 2. Схема электронно-лучевого преобразо-
вателя электрических сигналов с сетчатой ми-
шенью: 1 — записывающий прожектор; 2 — счи-
тывающий прожектор; 3 — мишень; 4 — сетка-
коллектор.
Рис. 3. Схема литокона: 1 — электронный про-
жектор; 2 — металлическая подложка мишени;
3 — диэлектрическая мозаика; 4 — сетка-кол-
лектор.
ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКАЯ
I 637
стороны от неё. Э.-л. п. э. с. с сетчатой мишенью
(рис. 2) имеют прозрачную для эл-нов мишень, выполнен-
ную в виде металлич. сетки, покрытой с одной стороны ди-
электриком. Такие Э.-л. п. э. с. могут быть как однолучевые
(при соответствующей коммутации напряжений на электро-
дах), так и двухлучевые. При считывании электронный пу-
чок, проходя сквозь мишень на коллектор, модулируется
записанным потенц. рельефом. Стирание потенц. рельефа
осуществляется записывающим пучком. Л и то кон (рис. 3),
представляющий собой однолучевой Э.-л. п. э. с., имеет
мишень, состоящую из проводящей подложки, на поверх-
ность к-рой нанесена мозаика из диэлектрич. элементов. При
считывании в соответствии с потенц. рельефом, записанным
на диэлектрич. мозаике, изменяется доля электронного
пучка, попадающая на проводящую подложку. Э.-л. п. э. с.
имеют разрешающую способность от 600 до 2000 строк.
Время считывания: у графеконов — ок. 1 мин, у Э.-л п. э. с.
с сеточным управлением — 5—15 мин, у разл. типов лито-
конов — от неск. мин до 1 ч.
Особую группу запоминающих Э.-л. п. э. с. составляют
т.н. вычитающие поте н ци а л ос ко п ы, в к-рых выход-
ной сигнал воспроизводит разность двух последовательно
записанных электрич. сигналов. При записи в таких
Э.-л. п. э. с. потенциал поверхности диэлектрич. мишени сна-
чала доводится электронным пучком, промодулир. первым
электрич. сигналом, до равновесного значения, определяе-
мого в каждой точке мишени соответств. значением вход-
ного сигнала. При поступлении второго электрич. сигнала
изменение потенциала диэлектрика происходит только
на тех участках мишени, для к-рых значение сигнала
изменилось, и определяется величиной этого изменения.
При этом в цепи металлич. подложки мишени наводит-
ся ток, соответствующий разности первого и второго сиг-
налов.
Запоминающие Э.-л. п. э. с. применяются для взаимного
преобразования изображения (напр., радиолокационного
в телевизионное), для хранения данных в вычислит, и ин-
формац. системах, для записи (запоминания) быстропро-
текающих процессов и т. п. Г. с. Котовщиков.
ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ [ЭЛП], ши-
рокий класс электровакуумных приборов, отличит, особен-
ностью к-рых является использование потока электронов,
сфокусированных в узкий пучок (электронный луч), управ-
ляемый по интенсивности и по положению в пространст-
ве и взаимодействующий с мишенью (экраном) прибора.
Электронный пучок формируется и управляется по интен-
сивности электронным прожектором, изменение положения
пучка на мишени производится отклоняющей системой
(рис.). В зависимости от физ. св-в мишени ЭЛП осуществ-
ляют разл. преобразования информации, представленной в
форме электрич. или световых сигналов.
ЭЛП, в к-рых отклоняемый по ©предел, закону пучок
(см. Развёртка) вызывает локальное свечение экрана или
меняет к.-л. оптич. св-ва мишени (светопропускание,
отражение и т. п.), преобразуют временную последова-
тельность электрич. сигналов в видимое двухмерное изоб-
ражение и составляют группу электронно-лучевых при-
боров отображения информации, или приёмных электронно-
лучевых приборов. Осн. представителями приборов этой
группы являются: кинескоп — гл. элемент телевиз. приём-
ников; индикаторный электронно-лучевой прибор, отобра-
жающий данные в радиолокац. системах, дисплеях ЭВМ
и т. п.; осциллографический электронно-лучевой прибор,
широко используемый в измерит, технике. В качестве
материала мишеней приёмных ЭЛП используются либо
в-ва, излучающие свет при электронном возбуждении (напр.,
люминофоры), либо, как в светоклапанных электронно-
лучевых приборах, управляемые пучком светомодулирую-
щие среды. Информация отображается либо непосредствен-
но на экране электронно-лучевого прибора, либо (при ис-
пользовании проекционных электронно-лучевых приборов)
на отд. отражающем или просветном экране. Запоминаю-
щие электронно-лучевые приборы с видимым изображе-
нием обладают способностью длит, время воспроизводить
однократно записанную информацию.
ЭЛП, в к-рых мишень меняет свои электрич. св-ва
(напр., электропроводность) под действием света или эл-нов,
эмитируемых отделённым от неё фотокатодом, преоб-
разуют спроектированное на них оптич. изображение в
последовательность электрич. сигналов и составляют группу
передающих электронно-лучевых приборов, используемых
на передающем конце телевиз. систем. Их действие осно-
вано на зондировании отклоняемым электронным пучком
постоянной интенсивности (см. Сканирование) локальных из-
менений в состоянии мишени, обусловленных световым
изображением.
Третью группу ЭЛП составляют электронно-лучевые
преобразователи электрических сигналов, мишень к-рых
является промежуточным элементом (запоминающим или
незапоминающим), преобразующим при взаимодействии с
одним или двумя электронными пучками последователь-
ность входных электрич. сигналов в модифицир. после-
довательность выходных электрич. сигналов в процессах
записи и считывания информации.
Прообразом приёмных ЭЛП с люминесцентным экра-
ном явились лабораторные приборы, использовавшиеся в
кон. 19 в. при изучении «катодных» (электронных) лучей.
Сходный прибор предложил использовать в 1907 в России
Б. Розинг в качестве приёмного устр-ва в своём проекте
телевиз. системы. Однако началом развития ЭЛП принято
считать нач. 30-х гг. 20 в., когда были созданы первые
осциллографич. ЭЛП, первые кинескопы и передающие
ЭЛП с использованием принципа накопления заряда
на мишени. Толчком к созданию индикаторных ЭЛП
явилось применение радиолокации во 2-й мировой войне.
Развитие принципа накопления зарядов привело в 50-х гг.
к созданию первых запоминающих преобразователей
электрич. сигналов для радиолокации и вычислит, техники,
а также запоминающих индикаторных и осциллографич.
ЭЛП (в США, Франции, СССР и др. странах). В это же
время были разработаны первые цветные кинескопы.
Такие качества ЭЛП, как высокое быстродействие,
большая информац. ёмкость и высокая эффективность пре-
образования энергии, обусловили их широкое применение
в разл. областях электроники (в тех случаях, когда требуется
отображение и преобразование большого объёма информа-
ции в реальном масштабе времени).
Лит.: Шерстнев Л. Г.( Электронная оптика и электронно-лучевые
приборы, М., 1971; Жигарев А. А., Электронная оптика и электронно-
лучевые приборы, М., 1972; Лачашвили Р„ А., Т pay бе Л. В., Проекти-
рование электронно-лучевых приборов, М., 1988. В. Л. Герус.
ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЁМА, совокуп-
ность электрич. и магн. полей, образованных электрода-
ми с заданными потенциалами и магн. цепями, содержа-
щими источники магн. поля и магнитопроводы, создающая
Электронно-оптическая система. Рис. 1. Схема
электронно-оптической системы просвечиваю-
щего ЭЛП (блок-схема источников питания не
показана): 1 —юстировочные катушки; 2 — трёх-
электродная объект-формирующая система
электронного прожектора с диафрагмой; 3 —
корректор астигматизма (стигматор); 4 — магнит-
ная линза прожектора; 5 — катушка динамичес-
кой фокусировки; 6 — электромагнитная откло-
няющая система; 7 — корректор аберраций от-
клонения; 8 — электронный пучок.
ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ
638
м
электронный пучок заданной конфигурации; устройство для
образования таких полей. Э.-о. с. обычно состоит из элект-
ронной пушки (электронного прожектора), фокусирующего
устр-ва, отклоняющей системы и коллектора (приёмника)
эл-нов. Различают Э.-о. с. для формирования пучков ЭЛП,
ЭВП СВЧ и установок электронно-лучевой технологии.
Э.-о. с. ЭЛП формируют неинтенсивные электрон-
ные пучки с угловыми апертурами ок. 1° и площадью
электронного пятна на экране (мишени), составляющей
10 —10 от площади экрана. Простейшая Э.-о. с. ЭЛП
содержит только электронный прожектор и отклоняющую
систему. В зависимости от назначения Э.-о. с. и требова-
ний к параметрам ЭЛП кол-во элементов системы и их
устр-во могут быть различны. Для юстировки (центровки)
пучков в электронных линзах или отклоняющих системах,
статич. или динамич. сведения пучков в многопрожектор-
ных Э.-о. с., исправления аберраций отклонения и др.
используют корректирующие системы, или кор-
ректоры (рис. 1). Часто один элемент Э.-о. с. выполняет
неск. функций (напр., отклонение электронных пучков и их
одноврем. сведение на экране в цветном кинескопе).
Согласованная работа всех элементов Э.-о. с. ЭЛП обеспе-
чивает требуемые разрешающую способность по всей по-
верхности экрана и качество изображения (или пара-
метры выходного электрич. сигнала), а также сводит к ми-
нимуму геометрич. искажения изображения.
Типичная Э.-о. с., формирующая интенсивный пучок
ЭВП СВЧ (рис. 2), содержит ряд областей, через к-рые
последовательно проходят эл-ны. В области электронной
пушки происходит ускорение эл-нов и начальное формиро-
вание электронного потока. В первой переходной об-
ласти Э.-о. с. эл-ны попадают в фокусирующее поле.
Если для фокусировки применяется магн. поле, то эл-ны
приобретают вращат. составляющую скорости. В регу-
лярной области на эл-ны может действовать продоль-
ное однородное магн. поле, к-рое обусловливает направ-
ленную к оси (фокусирующую) составляющую силы, пре-
пятствующую расширению потока под действием сил
пространств, заряда, либо последовательность сильных
электронных линз, осуществляющих магнитную периоди-
ческую фокусировку или электростатическую фокусировку.
Регулярная область обычно совмещена с электродина-
мической системой прибора, в ней происходит взаимодейст-
вие пучка с ВЧ полем. Во второй переходной
области Э.-о. с. действие фокусирующего поля прекра-
щается (в случае магн. поля прекращается и вращение
пучка) и пучок начинает расширяться. Расширяющийся
пучок поступает в область коллектора, где заканчивается
движение эл-нов, вылетевших с катода. Важнейшими пара-
метрами Э.-о. с. являются токопрохождение, коэф, запол-
нения (отношение ср. диаметра пучка в регулярной области
к диаметру пролётного канала), а также первеанс и компрес-
сия потока в электронной пушке. О магн. цепи Э.-о. с. см.
в ст. Магнитное фокусирующее устройство.
Э.-о. с. технологич. установок (нагрева, напыления, сварки
и др.) предназначены для направления электронного пучка
заданного поперечного сечения и мощности на образец
или деталь. Обычно не предъявляется жёстких требований
к размерам пучка в области фокусировки, для к-рой
применяют электростатич. или магн. линзы. Гл. сложность
при создании и эксплуатации таких Э.-о. с. — защита катода
от запыления материалами, подвергаемыми нагреву, а также
от ионной бомбардировки. Распространены Э.-о. с., в к-рых
пучок отклоняется на большой угол (90—1В0°) при помощи
поперечного магн. поля (рис. 3). Регулировка положения
и тока пучка осуществляется соответственно изменением
тока отклоняющего электромагнита и тока накала.
Лит.: Алямовский И. В., Электронные пучки и электронные
пушки, М., 1966; Шиллер 3., Гайзиг У., Панцер 3., Электронно-
лучевая технология, пер. с нем., М., 1980; Новые методы расчета электрон-
но-оптических систем, М., 1983. И. В. Алямовский, Г. Д. Баландин.
ЭЛЕКТРбННО-ОПТЙЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВА-
ТЕЛЬ (ЭОП), вакуумный фотоэлектронный прибор, пред-
назначенный для преобразования не видимого глазом оптич.
изображения объекта (в ИК, УФ лучах), а также рентгенов-
ского изображения в видимое и (или) служащий для усиле-
ния яркости видимого изображения. Обычно состоит
из фотокатода, электронно-оптической системы (ЭОС) и ка-
тодолюминесцентного экрана. Фотокатод преобразует пер-
вичное оптич. изображение (ОИ) в т. н. электронное изоб-
ражение (ЭИ), к-рое с помощью ЭОС переносится на экран,
где, в свою очередь, преобразуется в световое (видимое)
ОИ. В ЭОП под действием излучения от объекта с
поверхности фотокатода эмитируются эл-ны (фототок), при-
чём величина фототока с разл. участков фотокатода изме-
няется в соответствии с распределением плотности спрое-
цированного на него изображения (см. Фотоэлектронная
эмиссия). Фотоэлектроны, ускоренные и сфокусированные
полем ЭОС, бомбардируют экран, вызывая его люминес-
ценцию. Интенсивность свечения отд. участков экрана за-
висит от плотности фототока, вследствие чего на экране
возникает видимое изображение объекта.
Простейший ЭОП состоит из двух плоских параллельных
электродов — фотокатода и экрана, между к-рыми прило-
жено напряжение (рис. 1, а). В однородном электростатич.
поле такого ЭОП по существу отсутствует фокусировка
эл-нов (движение эл-нов происходит по параболам, парамет-
ры к-рых определяются начальными скоростями эл-нов).
Для обеспечения фокусировки эл-нов ЭОП с однородным
электростатич. полем помещают в однородное магн.
поле, направление к-рого совпадает с направлением элект-
рич. поля. При этом исходящие из отд. точек катода эл-ны
Рис. 2. Схема электронно-оптической системы,
формирующей интенсивный электронный пучок
(вверху — контур пучка, схема электродов и под-
соединения их к источнику анодного напряжения;
внизу — распределение фокусирующего магнит-
ного поля В вдоль оси Z): К — катод; А — анод;
ЭДС — электродинамическая система; ЭП—элек-
тронный пучок; КЛ — коллектор; 1 —область
электронной пушки; 2 — первая переходная
область; 3 — регулярная область; 4 — вторая
переходная область; 5 — область коллектора,
I „—ток катода; 1д— ток анода; 1эдс—ток элект-
родинамической системы; I —ток коллектора;
UA — анодное напряжение.
Рис. 3. Схема электронно-оптической системы
электронко-лучевой технологической установки
(с отклонением электронного пучка на 90 ):
1 —электронная пушка; 2 — фокусирующая лин-
за; 3 — электронный пучок; 4 — силовые линии
магнитного поля; 5 — тигель с нагреваемым ве-
ществом; UA — анодное напряжение.
639
ЭЛЕКТРОННО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
движутся не по расходящимся параболам, а по периоди-
чески сходящимся спиралям (рис. 1,6). Применение им-
мерсионных электростатических линз позволяет получать
хорошее ЭИ и без использования магн. поля (рис. 1,в).
Усиление яркости ОИ в ЭОП достигается как в резуль-
тате сообщения эл-нам дополнит, ускорения, так и за счёт
сжатия ЭИ; при этом яркость дополнительно возрастает в
1 /Г2 (где Г — электронно-оптическое увеличение).. Для
усиления яркости применяют многокаскадные ЭОП,
представляющие собой последоват. соединение неск. отд.
ЭОП; при этом световой поток с экрана первого ЭОП
направляется на фотокатод второго и т. д. Многокас-
кадные ЭОП обычно выполняют в единой вакуумно-плотной
оболочке, причём толщина прозрачной перегородки между
каскадами не должна превышать 5—10 мкм, во избежание
существ, потерь разрешающей способности. Применение
волоконно-оптических пластин (см. Волоконно-оптические
элементы) позволяет соединять отд. ЭОП путём непо-
средственного оптич. контакта между поверхностями пла-
стин (рис. 2). В каскадных ЭОП достигается предельное уси-
ление яркости, когда на выходном катодолюминесцентном
экране регистрируются отдельные, эмитируемые фотокато-
дом, эл-ны. Усиление яркости, близкое к предельному,
получают в ЭОП с микроканальной пластиной
(МКП) — стеклянной пластиной, содержащей неск. миллио-
нов параллельных каналов (диам. 10—15 мкм), к торцам
к-рой приложено напряжение ок. 1 кВ. В таком ЭОП ЭИ
совмещается с входной поверхностью МКП и разбивается
каналами на элементы. Электронный поток каждого
элемента, проходя по каналам, умножается при соударе-
нии эл-нов со стенками каналов благодаря вторичной элект-
ронной эмиссии в 103—104 раз (см. также Вторично-элект-
ронный умножитель). С выходной поверхности МКП усилен-
ное (по плотности) ЭИ переносится на экран.
В рентгеновских ЭОП теневое рентгеновское изоб-
ражение объекта преобразуется с помощью входного
рентгенолюминесцентного экрана в первичное световое
ОИ, к-рое затем преобразуется фотокатодом (находящимся
с этим экраном в оптич. контакте) в ЭИ. ЭОС рентгеновско-
го ЭОП сжимает ЭИ (примерно в 10 раз) и фокусирует
его на катодолюминесцентный экран, на к-ром возника-
ет вторичное световое ОИ, в 104 раз более яркое, чем
первичное.
Осн. параметры ЭОП: интегральная чувствитель-
ность (ИЧ; отношение фототока к величине падающего
на фотокатод светового потока) определяется гл. обр.
св-вами используемого в ЭОП фотокатода (напр., у ЭОП
с кислородно-серебряно-цезиевым катодом, применяе-
мого для преобразования изображения в ИК лучах с
длиной волны до 1,3 мкм, ИЧ достигает 50 мкА/лм; много-
щелочной фотокатод, состоящий из соединений Sb с Cs,
К и Na, используемый в ЭОП для усиления яркости
видимого изображения, обеспечивает ИЧ до 400 мкА/лм);
разрешающая способность (определяемая макс,
кол-вом раздельно видимых пар чёрно-белых штрихов
изображения на единице длины) составляет 25—60 мм"~ и
более; коэффициент преобразования (отношение
излучаемого экраном светового потока к световому потоку,
падающему на фотокатод) достигает у однокамерных ЭОП
неск. сотен, у каскадных — 5-104 поболее. Временнбе
разрешение совр. ЭОП до 10— с.
Принцип работы ЭОП был описан голландскими учёными
Г. Холстом и Я. X. де Буром в 1934. В дальнейшем
большой вклад в разработку ЭОП разл. типов внесли амер,
исследователи В. К. Зворыкин и Г. Мортон и сов. учёные
Л. А. Арцимович, Е. К. Завойский, П. В. Тимофеев,
М. М. Бутслов и др.
ЭОП широко применяются в ИК технике, спектроско-
пии, медицине, микробиологии, ядерной физике, астро-
номии и др. областях науки и техники. Их используют
при микроскопич. исследованиях, для наблюдения мало-
контрастных и слабоосвещённых объектов, наблюдения в
темноте (при освещении объектов ИК лучами) и т. д.
Простота управления ЭИ позволила создать ЭОП для ре-
гистрации сверхкоротких процессов со световым, рентге-
новским и корпускулярным излучением. Рентгеновские ЭОП
находят широкое применение в медицинской и пром,
рентгенотехнике.
Лит.: Зайдель И= Н., Куренное Г. И., Электронно-оптические
преобразователи, М., 1970; Бутслов М. М„, Степанов Б. М.,
Фанченко С. Д.г Электронно-оптические преобразователи и их примене-
ние в научных исследованиях, М., 1978; Берковский А. Г., Гаванин В. А.,
Зайдель И. Н-, Вакуумные фотоэлектронные приборы, 2 изд., М., 1988.
И. Н. Зайдель.
ЭЛЕКТРбННО-ПОЛУПРОВОДНИКбВЫЙ ПРИ-
БОР, вакуумный электронный прибор, содержащий наряду
с электродами для формирования электронного пучка и уп-
равления им полупроводниковую структуру — мишень.
Предназначен гл. обр. для генерирования, усиления и др.
преобразований видео- и радиосигналов в широком диапа-
зоне частот (включая СВЧ), а также для быстродействующей
коммутации и модуляции мощности эл.-магн. колебаний.
Действие Э.-п= п. основано на использовании явления
умножения носителей зарядов в полупроводнике (возникаю-
щего при ударной ионизации ускоренными эл-нами) для уси-
ления тока в выходной цепи прибора. Для эффектив-
ного разделения зарядов разл. знака на ПП мишень по-
даётся напряжение обратного смещения. В качестве ми-
шени могут быть использованы диодные и более слож-
ные структуры, выполненные на основе Si и др.
ПП материалов.
Э.-п. п. обычно работают при ускоряющих напряжениях
10—15 кВ, что позволяет получать коэф, усиления по току
до неск. тысяч; напряжение обратного смещения 250—300 В.
Гл. достоинство Э.-п. п. — возможность получения одно-
Эпектронио-оптическии преобразователь. Рис. 1.
Схемы электронно-оптических преобразователей:
а — с прямым переносом изображения в электро-
статическом поле; б — с электромагнитной фоку-
сировкой электронов; в — с электростатической
иммерсионной линзой; 1 — фотокатод; 2 —
траектории электронов; 3 — катодолюминесцент-
ный экран; 4 — поверхность электронного изо-
бражения; 5 — магнит. Стрелками показано опти-
ческое изображение объекта наблюдения.
Рис. 2. Схема трёхкаскадного электронно-опти-
ческого преобразователя с волоконно-оптически-
ми пластинами: 1 —фотокатод; 2 —— волоконно-
оптическая пластина; 3 — катодолюминесцентный
экран. Стрелками показано оптическое изобра-
жение объекта наблюдения.
ЭЛЕКТРОННО-СВЕТОВОЙ
640
временно большого коэф, усиления по мощности, широкой
полосы частот, малой инерционности управления и доста-
точно высоких значений кпд и выходной мощности.
Э.-п. п. различают прежде всего по способу управления
электронным пучком, а также по материалу и конструкции
мишени. Простейший усилительный Э.-п. п. представляет
собой прибор с управляющей сеткой и мишенью в виде
одиночного кремниевого полупроводникового диода
(рис. 1). В приборах такого типа применяются также
мишени, состоящие из неск. диодов, что позволяет осу-
ществить сложение сигналов по разл. схемам. Э.-п. п. с
управляющей сеткой используются в качестве высокоэф-
фективных видеоусилителей, позволяющих, в частности, по-
лучать на нагрузке высоковольтный сигнал (до 2 кВ) с боль-
шой крутизной нарастания (до 2-1011 В/с) и мощностью
10—20 кВт. Как усилители радиосигналов такие Э.-п. п.
работают в диапазоне частот до 3 ГГц. На частотах
до 1 ГГц они обеспечивают усиление сигнала 20—25 дБ
при полосе до 200 МГц и генерируют мощность до 3 кВт
в импульсном и до 500 Вт в непрерывном режиме при кпд
40—50%.
Другим типом усилительного Э.-п. п. является прибор
с поперечным управлением электронным пучком. Он ана-
логичен скоростному осциллографическому электронно-
лучевому прибору, в к-ром флюоресцирующий экран
заменён ПП мишенью, состоящей из двух диодов (рис. 2).
Приведённая на рис. 2 схема включения диодов исполь-
зуется как в линейном усилителе, так и в двуполярном
видеоусилителе. Как усилитель радиосигналов такой Э.-п. п.
может работать в полосе частот до 300 МГц, отдавая в
нагрузку сотни Вт в импульсном и десятки Вт в непре-
рывном режиме с кпд до 50% и коэф, усиления по мощ-
ности 20—25 дБ.
Принципы построения Э.-п. п. позволяют комбинировать
разл. типы электровакуумных приборов и полупроводни-
ковых приборов, создавая конструкции с разнообразными
функциональными возможностями (в г. ч= перемножение
сигналов, аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобра-
зование сигналов и т. д.).
К недостаткам Э.-п. п. относятся ограниченная мощность
рассеяния ПП мишенью (не превышает 20 Вт/мм2) и
необходимость применения высоких ускоряющих напряже-
ний. Кроме того, произ-во Э.-п. п. требует преодоления
трудностей, связанных с необходимостью совмещения двух
разл. технологий — электровакуумных и ПП приборов.
Лит.: Си л царе, Бейтс, Ба л л онофф, «ТИИЭР», 1974, т. 62, № 8, с. 93—
139; Сушков А. Д., Вавилова О. С., Дмитриев Г. И., «Зарубежная
радиоэлектроника», 1981, № 11, с. 60—72. А. Д. Сушков.
ЭЛЕКТРбННО-СВЕТОВбЙ ИНДИКАТОР, то же,
что электронный индикатор настройки.
ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ, изделия электронной тех-
ники, предназначенные для генерирования, усиления или
преобразования эл.-магн. сигналов разл. видов, а также для
управления напряжениями и токами во внешних по отно-
шению к ИЭТ электрич. цепях. Работа Э. п. основана на
взаимодействии свободных или связанных элементарных
носителей электрич. заряда со статич. электрич. и магн.
полями или с переменными эл.-магн. полями, включая поля
атомов и молекул. Рабочей средой, в к-рой протекает это
взаимодействие, может быть вакуум, газ или твёрдое
тело (гл. обр. полупроводник). Соответственно различают
вакуумные, газоразрядные Э. п. (см. Электровакуумные
приборы) и твердотельные Э. п., наиболее обширный класс
к-рых составляют полупроводниковые приборы. К Э. п. в
широком смысле относятся также функционально закон-
ченные устр-ва разл. уровней интеграции, содержащие боль-
шое число связанных между собой радиоэлектронных эле-
ментов и компонентов (диодов, транзисторов, резисторов,
конденсаторов и т. д.), если их изготовление основано
на приёмах электронной технологии. Важнейшие из таких
устр-в — изделия микроэлектроники (см. также Интеграль-
ная схема, Микропроцессор). К Э. п. относят и др. приборы
и интегральные устр-ва, работа в к-рых происходит с по-
мощью взаимодействия связанных носителей электрич. за-
ряда с внеш, полями (напр., акустоэлектронные приборы).
В зависимости от назначения Э. п. подразделяются на ге-
нераторные, усилительные, преобразовательные, управляю-
щие и др. Диапазон рабочих частот Э. п. простирается от
нуля (пост, ток) до частот рентгеновского участка спе-
ктра эл.-магн. волн (~10‘ Гц), значения рабочих мощнос-
тей — от уровня сверхмалых тепловых шумов до неск. МВт.
Начало развития Э. п. связано с открытием электрона,
разл. видов электронной эмиссии, изобретением лампового
диода (английский учёный Дж. А. Флеминг, 1904) и три-
ода (американский радиоинженер Л. де Форест, 1906).
В 1-й пол. 20 в. разрабатывались в основном ЭВП — элек-
тронные лампы, электронно-лучевые приборы, рентгенов-
ские трубки, фотоэлектронные приборы,— обеспечившие
бурное развитие радиотехники, автоматики, телемехани-
ки и др. областей науки и техники. Создание ЭВП СВЧ
(магнетронов, клистронов и др.) сыграло решающую роль
в развитии радиолокации. Одновременно с разработкой
вакуумных Э. п. создавались и совершенствовались газораз-
рядные приборы, напр. тиратроны, используемые для фор-
мирования мощных импульсов электрич. тока в устр-вах
импульсной техники. Дальнейшее развитие Э. п. шло по пути
создания и всё более широкого применения приборов
полупроводниковой электроники (ПП диодов, транзисторов,
ИС, БИС, СБИС, микропроцессоров) и квантовой электрони-
ки (лазеров, квантовых усилителей, квантовых генераторов).
Электронно-полупроводниковый прибор. Рис. 1.
Схема усилительного электронно-полупроводни-
кового прибора с управляющей сеткой: 1 —
подогревный катод; 2 — управляющая сетка; 3 —
ускоряющий электрод; 4 — тонкоплёночный, про-
зрачный для электронного пучка, металлический
электрод; 5 — полупроводниковый диод с при-
поверхностным р—п-переходом (р—п-переход
показан пунктиром); 6 — массивный элект-
род; 7 — сопротивление выходной нагрузки;
8 — источник напряжения обратного смещения;
9 — высоковольтный источник ускоряющего на-
пряжения; 10—источник усиливаемых сигналов;
11 — электронный пучок.
Рис. 2. Схема электронно-полупроводникового
прибора с поперечным управлением: 1 — элект-
ронный прожектор; 2 — поперечно-отклоняющая
система в виде плоской замедляющей меандро-
вой пинии; 3 — полупроводниковые диоды; 4 —
сопротивление выходной нагрузки; 5 — источники
обратного смещения диодов; 6 — электронный
пучок.
641
ЭЛЕКТРОННЫЙ
Совр. Э. п. находят применение в устр-вах связи, автоматики,
вычислит, техники, энергетики, измерит, техники, в пром.,
медицинских и бытовых приборах и установках, аппаратуре
для научных исследований и т. д.
Лит.: Ба туш ев В. А., Электронные приборы, 2 изд., М., 1980; Элект-
ронные приборы, под ред. Г. Г. Шишкина, 4 изд., М-, 1989.
И. В. Лебедев.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ИНДИКАТОР НАСТРОЙКИ (элеК-
тронно-световой индикатор), электровакуумный
прибор, предназначенный для визуального определения
(индикации) уровня электрич. сигнала в цепях радиоаппа-
ратуры. В одном стеклянном баллоне Э. и. н. размещены
два разл. устр-ва: управляющее (обычно триод), к-рое
усиливает поступающий электрич. сигнал, и индикатор-
ное (люминофор, нанесённый на металлич. электрод или
проводящую плёнку на внутр, поверхности баллона), высве-
чивающее определённые фигуры, размеры или располо-
жение к-рых зависят от величины анодного тока управляю-
щего устр-ва, определяемого, в свою очередь, уровнем
поступающего сигнала. Э. и. н. применяется для точной
настройки радиоприемников, установления уровня сигнала
при магнитофонной записи и т. п.
Лит.: Царев Б. М., Расчет и конструирование электронных ламп, 3 изд.,
М., 1967.
ЭЛЕКТРбННЫЙ МИКРОСКОП, электронно-оптич.
прибор для наблюдения и фотографирования многократно
(до 10* раз) увеличенного изображения объектов, получен-
ного с помощью пучков электронов, ускоренных до боль-
ших энергий (30—100 кэВ и более) в условиях глубокого
вакуума. Первый магн. просвечивающий Э. м. (ПЭМ) был
создан в 1928 нем. учёными М. Кноллем и Э. Руской.
В 1938 М. фон Арденне (Германия) и в 1942 В. К. Зворыкин
(США) построили первые растровые Э. м. (РЭМ), работаю-
щие по принципу сканирования (развёртывания), т. е. после-
довательного от точки к точке перемещения тонкого
электронного пучка (зонда) по объекту. По разрешающей
способности Э. м. в неск. тысяч раз превосходят обычные
световые микроскопы; так, предел разрешения (характе-
ризующий способность оптич. прибора отобразить раздель-
но мелкие, максимально близко расположенные детали
объекта) у ПЭМ составляет 0,2—0,3 нм, а при фотографи-
ровании периодич. структур, напр. кристаллографических,
удаётся реализовать разрешение менее 0,1 нм.
Изображение типичного ПЭМ с высокой разрешающей
способностью приведено на рис. 1. В ^го оптич. системе
(рис. 2) создаётся глубокий вакуум (10 Па). Пучок эл-нов,
испускаемых накалённым катодом, формируется электрон-
ной пушкой и затем дважды фокусируется конденсорами,
в результате на объекте создаётся электронное «пятно»,
диаметр к-рого можно менять в пределах от 1 до 20
мкм. После прохождения сквозь объект наблюдения часть
эл-нов рассеивается и задерживается апертурной диафраг-
мой; нерассеянные эл-ны проходят через отверстие диаф-
рагмы и фокусируются объективом в предметной плоскости
промежуточной линзы — здесь образуется первое увели-
ченное изображение. Последующие линзы создают второе,
третье и т. д. изображения; последняя, проекционная, линза
формирует изображение на флюоресцирующем экране,
к-рый светится под воздействием эл-нов. Характер рассеяния
эл-нов неодинаков в разл. точках объекта, т. к. толщина,
плотность и хим. состав в-ва разных участков объекта
различны. Соответственно изменяется число эл-нов, про-
шедших через апертурную диафрагму, а следовательно,
и свечение отд. точек экрана. При фотографировании
экран убирается и эл-ны воздействуют на светочувствит.
слой фотопластинок, расположенных под экраном. Фокуси-
ровка изображения осуществляется плавным изменением
тока, возбуждающего магн. поле объектива Э. м. Величина
ускоряющего напряжения определяет толщину объекта,
к-рую можно «просветить» электронным пучком; при на-
пряжении 100 кВ изучению доступны объекты толщиной
от единиц до неск. сотен нм.
ПЭМ, как правило, используется в качестве универсаль-
ного прибора многоцелевого назначения. С помощью
дополнит, устр-в и приспособлений объект исследования
можно располагать в разных плоскостях, нагревать, охлаж-
дать, деформировать. В ПЭМ можно наблюдать поверх-
ность объекта, осуществлять электронографич. исследо-
вания структур тонких плёнок и др.
Для науч, исследований, при к-рых не требуется высокая
разрешающая способность, а также при исследованиях с
учебной целью и т. п. применяются ПЭМ упрощённой
конструкции (их оптич. система содержит один конден-
сор и 2—3 линзы для увеличения изображения объекта)
С меньшим ускоряющим напряжением (60—ВО кВ); такие
ПЭМ имеют предел разрешения 0,6—1,5 нм. Для исследова-
ния объектов толщиной до 1—10 мкм (напр., в биологии
и медицине) применяют ПЭМ с повышенным ускоряющим
напряжением (до 200 кВ) и сверхвысоковольтные Э. м. с
ускоряющим напряжением 1—1,5 и 3 МВ. Разрешающая
способность таких Э. м. в 10—20 раз выше, чем у обычных
100-киловольтных ПЭМ.
Наибольшее применение в науч, исследованиях в области
микроэлектроники получили растровые Э. м. В РЭМ элект-
ронный пучок, сформированный электронной пушкой, уско-
ряется до энергии в 30—50 кэВ и при помощи 2 или 3
электронных линз фокусируется в узкий электронный луч
(зонд) (рис. 3). Магн. отклоняющая система развёртывает
зонд по заданной площади на объекте. В основе растро-
вой электронной микроскопии лежат физ. явления, наблю-
дающиеся при бомбардировке твёрдого тела эл-нами; в
результате взаимодействия эл-нов с поверхностью объекта
возникает неск. видов излучений (рис. 4): вторичные и отра-
жённые эл-ны; эл-ны, прошедшие сквозь объект; рентгенов-
ское излучение (тормозное и характеристическое); оптиче-
ское излучение и др. Любое из этих излучений может быть
преобразовано соответствующим детектором (датчиком)
в электрич. сигналы, к-рые после усиления подаются
на ЭЛП и модулируют его луч. Развёртка луча в ЭЛП
синхронизирована с развёрткой зонда в РЭМ, и на экране
ЭЛП наблюдается увеличенное изображение объекта.
Фотографируют изображение объекта непосредственно с
экрана ЭЛП. Осн. достоинство РЭМ — высокая информатив-
ность, обусловленная возможностью наблюдать изобра-
жение, используя сигналы разл. детекторов. С помощью
РЭМ можно, напр., исследовать микрорельеф подложек,
изучать дефекты р—п-переходов, выполнять рентгеновский
структурный анализ, обнаруживать дефекты в структурах
ИС, исследовать распределение магн. и электрич. полей по
поверхности объекта.
Просвечивающие растровые Э. м. (ПРЭМ) обладают
столь же высокой разрешающей способностью, как и
ПЭМ. В Э. м. этого типа (рис. 5) применяются элект-
ронные пушки с автоэмиссионным катодом, обеспечиваю-
ЭлектроннЫй микроскоп. Рис I. Элек-
тронный микроскоп просвечивающего
типа: I — оптическая система (ко-
лонна); 2 — световой микроскоп, до-
полнительно увеличивающий изобра-
жение, образующееся на экране элек
тронного микроскопа; 3 — тубус со
смотровыми окнами; 4 — пульт управ-
ления, 5 — основание (корпус), 6 —
источник питания линз, Z — источник
высокого напряжения, 8 — вакуумная
система; 9 — высоковольтный кабель.
41 Энц. словарь «Электроника»
ЭЛЕКТРОННЫЙ
642
щие достаточно большой ток в зонде малого диаметра
(0,2—0,3 нм). Под объектом исследования помещаются
детекторы — центральный и кольцевой. На первый попа-
дают эл-ны, прошедшие сквозь объект (нерассеянные), на
второй — рассеянные. Сигналы с центр, детектора после
усиления подаются на ЭЛП, на экране к-рого появляется
т. н. светлопольное изображение; эл-ны, собранные коль-
цевым детектором, также преобразуются в электрич. сиг-
налы, к-рые после усиления создают на экране ЭЛП т. н.
темнопольное изображение. С помощью анализатора энер-
гии эл-ны, прошедшие сквозь объект, разделяются на
упруго- и неупругорассеянные пучки. Каждый пучок попа-
дает на свой детектор, и на экране ЭЛП появляется соот-
ветствующее изображение, содержащее дополнит, инфор-
мацию о рассеивающих св-вах объекта. В ПРЭМ можно
исследовать объекты более толстые, чем в ПЭМ, т. к. воз-
растание числа неупругорассеянных эл-нов с увеличением
толщины объекта не влияет на разрешение прибора. Высокая
разрешающая способность в ПРЭМ достигается при мед-
ленных развёртках, что объясняется нек-рой недостаточно-
стью тока в зондах малого диаметра.
В Э. м. смешанного типа сочетаются принципы форми-
рования изображения с неподвижным пучком (как в ПЭМ)
и сканирования тонкого зонда по объекту (как в РЭМ),
что позволяет реализовать в таком Э. м. преимущества
ПЭМ, РЭМ и ПРЭМ. Во всех совр. ПЭМ предусмотрена
возможность наблюдения объектов в растровом режиме (с
помощью конденсорных линз и объектива, создающих
уменьшенное изображение источника эл-нов, к-рое скани-
руется по объекту). В результате кроме изображения
объекта, полученного на экране Э. м. с помощью непод-
вижного пучка эл-нов, получают также растровые изобра-
жения объектов на экранах ЭЛП с использованием про-
шедших и вторичных эл-нов, характеристич. рентгеновские
спектры и т. д.
Лит.: Стоянова И. Г., Анаскин И. Ф., Физические основы методов
просвечивающей электронной микроскопии, М., 1972; Хоке П., Электрон-
ная оптика и электронная микроскопия, пер» с англ., М., 1974;
Карнович Г. С., Кузнецов М. В., «Электронная промышленность»,
1978, в. 11/12, с. 15—17; Авдеев А Л., Захарова С. Е., Поляков С. М.,
там же, с. 17—21; Спенс Дж., Экспериментальная электронная микро-
скопия высокого разрешения, пер. с англ., М., 1986.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС
(ЭПР), избирательное (резонансное) поглощение эл.-магн.
энергии парамагнитными частицами вещества; разновид-
ность магнитного резонанса. Наблюдается обычно в санти-
метровом и миллиметровом диапазонах длин волн Л
(30—2 мм). Открыт сов. учёным Е. К. Завойским в 1944.
В пост. магн. поле с индукцией Во уровни энергии пара-
магн. частицы, обладающей спином S, расщепляются на
Рис. 2. Оптическая схема
электронного микроскопа: 1 — катод; 2 — фоку-
сирующий электрод; 3 — анод; 4 — первый (ко-
роткофокусный) конденсор; 5—второй (длин-
нофокусный) конденсор; 6 — исследуемый
объект; 7 — диафрагма; 8 — объектив; 9, 10, 11 —
проекционные линзы; 12 — катодолюминесцент-
ный экран.
Рис. 3. Схема устройства растрового электрон-
ного микроскопа: 1 — катод; 2 — фокусирующий
электрод; 3 — анод; 4—конденсорные линзы;
5 — диафрагма; 6 — двухъярусная отклоняющая
система; 7 — объектив; 8 — диафрагма; 9 — ис-
следуемый объект; 10—детектор вторичных
электронов; 11 — спектрометр; 12 — пропорцио-
нальный счётчик; 13 — предварительный усили-
тель; 14—блок усиления; 15, 16—аппаратура
для регистрации рентгеновского излучения; 17—
блок усиления; 18—блок регулировки увели-
чения; 19, 20 — блоки горизонтальной и верти-
кальной развёрток; 21, 22 — электронно-лучевые
приборы.
просвечивающего
20
Рис. 4. Схема регистрации информации об объек-
те, получаемой в растровом электронном микро-
скопе: 1 —пучок первичных электронов; 2 — де-
тектор вторичных электронов; 3 — детектор рент-
геновского излучения; 4—детектор отражённых
электронов; 5—детектор светового излучения;
6 — детектор электронов, прошедших сквозь
исследуемый объект; 7 — прибор для измерения
наведённого на объект электрического потен-
циала; 8 — прибор для регистрации тока прошед-
ших сквозь объект электронов; 9—прибор для
регистрации тока поглощенных в объекте элект-
ронов.
Рис. 5. Принципиальная схема просвечивающего
растрового электронного микроскопа: 1 — катод;
2 — первый анод; 3 — второй анод; 4— откло-
няющая система для юстировки пучка; 5 —
диафрагма «осветителя»; 6, 8 — отклоняющие
системы для развёртки электронного пучка; 7 —
магнитная длиннофокусная линза; 9 — диафраг-
ма; 10 — магнитный объектив; 11 —исследуе-
мый объект; 12, 14 — отклоняющие системы;
13—кольцевой коллектор рассеянных электро-
нов; 15 — центральный коллектор нерассеянных
электронов; 16 — магнитный спектрометр; 17 —
отклоняющая система для отбора электронов с
различными потерями энергии; 18 — щель спект-
рометра; 19 — коллектор; ВЭ — вторичные элект-
роны; РИ — рентгеновское излучение.
643
ЭЛЕКТРОННЫЙ
2S—|—1 магн. подуровней (см. Зеемана эффект). Эти под-
уровни различаются по энергии на величину A- .=gfBof
где g — гиромагн. фактор, (3 — магнетон Бора. Под дейст-
вием перем, магн. поля Bicoscof возможны магн. дипольные
переходы между соседними подуровнями, если это перем,
поле перпендикулярно постоянному и выполнено условие
резонанса: соЪ=АЪ* где Ъ — постоянная Планка. Перем,
магн. поле с одинаковой вероятностью вызывает как пере-
ходы с ниж. подуровней на верхние (сопровождающиеся
поглощением энергии), так и обратные переходы (сопро-
вождающиеся излучением энергии). Поскольку в условиях
термодинамич. равновесия населённость ниж. уровней
выше, чем верхних (см. Больцмана распределение), то при
резонансе число переходов с ниж. уровней на верхние
превышает число обратных переходов, т. е. наблюдается
поглощение волн. Если к.-л. способом создать инверсию
населённостей парамагн. частиц по энергиям, то под дейст-
вием эл.-магн. поля система будет излучать энергию В связи
с этим изучение ЭПР является важной частью исследова-
ний квантовой электроники.
По спектрам ЭПР можно определить валентность
парамагн. иона, симметрию его окружения, что в сочетании
с данными рентгеновского структурного анализа даёт воз-
можность определять положение парамагн. иона в крист,
решётке. Метод ЭПР позволяет установить природу и лока-
лизацию дефектов решётки, напр. центров окраски. В метал-
лах и ПП возможен также ЭПР, связанный с изменением
ориентации спинов эл-нов проводимости.
Лит.. Альтшулер С. А., Козырев Б. М., Электронный парамагнит-
ный резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М.,
1972, Афанасьев М. Л., Зеер Э. П., Кубарев Ю. Г., Магнитный
резонанс и электронно-ядерные взаимодействия в кристаллах, Новосиб.
1983.
ЭЛЕКТРОННЫЙ потёк, совокупность свободных
электронов, имеющих одно или неск. преимуществ, направ-
лений движения. Эл-ны, эмитируемые катодом электрон-
ной пушки, формируются в Э» п. с помощью статич. или (и)
перем, электрич. и магн. полей. При этом электрич.
поле изменяет скорость эл-нов как по величине, так и по
направлению, магнитное — только по направлению (см. Ло-
ренца сила). Э. п., в частности электронные пучки, элект-
ронные лучи, создаются и применяются в электронных
приборах разл. типа и назначения: СВЧ ЭВП (магнетронах,
клистронах, лампах бегущей волны, лампах обратной вол-
ны и др.); лазерах с накачкой электронным лучом; ла-
зерах на свободных электронах,- ускорителях эл-нов и др.
Э. п. могут возникать также и в естеств. условиях, напр.
в ионосферной плазме.
Э. п., формируемые в статич. полях, наз. статическими
(стационарным и), в перем, полях — динамически-
ми (н е с т а ц и о н а р н ы м и). Э. п., характеризующиеся пре-
небрежимо малым разбросом скоростей эл-нов, считают
односкоростными, а при значит, разбросе скоростей—
многоскоростными. В зависимости от числа преиму-
ществ. направлений движения эл-нов различают Э. п. одно-
поточные и многопоточные. В ЭВП однопоточные
Э. п. реализуются, напр., в О-типа приборах (пролётно-уси-
лит. клистронах, ЛБВ, ЛОВ, электронно-волновых лампах и
др.), многопоточные — в отражат. и пролётно-отражат. кли-
стронах, М-типа приборах (магнетронах, платинотронах и
др.). Э. п., в к-ром эл-ны движутся по не пересекающимся
в пространстве траекториям, наз. также ламинарным
(по аналогии с ламинарным потоком жидкости в гидро-
динамике), а при наличии таких пересечений — неламинар-
ным. Э. п. характеризуется определ. значениями электрич.
тока I. ускоряющего напряжения U и первеанса Р=
=I/U3 2. Э. п. с большой плотностью пространств, заряда
(Р>*10~6 А/В32) наз. интенсивным (высокоперве-
а н с н ы м), Э. п. с пренебрежимо малой величиной прост-
ранств. заряда (Р<10“8 А/В3/2)—неинтенсивным
(с л а б о т о ч н ы м). Если скорости движения эл-нов в Э. п.
близки к скорости распространения света в вакууме, то
такой Э. п. наз. релятивистским электронным потоком.
При теоретич. исследованиях реальные Э. п. заменяют
нек-рыми упрощёнными моделями. Статич. ламинарные од-
носкоростные Э. п. описывают гидродинамической
моделью, к-рой соответствует замкнутая система из трёх
уравнений: уравнения траектории эл-нов (см. Заряженных
частиц уравнения движения); Пуассона уравнения; уравне-
ния непрерывности [div (qv)=0, где q — плотность прост-
ранств. заряда, v — скорость эл-на]. Неламинарные статич.
Э. п. описывают квазигидродинамической мо-
делью (моделью трубок тока), в соответствии с к-рой
Э. п. представляют в виде конечного числа слоёв — трубок
тока. При этом предполагают, что скорости эл-нов, принад-
лежащих данной трубке тока, одинаковы и являются одно-
значными функциями координаты точки пространства.
Траектории эл-нов в пределах одной трубки тока не пересе-
каются. Разл. трубки тока могут пересекаться; в области
пересечения неск. трубок тока пространств, заряды склады-
ваются. Математически квазигидродинамич. модель описы-
вается замкнутой системой из уравнения Пуассона, урав-
нения непрерывности и уравнений движения эл-нов для
разных трубок тока. Статич» модели Э. п. используются
для расчёта широкого класса электронно-оптических систем.
Динамич. неламинарные многоскоростные Э. п. описы-
вают при помощи модели крупных частиц. Э. п.
представляют в виде большого числа (от неск. десятков
до неск. тысяч) заряженных частиц, каждая из к-рых имеет
конечный объём, заряд, эквивалентный суммарному заряду
эл-нов в данном объёме, и определённое (обычно равно-
мерное) распределение плотности пространств, заряда по
объёму частицы. При описании движения центров
крупных частиц учитывают электрич. и магн. поля, являю-
щиеся суперпозицией трёх полей: 1) внеш, электростати-
ческого (фокусирующего); 2) переменного во времени ВЧ
поля электродинамической системы; 3) пост, и перем, со-
ставляющих поля пространств, заряда. Математически мо-
дель крупных частиц описывается системой из уравнений
движения центров частиц, закона сохранения заряда и
Максвелла уравнений, причём последние чаще всего заме-
няются их следствиями — уравнениями возбуждения ВЧ по-
ля электродинамич» системы и уравнением Пуассона для
поля пространств, заряда» Её решение проводится числен-
ными методами. На основе модели крупных частиц иссле-
дуются динамич. процессы в Э. п. — его группирование
(см. Группирование электронов) и взаимодействие с эл.-
магн. полем в приборах О- и М-типа — динамическое
токооседание; она используется также для описания статич.
трёхмерных Э. п. — ленточных конечной ширины, Э. п.
с азимутальными неоднородностями фокусирующего магн.
поля и др.
Взаимодействие электронных потоков с электромаг-
нитными полями. В общем случае такое взаимодействие
включает в себя два процесса: воздействие полей на
движение эл-нов (этот процесс описывается уравнениями
движения заряженных частиц); возбуждение эл.-магн.
поля движущимися эл-нами (описывается уравнениями
Максвелла). Связанное с этим взаимодействием преобразо-
вание кинетич. и потенциальной энергий эл-нов в энергию
эл.-магн. поля либо обратное преобразование лежат в ос-
нове работы ЭВП и ускорителей заряженных частиц.
Возбуждение эл.-магн. полей движущимися эл-нами осно-
вано на явлении излучения. Согласно классич. электроди-
намике, всякий ускоренно движущийся эл-н излучает эл.-
магн. энергию. Напр., заряженная частица, движущаяся по
круговой траектории, является источником циклотронного
излучения (см. Циклотронная волна), а при релятивист-
ских скоростях — синхротронного излучения. Если эл-н,
движущийся в прозрачной для эл.-магн. волны среде
(или в замедляющей системе), имеет скорость, ббльшую,
чем скорость распространения эл.-магн. волны в данной
среде, то он испускает эл.-магн. волны (черепковское
излучение). Качественно объяснение этого явления
сводится к тому, что эл-н при движении поляризует
частицы среды, к-рые т. о. получают энергию поля приб-
лижающегося эл-на. При удалении эл-на поляризация
прекращается и поляризованные частицы излучают по-
лученную энергию. Излучённые с отд. участков траектории
эл-на поля складываются в фазе под нек-рым углом к
41*
ЭЛЕКТРОННЫЙ
644
траектории движения, определяемым превышением ско-
рости эл-на над скоростью волны в среде (см. Синхронизм
электронов и волн). Если же скорость эл-на меньше ско-
рости волны, то поля с отд. участков траектории взаимно
уничтожаются и эл-н не излучает.
К важным видам излучения относятся также переход-
ное излучение, появляющееся (напр., в резонаторе
клистрона) при пролёте эл-нов мимо к.-л. тела или оседа-
нии на нём, и тормозное излучение, возникающее при
торможении (рассеянии) в электрич. поле.
Использование разл. видов излучения для генериро-
вания и усиления эл.-магн. колебаний основано на коге-
рентном сложении излучений, при к-ром фазы отд. полей,
излучаемых разными эл-нами, согласованы (см. Когерент-
ность). Такое сложение возможно только при фазовой
фокусировке эл-нов, приводящей к образованию сгустков
эл-нов. Если излучение эл-нов «накапливать» в соответст-
вующем устр-ве, напр. резонаторе или замедляющей
системе, и использовать для фазовой фокусировки эл-нов,
то эл-ны начинают излучать когерентно, а само излучение
получается более интенсивным. В этом случае возникает
индуцированное излучение (вынужденное излучение),
отличит, св-вом к-рого является коллективный, когерентный
характер излучения ансамбля эл-нов. Индуцированное излу-
чение широко используется в СВЧ ЭВП. Так, в ЛБВ, ЛОВ
используется индуцированное черенковское излучение, в
клистронах — индуцированное переходное излучение, в
электронных приборах с криволинейными траекториями
эл-нов (мазерах на циклотронном резонансе) — индуциро-
ванное циклотронное излучение.
Задачи, связанные с описанием процессов взаимодейст-
вия Э. п. с эл.-магн. полем, являются самосогласован-
ными (движение эл-нов согласовано с полем, а поле
согласовано с движением). Поэтому при описании этих
процессов уравнения Максвелла и уравнения движения
эл-нов решаются совместно. Тип согласованного взаимо-
действия, его параметры (кпд, уровень усиления сигнала,
широкополосность и т. д.) в каждом конкретном случае
могут зависеть от мн. факторов: соотношения между перио-
дом колебаний эл.-магн. поля, временем пролёта эл-нов
и частотой следования электронных сгустков через область,
занятую полем (см. Электронов угол пролёта); пространств,
распределения пост, и перем, полей, действующих на
эл-ны; направления распространения Э. п. и эл.-магн.
волн; характера движения эл-нов (прямолинейные или кри7
волинейные траектории); плотности пространств, заряда
эл-нов; синхронизма эл-нов и волн; способа фазировки
эл-нов и др. Например , при совпадении направления распро-
странения Э. п. и электромагнитной волны осуществля-
ется т. н. взаимодействие на прямой волне, при проти-
воположных направлениях — взаимодействие на обратной
волне.
Преобразование сигнала электронным потоком. В ЭВП
различают линейное и нелинейное преобразование сигна-
ла электронным потоком. Линейное преобразова-
ние сводится к независимому изменению амплитуд и
фаз проходящих через усилитель ЭВП отд. спектральных
составляющих сигнала и определяется видом амплитудно-
частотной характеристики (АЧХ) и фазочастотной харак-
теристики (ФЧХ) прибора в целом, работающего в линейном
режиме. Эти характеристики зависят гл. обр. от св-в
электродинамич. системы — её дисперсии и широкополос-
ности (в ЛБВ, амплитронах), от собств. частот, добротности
и АЧХ отд. резонаторов (в клистронах) и др. Влияние дис-
персии эл.-магн. волн в Э. п. при линейном преобразо-
вании обычно малосущественно. Однако в ряде случаев
сильно сказывается влияние Э. п. на частотные характери-
стики прибора. Такое влияние может возникать вследствие
разл. причин. Напр., в ЛБВ с цепочкой связанных резонато-
ров — из-за расширения полосы пропускания замедляющей
системы под влиянием Э. п.; в клистронах с интенсивными
Э. п. — из-за значит, электронной проводимости резонато-
ров, уменьшающей их эффективную добротность и увели-
чивающей полосу частот; в приборах с вращающимся или
колеблющимся электронным пучком (напр., в МЦР) при
использовании пространств, гармоник — из-за сильной дис-
персии таких гармоник.
Значительно более многообразны нелинейные пре-
образования сигнала электронным потоком, поскольку
именно Э. п. является активным нелинейным элементом
ЭВП. Процессы в таком элементе существенно зависят от
мощности сигнала: с ростом мощности быстрее умень-
шается скорость эл-нов при усилении сигнала, в Э. п.
образуются плотные сгустки эл-нов и т. д., что приводит
к нелинейности амплитудной характеристики ЭВП. При
гармонич. входном сигнале с частотой о нелинейность
амплитудной характеристики и наличие связанной с тор-
можением эл-нов фазоамплитудной зависимости приводят
(помимо очевидного ограничения выходной мощности) к из-
менению фазы сигнала на выходе усилит. ЭВП при измене-
нии входной мощности, а также к появлению гармоник
сигнала на частотах 2со, 3<о и т. д. Последнее явление
иногда используется для умножения частоты сигнала,
однако чаще нелинейные эффекты в Э. п. являются вред-
ными и приводят к искажению сигналов. Эти искажения
качественно имеют тот же характер, что и в др. нелинейных
усилителях или нелинейных системах вообще, но их вели-
чина существенно зависит от вида взаимодействия Э. п.
с эл.-магн. полем, используемого в ЭВП. При нелинейном
усилении многочастотного сигнала с дискретным спектром
частот <Dir юг» ...» соп возникают комбинац. составляющие
с частотами micoi-|-m2<O2_|_-.-_|_mnG)n(m|.=0, ±1, -1-2, ...), а
спектр сигнала, как правило, расширяется; амплитудно-
модулированные сигналы приобретают также паразитную
фазовую модуляцию; происходит нелинейное искажение
фронтов импульсных сигналов и т. д.
Возбуждение колебательных систем электронным пото-
ком. Взаимодействие Э. п. с эл.-магн. полями лежит также
в основе возбуждения резонаторов, замедляющих систем
и др. электродинамич. систем электронных приборов.
Описание этого вида взаимодействия зависит от свойств
системы. Напр., в колебат. системе (колебательном конту-
ре, объёмном резонаторе и др.), имеющей дискретный
спектр собств. частот cos (s=1,2, ...), возбуждаемое током
заданной частоты со эл.-магн. поле Е(х, у, г, f), Н(х, у, z, f)
можно представить в виде суммы квазистатич. потенциаль-
ного электрич. поля, связанного с пространств, зарядом,
и вихревого эл.-магн. поля, представляемого в виде раз-
ложения по собств. ф-циям колебат. системы. Для интен-
сивного возбуждения определённых видов колебаний (мод
колебаний) в резонаторе необходимо, чтобы собств. час-
тота этих колебаний совпадала с частотой заданного кон-
векционного тока Э. п. (условие резонанса) и ток был направ-
лен вдоль вектора напряжённости электрич. поля в области
максимума этого поля. Обычно интенсивным является
только один резонансный вид колебаний, а остальные дают
нерезонансный фон, определяющий т. н. динамич. поправ-
ки к квазистатич. полю Е(х, у, z); в ряде случаев нерезонанс-
ный фон становится существенным, приводя, напр., к
возникновению неустойчивости Э. п. (в резонаторах с гофри-
рованной стенкой).
Аналогичные закономерности характерны и для возбуж-
дения электронным потоком волноводных и замедляющих
систем, однако вместо резонанса во времени в таких систе-
мах оказывается существенным резонанс в пространстве —
совпадение волновых чисел волн тока и эл.-магн. волн
системы.
Флуктуации в электронных потоках. К флуктуациям в Э. п.
относятся случайные изменения характеристик Э. п. (плот-
ности тока, плотности заряда и т. п.) и их эл.-магн.
полей (см. Шум).
В приборах О-типа Э. п. на участке от катода до
пространства взаимодействия является «трансформатором
шума», возбуждаемым на входе дробовыми флуктуациями
катодного тока и обусловленными ими флуктуациями
средней скорости эл-нов. Такой «трансформатор» можно
разделить на две зоны — кинематическую и волновую —
с качественно различными физ. процессами в них. В кине-
матич. зоне (примыкающей к катоду) Э. п. обладает значит,
разбросом скоростей эл-нов, сравнимых по порядку вели-
645
ЭЛЕКТРОННЫЙ
чины с их ср. скоростью. В этой зоне возмущения
тока и пространств, заряда, вызванные дробовым шумом
катода и имеющие вид хаотич. сгустков и разряжений,
переносятся эл-нами в процессе их ускоренного движения
от катода» Эти возмущения, наз. кинематической, или синх-
ронной, волной (хотя по существу волной не являются),
в свою очередь, возбуждают в потоке быструю и медлен-
ную волны пространств, заряда, передавая им свою энергию.
Вследствие этого синхронная волна затухает, а амплитуды
волн пространств, заряда нарастают. Процесс возбуждения
волн пространств, заряда обусловлен кулоновским взаимо-
действием и поэтому интенсифицируется с ростом плот-
ности заряда.
В волновой зоне, следующей за кинематической, флук-
туации переносятся только в виде волн пространств,
заряда. На начальном («многоскоростном») участке волно-
вой зоны разброс скоростей ещё играет заметную роль,
на последующем («односкоростном») участке этим разбро-
сом можно пренебречь. Распространение флуктуаций в вол-
новой зоне Э. и. в системе отсчёта, движущейся со ср.
скоростью эл-нов, описывается уравнениями неоднородной
длинной линии, эквивалентное волновое сопротивление
к-рой определяется стационарными значениями плотности
тока, ср. скоростью эл-нов, среднеквадратич. разбросом
их скоростей и частотой флуктуаций. При этом роль напря-
жения в линии играет т.н. кинематический потен-
циал, равный отношению потока кинетич. энергии эл-нов
к их току; ток в линии равен электронному току.
Коэф, шума F усилителя О-типа определяется величиной
спектральной плотности мощности медленной волны прост-
ранств. заряда на входе в пространство взаимодействия.
Её минимизация является осн. задачей при конструировании
электронно-оптич. системы малошумящего усилителя. Мед-
ленная волна играет роль обратной (отражённой) волны
в эквивалентной потоку длинной линии, поэтому её миними-
зация требует достаточно плавного изменения волнового
сопротивления вдоль потока. При подходящих законах из-
менения волнового сопротивления в волновой зоне реали-
зуется минимально возможное значение F—FMMH. Значение
FMMH, в свою очередь, определяется законом изменения
медленной волны в кинематич. зоне. Расчёт такого измене-
ния в общем случае весьма сложен и трудоёмок.
Однако установлено, что минимум интенсивности медлен-
ной волны на выходе кинематич. зоны получается при
больших плотностях пучка и возможно более медленном
нарастании его скорости в этой зоне. Последнее условие
выполняется при работе катода в режиме, переходном
от режима пространств, заряда к насыщению, и при наличии
у поверхности катода значит, поперечных электростатич.
полей (их расфокусирующее действие компенсируют силь-
ным продольным магн. полем).
Флуктуации в Э. и. приборов М-типа изучены значитель-
но менее подробно ввиду сложности сопровождающих
их процессов. К флуктуациям тока и продольной скорости
эл-нов в этих приборах добавляются флуктуации попереч-
ных скоростей и положения пучка, а также флуктуации,
обусловленные разл. неустойчивостями в Э. п. В прикатод-
ном пространстве интенсивность флуктуаций возрастает
из-за неустойчивости облака пространств, заряда, появ-
ляющейся при наличии минимума потенциала и при отно-
шении длины катода к длине циклоиды св. 0,55. В Э. и. в
скрещенных полях между двумя плоскими электродами
флуктуации нарастают, если имеет место усиление одной из
двух шумовых волн пространств, заряда (т.н. ди о ко т-
ронная неустойчивость). Этот вид неустойчивости
сводят к минимуму, используя добавочные секции с по-
ложит. холодным катодом, неоднородные магн. поля, при-
катодные сетки и т. п. В силу указанных, а также ряда
дополнит, причин уровень шумов приборов М-типа в целом
выше, чем у приборов О-типа.
Лиг..* Электронные сверхвысокочастотные приборы со скрещенными поля-
ми, пер. с англ., под ред. М. М. Федорова, т 1, М., 1961; Трубецков Д. И.
и др., «Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ» 1970,
в. 10, Лебедев И В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 1—2, М.
1970—72; Вайнштейн Л. А., Солнцев В- А., Лекции по сверхвысоко-
частотной электронике, М., 1973; Кац А. М., Ильина Е. М-, Манькин
И. А., Нелинейные явления в СВЧ приборах О-типа с длительным вза-
имодействием, М., 1975; Баскаков С- И., Радиотехнические цепи
и сигналы, М., 1983. И. И. Голеницкий, А. С- Победоносцев,
В. В. Салрынский, В А Солнцев.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОЁКТОР, автоэлектронный
микроскоп, безлинзовый электронно-оптич. прибор для
получения увеличенного (в ~105—106 раз) изображения
поверхности твёрдого тела. Изобретён в 1936 нем. физиком
Э. Мюллером. Представляет собой сферич. или конусо-
образную стеклянную колбу, дно к-рой (экран) покрыто
слоем люминофора; в центре колбы помещается катод
(исследуемый объектов виде острия с радиусом кривизны
кончика ~10 —10 мм, анодом служит проводящий
слой на внутр, стенках колбы или
вокруг катода. Колба вакуумируется (
проволочно^ кольцо
-10 —10 мм рт.
ст.). При создании между анодом и катодом разности
потенциалов в неск. кВ напряжённость электрич. поля в непо-
средств. близости от кончика острия катода достигает
10—108 В/см, что обеспечивает интенсивную автоэлектрон-
ную эмиссию с кончика острия. Эл-ны, ускоряясь в радиаль-
ных (относительно кончика) направлениях, бомбардируют
экран и вызывают свечение люминофора; в результате
на экране возникает увеличенное изображение распреде-
ления плотности электронного тока, отражающее крист,
структуру исследуемой поверхности острия. Увеличение в
Э. п. прямо пропорционально расстоянию от катода до
экрана и обратно пропорционально радиусу кривизны
острия; предел разрешения Э. п. (2—3)-10 см. Приме-
няются Э. п. преим. для изучения автоэлектронной эмиссии
металлов и полупроводников, определения работы выхода
эл-нов с разных граней монокристалла.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОЖЁКТОР, электронно-оптич.
устройство, предназнач. для формирования неинтенсивного
электронного пучка и управления его током. Состоит из
катода и одной или неск. электронных линз (см. Электрон-
ная оптика). Э. п. входит в состав электронно-оптической
системы и является одним из осн. элементов электрон-
ного микроскопа и электронно-лучевого прибора (рис. 1—3).
В ЭЛП катод совместно с 2—3 электродами образует пер-
вую линзу Э. п., наз. объект-формирующей системой (ОФС).
В ОФС эл-ны, вышедшие из катода, ускоряются и форми-
руются в виде пересекающего ось электронного пучка.
Мин. сечение пучка (кроссовер) служит объектом для по-
следующих линз Э. п. ОФС позволяет управлять током
(см. Модуляционная характеристика) и углом расхождения
пучка, выходящего из ОФС. Для ограничения размера
объекта, угловой апертуры пучка и устранения вторичных
эл-нов в ОФС применяются разл. диафрагмы. Следующие
за ОФС одна или неск. электронных линз, образующих
фокусирующую систему (ФС), создают на экране (мишени)
ЭЛП электронное изображение кроссовера — электрон-
ное пятно. Размер электронного пятна определяется ли-
нейным увеличением ФС, её аберрациями, пространств,
зарядом пучка и разбросом эл-нов по скоростям. Для
формирования линейчатых электронных пятен (штрих-фоку-
сов) используются ФС в виде комбинации октупольных,
квадрупольных, щелевых или цилиндрич. линз. Конструкции
Э. п. и их параметры весьма разнообразны: потенциалы на
выходе Э. п. лежат в пределах 102—105 токи электрон-
ных пучков — в пределах 10— —10— А; размеры
Электронный прожектор. Рис. 1. Схема электрон-
ного прожектора передающего электронно-лу-
чевого прибора: 1 катод; 2 — модулятор; 3 —
анод; 4 — апертура, ограничивающая размер
объекта, 5 — фокусирующая система в виде со-
леноида; 6 — мишень; 7 — электронный пучок.
электронных пятен могут быть от 5-10—3 до 2 мм. В запо-
минающих электронно-лучевых приборах применяются т. н.
воспроизводящие Э. п., формирующие широкоуголь-
ные электронные пучки, перекрывающие одновременно
всю поверхность мишени прибора. Такие Э. п. содержат
одну или неск. трёхэлектродных ОФС, а также систему
электродов, размещённых на внутр, поверхности колбы
ЭЛП и на периферийных участках блока мишени. Потен-
циалы электродов подбираются таким образом, чтобы
обеспечить ортогональный подход воспроизводящего
пучка по всей поверхности мишени ЭЛП. Для таких Э. п.
токи обычно составляют неск. мА при разности потенци-
алов катод— мишень 200—300 В; диам. мишени и пучка до
60 см. См. также Электронная пушка. Г. д. Баландин.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПУЧОК, совокупность упорядоченно
движущихся свободных электронов, занимающих огранич.
область в пространстве; важнейший компонент любого
ЭВП, а также ряда др. приборов и технологич. установок.
Формируется с помощью электронно-оптической системы
(ЭОС). Характеризуется либо отд. траекториями эл-нов,
либо контуром — положением в пространстве траекторий
граничных эл-нов. При теоретич. описании Э. п. пользуются
той или иной упрощённой физ. моделью (см. Электрон-
ный поток). Широко применяются эксперим. методы иссле-
дования Э. п. (см. Электронных пучков анализатор). Важ-
нейшими параметрами Э. п, являются мощность, опреде-
ляемая как I-U, где I —сила тока, U — анодное (ускоряю-
щее) напряжение, и первеанс P=l/U , являющийся
мерой интенсивности Э. п. (мерой кулоновского взаимо-
действия^ эл-нов в пучке). Для неинтенсивных Э. п.
(Р<$С10~ АВ— ) результат действия сил пространств,
заряда уравнительно невелик, для интенсивных (Р^$>
^§>10 АВ z ) пространств, заряд играет принципиаль-
ную роль при движении эл-нов.
Э. п. в электронных лампах (приёмно-усилительных, гене-
раторных и модуляторных) характеризуется малой по срав-
нению с поперечными размерами длиной траекторий и
значит, влиянием пространств, заряда на распределение
потенциала в межэлектродном пространстве. Э. п. в элект-
ронно-лучевых приборах имеет малую мощность (~1 Вт)
и является неинтенсивным, хотя пространств, заряд в
нём заметно влияет на размеры электронного пятна на
экране. Такой Э. п. характеризуется относительно большой
длиной и малыми поперечными размерами (см. также
Электронный прожектор). При формировании электронного
пучка существ, роль играют тепловые скорости эл-нов и
аберрации, приводящие к рассеянию и пересечениям
траекторий. В нек-рых ЭЛП такой Э. п. применяют в комби-
нации с широким Э. п., облучающим одновременно всю
поверхность экрана или мишени.
В ЭВП СВЧ Э. п. являются, как правило, интенсивными»
Наиболе^ распространены Э. п., имеющие первеанс (0,3-—
1,5)-10— АВ~ ' . Мощность варьируется от неск. мВт
до десятков МВт. Размер поперечного сечения таких Э» п.
определяется диапазоном рабочих частот прибора и из-
меняется от неск. см до сотых долей мм, длина может в де-
сятки и сотни раз превышать поперечный размер. Наиболь-
шее распространение получили аксиально-симметричные
Э. п., имеющие в поперечном сечении вид круга. Приме-
няют также трубчатые, ленточные, спиралевидные и нек-рые
др. Э. п. Для проведения Э. п. через протяжённые каналы
используют ЭОС, в к-рых расталкивающее действие сил
пространств, заряда компенсируется действием внеш,
(фокусирующего) поля. При магнитной фокусировке
эта компенсация осуществляется силой Лоренца, действую-
щей на эл-ны при пересечении ими силовых линий магн.
поля. В аксиально-симметричных Э. п» пересечение
происходит вследствие вращения всех эл-нов вокруг общей
оси (рис. 1), приобретаемого пучком в переходной области
ЭОС, где существует азимутальная (угловая) составляющая
силы Лоренца. Заданная фокусирующая сила в мин. магн.
поле достигается только при наибольшей угловой скорости.
Для формирования такого Э. п., наз. Бриллюэна потоком,
требуется полная экранировка катода от магн. поля. При
частичной экранировке катода равновесный Э. п. может су-
ществовать при меньшей угловой скорости, но для этого
требуется более сильное магн. поле. Отношение магн.
потоков, проходящих через катод и поперечное сечение
равновесного Э. п., является гл. параметром, определяю-
щим его св-ва в случае магн. фокусировки и позволяющим
классифицировать Э. п. по степени жёсткости фокусировки.
Если это отношение близко к 1, то магн. поле должно
в неск. раз превышать значение поля для бриллюэновского
пучка с тем же радиусом; в этом случае получается т. н.
магнитно-ограниченный Э. п. (Э. п. с магн. сопро-
вождением). При неоптимальных условиях ввода пучка
Электронный пучок. Рис. 1. Контуры интенсивных
аксиально-симметричных электронных пучков при
фокусировке продольным однородным магнит-
ным полем (вверху) и осевое распределение
этого поля (внизу); а — равновесный электрон-
ный пучок, сформированный полностью экрани-
рованной от магнитного поля электронной пушкой
(лоток Бриллюэна); б—равновесный электрон-
Электронный прожектор. Рис. 2. Схема электрон-
ного прожектора кинескопа: 1 — катод; 2 — мо-
дулятор; 3 — ускоряющий анод; 4 — фокусирую-
щий анод; 5—высоковольтный анод; 6 — экран;
7 электронный пучок. Объект-формирующая
система образована электродами 1, 2, 3 и 4.
Линза предварительной фокусировки пучка обра-
зована электродами 3 и 4. Линза, фокусирующая
пучок на экран (главная линза), образована элект-
родами 4 и 5.
ный пучок, сформированный электронной пушкой,
частично экранированной от магнитного поля;
в — электронный пучок, сформированный частич-
но экранированной пушкой, с пульсациями,
вызванными неоптимальными условиями ввода;
К катод; А — анод; Тр — проекция траектории
граничного электрона на плоскость, проходящую
через ось электронного пучка,- В — индукция
магнитного поля,- ВБ — минимальное значение
индукции магнитного поля, необходимого для
получения равновесного потока; Вк — значенне
индукции магнитного поля на катоде; пунктирные
линии — силовые линии в переходной области
неоднородного магнитного поля.
647
ЭЛЕКТРОНОГРАФ
в магн. поле возникают пульсации — периодич. в простран-
стве отклонения радиуса пучка от ср. или равновесного зна-
чения (см. также Магнитная периодическая фокусировка.
Реверсная фокусировка, Электростатическая фокусировка).
Трубчатые Эо по обладают в ряде случаев преиму-
ществами перед сплошными, но применяются сравнительно
редко ввиду сложной конструкции электронной пушки и
необходимости иметь сильное магн. поле, Ленточные
Э. п. используются преим. в СВЧ приборах миллиметрово-
го диапазона. В однородном магн. поле наблюдается по-
ворот краёв ленточного пучка, что снижает токопрохож-
дение. При большой плотности тока может наступить
неустойчивость трубчатого и ленточного Э. п.
Реальные Э. п., как показали эксперим. исследования,
имеют сложную структуру. Из-за тепловых скоростей эл-нов,
неоднородности эмиссии с отд. участков катода, аберраций
и неточностей сборки ЭОС Э. п. всегда пульсируют; кроме
того, наблюдаются размытость границы, неравномерность
плотности тока в пучке, а в нек-рых случаях — сильная
неламинарность (рис. 2).
В процессе взаимодействия Э. п. с ВЧ полем образуется
т. н. динамический электронный поток, обладаю-
щий значит, разбросом эл-нов по скоростям, увеличенным
ср. радиусом, неламинарностью, наличием сгустков и разре-
жений, а при высоком кпд — и динамическим токооседа-
нием.
Лит.: Пирс Дж. Р., Теория и расчет электронных пучков, пер. с англ.,
М., 1956; Алямовский И. В., Электронные пучки и электронные пушки,
М., 1966; Молоковский С. И., Сушков А. Д., Интенсивные электрон-
ные и ионные пучки. Л., 1972; Абрамян Е. А., Альтеркоп Б. А.,
Кулешов Г. Д., Интенсивные электронные пучки. Физика, техника, приме-
нение, М., 1984. И. В. Алямовский.
ЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ, то же, что вторич-
но-электронный умножитель.
ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ АНАЛИЗАТОР, прибор
или установка для эксперим. исследования электронных
пучков. В простейшем случае осн. элементом Э. п. а. являет-
ся светящаяся мишень для визуального наблюдения следа
пучка (напр., стеклянный экран, покрытый люминофором).
При большой мощности пучка (десятки Вт и более) в качест-
ве мишени применяют графитовую пластину или фольгу из
тугоплавкого металла (Та, Мо и др-), а за светящимся
следом пучка наблюдают через спец, смотровое окно.
Для количеств, измерений распределения плотности тока
и скоростей эл-нов Э. п. а. снабжают спец, зондирующими
устр-вами. Наибольшее распространение получили Э. п. а.
с использованием метода подвижного зондирующего
коллектора с малым отверстием (рис.), в к-рых
осн. часть пучка перехватывается первым коллектором с
отверстием (диам. 0,02—0,2 мм), а прошедшая через это
отверстие часть пучка улавливается вторым коллектором
и служит мерой плотности тока или используется для изме-
рения скоростей эл-нов с помощью системы сеток с тор-
мозящим электрич. полем. Осн. погрешности такого
метода связаны с конечной величиной диам. отверстия и
вторичной электронной эмиссией с коллекторов. Ограни-
чения по плотности мощности обусловлены гл. обр. тепло-
стойкостью первого коллектора (так, в импульсном режиме
работы с высокой скважностью макс, плотность мощности
составляет ^10' Вт/см2). Совр. Э. п. а., содержащие вакуум-
ную систему, механизм перемещения и отсчёта координат
зондов, источники питания и комплекс измерит, аппаратуры,
позволяют исследовать также ВЧ параметры электронных
пучков — амплитуду и фазу гармоник тока, мощность отд.
слоёв пучка, поведение электронных пучков в коллекторе.
Э. п. а. применяются для исследования св-в электронных
пучков в реальных условиях и режимах, не поддающихся
точному теоретич. анализу (реальный вакуум, ионный фон,
нач. скорости эл-нов, дефекты сборки, структура поверхно-
сти катода И др.). И. В. Алямовский.
ЭЛЕКТРОНОВ УГОЛ ПРОЛЕТА (0), величина, опре-
деляемая произведением времени пролёта fnp электроном
нек-рого промежутка (напр., зазора в клистроне, простран-
ства взаимодействия в лампе бегущей волны) на круговую
частоту со взаимодействующих с эл-нами эл.-магн. колеба-
ний: 6 — cafnp. Выражается в радианах или в градусах.
В приборах с кратковрем. взаимодействием Э. у. п. характе-
ризует изменение фазы эл.-магн. колебаний за время
fnp, в приборах с длит, взаимодействием — электрич. длину
рассматриваемого промежутка (отношение геометрич. дли-
ны промежутка к длине замедленной эл.-магн. волны).
ЭЛЕКТРОНбГРАФ (от электрон и греч. grapho — пишу),
прибор для исследования атомного строения веществ (гл.
обр. твёрдых тел и молекул газа) с помощью метода,
основанного на дифракции электронов (электронографии).
Представляет собой вакуумный прибор, принципиальная
Рис. 2. Распределение плотности тока электрон-
ного пучка J по радиусу пучка г: а — «идеаль-
ное» распределение с однородной плотностью
тока; б — реальное распределение с «размы-
тостью» границы, обусловленной начальными
тепловыми скоростями электронов; в — распре-
деление, вызванное ионами остаточных газов;
г — неравномерное распределение, вызванное
аберрациями и несоосностью электродов в
электронной пушке; д — усреднённое распреде-
ление в динамическом потоке с «ореолом»,
образованным преимущественно замедленными
электронами.
Электронных пучков анализатор. Схема измере-
ний плотности тока электронного пучка при
помощи анализатора с подвижным коллектором:
а — зависимость тока на второй коллектор (Ijq)
от поперечного перемещения коллектора г,
характеризующая распределение плотности тока;
б — схема зондирующего устройства; 1 — иссле-
дуемый электронный пучок; 2 — первый коллек-
тор (с малым отверстием); 3 — второй коллектор;
4 — часть электронного пучка, прошедшая через
малое отверстие; 5 — приборы измерения тока
на первый (1К1) и второй (1К2) коллекторы; U —
анодное напряжение.
ЭЛЕКТРОНОРЕЗИСТ
648
схема к-рого аналогична схеме электронного микроскопа.
В оптич. системе (колонне), осн. узле Э., эл-ны, испускае-
мые катодом (раскалённой вольфрамовой нитью), разго-
няются высоким напряжением (от 30 кВ и выше — быстрые
эл-ны, до 1 кВ — медленные эл-ны). С помощью диафрагм
и магн. линз формируется узкий электронный пучок, к-рый
направляется на исследуемый образец, находящийся в т. н.
камере объектов и установленный на спец, столике. Для
регистрации рассеянных (дифрагир.) эл-нов в Э. использу-
ется, напр., люминесцентный экран или фотопластинка,
к-рая содержит слой фотографич. эмульсии, чувствительной
к потоку эл-нов, и на к-рой создаётся дифракционное изоб-
ражение — электронограмма. В конструкции Э. пред-
усмотрена система непосредств. регистрации интенсивности
рассеянных эл-нов с помощью цилиндра Фарадея или вто-
рично-электронного умножителя открытого типа. Э. снабжа-
ют разл. устр-вами для нагревания, охлаждения, испарения
образца, для его деформации и т. д.
Э. содержит также систему вакуумирования (для создания
глубокого вакуума в оптич. системе — до Ю-4—10—7 Па)
и блок электропитания, в состав к-рого входят источники
накала катода, высокого напряжения, питания эл.-магн.
линз и разл. устр-в камеры объектов. Питающее устр-во
обеспечивает изменение ускоряющего напряжения по сту-
пеням (напр., в Э. «ЭР-100» 4 ступени: 25, 50, 75 и 100 кВ).
Разрешающая способность Э. зависит от энергии эл-нов,
сечения электронного пучка, расстояния от образца до
фотопластинки* (экрана) и достигает 10—4—10— 3 нм.
Управление совр. Э., как правило, автоматизировано.
ЭЛЕКТРОНОРЕЗЙСТ, резист, чувствительный к воз-
действию пучка электронов с энергией 5—50 кэВ
Как правило, представляет собой р-р электроночувствит.
полимера в органич. растворителе. Толщина слоя, сформи-
рованного из Э. в процессе электронолитографии (см.
Литография), составляет 0,3—1,0 мкм. Наиболее важные
классы позитивных Э.: полиметилметакрилат и его про-
изводные, галоген-, циан-, амидо- и др. замещённые полиме-
такрилатов, полиалкиленкетоны и их сополимеры, по-
лиолефинсульфоны. Осн. классами негативных Э. яв-
ляются гомополимеры и сополимеры глицидилметакрила-
та, бутадиена, изопрена, стирола и их производных, крем-
нийорганич. соединения и др.
Чувствительность позитивных Э. обычно составляет 5-
-10~5—1-10 6 Кл/см2, негативных — 1-10-5—4-10-7 Кц/ох;
разрешающая способность (оцениваемая по наимень-
шей ширине отд. воспроизводимой линии), как пра-
вило, для позитивных Э. лежит в пределах 0,2—0,8 мкм,
для негативных — 0,3—1,5 мкм; микродефектность защит-
ного слоя Э. находится в интервале 0,1—1,0 см-2. Предъяв-
ляются высокие требования к стойкости Э. при травлении
подложки в процессе литографии, к адгезии Э. с поверх-
ностью подложки и др.
Э. используется в микроэлектронике при изготовлении
промежуточных фотооригиналов и прецизионных фото-
шаблонов, кремниевых СБИС и запоминающих устр-в на
ЦМД.
Лит.: Грибов Б. Г. и др., «Электронная промышленность», 1960,
в. 8/9, с. 113—19; Селиванов Г. К., Мозжухин Д. Д., Грибов Б. Г.,
«Микроэлектроника», 1980, т. 9, № 6, с. 517—39; Светочувствительные
полимерные материалы, под ред. А. В. Ельцова, Л., 1985. Г. К. Селиванов.
ЭЛЕКТРОНЫ ПРОВОДЙМОСТИ, электроны металлов
и полупроводников, упорядоченное движение к-рых обус-
ловливает электропроводность.
ЭЛЕКТРООПТИКА, раздел оптики, в к-ром изучается
влияние электрич. поля на оптич. свойства вещества (элект-
рооптические явления). В квантовых системах (ато-
мах, молекулах и др.) под действием электрич. поля проис-
ходит расщепление энергетич. уровней, пропорциональное
квадрату напряжённости поля или (в более сильных полях)
его первой степени (Штарка эффект). В оптически изотроп-
ных в-вах (жидкостях, стёклах, кристаллах с центром сим-
метрии крист, решётки) электрич. поле приводит к двой-
ному лучепреломлению, пропорциональному квадрату нап-
ряжённости поля (электрооптич. Керра эффект); в пьезо-
электрич. кристаллах, у к-рых отсутствует центр симметрии
двулучепреломление может быть пропорционально ампли-
туде электрич. поля (Поккельса эффект).
В диэлектриках под действием электрич. поля атомы
и молекулы поляризуются и вместе с молекулами, обла-
дающими пост, дипольным моментом или анизотропией
поляризуемости, ориентируются таким образом, что возни-
кает наведённая (искусственная) оптич. анизотропия, к-рая
исчезает, когда действие поля прекращается. Напр.,
в одноосных диэлектрич. кристаллах наведённая оптич. ани-
зотропия проявляется как поворот или деформация оптич.
индикатрисы (см. Кристаллооптика), т. е. возникает допол-
нительно индуцированное двойное лучепреломление и как
следствие изменяется показатель преломления среды; в
частности, в нецентросимметрич. одноосных кристаллах
(пьезоэлектриках) изменения коэф, оптич. индикатрисы про-
порциональны напряжённости электрич. поля (линейный
электрооптич. эффект). В полупроводниках воздействие
электрич. поля вызывает либо испускание ими света
(электролюминесценцию), либо изменение поглощения ими
света. Различают два осн. механизма электрич. управления
поглощением света в ПП: поглощение света свободными
носителями заряда, связанное с электронными переходами
внутри зоны проводимости; поглощение света, связанное с
туннельными переходами из валентной зоны в зону про-
водимости вследствие сдвига (размытия) края осн. полосы
поглощения (см. Франца — Келдыша эффект).
Электрооптич. явления широко используются для управ-
ления оптич. излучением: амплитудной и фазовой модуля-
ции; изменения направления распространения световых
пучков; создания коротких (наносекундных, пикосекундных)
световых импульсов и др. Создание лазеров позволило
наблюдать многие электрооптич. явления в электрич. полях
оптич. частоты, что определило появление новых разделов
оптики, таких, как нелинейная оптика, голография.
Материалы, изменяющие оптич. св-ва под действием
электрич. поля (электрооптические материалы),
широко применяют в приборах квантовой электроники
и интегральной оптики для изготовления элементов электро-
оптич. лазерных затворов, широкоапертурных спектральных
фильтров и светоклапанных устр-в для защиты от излуче-
ний повышенной яркости, модуляторов света и дефлекто-
ров, оптич. индикаторов (напр., жидкокрист. дисплеев,
цифровых индикаторов) в системах оптич. обработки,
отображения и хранения информации, оптич. связи, в науч,
приборостроении и др. Преимуществ, распространение
получили электрооптич. материалы: дигидрофосфат калия
(диапазон оптич. прозрачности 0,2—1,2 мкм), танталат
лития (0,4—0,5 мкм), ниобат лития (0,4—4,5 мкм), ниобат
бария—натрия (0,4—4,5 мкм), ди дейтерофосфат калия
(0,2—1,6 мкм), ниобат бария—стронция (0,4—4,5 мкм), цир-
конат—титанат свинца с лантаном (0,4—4,5 мкм) и др.
К осн. требованиям, предъявляемым к электрооптич. ма-
териалам, относятся: достаточно малые полуволновые на-
пряжения (не свыше неск. кВ) и необходимые для управле-
ния затраты энергии; малые оптич. потери и высокая
стойкость в окне прозрачности; наивысшая достигаемая
стабильность электрооптич. характеристик в рабочем интер-
вале темп-p; высокая технологичность процессов получения
и обработки.
Лит.: Мусте ль Е. Р., Парыгин В. Н., Методы модуляции и скани-
рования света, М., 1970; Блинов Л. М., Электро- и магнитооптика
жидких кристаллов, М., 1978; Келих С., Молекулярная нелинейная оптика,
пер. с польск., М., 1981; Хансперджер Р., Интегральная оптика, пер.
с англ., М., 1985. В. Г. Сомов.
ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, см. в статьях
Электрооптика, Штарка эффект, Керра эффект, Поккельса
эффект.
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ (электрическая про-
водимость), способность вещества проводить электрич.
ток. Количеств, мерой этой способности служит удельная
электропроводность о. Э. в-ва обусловлена имеющимися
в нём подвижными электрич. зарядами — носителями
электрич. тока. В зависимости от вида носителей разли-
чают электронную проводимость (напр., у металлов),
ионную проводимость (у ионных кристаллов, - ов элект о-
649
ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫИ
литов и Др.) и смешанную электронно-ионную проводи-
мость (напр., у плазмы). В зависимости от величины о все
в-ва делятся jia проводники (<т>10е Ом -м 1), диэлект-
рики (о<10 Ом -м ) и полупроводники (с промежу-
точными значениями и). Э. зависит от темп-ры, структуры
в-ва, напряжённости электрич. или магн. поля в нём и др.
факторов (см. Электропроводность диэлектриков, Электро-
проводность полупроводников). В анизотропных средах,
напр. в монокристаллах, Э. для разных направлений в
кристалле может быть различна (о — тензорная величина).
Однородный изотропный проводник длиной I, площадью
поперечного сечения S, изготовленный из материала с удель-
ной Э. о, количественно характеризуется Э. G=gS/I, т. е.
величиной, обратной электрическому сопротивлению этого
проводника; единица измерения Э. G в СИ — сименс (См).
Н. А. Гусельников,
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ, опре-
деляется наличием в них свободных носителей заряда
(электронов, ионов), зависит от строения и состава диэлект-
рика, а также от внеш, условий. Обычно к диэлектрикам
относят в-ва, уд. электропроводность к-рых при норм,
условиях не превышает 10 —10 Ом- -см- . В газах
свободные носители заряда создаются ионизирующими ис-
точниками, в жидких и твёрдых диэлектриках они сущест-
вуют постоянно. Электропроводность (проводимость) жид-
ких диэлектриков является ионной и обусловлена приме-
сями; проводимость твёрдых диэлектриков может быть как
электронной, так и ионной, а по характеру распределения
свободных носителей заряда — поверхностной или объём-
ной. Электронная проводимость твёрдых диэлектриков,
так же как и электропроводность полупроводников, опре-
деляется зонной структурой и наличием примесей; ионная
проводимость обусловлена примесями или собств. дефек-
тами решётки (вакантные узлы или междоузельные ионы)
и имеет термоактивационную природу, поэтому при
высоких темп-рах Э. д. преим. ионная. В пост. внеш, элек-
трич. поле ионный ток в диэлектрич. образцах умень-
шается со временем из-за образования объёмного заряда
на границах диэлектрика. В достаточно сильных электрич.
полях механизм Э. д. может изменяться; напр., в газах
начинается ударная ионизация, а в твёрдых телах возни-
кают токи инжекции (см. Инжекция носителей заряда).
Увеличение Э. д. в сильных полях опровождается локаль-
ными изменениями хим. состава и структуры диэлектрика.
В результате в нём возникают каналы с высокой прово-
димостью и происходит электрич. пробой (см. Пробой
диэлектрика). Резкий рост Э. д. происходит также при их
разогреве. В перем, электрич. полях вклад Э. д. в диэлек-
трич. потери уменьшается с увеличением частоты поля.
А. И. Баранов.
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
(проводимость полупроводников), обусловлена
наличием свободных носителей заряда — электронов прово-
димости и дырок. Величина удельной Э. п. о связана с
концентрациями эл-нов п и дырок р и их подвижностями
цп, цр соотношением: a^e^n + jipp), где е — заряд эл-на.
В зависимости от того, какое из слагаемых преобладает,
говорят об электронной проводимости или дырочной про-
водимости (проводимости п-типа или p-типа). Величина Э. п.
варьируется в широких пределах — от 105 до 10 Ом
• м . Тип и величина Э. п. зависят от хим. состава
и структуры ПП, вида и концентрации примесей, темп-ры,
давления, освещения, внеш, электрич. и магн. полей и
т. д. В чистых ПП при достаточно высоких темп-рах имеет
место собственная проводимость, обусловленная
носителями, возникающими в результате ионизации атомов
осн. решётки; при этом n=p=nif так что тип проводимости
определяется соотношением между подвижностями цп и
Цр (обычно рр>Цр). Поскольку п;~ехр(—£g/2kT) £g— ши-
рина запрещённой зоны, Т — абс. темп-ра, к — постоянная
Больцмана), Э. п. в области собств. проводимости сильно
зависит от темп-ры. Примесная проводимость обус-
ловлена носителями, возникающими вследствие ионизации
примесей или дефектов решётки. В этом случае п=/=р;
в равновесных условиях концентрации носителей связаны
2 п
соотношением: пр=п;. При низких темп-рах, когда ионизо-
ваны не все примесные атомы, Э. п. в области примесной
проводимости также экспоненциально зависит от темп-ры,
но с другой (меньшей) энергией активации. При более высо-
ких темп-рах, когда большинство примесных атомов иони-
зовано, но собств. проводимость ещё не существенна (об-
ласть истощения примеси), темп-рная зависимость Э. п. оп-
ределяется зависимостью подвижности носителей заряда
от темп-ры; она обычно имеет степенной вид: р,(Т)—Tmt где
показатель степени m определяется механизмом рассеяния
носителей крист, решёткой и может быть как положитель-
ным, так и отрицательным.
Э. п. может изменяться на много порядков при осве-
щении ПП (см. Фотопроводимость), а также при облучении
эл-нами, протонами, нейтронами, ионами и др. Такое
изменение может быть связано с ионизацией атомов ПП,
в этом случае оно очень быстро исчезает после прекра-
щения облучения. В случае облучения быстрыми ч-цами
или гамма-квантами Э. п. может иметь необратимый ха-
рактер из-за образования радиац. дефектов, а также вслед-
ствие радиоактивных превращений и ионного внедрения.
Э. п. существенно меняется под действием магн. поля
вследствие искривления траекторий носителей и (в сильных
полях) квантования электронного спектра. В сильных элект-
рич. полях Э. п. изменяется в силу ударной ионизации,
термополевой ионизации (эффект Пула — Френкеля) и из-
менения подвижности вследствие нарушения равновесного
распределения носителей по энергиям (разогрев носите-
лей). В сильно легированных и аморфных ПП осн. меха-
низмом Э. и. может быть прыжковая проводимость.
Лит.: Шалыт С. С., в кн.: Полупроводники в науке и технике, т. 1, М.— Л.,
1957, с. 7 — 85; Бонч-Бруевич В Л., Калашников С. Г., Физика
полупроводников, М., 1977. Э. М. Эпштейи,
ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ ПЛАСТМАССАг компо-
зиционный материал, состоящий из полимерного связую-
щего и электропроводящего наполнителя и имеющий
объёмное электрич. сопротивление не более 106 Ом-см.
В состав Э. п. могут также входить отвердители, пласти-
фикаторы, термостабилизаторы, антиоксиданты и др. ком-
поненты. Электропроводность Э. п. зависит от хим. природы
связующего, кол-ва наполнителя и степени его дисперсности.
В качестве связующего используют термопласты, эпоксид-
ные, фенолоформальдегидные, кремнийорганич. смолы, а
также каучуки; наполнителем служат тонкодисперсные
порошки металлов (Ag, Ni, Pd, Fe и др.), сажи, графита,
Э. п. с наполнителем в виде металлич. порошка наз.
металлонаполненными пластиками.
Э. п. имеют небольшую плотность, стойки к коррозии,
позволяют получать изделия сложной формы,
могут эксплуатироваться в условиях многократных дефор-
маций. Э. п. применяются для изготовления резистивных
элементов, экранов для защиты от воздействия ВЧ эл.-магн.
полей, токопроводящих элементов печатных плат, радио-
волноводов и др.
Лит.: Электропроводящие полимерные материалы, М., 196В; Электри-
ческие свойства полимеров, под ред. Б. И. Сажина, 3 изд.. Л., 19В6;
Крикоров В. С., Колмакова Л. А., Электропроводящие полимерные
материалы, М., 1984. П. А. Воробьёв.
3 ЛЕКТРОР АЗРЯДНЫЙ НАС(5СГ тип вакуумного на-
соса, действие к-рого основано на сорбции газов плён-
ками химически активного металла, непрерывно осаждае-
мых на поверхностях насоса при ионной бомбардировке в
условиях газового разряда. Наиболее распространён Э. н.,
имеющий два электрода — ячеистый анод и сплошной
сдвоенный катод из Ti, к к-рым приложено высокое
пост, напряжение (т. н. диодный Э. н.). Применяется также
и Э. н. триодного типа. С целью удлинения траекторий
движения эл-нов (что повышает вероятность столкновения
эл-нов с атомами остаточных газов) электродная система
Э. н. помещена в магн. поле, направленное перпендикуляр-
но плоскости катода. Напряжённости электрич. и магн.
полей подбираются так, чтобы после предварит, создания
в Э. н. пускового давления (менее 0,1 Па) эл-ны, эмитируе-
мые катодом в результате автоэлектронной и ионно-
электронной эмиссии, обеспечивали ионизацию молекул
я
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ
650
газа в Э. н. при очень низких давлениях. Образующиеся
ионы бомбардируют катод и распыляют его, в результате
на электродах Э. н. осаждается непрерывно обновляемая
(и поэтому сорбционно активная) плёнка Ti. Откачка с по-
мощью Э. н. химически активных газов происходит вслед-
ствие хемосорбции, а инертных газов — «замуровывания»
атомов в объёме плёнки в процессе её наслаивания.
Быстрота откачки Э. н существенно зависит от состава
откачиваемого газа — высока для активных газов и низка
для инертных. Скорость откачки инертных газов диодными
Э. н. повышают путём увеличения эффективности ионного
распыления активного металла. Э. н. обычно имеют скорость
откачки от неск. л/с до неск. тысяч л/с.
Э. н. широко применяются в произ-ве электрова^умны^
приборов (обеспечивают получение вакуума 10~ —10
Па). Малогабаритные Э. н. присоединяются к нек-рым мощ-
ным электровакуумным СВЧ приборам для их непрерывной
откачки, выполняя при этом одновременно и ф-ции мано-
метра (поскольку величина тока через Э. н. приблизительно
пропорциональна давлению). Широкое распространение
Э. н, обусловлено простотой и надёжностью в работе
(отсутствие движущихся частей, загрязняющих масел), вы-
сокой скоростью откачки, высоким предельным разреже-
нием. Н. В. Черепнин.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА, устройство для
формирования пучков заряженных частиц (электронов,
ионов), их фокусировки и создания электронно- или ионно-
оптич. изображений объектов при помощи осесимметрич-
ных электростатич. полей. Конструктивно представляет
собой систему электродов в виде металлич. диафрагм
с круглыми отверстиями, отрезков металлич. труб и т. п.,
находящихся под определёнными электростатич. потенциа-
лами. Э. л. наряду с магнитными линзами служат осн.
элементами электронно-оптических систем. Фокусирующие
св-ва Э. л., как и магн. линз, по аналогии с оптич. линзами
характеризуются фокусном расстоянием f или
обратной ему величиной , наз. оптической силой.
К простейшим осесимметричным Э. л. относится металлич.
диафрагма с круглым отверстием, поле к-рой граничит
с одной или с обеих сторон с однородным электростатич.
полями (рис., а, б). Фокусное расстояние такой Э. л.
f=4Us/(E2—Ei), где U2— потенциал диафрагмы, Ei и Е2—
напряжённости полей слева и справа от диафрагмы. При
Е2>Е. диафрагма служит собирающей линзой, при E2<cFi —
рассеивающей. Более сложные Э. л., состоящие из неск.
электродов, подразделяются на иммерсионные и одиноч-
ные. Иммерсионные Э= л. (рис., в) характеризуются
разл. значениями потенциалов электродов. Иммерсион-
ная Э. л., в к-рой ускоряющее поле непосредственно
примыкает к объекту (напр., к катоду), наз. иммерсион-
ным объективом (рис., д). Для одиночных Э. л.
(они всегда состоят из трёх или более электродов; рис., г)
характерно равенство потенциалов крайних электродов.
Иммерсионные и одиночные Э. л. всегда собирающие.
Если потенциал седловой точки одиночной Э. л. ниже по-
тенциала катода, то Э. л. превращается в электростати-
ческое электронное зеркало (собирающее или рассеиваю-
щее) в зависимости от того, в какой области находится
эквипотенциальная поверхность, от к-рой отражаются
заряженные частицы.
Лит.: Баранова Л. А., Явор С. Я.. Электростатические электронные
линзы, М., 1986. П. В. Невский.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ФОКУСИРОВКА, фокуси-
ровка заряженных частиц электростатич. полем. Для Э. ф.
неинтенсивного электронного пучка применя-
ют набор электростатических линз, входящих в электронный
прожектор. Э. ф. таких пучков возможна также при
помощи собирающего электростатического электронного
зеркала.
Осн. системы для Э. ф. интенсивных электронных
пучков представлены на рис. Система одиночных
линз, каждая из к-рых образована полем электрода коль-
цевой формы, имеющего потенциал, значительно более
низкий, чем анод (практически — потенциал катода), и рас-
положенного в зазоре пролётной трубы, применяется в мно-
горезонаторных клистронах с Э. ф., а также для транспорти-
ровки электронных пучков в электронно-лучевых установках.
Система периодической Э. ф. (ПЭФ) образована полем
последовательно расположенных кольцевых электродов,
имеющих попеременно более высокий и более низкий
потенциал, либо полем биспирали, у к-рой один из про-
водников имеет более высокий потенциал, чем другой;
она может быть совмещена с замедляющей системой О-типа
приборов. С помощью ПЭФ осуществляют, в частности,
фокусировку ленточных пучков (см. Лампа обратной волны).
Система центробежно-электростатической фо-
кусировки (ЦЭФ) создаётся полем коаксиальных цилинд-
рич. электродов (причём внутр, электрод имеет более
Ц ц и?
Электростатическая фокусировка Системы
электростатической фокусировки интенсивных
электронных пучков: а — система одиночных
линз; б — система периодической электроста-
тической фокусировки; в — центробежно-элек-
тростатическая система; 1 — электрод с более
высоким потенциалом; 2 — электрод с белее
«изким потенциалом; 3 — электронным пучок.
Электростатическая линза. Схемы электростати-
ческих линз- собирающей (а) и рассеивающей
{б) линз, образуемых диафрагмой с круглым
отзерстием; иммерсионной линзы образованной
двумя диафрагмами (о); одиночной линзы, обра-
зованное маем л диафрагмами (г): иммерсион-
ного обьектива (д); U., U-> и (Js — потенциалы
электродов: К — катод; М — модулятор; У — ус-
коряющий электрод, и.(, и Uy — потенциалы
катода модулятора и ускоряющего элект-
рода; 17. — ось симметрии; пунктирные кри-
вые — эквипотенциали. сплошные — траектории
электронов.
651 ЭЛЕКТРОФОРЕЗ
высокий потенциал). Электронный пучок в системе ЦЭФ
имеет трубчатую форму и вполне определённый вращат.
импульс. Роль внеш, электрода может выполнять спираль-
ная замедляющая система. ЛБВ с ЦЭФ получила назв.
цэфотрона. Достоинства систем с Э. ф. — очень малая масса
и малая потребляемая мощность, недостатки — сложность
конструкции и трудности, связанные с обеспечением элект-
рич. прочности. Об Э. ф. ионных пучков см. в ст. Ионная
ОПТИКа. И. В. Алямовский.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ, то же, что
автоэлектронная эмиссия.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ ЗЁРКА-
ЛО, система электродов, отражающая пучки электронов
и предназнач. либо для получения с помощью таких
пучков электронно-оптич. изображения, либо для измене-
ния направления движения эл-нов. Простейшее Э. э. з.
представляет собой плоский конденсатор с тормозящим
электрич. полем и отрицат. электродом. Эл-ны, вылетающие
из точки объекта, попадают в тормозящее электрич. поле,
где отдают свою энергию, и, отразившись от соответствую-
щих эквипотенциальных поверхностей, собираются снова
в точке изображения. Большинство Э. э. з. — системы, сим-
метричные относительно нек-рой оси (см. Электронная
оптика). Осесимметричные Э. э. з. (рис. 1) используют
для создания правильных электронно-оптич. изображений
объектов. Если последний электрод такого Э. э. з. сплошной
и эл-ны меняют направление движения непосредственно
вблизи его поверхности, то можно получить увеличенное
изображение микрорельефа этой поверхности. Цилинд-
рические Э. э. з. (рис. 2) с двумерным электрич. полем
(напряжённость поля внутри зеркала не зависит от коор-
динаты х) применяют для изменения направления электрон-
ных пучков, причём для эл-нов, движущихся в ср. плоскости
зеркала, угол падения равен углу отражения, как и при
отражении луча света от оптич. зеркала. Т.н. трансак-
сиальные Э. э. з. (рис. 3) отличаются малыми аберрация-
ми (погрешностями изображений) в направлении, парал-
лельном ср. плоскости Э. э. з.
В режиме Э. э. з. может работать любая электронная
электростатическая линза, если отрицат. эквипотенциальные
поверхности пересекают ось линзы. Регулировкой потенциа-
ла можно обеспечить режим работы, соответствующий
плоскому, собирающему или рассеивающему Э. э. з.
Э. э. з. используются в зеркальных электронных микро-
скопах, а также для разделения эл-нов по скоростям и
модуляции тока пучка методом отражений.
Лит. см. при ст. Электронная оптика.
ЭЛЕКТРОСТРИКЦИЯ (от лат. strictio — сжатие), дефор-
мация диэлектрика под действием внеш, электрич. поля,
пропорциональная квадрату напряжённости поля (и поэто-
му не зависящая от изменения его направления на обрат-
ное). Обусловлена поляризацией диэлектрика и свойствен-
на всем диэлектрикам (твёрдым, жидким, газообразным).
В твёрдых диэлектриках Э. количественно выражается в
тензорной форме через компоненты тензора деформации
е: e—RE2, где Е и R — составляющие тензоров напряжён-
ности электрич. поля и коэф. Э. В пьезоэлектриках Э.
обычно пренебрежимо мала в сравнении с пьезоэлектрич.
деформацией, линейной относительно Е. В сегнетоэлектри-
ках «сильная Э.», по существу, определяется обратным
пьезоэлектрич. эффектом. В газах и жидкостях Э. наблю-
дается как изменение плотности под действием электрич.
поля и описывается формулой: AV/V=AE2, где AV/V —
относит, объёмная деформация, А — постоянная Э.
ЭЛЕКТРОФОРЕЗ (от греч. phoresis — несение, пере-
несение), направленное движение дисперсных частиц, на-
ходящихся во взвешенном состоянии в жидкой или газо-
образной среде, под действием внеш, электрич. поля.
В технологии ИЭТ Э. применяется для очистки воды от
коллоидных примесей (см. Водоподготовка), а также для
создания диэлектрич. слоёв на подложках из электро-
проводящего материала. В последнем случае рыхлый
осадок (в виде пудры), образовавшийся в результате Э.
на поверхности подложки, после удаления жидкости и
сушки оплавляют до получения однородного покрытия.
Таким способом получают сравнительно тонкие (до 25
мкм) равномерные по толщине бездефектные диэлектрич.
покрытия на подложках любой формы. Существенным
преимуществом Э. является также возможность локаль-
ного нанесения диэлектрич. слоёв через отверстия в фото-
резистивном маскирующем покрытии. В технологии элек-
тронного приборостроения Э. применяют, напр., для
получения стекловидных диэлектрич. плёнок (см. Остек-
ловывание) на металлич. подложках при создании ИС,
печатных плат и микросборок.
Лиг.: Дух ин С. С., Дерягин Б. В., Электрофорез, М., 1976.
Б. Н. Андронов.
Электростатическое Электронное зеркало. Рис. 1.
Осесимметричные двухэлектродные электронные
зеркала: Vi и V2— потенциалы электродов. Тон-
кие линии—сечения эквипотенциальных поверх-
ностей плоскостью рисунка. Линии со стрел-
ками — траектории электронов с разной энер-
гией.Зеркала а и 6 всегда рассеивающие. Зер-
кала в, г и д могут быть как рассеивающими,
так и собирающими.
Рис. 2. Цилиндрическое электростатическое
электронное зеркало: 1 и 2 -— электроды с по-
тенциалами Vi и V;, соответственно; х, у и z—
оси координат.
Рис. 3. Трансаксиальное электростатическое
электронное зеркало: 1 и 2 — электроды с по-
тенциалами Vi и V2; R — радиус кривизны за-
зора между электродами; х, у и z— оси коор-
динат.
э
б
д
ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЯ
652
ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЯ, способ формирования
фотографии, изображений, основанный на преобразовании
видимого изображения в слое светочувствит. электрофото-
графия. материала (ЭФМ) в т. н. скрытое изображение
(напр., в распределение электростатич. потенциала в слое
полупроводника) с последующим обратным пре-
образованием — визуализацией полученного скрытого
изображения. Создание Э. стало возможным после откры-
тия в 1873 амер, физиком У. Смитом явления фото-
проводимости при изучении им св-в Se.
Скрытое изображение (СИ) в слое ЭФМ может быть
сформировано на основе использования устойчивой по-
верхностной поляризации светочувствит. ПП (ф о т о-
п о л у про во д н и к а) с большим уд. темновым сопротивле-
нием, устойчивой внутр, поляризации ЭФМ — фотоэлек-
трета или устойчивой внутр, проводимости фотополупро-
водника и их разрушения под действием света. Наиболь-
шее распространение в Э. получил первый способ с исполь-
зованием в качестве ЭФМ аморфного Se либо соединений
Se с Те, Cd или As (рис. 1). Схема типичного электро-
фотографич. процесса приведена на рис. 2. Перед получе-
нием СИ тонкий слой фотополупроводника, нанесённый
на металлич. подложку, равномерно заряжают до доста-
точно высокого электрич. потенциала; при этом образует-
ся двойной электрич. слой поверхностного и экранирующе-
го (возникающего в объёме проводящей подложки) за-
рядов. Зарядка слоя, как правило, производится ионами
воздуха, образующимися во внеш, зоне коронного разря-
да. При экспонировании (обычно проекционным способом)
равномерно заряженного слоя сопротивление освещённых
участков вследствие увеличения электропроводности
уменьшается, что приводит к утечке заряда с поверхнос-
ти слоя через заземлённую (на время экспонирования)
подложку и соответственно к снижению потенциала в каж-
дой точке поверхности пропорционально освещённости
Электрофотография. Рис. I. Схема формирова-
ния скрытого изображения в электрофотогра-
фическом процессе с использованием фотополу-
проводниковых слоёв: 1 —объект фотографиро-
вания; 2— оптическая система; 3 — разряженные
светом участки; 4 — фотополупроводниковый
слой (обычно из аморфного селена); 5 — рас-
пределение электростатического потенциала, со-
ответствующее скрытому изображению; 6 — алю-
миниевая пластина (подложка).
Рис. 2. Схема ротационного электрофотографи-
ческого процесса: 1 — оригинал (объект фотогра-
фирования); 2 — чёрные участки оригинала; 3 —
источники света; 4 — зеркальные рефлекторы;
5 — коллиматор; 6 — оптическая система; 7 —
вращающиеся прижимные валики; 8 — коротрон;
9 — вольтметр; 10 — источник высокого напряже-
ния; I 1 — вращающаяся меховая щётка; 12 —
бункер для сбора остатков порошкообразного
красителя-тонера; 13 — электронагреватель;
регистрируемого изображения. В результате на поверхнос-
ти фотополупроводника возникает потенциальный рельеф,
т. е. скрытое фотографии, изображение объекта. Прояв-
ление (визуализация) СИ осуществляется чаще всего с
помощью окрашенных ч-ц порошка (мелкодиспергиро-
ванного в жидкой среде или в сухом состоянии), к-рым
на основе т= н. трибоэлектрич. эффекта (посредством тре-
ния ч-ц о другой диэлектрик, называемый носителем) сооб-
щается заряд, противоположный по знаку поверхностному
заряду СИ. Под действием электростатич. сил заряженные
ч-цы притягиваются к поверхности электрофотографии,
слоя, причём кол-во удерживаемого на поверхности порош-
ка пропорционально остаточному заряду. Т. о., в результате
проявления СИ преобразуется в видимое порошковое
изображение объекта. Далее проявленное изображение
электростатич. способом переносят на др. поверхность
(чаще всего обычную бумагу, реже кальку, офсетную форму
и т. п.), предварительно заряженную в коронном разряде
зарядом того же знака, что и заряд слоя, но до более
высокого потенциала, и закрепляют полученное изображе-
ние либо оплавлением окрашенных ч-ц под действием
тепла (термич. закрепление), либо окраской ч-цами,
растворёнными в парах растворителя. По окончании
цикла поверхность ЭФМ очищают от остатков кра-
сителя.
Существует неск. самостоят. направлений Э., различа-
ющихся гл. обр. способом визуализации СИ. Электро-
фотографич. процессы, в к-рых для визуализации применя-
ют сухой порошок (т. н. сухое проявление), получили
назв. ксерографии (разработана в 1938 Ч. Карлсоном,
США). Ксерография — один из наиболее распространён-
ных видов Э. Изменяя знак заряда и цвет порошка,
с помощью ксерографии получают как негативное, так
и позитивное чёрно-белое, окрашенное или многоцветное
изображение. В Э. со считыванием СИ используют
14 — окрашенные участки копии; 15—прилип-
шие частицы красителя; 16 — материал копии
(бумага); 17 — барабан; 18—проявленное изо-
бражение; 19 — слой алюминия; 20— бункер
для приёма отработанного носителя; 21 — носи-
тель красителя; 22 — частицы красителя; 23 —
бункер с исходным носителем; 24 — заряжен-
ные участки скрытого изображения; 25—фото-
полупроводниковый слой.
653
ЭЛЕКТРОХРОМНЫЙ
микрозондовую технику (оптич., электронные или электро-
статич. микрозонды, производящие в процессе считывания
поэлементную развёртку СИ). В фототермопласти-
ческой Э. обычно предусмотрена возможность термо-
пластич. визуализации путём преобразования потенциаль-
ного рельефа в рельеф толщины за счёт термомеханич.
св-в ЭФМ (см. Термопластическая запись).
Кроме Se и соединений на его основе, в Э. нередко
используют стабилизир. оксиды металлов (ZnO, РЬО,
Т1О2), сульфиды свинца и кадмия с полимерным свя-
зующим, а также ПП органич. соединения (напр., поли-N-
винилкарбазол). Светочувствительность наиболее широко
применяемых ЭФМ и методов Э.: 1—2 ед. ГОСТа для
слоёв аморфного Se с сухим порошковым проявлением
(при разрешающей способности 40—60 мм-1); 0,2—0,3 ед.
ГОСТа для сенсибилизированных красителями слоёв ZnO,
диспергированного в связующей среде (разрешение при
жидкостном проявлении 60—100 мм-1 и выше), и слоёв
на основе органич. фотополупроводников (типа поли-N-
винилкарбазола). Светочувствительность ЭФМ при считы-
вании СИ, обеспечивающем усиление, достигает 500 ед.
ГОСТа. Спектральная чувствительность ЭФМ лежит в диапа-
зоне от рентгеновской области до ближней ИК об-
ласти.
Э. находит широкое применение при копировании
и размножении разл. техн, и науч, документации, при
изготовлении офсетных форм в полиграфии, а также
используется как метод регистрации и исследования в
рентгенографии, голографии, спектроскопии, дефектоско-
пии, физике ПП и др. областях.
Лит.; Процессы и аппараты электрофотографии, Л., 1972; Ш н е й fl-
ман И. Б., Электрофотография на селеновых слоях, М., 1982.
А. Н. Енгалычев.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, совокуп-
ность способов обработки изделий из металлов, сплавов
или полупроводниковых материалов с использованием
электрохим. процессов, происходящих на границе ме-
талл — электролит (сплав — электролит, полупроводник—
электролит) при прохождении через них пост, электрич.
тока. По технологич. возможностям способы Э. о. под-
разделяют на поверхностные и размерные.
Поверхностная Э. о. основана на явлении раство-
рения материала анода в электролите под действием
электрич. тока (анодное растворение). Скорость анодного
растворения зависит от расстояния между электродами:
чем расстояние меньше, тем интенсивнее растворяется
анод. Поэтому при идентичных по форме электродах
выступы поверхности анода растворяются быстрее, чем
углубления. Этот принцип лежит в основе таких техно-
логич. операций, как полирование, травление, очистка.
Если поверхность анода сравнительно ровная, а катод
имеет выступы, то при малом расстоянии между электро-
дами (десятые доли мм) и большой плотности тока (десят-
ки А/см) на поверхности анода образуются выемки,
точно повторяющие форму выступов катода. г4а этом
принципе основана размерная Э. о., позволяющая эле-
ктролитич. методами изготовлять объёмные детали. Так,
при прямолинейном перемещении фигурного катода в
теле анода образуется соответствующей формы полость;
пользуясь стержневым катодом, можно «вырезать» объ-
ёмные детали путём перемещения катода по заданной
траектории.
При Э. о. анодом обычно служит само обрабатывае-
мое изделие, а катодом — электрод (инструмент), изгото-
вляемый из антикоррозионного (для данного электролита)
материала, напр. из углеродистой стали, латуни, меди.
В качестве электролита для поверхностной Э. о. применяют
водные р-ры кислот с добавкой хромового ангидрида.
Размерная Э. о. выполняется в р-рах хлоридов, нитратов
и сульфатов К и Na; одним из наиболее распространённых
электролитов является 15%-ный водный р-р NaCI. Изде-
лия из Al, Zn, Pb, Os обычно обрабатывают в р-рах
NaNO3, а из W и Мо — в р-рах NaOH и КОН. Поверхностная
Э. о. ведётся при плотностях электрич. тока 0,1—1,0 А/см,
размерная — при 60—100 А/см и более; рабочее напря-
жение обычно составляет 10—20 В. Для удаления продук-
тов растворения — шлама, обновления электролита или
его охлаждения применяют принудит, прокачку электроли-
та через рабочую зону под давлением до 4 МПа со
скоростью до 60 м/с. С помощью Э. о. достигается ше-
роховатость поверхности 0,2 мкм и точность обработки
0,05 мм.
В электронике способы Э. о. применяют для полирова-
ния зеркал оптич. квантовых генераторов, полирования
и разрезания тонких металлич. лент, уменьшения толщины
дефектного слоя ПП пластин, контурного удаления слоя
металла с поверхности диэлектрика (напр., при изготовле-
нии печатных плат), обработки деталей из сверхтвёрдых
или хрупких материалов, полировки тонкостенных вол-
новодов, изготовления спец, технологич. оснастки (напр.,
штампов, пресс-форм, литейных форм) и т. д.
Лит.: Электрохимическая обработка в технологии производства радио-
электронной аппаратуры, М-, 1980; Основы теории и практики электро-
химической обработки металлов и сплавов, М., 1981; Байсупов И. А.,
Электрохимическая обработка металлов, 2 изд., М., 1988; Справочник по
электрохимическим и электрофизическим методам обработки, под ред.
В. А. Волосатова, Л., 1988. Е.Е. Аверьянов.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ, то
же, что анодирование.
ЭЛЕКТРОХИРУРГЙЧЕСКИИ АППАРАТ высоко-
частотный, используется при хирургич. вмешательствах
для рассечения и (или) коагуляции (прижигания) мягких
тканей посредством воздействия на них током ВЧ. При-
менение Э. а. основано на явлении резкого повышения
темп-ры ткани под действием тока ВЧ, проходящего через
место касания активного элемента (электрода) аппарата
с телом пациента. Источником тока в Э. а. служит генера-
тор электрических колебаний ВЧ (0,3—2 МГц); макс, мощ-
ность, отдаваемая генератором (от единиц до сотен Вт),
устанавливается в зависимости от характера операции.
Большое значение имеет форма электрич. колебаний:
напр., рассечение ткани наиболее эффективно при воз-
действии немодулирп током ВЧ; для качеств, коагуляции
целесообразно использовать модулир. токи ВЧ при значи-
тельном (до 10 раз) превышении пикового выходного
напряжения над среднеквадратическим, это, в частности,
позволяет заметно увеличить прочность коагуляц. спайки.
Э. а. применяются в хирургии для ускорения хода операции
и уменьшения потери крови, напр. при операциях на
головном мозге, в глазной хирургии, при удалении разл.
новообразований, лечении эрозий, разл. воспалит, про-
цессов.
Лит.: Донецкий С. Я., Драбкин Р. Л.„ Лёнюшкин А. И.,
Высокочастотная электрохирургия, М., 1980. Р- Л. Драбкин.
ЭЛЕКТРОХРбМНЫЙ ИНДИКАТОР (от греч.
chroma — цвет, краска), отображения информации прибор,
работа к-рого основана на использовании электрохим. про-
цессов, сопровождающихся образованием окрашенных (све-
топоглощающих) слоёв на электродах или продуктов реак-
ций в электролите. Информация в Э. и. воспроизводится в
виде цифр, букв или условных символов. Конструктивно
Э. и. состоит из двух стеклянных пластин, герметически
скреплённых по периметру, на внутр, поверхностях к-рых
размещены системы электродов: общий сплошной на
одной пластине и фигурные на другой. Между пластинами
Э. и. имеется зазор 500—800 мкм; внутр, пространство
заполнено электролитом. Вид и объём отображаемой
информации определяются геометрич. формой и числом
электродов.
Управление Э. и. осуществляется подачей на его элек-
троды пост, электрич. напряжения. Для получения свето-
поглощающих областей на электродах могут быть исполь-
зованы разл. методы: катодное осаждение металлов
(Си, Ag, Ni, Sn, Pb, Zn, Co и др.) из водных электролитов
на основе органич. растворителей; окислите ль но-вос-
становит. реакции ряда органич. соединений (напр., вио-
логенов), в результате к-рых образуются молекулы или
ионы, поглощающие в определённой видимой области
спектра; внедрение ионов водорода из электролита в слой
ЭЛЕКГРОЭНЦЕФАЛОГРАФ
654
оксида металла (Мп, W, Mo, Nb и др.), при к-ром возникает
дефектная структура крист, решётки оксида с образова-
нием центров окраски. Время переключения Э. и. сос-
тавляет (при управляющем напряжении 1—2 В) от долей до
неск. секунд. Контрастность изображения или степень све-
топоглощения окрашенных участков в соответствии с зако-
ном Фарадея определяется кол-вом электричества, про-
шедшего через слой в-ва. Важная особенность Э. и.— воз-
можность работы в широком темп-рном диапазоне
(вплоть до области низких темп-р), определяемом гл.
обр. составом используемого электролита. В наст, время
(нач. 90-х гг.) Э. и. используются преим. в качестве управля-
емых ОПТИЧ. аттенюаторов. В. М Шошин.
ЭЛЕКГРОЭНЦЕФАЛОГРАФ (от греч. enkephalos —
головной мозг и grapho — пишу), прибор для исследо-
вания деятельности головного мозга животных и человека.
Действие Э. основано на регистрации биоэлектрич. актив-
ности отд. зон, областей, долей мозга. Мозг в активном
состоянии генерирует электрич. сигналы, величина к-рых
может изменяться в пределах от 10 до 100 мкВ, частота
колебаний — в диапазоне 0,1—1000 Гц. Электрич. сигналы
воспринимаются с помощью датчиков — металлич. пласти-
нок (электродов), налагаемых на поверхность черепа и
закрепляемых электропроводящей пастой. Восприятие сиг-
налов, характеризующих биоэлектрич. активность глубоких
отделов мозга, осуществляется с помощью вживлённых в
мозг проволочных электродов Для восприятия электрич.
сигналов мозга на расстоянии применяют высокочувствит.
датчики эл.-магн. колебаний, напр. магнитометры. В Э.
используется многоканальная запись (одновременно по
9—32 каналам). Различают униполярный, усреднённый и
биполярный методы регистрации (рис.). Сигналы датчиков
усиливаются и регистрируются на бумаге (в самописцах)
или на магн. ленте (в магнитофоне). Графич. изображение
колебаний биоэлектрич. потенциалов мозга наз. элект-
роэнцефалограммой (ЭЭГ). Записанную на магн.
ленте ЭЭГ можно воспроизвести на экране видеомонитора
в ускоренном темпе. Обработка ЭЭГ осуществляется при
помощи ЭВМ или микропроцессора.
Лит.: Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения,
пер. с англ., М., 1981 И. Б. Федюк.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ, мельчайшие известные
частицы материи. По своему смыслу термин «Э. ч.» означа-
ет «простейшие, далее не делимые». Однако характерная
особенность Э. ч.— способность к взаимным превращени-
ям — не позволяет рассматривать их как некие неизмен-
ные «кирпичики» мироздания. Не существует и чёткого
критерия элементарности ч-цы. К Э. ч. принято относить
все мельчайшие ч-цы материи, кроме атомных ядер с атом-
ным номером Z^2.
Э. ч. характеризуются определёнными значениями
массы, электрич. заряда, спина и др. физ. величин. Каж-
дой Э. ч. (кроме абсолютно нейтральных, таких, как фотон)
отвечает своя античастица, отличающаяся от неё
знаком заряда, магн. момента и нек-рыми др. характерис-
тиками (напр., античастицей электрона является позитрон).
Всего (вместе с античастицами) открыто св. 350 Э. ч.,
большинство из к-рых нестабильны. К стабильным Э. ч.
относятся фотон (квант эл.-магн. излучения), три сорта
нейтрино (нейтральные ч-цы, если и имеющие массу,
то очень малую), эл-н, протон и их античастицы. Время
жизни остальных Э. ч лежит в интервале от—103с для
свободного нейтрона до 10~ —10~ с для т. н. резо-
нансов. При этом нестабильные Э. ч. отнюдь не «состоят»
из стабильных, т. к. одна и та же ч-ца может распадаться
неск. способами на разные Э. ч.
Существует три осн. типа взаимодействий между Э. ч.
(не считая гравитационного): электромагнитное —
между заряженными Э. ч.; слабое, приводящее к распа-
ду нестабильных Э. ч.; сильное, связывающее, напр.,
протоны и нейтроны в атомном ядре. По типу взаимо-
действий, в к-рых участвуют Э. ч., они делятся на неск.
групп. Э. ч. со спином /2, не участвующие в сильном
взаимодействии, образуют группу лептонов (это три
сорта нейтрино, эл-н, мюон, т-лептон и их античастицы);
Э. ч., участвующие во всех взаимодействиях, включая силь-
ное, наз. адронами ив зависимости от значения спина
делятся на мезоны (нулевой или целый спин) и б а р и о-
Электроэнцефалограф. Схемы подключения
электроэнцефалографов при различных методах
электроэнцефалографии: а — униполярном; 6 —
усреднённом; в — биполярном; 1 —объект ис-
следования; 2 — дифференциальные усилители;
3 — усилители мощности; 4 — самописцы; 5 —
электроэнцефалограмма; 6— резисторы
Энергетические уровни. Дискретные энергетичес-
кие уровни квантовой системы: Е — энергия сис-
темы, Ел, Ci, Сг и т. Д.— возможные (дозволен-
ные) её значения.
Эмиттернс-связанная транзисторная логина. Схе-
ма базового логического элемента эмиттерно-
связанной транзисторной логики, реализующего
функцию «ИЛИ-—НЕ ИЛИ»: Т|,..., Тл— транзисто-
ры первого переключателя тока; Ti — транзистор
второго переключателя тока; Ть, Т? —транзис-
торы выходных эмиттерных повторителей; Un —
напряжение питания; UCM — напряжение смеще-
ния; UQn — опорное напряжение; RH — нагрузка.
62
в,- ------------------------------------------
й0- ------------------------------------------
655
ЭНЕРГИЯ
н ы (полуцелый спин). К последним относятся протон,
нейтрон, гипероны и их античастицы. Особую группу
Э. ч. составляют т.н. калибровочные бозоны —
переносчики взаимодействий ч-ц. К ним относятся фо-
тон, глюон, W- и Z-бозоны. При столкновениях Э. ч. про-
исходят разл. превращения их друг в друга.
Последоват. теория, предсказывающая возможные зна-
чения масс и др. внутр, характеристик Э. ч., ещё не
создана. Однако имеется определённый прогресс на пути
построения такой теории, основанной на глубокой аналогии
сильного и слабого взаимодействий с эл.-магн. взаимодей-
ствием (калибровочные теории электрослабого и сильного
взаимодействий). Успехом калибровочной теории взаимо-
действия Э. ч. явилось открытие особых ч-ц с дробным
электрич. зарядом (кварков), из к-рых состоят протон,
нейтрон и др. адроны. Уже сейчас можно сказать, что
материя построена из двух типов Э. ч.— лептонов и квар-
ков,— и в этом смысле их можно назвать истинно элемен-
тарными.
Лит.: Новожилов Ю. В., Элементарные частицы, 3 изд., М-, 1974;
Арбузов Б. А., Логунов А. А., «УФН», 1977, т. 123, в. 3. с. 505—29;
Джорджи X., «УФН», 1982, т. 136, в. 2, с. 287—316; Хелзен Ф.,
Мартин А., Кварки и лептоны. Введение в физику частиц, пер. с англ., М-,
1987; Окунь Л. Б-, Физика элементарных частиц, 2 изд., М.. 1988.
Б. Г. Идлис.
ЭЛИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ [от эл(ектрон) и ион], со-
вокупность приёмов и способов изготовления изделий
электронной техники с субмикронными размерами эле-
ментов посредством облучения (бомбардировки) мате-
риала изделий направленными потоками электронов или
ионов. При электронной или ионной бомбардировке из-
делия в его приповерхностном слое инициируются физико-
хим. процессы, в результате к-рых слой удаляется либо
изменяются его св-ва. Для Э. т. применяется специализир.
вакуумное оборудование, включающее источник эл-нов
(ионов), фокусирующее устр-во для сведения электронных
(ионных) пучков в тонкий (диам. до сотых долей мкм)
луч, систему сканирования луча или ионно-плазменное
устр-во. Э. т. охватывает ионную очистку, ионное легиро-
вание, ионное осаждение, ионное травление, ионное рас-
пыление, электронно-лучевое и ионно-лучевое экспо-
нирование (см. Литография), электронное и ионное микро-
зондирование и др. По сравнению с традиц. методами
обработки ИЭТ (напр., с фотоэкспонированием, жидкост-
ным хим. травлением, термич. диффузией, оптич. контро-
лем) Э. т. обеспечивает большую разрешающую способ-
ность, более высокую точность и лучшую управляемость
технологич. процессами» Благодаря этим особенностям
Э. т. получила преимуществ, распространение в микро-
электронике при изготовлении ПП приборов и ИС с весьма
малыми (до 1 мкм и менее) размерами элементов.
В. И. Петров.
ЭЛМИТРбН [от э(лектронно)-л(учевой) многоцвет-
ный) и(ндикаторный) и ... трон], принятое в СССР ус-
ловное название цветного индикаторного электронно-
лучевого прибора.
ЭМИССИЯ ЧАСТИЦ (от лат. emissio — выпуск), испуска-
ние электронов, ионов, нейтральных атомов или молекул
в вакуум или иную среду твёрдым телом или жидкостью.
Вследствие нагревания в-ва происходят термоэлектронная
эмиссия, термоионная эмиссия, а также испарение. Созда-
ние у поверхности материалов сильного электрич. поля
приводит к автоэлектронной эмиссии, ионной эмиссии,
десорбции, испарению. Кванты эл.-магн. поля вызывают
фотоэлектронную эмиссию и десорбцию атомов. Облуче-
ние в-ва эл-нами или ионами обусловливает различные
Э. ч.: вторичную электронную эмиссию, вторичную ионную
эмиссию, ионно-электронную эмиссию и т. п. Э. ч. может
происходить при создании сильных внутр, полей в мате-
риале (эмиссия «горячих» эл-нов) и при выделении энер-
гии хим. или структурных превращений (экзоэлектронная
эмиссия), а также может быть следствием комбинации
разл. воздействий.
Лит.: Добрецов Л. Н., Гомою нова М. В., Эмиссионная электро-
ника, М., 1966.
ЭМЙТТЕР ТРАНЗИСТОРА (от лат. emitto — выпус-
каю), область биполярного транзистора, из к-рой в базу
транзистора инжектируются носители заряда. С целью
получения большой величины коэф, инжекции (у) Э. т.
изготовляют из материала с высокой концентрацией осн.
носителей заряда (на 2, 3 порядка выше, чем в материале
базы) или с большей (по сравнению с базовой областью)
шириной запрещённой зоны. Иногда Э. т. неправильно
называют эмиттерный вывод биполярного транзистора.
ЭМЙТТЕРНО-СВ&ЗАННАЯ ТРАНЗЙСТОРНАЯ
ЛОГИКА (ЭСЛ), способ реализации логич. операций
и др. преобразований дискретной информации посредст-
вом электронных устройств, выполненных на транзистор-
ных переключателях тока с объединёнными эмиттерами.
Элементы ЭСЛ (рис.) по сравнению с др. логическими
элементами транзисторной логики отличаются более высо-
ким быстродействием и большей потребляемой мощ-
ностью. Повыш. быстродействие логич. элементов ЭСЛ
обусловлено тем, что их транзисторы работают в нена-
сыщенном режиме. Эмиттерные повторители на выходе
элемента ускоряют процесс зарядки ёмкости нагрузки.
Уменьшение времени задержки распространения сигнала
достигается также за счёт ограничения перепада выходно-
го сигнала, что, однако, приводит к снижению помехо-
устойчивости схем ЭСЛ.
ЭНДОТРбН (от греч. endon — внутри и ...трон),
электровакуумный прибор, содержащий ячейковую триод-
ную или тетродную систему электродов генераторной
лампы и систему резонаторов (обычно коаксиальных)
внутри общей металлокерамич. оболочки. Предназначен
для генерирования и усиления мощных электрич. колеба-
ний в СВЧ диапазоне; применяется преим. в радиолокац.
передатчиках.
Различают Э. однокаскадные (с одной системой элект-
родов) и многокаскадные (с неск. системами электродов
или с последоват. соединением однокаскадных Э.). По
сравнению с усилителями на генераторных лампах с на-
ружными резонаторами Э.-усилители имеют преимущест-
ва по уровню мощности, полосе частот, кпд, надёжности,
компактности и удобству эксплуатации. Выходная мощ-
ность Э.— до сотен кВт в непрерывном режиме и десят-
ков МВт в импульсном; усиление мощности — до 25—
28 дБ при ширине полосы частот до 20%.
Сходный с Э. прибор в США наз. коакситроном.
Е. В. Ушкевич.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЩЕЛЬ, то же, что запрещённая
зона.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ, возможные значения
энергии квантовой системы. В соответствии с одним из
осн. положений квантовой механики энергия £ системы
огранич. объёма может принимать лишь определённые
дискретные значения Ео, 82, (£о<£1 <&?<:.-.).
Графически Э. у. можно представить в виде совокупности
горизонтальных прямых, каждая из к-рых соответствует
одному из дискретных значений Е. (i=0, 1, 2, 3 ...) (рис.).
Интервал между верхними Э. у. (наз. возбуждёнными)
и нижним (наз. основным) соответствует энергии кванта
излучения, испускаемого при квантовом переходе системы
из возбуждённого состояния в основное. Э. у. наз.
вырожденным с кратностью вырождения g (g^1),
если при данном значении энергии система может нахо-
диться в g разл. состояниях.
ЭНЁРГИЯ (от греч. energeia — деятельность) (»*,), общая
количеств, мера движения и взаимодействия разл. форм
материи; одно из фундаментальных физ. понятий, поз-
воляющее связать воедино все явления природы. В со-
ответствии с многообразием форм материи различают Э.
механическую, эл.-магнитную, гравитационную, ядерную,
химическую и др. Э. системы однозначно определяется
параметрами, характеризующими состояние системы. Так,
Э. механич. системы зависит от скоростей составляющих её
ч-ц (тел) и конфигурации системы, т. е. от взаимного
ЭПИТАКСИАЛЬНАЯ
656
расположения ч-ц и их положения в силовом поле (напр.,
гравитационном).
При любых процессах, происходящих в изолированной
(замкнутой) системе, её Э. сохраняется, т. е. она не
возникает из ничего и не исчезает, а может только
превращаться в Э. др. видов или (и) перераспределяться
между частями системы. Закон сохранения Э. в изолир.
системе — один из наиболее общих законов природы.
Если система не изолирована, то увеличение (уменьшение)
её Э. может происходить только за счёт убыли (возраста-
ния) Э. взаимодействующих с ней тел и полей. В классич.
физике Э. любой системы меняется непрерывно и мо-
жет принимать любые значения. В квантовой теории Э.
микрочастиц, движение к-рых происходит в огранич. про-
странстве (напр., зл-нов в атомах), Э. принимает дискрет-
ный ряд значений (см. Квантовая механика). Для количеств,
характеристики Э. непрерывных сред или полей вводят
понятие «плотность энергии». Единица Э. в СИ —
джоуль (Дж).
ЭПИТАКСИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА, один или неск.
эпитаксиальных слоёв, упорядоченно расположенных на
подложке. Наиболее часто в качестве подложки ис-
пользуются пластины из монокрист, кремния или сапфира,
реже из кварца, ситаллов, германия, арсенида галлия;
наиболее распространённые кремниевые Э. с. создаются
на подложках из поликрист, кремния. В зависимости от
материала подложки и эпитаксиального слоя различают
гомоэпитаксиальные (автоэпитаксиальные) и гетероэпи-
таксиальные Э. с. В гомоэпита ксиальных струк-
турах материал подложки и эпитаксиальных слоёв один
и тот же, напр. эпитаксиальный слой кремния на подложке
из кремния. В ге те ро эп и та к си а л ь н ы х струк-
турах материалы эпитаксиальных слоёв и подложки раз-
личные, напр. эпитаксиальный слой кремния на подложке
из сапфира. Э. с. используются в произ-ве ПП приборов
и ИС. Наиболее широко применяются кремниевые струк-
туры.
ЭПИТАКСИАЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, плё-
ночный электроакустический преобразователь объёмных
акустич. волн, к-рый создают эпитаксиальным наращивани-
ем тонкого высокоомного слоя (плёнки) пьезоэлектрика
(напр., CdS, ZnO, AIN) на ориентирующей, в основном
низкоомной, полупроводниковой подложке. Эпитак-
сиальные плёнки вследствие монокрист. структуры
обладают более высоким коэф, электромеханической
связи и пробивным электрич. напряжением, а также
лучшей кристаллографич. ориентацией по сравнению с
плёнками текстурированных преобразователей. Это
позволяет с помощью Э. п. получать большую интен-
сивность генерируемых акустич. волн с меньшим уровнем
неосновных колебаний, не превышающим 60 дБ в рабочем
диапазоне частот. Э. п. на основе плёнок CdS эффективно
работают в диапазоне частот от неск. десятков МГц до
неск. ГГц.
Лит.' Морозов А. И., Проклов В. В., Станковский Б. А.,
Пьезоэлектрические преобразователи для радиоэлектронных устройств,
М., 1981.
ЭПИТАКСИАЛЬНЫЙ СЛОЙ, монокристаллический
слой вещества, получаемый в результате эпитаксии на
поверхности монокрист, пластины (подложки) полупровод-
ника либо диэлектрика и отличающийся от подложки по
своим физико-хим. или электрич. свойствам. Обычно Э. с.
получают выращиванием из газовой фазы или р-ра (распла-
ва), вакуумным осаждением. Осн. параметрами, характе-
ризующими Э. с., являются: хим. состав, толщина, тип
проводимости, уд. электрич. сопротивление, степень одно-
родности слоя по уд. электрич. сопротивлению, по-
стоянство по толщине, подвижность носителей заряда,
распределение концентрации примеси у границы с
подложкой, кристаллографич. совершенство. Упорядочен-
ная совокупность одного или неск. Э. с., нанесённых на
подложку, наз. эпитаксиальной структурой. В
зависимости от совпадения или несовпадения Э. с. и под-
ложки по хим. составу эпитаксиальные структуры подраз-
деляют соответственно на собственно эпитаксиальные
(гомоэпитаксиальные) и гетероэпитаксиальные. Примером
структуры первого типа может служить простая эпитак-
сиальная кремниевая структура n-Si на подложке n-Si,
второго типа — гетеропереход, образованный твёрдым
р-ром GaAsxP,_x на подложке GaAs. Эпитаксиальные
структуры из разл. материалов широко используются в
электронном приборостроении в качестве полуфабрика-
тов для создания ИС, а также дискретных ПП приборов —
транзисторов, диодов Ганна, инжекционных лазеров и
Др' В. П. Попов.
ЭПИТАКСИАЛЬНЫЙ транзистор, транзистор, в
к-ром электронно-дырочные переходы (для биполярного
транзистора) или канал (для полевого транзистора) созда-
ны методом эпитаксиального наращивания (см. Эпитаксия).
Для изготовления биполярных Э. т. на поверхности ПП
пластины (л- или p-типа) наращивают базовый (не более
1 мкм) и эмиттерный эпитаксиальные слои. Эмиттер созда-
ют из ПП материала (напр., GaAIAs или ZnSe), более
широкозонного и менее легированного, чем материал
базы, что позволяет увеличить коэф, усиления по току
1000) и обеспечить работу транзистора на частотах св.
4 ГГц. Для изготовления полевых Э. т. на поверхности
ПП пластины (с уд. сопротивлением ~ 10б—108 Ом-см)
эпитаксиальным наращиванием создают канал (п-типа) с
толщиной ^0,1—0,5 мкм и концентрацией эл-нов ~ 5-10 •—
3-101 см- . Сток и исток полевых Э. т. представляют
собой омические контакты с эпитаксиальным слоем. В
качестве затвора используют барьер Шоттки (обеспечива-
ет работу Э. т. на частотах ~ 100 ГГц) или гетеропереход
(обеспечивает высокую надёжность и способность Э. т.
работать как при обратном, так и при прямом смещении
на затворе). Среди полевых Э. т. выделяют транзисторы
с повыш подвижностью эл-нов, в к-рых между ПП пласти-
ной и каналом или между каналом и затвором наращивают
широкозонный, сильно легированный (~1018 см~3) бу-
ферный эпитаксиальный слой (напр., из GaAIAs). Соз-
дание такого слоя приводит к образованию в канале об-
ласти, обогащённой эл-нами. Подвижность эл-нов в этой
области при темп-ре 293 К достигает 0,8 м2/В-с, а при
темп-ре 77 К—50—100 м2/В*с, что обеспечивает работу
Э. т. на частотах св. 30 ГГц. Э. т. применяются в качестве
усилительных, генераторных и переключательных тран-
зисторов. А. Б. Егудин.
ЭПИТАКСИЯ (от греч. epi — на, над, при и taxis — рас-
положение, порядок), процесс наращивания монокрист,
слоёв вещества на подложку (кристалл), при к-ром кри-
сталлографич. ориентация наращиваемого слоя повторяет
кристаллографич. ориентацию подложки. Э. позволяет
получать такие тонкие (1—10 мкм) однородные монокрист,
слои — эпитаксиальные слои — любого типа проводимос-
ти и любого уд. электрич. сопротивления, какие невозмож-
но создать иным способом. Различают гетероэпитак-
сию, когда в-ва подложки и наращиваемого слоя различ-
ны по хим. составу и крист, структуре, и гомоэпи-
таксию (автоэпитаксию), когда подложка и наращивае-
мый слой одинаковы по хим. составу или отличаются
только примесным составом Э. используется в технологии
произ-ва ПП приборов и ИС, ПП лазеров на гетеро-
переходах, элементов памяти на ЦМД и др. приборов
и устр-в для получения (в виде плёнок и многослойных
структур) эпитаксиальных слоёв (ЭС) элементарных ПП,
соединений типа AIHBV, AHBVI, AIVBV|, гранатов, ортофер-
ритов и др. материалов.
Св-ва ЭС во многом определяются условиями сопряже-
ния кристаллических решёток наращиваемого слоя и под-
ложки, причём существенно их структурно-геометрич.
соответствие: легче всего сопрягаются в-ва, крист, структу-
ры к-рых одинаковы или близки (напр., в-ва с крист,
структурой сфалерита и алмаза). Э. легко осуществляется,
если разность постоянных решёток не превышает 10%;
в этом случае тонкий наросший ЭС продолжает атомные
плоскости подложки (возникает псевдоморфный слой).
При больших расхождениях сопрягаются наиболее плотно
657
ЭПИТАКСИЯ
упакованные плоскости. При разл. решётках сопрягаемых
в-в в ЭС возникают дислокации несоответствия (см. Де-
фекты кристаллов). Плотностью дислокаций несоответст-
вия можно управлять, меняя параметры решётки растуще-
го кристалла (напр., введением примесей) и получая таким
образом бездислокационные ЭС с высокой подвижностью
и малой плотностью носителей заряда. Помимо структур-
но-геометрич соответствия сопряжение пар в-в зависит
от темп-ры процесса (темп-рой Э. наз. предельно низкая
темп-pa, при к-рой ещё возможно ориентированное на-
растание в-ва), степени пересыщения осаждаемого в-ва,
совершенства подложки и чистоты ее поверхности.
Поэтому подложку перед Э. обычно подвергают механич.,
хим. или радиац. обработке. ЭС растёт за счёт атомов
и молекул, составляющих адсорбц. слой, и скорость роста
зависит от пересыщения в этом слое.
Э. возможна из любой фазы: газовой (газофазная
Э.— ГФЭ), жидкой (жидкостная или жидкофазная Э.—
ЖФЭ) и твёрдой (твердофазная Э.— ГФЭ). Преимуществ,
развитие получили ГФЭ и ЖФЭ.
Методы ГФЭ делятся на химические и физические.
Хим. методы ГФЭ основаны на осаждении из газовой фазы
в-ва, полученного в результате след. хим. реакций: вос-
становления хлоридов Si и Ge водородом (напр., SiCh-|-
-|-H2=Si-|-4HCI — т. н. хлоридный процесс); пиролитич. раз-
ложения моносилана (SiH4^ Si-f-2На); диспропорциониро-
вания дииодидов и дихлоридов Si и Ge (напр., 2SiCl2<=>Si-|-
-(- SiCI4) и др. Процессы осуществляются в реакторах
(рис. 1); газовая система обеспечивает подачу в реактор-
ную камеру газовой смеси требуемого состава. Добавляя
к газовой смеси соединения легирующих элементов (напр.,
AsCIs, ВуНе), выращивают ЭС п- или p-типа соответственно.
Темп-pa процесса определяется кинетикой хим. реакции и
обычно находится в пределах В00—1300 ° С.
К физ. методам относят методы термич. осаждения
из молекулярных пучков в вакууме, мгновенного испаре-
ния, «горячей стенки», а также методы катодного распыле-
ния и осаждения. По методу термич. осаждения из мо-
лекулярных пучков испаряемое в-во нагревается до требу-
емой температуры (выше или ниже темп-ры плавления
испаряемого в-ва в зависимости от упругости пгуэа в
точке плавления) в сверхвысоком вакууме «1,3-10 Па),
при этом его атомы и молекулы попадают на подложку,
где и происходит их конденсация. Наиболее совершенным
является электронно-лучевой способ нагрева, отчего
такой метод получил название молекулярно-лучевой
эпитаксии. Этот метод позволяет в процессе осажде-
ния контролировать структуру и состояние поверхности
подложек, регулировать плотность молекулярного потока,
т. е. скорость роста кристаллов, обеспечивать возможность
при помощи маски выполнять локальную кристаллизацию,
получать резкие межслойные границы, выращивать
сверхтонкие (10—100 нм) эпитаксиальные слои (плёнки)
ПП, диэлектриков и металлов, создавать сверхрешётки
(последовательность большого числа чередующихся слоёв
разного состава с толщиной 5—10 нм), осуществлять
многослойную застройку решётки. На основе плёнок, по-
лученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, соз-
дают оптоэлектронные ИС, сверхбыстродействующие БИС,
фотоприёмники и лазеры на гетероструктурах, фото-
катоды с отрицат. электронным сродством, др. приборы
и устр-ва.
Метод мгновенного испарения близок к методу осаж-
дения из молекулярных пучков и заключается в том, что
исходное в-во непрерывно и равномерно поступает в ис-
паритель, между ним и составом газовой фазы поддержи-
вается термодинамич. равновесие. Обычно этот метод
используется для получения ЭС материалов, компонен-
ты к-рых обладают разл упругостями пара (напр., GaP,
GaAIAs, GaAsP).
Метод катодного распыления отличается от термич.
методов тем, что исходным в-вом служит в-во нагревае-
мого твёрдого тела. В основном применяют катодное
распыление с помощью тлеющего разряда (рис. 2).
Процесс идёт в среде инертного газа при давлениях
0,133—13,3 Па, при более низкой, чем в методах термич.
испарения, эпитаксиальной темп-ре.
Метод катодного осаждения сочетает методы катод-
ного распыления и осаждения из молекулярных пучков. В-во
(рис. 3) испаряется термич. путём, подложка служит
отрицат. электродом и располагается в зоне плазмы,
поддерживаемой пост, током или ВЧ разрядом. Испарив-
шиеся атомы ионизируются в плазменном пространстве
и осаждаются на катоде подложки С сер. 80-х гг. раз-
Эпитаксия. Рис. 1 Схемы горизонтальной (а) и
вертикальной (б) реакторных камер для эпитак-
сии из газовой фазы хлоридным методом: I —
реакторная камера; 2 — нагреватель; 3 — под-
Рис. 2 Схема камеры для катодного распыления:
' “ катод; 2 — подложка; 3 — анод; 4 — плазма
Ь.................. .^-3
Рис. 4. Схема устройств для жидкофазной эпи-
таксии со сливом раствора с поверхности плёнки
(а) и принудительным удалением раствора (б):
I — подложка; 2 — контейнер; 3 — печь сопро-
тивления; 4 — кварцевая ампула; 5 — термопа-
ра; 6—9 — растворы; 10 — ползунок; II —
кассета.
42 Энц. словарь «Электроника»
ЭРЛИ
658
вивается метод осаждения в-в из ионизир. пучков,
позволяющий получить ЭС, легированные летучими при-
месями при сравнительно низких темп-рах.
Методы ЖФЭ основаны на кристаллизации из р-ра
в расплаве и различаются в зависимости от способа удале-
ния р-ра с поверхности плёнки [простым сливом (рис. 4, а),
принудительным удалением (рис. 4, б) и без удаления].
ЖФЭ можно проводить при относительно невысоких темп-
рах (400—500 °C). ЖФЭ позволяет получать многослойные
эпитаксиальные структуры и плёнки определённой конфи-
гурации (с помощью маски из ЗЮг).
Методы ТФЭ основаны на процессах ориентирован-
ного роста ЭС в двух-, трёхслойных системах при изотер-
мич. отжиге. Один из слоёв — монокрист, подложка,
другие — аморфные и поликрист, слои ПП и металлов. Для
сохранения расположенных в подложке приборных струк-
тур применяют импульсную термич. обработку.
Лит.: Чистяков Ю- Д., Рай нова Ю. П., Физико-химические основы
технологии микроэлектроники, М., 1979; Современная кристаллография,
т. 3, M., 1980; Денисов А. Г., Садофьев Ю. Г., Сеничкин А. П.г
«Обзоры по электронной технике, сер. 7», в. 16, М., 1981; Де-
нисов А. Г., Кузнецов Н. А., Макаренко В. А., там же, в. 17,
М., 1981. Г. С. Дорджин, Л. М. Можаров.
Эрли эффёкт [по имени амер, физика Дж. Эрли
(J. Early)], изменение (модуляция) толщины базы биполяр-
ного транзистора при изменении величины обратного
напряжения, приложенного к коллекторному переходу.
Открыт Дж. Эрли в 1952. Изменение напряжения на кол-
лекторном переходе вызывает изменение ширины области
пространственного заряда (ОПЗ) коллекторного перехода.
Поскольку в биполярном транзисторе ОПЗ располагается
в основном в базовой области (обычно более высо-
коомной), то изменение ширины ОПЗ приводит к со-
ответствующей модуляции толщины базы. Э. э. влия-
ет на процесс рекомбинации инжектированных носителей
заряда и обусловливает появление в транзисторе внутр,
обратной связи по напряжению, что приводит к возникно-
вению зависимости от коллекторного напряжения коэф,
передачи эмиттерного тока и напряжения на эмиттерном
переходе. Поскольку время диффузии носителей заряда
через базу зависит в основном от её толщины, то Э. э.
влияет также на частотные свойства транзистора (напр.,
увеличивает его граничную частоту).
Лит.: 3 и С., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ.,
кн. 1, М., 1984. В. В. Чернокожин.
ЭСАКИ ДИОД, то же, что туннельный диод.
ЭФФЕКТИВНАЯ МАССА, физическая величина,
имеющая размерность массы, характеризующая динамич.
свойства квазичастиц. Напр., движение электрона прово-
димости в кристалле под действием внеш, силы F и сил
со стороны крист, решётки (см. Зонная теория) в ряде
случаев может быть описано как движение свободного
эл-на, на к-рый действует только сила F (закон Ньютона),
но с Э. м т*, отличной от массы m свободного эл=на.
Это отличие отражает взаимодействие эл-на проводимос-
ти с решёткой. В простейшем случае Э. м. определяется
соотношением:
1 = д2£
т др2 ’
где Е — энергия, р — квазиимпульс эл-на проводимости.
В общем случае зависимость с.(р) (закон дисперсии)
анизотропна и Э. м. представляет собой тензор (тензор
обратных Э. м.). Это, в частности, означает, что ускорение
эл-на проводимости в решётке может не совпадать по
направлению с F. Оно даже может быть направлено
антипараллельно F, что соответствует отрицат. значению
Э. м. Св-ва эл-нов с отрицат. Э. м. столь отличаются
от св-в обычных ч-ц, что оказалось удобным ввести в
рассмотрение фиктивные положительно заряженные
ч-цы — дырки — с положит. Э. м. Понятие Э. м. обобщают
для др. типов возбуждений (фононов, фотонов, экситонов
и др.). Наиболее распространённые методы определения
Э. м. эл-нов проводимости и дырок — циклотронный
резонанс, измерение электронной теплоёмкости и др.
ЮСТИРОВКА электровакуумных СВЧ при-
боров (от нем. jusfieren—выверять, регулировать, от
лат. justus — правильный), процесс установки узлов и
деталей электровакуумных СВЧ приборов в такое поло-
жение, при к-ром обеспечивается мин. оседание элек-
тронов пучка на стенки канала электродинамической
системы (см. Токооседание). Преим. применяется в при-
борах с магн. фокусирующей системой, МФС (см. Магнит-
ное фокусирующее устройство). Ю= заключается гл. обр.
в компенсации влияния на фокусировку электронного
пучка неоднородностей в распределении магн. фокусиру-
ющих полей, а также технологич. и конструктивных
погрешностей, допущенных при изготовлении прибора.
К числу осн. операций, выполняемых при Ю., относятся:
перемещение (обычно вращение) элементов МФС; на-
вешивание на МФС ферромагнитных шунтов либо допол-
нит. магнитов; корректировка взаимного расположения
МФС, электродинамич. системы и электронной пушки с по-
мощью юстировочных устройств. Ю. может осуществлять-
ся как без подачи входной мощности, так и в рабочем
режиме (для снижения динамического токооседания).
Применение Ю. в ряде случаев позволяет в неск раз
уменьшить величину токооседания. и. а. Данович.
ЮСТИРОВОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА в технике
СВЧ, устройства, с помощью к-рых производится кор-
ректировка взаимного расположения узлов электроваку-
умных СВЧ приборов в процессе юстировки. Ю. у. содер-
жат механизмы перемещения и закрепления (фиксации)
выбранного положения юстируемого узла, являющиеся,
как правило, частью прибора. Ю. у. используются преим.
в приборах с магн. фокусировкой, выполненных в виде
двух самостоят. узлов — собственно электронного прибо-
ра и съёмной магн. фокусирующей системы; при этом
юстировка сводится гл. обр. к выбору их оптим. взаимного
расположения. В простейшем случае перемещение юсти-
руемого узла осуществляется стопорными винтами, служа-
щими одновременно для закрепления прибора в магн.
системе (как правило, в области коллектора и электронной
пушки). В мощных ЭВП СВЧ при жёстких требованиях
к величине токопрохождения в нек-рых случаях использу-
ются Ю. у., позволяющие смещать либо наклонять
электронную пушку относительно пролётного канала
прибора. В совр. пакетированных приборах с магнитной
периодической фокусировкой юстировка обычно про-
изводится методами, не требующими применения Ю. у.
И. А. Данович.
659
ЯДЕРНЫИ
ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, область электроники,
связанная с применением электронных приборов и уст-
ройств для обнаружения, преобразования и регистрации
а- и р-частиц, рентгеновского и у-излучений, нейтронов,
протонов и др. элементарных частиц. Осн. элементами
устр-в Я. э. являются: схемы совпадений и антисовпадений,
пересчётные схемы, линейные импульсные усилители,
электрометры, зарядочувствит. предусилители, амплитуд-
ные дискриминаторы, многоканальные амплитудные и
временные анализаторы, искровые ионизац. камеры,
сцинтилляционные и пропорциональные счетчики, анало-
го-цифровые преобразователи и т. д. Часто элементы
Я. э. используются в комплексе; так, устр-во для регистра-
ции ч-ц содержит детектор, линейный усилитель, пре-
образователь амплитуды или длительности сигнала в
цифровой код, собственно регистратор результатов из-
мерения (напр., самописец, дисплей, запоминающее устр-
во)?' Малая длительность ядерных процессов, их высокая
частота и наличие фона требуют от приборов Я. э. высоко-
го временнбго разрешения и способности одновременно
измерять большое число параметров (амплитуды сигнала,
времени его прихода, координаты точки регистрации
ч-ц и др.).
Наиболее широко приборы и устр-ва Я. э. исполь-
зуются в ядерной физике и физике элементарных ч-ц сред-
них и высоких энергий (до 10 ГэВ). Так, для регистрации
ч-ц (или квантов) применяют схемы совпадения и счётчики
импульсов, поступающих от детекторов ядерных излуче-
ний; для идентификации типа излучения или исследования
его спектра пользуются анализаторами формы импульса
и его амплитуды; при исследовании пространств, распреде-
ления ч-ц регистрируются номера «сработавших» детекто-
ров или непосредственно определяются координаты
точки детектирования; амплитудный или временной отбор
сигналов реализуется в амплитудных (временных) дискри-
минаторах. Кроме того, устр-ва и методы Я. э. применяют
там, где приходится иметь дело с ионизирующими излу-
чениями, в т. ч. в пром, произ-ве, ядерной энергетике,
космич. исследованиях, медицине и биологии, химии и
др. областях науки и техники. Широкое использование
приборов и устр-в Я. э. обусловило появление в 70-х гг.
самостоят. отрасли — ядерного приборостроения.
Лит.: Современная ядерная электроника, т. 1—2, М., 1974; Цито-
вмч А. П., Ядерная электроника, М., 1984. В. И. Фоминых.
ЯДЕРНОЕ ИЗЛУЧЁНИЕ, сильнопроникающие потоки
частиц (электронов, позитронов, протонов, нейтронов,
ядерных осколков и т. д.) и гамма-квантов, образующихся
при ядерных превращениях. В практике физ. исследований
источниками мощного Я. и. служат ядерные реакторы,
слабого — препараты, содержащие искусств, радиоактив-
ные элементы.
При взаимодействии с в-вом Я. и. способно су-
щественно изменять его физ. св-ва. В твёрдых телах
Я. и. вызывает разл. радиац. повреждения (дефекты).
Тяжёлые ядерные ч-цы, проходя через в-во, выбивают
атомы из узлов крист, решётки, перемещая их в междо-
узлия. Так образуются дефекты кристаллов типа вакан-
сия + атом в междоузлии. При достаточно большой дозе
облучения крист, тело может перейти в аморфное состоя-
ние. При захвате нейтронов ядрами возникает искусств,
радиоактивность облучённого образца (мишени); по
спектрам излучения можно проводить радиац. хим. анализ
мишени. Потоки быстрых эл-нов энергией св. 1 МэВ
также способны создавать дефекты типа вакансия + атом
в междоузлии. При энергиях меньших 1 МэВ потери
эл-нов обусловлены возбуждением и ионизацией атомов
и молекул мишени. Осн. процессом при поглощении
в-вом гамма-излучения является фотоионизация атомов
и образование быстрых фотоэл-нов (см. Фотоэффект).
Последние теряют свою энергию на ионизацию и возбуж-
дение атомов мишени, как и при облучении быстрыми
эл-нами, с той, однако, разницей, что у-кванты проникают
на значительно ббльшую глубину, чем быстрые эл-ны
с той же энергией.
Облучение кремния потоками медленных нейтронов
и радиац. превращение 28Si—к 29Р используется для одно-
родного легирования кремния фосфором. Я. и., связанное
с естеств. радиоактивностью, может вызвать ложное
срабатывание в больших ИС. Вообще все электронные
приборы испытывают ухудшение (деградацию) параметров
в результате длит, воздействия относительно слабых Я. и.
или кратковременного воздействия мощного Я. и.
Лит.. Динс Дж., Винйард Дж., Радиационные эффекты в твердых
телах, пер. с англ., М., 1960; LU польский Э. В., Атомная физика,
7 изд., т. 2, М., 1984; Сивухин Д. В., Общий курс физики Атомная и
ядерная физика, ч. 1—2, М., 1986—89, Аккерман А. Ф., Г р у fl-
ски й М. Я., Смирнов В. В., Вторичное электронное излучение из
твёрдых тел под действием гамма-квантов, М., 1986. К. А. Валиев.
ЯДЕРНЫЙ МАГНЙТНЫЙ РЕЗОНАНС (ЯМР), из-
бирательное поглощение веществом эл.-магн. энергии
радиочастотного диапазона, обусловленное переориента-
цией магн. моментов атомных ядер, помещённых в магн.
поле; разновидность магнитного резонанса. Наблюдается
в случае, когда на исследуемое в-во действуют два взаимно
перпендикулярных магн. поля: сильное постоянное с
индукцией Во и слабое переменное (с частотой 106—108 Гц).
Если ядро имеет механич. момент ГЬ и магн. момент
у, ГК (I — спин ядра, у, — гиромагн. отношение, Ti — посто-
янная Планка), то условие ЯМР записывается в виде:
(Оо—У|Во, где coo — круговая частота перем, магн. поля.
Ширина линии ЯМР, как и электронного парамагнитного
резонанса (ЭПР), определяется в основном временами
спин-решёточной релаксации и спин-спиновой релаксации.
На положение линий ЯМР влияют неск. факторов. Кроме
сверхтонкого взаимодействия с парамагн. центрами (к-рое
проявляется и в ЭПР), к таким факторам прежде всего
относятся т.н. химический сдвиг, возникающий в
результате взаимодействия окружающих ядро эл-нов с
полем Во, и непрямое спин-спиновое взаимо-
действие ядер, осуществляемое через посредство спи-
новых и орбитальных моментов эл-нов. При наличии в
в-ве эл-нов проводимости (напр., в металле) взаимо-
действие их с ядрами даёт дополнит, механизм релаксации
и приводит к сдвигу резонансных частот (к т.н. найтовс-
кому сдвигу).
ЯМР как метод исследования ядер, атомов и молекул
получил широкое распространение в физике, химии, био-
логии, технике. На основе ЯМР разработаны способы
измерения напряжённостей м^гн. полей и их однородности
с точностью до 10~ —10“ Тл, методы исследования
структуры хим. связей, хода хим. реакций и др.
Лит.: Лундин А. Г., Федин Э. И., ЯМР-спектроскопия, М., 19В6.
В. В. Кведер.
ПРИЛОЖЕНИЕ 660
СПИСОК НАИБОЛЕЕ УПОТРЕБИТЕЛЬНЫХ АББРЕВИАТУР, ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ
В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЕ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ
АБМ — амплитудная балансная модуляция
АВД — анализатор временных диаграмм
АВМ —аналоговая вычислительная машина
АВП — автоматический выбор пределов (из-
мерений)
АВУ — автоматическое вызывное устройство
АД — амплитудный детектор
АДК — аппаратура допускового контроля
АДМ — адаптивная дельта-модуляция
АЗУ — ассоциативное запоминающее уст-
ройство
АИГ — алюмо-иттриввый гранат
АИКМ — адаптивная импульсно-кодовая мо-
дуляция
АИМ —амплитудно-импульсная модуляция
АИН — автономный инвертор напряжения
АИП — автономный источник питания
АИС —аналоговая интегральная схема; ав-
томатизированная измерительная си-
стема; автоматизированная инфор-
мационная система
АИТ — автономный инвертор тока
АК — автоматическая калибровка
АЛС — анализатор логических состояний
АЛТ — атомно-лучевая трубка
АЛУ — арифмвтическо-логическов устрой-
ство
AM — амплитудная модуляция
АМн —амплитудная манипуляция
АО — аппаратура обслуживания
АОН — автоматическое определение номера
АП — абонентский пункт; аналоговый пе-
ремножитель
АПД — аппаратура передачи данных
АПК — аппаратура передающего канала
АПП — ассоциативный параллельный про-
цессор
АПЧ — автоматическая подстройка частоты
АР —-арифметический расширитель; ан-
тенная решетка
АРА — автоматическая регулировка ампли-
туды
АРГ — автоматическая регулировка громко-
сти
АРИ — автономный резонансный инвертор
АРМ — автоматизированное рабочее место;
автоматическая регулировка мощ-
ности
АРО —автоматическая регулировка отсечки
АРУ — автоматическая регулировка усиле-
ния
АРУЗ — автоматическая регулировка уровня
записи
АРЧ — автоматическая регулировка частоты
АРЯ —автоматическая регулировка яркости
АС — акустическая система
АСВТ — агрегированные средства вычисли-
тельной техники
АСДУ — автоматизированная система диспет-
черского управления
АСК — автоматизированная система контро-
ля
АСОЗУ — ассоциативное сверхоперативное за-
поминающее устройство
АСОУ — автоматизированная система опера-
тивного управления
АСП БИС — автоматизированная система проек-
тирования больших интегральных
схем
АСПИ — автоматизированная система плани-
рования испытаний
АСС — автоматическая следящая система;
алюмосиликатное стекло
АСУ —автоматизированная система управ-
ления
АСУП — автоматизированная система управ-
ления производством
АСУТП —автоматизированная система управ-
ления технологическим процессом
АУК — автоматическое устройство комму-
тации
АУРК —аппаратура уплотнения радиоканала
АФАР — активная фазированная антенная ре-
шётка
АФМ — абсолютная фазовая решётка
АЦП — аналогово-цифровой преобразова-
тель
АЦПУ — алфавитно-цифровое печатающее ус-
тройство
АЧК —амплитудно-частотный корректор
АЧТ — абсолютно чёрное тело
АЧХ — амплитудно-частотная характеристика
АЭИП — аналоговый электронный измери-
тельный прибор
Б
БАП
БАРУ
БГИС
БЗГ
БЗУ
БИС
БМ
БМК
БМР
БМУ
БОЗУ
БОС
БП
БПЗ
БПФ
БС
БР
БРК
БСЛ
БСОЗУ
БТ
БУ
БЦ
БЦИ
ВАХ
ВИМ
ВК
вкс
ВКУ
вли
Влс
вок
ВОЛС
ВПЭТ
ВРК
веэ
ВТ
ВТП
втсп
ВУ
ВФХ
ВЦ
ВЧ
ВЧПР
ВШП
ВЭУ
ГАП
ГБИС
гвз
гдл
гим
гип
гипп
ГИС
ГКР
ГКЧ
глин
гои
ГПБТ
ГПН
гпп
гпч
ГР
ГРП
гевц
ГСП
ГСР
гсс
гст
— база
— блок автопоиска
— - быстродействующая автоматическая
регулировка усиления
— большая гибридная интегральная
схема
— блок знакогенератора
— буферное запоминающее устройство
— большая интегральная схема
— балансный модулятор
— базовый матричный кристалл
— бесконтактное магнитное реле
— блок местного управления
— буферное оперативное запоминаю-
щее устройство
— блок обработки сигналов
— блок питания
- — блок постоянного запаздывания
— быстрое преобразование Фурье
—блок сведения
— блок развертки
— блок радиоканала
— блок сопряжения с линией (связи)
— буферное сверхоперативное запоми-
нающее устройство
— биполярный транзистор
— блок управления
— блок цветности
— буквенно-цифровая информация
— вольт-амлврная характеристика
— ввод — вывод
— видводетектор
— внешнее запоминающее устройство
— время-импульсная модуляция
— высокочастотная коррекция
— выходная контурная система
— видвоконтрольнов устройство; ввод-
но-коммутационное устройство
— вакуумно-люминесцвнтиый индика-
тор
— воздушная линия связи
— волоконно-оптический кабель
— волоконно-оптическая линия связи
— транзистор с электронами высокой
подвижности
— временное разделение каналов
— внутрисхемный эмулятор
— вращающийся трансформатор
— вихретоковый преобразователь
— высокотемпературный сверхпровод-
ник
— внешнее устройство; выпрямитель-
ное устройство
—- вольт-фарадная характеристика
— вычислительный центр
— высокие частоты; высокочастотный
— высокочастотное плазменное распы-
ление
— встречно-штыревой преобразова-
тель
— вторично-электронный умножитель
— гибкое автоматизированное произ-
водство
— гигантская большая интегральная
схема
— групповое время задержки; группо-
вое время запаздывания
— газодинамический лазер
— гибридно-интегральный модуль
— газоразрядная индикаторная панель
— газоразрядная индикаторная панель
постоянного (тока)
— гибридная интегральная схема
— генератор кадровой развёртки
— генератор качающейся частоты
— генератор линейно изменяющегося
напряжения
— генератор одиночных импульсов
— гетеропервходный биполярный тран-
зистор
— генератор пилообразного напряже-
ния
— гибкая печатная плата
— генератор промежуточной частоты
— гальваническая развязка
— газоразрядный прибор
— государственная сеть вычислитель-
ных центров
— генератор стирания и подмагничива-
ния
— генератор строчной развёртки
— генератор стандартных сигналов
— - генератор стабильного тока
ГТ — генераторный транзистор
ГТД — генератор на туннельном диоде
ГТИ — генератор тактовых импульсов
ГУН — генератор, управляемый напряжени-
ем
ГУТ — генератор, управляемый током
ГУУ — групповое устройство управления
ГШ — генератор шума
ГШТ — газоразрядная шумовая трубка
ГЭС — генератор эталонного сигнала
ДАП — донорно-акцепторная пара
ДАРУ — детектор автоматической регулиров-
ки усиления
ДВ — длинные волны; длинноволновый
ДЗУ —долговременное запоминающее
устройство
ДИКМ — дифференциальная импульсно-кодо-
вая модуляция
ДК — дифференциальный каскад
ДЛЗ — дисперсионная линия задержки
ДМ — дельта-модуляция; диодная матрица
ДМВ — дециметровые волны
ДМС — датчик малой сетки
ДН — диаграмма направленности; дрос-
сель насыщения
ДПП — двусторонняя печатная плата; дис-
кретный полупроводниковый прибор
ДПФ — дискретное преобразование Фурье
ДТП —диодно-транзисторная логика
ДТЧ — двойное частотное телеграфирование
ДУ —дифференциальный усилитель
ДУС — двоичный умножитель скорости
ДФУ — диодное функциональное устройство
ДШ — дешифратор; диод Шоттки
ЕС ЭВМ — Единия система электронных вычис-
лительных машин
ЖИГ — железо-иттриевый гранат
ЖК —- жидкий кристалл
ЖКИ — жидкокристаллический индикатор
ЗБИС — заказная большая интегральная схе-
ма
ЗЛМ — запоминающая логическая матрица
ЗРЛС — загоризонтная радиолокационная
станция
ЗСИ — знакосинтвзирующий индикатор
ЗУ — запоминающее устройство
ЗУПВ — запоминающее устройство с произ-
вольной выборкой
ЗЭЛТ — запоминающая электронно-луче-
вая трубка
ИВМ — измеритель временных интервалов
ИВК — измерительно-вычислительный ком-
плекс
ИВП — источник вторичного питания
ИВЭП — источник вторичного электропитания
ИДИ — мпульсный делитель напряжения
ИИ — искусственный интеллект
ИИЛ — интегрально-инжекционная логика
ИИП — импульсный источник питания
ИИС — информационно-измерительная сис-
тема
ИК — инфракрасный
ИКМ — импульсно-кодовая модуляция
ИКН — источник калиброванных напряже-
ний; источник компенсации напря-
жения
ИМС — интегральная микросхема
ИНИ — измеритель нелинейных искажений
ИНЧ — инфранизкие частоты
ИОН — источник образцового (опорного) на-
пряжения
ИОС — информационная обратная связь
ИОТ — источник опорного тока
ИОХ — импульсы обратного хода
ИП — измерительный преобразователь; ин-
жвкцио» <08 питание
ИПИТН — источники-преобразователи измери-
тельных токов и напряжений
ИПЛ — инжекционно-полевая логика
ИПС — информационно-поисковая система
ИС — интегральная схема
ИТЧ — измеритель тональной частоты
ИФАП — импульсная фазовая автоподстрой-
ка (частоты)
ИФС — ионно-фотонная спектроскопия
ИФУ — интегральное фотоприёмное устрой-
ство
ИЧХ — измеритель частотных характеристик
ИШЛ — интегральная Шоттки-логика
ИЭТ — изделие электронной техники
661
ПРИЛОЖЕНИЕ
КБВ — коэффициент бегущей волны
КВ — короткие волны; коротковолновый
К ВИ — корректор временных искажений
кем — кассетный видеомагнитофон
кво — канал вертикального отклонения
КВЧ — крайне высокая частота
кг — кольцевой генератор
кги — кодировщик графической информа-
ции
КД — квадратичный детектор
КДА — контрольно-диагностическая аппара-
тура
КЗВ — канал звукового вещания
КИА — контрольно-измерительная аппара-
тура
КИМ — кодоимпульсная модуляция
КИО — контрольно-измерительное оборудо-
вание
КИП — контрольно-измерительный прибор
кис — коммутатор импульсного сигнала
кк — коаксиальный кабель; коммутатор
каналов
Кли — катодолюминвецвнтный индикатор
КМДП — комплементарная металл—диэлект-
рик—полупроводник (структура)
КМОП — комплементарная металл—оксид—
полупроводник-структура
кн — компаратор напряжения
КНД — коэффициент направленного дейст-
вия (антенны)
кни — коэффициент нелинейных искажений
КНС — (структура) «кремний на сапфире»
коп — канал общего пользования
кос — комбинированная обратная связь
КП — коммутационное поле
кпд — коэффициент полезного действия;
канал передачи данных
кпдп — контроллер прямого доступа в па-
мять
КПФ — конечное преобразование Фурье
КС — кремниевый стабилитрон; коммута-
тор сообщений; комбинационная
схема
КСВ — коэффициент стоячей волны
ксс — комплексный стереофонический сиг-
нал
КТР — коэффициент термического расши-
рения
КУ — коэффициент усиления
КУВ — кремниевый управляемый выпрями-
тель
КФ — кварцевый фильтр
КФП — коммутируемый фильтр-преобразо-
ватвль
КЭАТС — квазиэлактронная автоматическая те-
лефонная станция
КЭУ — канальный электронный умножитель
ЛА — логический анализатор
ЛАЧХ — логарифмическая амплитудно-час-
тотная характеристика
ЛБВ — лампа бегущей волны
лвт — линейный вращающийся трансфор-
матор
лг — газовый лазер
лдм — линейная дельта-модуляция
лз — линия задержки
лзс — лазерная записывающая система
лис — линейная интегральная схема
лк — линейный коммутатор; лазер на
красителях
лов — лампа обратной волны
лп — линейный преобразователь
лпв — линия поверхностной волны
ЛПД — лавинно-пролётный диод
лпм — лентопротяжный механизм
ЛР — линейный регенератор
лрос — лазер с распределённой обратной
связью
леон — лазерная система отображения ин-
формации
ЛСЭ — лазер на свободных электронах
лт — линейный тракт
ЛУНЧ — линейный усилитель низкой частоты
ЛФД — лавинный фотодиод
лцо — лазер на центрах окраски
лэ — логический элемент
МАОП — металл—оксид алюминия полу-
проводник-структура
МБР — многорвжимный буферный регистр
мв — метровые волны
мг — магнитная головка
МДм — модуляция—(усиление)—демодуля-
ция; металл—диэлектрик—мвталл- (структура)
МДП — металл—диэлектрик—полупровод-
ник-структура)
МДУ — множительно-делительное устройство
МЗР — младший значащий разряд
ми —- модуляция интенсивности (излучения)
мис
мк
мкп
мкс
мкт
мноп
мнэ
мозу
монп
МОП
мос
мп
мпву
мпд
мпк
мпп
МПС
мпсвт
мпт
мпфм
мпч
МСб
МУ
МФГИ
мч
МЭА
мэд
мэп
мэт
— малая интегральная схема
— микрокоманда; микрокалькулятор
— микроканальная пластина
— многократный координатный соеди-
нитель
— многоколлекторный транзистор
— металл—нитрид—оксид — полупро-
водник-структура)
— матрица некоммутированных эле-
ментов
— магнитное оперативное запоминаю-
щее устройство
— металл—оксид—нитрид—полу про-
водник-(структура)
— металл—оксид—полупроводник-
(структура)
— металлорганическое соединение
— микропроцессор
— микропроцессорное вычислительное
устройство
— мультиплексор передачи данных
— микропроцессорный комплект; мик-
ропроцессорный контролёр
— многослойная печатная плата
— микропроцессорная система; микро-
процессорная секция
— микропроцессорные средства вычис-
лительной техники
— микропроцессорная техника
— микропроцессорный функциональ-
ный модуль
— максимально применимая частота
— микросборка
— магнитный усилитель
— многофазный генератор импульсов
— магазин частот
— микроэлектронная аппаратура
— магнитоэлектрический дефлектор
— молекулярный электронный прибор
— многоэмиттерный транзистор
НГМД
икс
НМД
НМЛ
но
ноз
нпл
HP
нсмд
НЧ
нэ
ОА
ОАВ
ОБ
ов
ОВЧ
ОЗ
ОЗУ
ОИ
ок
окг
омз
оноз
003
оос
ОПЗ
ОПП
ОРС
ОРУ
ос
ОУ
ОУПТ
ОФМ
ОШ
оэ
ПАВ
ПАЗ
ПБОС
пвим
ПГС
пд
пдз
пдп
— накопитель на гибком магнитном
диске
— непрерывный канал связи
— накопитель на магнитном диске
— накопитель на магнитной ленте
— направленный ответвитель
— накопление объемного заряда
— непороговая логика
— нагрузочный резистор
— накопитель на сменных магнитных
дисках
— низкие частоты; низкочастотный
— нелинейный элемент
— операционный автомат
— объёмные акустические волны
— операционный блок; (схема с) общей
базой
— оптическое волокно
— очень высокая частота
— оптический затвор
— оперативное запоминающее устрой-
ство
—• общий исток
— (схема с) общим коллектором; опти-
ческий кабель
— оптический квантовый генератор;
опорный кварцевый генератор
— оптико-механический затвор
— ограничение накопления объёмного
заряда
— область отрицательного заряда
— отрицательная обратная связь
— область пространственного заряда
—-односторонняя печатная плата
— оконечная радиорелейная станция
-— оптическое развёртывающее уст-
ройство
— отклоняющая система; операцион-
ная система; общий сток
— операционный усилитель
— операционный усилитель постоянно-
го тока
— относительная фазовая модуляция
— общая шина
— (схема с) общим эмиттером
— поверхностная акустическая волна
— преобразователь амплитудного зна-
чения
— передача без обратной связи
— псевдослучайная время-импульсная
модуляция
— параметрический генератор света
— передача данных
— преобразователь действующего зна-
чения
— прямой доступ к памяти; полупро-
водник—диэлектрик—полу прово д-
ник-(структура)
РМК
РОН
РОС
РПУ
РРЛ
РРС
РТК
РТЛ
РТЛШ
РТС
РФ
РФА
РЦФ
РЭ
РЭА
РЭБ
РЭЗ
РЭМ
РЭП
ПЗС
ПЗУ
ПИМ
ПК
пкв
пквп
пкн
пкп
пкт
ПКФ
плм
ПЛФ
пм
пмд
пмп
лив
пик
по
пос
пп
ППА
ппг
ППЗ
ППЗУ
ппл
ппп
пппс
ПППУ
ппт
псп
пств
пт
птд
птл
птс
пттл
ПТУ
ПУ
ПУЛ
ПУУ
ПФ
ПЦАП
пцтс
пч
ПЭ
пэп
пэс
— прибор с зарядовой связью
— постоянное запоминающее устрой-
ство
— позиционно-импульсная модуляция
— персональный компьютер
— преобразователь код—время
— плотность каналов высокой прово-
димости
— преобразователь код—напряжение
— программируемый контроллер пре-
рываний
— преобразователь кода в ток
— пьезокерамический фильтр
— программируемая логическая матри-
ца
— противолокационный фильтр
— подмодулятор
— плоский магнитный домен
— плоская магнитная плёнка
— преобразователь напряжение—вре-
мя
— преобразователь напряжение—код
— программное обеспечение
— положительная обратная связь
— печатная плата; полупроводник
— программируемый периферийный
адаптер
— прямоугольная петля гистерезиса
— прибор с переносом заряда
— программируемое постоянное запо-
минающее устройство; перепрог-
раммируемое постоянное запоми-
нающее устройство
— полупроводниковый перестраивае-
мый лазер
— полупроводниковый прибор
— полупроводниковый параметриче-
ский стабилизатор
— полупроводниковый параметриче-
ский усилитель
— преобразователь постоянного тока
— псевдослучайная последовательность
— прямое спутниковое телевещание
— программируемый таймер; полевой
транзистор
— процесс телеобработки данных
— логика на переключателях тока
— передвижная телевизионная станция;
полный телевизионный сигнал
— транзисторная логина на переключа-
телях тока
— промышленная телевизионная уста
новка
— пульт управления; пороговое уст-
ройство
— приёмно-усилительная лампа
— приёмно-усилительное устройство
— полосовой фильтр; преобразование
Фурье
— перемножающий цифро-аналоговый
преобразователь
— полный цветовой телевизионный сиг-
нал
— промежуточная частота; преобразо-
ватель частоты
— процессорный элемент
— пироэлектрический приемник
— положительное электронное срод-
ство
РВ
РВА
РДМ
РЕЛ
РЕТЛ
РИП
РЛ
РЛС
— радиовещание
— радиовещательный аппарат
— разностно-дискретная модуляция
— рвзистивно-ёмкостная логика
— рвзистивно-ёмкостная транзистор-
ная логика
—- радиоизмерительный прибор
— радиолокация
— радиолокационная станция; регуля-
тор линейности строк
— регистр микрокоманд
— регистр общего иазначения
— решающая обратная связь
— радиоприёмное устройство
— радиорелейная линия
— радиорелейная станция
— робототехнический комплекс
— резисторно-транзисторная логика
— резисторно-транзисторная логика
(с диодами) Шоттки
— радиотехническая система
— рвжекторный фильтр
— рентгеновский флуоресцентный ана-
лиз
— рекурсивный цифровой фильтр
— регулирующий элемент
— радиоэлектронная аппаратура
— радиоэлектронная борьба
— радиоэлектронная защита
— растровый электронный микроскоп
— радиоэлектронное подавление
ПРИЛОЖЕНИЕ
662
САЙР — система автоматизирования инже- нерных работ ТКЧ ТЛ
САН — система автоматической настройки ТЛНС
САП — система автоматической перестройки
(частоты) ТПБ
САПР — система автоматизированного про- тли
ектирования
САР — система автоматического регулиро- тпк
вания ТПРП
СБИС — сверхбольшая интегральная схема
СВ — средние волны; средневолновый тс
СВЗ — средневыпрямленное значение тел
СВП — система высоких потенциалов ттгэ
свт — средства вычислительной техники
СВУ — специализированное вычислительное ТТЛ
устройство ТТЛШ
СВЧ — сверхвысокие частоты; сверхвысо-
кочастотный ТУ
сг — схема гашения ТУВ
СГЧ — синхронизатор гетеродинных частот ТФП
СД — сельсин-датчик тч
сди — светодиодный индикатор тэз
СЭР — старший значащий разряд тэп
сид — светоизлучающий диод
сис — средняя интегральная схема УА
сит — транзистор со статической индукцией УВ
СК — счётчик команд; селекторный канал, УВВ
селектор каналов УВК
сквид — сверхпроводящий квантовый интер-
ференционный датчик УВХ
скз — среднеквадратическое значение УЗ
скин — сварка косвенным импульсным на-
гревом УЗО
сл — соединительная линия УИН
слав —• сантиметровые волны УИТ
СМ3 — система машинного зрения УКВ
с лак — счётчик микрокоманд
сммв — субмиллиметровые волны УЛЗ
смпк — секционированный микропроцессор- УНЧ
ный комплект УО
СМ ЭВМ — система малых электронных вычис- УОИ
лительных машин УЛ
СНП — система низких потенциалов УПВ
сод — система образного диалога УПД
СОЗУ — сверхоперативное запоминающее ус- УПП
тройство УПС
сои — система отображения информации УПТ
СП — сельсин-приёмник УПЧ
спв — станция проводного вещания УРЛС
спд — система передачи данных УРЧ
спмш — спектральная плотность мощности УСВАА
шума
СППЗУ — стираемое программируемое пос- УСЧ
тоянное запоминающее устройство УТД
СПРС — средства передачи речевых сооб- УУ
щений УФ
СПФ — сухой плёночный фоторезист УЧМ
сс — сигнал синхронизации УЭИТ
ссд — система сбора данных
сси — строчные синхроимпульсы
ссис — сверхскоростная интегральная схема ФА
ссс — система спутниковой связи ФАПЧ
ссч — система синтеза частот ФВЧ
сти — система телеизмерений
СУ — система управления; согласующее ФГ
устройство ФГУ
СУБ С — система управления, блокировки, ФД
сигнализации ФИЛА
сцз — система с циркуляцией заряда ФК
сцс — система цветовой синхронизации ФЛА
СЧПУ — система числового программного уп- ФЛАн
равления ФЛАР
СЭИ — сегнетоэлектрический индикатор ФНЧ
сэп — система электропитания ФОН
ФОС
ТБВ — транзистор бегущей волны
ТВ — телевидение
твк — трансформатор выходной кадровый ФП
ТВРП — тракт вторичного распределения ФПН
программ
твс — трансформатор выходной строчный ФЧППЗ
твч — телевидение высокой чёткости
тдш — транзистор с диодом Шоттки ФПЧ
ти —- телеизмерение ФРД
тии — телеизмерение интегральных (зна- ФС
чений) ФСС
тит — телеизмерение текущих (значений); ФТ
телевизионная испытательная таб- ФТС
лица
ТКЕ — температурный коэффициент ёмко- ФЧЛА
сти ФЧХ
тки —• температурный коэффициент индук- ФЭ
ТКЛР тивности — температурный коэффициент линей- ФЭД ФЭП
ного расширения ФЭУ
ТКР — температурный коэффициент рас- ФЯ
ширения
ТКС — температурный коэффициент сопро- ЦАВК
тивления
— температурный коэффициент частоты
— твердотельный лазер
— транзисторная логика с непосред-
ственными связями
— транзистор с проницаемой базой
— твердотельный преобразователь изо-
бражения
— тонкоплёночный конденсатор
— тракт первичного распределения
программ
— телесигнализация
— тракт слухового приёма
— туннельный транзистор на «горячих»
электронах
— транзисторно-транзисторная логика
— транзисторно-транзисторная логика
(с диодами) Шоттки
— телеуправление
— тональный усилитель-выпрямитель
— тракт формирования программ
— тональная частота
— типовой элемент замены
— термоэмиссионный преобразователь
— управляющий автомат
— усилитель воспроизведения
— устройство ввода—вывода
— управляющий вычислительный комп-
лекс
— устройство выборки и хранения
— усилитель записи; ультразвук; ульт-
развуковой
— устройство защиты от ошибок
— управляемый источник напряжения
— управляемый источник тока
— ультракороткие волны; ультракорот-
коволновый
— ультразвуковая линия задержки
— усилитель низкой частоты
— усилитель-ограничитель
— устройство отображения информации
— устройство подавления
— устройство подавления выбросов
— устройство подготовки данных
— устройство подавления провалов
— устройство преобразования сигналов
— усилитель постоянного тока
— усилитель промежуточной частоты
— узловая радиорелейная станция
— усилитель радиочастот
— устройство сопряжения вычислитель-
ных машин
— усилитель сигнальной частоты
— усилитель на туннельном диоде
— устройство управления
— ультрафиолетовый
— узкополосная частотная модуляция
— универсальная электронная испыта-
тельная таблица
— ферритовая антенна
— фазовая автоподстройка частоты
— фильтр верхних частот; формиро-
ватель вспомогательных частот
— фильтр гармоник
— фотогальванометрический усилитель
— фазовый детектор; фотодиод
— фазоимпульсная модуляция
— фидерный коммутатор
— фазовая модуляция
— фазовая манипуляция
— ферромагнитный резонанс
— фильтр низких частот
— формирователь опорного напряже-
ния
— фокусирующе-отклоняющая систе-
ма; формирователь однополосного
сигнала
— функциональный преобразователь
— формирователь пилообразного на-
пряжения
— фоточувствительныв приборы с пе-
реносом заряда
— фильтр промежуточных частот
— фоторелейный датчик
— факсимальная связь
— фильтр сосредоточенной селекции
— фототранзистор
— формирователь телеграфного сиг-
нала
— фазочувствительный модулятор
— фазочувствительная характеристика
— функциональный элемент
— фотоэлектронный датчик
— фотоэлектрический преобразователь
— фотоэлектронный умножитель
—функциональная ячейка
— цифро-аналоговый вычислительный
комплекс
ЦАВМ —цифро-аналоговая вычислительная
машина
ЦАИС — цифро-аналоговая интегральная схе-
ма
ЦАКП —цифро-аналоговый квадратичный
преобразователь
ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь
ЦАС — цифровой анализатор спектра
ЦВ — цифровой вольтметр; цифровой
вычислитель
ЦДА —цифровой дифференциальный ана-
лизатор
ЦДН — цифровой делитель напряжения
ЦИЛА — цифровая интегрирующая машина
ЦИП — цифровой измерительный прибор
ЦИС — цифровая интегральная схема
ЦМД — цилиндрический магнитный домен
ЦМП — цилиндрическая магнитная плёнка
ЦОС — цифровая обработка сигналов
ЦОУ — цифровое отсчётное устройство
ЦП — центральный процессор; цифровой
преобразователь
ЦПС — цифровой процессор сигналов; циф-
ровой преобразователь сигналов;
цифровая передача сигналов
ЦПЭ — центральный процессорный элемент
ЦСК — цифровая система коммутации
ЦСС — цифровая сеть связи
ЦУДЛА — цифровое управление с дельта-мо-
дуляцией
ЦФ — цифровой фильтр
ЧД —частотный дискриминатор; частот-
ная декада; частотный детектор
ЧИМ — частотно-импульсная модуляция
ЧИО — частотно-избирательный ограничи-
тель
ЧКХ — частотно-контрастная характеристика
ЧМ — частотная модуляция
ЧМн — частотная манипуляция; частотный
манипулятор
ЧПУ — числовое программное управление
ЧРК — частотное разделение каналов
ЧЭ — чувствительный элемент
ША — шина адреса
LUB — шкала времени
ШД — шина данных
ШИМ — широтно-импульсная модуляция
ШПАУ — широкополосный антенный усили-
тель
ШПУ — широкополосный усилитель
ШТЛ — Шоттки транзисторная логика
ШТТЛ — Шоттки транзисторно-транзисторная
логика
ШФ — шинный формирователь
ШФИ —шинный формирователь с инвер-
сией
Э — экран; эмиттер
ЭВМ — электронная вычислительная маши-
на
ЭВП — электровакуумный прибор
ЭДС — электродвижущая сила
ЭЛИ — электронно-лучевой индикатор; эле-
ктролюминесцентный индикатор
ЭЛО —электронно-лучевой осциллограф
ЭЛП — электронно-лучевой прибор
ЭЛПИ — электронно-лучевой пульт-индика-
тор
ЭЛТ — электронно-лучевая трубка
ЭМП — электромагнитное поле
ЭМС — электромагнитная совместимость
ЭМШ — эквивалентная мощность шума
ЭОП — электронно-оптический преобразо-
ватель; электронно-оптический при-
бор
ЭП — элемент памяти; элементарный про-
цессор
ЭЛЛ — эмиттврно-повторительная логика
ЭПР — электронный парамагнитный резо-
нанс
ЭРН — электронный регулятор напряжения
ЭСЛ — эмиттсрно-связанная логика
ЭСППЗУ — электрически стираемое програм-
мируемое постоянное запоминаю-
щее устройство
ЭСТЛ — эмиттерно-связанная транзисторная
логика
ЭСЧ —электронное смещение частоты;
электронно-счётный частотомер
ЭУЛ —эмиттерно-управл яемая логическая
(схема)
ЭФЛ — эмиттерно-функциональная логика
ЭФП —элементарный функциональный пре-
образователь
ЭХИ —элентрохромный индикатор
ЯКР — ядерный квадрупольный резонанс
ЯМР — ядерный магнитный резонанс
663
ПРИЛОЖЕНИЕ
МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ (СИ)
Физическая величина Размерность Наименование единицы Обозначение Размер единицы
международное русское
Основные единицы
Длина L метр m м Матр равен 1 650 763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2 рю и 5 ds атома криптона-86
Масса . М килограмм kg кг Килограмм равен массе международ- ного прототипа килограмма
Время . Т секунда Сила электрического s с Секунда равна 9 192 631 770 перио- дам излучения, соответствующего пере- ходу между двумя сверхтонкими уров- нями основного состояния атома це- зия-133
тока I ампер Термодинамическая А А Ампер равен силе не из меняющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и нич- тожно малой площади кругового попе- речного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы между этими про- водниками_7силу взаимодействия, рав- ную 2-10 Н на каждый метр длины
температура в кельвин К К Кельвин равен 1/273,16 части тер- модинамической температуры тройной точки воды
Количество вещества N моль mot моль Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же струк- турных элементов (атомов, молекул, ионов, электронов и др. частиц или специфицированных групп частиц), сколько содержится атомов в углеро- де-12 массой 0,012 кг
Сила света - . J кандела cd кд Кандела равна силе света в данном направлении от источника, испускаю- щего монохроматическое излучение частотой 540-1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направле- нии составляет 1/6ВЗ Вт/ср
Дополнительные единицы
Плоский угол . 1 радиан rad рад Радиан равен углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу
Телесный угол . 1 стерадиан sr CP Стерадиан равен телесному углу с
Площадь ...... Некоторые L2 квадратный метр производные m2 единицы вершиной в центре сферы, вырезающе- му на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы м2
Объём, вместимость L3 кубический метр m3 M м3
Скорость LT метр в секунду m/s м/с
Ускорение ... LT 2 метр на секунду в квадрате m/s2 М/С2 M-C 2
Угловая скорость . Т 1 радиан в секунду rad/s рад/с рад-с-1
Угловое ускорение . Т 2 радиан на секунду в квад- rad/s2 рад/с2 рад-с~
Частота периодического процесса ..... рате Т~1 герц Hz ГЦ1 —1 с
Частота вращения - Т 1 секунда в минус первой s С с 1
Плотность степени L 3М килограмм на кубический kg/m3 кг/м3 3-кг
Удельный объём . метр L'M кубический метр на m3/kg м3/кг м3 •КГ 1
Сила, вес . килограмм LMT 2 ньютои N н м-кг-с 2
Момент силы .... 1_2МТ 2 ньютои-мвтр N-m Нм 2 —2 м -кг-с
Давление, механичес- кое напряжение, мо- дуль упругости L 1МТ 2 паскаль Pa Па —1 —2 м -кг-с
Поверхностное натяже- ние МТ 2 ньютон на метр N/m Н/м —2 кг-с
Кинематическая вяз- кость .... L2T 1 квадратный метр на секун- m2/s м2/с 2 —1 М -с
Динамическая вязкость ДУ —кдт—1 L МТ паскаль-свкунда Pa - s Па-с -1 —1 м -кг-с
ПРИЛОЖЕНИЕ
664
Продолжение табл.
Физическая величина Размерность Наименование единицы Обозначение Размер единицы
международное русское
Энергия, работа, коли- чество теплоты . 1_!МТ—2 джоуль J Дж 2 —2 м -кг-с
Мощность, поток энер- гии 1?МТ~ 3 ватт W Вт 2 -3 м -кг-с
Количество электри- чества (электриче- ский заряд) . . . TI кулон С Кл с- А
Электрическое напря- жение, электрический потенциал, разность электрических потен- циалов, электродви- жущая сила ... l2mt“3i“1 вольт V В 2 -3 л-’ м - кг • с -А
Плотность электричес- кого тока L~2| ампер на квадратный метр А/т2 А/м2 м“2.А
Плотность электричес- кого заряда линейная L-,TI кулон на метр С/т Кл/м м ' -с»А
поверхностная L ’ll кулон на квадратный метр С/т2 Кл/м2 м -с-А
пространственная L 3TI кулон на кубический метр С/тэ Кл/м3 м -с-А
Электрическое смеще- ние L"2П кулон на квадратный метр С/т2 Кл/м2 —2 м -с • А
Поток электрического смещения TI кулон С Кл С1 А
Электрический диполь- ный момент .... LTI кулон-метр С-т Кл • м м -с ° А
Напряжённость элект- рического поля. LMT—3|—' вольт на метр V/m В/м —з — 1 М’КГ’С -А
Поляризуемость M 'fl2 кулон-квадратный метр на C-m2/V Кл-м2/В м *с4-А2
Электрическая ёмкость l-2m-,t*i2 вольт фарад F ф м -кг -с4 А2
Электрическое сопро- тивление .... l2mt-3i-2 ом Q Ом м2-кг-с 3-А
Электрическая прово- димость l—2m—'t3i2 сименс S См -2 з д2 м -КГ • с " А
Абсолютная диэлектри- ческая проницаемость L—3M-1T4!2 фарад на метр F/m Ф/м -3 —1 4 »2 м -кг -с -А
Напряжённость магнит- ного поля . L~'l ампер на метр A/m А/м —1 м - А
Магнитодвижущая сила 1 ампер A А А
Магнитная индукция, плотность магнитного потока . —2 —t MT 1 тесла T Тл —2 —1 кг-с -А
Поток магнитной индук- ции, магнитный поток l2mt-2i~ 1 вебер Wb Вб 2 —2 А-1 м -кг-с -А
Индуктивность, взаим- ная индуктивность l2mt“2i“ 2 генри H Гн м2-кг-с 2-А
Абсолютная магнитная проницаемость LMT—2|— 2 генри на метр H/m Гн/м —2 —2 м-кг-с -А
Удельная энергия L’T-2 джоуль на килограмм J/kg Дж/кг м2 с~2
Теплоёмкость системы, энтропия системы . джоуль на кельвин l/K Дж/К М2*КГ-С 2 К
Теплопроводность LMT 6 ватт на метр-кельвин W/(m«K) Вт/(м-К) м-кг-с »К
Молярная концентрация L~3N моль на кубический метр moi/m3 моль/м3 —3 моль - м
Волновое число . L~’ метр в минус первой степени m —1 —1
Энергетическая сила света (сила излуче- ния) .... L2MT—3 ватт на стерадиан W/sr Вт/ср 2 -3 -1 м-кг-с -ср
Световой поток J люмен Im лм кд-ср
Освещённость L 2J люкс lx лк —2 м -кд-ср
Яркость L 2J кандела на квадратный метр cd/m2 кд/м2 м -кд
Активность нуклида в радиоактивном ис- точнике ..... t—1 зеккерель Bq Бк —1 с
Поглощённая доза из- лучения, керма . |?T-2 Грэй Gy Гр м2 с-2
Эквивалентная доза излучения .... l2t-2 зиверт Sv Зв м2-с“2
Экспозиционная доза m 'ti кулон на килограмм C/kg Кл/кг кг ^с-А
Мощность поглощённой дозы l2t—3 грэй в секунду Gy/s Гр/с 2 “3 м -с
665
ПРИЛОЖЕНИЕ
НЕКОТОРЫЕ ВНЕСИСТЕМНЫЕ ЕДИНИЦЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ НАРАВНЕ С
ЕДИНИЦАМИ СИ
МНОЖИТЕЛИ И ПРИСТАВКИ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ДЕСЯТИЧНЫХ КРАТНЫХ
И ДОЛЬНЫХ ЕДИНИЦ, ИХ НАИМЕНОВАНИИ И ОБОЗНАЧЕНИИ
Единица
наименование обозначение соотношение с единицей СИ
между- народ- ное Рус- ское
Тонна 1 т 103 кг
Минута . . . . min* мин* 60 с
Час h* ч* 3600 с
Сутки .... d* сут* 86 400 с
Градус . . . ° (п/1В0) род «1,745 329-10 2 род
Минута • (л/10800) рад^2,908 882-10“* рад
Секунда .... (л/648000) род «4,848 137-10—6 род
Литр .... 1 л 10—3 м3
Градус Цельсия** °C °C по размеру градус Цельсия равен
Атомная единица массы и а. в. м. кельвину 1,660 57-10 27 кг (приблизительно)
Электрон-вольт eV эВ 1,602 19-10 19 Дж (приблизительно)
Диоптрия — дптр’ 1 м—1
Вольт-ампер V-А В-А —
Вар var вар —
Бел*** . . . В Б 1 Б= lg (Р2/Р1) при p2=ip-₽i
Бит**** .... bif бит 1 Б=2|д (Fi/F,) при Fs= V10 Fi
Байт***** byte байт —
Множитель Приставка
наиме- нование обозначение
между- народ- ное рус- ское
ю18 экса Е Э
ю15 пета Р п
ю12 тера Т т
ю9 ги га G г
10' мега М м
10 s кило к к
ю2 гекто h
10 дека da да
Множи- тель Приставка
наиме- нование обозначение
между- народ- ное рус- ское
2 ДВЦИ d Д
,0-3 санти с с
,0-6 милли m м
’0-9 микро Р мк
’°-12 нано п н
’0-15 ПИКО Р п
’0_1в фемто f ф
10 атто а а
* Н® допускается применение с приставками
’* Температура Цельсия (обозначение t) связана с температурой Кель-
вина (обозначение Т) следующим соотношением: t=T—То, где То —273,15 К
по определению. Интервал или разность температур Цельсия допускается
выражать как в кельвинах, так и в градусах Цельсия.
* ** Бел—единица логарифмического уровня энергетической величины
Рг (мощности, энергии, плотности энергии и т. п.) или «силовой» величины
F2 (напряжения, силы тока, давления, напряжённости поля и т. п.) относи-
тельно начального уровня Pi или Fi одноимённой величины.
* *** Бит — единица количества информации в двоичной системе (двоичная
единица). Количество информации n=1og2 N бит, где N — число равно-
вероятных событий или состояний, среди которых с помощью л сообще-
ний типа «да—нет» можно выделить определённое состояние. Переход
от двоичных единиц к десятичным производится по формуле: 1 дес. ед.=
1 /1д 2^3,32 бит.
* **** Байт — последовательность из 8 бит.
Единицы некоторых логарифмических величин
Наименование логарифмической величины Единица Исходное значение величины
назва- ние обозначение
между- народ- ное рус- ское
Уровень звукового дав- ления децибел dB дБ 2-10 Па Уровень звуковой мощ- ности децибел dB дБ 10 Вт Уровень интенсивности звука ..... децибел dB дБ 10 Вт/м2 Разность уровней мощ- ности децибел dB дБ — Усиление, ослабление . . децибел dB дБ — Коэффициент затухания децибел dB дБ —
НЕКОТОРЫЕ СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ЕДИНИЦАМИ ОДНОРОДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
(звёздочкой отмечены единицы, подлежащие изъятию)
Единицы длины
Единица м см мм мкм нм А* (ангс- трем)
1м. 1,00 ю2 10а 10е 10’ ю‘“
1 СМ . 10—2 1,00 10,0 ю4 ю7 10’
1 мм . 10“3 10—’ 1,00 10s 10‘ 107
1 МКМ . 10—6 10—4 10—3 1,00 Ю3 ю1
1 нм , 10—’ 10—7 10—6 10—3 1,00 10,0
1 А* . 10—’0 10—8 10~7 10—4 10—’ 1,00
Единицы мвссы
Единица кг г мг
1 кг . 1,00 10’ 106
1 г . 10—3 1,00 10л
1 мг 10-6 10—3 1,00
1 мкг . 10-’ 10—4 10—3
1 кгс-с2/м . 9,В1 9,81 -103 9,81 -106
1 а. е. м. 1,66-10—27 1,66-10—24 1,66 -ю—21
Единицы времени
Единица МС мкс нс
1с.. 1,00 103 106 10’
1 мс . 10—3 1,00 103 106
1 мкс . 10-4 10—3 1,00 10’
1 нс . 10—’ 10-4 10—3 1,00
1 ПС . 10—12 10—’ 10—4 10“3
1 сут . 8.64-104 В.64-107 8,64-10" 8,64 Ю'3
1ч. . 3600 3,60-106 3,60-10’ 3.60-1012
1 мин . 60,0 6,00-ю4 6,00-107 6,00 Ю10
Единица ПС сут ч МИН
1с. ю12 1,16-10—5 2,78-10“4 1,67-10—2
1 мс . 10’ 1,16-10—8 2,78-10-’ 1,67-10—5
1 мкс . 106 1,16-10—” 2,78-10—’° 1,67-10-8
1 НС . 10э 1,16-10—14 2,78-10—13 1,67-10—11
1 ПС . 1,00 1,16-10—17 2,78-10—16 1,67-10—’4
1 сут . 8.64-1016 1,00 24 1440
1 ч . 3,60-1015 4,17-10—2 1,00 60
1 мин . 6.00-1013 6,94-10—4 1 67-10—2 1,00
Единица мкг кгс-с2/м* а. е. м.
1 кг 10’ 0,102 0,6 ю2
1г. 10- 1,02-10—4 0,6-1 о2*
1 мг 103 1.02-10—7 0,6-1 о2'
1 мкг . 1,00 1,02-10—’° 0,6-1 о18
1 кгс-с2/м . 9,81-10 1,00 0,6-1 о26
1 а. е. м. . 1,66-10—18 1,63-10—26 1,00
Единицы темпервтуры
Температура ~ 1 ' 1 °F
Т, К (кельвины) 1,00 1ц+273,15 1ф/1,8+255,37
1ц, °C (градусы Цельсия) Т — 273,15 1,00 (1ф-32)/1 8
f4>’ °F (градусы Фарен- гейта) о 1,8(7—255,37) ’.8 1ц+32 1,00
Единица I " I кН | мН мкН дин* кгс’ Единица | Гц 1тгц 1 ГГц |~ мГц | кГц
1,00 —3 10® —12 Z
1 Н. . 10 10 10 10‘ 0,102 1 Гц 1,00 10 10 10 10
1 МН 1 кН (ствн) 10 10\ i,oa io-. 10 '.оо6 10'* 10fi ю12 10s 10' ю8 1,02-105 102 . 1 ТГц 10'2 1,00 10э 10' 10s
1 мН . . . . 10 -6 Ю_12 10 , 1,0ft 10' 100 1,02-10 7 1 ГГц 10 10 1,00 I03 10’
1 мкН . 1 дин’ 10_5 10 '0-11 10 -6 <о_8 <0 -3 Ю_2 10 1,00 10,0 0,100 1,00 1,02-10_6 1,02-10 1 МГц 10" 10“ 6 10“3 1,00 з 103
1 кгс* . 9,81 9,81-Ю 9,81 -10 9,81 -10' 9,81-10* 9,81 -105 1.00 1 кГц 103 10 10 10 1,00
Единицы рвботы. энергии и количестве теплоты
Единица j Дж | МДж | кДж эрг’ кал* | ккал’ Вт-ч | кВт-ч | кгс - м* | ,в
1 Дж 1,00 10“ 6 Ю“3 Ю7 0,239 2,39 Ю~4 2,78-10~4 2,78 10“7 0,102 6 24 1 0^
1 МДж ю‘ 1,00 10 13 103 10 0 2,39-105 239 278 0,278 1.02-105 6,24-1074
1 кДж 103 1^8 , ю’° 239 0.239 0,278 .. 2,78-10 4 Ю2 с 6,24-1 о;]
1 эрг’ 10 ’° 1,00 2 39 10—В 2,39-10- 1 2,78-10 " 2,78-10 ' 1,02 10“8 6.24 10 '
1 нал* 4 ” 3 4 19-10 * 4,19 10 4-”’О7 1,00 10 3 116 Ю—5 1,16-10”? 0,427 2.61-10 9
1 ккал’ 4,19-10 4,19-10 _: 4,19 4.19- 3,60-10 ° 10' 1,00 1.16 1,16-10”* ю”3 427 2.61-1044
1 Вт-ч 3600 А 3.60-10 3 3,60 860 0,860 1,00 367 3 2,25-10"
1 кВт-ч 3,60-ю6 3,60 . 3,60 10< 3,60-10? 8,60-10 860 - юу ’,00 , 3,67-10 2,25-10"
1 кгс-м* 9,81 9,81-10 Д 9,81-10 „ 9,81-107^ 2,34 2,34 10 3 2,72 10 Д 2,72-10*7 1.00 9Л 6,13-10 9
1 эВ 1,60-10 1,60-10 " 1,60 -10 1,60-10 3,83-10 2 3,83-10 " 4,45-10 4,45-10~26 1,63-10-7" 1,00
Единицы давления и механического нвпряжекия
Единица Па ГПа МПа | кПа | мПа бар' дин/см2’ | кгс/см2* | мм вод. ст.* | мм рт. ст.*
1 Па (Н/м2) . 1,00 10 ’ ю“* 10 3 ю3 ю“5 10 1,02-10-5 0,102 7,5-10—3
1 ГПа . . . юг i.oa 10* 10" ю1! ю4 10'“ 1,02-104 1,02-Ю8 7,5-10ь
1 МПа . 10 10 1.00 10' 10' 10 10 10,2 1 02-10' 7,5-10’
1 кПа . 10 10“6 10—’ 1,00 106 10—2 ю4 1,02-10—2 102 7,5
1 мПа . 10“3 10-'2 10—9 10—6 1,00 10—8 10—2 1,02-10-8 1,02-10—4 7,5-10—6
1 бар* 10' 10~4 0,100 ю2 10“ 1,00 106 1,02 1,02-Ю4 750
1 дин/см2* . . 0,100 ’О-'” ю-7 10—4 ю2 10—6 1,00 1,02-10—6 1,02-10—2 7,5-10—4
1 кгс/см2* . . 9,81-Ю4 9,81 -Ю_9 9,81-10, 98,1 j 9,81 10' 0,981 5 9 81-10’ 1 004 ю4 735 2
1 мм вод. ст.* 9,81 9,81 -10_7 9,81 •Ю__4 9,81 -10 9,81 10 9,81-10 о 98,1 10 3 1,00 7,35-10
1 мм рт. ст.* 133 1,33-10 1,33-10 0,133 1,33-105 1,33-10 1,33-10’ 1,36 10 13,6 1,00
Единицы мощности
Единица Л ГВт МВт кВт мВт 1 \ I эРг/б' | кал/с*
1 Вт . . . 1,00 10“’ ю“‘ ю” 3 10’ 1,36-10 3 ю7 0,239
1 ГВт ..... 10" 1,0ft 10' 10' ю12 1,36-10" 10|я 2,39-10’
1 МВт 10' 10 6 1,0ft 10’ 10s 1,36 10* 10 3 2,39-10s
1 кВт . io4 10 12 10 9 1,оо6 10“ 136 А 10'° 239
1 мВт . . 10 10 10 10 1,00 1,36 10 10* 2,39-10
1 л. с.’ . 736 7,36-10—7 7 36 -10—4 0,736 7,36-105 1,00 7,36-10’ 176
1 эрг/с- 10—7 10“14 10—13 10—10 10—4 1,36-10-’° 1,00 2,39-10—8
1 кал/с* 4,19 4,19 IO-9 4,19. IO-6 4,19 10—3 4,19-10 я 5,69-10-3 4.19-107 1,00
Единицы теплопроводности
Единица | Вт/(м-К) | кВт/(м- К) | Вт/(см-К) Эрг/(с-СМ-° С)’ ккал/(ч-м - °C)* | кал/(с-см-°C)*
1 Вт/(м-К) 1,00 —3 10 10“ 2 ю5 0,860 2,39-10-3
1 кВт/(м-К) 10 1,00 10,0 10ч 860 2,39
1 Вт/(см-К) ’°'5 0.1 од i.Qftr ю7 86,0 _6 0.239_в
1 эрг/(с-см °С)* . 10 ’° -3 ’° -2 1,00 8,60-10 2,39-10 ,
1 кнал/(ч • м • °C)* 1.16 1,16 10 1,16-10 1,16-10 1,00 2,78-10
1 кал/(с-см-°C)’ . 419 0,419 4,19 4,19-10' 360 1,00
Единицы количестве электричестве
Единица | Кл ГКл МКл кКл | мКл мкКл нКл пКл А-ч
1 Кл (А с) . 1,00 10 9 ю“‘ 10“ 3 10 106 10» 10” 2,78-10-4
1 ГКл 10 1 до. 10 10" ю” 10” 10” 10” 2,78-10"
1 МКл 10' 10 6 1,0ft 10’ 10" 10” 10” 10” 278
1 нКл 10\ 10 9 ’ 0% 10' 10’ 10” 10 1 0,278 7
1 мКл ’0-6 ’0—,5 ’°-12 ’0-9 1,0ft 103 10" 10’ 2,7В-10_1о
1 мкКл . ’0-9 ’0—18 ’0-|5 ’0 12 10 6 1,0ft 10’ 10" 2,78-10
1 нКл '0_,2 ’0 2, ’0—18 ’0-15 ’0-9 10 1,0ft 103 2 78 10 14
1 пКл 10 ’0 6 10 3 10 10 10-6 10 1,00 2,78-10
1 А-ч . . . 3,60-10 3,60 10 3.60-10 3,60 3,60-10" 3.60-10" 3,60-10 2 3.60-10” 1.00
1 667 ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Единицы разности электрических потенциалов Единицы электрического сопротивление
Единица | В МВ кВ мВ мкВ нВ Единица Ом ТОм ГОм МОм кОм мОм мкОм
1 В ... . 1,00 1 0 10 103 10е 1 0s 1 Ом 1 МВ . . . 10е 1,00, 103 10s 1012 1015 1 ТОм 1 кВ 1(Р3 10_, 1,00, I06 10’ 1012 1 ГОм 1 мВ ... 10, 10_12 10_, 1,00 103 1 06 1 МОм 1 мкВ . . . 10_, 10_,5 10_|2 10_, 1,00 103 1 кОм 1 нВ 10 10 10 10 10-3 1,00 1 мОм 1 мкОм 1,00 10 1 0 1 0 1 0 103 10е 1012 1,00, 103 10е 10" 101Б Ю|Е 10" 10_4 1,00, 10 10е ю'2 ю15 10е Ю_, 10_4 1,0ft 103 10’ ю'2 lft3 10—15 10—12 10_, 1,0ft 10е 10" ю. 10— 10 .. 10 ,, 10 „ 1,0ft 103 10 6 10 18 10~'5 ю~'2 ю-’ 10"4 1,00
Примечание. В гех же единицах выражают электрический электрическое напряжение, электродвижущую силу. Единицы электрической проводимости
Единицы электрической ёмкости
Единица См кСм мСм мкСм Единица ф мФ мкФ нФ пФ
1 См . 1,00 10 3 I03 10" 1 ф 1 кСм. 103, 1,00, |0Е 10’ 1 мФ . 1 мСм 10 3 10 ‘ 1,00, 103 1 мкФ 1 мкСм 10 6 10 ’ 10—3 1,00 1 нФ . 1 пФ . . 1,0ft 103 10е 10" ю12 . . 10_3 1,00, 103 1 0е 10" 10_, 10—4 1,00, Ю1 10е 10—12 10—9 10—3 1,00, 103 . . 10 10 10 10 3 1,00
Единицы индуктивности
Единицы нвпряжёиности электрического поля
Единица В/м | МВ/м кВ/м мВ/м мкВ/м кВ/см В/см
Единица Гн кГн мГн мкГ н нГн пГн 1 В/м 1,00 1 0 1 0 1 03 1 0е 10 10 10е 1,0ft 103 10" 1012 10. 10* 1(£3 10—9 1,0ft 10е 10" 10—8 1—5 10 1 0 1 0 1,00 1 03 1 0 1 0 10“6 10“12 10“ ’ 10“3 1,00 ю—11 ю-8 105 0,100 I02 10е 10" 1,00, 103 102 10 0,100 10в 10е 10—3 1,00
1 Гн . 1,00 10 103 10е ю’ 10 2 t кВ/м 1 кГн . 103, 1,00, 106 10, Ю12 ю'5 ! мв/м 1 мГн . IO"3 IO"± 1,00, ю3 ю‘ ю’ 7“ 1 мкГн . 10 ‘ 10 1 o’3 1,00, ю3 ю‘ ! " 1 нГн . . 10-’ 10 ,, 10 „ 10 , 1,00, 103 ] "7СМ 1 пГн . 10 12 10“15 10 10 10—3 1,00 ' В'см
Единицы нвпряжёиности мвгнитного ПОЛЯ Единицы магнитной индукции
Еди- ница Тл мТл мкТл нТл Вб/см2 мВб/см2 Гс* (гаусс) кГс*
1 Тл . 1 мТл 1,00 1 03 1 0е 10" 10—4 0,100 10* 10,0 10—3 1,00 103 10е Ю-7 Ю~4 10,0 10—2 10—6 1 0—3 1,00 1 03 1 0—10 1 0—7 1 0—2 1 0—5 10—’ 10—6 10—3 1,00 10—13 10—10 10—5 10—8 10’ 107 10'° 1013 1,00 1 03 1 0е 10е «2 10,0 10* 107 10|Е 10—3 1,00 10s Ю2 10—4 0,100 102 1 0s 10—8 10—5 1,00 10—3 0,100 102 10s 10е 10—5 10—2 103 1,00
Единица I А/м кА/м 1 А/см I у 1 мкТл . 1 нТл .
1 А/м . 1,00 10-3 10-2 1.26-10-2 J В^4,М 1 кА/м. 103 1,00 1 0,0 1 2,6 ' мВ6/с* 1 А/см . 102 0,100 1,00 1,26 1 Гс" 1 Э* . . 79,6 7.96-10-2 0,796 1,00 1 кГс* .
Единицы мвгнитного потока Единицы магнитодвижущей силы, разности магнитных потенциалов
ица А кА мА Гб* (гильберт) Ав* (ампер- виток)
Единица | Вб 1 кВб | мВб 1 мкВб .. • Едик । Мкс (максвелл)
1 Вб 1,00 10 3 1 03 10е 1 03 1 А . 1,00 10 10’ 1,26 1,00 1 кВб 103, 1,0ft 106 10s 10" 1 кА . 1Qi3 1,0ft 10е 1,26 1О23 10/3 1 мВб. 10 3 101, 1,0ft 103 10s 1 мА . Ю 10 1,00 1,26-10 10 1 мкВб . . 10_° 10_,, 10_5 1,0ft 102 ’ Гб* . 0,796 7,96-Ю-4 7,96-Ю2 1,00 0,796 1 Мкс* . . 10 10 10 10 1,00 1 Ав* 1,00 10“3 1 03 1,26 1,00
Единицы экспозиционной дозы (рентгеновского и гвммв-излучения) Единицы логарифмически. ..личин
Единица Кл/кг Р* (рентген) мР’ Единица 6 дБ Нп* (непер)
мкР 1 Б • • 1,00 10,0 1,15 0,100 1,00 0,115 0,8686 8,686 1,00
1 Кл/кг . 1,00_4 3,87-103 3,87-10Е 3 1 Р* . . . 2,58-10_7 1,0ft 103 1 мР* . 2,58-1О_1о 10, 1,0ft 1 мкР* . 2,58-10 10 10 87* Ю9 1 Нп’ 1Пб
Ю Примечание. Непер — натуральный логарифм безразмерного отно- 1 00 шения физической величины к одноимённой физической величине, при- ни маемой за исходную.
ПРИЛОЖЕНИЕ
668
НЕКОТОРЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ
Константа Обозначение Числовое значение Относительное среднее квадрати- ческое отклонение.
Универсал ьные константы
Скорость света в вакууме с 299 792 458 мс~’ Точно
Магнитная постоянная Но 4л-10 7 2
12,566 370 614-10 НА
Электрическая постоянная £о (рос2)-’»
8,854 187 817-10—12 ф м—1
Гравитационная постоянная . G 6,672 59(85)-10-" м3.кг-1.с—2 128
Постоянная Планка . . h 6,626 0755(40) 10 34 Дж с 0,60
/./2л ... h 1,054 572 66 (63)-10 34 Дж с 0,60
Электромагнитные константы
Элементарный заряд .... е 1,602 177 33 (49)-10-” Кл 2,067 834 61 (61)-10~15 В6 0,30
Квант магнитного потока h/2e . Фо 0,30
Отношение Джозефсона . 2е/Ь 4,835 9767 (14). 10й Гц-В~’ 3,874 046 14 (17) 10~5 См 0,30
Квантовая проводимость Холла . e2/h 0,045
Магнетон Бора eh/2me . Мв 9,274 0154 (31)-10 24 Дж-Тл ’ 0.34
Ядерный магнетон ’e'h/2nip . . 5,050 7866 (17) 10 2 Дж Тл ' 0,34
Атомнь в константы
Постоянная тонкой структуры рос e2/h . a 7.297 353 08 (33)-10~3 0,045
Постоянная Ридберга meca2/h Боровский радиус «/ДлК^ . *оо 10 973 731,534 (13) м~' 0,0012
ао 0,529 177 249 (24)-10“’° м 0,045
Масса покоя электрона . me 9,109 3897 (54) 10 З'жг 0,59
в атомных единицах массы 5,485 799 03 (13) 10 а. е. м. 0,023
в электрон-вольтах ........ 0,510 999 06 (15) МэВ 0,30
Отношение заряда электрона к его массе . -•/% —1,758 819 62 (53) • 10' Кл кг ' 0,30
Классический радиус электрона а2ао ... Ге 2,817 940 92 (38)-10 ” м 0,13
А т о м н ы е константы
Магнитный момент электрона . 928,477 01 (31) -10—26 Дж Гл~' 0,34
в ядерных магнетонах Me/MN 1838,282 000 (37) 0,020
Масса покоя протона .... mP 1,67 2 6231 (10)-10 27 кг 0,59
в атомных единицах массы . . ... 1,007 276 470 (12) а. е. м. 0,012
в электрон-вольтах ... 938,272 31 (28) МэВ 0,30
Отношение массы протона к массе электрона . mp/me 1836,152 701 (37) 0,020
Магнитный момент протона ....... 1,410 607 61 (47) -10~26 Дж-Тл~~’ 0,34
в ядерных магнетонах ... 2,792 847 386 (63) 0,023
Масса покоя нейтрона . ... .... mn 1,674 9286 (10) Ю 27 кг 0,59
в атомных единицах массы ... .... 1,008 664 904 (14) а. а. м. 0,014
в электрон-вольтах ... 939,565 63 (28) МэВ 0,30
Отношение массы нейтрона к массе электрона n,„/me 1838,683 662 (40) 0,022
Физико-химические константы
Постоянная Авогадро . 6,022 1 367 (З6)-1О23 молл ' 0,59
Атомная единица массы . a. e. m. 1,660 5402 (10) 10“27 кг 0,59
в электрон-вольтах 931,494 32 (28) МэВ 0,30
Постоянная Фарадея F 96 485,309 (29) Клмоль~' 0,30
Универсальная газовая постоянная . R 8,314 510 (70) Дж-моль-'-К-' 8,4
Постоянная Больцмана R/NA .... ...... к 1,380 658 (12)10 “ Дж-К-' 8,5
Молярный объём идеального газа при нормальных уело-
сиях (Т=273,15 К, Р=101 325 Па) V,„ 22 414 10 (19)-10 3 м -моль ' 8,4
Постоянная Лошмидта Ne/Vm . no 2,686 763 (23)-10" м-3 8,5
Примечание. Число в скобках после числового значения величины соответствует среднему квадратическому отклонению этого значения для
двух последних указанных значащих цифр.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Аберрации 15,123
Абонентский пульт 536
Абразивная обработка 16,
508
--- полупроводниковых
плестин 183
Абразивы 16
Абсопютнея температура
534
Абсорбенты 16
Абсорбционный анализ 514
Абсорбция 16
Авогадро закон 316
— шкала 537
Авто. ..16
Автогенератор 95, 426
—, карматрон 189
— перестраиваемый 189
- СВЧ 520
—, стабилотрон 520
Автоионизация 180
Автоионная эмиссия 16
Автоколебания 16,95, 206,
207
Автомат 16,17
— для сверки 485
— читающий 610
Автоматизация проектиро-
вания 17, 172, 174, 306,
307, 491
— производства 17,16,18,
19, 306, 307
Автоматизированные
системы 17
---диспетчерские 18
---информеционно-изме-
рительные 153,154
---проектирования 17, 18,
172,174, 306,307
---управления прадприя-
тием 18
---технологическим
процессом 18, 19
Автоматизированный
монтажный стол 19
Автометическая подстройка
честоты 19,20, 69
— регулировка усиления 20
Автоматический манипуля-
тор 440
Авторидер 610
Автотрансформатор 562
Автофезировке 16
Автофотокатод 598
Автоэлектронная эмиссия
20, 55, 299, 536, 542,
565,587, 598,634,645,
655
Автоэлектронный катод 598
---жидко металлический
138
---холодный 190
— микроскоп 183, 184, 645
Авто эмиссионный катод
598
Адаптивнея оптика 327
Адгезия 20, 21
Аддитивный синтез вета 600
Адиебатическая пушка
21,27, 64, 290
Адроны 654, 655
Адсорбат 21
Адсорбент 21
Адсорбционный вакуумный
несос 52
Адсорбция 16,21,103, 164
Азот 21, 77, 78,91,226,
227, 229
Азотный пезер 77, 78,80,
317
— экран 52
Аквадаг 201,208
Аккумулятор 68
Акселерометр 444
Активная среда 21,22, 76,
77,78, 106, 194, 196,
238-243, 323, 602
Активный элемент аку-
стоэлектронный 27
---интегрельной схемы
170, 171,414
---лезера 21,22,166, 168,
234,239,241,250, 259
---ферритового циркуля-
тора 160
Акустическая гологра-
фия 104, 105
— линия задержки 22, 23,
26, 27
— связь 28, 189
Акустические волны 23, 63
---в екустоэлектронных
устройствех, см. Акусто-
электронные устройстве
---в жидких кристаллах
135
---, взаимодействие с
электромагнитными
волнами 24-26
---с электронеми про-
водимости 26,27
---, возбуждение, ре сп do -
странение и прием 26
---в полупроводникех 380
---к вези поперечные и
квази продольные 23
---объемные, см. Объем-
ные акустические волны
---, пареметры 22—25, 27
---поверхностные, см. По-
верхностные акустиче-
ские волны
---продольные 23
---сдвиговые 23
Акустический микроскоп
23, 24, 26
— синхронизм 69
Акустооптика 24, см. также
Акусто электро ника
—, материалы 25, 234, 349
—, приборы, см. Акустооп-
тические устройстве
Акустооптические устрой-
ства 24, 444
---,волноводы 234
---, дефлекторы 24,113,
176, 177
------, — дифракционные 25
---, — рефракционные 25
---интегрельные 176,177
---, материалы 25, 234, 349
---, модуляторы 24, 25,
176, 177
---, — планарные 24
---, — света 314
---, приемники оптиче-
ского излучения 432
---, процессоры 24,25
---, фильтры 24, 25
---, — перестраиваемые
346 347
— эффекты 24, 25, 133,135
А кустооптическое взаимо-
действие 24-26
Акустоэпектрические
ток и ЭДС 26
Акусто электрический эф-
фект 26. 27
Акустоэлектронике 26, 462,
528
— и акустические волны,
см. Акустические волны
— и акустооптика, см. Аку-
стооптика
—, приборы, см. Акусто-
электронные устройства
Акустоэлектронное
взаимодействие 26, 23,
27, 28
— усиление 27
Акустоэлектронные
устройства 27
---ективные 27—29
---,волноводы 234
---встречно-штыревые, см.
В странно- штыревой
преобразователь
---, генереторы 28, 27
---корреляционные 27
---линейные 27
---, материалы 234
---, многополосковые
ответвители 309
---нелинейные 27
---, отражатель поверхност-
ных акустических волн
358. 359
---пассивные 27
---, процессоры 27
---пьезоэлектрические 445
---, разонаторы 27
---,технология 364
---, усилители 28, 27, 29
---, фазоврещетели 29, 27,
28
----, фильтры 26, 27, 69
Акцептор 29,129, 382, 383,
413,435
Акцепторные примеси 88,
124, 129, 404, 405, 411-
41 3, 435
Акцепторный уровень 29
Алкидные смолы 509
Алмаз 149, 233-235, 318,
408
Ал мазно-абразивная
обработке 508
Альфа-пюминесценция 259
Алюминий 29, 413
Алюмоиттриевый гренет
233, 234, 238-241,244,
529
Алюмокальциевые стекле
522
Алюмосиликатные стекла
522
Алюмофосфатные стекла
522
Амбиполярная диффузия
29, 79,163,551,559
Аммония дигидрофосфат
234
Аморфное состояние 29,
274, 275
Аморфные полупроводники
29, 30, 329, 404
— твердые тепе 527
----,полупроводники 29,
30, 309, 404
----, пороги ПОДВИЖ-
НОСТИ 150
----, стекло 1 39
Амплитрон 30, 189, 264,
265, 390, 490, 495, 520,
644
Амплитуда волн, см.
Затухение волн
— вынужденных колебаний
471, 472
Амплитудно-частотная
характеристика 30, 31
---встречно-штыревого
преобразователя 69
----громкоговорителя 30
----клистрона 203
----колебательного конту-
ра 207, 208
----эл ектровек уу много
приборе 644
Амплитудный ограничитель
587
Анализ абсорбционный 514
— атомный 514
— молекулярный 514
— спектрельный 514, 515,
516
— флуоресцентно-рант-
геноскопический 515
— флуоресцентный 515
— эмиссионный 514
Анализатор зрительный, см.
Персептрон
— лезерных микронеодно-
родностей 115
— логического состояния
355
— масоспектрометрический
353, 352,515
— остаточной етмосферы
353, 352
— пространственный 158
— спектров 175,177, 51 3
— электронных пучков 647
— энергии оже-электронов
335, 336
Аналоговая вычислитель-
нея машина 31
----, инвертор 164
----, множительно-дели-
тельное устройство 313
----, усилитель операцион-
ный 31, 339, 480
----, — решающий 480, 31
— интегрельная схеме 31,
174, 306, 414, 491, 492
Анелого-цифровой преоб-
разователь 31,174
Анизотропия 31, 32
— естественнея 31
— искусственней, см.
Г и ротропные среды
— кристаллов 133—135,232,
233
— магнитнея 265, 266, 267.
270, 271, 273, 275, 282,
286, 287, 517
— оптическая 32, 108, 591,
592
Анизотропная среда 102
Анизотропные размерные
эффекты 465
Анизотропный гетеропере-
ход 99
Анионы 179,180
Анод 32
— едиабатической пушки 21
— аркотрона 36
— вапотроне 53
— кек коллектор электро-
вакуумного приборе 208
— как резонаторная систе-
ма 261, 262
— камерный 188
— ламп генереторных 33, 96,
361
---приемно-усилительных
33
— мегнетронного типа при-
боров 32, 261, 262
— массивный 476, 477
— пентагрида 368
— прострельный 476, 477
—, сканирование 80, 81
—, ток, см. Анодный ток
Анодирование 32, 337
Анодная характеристика 32
Анодное напряжение 153,
154,185
---в мегнетронах 262—264
— падение потенциела 79,
130,131
— полирование 16
— свечение 79,80
Анодно-сеточнея херактери-
стика 32
---, крутизна 235
---тетрода 545
— — электронных лемп 153,
154, 434
Анодный ток 32, 153,154
---в лампе со вторичной
эмиссией 251
Антенна 32, 472, 456
—, апертуре 36
—, диаграмме направлен-
ности 32, 33
— диполь Надененко 33
— диэлектрическая 32, 33
— зеркальная 32, 34, 462
— линзовая 32, 33
— логопериодическая 32—34
— магнитная 32, 33
— на основе МОМ-
структуры 433
— напревпеннея 32
— оптическея 342
— пераболическея 34
— передающая и приемная
459, 460
—, переключатели, пробой
436
—, перемещение и сканиро-
вение 505, 506
— рамочная 32, 33
— рупорная 32—34
— типа "волновой канал"
32, 33
—, фазированная антенная
решетка 32, 33
— щелевая 32—34
—, электромеханический
привод 462
Анти.. . 33
Антиедгезионная лента 33
Антибликовый фипыр 33,
35
Антизапорный контакт 218
Антииэокон Ж, 370
Антисегнетоэлектрики 35
448
—, диэлектрический гистере-
зис 126, 127
Антиферромагнетизм 35
118, 260, 325,576
Антиферромагнетики 35„
260, 270, 278, 288, 579
Ан тиферро магн и тное
состояние 325
Антиферромагнитный
резоненс 278, 517
Античастицы, см. Элемен
тарные честицы
Анти эмиссионные покрыту»
35, 38
Апериодический усилитель
518
Апертуре 36
— синтезируемая радиолокс
торе 452
Апертурный угол 36
Аподизация 69
Аподизованный преобразо-
ватель 68, 69
Ап пере ту рн ые шумы 36.
226-229, 612, 613, см.
также Шумы
Аргон 36, 77, /8, 87, 166,
183,238, 239, 246, 380,
483
Аргоновый лазер 36, 77, 78,
87, 183, 128,239, 243
Аргонодуговая сварка 480
Аркотрон 36, 86
Армированный пластик 389
Ассоциетивные элементы
376
Астатический регулятор 466
Атмосфера, зондирование
184
— остаточнея, анализатор
352, 353
Атмосфернея коррозия 221
Атмосферный зонд 184
Атом 36
—, изотопы 37
—, масса, см. Атомная масса
—, массовое число 37, 293
—, парамегнетизм 364
— примесный 403—405, 435,
см. текже Акцепторные
примеси. Донорные при-
меси
—, спектры 37, 516
—, слин-орбитальные
взаимодействия 517
—, сродство к электрону
518,519
—, энергия 37
—, ядро 364
Атомарный лазер 37, 87, 91,
239,240
---гелий-неоновый 91,87
Атомнея масса 37
— спектроскопия 116,118,
516
Атомные соударения
честмц 51 3
Атомный анелиз 514
Аттенюатор 37, 29, 470, 654
Аудиометр 37
Азроионизатор 37
Б
Беза дальномера 108
— "длинного" диода 127
— транзистора 38, 40—42,
832-387. 389, 658
---металлическая 558
---,"прокоп", см.
Смыкения эффект
---проницеемся 399, 40G,
559
---, Эрли эффект 658
Базовый матричный кри-
сталл 174, 175
Бактерицидная лемпа 38
Баллистический гепьвано-
метр 281
— эффект 559
Бараттер 123
Барий, ниобат 328
—, тантелат 36?
-, титенат 234, З18, 373, 443
Барионы 654, 655
Барьер Шоттки 119 152,
163, 167, 216, 217,228,
229, 236, 332, 333, 398-
400, 407, 416, 429, 438
443, 558, 588
Барьерная емкость 420, 421
Батарея солнечных эле-
ментов 512, 513
— тепловая 536
— термоэлектрическая
541,544
Бегущая волна 38, 60, 62,
63, 360, 395, 594. 505
670 УКАЗАТЕЛЬ
Бегущее световое пятно
441,533
Бегущие страты 378, 474
Безлюдней технология 307
Безоткезность 38, 129, 323,
513
Безыэлучетельный переход,
см. Квентовые переходы
Безэлектродная пампе 84
Беззлектродный гезовый
резряд 79
Берилл 318
Бериллиевые метериалы 38,
454
Бериллий 33, 412
Бескорпусной полупровод-
никовый прибор 38, 39,
74
Бесселя функции 141
Бесщелочные стекла 522
Бета-спектрометр 515
Бетатрон 476, 572
Биакс 39
Бинистор 39, 550
Биолюминесценция 259
Биопотенциалы 39, 40
Био радиотелеметрия 39, 40
Био—Савара закон 291
Биоупревление 40
Биполярная структура 40,
41
Биполярно-полевой транзи-
стор 171, 173
Биполярный трензистор 41,
407,635
---, база 38, 40-41, 382-
387, 389, 658
---вольт-ампврная харак-
теристика 156, 157, 437
---высоковольтный 75,
321
---высокочастотный 321
---дискретный 224, 382,
383
---дрейфовый 130, 575
---, коллектор 208, 40—42,
382-387, 389, 421
---комплементарные 225
---конверсионный 213
---невинный 237, 438, 635
--- магниточуветвитепfa-
ный 289
---малошумящий 292
---мощный 321
---низкочастотный 156,
321
---переключательный 372,
373
---, пробой 437
---, работа, влияние по-
верхностных состояний
394
---, радиационная стой-
кость 450, 451
---, режим работы 40, 42
— СВЧ 292, 321,451, 494
---с двойной диффузией
559
---с крамниевой
структурой 224, 225
---сплавно-диффузион-
ный 518
---сплевной 509, 575
---, схемы включения 41,
42
---, технология 382, 383,
386- 389
---точечный 556
---тянутый 565
---фотоэлектрический 591
---, змиттер 655, 40—41,
382—389, см. также Мно-
го эмиттерный транзи-
стор 312
Благородная шпинель 579
Близости эффект 219
Блок выпрямительный 73
— радиоэлектронной
апперетуры 42
Блокинг-генератор 42, 43,
95,96,159,162, 474, 587
Бло’ха доменные границы
277
— теорема 149
Бозе — Эйнштейна
распределение 43, 325,
389, 486, 517, 596
Бозоны 655
Болометр полупровод-
никовый 414, 415, 432,
433, 469, 470
Больцмана распределе*
ние 43, 75, 194, 325, 643
— уревнение 521
Большая интегральная
схеме 43, 172, 300-306,
408, 462, 469
Бор 29, 408, 413
Боре магнетон 278
Боридпантановый катод 43,
44, 542, 544, 634
Боридный катод 542, 544
Боросиликетные стекла 522
Бреве рашетки 149, 230,
231
Бреуне трубке 434
Бриллюэна зоны 1 49
— поток 44, 252, 269
Брокерит 38
Брэгга — Вульфа условие
44, 24, 247
Брэгга дифрекция 24
— угол 24, 44, 247
Брюстера зекон 44, 77
— окне 77, 241
— угол 44, 241
Букки Лучи 478
Бумажный конденсатор 44,
215
Буссоль 281
Бустерный насос 52
Буше теорема 44, 45
В
Вакансии 404, 413
— в валентной зоне, см.
Дырки
— в кристаллах 112, 113
— кек центры окраски 601
Вакуум 20, 46, 47-52
— , измерение 153
Вакуумирование 46, 47
Вакуумметр 47, 48
Векуумная непыпительнея
техника 48, 49, 296, 356,
379, 382- 384, 469, 554
— обреботка материалов
379. 380
— электроника 49, 50, 193,
494, 495
Вакуумно-плотное соедине-
ние 50
--металлокерамическое
50, 297, 298, 633
Векуумно-плотныеокна 71,
72
Вакуумный насос 51, 52. 53,
356, 357, 649, 650
— пробой 621
— спай, см. Вакуумно-плот-
ное соединение
Вепентная зона 29,52, 53,
129, 146, 403, 404, 438,
см. тек же Зонная теория
Ванна электролитическая
29, 190
Венье — Мотте экситон 616
Вапотрон 53, 97, 361
Варактор 54
Варикап 53, 54, 214, 218,
373, 416, 568, 573, 635
Вариконд 54, 214, 373
Варистор 54, 469, 470
Ватт-амперная характери-
стика 167,168
Ваттметр 273
Вебера — Фехнеразакон 106
Веберметр 273, 280, 281
Веерный пучок 213
Вектор волновой 63, 426
— намагниченности 428
— Пойнтинга 398
— поляризации 421, 422
— трансляций элементарной
ячейки 231
Векторметр 280
Велосиметр 444
Вентиль 54, 55
—, время зедержки сигнала
173, 174
— выпрямительный 36, 54,
73, 86, 426, 427
— гезорезрядный 54, 88
— инжекционный 486
— в интегральных схемах
172-174, 305
— неуправляемый 54
— полупроводниковый
54, 427, 428
— резвязывающий 610
— ртутный, см. Ртутный
вентиль
— тиристорный 549, 243,
244, 426—426, 550
— трензисторный 426—428
— управляемый 54
— ферритовый 577, 263,
423, 575, 576, 578
— электровакуумный 54
— электролитический 54
— электронный 54
Вентильная матрица 54, 55,
174, 175
Вентильный эффект 54, 593
Вернейля метод 232, 318,
319
Вероятность безотказной ре-
боты 38, 323
— к вен то во го перехода 195
Вжигание 501, 537
Вэаимодайствие 654, 655
— сильное и слебое 659
— сп ин-орбитальное 517
— спин-рашеточное 270
— спин-спиновое 270, 518,
634, 659
— электромагнитное 644,
654
Взрывное испарение 657
Вибретор двухполюс-
сный 108, 367
— антенны 32—34, 120
— многополюсный 320
— парный 108
— полуволновой 120
— пьезоэлектрический 108,
320, 445, 449
Виброметр 444
Вибропрочность 300
Вибростенд 187
Видемена—Франца закон 299
Видео... 55
Видеодатектор 55
Видеодиск 345
Видеозапись 55, 45, 56, 311,
389
Видеоимпульс 162, см.
тек же Электрический
импульс
Видеокемера 56, 369
Видеомагнитофон 56, 55,
607, 608
Видеопроигрыватель 345
Видеосигнал 55, 506, 538,
600, 601
Видеоусилитель 354,
570-572
Видикон 57, 56, 320, 523,
525
— кадмикон 188
— крамникон 225, 370
— многосигнальный 311
— ньювикон 331, 370
— пировидикон 377, 370
— плюмбикон 391, 370, 525
— рабикон 370
— рентгеновидикон 476
— сатикон 370, 482, 525
— секон 370, 498
— супераидикон, см.
Супервидикон
— суперкремникон 370
— халникон 188
Видимое излучение 58
Видимый свет 58, 599
Виды колебаний 472
Визуальный контроль58,
186,546
Вилпари эффект 286, 288
Вильсона кемера 111
Вине зекон 389
Винтовая неустойчивость
58, 552
Виртуальный кетод 58, 252,
434, 442, 474
Висмут 58, 59, 149, 403, 413
Вихревые токи 273, 373
Влагопоглотитель 100
Внешние устройства ЭВМ
375
Внешний фотоэффект 572,
592—595, 634, см. тек же
Фотоэлектронная эмис-
сия
Внутренний фотоэффект 57,
196, 369, 370, 506, 433,
435, 436, 595, см. также
Фотопроводимость
Внутрикристаллическое
поле 59, 422
Водоподготовка 58, 59, 547,
651
Водородная связь 233
Воздух, очистка 362, 363
Вопны 63
— акустические 23, 59, 63
— бегущие, см. Бегущие
вопны
— геликоновые 380
— гравитационные 63
— Гуляеве—Блюстейне 393
- , дисперсия 121, 426
— , дифрекция 123
— , длине, перестройке 346,
347
— , затухание 23,147, 393,
395, 426
— , интерференция 116, 177,
178
— ионизационные 378
— и электроны, синхронизм
107, 249, 251,262-265,
475, 504, 505, 644
— ленгмюровские 378
— линейные 63
- Лява 392, 393
— магнитогидродинами-
чвекие 380
— магнитостатические
284-286, 517
— мегнитоупругие 288
— , моды 62—64, см. также
Моды колебаний
— , монохроматичность 320
— накачки 366, 504, 506
— нелинейные, см. Нелиней-
нея оптика
— неоднородные 63
— нормальные 62, 313, 442
— обратные, см. Обрат-
нея волне
— однородные 63
— опорные 104, 105
—, отражение 360, 426
—, пакет 107, 609
— плоские 63
—, поглощение 395, 405, 406
— , поле, см. Волновое поле
— поперечные 63
— предметные 104,105
— , преломление 426
— продольные 63
— пространственного
заряда 442
— , прохождение 426
— , рассеяние 465
—, распространение 63, 426
— ракомбинеционные
381,473
- Рэлея 392, 393
— собственные 62, 313
—, сопротивление, см. Вол-
новое сопротивление
— спиновые 63, 270, 428,
517,518
— Стоунли 392
— стоячие 38, 524
— сферические 63
— , типы 62, 313
— ударные, см. Ударные
волны
— упругие 147, 178
—, фронт, см. Волновой
фронт
— циклотронные 602, 643
— цилиндрические 63
цуг 107, 609
— электрозвуковые 393
— электромагнитные, см.
Электромегнитные
вопны
Волновая оптика 339
Волновод 59, 60, 61, 127,
см. тек же Волны
— диафрегмированный 142
— диффузионный 169,170
— диэлектрический 253, 255
— запредельный 62
— зеркальный 253
— интегрально-оптический
169, 170, 175-177, 488
— канальный 175—177
— компланарный 472, 491
— круглый 255
—, метериалы 234
— металлический 253, 255
— оптический 488
— планарный 169, 170,175—
177
— пленочный 169, 170,177
— полосковый 169,170,175
— прямоугольный 255
— рупорный 175, 176
— сейсмический 59
— электромагнитный,
см. Радиоволноводы,
Световоды
Волновое поле 103-107
— сопротивление 62, 63, 403
— уравнение 63
— число 63
Волновой вектор 63, 426
— пакет 107, 609
- фронт 63, 123, 327
---, обращение 1 35, 246
Волномер 609, 610
Волоконная оптика 63, 64,
340, 488, 500
Волоконно-оптическая
линия связи 64, 342, 349,
350, 368
-----, кебель 65, 66,
242, 243, 253, 500
-----, модуль 176, 177,
194, 195
Волоконно-оптические
элементы 64, 65
---, жгуты 63, 65, 585
---, ответвители 66, 67, 500
---, пластины 65, 639
---, сельфоки 500
---, соединители 65, 67,
500, 512
---, фоконы 585
Волоконно-оптический
датчик 65, 66, 350
— кебель 65, 66, 242, 243,
253, 500
— ответвитель 66, 67, 500
— соединитель 65, 67,500,
512
Волоконный световод
63-67, 488, 500
Вопьт-амперная харек- *
теристика 67, 621
---активного элемента
электрической цепи 360,
361
---биполярного транзисто-
ра 156, 157, 437
---веристора 54
---газоразрядного
приборе 67, 79, 551
---диода 333, 381, 415,
416, 509, 564, 585
---, облесть отрицательного
сопротивления 420
---, педающий участок 360
---позисторе 397
---стабилитрона 519, 520
---стабилотрона 503
---терморезистора 540
---тиристоре 548—550
---фотоэлемента 595
---электронно-дырочного
перахода 634, 635
Вольта правило 217
Вольт-контрастная характе-
ристика 134, 135, 137
Вольтметр 67, 273, 281, 453,
507
Вольт-фераднея харак-
теристика 420
Вольфрам 32, 67, 68
Вольфремовый катод 542,
544
Восприимчивость диэлект-
рическая 125, 422
— магнитная 35, 267, 270,
364
— нелинейная 326, 327
Воспроизведение информа-
ции, см. Запись инфор-
мации, Считывание ин-
формации
Вращательный гистеразисбв
Враменных интервалов из-
меритель 68, 69
Время атомное 196
— восстановления 163
---электрической проч-
ности 109
— деионизации 109
— жизни на возбужден-
ном уровне 195
---неравновесных но-
сителей заряда 68
---спиновых волн 270
---электронно-дыроч-
ных пар 474
— задаржки сигналов в
акустических линиях 22,
23
-----в интегральных
схемах 487
УКАЗАТЕЛЬ 671
-----на вентиль 173,174
—, измерение 68, 69
— разограва катодно-
подогравательного
узла 191
— рассасывания 42
— релаксации 259, 270, 474
— установления 163
— хранения информации 343
Встречно-штыравой
преобразователь 69, 22,
25, 26- 28, 68, 70, 444,
447, 448, 473, 585
"Встречные штыри", см. За-
медляющая система
Встроенный канал, см.
Полевой транзистор
— контроль 69, 70, 174, 546
Вторичнея ионнея эмиссия
180-182,191,655
Вторичная электронная
эмиссия 70, 32, 71,299,
594, 634, 655
-----в запоминающих
электронно-лучевых при-
борах 425
-----в канаповом элект-
ронном умножителе 189
-----лампы 251, 434
-----с динодов 119
-----, способы уменьшения
35, 38
-----, шумы 614
Вторичное электропитание
449, 562
Вторично-эле к тронный
умножитель 70. 71,119,
189, 370, 46е
— резонен с 20с
Вторично-эмиссионный
катод 71, 38, 70, 190. 598
Вторичный гальваниче-
ский элемент 88
— электрон 71, 70, 189,
425, 434
Входной контроль 71, 174,
192,546
Вывод СВЧ энергии 72
Вебера—Фехнере зекон 106
Вывод энергии 71, 72
Вынужданное излучение 72,
73, 193-197,238, 644
— рассеяние света 72, 210,
327, 465
-----комбинационное
210, 73, 246
-----Мандальштама —
Бриллюэна 24, 64, 72, 73
-----рэлеевское 73, 465
Вынужденный переход 73
Выпрямитель 36, 54, 73, 74,
98,273, 321, 426, 427,
434, 490, 548, 549, 552
Выпрямительная лампа 73
Выпрямительный полу-
проводниковый диод 74,
99, 198, 376, 415, 450,
451,490, 503
— блок 73
— столб 74, 415
Выпрямляющий контакт 74,
420
Вырожденный полупро-
водник 74, 75
Высококоэрцитивные
материалы 287, 353
В ысо котемпврету рная
сверхпроводимость 486
Высокочастотные и сверх-
высокочастотные рези-
сторы 75, 425
Высокочастотный разряд
32, 75
Выходной контроль 75, 76,
174,546
Вюрцит 408
Вязкость мегнитная 267
Г
Гааза — Ван Альфена эф-
фект 403
Габора схема 105
Г адолиний-гелпиевый
гранат 234
Гадолиний, молибдат 496
Газ 76
—, ебсорбция 16
— благородный 76—88,166,
183, 233, 358
—, генератор 91,87, 549
—, даионизация 109
— идеальный 76, 193, 517
— инертный 76-66, 166,
183, 233, 358
—, ионизация 78
— ионизировенный, см.
Плазма
—, ионная проводимость 180
— остаточный 353, 364, 380
—, пробой 436, 621
— технологический 525, 547
---, очистка 21, 362, 363
— фононный 527
— электронный 76, 597, 598
Газовый лазер 76, 194, 324
---азотный 77, 78, 80, 317
---, активнея среда 21,80,
138,139, 239
---, активный элемент 22,
241
---ергоновый 36, 77, 78,
87, 183,238, 239, 246
---атомарный 37, 87, 91,
239,240
---газодинамический 80,
77, 78, 239, 317
---газоразрядный, см.
Гезорезрядные лазеры
---гелий-неоновый 91, 37,
77, 78, 87,238- 240
---, инверсия населен-
ностей 76—78, 474
---ионный 183, 77, 78, 88,
239, 246
---криптоновый 77, 87,
246
---молекулярный 316, 86,
317
---, накачка 77, 78
---, окна 234, 241
---, оптический разонатор
76, 77, 238
---,откачке и наполнение
356
---, плазма 378
---, ражимы работы 242
---,технология 241
---углекислотно-азотный
238-240
---углекислотный 77, 196,
238-240, 252, 316,317
---, характеристики 238
---химический 596, 77, 78,
238,239
---эксимерный 238
Гезовый разряд 78, см.
также Газорезрядные
приборы
---, анодное свечение 79
---без электродный 75, 79
---в искровом резряднике
184
---высокочастотный
75, 79, 80, 380
---дуговой, см. Дуго-
вой разряд
---, законы подобия 367
---импульсный 163
---искровой 79, 80, 85, 86,
184
---комбинированный 84
---коронный 79, 85, 86,
220
---, критическое неп-
ряжение 78, 79
---несамостоятельный
79, 80, 84
---низкого давления 380
---, образование 76
---, пинч-эффект 376, 377
---, положительный
столб 79—81
---,потенциал, енодное и
кетодное падение 79,
130,131
---, пробой 436
---самостоятельный 18,
78, 79, 85, 86, 551
---, само стягивание 78, 79,
376, 377
---СВЧ 75, 79, 86, 87
---стационерный 79
---таунсендовский 551
---тихий 79, 551
---тлеющий, см. Тлею-
щий разряд
---частотно-импульсный
163
Гезодинамический лазер 77,
78, 80, 317
Газонаполненные пластмас-
сы 389
Гезопоглотитель, см. Геттер
—, плазме 32,86, 1 09,183,
376-378, 380, 361
—, лампа 38, 83—85, 258,
297, 328, 451
Гезорезрядная индика-
торная панель 80, 81,83,
86, 176, 357, 358 552
— плазма 32, 86,109,183,
376-378, 380, 381
Газоразрядные приборы 65,
см. также Газовый раз-
ряд, Ионные приборы
---, аноды 32
---, аркотрон 36
---безнакальные 81,184
---, вентили 54, 88
---ртутные 480, 481
---, вольт-амперные
харектеристики 67, 79,
551
---, восполнение убыли
геза 87, 91
---, выпрямители 73
---, гезотрон, см. Гезотрон
---, Гейгера — Мюллера
счетчик 91
---, генератор 94, 95, 491
---, декатрон 109
---, детектор 515
---, диод 85, 119
---, зажигение 84, 85, 367,
368
---, индикаторы, см. Газо-
резрядный индикетор
---, источники света, см.
Гезоразрядный источник
света
---, катоды 1 38, 336, 544
---клипперные 201, 202
---, лазеры, см. Газо-
разрядный лезер
---, лампы, см. Газо-
разрядная лампа
---, межэлектродная
емкость 295
---опорные 520
---, откачке и наполнение
87, 166, 356, 357
---отображения информа-
ции, см. Отображения
информеции приборы
---полупроводниковые 87
---, плазмотрон 381
---, радиеционнея
стойкость 451
---, резрядник 184, 493,
494
---рагуляторные 519, 520
---, рентгеновские трубки
477
---, ражимы работы 474
---СВЧ 75, 79, 86, 87,
493-495
---, стабилизеторы 519, 520
---,стабилитроны 519, 520
---счетно-индикеторные 82
---счетно-коммутацион-
ные 526
---, теситрон 527
---, тиратрон 548, 81,83,
94,95, 154,549
---условно непрерыв-
ного действия 87
---эксимерные 78, 238
---, электрическая
прочность 109, 619
Газоразрядный индикатор
81, 83, 86, 358
---знековый 82, 1 47, 148,
150, 151, 191
---знакосинтезирующий
147, 82, 148, 150, 151,
191
---матричный 81,83, 549
---оптоэлектронный 350
---пепельный 80, 81,83,
86, 178, 357, 358, 552
---сигнальный 82, 84, 328
---счетный 82
---тлеющего разряда 81,
82, 552
---фигурный 82
— индикаторный экрен
80,81
— источник света 83, 84, 85,
86, 357, 367, 368, 436
— лазер 87, 86, см. также
Газовый пазер
---, ективная среда 77
---етомерный 37, 87, 91,
239, 240
---гелий-неоновый 91, 37,
77,78,87,238-240
---, излучатель 150, 151
---ионный 183, 87
---молекулярный 316, 87,
317
---, мощность излучения 80
---не парах меди 37, 78
---углекислотный 77, 196,
238-240, 252, 316, 317
Газотрон 73, 87, 88, 91,201,
202, 543
Геллий 88
— антимонид 234
— арсенид 36, 88, 173, 234,
238, 319, 404, 408-410,
417, 431,435,444
— селенид 410
— фосфид 234, 319, 408—
410, 412-414, 444
Гелогвнидные стекла 522
Гепьваническая венна 590
Гальваническея связь 88
Гальванический элемент 88
Гальваническое серебрение
501
Гальваномагнитные явления
88, 89, 283, 289, 298, 405
Гальвенометр 273, 281, 353,
354, 507, 593
Гельвенопластика 89
Гальваностегия 89, 296
Гальванотехника 89
Гемильтоне функция 521
Гамильтона—Якоби
уравнение 146, 147
Гамма-излучение 89, 90, 180
— тормозное 556
—, экспозиционная доза 129
Гамма-кванты 89 516, 589
—, детекторы 111
—, испускание, эффект
Мессбауэра 295, 296
Гамма-спектрометр 515,
516
Г емме-терепевтический
еппарат 89 90
Гемма-установка 90, 89
Ганна генератор 95, 96
- диод 90 119, 120, 157,
234, 416, 620
- эффект 90, 119, 324, 405,
407, 453, 552, 620
Гармонике 90
— высшая 91
— волнового пакета 107
— основная 91
— про стрем ственная 442, 91,
441
—, спектр 513, 441
Гармонические колебания
471-474
— сигналы, генератор 159
Гаусса распредаление 91,
612
Гейгера—Мю л пере счет-
чик 91, 90, 111
Гейслеровы сплавь! 582
Гексаборид лантана 358
Гексаферриты 91, 90,101,
266, 318, 577, 579-581
Гексод 91, 502, 509
Гелий 166
— жидкий 130, 131,486
— как активная среда 77, 80
— как криоагент 226, 227
— потенциал ионизации 425
— сверхтекучий 587
Гелий-кадмиевый лезер 78
Гелий-неоновый лезер 91,
77, 78, 87, 238-240
Геликоновые волны 380
Гельмгольца разонатор 472
Генератор, евтоколебатель-
ные системы 95, 426
— азота 91
— акусто электронный 28, 27
— , аудиометр 37
—, бинистор 39
—, блокинг- 42, 43, 95, 96,
159, 162, 474,587
— водорода 91,549
- газа 91,87, 549
— гезорезрядный 491
— Ганна 95, 96
—, гиротрон 475
— зедающий 308, 453„ 458
— измерительный 453, 454,
490
— изобрежений 91,92
— импульсный 88, 474, 587
— квантовый 196, 94, 95,
242, 289-291
— кварцевый 197, 25, 27,
198 . 444, 448
— клистройный 95
— колебаний, см. Генеретор
электрических колеба-
ний
-----электромагнитных 451
— кольцевой 158
— ламповый 94, 95, см. так-
же Генераторная лампа
— линейно-изменяющегося
непряжения 92 93, 587
— магнетронный 94, 95,
260-264
— магнитогидродинамиче-
ский 278, 279, 378
—, мазеры на циклотронном
резонен се 475, 495
—, минитрон 306
— молекулярный 316, 194,
289, 324
— мощный 330
—, мультивибратор 474
— на л ев инно-пролетном
диода 491
—, ниготрон 330
Г енерационно-рекомбина-
ционный шум 61 3, 614
Генерация носителей заряда
97
— оптических гармоник
97,246
— пареметрическая и усиле-
ние электромагнитных
колебаний 365, 366, 367
— свободней, ражим 242,
243
Геометрическая оптика 339,
340
Гептод 97, 434, 509
Геркон 98
Германий 98, 25, 29, 30, 58,
103, 234, 319, 404, 408-
414, 435, 473
Герметизация электронных
приборов 98,99, 439
-----,контроль 547, 548
-----, пропитка 440, 441
Гетеро. . . 99
Гетеродин 97, 167, 308, 331,
360, 368, 426, 459, 509,
610
Гетерозаряды 618
Г етероинжекционный
лазер 99
Гетеропереход 99, 98, 106,
408, 411, 417, 418,420,
597, 598, 635
Гетеро переходный полупро-
водниковый прибор 99
Гетерополярный полу-
проводник 99
Г етеро зл ита к сиал ьн ые
структуры 99, 656
Гетерозлитаксия 408, 656
Геттер 16, 46, 99, 100, 191,
353, 356, 434
Геттерно-ионный векуум-
ный насос52, 53
Геттерный векуумный
насос 52
Гиббса распределение 521,
596
Гибкая система автоматизи-
рованная 18, 19
— производственная 100
Гибридная вычислительнея
машина 31
— интегральная схема 38,
170, 174, 175, 305, 306,
414, 474, 473, 552
— интегрально-оптическая
схема 175—177
Гидроразвязка 208
Гидротермальный синтез
318
Гидрофон 444
Гидро экструзия 617
Гиперон 655
Гиро. . . 100
Гирокпистрон 290, 291
Гирокон 100, 101, 475
Гиромагнитное отношение
281
Гиромагнитные материелы
579
672 УКАЗАТЕЛЬ
Гиромагнитные эффекты
102
Гиромагнитный разонатор
100, 101,284, 286, 472
Гироскоп лазерный 178,
210, 246, 247
Гиротвистрон 291
Гиротрон 290, 291,358
Гиротропия кристаллов 232
Гиротропные среды 32,101,
102,232, 270,579
Гистеразис вращательный
68
— диэлектрический 127
— магнитный 276, 102, 127,
223, 273, 274, 276, 282,
324, 325, 353, 373, 397
— электронный 102
Гистерезисные потери 68,
102, 115, 273, 275, 373,
426
— явления 68, 102, 155, 474
Глиноземистая радио-
керамика 454
Глубокая очистка мате-
риалов 102, 103
Глюон 655
Головке магнитная 55, 144,
145, 266, 267, 268, 284
— оптическея 345, 346
— зкструзионнея 617
Голограмма 103, 104, 105,
340, 343, 344, 452
Гологрефические устройст-
ва 102, 103, 104, 105,
123,178, 342, 343
Голографическое кино 104
Голография 103, 104, 105,
106, 144, 178, 340, 341,
343, 452
Гомеополярный полупро-
водник 108
Гомо . . 106
Гомозаряды 618
Гомопереход 99, 108, 408,
411,420, 635
Го мо злитаксиапьн ые
структуры 656
Гомоэлитаксия 656
"Горячие" электроны 106,
111, 125, 169, 294, 405,
558, 634
"Горячих" электронов
эмиссия 106, 598, 655
"Гость—хозяин" эффект
133, 134
Гравитационные волны 63
Градации яркости 106
Гредиентометр 280, 281,
507
Гранат 106, 29, 31В, 319
— алюмоиттриевый
233, 234, 238-241,244,
529
— гадолиний-галпиевый 234
Гренатовая эпитаксиальная
структура 106
Графекон 106, 636, 637
Графит 106, 403,408
. =. графия 106
Графопостроитель 106, 107
Гребенчатый фильтр 584,
585
Группирование электронов
107, 339, 475, 495, 504.
643
Групповая скорость 107
---, коэффициент замедле-
ния 140
---простренстввнных
гармоник 442
---электромагнитных
волн 626
Гуляева—Л юст ей на волны
393
Гюйгенса—Франеля принцип
123
А
Давление 47, 48, 31, 153,
483
Дальномер 108, 457
Дарлингтона схеме 571,572
Датчик бесконтактный 371
— волоконно-оптический
351
— емкостный 371
— Короткова 444
— механических перемеще-
ний 350
— пьезоэлектрический
371, 445, 446
— сенсорный 500, 501
- Холла 371, 597
Двойное лучепреломление
108, 133, 134,232, 489,
591
Двуполярная диффузия 29,
79,163, 551
Двухбазовый диод 108, 635
Двухзатворный полевой
транзистор 108, 109
Двухполюсный вибратор
108
Дебая длина 108
— радиус экранирования
108, 217,218, 378, 381
— температура 108, 109, 634
Дейтериевая лампа 83—85
Декатрон 86, 106, 552
Декремент затухания 109
Делитель сопротивления
154
— напряжения (токе) 470,
471
- частоты 109,162, 426
Дематрон 109, 110, 264, 265
Дембера эффект 110, 592,
593
Демодуляция 110, 111
Денисюка схеме 105
Десорбция 16, 21,110
— атомов 655
— газов 180
—, термодесорбция 536, 588
—, фотодесорбция 588
— электронно-стимулиро-
ванная 116
— электронным ударом, см.
Ионная эмиссия
Деструкция полимеров 402
Детектор 27,110, 426, 449
— ионизационный 111
— кристаллический 232
— на диодах 55, 74, 111,232,
416
— ядерного излучения 111,
415,515
— рентгеновского излу-
чения 111
— СВЧ сигналов 111, 232,
416
— честиц 111, 516, 516
Детекторный СВЧ диод 111
Дефектоскоп 111, 112
Дефектоскопия 329, 476,
477
Дефекты в полупроводни-
ках 29, 112, 404, 405,
412, 413
— кристаллов 29, 112, 113,
231,329, 435, 508, 527,
601, 602
Дефлектор 113, 349, 350
— акустооптический 24, 25,
113, 176, 177
— жидкокристеплический
136, 138
— интегрепьный 176,177
— оптоэлектронный 136
Дефлектрон 113, 114
Джозефсона контакт 144,
115
— переход 486
- эффект 114, 115, 125,
173,193,219, 225, 227-
231,281,453, 486, 507
Джоуля—Ленца закон 115
Диегностика п лез мы 378,
379
— поверхности 115, 116—
118, 157,183
— техническая 546
Диамегнетизм 118
Диамагнетики 118, 260, 316
—, магнитная восприимчи-
вость 267
—, — проницеемость 270
Диктофон 118, 289
Динемический диапезон
118, 119
Динамическое токооседание
119, 249, 552
Динатронный эффект 36,
70, 119, 188, 358, 502,
545, 546
Динистор 416, 549, 550
Ди нодно-транз исторная
логика 560
Диод 119, 594
— автоэмиссионный 20
- Ганна 90, 119, 234,416,
453
— двухбазовый 108
— детекторный 55. 74, 111,
232.416
— "длинный" 127
— излучающий 151,152,
349, 350, 358,414
— инжекционно-пролетный
167, 236, 405
— левинно-пролетный
26, 167, 237, 405, 416,
438, 474, 495, 635
— магниточувствительный
289
— на основе меза-структуры
295
— обращенный 333, 416, 635
— ограничительный 334,
335, 376, 416,494
— параметрический 95, 366,
367,416
— переключательный
372, 416
p-i-n- 87, 157, 376
— плоскостной 390, 558
— поверхностно-барьерный
415
— полупроводниковый,
см. Полупроводниковый
диод
-S- 127
— с барьером Шоттки 119,
152, 163, 167,216, 217,
228, 229, 236, 407, см.
тек же Шоттки диод
— светоизлучающий, см.
Светодиод
— СВЧ, см. СВЧ диод
— силовой 427
— с междолинным перехо-
дом электронов
11, 90, 120. 324, 361,
405,416, 565
— смесительный 232. 416
— со знакопеременной фото-
эдс 99
— "с толстой" базой 127
— термоэлектронный
490, 537
— точечный 556, 416
— туннельный 99, 218. 416,
433, 564, 565, 635
— у множительный 416
— фотоэлектрический,
см. Фотодиод
- Шоттки 611, 11, 74, 152,
390, 415, 416, 490, 509,
560, 561,568, 611, 635
— шумовой 613, 416, 491,
509
— электровакуумный 624,
49, 54, 119, 434,519, 629
— Эсаки 564, 565
Диоднея матрица 163
— сборка 120, 423
Диодное распыление 182
Диодно-трензисторнея ло-
гика 120
Диокотронная неустойчи-
вость 645
Диполь 120, 33
Дипольное излучение 121
Дипольный момент 120,
121, 133, 278, 316,422
Дирака дельта-функция 521
Диск абразивный 16
— алмазный 16
— магнитный 331
— оптический 344, 55, 56,
331,340, 343-346, 608
Дискриминатор 120,121
Дислокации 112, 113, 404,
413
Диспенсерный катод 543,
544
Дисперсия волн 64, 107,
121, 123, 125, 148, 149,
253, 270, 271, 276, 426
Дисплей 17, 121, 122, 213,
259, 350, 536, 600, 625,
626
Диссектор 71, 122, 370, 374
Диссипативные потери 361
Дистилляция 103
Дисторсия 15
Дифрекционная аберрация
16, 123
Дифракционная решетка
104, 105, 115, 122, 123,
135,175,176,499,500
Дифракция волн 23-25,
115,116,122, 123
Дифференциальная откачка
633. 634
— проводимость 123
Диффузанты 124
Диффузионная длина 123,
443
— емкость 421
— сварка 484
Диффузионное легиро-
вание 382—388, 412
Диффузионный насос 52
— преобразоветель 26
— резистор 418, 419, 425
— ток 123
— транзистор 565. 575
Диффузия 123, 124
— амбиполярнея 29, 79, 163,
551,559
— биполярнея 29,124,169
—, длина 123, 443
—, коэффициент 123, 124
— молекулярная 124
— монопопярная 124
— носителей заряда 124,
123, 169,218, 405
— примесей в полупро-
водниках 124,18,181,
303, 382-389, 412,518,
559
— раздапительнея 384
—, самодиффузия 123, 124
—, термодиффузия 124
—. ток 123
Дихроизм 283, 591
Диэлектрики 124, 134, 233,
404, 527
— активные 124, 125
—, ан тисегнето электрик и 35
— высокочестотные 126, 586
— газообразные 50, 76
—, дипольный момент 422
—, зоне зепращенная 146
—. — проводимости 438
— ионные 126
— неорганические 214, 215
— неполярные 126
— оксидные 214, 215, 317
— органические 215
— пассивные 124, 125
—, параэлектрики 367, 35,
124,228, 230, 367
—, пироэлектрики, см.
Пироэлектрики
—, поляризация 124—127,
213,214, 378, 422, 448
—, —, вектор 421, 422
—, поляризованное
состояние 422
—, поляризованность
421, 422
—, поляризуемость 423
-, пробой 124, 125, 436,
437, 621
—, пьезокерамика 422
—, пьезоэлектрики 234, 320,
378, 409, 422, 444, 445-
448
—, сегнетокерамика 422
—, сегнетоэлектрики,
см. Сегнетоэлектрики
—, старение 520. 521
— фольгированные 586
—. фотопроводимость 595
—, электреты 617, 422, 618
—, электрическая проч-
ность 124, 125, 436
Диэлектрическая во-
сприимчивость 125, 422
— проницаемость 86, 87,
124, 125, 198,232, 422,
454
Диэлектрические покрытия
125, 126,630, 649,651
- потери 126. 125, 127.
361, 422
Диэлектрический гисте-
резис 127, 126, 496, 497
— разонатор 127
Длина диффузионная 123
— свободного пробега 127
— херектеристическая 602
"Длинный" диод 127
Добротность 128
— варикапе 53
—, измеритель 127,128, 132
— кетушки индуктив-
ности 191, 192
— колебательной системы
207,208, 471,472
— магнитомеханическая 286
— нагруженная 128
— резонатора 101,127,128,
203. 229, 242, 243, 247,
348, 447 472. 473
Дозе 128 129
Дозатоп 129
Документы нормативно-
технические 330, 546
Долговечность 129. 338,
434, 513
Домен, границы 270, 276,
277, 324
— магнитный, см. Мегнит-
ные домены
— сегнетоэластический
496
— сегнетоэлектрический
496-498
—, стенки 270
—, структура 273, 274. 276,
277
— цилиндрический магнит-
ный 270
— электрический 405, 474,
620
Доменная структуре 273,
274, 276, 277
Доменные границы 270,
276, 277, 324
Донор 29, 124, 129, 287,
403, 405, 411-413, 435,
443
Донорный уровень 129
Доплере измеритель
скорости 129, 130
— уширание 129
— честоте 130, 455
- эффект 129, 222, 242,
291, 339, 378, 455,475,
567
Дополнительные физи-
ческие величины 193,
328
Дрейф носителей заряде
130, 28. 29, 168, 169,
218, 395, 405
Дрейфовая скорость 395,
405
Дрейфовое напряжение 28
— пространство 265
Дрейфовый ток 130
— транзистор 130, 559
---сплавно-диффузионный
518
---. эффект Федотова-
Кирка 575
Дроссель 130, 426
Дуга 130, 131
Дуговая лемпа 83—85
— сварка 483
Дуговой испаритель 185
— разряд 79, 80, 83, 84,130,
131
---в аркотроне 36
---в гезоразрядном
приборе 85—87, 138
---в игнитроне 150
---в лемпе 83—85
---в плазмотроне 381
---в ртутном вентиле 480
---в тиратроне 546, 549
---несамостоятельный 85,
87, 131
---самостоятельный 85,
86, 131. 138
Дуралюмин 29
Дырка 131, 29, 53, 193, 330,
407, см. также Зонная тео-
рия
—, врамя жизни 69
—, вырождение 74, 75
—, генерация носителей
заряда 97, 404, 405
—, накопление 324
—, оптическея инжекция 110
—, подвижность 410
—, ракомбинация 97
—, эффективная месса 658
Дырочная проводимость
131
Дырочно-дырочный пе-
реход 161, 635
Дырочный полупроводник
29
Дьюара сосуд 131, 130, 227
Е
Естественнея анизотропия
31
Естественный резонанс 582
Емкостная связь 132, 88
3
3
3;
4;
УКАЗАТЕЛЬ 673
Емкостный датчик 371
Емкостный разряд 75
Емкость, см. Электри-
ческая емкость
Ж
Ждущий мультивибратор
527
Железо 133, 266, 412, 413,
579
Желудевая лампа 133
Жесткость фокусировки
133, 552
Жидкие кристаллы 133, 134,
135, 137, 138,233, 497
---нематические, см.
Нематические кристаллы
---смектические, см.
Смектические кристаллы
---термотропные, см. Тер-
мотропные кристаллы
---холестерические, см.
Холестерические
кристаллы
---, электрооптические
эффекты 309
Жидкие полупроводники
136, 315, 329, 404, 409
Жидко к ристал лическ ая
ориентированная струк-
тура 133, 136, 137, 138
Жидкокристаллический
дефлектор 136, 1 38
— индикатор 135, 136, 137,
147
— модулятор 137, 1 38
— прибор отобрежения
информации 136,137,
138, 358
Жидкокристаллическое
состояние 133
Жи дкометалл ическ ий
катод 138, 150
Жидкость 139, 275, 651, см.
также Жидкие кристел-
пы
Жидкостная эпитаксия 318
Жидкостный вакуумметр 47
Жидкостной лазер 138
---, активная среда 21
---, активный элемент 22
---, излучатель 150, 151
---на оргенических соеди-
нениях 139, 239, 240,
252, 259
---перестраиваемый 239,
240
---, режимы работы 242
---, технология 241
3
Загрузочные устройст-
ва 140
Зажигание 84, 85, 367, 368,
548, 549
Заказная интегрельнея
схема 174, 175
Зекалка 537
Закон Авогадро 316
— Био—Савара 291
— Брюстера 22, 74
— Вебера—Фехнера 106
— В иди мана—Франца 299
— Джоуля—Ленца 115
— дисперсии для энер-
гетического спектра
электронов 149
— излучения Вина 389
---Планка 389
---Рэлея—Джинса 389
- Кулоне 235, 291
— Кюри 364
— Кюри—Вейса 364, 367,
496, 497
— Ленца 508
-Ома 339,218, 390
— Пешена 367, 368
— подобия 395
---газовых резрядов 367
— Рэлея 324
— Рэлея—Джинса 457
— Столетова 593
— трах вторых 252
— Фаредея 291
— Фаулера—Нордхейма
20
— Эйнштейна 593
Эемедления коэффи-
циент 140, 141, 142
Замедляющая система 140,
141-144
Запиреющий спой 236, 332
Запись звука 616
— информации 144
---видео, см. Видеозапись
---и ее воспроизведение
143, 144,268, 289, 344-
346, см. также Носители
данных
---и сканирование 505
---мегнитная 144, 268
---, механизмы 343
---оптическая 144, 340,
341-346, 350
---термопластическая 144,
538, 539, 653
---фототер моп ласти ческая
538
---цифровая 56, 345, 607
Запоминающие устройства
145, 608, 624
---ассоциативные 145
---динамические 145
---криогенные 145
---магнитные 173, 234
---магнитооптические 35
---мехенические 145
---на блоховских линиях
173
---не приборах с заря-
довой связью 173,
431,432,462
---оперативные 145, 146
---оптические 145, 241,
340, 341,342, 343, 344,
349
---голографические 103,
104, 253, 342, 343
---, среды 145, 340, 341,
342, 343
---полу постоянные 145
--- полупроводниковые
145, 462, 560
---постоянные 145, 146
---сверхоперативные 145
— — с кремниевой структу-
рой 224
---со считыванием 145,
526
---статические 145
---, степень интеграции 174
---ультразвуковые 145
---ферритовые 462
- - ЭВМ 375
---электронно-лучевые
145, 146, 165, 309, 425,
636, 637
---электростатические 145
Запредельный волновод 62
Запрещенная зона 52,146,
см. также Зонная теория
--- полупроводниковых
материелов 30, 410, 566
---, ширине 29, 611
Заряд, гетерозаряды 618
—, гомозаряды 618
— информационный
429, 430, 432
— магнитный 277, 278
—, носитель, см. Носители
заряда
— объемный 618
—, перенос 430, 431
— простренственный 218
— , рельеф 144
— связанный, см. Зарядовая
связь
— электрический 620, 277,
278
— электростатический 622
Зарядовая связь, метод 82
Зарядовой связи прибор
125, 324, 349, 350, 429,
430-432
Заряженные частицы, урав-
нения движения 146,
147, 149, 150
---, ускорители 572
---, фокусировка 586
Затвор лезерный 199, 243,
247, 248
— полевого транзисторе
399-402, 421, 559
Затухание волн 23, 147,
395, 403, 428
---, декремент 109
Затягивание частоты 147,
154, 155
Захвет носителей заряда 147
Защите от коррозии 221,
222
Звуковея связь 189
Звукопровод 22, 23, 28
Зеебака эффект 147, 538,
541, 543—525, см. также
Термоэлектрические
явления
Зеемана эффект 147, 74,
280, 283, 365, 643
Зенера пробой 436
Зеркало гологреммное 104
— оптического резонатора
347, 348, 358, 359, 366
— о ро тро на 351
— электростатическое 651
Зеркальная антенна 32, 34,
462
Знаковый индикатор 82
--с синтезируемым
изображением 82, 147,
148,150, 151, 191
Знекопечатающая
электронно-лучевая
трубка 178
Знакопечатающий
электронно-лучевой
прибор 147
Знакосинтезирующий инди-
кетор 82,147, 148, 150,
151,191
Золото 32, 148, 412, 413,
415
Зона Бриллюэна 149
— валентная, см. Валентная
эона
— запрещенная, см.
Запрещенная зона
— примесная 435
— проводимости, см.
Проводимость
Зоннея инженерия 150
— очистка 148
- плавка 148, 225. 241. 318,
319, 410, 411
— теория 59,124, 148, 149,
150,218, 233, 404,438,
527
Зонное выравнивание 148
И
Игнайтер 150
Игнитрон 54, 73, 150, 427,
480
Идеальный газ 76
Избирательность 459, 472
Иэлучетель лазера 150,
151, 239, 242, 243
Излучательный пере-
ход 195
Излучающий диод 151, 152,
349-351, 358, 414. 593
Изпучеющие полупро-
водниковые прибо-
ры 151, 152
Излучение видимое 58, 599
— вынужденное 72, 73,
193-197, 238, 644
— гамма- 89, 180
—, генераторы 150, 351
— дипольное 121
— дифракционное 351
—, доза 128,129
—, зекон Вине 389
— , — Планке 389
— , — Рэлея—Джинса 389
— , — Стефана—Больцмана
389
— индуцированное 72, 73,
193-197, 238, 644
— инфрекрасное 151, 152,
179, 234, 348, 451
— ионизирующее, см. Иони-
зирующее излучение
— когерентное 366, 348, 417
— лазерное, см. Лазерное
излучение
— ондуляторное 339
— оптическое 161, 162, 348
— переходное 644
— радиотепловое 461
— рентгеновское, см.
Рентгеновское излучение
— спонтанное 151, 193—195,
518
— стимулированное 151
— тормозное 339, 556, 644
— ультрафиолетовое 59,
255, 258, 348, 451,567,
568
— циклотронное 289—291,
643,644
— черанконское 643, 644
— зквивалентнея темпе-
ратура 457
— электромегнитное, см.
Электромагнитное излу-
чение
—1 я дерное 415, 526, 659
Измерения в электронике
153, 154-159, 174, 299,
300
— мегнитные 273, 274
— электрические 619, 620
Измеритель временных
интервалов 68, 69
— добротности 127, 128f 132
— доплеровской скоро-
сти 129, 130
— емкости 132
— индуктивности 165. 166
— электрической
прочности 622
Измерительная линия 159,
158
Измерительный генера-
тор 159, 160, 162,
453, 454, 490
— мост 321
— трансформатор 562
Изо. .160
Изображение, генере-
тор 91,92
— дифракционное 648
— , контраст 219
— оптическое 638. 639
— рельефное 254—256
— телевизионное 615
— тепловое, см. Тепловизор
— фотографическое
652, 653
— фотополи мерное 590
— цветное 600, 601,615. 616
— электронное 369, 370,
638, 639
—, яркость 370, 572
Изобразительная голо-
графия 105
Изодуктор 160, 605
Иэокон 160, 370
Изоляция диэлектриком
160. 161,171, 203, 224,
225, 384, 385
-р—п- переходом 161, 171,
172, 384, 385
"Изопланар" 161
Изопланарнея технология
385-387
Изотипный переход 99,161,
420
Изотопы, атомные массы 37
Изотропные аберрации 15
Изо энергетическая по-
верхность 149, 150
И К излучение, см. Ин-
фрекрасное излучение
Иконоскоп 150, 161, 320,
352, 369, 370, 524
Иммерсионная линза 650
Иммерсионный объектив
650
Имплентация ионная, см.
Ионное легирование
Импрегнирование 440, 544
Импульс, видеоимпульс 620
—, генеретор 159, 162
—, редиоимпульс 621
—, селектор 499, 162, 498,
504
—, сквежность 506, 507
—, формироветель 587
— электрический 620, 621
Импульсная модуляция
тока 502
— термическея обработка
161, 162,181
— технике 162
Импульсный генератор 474
— дальномер 108
- лезер158,168, 245.
317,436, 504
— осветитель 45
— разряд 163
— трансформатор 562, 587
— усилитель 109,110, 394
Инверсия неселенностей 163
---в генереторах и усили-
телях 176, 177,196,365
---в лезерех 76—78,
238,239, 247, 323, 418
---, методы создания 194,
324
---пороговая 196
— типе проводимости 163,
211
Инвертирование 421, 427
Инвертор 163, 164
Ингибитор 164, 222
Индексный кинескоп 601
Индий 29,58, 164. 413
— ентимонид 234
— арсенид 408—410
— стибнет 408, 410, 431,
444, 473
— фосфид 234, 319, 408—
410. 412, 558,587
Индикатор вакуумный 50,
624
— газоразрядный, см. Газо-
разрядный индикетор
— дискретный 82
— жидкокристаллический
136, 135, 137, 349, 350
— катодолюминесцентный
191, 358
— магнитоэлектрический
593
— матричный 135, 147, 191.
293, 294, 549. 552, 625,
626
— настройки 641
— оптоэлектронный 350
— панельный 80, 81. 83, 86,
178, 357, 358, 552
— полупроводниковый
150, 151, 349, 350
— радиолокеционный
191,456, 457
— светодиодный 138
— СВЧ уровня мощности 86
— сигнальный 328
— тлеющего разряда
81-83,86, 350, 358
— шкапьный 82
— электролюминесцентный
625
— электронно-световой
640, 641
— электрохромный
358, 653, 654
Индуктивная связь
165, 88
Индуктивность 153, 165,
166
Индуктивный разряд 75
Индукция 562
— магнитная, см. Магнитная
индукция
— остаточнея 353
— статическая 400, 559
— электрическая 618, 422,
621. 622
---, поток 422, 426
Индуцированное излучение
72, 193-197, 238, 644
Инертные газы 76—88, 166,
183, 233, 358
Инжектирующий контакт
166, 168, 169
Инжектрон 166, 264, 315,
467
Инжекционная люминесцен-
ция 152
— неустойчивость 166, 167,
169
Инжекционно-пролетный
диод 167, 236, 405
Инжекционный вентиль 486
-лазер 166, 167, 168, 170,
194, 242-244, 417-419.
635
---многоэлементныи 311,
312
---на гетеропереходе 99
— квентовый усилитель 417
Инжекция носителей заря-
да 168, 166, 167, 169,
218, 324, 325, 465, 407,
421, 634, 635
Инженерия зонная 150
Интегрельная инжекцион-
ная логике 40, 169, 560
— оптика 169, 170, 175, 234
— схема 170, 558
---, автоматизированное
проектирование 172, 174
---аналоговая 31,174, 252,
306, 414
---бескорпуснея 172
---би полярно-по левая 171,
173
---биполярная 171,173
---большая, см. Большая
интегрельная схема
---векуумная 50
---гибридная 31, 38, 170,
43 Энц. словарь "Электроника"
674 УКАЗАТЕЛЬ
174, 175, 293, 303, 305,
414
--- гигабитовая 487
---гигабольшая 1 72
---заказнея 174, 175
--- интегрально-оптическая
24, 170, 175, 176, 177
— интерфейсная 177
---КМДП и КМОП 171,
173, 211,212, 224
---комплементарная
171 173, 211 212, 224
---линейная 174, 252
---логическая 1 74, 306,
563, 608
---магнитная 274, 575
---малая 172
---матричная 174
---МДМ 294
---МДП 171, 173, 181,294,
295
---монолитная 160, 161,
170- 175, 256, 257, 305-
ЗОВ, 382-388. 408, 414
--МОП 171
---на высокотемпера-
турных сверхпроводни-
ках 173
---на инверторах 164, 560
---на приборах с зарядо-
вой связью 429—432
---на транзисторах 1 70,
171, 173. 211,212, 224
---оптоэлектронная 1 73
---, отвод тепла 1 72
---, параметры 157, 158
---пленочная 157, 170,
171,390
---полузаказная 175
--- полупроводниковая,
см. Полупроводниковая
интегральная схема
---пьезо электро иная 449
---резистивно-емкостная
170
---резисторная 470, 471
---, сборка 364
---сверхбольшая 157, 158,
172-174, 257, 305. 306,
408
---сверхаы сокоскорост-
ная 487
---сверхпроводнико-
вая 173, 486
---сверхскоростная
172, 173, 307, 487
- - СВЧ 125. 253, 414, 456,
462 491 492
---с охлаждением 172
---средняя 172
---, степень интеграции
177, 172-174
---, технология 156, 170—
172, 174. 240, 306. 364,
377, 382. 390, 527
---, топология 157
---трехмерная 173
---ультрабольшая 172, 307
---фоточувствительная
428-431.433
---цифровая 608 31, 174
306, 414, 487, 560
— —. элементы, изоляция
160, 161 171, 172, 203,
224, 225, 384, 385
Интегральная чувствитель-
ность 588, 591,595
— электроника 407, 408
Интегрально-оптическая
схема 24, 170, 175. 176
177
Интегрально-оптический
элемент 175. 169, 170,
1 76, 1 77
Интегратор 281, 462
Интеграция 528, 595, 596
Интеграции степень 172—
174, 177
Интерфейсная интег-
ральная схема 177
Интерференция волн 177
178
Интерферометр 178
- голографический 102, 103
интерферрогра'мма 158
квантовый 125, 226.
231 281,507
— кольцевой 175
— лазерный 241,243, 244
— Мейкельсона 116
— Маха—Цандера 176, 177
— сверхпроводящий 125,
226, 229, 231,281,507
— Фабри—Перо 347
Интроскол 26
Информация, запись 144
---видео, см. Видеозапись
---магнитная 268
---оптическая 340, 147,
341-346, 350
---термопластическая 538
---цифровея 607
—, носители, см. Носители
данных
—, оптическая обработка
341, 241, 350, 442
—, отображение, см. Отоб-
режения информации
приборы
передача данных 78,
189, 341, 368, 369, 375
—, стирание 191,523
—, считывение, см. Счи-
тывание информации
—, телеобработка 534
Инфракрасное излучение
151, 152, 179,234,348,
451
Ионы 179, 180-183
—, активеторы 529, 580
—, поток 183
—, пучок 180—183
—, рекомбинация 474
—, фокусировка 586
—, фотодесорбция 181
—, эмиссия, см. Ионная
эмиссия
Ионизационная камера 111,
515
Ионизационное усиление
тока 78
Ионизационный вакуумметр
153
Ионизация 179
— , автоионизация 180
— вторичная 180
— газов 76, см. также Га-
зовый разряд
— диссоциетивная 180
— многокретная 566
— одно- и много к вантовая
180
— одно- и многофотоннея
180
— первичная 180
— плазменная 378, 380
— поверхностная 181
—, потенциал 425
—, степень 180, 380, 391
— ступенчатая 566
— термическая 180, 536
— ударная 180, 236, 237,
336, 378, 380, 405, 420.
436, 566, 588, 621
—, фотоионизация 180
—, энергия 179, 180, 566
Ионизирующее излучение
180, см. также Лазерное
излучение
---гамма- 89, 90, 129, 180
---, доза 128, 129
---, обнаружение 90. 91,
111
---рентгеновское, см.
Рентгеновское излучение
Ионная бомбардировка 180
— имплантация, см. Ионное
легирование
— литогрефия 183
- оптика 180, 344, 630
— очистка 180, 182, 183
— поляризация 422
- проводимость 180, 648,
649
— связь 527
— спектроскопия 116—118
— температура 634
— фотоспектроскопин 116
— электропроводность 180
— эмиссия 180, 181,252,
655
---автоионная 16
---вторичная 180—182,
191,655
---ионно-ионная 180,181,
182, 191,655
---ионно-фотонная 183,
191
---ионно-электронная 634
---. поверхностная ио-
низация 181
-----полевая 16
-----термоионная 181
-----, фотодесорбция ионов
181
-----электронно-ионная 181
Ионное легирование 181,
180, 182, 183,237, 379,
382-388, 413
— осаждение 183
— пятно 201
— респыление 48, 49, 180,
181, 185, 191,296
— травление 180,183, 362,
380
Ионно-ионная эмиссия
180, 181, 182, 191, 655
Ионнолегированный
транзистор 182
Ионно-лучевая обработ-
ка 182
Ионно-лучевое осаждение
182, 183, 379
— травление 182, 380
Ионно-оптическая система
180, 377
Ионно*плазменная тех-
нология 180, 281, 183,
380, 469
Ионно-плазменное ок-
сидирование 337
— распыление 183
— травление 182, 183, 380,
557
Ионно-расп ылител ьное
травление 181
Ионно-фотонная эмиссия
183, 191
Ионно-химическое травле-
ние 181
Ион но-электро иная эмиссия
183, 299, 436, 628, 634
Ионные кристаллы 180, 648
Ионный лазер 77,87, 88,
183,239, 246
— луч 183
— микроскоп 117,180,
183, 184
— поток 183
— проектор 183, 184
— разрядник 86,123, 184
— ток 153
Ионолитография 184, 255—
257
Ионолюминесценция 259
Ионорезист 184, 255—257,
469
Ирпи эффект, см. Эрли
эффект
Искровой резряд 79, 80,85,
86, 184, 220
— разрядник 184, 86, 123
Испарение 296, 655, 657
Испаритель 48, 49, 184, 185
Испытания электронных
приборов 185
-----граничные 185—187
-----исследовательские
185, 186
-----квалификационные
186
-----климатические 201,
185-187
-----контрольные 185—
187
-----, метрологическое
обаспечение 299, 300
-----механические
300, 185-187
-----на долговечность
и сохреняемость 185—
187
-----на термостойкость
540
-----, оборудование 187,
185,186, 299, 300
----- отбрековочные
185-187
-----периодические 186
-----приемно-сдаточ-
ные 186
-----, термоциклиро-
вание 186,187
-----технологические
185-187
-----типовые 186
-----электрические 186
-----, электротермо-
тренировка 186, 187, 241
Испытательное оборудова-
ние 185, 186,187, 299.
300
Источник вторичного
электропитания 187, 188
— плазменный ионов 380
— радиоактивный 457
— резервный токе 469
— свете газорезрядный 83,
84-86, 357, 367, 368, 436
--электролюминес-
центный 625
К
Кабель волоконно-оп-
тический 65, 66, 253
— плоский 512
— электрический 462
Кадмий 188,412,413
— селенид 234, 366,444
— сульфид 234, 408, 410,
411,414, 417, 444
- теллурид 234, 408—410
Кедмикон 188, 57
Кадровая развертка 463
Калий, дейтерофосфат 328
— дигидрофосфат 232, 234,
318, 326, 497
— танталат 367
— титанилфосфат 328
Калькулятор 188, 300, 301
Каменная соль 233, 235
Кемера Вильсона 111
— ионизационная 111,515
— испытетельная 187
— передающая телеви-
зионная 369
— пузырьковая 111,226
— рентгеновская 476
— , фотокамера репро-
дукционная 479
Кемерный анод 188
— кетод 542, 544
Канал ввода—вывода в
ЭВМ 188, 189
— вертикальный 558, 559
— встроенный, см. Полевой
транзистор
— индуцировенный 400
— переноса заряда 431,432
— продвижения магнитных
доменов 603
— связи 189
Каналовый электронный
умножитель 71,189, 355
Кандолю ми несценци я 259
Капли зкситонные 616, 617
— электронно-дырочные
616, 617
Карен да ш световой 488
Карбидированный катод
543
Карборунд 225, 233
Карманы в подложке
интегрельной схемы
171,172
— в полупроводниках 160,
161
— комплементарные
МДП-транзисторов 211
Карматрон 94, 189, 264
Керсинотрон 189, 251
Катионы 179, 180
Каскад буферный 458
— усилительный 71,569—
572
Кетод 190, 21
— автоэлектронный 598
— евтозмиссионный 598
— алюминетный 542,544
— боридлантановый 43, 44,
542, 634
— боридный 542, 544
— виртуальный 68 252,
434, 474
— вольфремовый 542, 544
— вторично-эмиссион-
ный 38, 70, 71, 190, 598
— высокотемператур-
ный 544
— губчатый 96, 315
— диспенсарный 543. 544
долговечность 190
— жидко металлический
138, 150
— импрегнированный
542, 544
— камерный 542, 544
— керамометаллический 544
— кислородносеребря-
но-цезиевый 588, 589
— косвенного накапа
542-544
— металлический 542—544
— метел л о губчатый 543, 544
— металлокерамический 544
— металпопористый 542—
544
— метелло сплавной
298, 542, 544
— многощелочной 588, 589
— накаливаемый 380, 527
— оксмдно-никелевый 43,
544
— оксидный 337, 336, 338,
390, 542-544
— осмированный 542, 544
—, отравление 358, 543
—, падение потенциала 79
— пленочный 390,191.388,
543
— полевой 598
— полый 84
— прессованный 543, 544
— пропитанный 542, 544
— прямонакальный 542—544
—, пятно 138, 150, 190,
191,480, 617
— распределительный 543,
544
— с подогревом 542—544
— сурьмяно-цеэиевый
588, 569
— термоэлектронный
153, 190, 542, 543,544
— торированный 542, 543
—, транировка 543
— туннельный 598
—, фотокатод 190, 369, 524,
525, 588, 589, 594, 595,
598, 639
— холодный 153,598, 599
—, эмиссионная способ-
ность 190, 358
—, эффективность 190
Катодная сетка 251, 434
Катодное испарание 181
— осаждение 170, 657, 658
— падение потенциала 79
- пятно 190, 138, 160, 191
— распыление 191, 30,181,
657
— свечение 80
Като дно- подо гревате л ь-
ный узел 191, 190, 543
Катодные лучи 435
Катодный повторитель 394
— факел 55
Като дол ю м ин есцен ция
116, 259, 309
Като долю минофор 191, 259
Кетодохромный элект-
ронно-лучевой при-
бор 191, 439, 489, 508
Кетодохромный эффект 191
Кетушка индуктивности
191,192
--, активные потери, соп-
ротивление 165, 166
— отклоняющая 367
— электрическая 357
Каустика 348
Кечество электронных при-
боров 25, 192, 193
Кведруполь 120, 121
Квадрупольный прибор 352,
353, 355
Квази. ,. 193
Квази магнитостатика 284
Квази ней тральность,
плазма 378, 379
Квазиуровни Ферми 575
Квазифурье-голограмма 340
Квазичастицы 193
— , дырки, см. Дырки
— , идеальный газ Бозе 193,
517
— магноны 193, 270
— плазмоны 381
— поляритоны 617
— поляроны 423
— фононы 193, 587
— электроны, см. Электро-
ны проводимости
— , эффективная масса 658
Квант 193, 624, 654
— гамма- 89, 589
— действия 193
— света 193, 589
Квентование 367, 393, 507,
598, 607
Квантовая жидкость 139
— мера частоты 196
— механика 74, 193, 328
— оптике 340
— системе 193
---, переходы, см. Кванто-
вые переходы
---шум 197
--- энергетические
уровни 655 654
— статистика 521
— электроника 193, 194, 238
— эффективность 195
Квантовое число 517
Квантово-электронный
модуль 194, 195
Квантовые переходы 195,
196, 238, 258, 259, 336,
615
— часы 196
— эффекты 411,465„ 597,
598
Квантовый выход 196,
259. 417. 588, 589
— генератор 196
---ео дородный 196
---, гиротрон 290, 291
---, инаерсия населен-
ностей 1 76, 177, 196 365
---, лазер, см. Лазеры
---, мазер 94, 95, 196, 197,
296
---молекулярный 316
---на аммиаке 95
---, накачка 323, 324
---на лучке атомов цезия
196
---оптический 346
---параметрический 196
---пучковый 95
---. иразер 196
---СВЧ 289-291
— стандарт частоты 196,
223, 230, 453, 495
— счетчик 196
— усилитель 196
---, активная среда 165,
197
---, инверсия населен-
ностей 176, 177, 196, 365
---инжекционный 417
---криозлектронный 230
—- лазерный 197, 433
---, мазер 197, 290, 291
---, накачка 323, 324
---оптический 197, 433
---парамагнитный 194,
228, 230, 289, 364, 365,
433, 495
--- полупроводниковый
417
---СВЧ 197, 289-291
— шум 197, 614
Квантоскоп 197, 165, 178,
179, 439, 440
Кварки 655
Кварц 197, 233, 234, 444
Кварцевая лампа 84, 179,
451
Кеарцевое стекло 63, 64,
197, 522
Кварцевый генератор 197,
198, 444, 448
— резонаторы 26, 198, 446,
447
Кенотрон 73, 198
Керамика 198 199, 229, 234
Кера мо металлический
катод 544
Керметный резистор 199,
439 470
Керра эффект 32, 73, 108,
113, 199, 200, 273, 274,
277, 283, 346, 481,648
Кибернетика 1 7, 200
Кибернетическая система
200
Кинематический потенциал
645
Кинескоп 178, 179, 191
197.200, 201,220, 259.
309, 320, 358, 435, 439,
440, 624, 630
— плоский 390
- цветной 200 309, 600 601
Кирка эффект, см. Фе-
дотова—Кирка эффект
Киропулоса метод 318, 319
Кислород 35, 226
Кислородно-серебряно-
цезиевый катод 589
Клеи 201
— контаколы 219
Клеящие вещества 201
Климатические испытания
201
Клипперный прибор 73,
201, 202
Клистрон 202, 203, 624
— бегущей волны 203, 249
— генераторный 95, 202,
203, 360
—, гироклистрон 290. 291
—,гирокон 100
—, динамическое токо-
оседание 119
—, катодно-подогрева-
тельный узел 191
— многолучевой 203, 309,
495
— оптический 475
— отражательный, см.
Отражательный клистрон
— пролетный 95, 202, 203,
290, 355, 495
— . рекуперация энергии
электронов 474
— релятивистский 475
— , сеточное управление 502
— с интегрельной пере-
стройкой частоты 203
— с поперечным откло-
нением пучка 100
— с резонаторами 203. 230,
334
—,технология 364
— фильтровые системы 203
—, фокусировка 202, 272,
463
— , частотные характе-
ристики 644
— , шумы 203
— , электронный поток 644
Ключ термоэмиссионный
131
— токовый 1 7, 552
— трензисторный 174, 560.
561
КНД-структура 224, 225
К НС-структура 161, 173,
203, 204. 224
Коаксиальная линия 204,
38, 86, 205, 253, 378,
472, 573
Коаксиальный магнетрон
204, 205, 262, 520
Коакситрон 655
Кобальт 205, 266
Ковалентная связь 527
Ковар 205
Когезия 20
Когерентная оптика 340
Когерентное излучение 348,
366, 417
Когерентность 177, 178,
205, 206, 605, 644
Коды помехоустойчи-
вые 189
— Рида—Соломона 607
Кодирующий элект-
ронно-лучевой при-
бор 206 636
Кодовая маска 206
Кодово-импульсная мо-
дуляция 316
Колебания 206 см. так-
же Волны
— , автоколебания 16, 95,
206, 207
— а мп литу дно- и частот-
но-модулированные 206
—--апериодические 206
— беспорядочные, см. Шум
— волнового поля 107
— вынужденные 206, 207
. разонанс 471, 472
— гармонические 206.
207, 471-473
--и почти гармониче-
ские 94, 95
— , декремент затухания 109
—, детектирование, см.
Детекторы
—Е- и Н- видов 333, 334
— когерентные 205
— линейные 207
— мегнитостатические 294
285
— магнитоупругие 288
— механические 206
—, моды, см. Моды колеба-
ний
—, монохроматичность 320
— некогерентные 205
— нелинейные 207
— пареметрические 95,196,
206, 506
— периодические 206
— плезменные 373- 381
— релаксационные 474
— СВЧ. см. СВЧ приборы
— синусоидальные 94-96
— случайные 206
— собственные 206
-.цуг 107, 609
—, частота, см. Частота
колебаний
— электрические 206, 207
— электромагнитные 206,
333. 334, 365-368, 390,
626, 627
---, усилители, см. Усили-
тель
Колебательная система 207,
644
---автоколебательная
95, 207
---активная 207
---, возбуждение электрон-
ным потоком 644
---диск ратная 207
--- диссипативнея 207
---, добротность 128, 471,
472
---консервативная 207
---распрадаленная 207
---, резонанс 471, 472
---, резонансная часто-
та 472, 471
---, резонетор, см. Ре-
зонатор
Колебательный контур 207,
208, 367,471,472, 644
Количество электричестве
620
Коллектор, анод 32
— с малым отверстием 647
— трензисторов 41,42, 208,
382-387, 389, 421,560
— электровакуумных
приборов 202, 208, 209,
251, 351,474
Коллекторный переход
41.42, 509
Коллинеарная дифракция
25
Коллоидно-графитовый
препарет 208, 248, 438
Колориметрия 208, 209,
506, 599, 600
Кольцевой генератор 158
- лазер 209, 210, 246, 500
— резонатор 209, 348
Кома 15
Комбинационное рассаяние
света 73, 210, 246
Комбинированная лам-
па 210, 509, 563
Коммутетор 86, 162, 189,
210, 211
- СВЧ 492, 87
Коммутационная плата 211
Коммутация 526. 564
Компактдиск 345, 607, 608
Компаретор507, 610
Компаунды 211
— пропиточные 441
— фото полимеризую-
щиеся 590
Компенсатор 273
Компенсированные по-
лупроводники 211, 405
---, инверсия типа про-
водимости 163
Компилятор 174, 307
Комплексирование 495
Комплиментарные МДП-
транзисторы 171, 173,
211, 212, 224.225
Комптоне эффект 506, 624
Компьютерный томоГреф
212, 213
Конверсионный трен-
зистор 213
Конвертер 213
Конденсатор 213, 214, 215
— бумежный 44, 215
— вакуумный 50, 51, 373
—, варикап 373
—, вариконд 373
— гребенчатый 555
— дифференциальный 373
— диффузионный 171
—, емкость, см. Электриче-
ская емкость
— керамический 273, 454
- МДП 294, 555
— металле бумажный 44
-МОП 428, 429
— нелинейный 218
— переменный 218, 372,
373, 396, 397
— планарный 555
— подстроечный 373, 396,
397
— прямоволновой 373
— прямоемкостный 373
— прямочастотный 373
— сегнетоэлектрический 373
— тонкопленочный 554, 555
— щелевой 555
Конденсаторная радио-
керамика 454
— сверка 484
Кондуктрон 215
Конструкционные материа-
лы 215,216
Контект 216
— антизапорный 218
— выпрямляющий 74, 420
— Джозефсона 114, 115,
125, 228, 229
— инжектирующий 166, 158,
169
— линейный 216
— метеп л—полупроводник
216, 74, 217, 332, 333,
339, 393, 398-401,407,
415,416. 420, 421,429,
503, 611
— механический 216
— неинжектирующий 325
— неподвижный 216
— неразъемный 216
— омический 339, 217, 218,
325
— плоскостный 216
— полупроводник-
диэлектрик 217
— полупроводник—полу-
проводник 217, 216, 220
— прижимной 502. 503
— разрывной 216
— разъемный 216
— сверхпроводник—по-
лупроводник 217
— скользящий 203, 216
— точечный 216
- Шоттки 217, 332, 333, 429
— электрический,см.
Электрический контакт
Контактная маска 293
— площедка 38, 39
— разность потенциалов 217,
218
— сварка 484
Контактное экспониро-
вание 510, 511
Контактные явления 115,
216, 217, 218,219, 405,
521,565
Контактолы 219
Контракция токе 219
Контраст изображения 219
Контасткон 219
Контроль визуальный 68,
186, 546
— в производстве интег-
ральных схем 158, 174
— встроенный 69, 70, 174,
546
— входной 71, 174, 192, 546
— выходной 75, 76
— и диагностика повер-
хности 115—118
— качества электрон-
ных приборов 186, 192
— неразрушающий., см. Не-
разрушающий контроль
— операционный 192, 546
— приемочный 192
—, телевизионные мето-
ды 112, 531,546
— технический, см. Тех-
нический контроль
— функциональный 158
Конфокальная текстуре
133-135
Концентратор ультра-
звука 219, 220
Концентреционная фо-
топроводимость 593
Координатный стол 220
Координатограф 220
Координеты цвета 209
Короне 220
Коронный разряд 79, 85, 86,
220.538,617, 618
К оро но электреты 617. 618
Короткова датчик 444
Корректирующие си-
стемы 637, 638
УКАЗАТЕЛЬ 675
Корректирующий маг
нит 220
Корректор 637, 638
Коррелятор гологрефи-
ческий 103
— нелинейный акусто-
электронный 27
Коррозионнея стой-
кость 220, 221,222
Коррозия 221, 222
—, ингибиторы 164
Корунд 365
Космическая связь 222, 223
Коттона—Мутона эф-
фект 102, 108, 283
Коэрцитивная сила 223,
267, 274, 276, 281 287,
353, 464
Коэффициент багу щей
и стоячей волн 38, 524
— вторичной электрон-
ной эмиссии 70
— диффузии 123, 124, 169,
615
— замедления 140—142, 403
— заполнения импульс-
ного сигнала 507
— затухания нормаль-
ных волн 62
— инжекции 169
— ионизации поверх-
ностной 236, 237, 391
— качества катода 315
— линейного рес ши рения
410
— Пельтье 541
— передачи по току 42
— перекрытия 54
— переноса заряда 430
--плазмы 378
— полезного действия
152,223.474
— потерь в акустических
линиях задаржки 22, 23
--диэлектрических 126
— преобразования опти-
ческого излучения 432
— прохождения волн 426
— самоиндукции 166
— связи 513
--магнито механической
286
--электромеханиче-
ской 445, 627
— температурный 22,
23, 54
--расширения диэ-
лектриков 160
--сопротивления 470
--частоты 101
— Томсона 541
— усиления 197, 569
- шума 292, 495, 509, 612,
613,614
— Эйнштейна 615
— электро калорический 378
— эмиссии ионно-ион-
ной 182
--ионно-фотонной 183
Крайне высокие часто-
ты 452
Крамера эффект 616, 634,
655
Кремнезем 225
Кремниевая интеграль-
ная схеме 173, 174
Кремниевые структуры
173. 174, 224, 225
Кремниевый компиля-
тор 174, 307
Кремний 225 173, 174
233, 234, 318, 319, 382,
383, 404, 407-414, 435
— аморфный 29, 30
— диоксид 225, 382—368
— карбид 225, 409
— монокристаллический 103
— на диэлектрике 224, 225
385
— на сапфире 203, 204, 225
— пол ик ристал л ический
384-387
— фосфид 412
К ремн ийо рган ическ ие
смолы 509
Кремникон 225, 350, 370
— , суперкремни кон 57, 370
Крио. . . 226
Криоагент 226, 597
43“
676 УКАЗАТЕЛЬ
Криогенная механика 226,
227-231
— установка 226, 227, 378
— электронике 226, 228, 229
Криогенные температу-
ры 226, 227-231
Криосар 227
Криостет 226, 227
Криотрон 227, 114, 229
Криоэлектронике 226, 228,
229, 462, 528
Крио электронные приборы
228, 229, 230, 231
Криоэлектронный модуль
229
— резонатор 229, 230
— усилитель 230, 228, 229,
231,433
Криптон 166
Криптоновый лезер 77,87,
248
Кристадин 407
Кристаллизатор 317, 318
Кристаллизации 231, 233
— в потоке инертного газа
317
— зоннея 409, 410
— из расплава 318, 319
— из раствора 317, 318
— напревленная 409, 410,
412
— спонтенная 231, 318, 319
— стекла, см. Сителлы
— упревляемея 231
—, фронт 148
Кристаллиты 402
Кристаллическен ре-
щетка 231
--Браве 149, 230,231
--магнитных доменов 604
--обратная 149
--полупроводников 403,
404
--, элементарная ячейка
230, 231, 233
Кристаллический полу-
проводник 30, 54, 55,
103, 403, 404
— датектор 232
Кристаллическое со-
стояние 29
Кри стапло даржател ь,
см. Подложка
Кристеллооптика 108, 232,
366
Кристаллофоры 259
Кристаллы 233, 234, 235
—, абразивная обработка 16
—, анизотропия 31,32, 232,
517
— базовые 174,175
—, вентильная матрица 54,
55
—, внутреннее поле 59, 422
— водорастворимые 232
— гетерополярные 233
— гиротропия 232
— , гневные направления 232
— гомеопопярные 233
— , двойное лучепрелом-
ление 108, 232
— двуосные 232
—, дефекты 29, 112, 113,
404, 435
—, дислокации 112, 113
— жидкие 133, 134, 135, 233
—, зоннея теория 149, 150
— изоструктурные 233
— ионные 180, 233, 530
— ковалентные 233
— металлические 233
— молекулярные 133, 233
—, монокристеплы 103, 233
— нелинейные 327, 328
— нецентросимметрич-
ные, см. Пироэлектрики
— одноосные 232
—, поликристеллы 233,
384-387
— полупроводников 30. 54,
55. 103. 403, 404
—, примеси 112.113, 601,
602
— природные 233-235
— , пьезокристаллы 444
— , решетка, см. Кристал-
лическая решетка
— симметрия 231
— синтетические 233—235
—, спектроскопия 516
— фианиты 583, 584
-. чип 610, 383-385
— электрооптические 489
— , элементарная ячейка
230, 231, 233
Критерий подобия 395
— Рэлея 255
Кроссовер 632, 645
Круговая развертка 464
Круговой магнитный дих-
роизм 283
Крутизна характеристики
235
Ксенон 166
Ксеноновая лампа 83, 84,
194, 242, 439
Ксерография 652
Кулона закон 235
Ку метр 127, 128
Куперовские пары 114, 219,
231,486
Кюри точка 325
— закон 364
— температура 235
--для магнитных полу-
проводников 275
--для па разл ек три ков 367
--для сегнето полу-
проводников 497
--для сегнетоэлект-
риков 496, 497
--для ферритов 579
--для ферромагнети-
ков 270, 581
Кюри—Вейса закон 496, 497
Л
Лавинное умножение
носителей заряда 236,
237, 333, 380, 407, 420,
436, 438, 588
Лев инно-пролетная неу-
стойчивость 236, 442
Лааинно-пролетный диод
99, 157, 236, 405. 416,
438. 474, 495. 635
Лавинно-телловой пробой
237, 436, 438
— трензистор 237, 438, 635
Лавины шум 167, 237, 238
Гегранжа уравнение 146
Лазер 238, 247, 248, см.
также Лазерная технике,
Лезерное излучение
— езотный 77, 78, 80, 317
—, ективная среда 21, 76,78,
80, 106, 138, 139, 163,
158, 238-243, 530
—. активный элемент 21,22,
166, 168, 234,239, 241,
250, 259
— ергоновый 36, 77, 78, 87,
183,238,239, 246
— атомарный, см. Ато-
марный лазер
— в линиях связи 78,189,
342
— в локеционных систе-
мех 340, 341
— в медицине 240. 241,243,
246
— в телевидении 246
— в технологии электрон-
ных приборов 244, 240—
243, 245, 246
— а устройствах оптиче-
ской видеозаписи 55
— в химии 241. 244, 246
— гезовый, см. Газовый
лазер
— газодинамический
77,78,80, 239. 317
— газорезрядный, см.
Газоразрядный лазер
— гамма-излучения 158,196
— гелий-кадмиевый 78
— гелий-неоновый 37, 77,
78, 87,91,238-240
— гетероинжекционный 99
— дисперсионный 139
— жидкостный, см.
Жидкостный лазер
—, излучетель 150, 151,239,
242, 243
—, излучение, см. Лазерное
излучение
— импульсный 158,168,
245, 317, 436, 504
— инжекционный 167, 166,
170, 194, 242-244, 417-
419, 635
— ионный 87, 183, 239, 246,
530
— кольцевой 209, 210, 246
— криптоновый 77, 78, 246
—, материепы 234, 238, 414
— много элементный ин-
жекционный 311, 312,
418
— молекулярный 316, 87,
317
— на елюмоиттриевом
гренате 325, 326, 529
— на гетеропереходе 418
—, накачка, см. Накачка
— не органических сое-
динениях 139, 239,
420, 252, 259
— на свободных элект-
ронех 242, 107, 339, 475
— на стеклах 326, 529, 530
— на центрах окраски 530
— непрерывного действия
168
— неразоненсный 242
—, окна 234, 241
—.осветитель 150, 151, 352
—, откачка и неполнение 356
—, охлаждение 362
—, пареметры, измерания
158
— перестреи веемый 158,
239, 240, 347, 530
— полосковый 167, 158
— полупроводниковый
170, 194, 238, 349,
414, 417-419. 530
—, плазма 378
—, ражимы работы 242, 243
—, резонансный 242
—, резонатор 1 39
— рубиновый 194, 327, 340,
481,529,530
— с респределенной об-
ратной связью 242, 480
— с салекцией мод 514
— стриммерный 417. 418
— твердотельный, см.
Твердотельный лазер
— технологический 158
—, технология 241,242
— углекислотный 77, 78,
196.238-240,252, 316,
317
—, харектеристики 238
— химический 77, 78, 238,
239,596
— эксимерный 238, 317
Лазернея искра 246, 436
— локация 242, 252, 340,
341
— подгонка в номинал 245
— резке 244—246
— сверка 244, 246, 483
— связь 78,189, 342
— спектроскопия 116,118,
514,516
— техника 193, 243
— технология 240—243, 244,
245, 246
---, материалы 234, 238,
414
Лазерное зондирование 244,
246, 252
— излучение 238—241,243,
244, 245, 247, 248
---импульсное, самофоку-
сировка 481
---инфракрасное 179, 317
---когерентное 242, 348
---, монохроматичность
320
---, мощность 80
---, переметры, измерения
158
---рентгеновское 158
---, сканирование 505
---, спектр 513,514
---ультрафиолетовое 196
— зондировение 244, 246,
252
— резделение изотопов 241,
244, 246
— сверление отверстий
244-246
— скрайбирование
240, 242-244
— телевидение 246
Лазерный гироскоп
178, 246, 247
— дальномер 108
- затвор 199, 243, 247, 248
— кинескоп 197, 439, 440
— пробой газа 436
— скальпель 240, 241,243,
246
— термоядарный синтез
241,244, 246, 436
Леки 248
Лакосажевый резистор 248
Лампа бактерицидная 38
— бегущей волны 38, 119,
191,248, 249, 250, 290,
291,474, 475, 476, 495,
502, 504, 609, 624, 644
— безэлектродная 84
— водородная 84
— выпрямительнея 73
— газонаполненная 356
— газоразряднея, см.
Газоразрядная лампа
— генераторная, см. Ге-
нераторная лампа
— двухрежимная 250
— дейтериевая 83—95
— дуговая 83—85
— желудевая 133
— импульсная 83, 84
— кварцевая 179
— комбинированная
509, 563
— криптоновен 83—85, 242
— ксаноновая 83,84, 194,
242, 439
— лучевая 257
— люминесцентная 258,84
— мелошумнщан 260
— маячковая 97, 133, 294
— металлическая 290, 297
— металлогалогенидная
83-85, 297
— металлокерамическая, см.
Металлокерамическая
лампа
— модуляторная 315, 314
— накаливания 179, 350. 451
— накачки 242, 259
— натриевая 83—85
— неоновая 82, 84, 328
— обратной волны 38,141,
179, 189, 251,264, 332,
355. 356, 495, 504, 609
— пальчиковая 296, 364
— приемно-усилительная,
см. Приемно-усилитепь-
ная лампа
— реактивнея 314, 465
— регулирующая 467
— резонансная 251
— ртутная, см. Ртутная лам-
па
— ртутно-ксеноновая 84
— сверхминиатюрная 485
— со вторичной эмиссией
251
— с катодной сеткой 251
— смесительная 91,509
— спектрельная 84, 85
— стеклянная 523
— стержневая 502, 523
— цифровая индикатор-
ная 624
— частотно преобразова-
тельная 97
— широкополосная 611
— электрометрическая 627
— электронная, см.
Электронная лампа
Ламповый генератор почти
гермонических колеба-
ний 94, 95
Ландау квантование 598
— уровень 598
Лендау—Лившица до-
менная структура
276, 277
Лентам, гексаборид 43,
44 358
Лантановые стекла 522
Лапласа уравнение 443
Лермора прецессия 251,
252, 280, 598
— частота 252, 280
Легирование газофаз-
ное 412
— диффузионное 412
— донорное 435
— жидкофезное 171,412
- ионное 181, 180,183, 237,
382-388
— металлов 221,222
— плазменное 171
— полупроводниковых
материалов 411 —413
— примесное 411—413, 518
— редиационное 412
Лейкосапфир 232, 482
Лейта—Упатниекса схеме
105
Лекланше элемент 88
Ленгмюра волны 378
— слои 130, 131
— формула 252, 368, 442,
542, 630
— частота 379
Ленгмюра— Блоджетта
пленки 308
--функция 252
Лента антиадгезионная 33
— бумажная 330, 331
— липкая 254
— магнитная 274, 331
— монокристалличе-
ская 319, 320
— перфорационная 331
Ленца правило 252, 508
Лептоны 654, 655
Ливневый детектор 516
Лигатура 412
Лидар 139, 252, 341
Лимитируемые примеси 102
Линейная интеграль-
ная схема 252
— оптика 325
— развертка 463
Линейный электроопти-
ческий эффект 32, 113,
348, 398, 648
Линза 252
— геодезическая 175, 176
— голограммная 104, 253
— градиентная 500
— иммерсионная 650
— интегрельно-оптиче-
ская 175,176
— кек оптическая система
258, 344
— квадрупольная 15
— Люнеберга 175, 176
— магнитная 268, 269, 272,
274, 630, 650
— отрицательная и положи-
тельная 252, 253
— рассеивающая 252, 253
— собирающая 252, 253
— талловая 536
— Френеля 175, 176
— электронная 147
— электростатическая
344, 630, 639, 650
Линзовая антенна 32, 33
Линзовый растр 253
Линия задержки 22, 23,
26, 27, 69. 140, 141,229,
253, 286, 431, 432, 574-
576
— измеритепьнея 158, 159
— коаксиальная 204, 253,
255. 374
— микрополосковая 253,
254, 301, 303, 402, 403
— передачи 38, 62—64 204,
243, 244, 253, 254, 255,
301,303, 342, 344, 345,
350, 368, 402, 403, 472,
473, 486, 491,573, 578
— полосковая 253, 254, 402,
403
- связи 22, 23, 64-66, 189.
341,342, 349, 368, 459
Липкая лента 254
Литий, ио дат 328
- ниобат 234, 319, 328, 366,
444
— сульфат 378
— танталат 378
Литогрефия 254, 255—257,
382-388, 478, 479, 509,
510, 547, 558
—, ионол ито графия
183, 184, 255-257
—, рентгенолитография
255-257
—, фотолитография
103, 171,242, 255, 256,
382-388, 408, 589, 590
—, электронолитогра-
фия 255, 256, 408
Литокон 526, 636, 637
Ловушка ионная 614
— магнитная 378
— носителей заряда 256, 473
Логика диодно-транзи-
сторная 120, 560
— интегрельная инжек-
ционнея 169, 560
— прогреммнея 464
УКАЗАТЕЛЬ 677
— резисторно-транзи-
сторная 471, 560
— транзисторная, см.
Транзисторная логика
— транзисторно-транзи-
сторная 560, 561
--с диодами и транзисто-
рами Шоттки 560, 561
— эмиттерно-связанная
560, 655
Логическая ячейка 114, 115
- интегральная схема
174,608
Логический элемент 256,
257, 312, 313, 471,560,
561
Логопериодическая ен-
тенна 32—34
Локальная диагностика
116-118
Локация лазерная 252,
340, 341
— оптическая 340, 252, 341
Лоренца—Мексвелла урав-
нения 257, 292, 624, 627
Лоренца сила 257, 146, 147,
252, 264, 271,405, 597.
602. 624 643
Лучевая лампа 257
Лучевой тетрод 257. 258,
434, 545
Лучи Букки 476—479
— ионные 183
— катодные 435
— рентгеновские 478, 476,
477, 479
— световые 505, см. также
Оптическое излучение
Люминесцентная лампа 258,
84 259
Люминесцентные экраны
158, 259, 309, 310, 355,
505 60С, 616
Люминесценция 258
—, альфалюминесценция 259
—, биолюминесценция 259
— и диагностика поверх-
ности 116
— инжекционная 152
—, катодолюминесценция
259
—, каантоаый выход 59
—, послесвечение 423
— резонансная 258
— рекомбинация 259
— рентгенолю мин ес-
цен ция 259
—. триболюминесцен-
ция 259
фотолюминесценция 259
— характеристики 259
—, хемилюминесценция 259
—, электролюминесценция
259
Люминофор 200, 201,259,
165, 191,234, 258, 451.
452, 600, 601,616
—, послесвечение 423
Люнеберга линза 175, 176
Лява еолны 392, 393
М
Магнетизм 260
Магнетики 260
—, магнитная воспри-
имчивость 267
—, — еязкость и сверх-
еязкость 267
Магнетон Бора 278
Магнетрон 260, 30. 48, 49,
94.95, 154, 155
—, замедляющая систе-
ма 141, 142, 144
—. катодно-подогрева-
тельный узел 191
— коаксиальный 204,
205, 262, 520
— настраиваемый нап-
ряжением 263, 262, 264
—. пространство взаи-
модействия 262, 263
— регенеративно-усили-
тельный 467
— синхронизированный
504. 261.262. 467
—. частота, затягивание 147
—. —. перестройка 261,262
—, —, электронное смещение
635
Магнетронная пушка
21, 166, 264, 265
Магнетронного типа
прибор 264
----, амплитрон 30, 189,
264, 265, 390, 490, 495,
520. 644
----, генератор 94, 95,
260-264
----, деметрон 109, 110,
264, 265
----, карматрон 189, 94,
264
----, лампа бегущей вол-
ны 250
----. лампа обратной
волны 251
----, магнетрон, см.
Магнетрон
----, ниготрон 264, 330
----, платинотрон 390
----стабилотрон 94,
624, 390, 520
----усилитель 109,
110, 249, 264,265
Магнетронное распыле-
ние 182
Магний 412
Магнит коррактирую-
щий 220
— постоянный 272, 273, 423,
424
Магнитная анизотропия 165,
266, 267, 270, 271,273,
275, 282, 286, 287, 517
— антенна 32, 33
— видеозапись 55
— восприимчивость 267
— вязкость 267, 275, 373
— голоакабб, 144, 145,
266. 267, 268, 284
— жидкость 275
- запись 144, 267, 268, 274,
288
— индукция 153, 268, 271,
273, 274, 276, 424, 583
— интегральней схема 274,
575
- лента 274, 278, 288, 331
- линза 268, 269, 272, 274,
344, 630, 650
— ловушка 378
— подрешетка 576, 579
— проницаемость 267, 268,
269, 270, 273, 275, 276,
282, 284
— релаксация 267 270
— стабилизация 424
- структура 270, 274
— текстура 270, 271, 275
— фокусировка 208, 269,
272. 466, 563, 564, 646,
650, 658
- цепь 271, 272, 275, 424
— энергия 275
Магнитное насыщение
266 271, 273, 325
— сопротивление 272
— фокусирующее уст-
ройство 208, 269, 272.
273, 466, 658
Магнитные измерения 273,
274
— материалы 102. 106, 273,
274, 275 277, 279. 283.
287
— полупроводники 275, 579
— потери 165, 166, 273,
275, 373, 424
Магнитный баребан 331
- гистерезис 102, 127, 223,
273, 274, 276, 282. 324,
325. 353. 373, 497
----вращательный 68
— ди^к 331
- домен 270, 276. 324
----цилиндрический
173, 273, 274, 277, 352.
462 497, 602, 603-605
- заряд 277, 278
— момент 276, 277, 278,
281.324. 364
— порошок 278, 279
— поток 278, 507
— резонанс 270, 275, 278
----ферримагнитный 583
--ферромагнитный
100-103, 266, 270, 274,
276, 428, 517, 577, 582
--электронный паремаг-
нитный 147. 274, 278,
364, 642. 643
----ядерный 147, 274, 278,
279, 537, 659
— спектр 275, 276
Магнитоакустические
волны 380
Магнитогидродинами-
ческие волны 380
Магн ито гидродинамический
генератор 278, 279
Магнитодвижущея сила 279
Магнитодиод 127, 169, 289
Магнитодиэлектрики
273, 274, 275, 278, 279,
282,518, 579
Магнитожесткие материалы,
см. Магнитотвердые ма-
териалы
Мегн ито кардиограф 279,
280
Магн и то керамика 199
Магнитола 280
Магнитометр 89, 273, 279,
280, 281,507. 583. 654
Магнито механическое
отношение 280, 281, 284,
517
Магнитомягкие мате-
риалы 223, 267, 273—
275, 279, 281, 282-284,
424, 579, 592
Магнитооптика 283, 579
Магнитооптические ма-
териалы 283, 343. 579
— эффекты 133, 135
- - Керра 273, 283, 346
---Коттона—Мутона 283
---, магнитный дихроизм
283
---Фарадея 273, 283
Магнитопровод 39, 273,
274, 283, 578
Магн и то разрядный вакуум-
ный насос 52
Магниторезистивный
эффект 88, 283. 284, 289
Магниторезистор 284,
285. 289, 371,469
Магнитостатические
волны 284—286, 517
— колебания 284, 285, 286
Ма г нитостри к цио н нея
постоянная 286
— чувствительность 286
Магнитострикционные
материал ы 286, 579
Магнитострикционный
преобразователь 286, 567
— резонатор 472
Магнитострикция 286, 579
Магнитотвердые материалы
223, 267, 274, 275, 278,
279, 281.287, 288, 424,
579, 582
Магнитотранзистор 289
Магнитоупругие волны 288
— колебания 288
Магн ито упругий эффект
286, 288
Магнитофон 45. 46, 118,
288, 289, 607, 608
Магнито чувствительные
полупроводниковые при-
боры 127, 284, 285, 289,
371,414
Магнитоэлектрический
преобрезователь Холла
414
Магнитоэлектроника
260. 289, 528
Магноны 193. 270, 405,
406, 517,518
Мезер94, 95, 196, 197,
238, 278, 289
— на циклотронном резонан-
се 21. 289, 290, 291,475,
476, 495, 624, 644
Майкепьсона интерферо-
метр 116
Макро.. . 291
Максвелле распределе-
ние 291, 521
— уравнения 291. 232, 253,
257,292, 339, 472,517,
582, 621, 622, 624, 626,
643, 644
Малея интегральнея схема,
см. Интегральная схема
Малошумящий трензистор
229, 292, 494, 559, 614
Мандельштама — Бриллюэна
рассеяние света 24. 64,
72. 73, 246
Манипулятор 292, см. также
Промышленный робот
— автоматический 440
— мелых перемещений 301
Марганцево-цинковый
элемент 88
Маркировка 292
Маска 292, 293, 380, 382-
388
— теневая 534, 535, 600
Маскирование 292, 293,
см. также Маска
Масочный кинескоп 600,
601
Масс-анелизатор 515
Месса молекулярная 316
---эффективная 658
Массовое число 37, 293
Масс-спектрометр 48, 71,
153, 180, 184, 352, 353.
515, 547, 548
Масс-спектро метрический
анализатор 352, 353
Масс-спектроскопия 516
Математическое модалиро-
вение электронных при-
боров 200. 546
Материалы акустоопти-
ческие 25, 234, 349
— акустоэлектронные 234
—. вакуумирование 46, 47
— высококоэрцитивные 287,
353
— герметизирующие, см.
Герметизация электрон-
ных приборов
—, глубокая очистка 102,
103
— диэлектрические, см.
Диэлектрики
—, импрегнирование 440,
441
— керамические, см. Ке-
рамика
— конструкционные 215,
216
— лазерные 234, 238, 414
— магнитные 102, 106, 273,
274, 275, 277, 279, 283,
287
— мегнитожесткие, см. Маг-
нитотвердые материалы
— магнитомягкие 223, 267,
273-275, 279, 281, 282-
284, 424, 579, 582
— магнитооптические
283, 343, 579
— магнитострикцион-
ные 286, 579
— магнитотвердые 223, 267,
274, 275,278, 279. 281,
287, 288, 424, 579, 582
—, модифицирование
182, 313. 314
—. обработка, см. Обработ-
ка
— оптические 170, 234, 343,
349
— особо чистые 103
— полимерные, см. Пла-
стические массы. Поли-
мерные материалы
— полупроводниковые
404, 407, 408, 409-414
— проводящие 553
—, пропитка 440 441
— пьезоэлектрические
234, 320, 378, 409, 444,
445, 448
— резисторные (резистив-
ные) 364, 469, 470, 553
— сверхпроводящие 486
— светочувствительные
469, 539, 590
— термооптические 343
— фотографические 343
— фотоотверждающие 589
— фотохромные 343, 592
— электрооптические
349, 648
Маточная среда 231
Матрица вентильнея 54, 55
— диодная 163
— переключательная 371,
372
Матричный индикатор
191,293, 294, 625, 626
---знакосинтезирующий
147
---тиратронный 81,83,
549. 552
---электролюминес-
центный 625
— экран 601
Матье—Хилла уравнения 365
Маха—Цандере интерферо-
метр 176,177
Машинный экспери-
мент 200
Маячковая лемпа 97. 133,
294
МГД-генератор 278, 279
МДМ-структуре 125, 294,
317
МДП-кондансатор 294
МДП структура 40, 41, 125.
294, 295, 399
МДП-трензистор (ы)
387, 398-401
— комплементарные 171,
173,211,212, 224, 225
МДП-фотоумножитель 294
Меандр 142, 143, 229, 284,
285
Медно-магниевый элемент
88
Медь 32, 78, 295. 412. 413
Междолинный переход
электронов, диод 90,
119, 120, 324, 361, 405,
415,416,495.565
Международная стандарти-
зация 295
Международные организа-
ции по электронике 295
Межэлектродная ем-
кость 192, 295
Меза-диод 295, 390
Меза-структура 295
Меза-транзистор 75, 295,
321
Мезоны 654
Мейснера эффект 295, 486
Мембранный вакуумметр 47
Мессбауэра эффект
295, 296, 527
Мерцания эффект 613, 614
Металлы 229, 298. 527
Метеллизация 171,172, 296
Металлическея лампа 296,
297
— связь 298, 527
Метеллические стекле 29,
522
Металлический катод
542-544
Метал л о га л оген и дная
лампа 83—85, 297
Металлогалогенная
лампа 83—85, 297
Металле губчатый катод
543, 544
Маталлокерамическея
лампа 133, 294, 297, 331
Металлокерамический
катод 544
Металлокерамическое
вакууммно-плотное сое-
динение 50, 297, 298. 633
Металлонапо лнен н ые
пластики 649
Металлопористый ка
тод 298 542. 544
Метод Вернейля 232, 318,
319
— Киропулоса 318, 319
— Степанова 319, 411
— Сто к ба pre ра— Бридж-
мена 318
— Чохральского 106, 241,
318, 319, 409, 587
. .. метрия 299
Метрологическое обе-
спечение 299, 300
Механическая видаозе-
пись 56
Механический вакуумметр47
Механические испытания
300
Мехенотрон 300, 301
Механоэлектрет 618
Микро. .. 300
Микроанализатор 477, 478
Микроволновая печь 45
Ми к регенератор 449
Микрокалькулятор 300, 301
Микроканальная пла-
стина 71, 189
Микро крио генная системе
226, 227
Микрокристаллы 464
Микролитография 305, 306
Микроменипупятор 301, 510
678 УКАЗАТЕЛЬ
Микроминиатюризация
348, 349, 407. 465. 472,
528, см. также Микро-
электроника, Миниатю-
ризация
Микро модуль 301
Микроохледитель 530, 531
Микропереключатель 371
Микроплазменная сварка
483
Микрополосковея линия
301, 303, 402. 403. 472,
491.605
Микропримеси в материа-
лах 102
Микропроцессор 17, 19,
302, 303, 304, 305, 307,
428, 462. 503. 560. 609,
629
Микропроцессорная ЭВМ
301.303-305
Микропроцессорный
комплект интегральных
схем 302, 303, 560
Микросборке 19, 31, 38,
303. 305
Микро сварка 485
Микроскоп автоэлект-
ронный 645
— акустический 23, 24, 26
— голографический 104. 105
- ионный 117, 180, 183, 184
— оптический 115
— рентгеновский 478
— рентгено-телевизионный
479
— сканирующий 23, 116
— телевизионный 115. 479
— электронный, см. Элек-
тронный микроскоп
Микросплавной трен-
зистор 303
---диффузионный 303
Микросхеме, см. Интег-
ральная схема
Микросхемотехника 526
Микротрон 572
Микрофильтрация 58, 59
Микрофон 31,444, 448, 622
Микрофонный эффект 303,
434, 612, 614
Микро-ЭВМ 19, 303. 305.
462. 629
— одно к ристал ьнея 304 335
— одноплатная 304, 335
Микроэлектроника 48.
49.58,234,235, 305,
306-308, 348. 349, 382-
388, 407, 462, 463, 528,
558
Миниатюризация 87, 306,
434, 495. см. текже Мик-
роэлектроника
Минилазер 520
Минитрон 308, 495
Мини-ЭВМ 308, 462, 629
Митрон 263. 264
Мишень электронно-
лучевого приборе 309,
425
Мнемосхема 309, 625
Многолучевой электронный
поток 309
Много полосковый от-
ветвитель 309
Многопучковый индикатор-
ный прибор 309, 310
Многосигнальный види-
кон 311
Много щелочной катод 588,
589
Много элементный ин-
жекционный лазер
311, 312
Многоэмиттерный тран-
зистор 312, 313. 560, 561
Мно жи тел ьно-дел и тел ь-
ное устройство 313
МНОП-структура 294, 295
МНОП-трензистор 399
МНП-структура 294
Мода колебаний 62-64, 312,
313, 318, 333, 334, 347.
348, 441,472. 488,513,
644
---, селекция 499, 500. 514
---, синхронизация 504
Моделирование 200
Модем 313
Модифицирование материа-
лов 182, 176, 177, 242,
243,313, 314, 379, 512,
530
Модуль 314, 462
— к вантово-электронный
194, 195
— криозлектронный 229
— миниатюрный 301
-СВЧ 314, 229
Модулятор 314, 350
— акустооптический 24, 25,
176. 177
— жидкокристаллический
137, 138
— интегрально-оптиче-
ский 176, 177
- свете 176, 177, 199, 314,
315, 316, 342, 350, 398,
423, 433
---лазерный 234
---простренственно-
ераменной 340, 341, 343,
439, 441
Модуляторная лампа
314, 315, 467, 563, 564
Модуляционная харак
теристика 315
Модуляция 315
— добротности 243, 247
— катодная 315
— колебаний 31 4, 315
- света 315, 316, 441.442.
489
— саточная 315
— тока 502
Молекула 316, 364, 517—
519, 589
Молекулярная диффузия
123
— масса 316
— спектроскопия 516
Моле к ул ярко-лучевая
эпитаксия 353, 657
Молекулярные и атом-
ные пучки 316
Молекулярный лазер 316,
87
---газодинемический
78, 80, 317
---импульсный 317
---углекислотный 77, 78
---фотодиссоционный 78
---химический 78
---эксимерный 317
---электро ионизац ионный
77, 78
Молекулярные часы 196
Молекулярный енализ 516
— генератор 316
Молибдан 317, 32
Моллирование 317
Момент дипольный
120, 121, 278, 316
— магнитный 278
МОМ-структуре 317, 433
Моно. . . 317
Монокристалл 231, 233,
317, 318, 319, 402, 406,
412
—. выращивание 18, 21,1 48.
316. 410. 411
—, — методы 106, 233, 241,
317-319, 409, 587
—, дефекты 412, 41 3
Монокристаллическая
лента 319, 320
Монолитный мно го полюс-
ный вибратор 320
— фильтр 320, 447
Моноскоп 320
Монохроматическое из-
лучение 599
Монохроматичность
234, 320,516, 599
Монохроматор 516
Моноэлектрет 518
МОП-конденсатор 428, 429
МОП-структура 294, 558,
см. также МДП-струк-
тура
МОП-трензистор 399, 429
МОС-гидридная технология
242
Мостовая цепь 320, 321
Мощный транзистор 75,
321, 494, 518. 559
М-типа приборы, см. Маг-
нетронного типа при-
боры
Мультивибратор 95. 96, 159,
162, 322, 416, 474.518,
527
Мультиполь 120, 121
Мышьяк 332, 403, 412, 413
Мюметр 280
Мюон 654
Н
Надбарьерное отрежение
425
Надажность 322, 468, 546
Наданенко диполь 33
Найквиста теорема 323
— формула 323, 612—614
Нейтовский сдвиг 659
Накаливаемый катод 477,
527
Накальная характеристике
542, 543
Накачка 21, 22, 323, 324
— импульсная 242, 243
— инжекционным током
167,168,417, 418
— когерентная 139
— лезеров 77, 78, 139, 242,
243,418
—, лампа 242, 250
— некогерантная 139
— оптическея 150,151.239,
417-429
— пиротехническая 250, 378
— полупроводниковым
генератором излучения
151
— светодиоднея 489
— электронным пучком
417, 418
Накопление нелиней-
ных эффактов 326
— носителей заряда
324, 369, 370, 429—
431.524,525. 615
— плазмы 378
Намагниченность 265—
267, 324. 325
— остаточнея 353, 276,
324, 373
—, прецессия 280,
284, 285, 428, 582
Немегничивание 324
—, кривые 273, 274, 276,
324. 325
Намагничивающая сила 279
Непревленнея антенна 32
Напряжение, см. Элект-
рическое напряжение
Напряженность, поле
магнитное 88.89, 325
—, — электрическое
325, 426, 621, 622
Населенность уровней 194,
325
---, инверсия, см. Ин-
версия насален ностей
Нестройка синхронная
202
—, электронный инди-
катор 624, 641
Насыщение магнитное
266, 271, 325
Натриевая лампа 83-85
Нееля доменные грани-
цы 277
— темперетуре 35, 260,
325, 364, 576
Неинжектирующий
контакт 325
Нейтрино 654
Нейтрон 412, 654. 655
Нелинейная оптика 125,
135, 199, 325, 326, 327,
339
Нелинейные кристелпы
327, 328
— явления 325—327
Немагнитные ферриты 328
Неметические жидкие
кристаллы 133—138
Ненеправ ленная антенна 32
Неон 77, 80,81,166. 226,
227
Неоновая лампе 82, 84, 328
Неопределенности принцип
193, 328
Неразборная генератор-
ная лампа 463
Нерезрушающий контроль
111, 112, 328, 329.531
---поверхности, см. Диаг-
ностика поверхности
Несамостоятельный га-
зовый резряд 78, 85, 551
Неупорядоченные си-
стемы 329, 404, 443
---, волновые функции
электройов 329
---, пороги подвижности
150
Неустойчивость инжекцион-
ная 166, 167
— диокотронная 645
— лавинно-пролетная 236
— рекомбинационная 433,
552
— токовая, см. Токовая
неустойчивость
Ниготрон 264, 330
Низкие температуры 226
— частоты 451, 452
Низковольтная дуге 131,
330
Никель 32, 266, 330, 412
Никель-железный акку-
мулятор 88
Никель-кадмиевый ек-
кумулятор 88
Ниобий 330
— стан ни д 339
Ниодимовое стекло 522,
529
Нормальные волны 62,
313, 442, см. также
Бегущие волны
Нормативно-технические
документы 330, 546, 547
Носитель данных 1 43—146,
330, 340
---, магнитная лента 331
---, оптический диск 331,
340, 343, 344, 345. 346
Носители заряда 330, 442,
см. также Зонная теория
---, время жизни 69, 451
---высокоподвижные 275
---, генереция 97, 404
---, диффузия 123, 124,
218, 405,615
---, дрейф 130, 168. 169.
218,236, 395, 405
---. дырки, см. Дырки
---,захват 147
---, инжекция 166, 167,
168, 169,218, 324, 405,
407, 421,429, 634. 635
---, ионы 179, 180
---, лавинное умножение
236, 237, 333, 380. 407,
420, 436. 588
---, ловушки 256 473
---, некопление 324, 369,
370, 429-431, 524, 525,
615
---неосновные 405
---неравновесные 69, 405
---основные 405
---отрицательные 407
---, поверхностные со-
стояния 115 393, 394,
420
---, подвижность 130, 229,
395, 405, 443, 597, 615
---положительные 407
---равновесные 404
---. рекомбинация 97, 324,
405, 412, 473, 474, 613.
634
---» туннельный пераход
407
---, экстракция 617
---, электроны, см. Элект-
роны проводимости
Нувистор 331
Нуль-орген 423, 458
Ньювикон 57, 331, 370
Ньютона уравнения 146, 630
О
Обедненный слой 332, 634.
635
Обезгеживание 332
— газонаполненных
приборов 357
— кетодов 338, 543, 544
— приемно-усилитель-
ных ламп 434
Обжиг 296. 537
Оборудование испытатель-
ное 185, 186, 187
— сборочное 482, 483
— сверочное 484, 485
Обработка абразивная
16, 183, 508
— вакуумная 379, 380
— импульснея 161, 162
— ионно-лучевая 182, 183
— плазменная, см. Плазмен-
ная технология
— термическая, см. Тер-
мообработка
— ультрезвуковая 16. 484,
566, 567
— электронно-лучевая
635. 636
— электроискровая 80
— электрохимическая 653
Обратная волна 332
— решетка 149
— связь 92, 93, 332
---автотренсформеторная
94. 95
---внешняя и внутренняя
332
---емкостная 94, 95
---отрицательная 332, 394
519
---парезитная 332
---параллельная 332, 333
---положительная 28, 332.
359, 390, 556
---последовательная 332,
333
---распределенная 242,
348
---смешанная 332
Обратный осмос 58, 59
— ток насыщения 393
---перехода 332, 333
Обращение волнового
фронта 1 35, 246
Обращенный диод 333.
416. 635
Объемная диффузия 16
Объемные акустиче-
ские волны 22, 23, 26
Объемный заряд 618
---генеретора и усили-
теля свете 95. 355, 366
---колебательной си-
стемы 207, 208
---мегнетрона 204. 261, 263
---отражательного
клистрона 359, 360
— резонатор 333, 334, 347,
358, 471
Огреничитель амплитудный
587
— импульсный 162,587
— на диодах 334, 335, 376,
416, 494
- СВЧ 36, 334, 335, 372,
376, 492, 493, 497
— ферритовый 577, 578
Ограничительный диод
334, 335, 376, 416, 494
Однокристальная ми-
кро-ЭВМ 304, 335
Одно переходный тран-
зистор 108. 635
Одноплетная микро-
ЭВМ 304, 336
Односторонняя прово-
димость 54
Оже-захвет 147
Оже-переходы 336
Оже-рекомбинация носителей
заряда 473
Оже-спектрометр 335, 336
Оже-спектроскопия 116—18
516
Оже-электроны 335, 336,
516
Оже-эффект 70, 116, 195,
335.336
Окисление 355, 382—388
Окна Брюстера 77. 241
Окреска. центры 601, 602
Оксидирование 21. 171.
336, 337, 547
Оксиды 294, 317, 337,
338, 358
Оксидно-никелевый ке-
тод 543, 544
Оксидный катод 336, 337,
338, 390, 542—544
Оксидные стекла 30, 522,
523
Октод 338, 434, 509
Октуполь 120, 121
Олово 338. 339, 412, 413
— диоксид 339
— моноселенид 339
— селенид 339, 410
— серое 408
— теллурид 234, 339, 409,
410
Ома закон 218, 339, 390
УКАЗАТЕЛЬ 679
Омегетрон 153
Омический контакт 217,
218 325 339
Ондулятор 242, 339, 476
Операционный контроль
192, 546
— усилитель 174, 339, 480,
558
Опорная волна 104, 105
Олтика 339, 405, 406,
см. также Голография,
Оптоэлектроника
— аделтивная 327
— волновая 339
— волоконная 340
— геометрическая 339, 340
— интегральная 169, 170,
175, 234
— ионнея 180, 344, 630
— квантовая 340
— когерентная 340
— линейная 325
— нелинейная, см. Нелиней-
ная оптика
— , радиоолтика 348
— электронная 309,
344, 629, 630
Оптическая видеоза-
пись 55, 56
— голография 452
— запись 144 340, 341 —
346 350
— запоминающая срада
340, 341 342 343
— индикатриссе 232
— инжекция 110
— литография 255
— локация 241,252, 340,
341
— накачка 341
---в твердотельном
лазера 150, 151
---, лампа 242, 250
—--— пиротехническая 378
по трах- и четырах-
уровневым схемам 239
---светодиодная 489
— обработка информа-
ции 241,341 350, 442
-связь 78 189 341, 342
— сипа 268, 650
— система 344
— толщина срады 103
Оптические материалы
170, 234, 343, 349
— стекла 522
Оптический диск 55, 56,
331,340, 343, 344, 345,
346, 608
— квантовый генера-
тор, см. Лазер
— перестраиваемый
фильтр 348, 347
— процессор 347, 350
— резонатор 347
— транспарант 452
Оптическое запоминаю-
щее устройство 342,
343. 344
— излучение 325—327, 348,
589
---, интерференция 178
---инфракрасное 151, 152,
179, 234, 348, 451
---когерантное 348
---. концентрация, фокон
685.586
---, люминесценция,
см. Люминесценция
---модуляция 314—316
---, монохроматичность
320
---, поглощение 395
---, приемники 432, 433
---ультрафиолетовое
348, 567, 568
— изображение, преоб-
разование 638, 639
— скенирование 505
Оптопара 151,350, 351
Оптоэлектроника 340,
343, 349, 462, 528
Оптоэлектронная лара
151 350 351
Оптоэлектронный переклю-
чатель 350 351 371
Оптрон 348 350, 351, 371
Олтроника 348, 350, 351,
371
Органолюминофоры 259
Ориентационная поляриза-
ция 422
Оротрон 351, 352, 475
Ортикон 352
Ортоферриты 35, 282,
283, 319, 352, 579-581
Осаждение 183, 379—381,
384, 657, 658
— ионное 183
— ионно-лучевое 182, 183
— лиролитическое 377, 469
Осветитель 45, 151, 152, 352
Освещенность 352, 599
Осевой астигметизм 15
Осмированный катод 542,
544
Особо чистые вещества 103
Остаточная атмосфера,
анализатор 35 3 352
Остаточная индукция 353
Остеточнея намагничен-
ность 353
Остаточный гез 353, 364,
380
Остекловывание 353, 498,
651
Островной эффект 551
Осциллограф 138, 154,
157. 159, 273, 353, 354,
355, 453, 610
Осциллографический
электронно-лучевой при-
бор 355. 435, 624, 630
Осциллятор 28, 326
Ответвитель волоконно-
оптический 66, 67
— интегрально-оптиче-
ский 175, 176
— многололосковый
309, 403
— направленный 403
Отжиг 1 61, 245, 355. 388,
413, 521,537
О-тила приборы 249—251,
355, 356, 633
-----, клистрон, см. Клистро-
ны
-----, лампа бегущей волны,
см. Лампе бегущей вол-
ны
-----, пампа обратной волны,
см. Лампа обратной вол-
ны
-----, мазер на циклотрон-
ном резонансе 290, 291
-----, оротрон Ж>1, 352, 475
-----, цефотрон 609
Откезы и долговечность 129
—, интенсивность 38, 323
— полные и частичные 322
Откачка 353, 356, 434,
633, 634, 650
Отклоняющая катушка 357
— система 357 358, 359
Открытый резонатор 290,
334, 347 348, 351, 358,
359
Отношение гиромагнитное
281
— магнито механическое
280, 281, 284, 517
Отображения информа-
ции приборы (устройст-
ва) 178, 358, 179
-----аналоговые 136—1 38
-----вакуумные 358
-----, газоразрядная
индикаторная панель 80,
81, 358
-----жидкокристал-
лические 136, 137,138,
358
-----индивидуального
и коллективного пользо-
вания 178.. 1 79
-----, индикаторы газораз-
рядные 81, 82, 83, 358
-----, — знакосинтези-
рующие 147, 148
-----, — катодопюми-
несцентные 191, 358
-----, — матричные
136-138, 293, 294
-----, — радиолока-
ционные 456, 457
-----., — электролюми-
несцентные 358, 625, 626
-----. — злектрохром-
ные 358. 653. 654
-----, квантоскол 1 78,
179, 197
-----, мнемосхема 309
-----мозаичные 1 36, 1 38
-----на основе излу-
чающих диодов 358
----проекционные 178,
179
----свето клапанные 165,
179
----с лазерной едре-
сацией 137, 1 38
Отпуск 537
Отравление катода 358, 543
Отражатель поверхностных
акустических волн 27,
368, 359
Отражательный клистрон
95, 202, 203, 359, 360,
495
--, минитрон 308, 495
Отражение волн 360, 420
— электронов, см. Вто-
ричная электронная
эмиссия
Отрицательное диффе-
ранциальное сопро-
тивление 360, 361, 549
Оттеснение тока 361
Охлаждай ие электрон-
ных приборов 32, 53,
361. 362, 502, 503, 535,
541, 545
Очень высокие частоты 452
Очень низкие честоты 451,
452
Очистка материалов 409,
411
--глубокая 102, 103
--зонная 148
--ионная 180, 183
--термодесорбцией 536
— поверхностей 362, 1ВЗ
— технологических газов
362, 363, 547
П
Пайка 19, 20, 363, 364
Палладий 364
— оксид 364
Пальчиковая ламла
210, 296, 364, 629
Панель газоразряднея
индикаторная ВО, 81, 83,
86, 178, 357, 358,552
— ламповая, контакты 216
Пара. . . 364
Пара оптоэлектронная
151,350, 351
— электронно-дырочная
404, 405, 473, 474, 588
Пареболическая антенна 34
Паразитная эмиссия 364,
502
Паразитный сигнал,
шейдинг 611
Парамагнетизм 35, 118,
324 364
Парамагнетики 260,
299, 316, 364 518
—, магнитная воспри-
имчивость 267, 364
— , — проницаемость 270
— , — релаксация 270
— , магнитное насыщение 271
— ,— спектры 275
— , намагничивание 324
Парамагнитное состояние
325
Перамагнитный кванто-
вый усилитель 228, 230,
289, 364, 365, 495
Параметрическая гене-
рация и усиление 365,
386, 367, 506
Параметрический гене-
ратор света 325, 326,
365, 366, 426
— резонанс 365
- СВЧ диод 325, 326, 365,
366, 426
— эффект 367, 562
Параметрон 367, 423
Паратрансформатор
367, 562
Параэлектрики 35, 124, 228,
230. 367
Перныи вибратор 108
Пассивные устройства
(элементы) 27, 39,170,
171, 175
Пасты 219 501,553,562,
589
Паули парамагнетизм 364
Пашена закон 367, 358
— кривая 549, 618, 619
Пельтье эффект 219, 541,
545
Пениотрон 368
Пеннинга газовый разряд
380
Пентагрид 338. 368, 434,
509
Пентод 96, 251,258, 297,
368, 434, 485, 509, 545,
624
Первеанс 202, 264, 368
Первичный гальвани-
ческий элемент 88
Передача данных 368. 369
Передающая телеви-
зионная камера 369
— телевизионная трубка
369, 370
Передающий электронно-
лучевой прибор 369, 370,
594, 624, 645
-----, антиизокон 35, 370
-----, видикон,см.
Видикон
-----, диссектор 71,122,
370
-----, ибикон 614
-----, изокон 160, 370
-----, иконоскоп 161, 369,
370
-----, кондуктрон 215
—----, контрасткон 219
-----, крамникон 370
-----, моноскоп 320
-----, ньювикон 370
-----, ортикон 352
-----, лировидикон 377,
370
-----, плюмбикон 370
-----, рабикон 370
----------, рентгене ви ди кон 476
-----, сатикон 370
-----, секон 370, 498, 499
-----, статотрон 521, 522
-----, супервидикон 524
-----, супериконоскоп
161 369, 370,524, 525
-----, сулеркремни-
кон 370, 524
-----,суперортикон 525
-----, суперэмитрон 370
-----, сферикон 370
-----, эй би кон 615
-----, эрископ 370
Переключатель 370
— антенный 86, 436
— бесконтактный 350,
351, 371,500, 501,578
— видеосигналов 601
— галетный 371
— движковый 371
— интегрально-оптиче-
ский 176. 177
— кнопочный 371
— контактный 370а 371
— оптоэлектронный
350, 351, 371
— перекидной 371
— поворотный 371
— сенсорный 500 501
— токов, см. Токовый ключ
— ферритовый 578
Пераключатепьный транзи-
стор 75, 372, 373, 559
Перемагничивание 325, 373
Переменный конденсатор
218,372,373, 396, 397
— резистор 373, 374, 469,
470
--подстроечный 397
--регулировочный 467
Перемножающее уст-
ройство 313
Перенос электронного изоб-
ражения 309, 374, 615
Перастраивеемый лазер 530
Перестройка длины вопны
346, 347
— частоты 261—263, 360,
366
Пераход безызлучательный
195, 196,238,258, 259,
336,615
— в СВЧ технике 374, 375
— вынужденный 73
— высоковольтный 75
—, гетеропераход 98, 99,
106 408 411,417, 418,
420, 597, 598, 635
—, гомопераход 99, 106,
408, 411,420 635
— Джозефсона 486
— дырочно-дырочный 161,
635
— излучательный 195
— изотипный 161, 99, 420
— квантовый, см. Кван-
товые переходы
— коллекторный 41, 42, 509
— междолинный элект-
ронов 90, 120, 324, 361,
405, 415, 416, 495, 565
— оже- 336
— р — п-, см Электронно-
дырочный пераход
— полупроводниковый,
см. Полупроводниковый
пераход
— ступенчатый 374
— туннельный 486
— электронно-элект-
ронный 161,635
— эмиттерный 41, 42, 509
Пераходник 374, 375
Переходный барьерный
слой 216-218
Периодические издания 375
Периферийные устройства
ЭВМ 375
Персептрон 375, 376
Перфокарта 331
Перфолента 331
Печатная плата 19. 364.
376, 377, 486, 469,512,
537, 553, 562
--коммутационная 221
Печатный проводник 376
— монтаж 211, 308, 376,
377, 512
р—i—я-диод 376, 588
Пинч-эффект 169, 376, 377
Пировидикон 370, 377
Пиролиз 377
Пиролитическое осаждение
377, 469, 657
Пирометр 537
Пиротехническая на-
качка 250, 378
Пироэлектрики 378
Пироэлектрический эф-
фект 378
Пирса пушка 631—633
Питы 345
Плавление 148, 483
Плазма 378, см. также
Газовый разряд
— высокотемператур-
ная 378, 379
— "газовая'' 378, 379
— газоразрядная 32, 86, 109,
183, 376-378, 380, 381
—, диагностика 378, 379
— квазинейтрапьная 79
— , копебения и шумы 379,
380
— лавинная, рассасывание
474
— низкотемпературная
183, 378, 379, 381
— , образование 76, 246
— , рекомбинация носи-
телей заряда 474
— сильно вырожденная 377
— электрон но-дырочная
377, 378, 380, 381
— электронно-ионная 649
Плазменная сварка 483
— технология 378, 379
--ионная 182., 183, 380
--, нанесение пленок 183,
379
--, оксидирование 377
--, осаждение 183, 381
--, ллазмохимическая
обработка 183, 379,
380, 381, 557
--, сварка 483
--, травление 182, 183,
254, 279, 380, 361,386
— частота 86, 87, 378, 379
Плазменное травление 182,
183. 379, 380, 381,386
Плазменные микрообразо-
вания 380
Плазменный источник ио-
нов 380 381
Плазмон 381
Плазмотрон 80, 86, 180,
330. 378, 379, 381
Ппезмохимическая об-
работка 183, 379, 380,
381, 557
680 УКАЗАТЕЛЬ
Плакирование 296, 381,
392, 501
Планарная текстура 133—
135
— технология 156, 157, 160,
161,170, 171, 306, 308,
382, 384-388, 407, 408,
414
----, "изопланар" 161
Планарно-эпитаксиаль-
ная технология 161,
321,382-385, 388, 389
Планарно-эпитаксиальный
транзистор 321, 382—384,
388, 389, 399, 494
Планарный транзистор 75,
130, 321,382, 383, 388,
389
Пленка закон излучения 389
— постоянная 193, 328,
516,517, 521,589, 627
— формула 389
Пластики, см. Пласти-
ческие массы
Пластина маскиро-
ванная 293
— полупроводнико-
вая, см. Полупроводни-
ковая пластина
— спутник 389
Пластические мессы 389,
402, 649
---, реактопласты 465, 466
----, термопласты 538, 539
----электропроводящие
649
Пластмассы, см. Пластиче-
ские массы
Плета, см. Печатная плата
Платина 389
Платинотрон 30,142, 142,
332, 390
Плеохроизм 232
Пленки светомодули-
рующие 489
— термопластические
538,539
— толстые 552, 553
— тонкие, см. Тонкие плен-
ки
— фототермолласти-
ческие 538
— фотохромные 452
Пленочная технология 157,
170, 171, 191,306, 338,
390, 469
Пленочный катод 191,
338, 390, 543
Плоский кинескоп 390
Плоскостной диод 390, 568
Плотность объемная
электромагнитного
поля 626
— поверхностная связанных
зарядов 422
— состояний 390
- тока 390, 391,656
— энергии 390, 391,398, 656
Плюмбикон 57, 370, 391,
525
ПМП-структура 558
Поверхности диагностика
115-118, 157, 183
— очистка 362
Поверхностная ионизация
181,391
Пов ерх ностно-барьерн ы й
транзистор 391, 392
Поверхностное квантование
393
Поверхностные акусти-
ческие волны 22, 23, 26—
29, 69, 30£, 358, 359,
392, 393, 447-449, 459,
462, 473
----в фильтрах 585
— состояния 115, 393, 394,
420
Повторитель 42, 394, 395,
560. 655
Поглощающая ячейка 196
Поглощающий еттенюатор
37
Поглощение волн 395, 405,
406
Подвижность носителей
заряда 130, 153, 229,
395, 399. 405, 410, 443,
597, 615
Подгонка в номинал 394,
395
Поджигатель 150
Подложка 395
Подобия законы 395
Подогреватель 191,395, 396
Подрашетка 576, 579
Подстроечный конденсатор
373, 396, 397
— резистор 397
Подушкообразная дистор-
сия 15
Позистор 397, 398
Позитрон 398, 654
Позиционирования система
398
Пойнтинга вектор 398, 626
Показатель поглощения
волн 395
— праломления 126, 140,
141,232, 426
Поккельса эффект 32,113.
347, 398, 648
Поле волновое 103—107,
609
— магнитное, см. Магнитное
попе
— электрическое, см. Элект-
рическое поле
— электромагнитное, см.
Электромагнитное поле
Полевая эмиссия 16, 20
Полевой транзистор 40,
399, 400-402, 407, 421
---высоковольтный 75,
321
---высокочастотный
156, 321
---двухзатворный
108, 109
---, исток, сток 399—401
---криоэлектронный
229, 231
---малошумящий 292
-- МДП 125, 171,204, 373.
399-401
---многоканальный 559
---МНОП 399
---МОП 399
---мощный 321
---низкочастотный 156
---переключательный 373
---планарно-элитак-
сиальный 388, 389
---, пробой 438
---, радиационная стойкость
451
---, режимы работы 401
---с барьером Шоттки
398-400
---с вертикальным кана-
лом 558, 559
---СВЧ 292, 321,309, 399,
494, 495
---с изолированным
электродом 398—401
---СИТ 400
---с проницаемой базой
399, 400
---с управляющим пе-
реходом 398—400
---, схемы включения
401,402
---тонкопленочный 555
---эпитаксиальный 656
---, эффект смыкания 509
Полиатрон 552
Поликонденсация 402
Поликремний 384—387, 430,
431
Поликристаллы 233, 402
Полимеры 29, 402, 403
Попипланарная технология
385
Полирование 16, 103, 406,
407, 556, 557
Полирующее травление 556,
557
Положительный столб 79—
81, 131,551
Полоса пропускания акусти-
ческой линии задержки
22, 23
---волноводе 62
---колебательного
контура 208
---световода 64
---, спектр 513
---фильтра 584
— частот 189
Полосковая линия 208, 253,
254, 402, 403, 472, 605
Полосовой фильтр 26, 27,
69, 359, 578, 579, 584
Полуволновой вибратор 120
Полузаказная интег-
ральная схема 175
Полуметаллы 298, 403
Полупроводники 241,403,
527
— аморфные 29, 30, 329, 404
— бесщелевые 149, 404
—, вырождение 74, 75
—, галлий, арсенид 36, 88,
173, 174, 234,238, 319,
404. 408-410, 412-414,
417, 431, 435, 444
—, гермений, см. Германий
— гетеро полярные 99
— гомеополярные 106
—, дефекты 29, 112, 404,
405, 412, 413
—, дырки, см. Дырки
— жидкие 135, 138, 329,
404, 409
— и диэлектрики, контакт
217, 403
— и металлы, контакт
216,217. 398- 401,403
—, индий, фосфид 587
—, инжектирующий
контакт 166, 168, 169
— и полупроводники, кон-
такт 271. 217, 220
— и сверхпроводники, кон-
такт 217
— компенсированные,
см. Компенсирован-
ные полупроводники
—, крамний, см. Кремний
— кристаллические 30, 54,
55, 103. 403, 404
— легировенные 30, 329,
411-413, 443
— магнитные 275, 579
— многодолинные 149
— некристаллические 404
— несобственные 435
—, носители заряда, см.
Носители зеряда
—, пленки, см. Тонкие
пленки
—, примеси 403—405, 411 —
413, 435, 443;
—, — донорные, см. Донор
— примесные 435
-. пробой 436, 437, 438, 621
—, проводимость 30, 193,
403-405, 438, 443. 649
—, сегнетоэлектрики 497
— собственные 403, 404
— стеклообразные522, 523
— узкозонные 404, 566
—, шум 613, 614
—, — лавины 237, 238
—, электроны проводи-
мости 473, 474, 616,
617, 630, 634, 648, 658
электропроводность
590, 649
— п -типа 129, 405
— р-типа 29. 405
Полупроводниковая
пластина 406
---, дефекты 112, 407;
---. отжиг 245, 355
---, полирование 406, 407
---, легирование 548
---, разделение 464
---. скрайбирование
240, 242-244, 508;
---„ совмещение 509, 510
---спутник 254, 389т
---, травление 406
---, шлифование 406
— электроника 407,
408, 462, 528
Полупроводниковое
стекло 522, 523
Полупроводниковые
приборы (устройства)
407, 408, 414
— материалы 407, 408 410,
см. также Полупровод-
ники
---, классификация 408,
409
---. легирование 411 —413
---, очистка 102, 103, 108,
409, 411
---, получение 409—11
---, применение 413, 414
---. структура 404, 411 —
413
---. термообработка 537
Полупроводниковый
болометр 414, 415,
432, 433, 469. 470
— детектор ядерных излу-
чений 111,415, 515
- диод 414, 415, 417, 420
---, варикап 53, 54, 214,
218. 373, 416, 635
---, вопьт-амперная ха-
рактеристика 391,415,
416
---выпрямительный, см.
Выпрямительный полу-
проводниковый диод
-- Ганна 90, 119, 120, 157,
234, 416, 620
---двухбазовый 108 635
---детекторный 110, 111,
416
---, динистор 416, 549
---"длинный" 127
---излучающий, см. Излу-
чающий диод
---импульсный 99. 162,
163, 201
---, инжекционная не-
устойчивость 166, 167,
169
— — инжекционно-про-
летный 167, 236, 405
---, клипперный прибор 72,
201.202
---криоэлектронный
229-231
---лавинно-пролетный, см.
Лавинно-пролетный диод
---лавинный 503
---магниточувстви-
тельный 127, 289
---мезапланарный 390
---обращвнный 333, 416,
635
---ограничительный
334, 335, 376, 416. 494
---параметрический
365, 365, 367, 416. 495
---переключательный
372, 376. 416, 495
---, p-i—n- диод 376, 588
—, планарный 120, 390
— — плоскостной 390, 568
---, сборка 120, 423
--СВЧ 74, 95, 111, 157,
236, 237, 333, 335. 336,
365-367, 372, 416. 509,
568
---силовой 427, 502, 503
---с междолинным пе-
реходом электронов
415, 416, 495, 565
---смесительный 416, 509
---с МОП-структурой 568
— —, стабилотрон 503
---точечный 111, 116, 556
---туннельный 416, 564,
565
---умножительный 416.
568
---фазовращательный 573,
574
---, фотодиод 588
— Шоттки 74, 111 152,
390, 415, 416, 560, 561,
613, 635
---шумовой 416, 509, 613
---Эсаки 564, 565
— квантовый усилитель 417
— пазер 324, 414, 417, 530
---, инверсия населен-
ностей 418
---инжекционный, см.
Инжекционный лазер
---, материалы 234
---многоэлементный 418
---на гетеропереходах 418
---, накачка 242, 418
---, режим работы 242, 243
---, технология 242
---, характеристики 238
— переход 115, 419
---анизотипный 421
---выпрямляющий
74, 99, 198, 376, 420
---, гетеропереход 98,
99, 106, 408, 411,417.
418, 420, 597, 598, 635
---, гомопераход 99,
106, 408, 411. 420, 635
---дырочно-дырочный
161, 635
---изотипный 161. 420
---инжектирующий 421
---невыпрямляющий 420
---неинжектирующий
420, 421
---обратно- и лрямо-
смещенный 152
---плоскостной 421
---, пробой 420, 436-438
---, пространственный
заряд 442
---, ток обратный 332, 333
---, — прямой 443
---точечный 421
---электрон но-дыроч-
ный, см. Электрон-
но-дырочный переход
---электронно-элект-
ронный 635
---эмиттерный 421
— преобразователь Холла 597
— резистор, варистор 54,
469, 470
---монокристалличе-
ский 284, 418, 419, 425
---, термистор 414. 469,
470, 539, 40
---, терморезистор
414, 469, 470,539, 540
---, фоторезистор 350,
414, 469, 470, 590, 591
Полутоновый дисплей 21 3
Поляризация, вектор 421,
422
— диэлектриков 124-127,
213,214, 378,422, 448
— света 423, 439
— электромагнитных волн
177, 199, 232, 422. 423,
439, 626
Поляризованное состояние
422
Поляризованность 421, 422
Поляризуемость 423
— молекул 316
— нелинейных кри-
сталлов 327, 328
Полярон 423
Помехопо давп я ющий
фильтр 584
По мехоустойчив ый
код 189
Пороговый ток генерации
167, 168
— элемент 30, 423
Порошковая металлургия
278, 287, 423. 578
Послеизображение 423
Послесвечение 423
Послеускорание 423
Постоянный магнит 272,
273, 275, 287. 339, 423
424
---центрирующий 601
— резистор 424, 469, 470
---полупроводникоаый
монокристаллический
284, 418, 419, 425
Потенциал зажигания газо-
разрядных приборов 367
— ионизации 130, 1 79. 425,
450
—. контактная разность 217,
218
—, падение в газовом раз-
ряда 79, 130. 131
— химический 596
— электрический 621, 624
— электростетический 621
— электрохимический 596
Потенциалоскол 146, 425.
637
Потенциельная яма
429-431, 450
Потенциальный барьер 415,
425, 450, 564, 565, 593,
634
---Шоттки 119. 152, 163,
167,216, 217, 228, 229,
236, 332. 333, 298-400,
407, 429. 611
- ральеф 70, 1 44, 146. 309
369, 370, 425. 426, 524-
526, 615, 652, 653
Потери в акустических
линиях задержки 22, 23
— гистеризисные 102, 115,
273, 275, 373, 426
— диссипативные 361
— диэлектрические 125, 126,
127, 361. 422
— магнитные 165, 166, 273,
275. 373. 424
УКАЗАТЕЛЬ 681
Поток Бриппюэна 44
— ионный 183
— магнитный 278
— световой 489, 502
— электрической ин-
дукции 426
— электронный, см.
Электронный поток
— энергии 426
Правило Вольта 217
— Ленца 252
Предельный аттенюатор 37
Предметная волна 104 105
Преломление волн 65, 66,
426
Преломления показатель 140,
232, 246. 426
Премиксы 466
П раобразование Френепя
347
— Фурье 347
Преобразователь аналоге
цифровой 17,31, 174
— вентильный, см Вентиль-
ный преобразователь
— встрачно-штыравой 22,
25. 26. 68 69, 444, 447.
448, 473, 585
—, выпрямитель 73. 86, 273,
426, 427, 480
— жидкокристаллический
изображения 138.572
—. инвертор, см. Инвертор
— кодирующий 206
—, конвертер 213
— магнитострикцион-
ный 286, 567
— напряжения 213. 421, 426
— полупроводниковый,
см. Полупроводниковый
преобразователь
— пьезоэлектрический
22. 26, 28, 234, 444, 445,
446, 449, 656
- СВЧ 490
— текстурированный
531,22,656
— тока 426. 427
- фаз 273. 426
— ферромодупяцион-
ный 281,583
- Холла 89, 274, 289.
414,597
— цифро-аналоговый
17,174 606
— частоты 54, 97, 176,
426, 427, 428. 434
— электрических сигна-
лов 146. 205. 434,
465, 505. 636, 637
— электроакустический 22—
26, 531 622. 623, 656
— электродинамиче-
ский 622, 623
— электролюминесцент-
ный 625
— электромагнитный 623
— электро машинный
426, 427. 545
— электронно-лучевой
146. 206, 465, 505,
596, 611.636, 637
— электронно-оптиче-
ский 71. 179, 259, 433,
594, 630, 637, 638, 639
— электростатический 623
— электрохимический 596
— энергии 490
--термоионный 545
--термоэлектронный 545
--термозмиссионный 545
— эпитаксиальный 656
Преобразовательная
техника 426, 427, 428
Прессованный катод 543,
544
Прецессия Пармора 598
— намагниченности 582
Приборна "пожарных
цепочках' 428
— с зарядовой инжекцией
429
— с зарядовой связью 429
Приемник оптическо-
го излучения 432. 433
-----, болометр полупро-
водниковый 414, 415,
432, 433, 469. 470
-----, фотоэлемент
475 588, 594. 595, 624
П риемно-усил ител ьная
крио электронная
система 433, 434
Приемно-усилительная
лампа 434
---. гексод 434
---, гептод 434
---, диод 300, 434
---, диод-пентод 434
---комбинированная 210
---лучевая 2579, 434
---металлическая 296
---металлокерамиче-
ская 297, 331
---, механотрон 300
---, октод 434
---пальчиковая 210, 296,
364
---, пентагрид 434
---, пентод 368, 434
---сверхминиатюрная 485
---со вторичной эмис-
сией 251, 434
---с катодной сеткой 434
---смесительная 509
---стеклянная 523
---, тетрод 300, 434, 545
---, триод 300, 434, 563
---триод-пентод 434
---, характеристика,
крутизна 235
---электрометриче-
ская 488
Приемные электронно-луче-
вые приборы 434, 435,
457
---индикаторные 165,
435
---мно го пучковые 309,
310
---проекционные 439, 440
Приемочный контроль 192
Призма 234, 347, 499, 500
Примеси акцепторные 88,
124, 149, 404, 405, 411-
413, 435
— в кристаллах 112, 113,
601,602
— в полупроводниках,
см. Полупроводники
— донорные, см. Донор
— легирующие 157, 182, 435
---, введение 180, 181,
411-413, 518
— лимитируемые 102
— остаточные 435
—, удаление 102, 103, 148,
180, 183, 379, см. также
Травление
Примесная зона 435
Примесные уровни 435. 473
Примесный полупро-
водник 435, 436
— фотоэффект 436, 436
Принцип Гюйгенса—
Франеля 123
— зарядовой связи 429
— неопределенности 193,
328
— суперпозиции 177
Припоечное стекло 436, 522
Припои 436, 522
Пробивное напряжение
437, 438, 618, 619
Пробой в полупровод-
никах 436. 437, 438, 621
— вторичный 438
— газа 436; 621
— диэлектриков 124, 125,
436, 437, 621
— Зенера 420, 436
— искрового разрядника
184
— павинно-тепловой
237, 436. 438
— лавинный 236, 237, 416,
420, 436-438, 503, 520
— р п- лерахода 635
— первичный 438
— поверхностный 420
— приборов полупро-
водниковых 123, 167,
236, 237, 415, 416, 420,
436, 437. 438, 503, 621
---электровакуумных
619, 621
— тепловой 420, 437, 438
— туннельный 520
— электрический 415, 416,
420, 436, 437, 520, 621
Проводимость, см. также
Электропроводность
— активная плазмы 87
— дифференциальная
123, 405, 437
— дырочная 131, 438
—, зона, 29, 59, 402, 438, см.
также Зонная теория
— ионная 180, 648,
— и- типа 438
— наведанная 615
— односторонняя 54
— р- типа 438
— полупроводников 30,
193, 405, 438, 443, 649
— примесная 649
— прыжковая 30, 329, 443
— собственная 404, 649
—, тип, инверсия 163
—, фотопроводимость
30, 405, 426, 436,
538, 588, 590, 59Э-595
— электрическая 621, 649
— электронная 438, 630,
631,648
— электронно-ионная 649
Проводная связь 189
Проводник печатный 376
Проводящее покрытие
438, 439, 553
Проволочный резистор 439
Программная логика 463
Программный регулятор
468
Прогрессивная разверт
ка 464
Проектор ионный 183,
184
— электронный 20, 645
Проекционное экспони-
рование 510, 511
Проекционный элект-
ронно-лучевой при-
бор 200, 439, 440
Прожектор электронный 57,
165, 310, 315, 354, 355,
357, 390, 600, 645, 646
"Прокол" базы транзистора,
см. Смыкания эффект
Пролетное запаздыва
ние 236
Пролетный клистрон 95,
202, 203, 290, 355, 495
Промышленный робот 440,
480
Пропитанный кетод 542, 544
Пропитка 440, 441
Пропиточные компаунды
441
Просвечивающий электрон-
но-лучевой прибор 441
Пространственная ча-
стота 441, 442
--, фильтрация 585
П ро стран ственно-в ра-
мен ной модулятор света
341, 343, 439, 441
Пространственные гар-
моники 441,442, 504
Пространственный за-
ряд 218, 442
Простральный анод
476, 477
Протон 654, 655
Процессор 442
— акустооптический 24, 25
— акустоэпектронный 27
— оптический 341,347
— проблемно-ориенти-
рованный 443
— функционально-
ориентированный 442
Прыжковая проводимость
30, 443
Прямой ток перехода 443
Пуассона распредаление 443
— уравнение 442, 443
Пузырьковая кемера
111.226
Пупа—Френкеля эффект 649
Пульт абонентский 536
— управления 17
--ЭВМ 442. 443, 444
Пусковой ток 251
Пучки ионные 180—183
— молекулярные и
атомные 316
Пушка адиабатическая 21,
27, 264, 290
— магнетронная 21,166,
264, 265
— электронная 631, 632—
634
Пьезо-.. 444
Пьезо генератор 445, 446
Пьезокерамика 198, 422,
444, 445, 449
Пьезокристаллы 444, 449
Пьезополупроводники
405, 444. 448
Пьезоприемник 444,
445, 446
Пьезофипьтр 27, 320,
447-449, 459, 462, 585
Пьезоэлектрики 234, 320,
378, 409, 422, 444, 445-
448
Пьезоэлектрические
приборы 445
Пьезоэлектрический вибра-
тор 445, 446, 447, 449
— преобразователь 26,
444, 445, 446, 448, 449
— резонатор 26, 28,
198, 445, 446. 447, 472
— фильтр 27, 320, 447,
448, 449, 459, 462, 585
П ьезоэлек тричество
444, 445, 448
Пьезоэлектроника 448, 449
Пьезоэлемент 198, 445, 449,
466
Пятно катодное 1 38, 150,
190, 191, 480, 617
Р
Работа выхода электронов
153, 338, 433, 434. 450
Работоспособность 434, 450,
451,468, 476
Радиационная стой-
кость 450, 451,522
Радиационное легирова-
ние 413
Радиационные эффекты
450, 451
Радиационный награв 451
Радио. .. 451
Радиовидение 451
Радиовизор 451
Радио волновод 59—62
Радиоволны 32, 33, 178,
451, 469
Радиовысотомер 452, 457
Радио го по грамма 452
Радиоголография 104, 105,
452
Радиодальномер 108, 457
Радиозонд 452
Радиоизмерения 71,
452, 453, 454
Радиоизмерительн ые
приборы 452—454
Радиоимпульс 162, 454,
621,623
Радио ин терферо метр 178
Радио капсула 458
Радиокерамика 38, 454
Радиокомпас 454, 455, 457
Радиолокатор 452
Радиолокационная стенция
86, 455, 457, 504-506
Радиолокационный ин-
дикатор 191,456, 457
Радиолокация 340, 455,
456
Радиомаяк 457
Радиометр 433, 457, 460
Радионавигационные
устройства 457
---. радиовысотомер
452, 457
---. радиодальномер
108, 457
---, радиокомпас 454,
455, 457, 458
---, радиомаяк 457
---, радиопеленгатор
454, 455, 457,458
Радиоол тика 348
Радиопеленгатор 454,
455, 457, 458
Радиопередатчик 458,
459, 460
Радио пил юл я 458
Радиоприемник 20, 36, 46,
426, 458, 459
Радиорелейнея линия
связи 459
Радиосвязь 189,222,
342, 459, 460
Радиосигнал 175, 177, 460
Радиоспектроскоп 194
Радиостанция 455, 459, 460
Радиотелеметрия 460, 534
Радиотелескоп 34, 457, 460
Радиотеодолит 460, 461
Радиотеплопокацион
ная станция 457, 461
Радиотехника 162, 461, 462
Радиоуправление 462
Радиоэлектроника 461
Радиоэлектронная ап-
паратура 482, 463
Разборная генераторнея
лампа 463
— рантгеновская трубка 477
Развертка 80, 81,93, 94,
201,441, 483. 464, 505
Развертывающий электрон-
но-пучевой прибор 441
Разделение пластин 464
Разер 196
Размагничивание 364, 424,
464, 601
Размерные эффекты 115,
411,464, 465
Разрешающая способ-
ность 123, 254, 255,
343, 465, 469, 639
Разрядник блокировки
перадатчика 155—157
— защиты приемника 155,
156, 493, 494
— ионный 184
— искровой 184, 86, 123
— резонансный 155, 156
- СВЧ 86, 155, 156, 334,
493. 494
Разъем 511—513
Рамана— Ната дифракция 24
Рамановское рассеяние 506
Рамочная антенна 32, 33
Распознавание изображения
376
Распраделение Бозе-
Эйнштейна 43, 325, 389,
486, 517, 596
— Больцмана 43, 75, 325,
643
— Гаусса 91, 612
- Гиббса 521,596
— Максвелла 291, 521
— нормальное 91
— примесей в полупровод-
никовых материалах 413
— Пуассона 443
— Ферми—Дирака 75, 325,
398, 404, 517, 521,575,
596. 627
Ра сп ре дал и тельный кетод
544
Распыление диодное 182
— ионное 180, 181, 182,
185, 191,296, 379, 380
— ионно-плазменное 183
— катодное 181,191
— магнетронное 182
— триодное 182
Рассеяние во пн 465
— света, см. Вынужденное
рассеяние света
— частиц, сечения 153
Растр 93, 284, 285, 441,463,
464. 465
Рашба—Толпыго формула
169
Реактивная ламла 465, 314
Реактивное травление 362
Реактопласты 465, 466
Ребикон 466, 370
Реверсивный оптиче-
ский диск 55, 56
Реверсная фокуси-
ровка 272, 486, 467
Рагистр 17, 467
Регулировочный резистор
467
Регулирующая лампе 467,
551
Регулятор 426, 427, 467,
468, 537
Режекторный заграж-
дающий фильтр 584
Резервирование 468, 469
Резервный гальваниче-
ский элемент 88
— источник тока 469, 536
— элемент 468
Резист 254—256, 380. 469
—, ионорезист 469
—, рантгенорезист 183, 184,
255-257, 489, 478, 479
—, фоторазистор 171, 180,
182, 183, 255,256, 343.
345, 469, 509, 510. 590
—, электронорезист 180,
183. 255-257, 469, 648
682 УКАЗАТЕЛЬ
Резистивно-емкостная
транзисторная логике
471
— схема 170
Резистивные материалы
364, 390, 469, 470. 553
— элементы 397, 469, 470
Резистор 364, 469
- балластный 321
—, варистор 54, 469, 470
— высокочастотный 75
—, датчик 371,469, 470
— диффузионный 171, 419,
425
— керметный 199, 439
— лакосажевый 248
—, магниторезистор (ы)
284, 285, 289, 371,469
— пераменный 373, 374,
397, 469, 470
—, подгонка в номинал
245, 394, 395
— подстроечный 373, 374,
397
— полупроводниковый,
см. Полупроводниковый
разистор
— постоянный 469, 470
— прецизионный 586
— проволочный 439
— регулировочный 467, 374
—, сборка 471, 470
—, тензорезистор 5 3S
—, термистор 414, 469,
470, 539, 540
—, терморазистор 414, 469,
470, 539, 540
— фольговый 439, 586
—. фоторазистор 57, 170,
175, 176, 210, 350, 351,
407,414, 433, 469, 470,
475,590, 591,594
Резисторная микросхе-
ма 470, 471
Резка 16, 103, 244, 245
Резнатрон 97, 471
Резонанс 471
— антиферромагнитный
278,517
— вторично-электронный
203
— естественный 582
— магнитный, см. Маг-
нитный разонанс
— параллельный 471, 472
— параметрический 365
— последовательный
197, 198, 471,472
— токов 208, 471
— ферримагнитный 582
— ферромагнитный 100—
102,266, 270, 274, 276,
428,517, 577,582
— циклотронный 289—
291,403, 602
— элактронный пара-
магнитный 364, 642, 643
Резонанснея частоте
471,472
Резонансные кривые
207, 208, 471,472
Резонатор 472
— активный 203
— акустический 26-28, 472
— акустоэлектронный 27
— Гельмгольца 472
— гиромагнитный 100,
101.284, 286, 472
— дисперсионный 139
— диэлектрический 127
—, добротность 101, 127,
128,203, 229,242, 247,
348, 447, 472, 473
— кварцевый 26, 198, 446
— кольцевой 209, 348^
— криоэлектронный 229
— линейный 348
— на поверхностных акусти-
ческих волнах 27, 359,
473
— объемный, см. Объемный
разонатор
— оптический 76, 77, 194,
239, 241-243, 247, 313,
344. 347, 348, 441
— открытый 290, 334, 347,
348, 351,358, 359
— пассивный 203
— пьезоэлектрический
27, 28, 198, 445, 446,
447, 472
— сверхпроводящий 230
— Фабри—Перо 175
— ферритовый 576—579
— электромагнитный 333
Ракомбинационная неустой-
чивость 473, 552
Рекомбинационные волны
381, 473
Рекомбинация носителей
заряда 97, 324, 393. 405,
412, 473, 634
Рекристаллизация 402
Ректификация 103
Рекуперация энергии
электронов 208, 474
Релаксационные колебания
474
Релаксационный генератор
42, 43,94-96, 159, 162,
474, 587
Релаксация 474
—, врамя 259, 270, 474
— магнитная 270, 267
— слин-рашеточная 324,
517, 518
— спин-спиновая 518
Реле 474, 475
— бесконтактное 462
— в автоматах 16, 17
— оптическое 350
— оптоэлектронное 462
— электромагнитное 462,
475
— электронное 423, 475
Рельеф потенциальный 70,
144, 146, 309, 369, 370,
425, 426, 524-526, 615,
652, 653
Релятивистская высоко-
частотная электроника
155, 242,475, 476, 594
Ралятивистские эффек-
ты 475, 476
Релятивистский электрон-
ный поток 475, 476, 643
Ремонтопригодность 476,
513
Рентгеновидикон 476
Рентгеновская трубка 32,
38, 50, 476, 477, 478,
523, 543, 544, 624
Рантгеновские лучи 478
Рентгеновский микро-
анализа тор 477, 478
Рентгеновский микроскоп
478
Рантгеновское излучение
116, 180, 476, 477,478,
479, 556
Рентгенолитография 255—
257, 305, 408, 478, 479
Рантгенолюминесценция 259
Рентгенолюминофор259
Рентгенорезист 183,184,
255-257, 469, 478, 479
Рантгено-телевизионный
микроскоп 479
Рентгеношаблон 479, 480
Рентгено-электронная
спектроскопия 116, 118
Репродукционная преци-
зионная фотокамера 479
Ретранслятор 177, 479, 480
Рефрак то матр 108
Решающее устройство 31
--, усилитель 339, 480
Решетка антенная 452, 456
--фазированная 32, 33
— дифракционная 104, 105,
115, 122, 123, 135, 175,
176, 499, 500
Рига—Лелюка эффект 480,
537
Рида модифицирован-
ные структуры 236, 237
Рида—Соломона код 607
Ричардсона—Дэш мана
уравнение 542
Ричардсона эффект 542
Робототехника 18
Робототехнический
комплекс 480
РОС-лазер 242, 480
Ртутная лампа 84, 179, 451
Ртутно-ксеноновая
лампа 84
Ртутный аентиль 54, 73, 85,
86, 138, 150, 190, 191,
356, 426, 427, 480, 481,
617
Ртуть 481
— теллурид 234, 410
Рубин 29. 232, 234, 238, 239.
241,319, 481
Рубиновый лазер 194,
327, 340, 481,520, 530
Рупорнея антенна 32—34
Рупорный волновод 175,
176
Рэлея волны 392, 393
— закон 324
— критерий 255
— формула 140
Рэлея—Джинса закон 457
С
Са модефок у си ров ка
свете 246, 327
Самодиффузия 123
Самоиндукция, коэф-
фициент 166
Са мои ндуци рован ная
прозрачность 481
Самосведение 600
Свмосканировение 81, 82
Самостоятельный газовый
разряд 18, 78, 79, 85. 86,
551
Са мостя гивение газового
разряда 78, 79, 376, 377
Самофокусировка света
135, 199, 246, 326, 481
Санатрон 162
Саньяка эффект 247
Сапфир 29, 173, 203, 204,
234, 319 481, 482
Сатикон 57, 370, 482, 525
Сборка диодная 120, 423
— интегральных схем 545
— рези сто рн ея 470, 471
— транзисторная 560
Сборочное оборудование
482, 483
Сварка 19, 20, 244, 483, 484
— давлением 483
Сверочное оборудование
484, 485
Сверхбольшая интегральная
схема 157, 158, 172-174,
257, 305, 306, 408
Сверхвысокие частоты 452
Сверхвязкость 267
Сверхминиатюрнея лампа
485
--стержнеаая 523
Сверхнизкие температуры
226
Сверхпроводимость
114, 115, 193, 219,
228-231,298. 485. 486
Сверхпроводники 114, 217,
219. 486, 507
— и полупроводники,
контакт 217
Сверхпроводниковая интег-
ральная схема 486, 487
Сверхпроводящая ке-
рамика 115
Св ерхлро водя щие
пленки 554
Сверхпроводящий кванто-
вый интерференционный
прибор 507, 508
Сверхрашетки 99, 308, 411,
486, 487
Сверхскоростная интеграль-
ная схема 172, 307, 487
Свет, см. также Оптическое
излучение, Световой
поток
— видимый 599
—, источники, см. Газораз-
рядные источники света
—, канализация, см. Све-
товод
—, квант 193, 589
—, параметрический генера-
тор 426
—, поляризация 423
—, преобразование ча-
стоты 325, 326
—, самофокусировка
326, 327, 481
—, сила 502
—, скорость распростра-
нения 481
Светлота цвета 208, 599
Световая чувствительность
588
Световод 462, 487, 488
— волоконный 63—67,
350, 500, 585
— градиентный 63, 64
Световой керандаш 488. 489
Световой поток 489, 502,
506, см. также Оптиче-
ское излучение. Свет
Светодальномер 108
Светодиод 151,489, 635
Светодиодная накачка 489
Светоклапанный элект-
ронно-лучевой при-
бор 165, 179, 489
Светолучевой осцил-
лограф 353, 354
Светотехнические стек-
ла 522
Светочувствительные
материелы, см. Разисты
Свечение анодное 79—83
86, 258, 259
Свинец 490
— селанид 409, 410, 490
— сульфид 409, 410, 490
— теллурид 234, 409—411
Свип-генеретор 160, 490
Свободная меска 292, 295
СВЧ выпрямитель 74. 490
СВЧ ганератор94, 196,
250-264, 453, 495
---, автогенератор 520
---Ганна 95, 96
---квантовый 289—291
---, минитрон 308
---обратной волны 332
---, параметры, изме-
рения 155, 156
--- полупроводнико-
вый 95, 96, 405
---шума 87,238, 490
СВЧ диод, варикап 54, 568
---выпрямительный,
см. Выпрямитель-
ный полупроводни-
ковый диод
---Ганна 90, 119, 120,
157,234, 416, 620
---генераторный 90,
119, 120, 157, 234,
236,237, 416
---детекторный 74,
111,217, 232, 333, 416
---лавинно-пролетный 157,
217,238, 237, 238,416
---обращенный 333, 416
---ограничительный
334, 335, 372, 376
---параметрический 95,
365, 366, 367, 416, 495
---переключательный
333, 372, 376, 416, 495
---полупроводниковый
74,95, 111, 157,236,
237, 333. 335, 336, 365-
367, 372, 416, 509, 568
---смесительный 111, 157,
217, 232, 333, 416, 509
---туннельный 111, 416
---у множительный 568,
416
---Шоттки, см. Шоттки
ДИОД
СВЧ интегральная схема
125, 253, 414, 456, 462,
491, 492
СВЧ коммутатор 87, 497
СВЧ ограничитель 86,
334, 335, 372, 376,
492, 493, 494, 577, 578
СВЧ разрядник 86 155, 156,
334, 451,493, 494, 559
СВЧ триод 96, 97, 494.
495, 563
СВЧ электроника 495,
496, 528, см. также
СВЧ приборы
Связь акустическая 28, 189
— водородная 233
— гельваническая 88
— емкостная 88, 132
— зарядовая, см. Заря-
довая связь
— звуковая 189
— индуктивная 88. 165
— ионная 527
— , канал 189
— ковалентная 527
— космическея 222, 223
— лазерная 189, 341. 342
— магнитомеханическая 286
— металлическая 298, 527
— обратная, см, Обрет-
ная связь
— проводная 189
—, радиосвязь
—, сопротивление 513
— факсимильная 574
— химическая 233, 527
— электрическая, см.
Электрическея связь
— электромеханиче-
ская 444. 627
Сглаживающий фильтр 584
Сдвиг найтовский 659
— фаз 574
Сегнетова соль 318, 444. 496
Свгнетокерамика 198 234,
378, 422
Сегнетомагнетики 275
Свгнетополупро водники
497
Сегнетоэластики 496, 497
Сагнетоэлектрики 54, 432,
496, 583
—, диэлектрическая про-
ницаемость 125
—.диэлектрические потери
126
—, диэлектрический гистере-
зис 126, 127
— и антисегнетоэлект-
рики 35
— керамические 198, 234,
378, 422
—, коэрцитивная сила 223
—, параэлектрики 35. 124,
228, 230, 367
—, переполяризация 422
—, поляризация 422
—, полупроводник 497, 409
—, старение 521
—, температура Кюри 235
—, ферроэлектрики 583
—, электрические доме-
ны 496-498, 620
—, электрострикция 651
Сегн ето эл ек три чество
422, 496, 497, 498
Седиментация 498
Секон 370, 498, 499, 524
Селективное травление
499. 556, 557
Селектор импульсов 162,
498, 499. 504
Селекция мод 499, 500, 514
— частотная 458, 459
Селен 408, 412, 444, 500
Сапфок 66, 67, 500
Сенсорный переключа-
тель 500, 501
Сера 412, 413, 501
Серабрание 501
Сарабро 32, 412, 501, 502
Свтке теневая 535
— электровакуумного
прибора 32, 502
Сеточное напряжение
32, 153, 154
Сеточное управление
250, 502, 545, 547, 548
Сеточный ток 154, 502
Сила коэрцитивная
223, 267, 274, 276,
281,287. 353, 464
— Лоран ца 146, 147,
252, 257, 264, 271,
405, 597, 602, 624, 643
— магнитодвижущая 279
— намегничивающая 279
— оптическая 268, 650
— света 502
— электрического тока
502, 503, 153, 157
— электродвижущая, см.
Электродвижущей сила
Силовой полупровод-
никовый диод 427, 502
Сингония 230, 231
Синтезатор частот 426, 503
Синхронизатор 503, 504
Синхронизация мод 313,
504
Синхронизированный
магнетрон 262, 504
Синхронизм электронов и
волн 107, 249, 251,262-
265, 504
Синхротрон 572
Синхрофазотрон 572
Синхроциклотрон 572
СИС-контакты 228, 229
Система автоколеба-
тельная 95, 207
— автоматизированная,
см. Автоматизиро-
ванная система
УКАЗАТЕЛЬ 683
— гибкая производст-
венная 100
— замедляющая, см.
Замедляющая системе
— ионно-оптическая
180, 344
— квантовая 193, 197 654,
655
— кибернетическая 200
— колебательная см. Копе-
бательные системы
— корректирующая 637, 638
— неупорядоченная
329, 404 443
— оптическая 344, 506
— отклоняющая 355, 357,
358
— передачи данных 368, 369
— позиционирования 398
— резонаторная 261,262
— тепеконтроля 533
— тепемеханическая 533
— транспортная 561, 562
— управления качеством
— фокусирующе-отк-
лоняющая 272, 586
---фокусирующая
202, 272, 273
— электродинамиче
скан 552, 624, 625
— электронно-оптическая
180.344,552,637 638
Системотехника 17 505.
526
Ситалпы 505
С ИТ-транзистор 400
Сканер 25 113
Сканирование 463, 505
Сканирующий микроскоп
23,24. 116
Сканистор 350, 506
Скаттрон 475, 506
Скважность 162, 506, 507
Сквид 125. 173, 226,
229,231 281,507.508
Скиатрон 191,508
Скин-слой 299 508
Скин-эффект 75, 86. 299,
361 508
Склеивание 508
Скорость генерации и
драй фа носителей заряда
97 1 30. 236. 395, 405
— групповая см. Груп-
повая скорость
—, доплеровский изме-
ритель 129, 1 30
— фазовая 140 573
Скрайбирование 240, 242—
244 464. 508
Скрытое изображение 652,
653
Скрытый слой 384
Слой двойной элект-
рический 634, 635
— запирающий 236, 332
— обедненный 332. 634, 635
— переходный барьер-
ный 216, 21 7
— скрытый 384
— эпитаксиальный 382—389,
411 412 656, 657 658
Слуховой аппарат 508
Смектические жидкие кри-
сталлы 133—135. 137
138
Смеситель 228. 229, 426.
433, 509
Смесительная пампа 509
---.гексод 91 502 509
---, гептод 97. 434 509
— комбинированная 509
---, октод 338, 434, 509
---. пентагрид 338 368 434,
509
---. триод гептод 509
---, триод-пентод 509
Смесительный СВЧ
диод 111,157. 217.
232 333. 416, 509
Смещение, ток 621
— электрическое 618. 622
Смол ы 509
Смыкания эффект 509
Собственная проводимость
509, 649
Собственные вопны 62, 313
Соамещения и экспониро-
вания установка 509 510
Совпадений метод 82
— схе^а 510, 511
Соединитель 511. 512, 513
— волоконно-оптиче-
ский 65, 67, 500. 512
Соленоид 272. 339
Солнечная бага рая 30,
223, 234, 324, 329,
414, 512, 513, 514
Соотношение неопрадапен
ностей, см. Неопреде-
ленностей принцип
— Онсагера 521
— Эйнштейна 405
Сопротивление волновое 62,
63, 283, 403,513
— комплексное 471
— магнитное 272
— связи 513
— тепловое 536 420
— холловское 597, 598
— электрическое, см. Элек
трическое сопротивление
Сорбционный вакуум-
ный насос 51,52
Соударания частиц 513
Сохраняемость электрон
ных приборов 323, 513
Спектр излучения ин-
фракрасного 179
---лазерного 513, 514
---электромагнитного
414, 415
— магнитный 275, 276
— магнитостатических
колебаний 284, 285
— о же-электронов 117, 335
— поглощения 134, 195
— сигнала 513
— энергии электронов 149
Спектральная лампа 84, 85
— плотность шума 612, 613
— характеристика 514
— чувствительность 588, 591
Спектральные гармоники
441
Спектральный анализ 514,
515, 516
Спектрограф 516
Спектрометр 123, 335, 336,
414.415,514.515 516
Спектрометрия 515, 516
Спектроскопия 116—118,
241.275, 276, 514, 516
Спектрофотометр 506, 516
Спин 278,516. 517
Спиновая температура 634
Спиновое квантовое
число 517
Спиновые вопны 63,
270 428 517.518
Спин-орбитапьное взаи-
модействие 517
Спин решеточная ралакса-
ция 270, 324,517, 518
Спин-решеточное взаи-
модействие 270
Спин-слиновая релак-
сация 270, 518
Спин спиновое взаимодей-
ствие 270, 518, 634 659
Спиральная развертка 464
Спиратрон 518. 609
Сплавно-диффузион-
ный транзистор 518
Сллевной транзистор
213, 509. 518 575
Спонтанное излучение
518. 193-195
Спусковая схема 518
Спусковое устройство 518ш
---, триггер 563
Срада активная 21, 76—
78, 106, 163. 194.
196, 238-243, 323
— анизотропная 102
— гиротролная 101,
102, 232, 270, 579
— запоминающая 145
---оптическая 145. 340.
341,342, 343
— маточная 231
— нелинейная 326
— технологическая 547
Средняя наработка до
отказа 38
Средние частоты 452
Сродство к электрону
518. 519, 589
Срок службы 323, 513
Стабилизатор 84 234,
321, 367, 467,468,
503, 519, 520 577
Стабилитрон 99, 436,
438, 519, 520, 635
Стабилотрон 503, 520
— биполярный 99
— газоразрядный 86, 220,
417
— магнетронного типа 94,
264, 390
— полупроводниковый
99 416
Стандартизация между-
народная 295, 330
—, нормативно-техниче-
ские документы 330
Стандарт квантовый 196.
223, 230, 453, 495
Станция метеорологическая,
радиозонд 452
— радиолокационная
452, 455, 461
— радиотеппопока-
ционная 457, 461
— терминальная 375
Старение диэлектри-
ков 520, 521
Статистическая тер-
модинамика 521
— физика 521
Статический рагуля
тор 468
Статотрон 521, 522
Стекло кварцевое
63, 64, 197 522
—, моллирование 317
— неорганическое 522, 523
— лрипоечное 438, 522
Стеклообразное состояние
29
Стеклообразные полу-
проводники 522, 523
Стеклоэмали 522
Стеклянная пампа 133, 523
Стенд испытательный 186
Степанова метод 319, 411
Степень ионизации 180, 391
— интеграции 172—174, 177
— перекрытия электродов
29
Стержневая лампа 502, 523
Стерилизация воды 58, 59
Стефана—Больцмана закон
389
Стимулированное излу-
чение 72, 73, 193—197,
238, 644
Стирание информации 191,
523
Сток полевого транзистора
399-401
Сто кбаргера— Бридж-
мена метод 318, 319
Стол автоматизирован
ный монтажный 19
— координатный 220
Столб выпрямительный 74,
415
— положительный газо-
вого разряда 79—81,551
Столетова закон 593
Стоунли волна 392
Стоячие вопны 38, 209
360, 366, 524
Страты 79, 478, 474, 551
Стриммерный лазер 417
Стробоскопический ос-
циллограф 354, 355, 453
— метод измерения вре-
менных интервалов 69
Стронций, титанат 234, 367
Строчная развертка 463, 464
Структура биполярная 40
— гетеро- и гомо эпитек
спальная 411,656
— доменная 273, 274, 276,
277
— жидкокристалличе-
ская ориентирован-
ная 136. 1 37, 138
- КНД 224, 225
-К НС 161 173,203,204,
224
— крамниевая, см.
Кремниевая структура
- МДМ 125, 294, 317
— МДП, см. МДП-структура
— меза- 295
— металл—диэлектрик—
металл 294
— металл—диэлектрик —
полупроводник 294. 295
- МНОП 294. 295
- МНП 294
- МОМ 317, 433
- МОП 294. 568
- ПМП 558
— тиристорная 451?
— транзисторная 506
— злитаксиепьная, см.
Эпитаксиальная струк-
тура
Ступенчатая развертка 464
Субгармоники 91
Сублимация 103
Супер.. . 524
Супервидикон 524
-, секон 370, 498, 499, 524
—, суперкрамникон 370, 524
Супериконоскоп 161,369,
370, 524
Суперкремникон 370, 524
Суперортикон 71, 352
524,525, 615
Супер-ЭВМ 306
Суперэмитрон 370
Сурьма 149, 403, 412, 413
Сурьмяно-цезиевый ка-
тод 588, 589
Сухое травление 557
Сушка 254, 525
Сфалерит 233, 235, 318,
408, 409
Сферикон 370
Сферическая аберрация 15
Схема Дарлингтона 571,572
— интегральней, см. Ин-
тегральная схема
— совладений 510, 511
— спусковая 518
Схемотехника 17, 525,
526. 545, 596
Сцинтилляционный
счетчик 111,259, 515,
526
Счетно-индикаторный
прибор 526
Счетчик Гайгера—Мюл-
лера 90, 91, 111
— квантовый 196
— пропорциональный 111
— фотонов 433
— сцинтилляционный
111,259, 515, 526
Считывание информа
ции 143, 144, 526
---в передающем элект-
ронно-лучевом приборе
369
---- в полупроводниковых
индикаторах 151, 152
---неразрушаемое 145
---разрушаемое 145
---срадства, см. Заломи
нающие устройства
— скрытого изображе-
ния 652, 653
Таймер 527
Тактовая частота 487
Таллий 527
Тангенс угла потерь 125,
126, 214, 273, 275, 282,
367, 454
Тантал 527
Таситрон 527
Таунсендоновский раз-
ряд 551
Твердое тело 527, 528
Твердотельная элект-
роника 528
Твердотельный пазер
68, 194,239,252, 528
---, активные срады и эле-
менты 21. 22, 138, 530
---.излучатели 150,
151,242, 243
---кольцевой 500
---миниатюрные 530
---на алюмоиттрие-
вом гранате 529
---на ионных кри-
сталлах 530
---на стеклах 529, 530
---на центрах окраски 530
---перестраиваемые 530
---, пиротехническая
накачка 378
--- полупроводнико-
вый, см. Полулро
во дни ко в ыи пазер
---, ражимы работы 242,
243
---рубиновый 529, 530
---, селекция мод 500
---, технология 241,242
---, характеристики 238
— электронный микроохла-
дитель 530
Твердые растворы 530, 531
Твистрон 531
"Твист" эффект 133—138
Текстурированный пре-
образователь 531, 656
Теле . 531
Телеавтоматическая си-
стема управления 533
Телевидение 246, 532
Телевизионнея пере-
дающая камера 369
— трубка передающая 369,
370, 423, 433, 521,522
---приемная 433
Телевизионные методы
контроля 112, 531, 533,
546
Телевизор 45, 531, 532, 533
Телеграфные уравнения 253
Телекамера 369
Телекинопередатчик 533
Телекинопроектор 533
Телекодовая связь, см.
Перадача данных
Телемеханика 533, 534
Телемеханическея си-
стема 533
Телеобработке данных 534
Телескоп 340
Телетайп 536
Телеуправление, систе-
мы 533
Телефон 45, 531,536
Телпур 29, 30. 408, 412, 413
Темновой ток 534, 591, 595
Температура (ы) 534
- Дебая 108. 109, 634
— измерения 153, 507,
534, 537
— ионная 634
— криогенные 226, 227—231
— Кюри, см. Кюри тем-
пература
— низкие 226
— рабочая оксидного
катода 338
— сверхнизкие 226
— спиновая 634
— цветовая 601
— шумовая 38, 228, 230,
612, 613. 614
— электронная 106, 634
Тем пера турно частот-
ная характеристика 447
Температурная шкала
534, 537
Температурный коэффи-
циент диэлектрической
проницаемости 454
---емкости 54
---задаржки 22, 23, 27
---сопротивления 470
---честоты 101
Теневая маска 534, 535, 600
Теневея сетка 535
Тензодатчик, материалы 234
Тензорезистивный эффект
622
Тензоразистор 535
Теодолит 281,460, 461
Теорама Блоха 149
— Буша 44, 45
— Найквиста 323
— Флоке 442
Теория зонная, см.
Зонная теория
Тепловая батарея 536
— линза 536
— труба 535
Тепловизор 535, 536
Тепловое сопротивление
536
Тепловой вакуумметр 47
— генератор шума 491
— мост 227
Терменвокс 627
Терминал 375, 536
Термистор 414, 469, 470,
539. 540
Термическая ионизация 536
— обработка, см. Термооб-
работка
Термо,. 536
Термоавтоэлектрон-
ная эмиссия 536
Термоволновой мик-
роскоп 536
684 УКАЗАТЕЛЬ
Термодесорбция 536, 538
Термодинамическая темпе-
ратурная шкала 534, 537
Термодиод 537
Термо диффузия 103, 124
Термоионизация 180
Термоионная эмиссия 181
655
Термоионный преобра-
зователь энергии 545
Термоиспарение 296
Термомагнитные эффекты
346, 405, 536, 537
---Риги—Лелюка 480
Термометрия 153, 507,
534, 537
Термообработка 537, 538
Термооптические эффекты
133, 135
Термопара 537, 538,
540, 541,545
Термопарный вакуумметр 47
Термоп гастическая за-
пись 144, 538, 539, 633
Термопластичные пластмас-
сы 465, 538, 539
Термопласты 465, 538, 539
Термореактивные
пластмассы 465, 466
Терморазистор 414,
469, 470, 539, 540
Термостат 227
Термостойкость элект-
ронных приборов 540
Термотренировка 562, 563
Термоциклирование 540
Термоэдс 538, 540, 541,544
Термоэлектрическая
батерая 541, 544
Термоэлектрические явле-
ния 538, 540, 544, 545
Термоэлектричаский
вакуумметр сопро-
тивления 47
— генератор 541, 545
— модуль 530, 531
Термоэлектрическое
охлаждающее уст-
ройство 541, 545
Термо электрогенера-
тор 541,545
Термо электрод 538
Термоэлектронная эмис-
сия 20, 35, 36, 252, 298,
299, 536, 542, 543-545,
588, 598, 628, 634, 655
Термоэлектронный ка-
тод 190, 542, 544
---косвенного накала,
подогреватели 395, 396
---оксидный, см. Ок-
сидный катод
— испаритель 185
— преобразователь энергии
545
Термо электрооптические
эффекты, см. Электро-
термооптические эф-
фекты
Термоэлемент 414, 431,
540, 541,544, 545
Термоэмиссионный
преобразователь
энергии 545
Тесламетр 280, 281
Тестер 157
Тестовая стуктура 545
Тетрод 545, 546, 624
Техника вакуумная на-
пылительная 48, 49,
296, 356, 379
— импульснея 162
— криогенная 226, 227—231
- лазерная 193, 243, 244
— праобразовательная
526, 427, 428
—, радиотехника, см. Радио-
техника
—, системотахника 17, 505,
526
—, схемотехника 17, 515,
545, 596
—, электротехника, см.
Электротехника
^Техническая диагно-
стика 546
I ехнические условия 546
Технический контроль
174, 546, 547
---визуальный 186, 546
---встроенный 69, 70,
174, 546
---входной 71, 1 74, 192,
546
---, средства 547, 548
---, телевизионные ме-
тоды 112, 531,533, 546
Технологическая оо
настка 547
Технологические среды 547
— —, газы, очистка 362, 363
Технология безлюднея 307
— изопланарная 385— 387
— ионно-плазменная
180, 182, 183, 380, 469
— лазерная 240—243,
244, 245, 246
— плазменная, см.
Плазменная технология
— планарная, см. Пла-
нерная технология
— планарно-эпитакси-
альная, см. Пла-
нарно-эпитексиапь-
ная технология
— пленочная 157, 170, 171,
191,306, 338, 390, 469
— лолилланарная 385
— толсто пленочная 552, 553
— тонкопленочная 553, 554
— элионная 655
Течеискатепь 547, 548
Тиратрон 86, 426, 427,
548, 549, 550
Тиратронный релаксацион-
ный генератор 94—96
Тиристор 36, 420, 549, 635
—, бинистор 39, 550
— силовой 503, 550, 551
—, фототиристоры 591
350, 414, 550
Тиристорная структура 451
"Тиристорный эффект" 451
Титан 550
—,гидрид 87
Титрон 550, 551
Тихий разряд 79, 551
Тлеющий разряд 32,
79, 551, 552, см.
также Газовый разряд
Ток включения 39
— насыщения 634
— полный 621
— смещения 621
— темневой 534, 591, 595
— утечки 552
—, фототок 588, 591, 594
— электрический, см.
Электрический ток
Токовая неустойчи-
вость 381,552
---винтовая 552
---диокотронная 645
---инжекционная 166,
167, 169
---лавинно-пролет-
ная 236, 552
---рекомбинационная
473, 552
Токовый ключ 17,552
---в приборах "на пожар-
ных цепочках" 428, 429
---транзисторный
174, 560, 561
Токооседание 552
— динамическое 119, 249,
552
Токопрохождение 552, 638
Толстоппеночнея техно-
логия 552, 553
Толстые пленки 553
Томограмме 212, 213
Томсона генератор 95
— эффект 541
Тонкие пленки 553, 555
Тонкопленочная тех-
нология 553, 554
Тонкопленочный кон-
денсатор (ы) 554, 555
— транзистор (ы) 555
Топливный элемент 88,
555, 556
Торий, оксид 543
Торированный катод 543
Тормозное излучение
339, 556
Точечный диод 111,416, 556
— транзистор 556
Точке компенсации 576
— Кюри, см. Кюри тем-
пература
Траверса 556
Травитель 556, 557
Травление 556
— анизотропное 499
— ионное 180, 183, 362, 380
— ионно-лучевое 183, 380
— ионно-ппазменное
182, 183, 380, 557
— ионно-химическое
180, 183
— "мокрое" 379
— плазменное, см.
Плазменное травление
— плазмохимическое
183, 379, 380, 381,557
— полирующее 556, 557
— реактивное 362, 360
— селективное 499, 556, 557
— структурное 499
— "сухое" 379, 380, 557
— химико-механическое 16
— химическое 183, 464,
499, 557
— электрохимическое 557
Транзистор (ы) 414,
420, 506, 557
—, база, см. База
— биполярно-полевой
171, 173
— биполярный, см. Би-
полярный транзистор
— вертикально каналь-
ный 558,559
—, вольт-амперные харак-
теристики 156, 157, 437
— высоковольтный 75,
321, 373
— высокочастотный 156,
321,559
— двухзатворный 108, 109
— дискретный 224, 382, 383
— диффузионный 303, 565,
575
— дрейфовый, см,
Драйфовый транзистор
— ионнопегированный 182
—, исток и сток 399—401
—, коллектор 40—42,
208, 382-387, 389, 421
— комплементарные 171,
173, 211, 212, 224, 225
— конверсионный 213
— лавинный 237, 438, 635
— малошумящий 229,
282, 456, 614
- МАОП 399
— МДП, см. МДП-транзистор
— меза-планарный 75, 295,
321
— микросплавной 303
— многоканальный 559
— много эмиттерный
312, 313, 560, 561
- МНОП 399
- МОП 399, 429
— мощный, см. Мощ-
ный транзистор
— на гетеропераходе 99
— на "горячих" элект-
ронах 558
— низкочастотный 156, 321
— переключательный
372, 373, 559
— планарно-эпитак-
сиальный 321, 382—
384, 388, 389, 399, 494
— планарный 75, 1 30,
321, 382, 383, 388
- ПМП 558
— поверхностно-барьер-
ный 391, 392
— полевой, см. Полевой
транзистор
— полупроводниковый,
см. Полупроводни-
ковый транзистор
-, пробой 437, 438
—, режимы работы 40, 42,
401
—, радиационная стой-
кость 450, 451
— реактивный 314
— с барьером Шоттки
398- 400, 432, 560
— СВЧ, см. СВЧ транзистор
— с высоколодвижными
электронами 173, 399
— сизолированным
электродом 398—401
-СИТ 400
— с кремниевой струк-
турой 224, 225
— со статической ин-
дукцией 559, 400
— сплавно-диффузион-
ный 130, 303,518
— сплавной 213, 509, 518,
575
—, схемы включения 41 42.
156-158, 401,402
—, технология 1 30, 321,
382- 384, 386- 389 538
— тонкопленочный 137, 555
— точечный 556
— туннельный 558, 565
— тянутый 565
— униполярный 399, 421,
557
—, фото транзистор 170,
175, 176, 350, 351,
376, 414, 591
— эмиттер 99, 40—42,
382-389, 655
— эпитаксиальный 656
Транзисторная логика 256,
257, 471,560, 561,655
— сборка 560
Транзисторно-транзи-
сторная логика 560, 561
Транзисторный генера-
тор почти гармони-
ческих колебаний 94, 95
- ключ 1 74, 560, 561
— эффект 407
Транспортная система 561
Трансформатор 561,562
— импульсный 162
— магнитного потока
279, 280
— параметрический 367
— пьезоэлектрический 446
— с насыщенными сер-
дечниками 426, 427
Трефарат 552, 553, 562
Трафаретная печать
293, 469, 552, 553, 562
Трековый детектор ча-
стиц 111
Транировка электрон-
ных приборов 241,
543,562, 563, 614
Трех вторых закон 252,
368, 442, 542, 630
Триболюминесценция 259
Трибоэлек траты 618
Триггер 162, 518, 563, 587
Триммер 373, 396, 397
Тринистор 549
Триод 49, 563, 624
—, анодно-сеточные ха-
рактеристики 153, 154
— двойной 434
— комбинированный 563
— модуляторный 315
— сверхминиатюрный 485
- СВЧ 96, 97, 494, 495, 563
— с магнитной фокуси-
ровкой 315, 563, 564
Триод-гептод 509
"Триодное" распыление 182
Триод-пентод 434, 509
... трон 564
Трохотрон 210, 564
Трубка бегущего
пятна 441
— Брауна 434
— дрейфе 142
— знакопечатающая
электронно-лучевая 178
— передающая 369, 370
— рантгеновская 32, 38,
50, 476, 477, 478,
523, 543, 544, 624
— телевизионная, см.
Телевизионная трубка
— Шмакова—Тимофеева 370
— электронно-лучевая 636
Тугоплавкие стекла 522
Туннелирование 218,
333, 420, см. также
Туннельный эффект
Туннельная эмиссия, см. Ав-
тоэлектронная эмиссия
Туннельный диод 564,
565, 635
— пробой 420, 436, 437, 520
- эффект 20, 217, 218, 294,
336, 416, 436, 564, 565
Турмалин 378, 444
Тянутый транзистор 565
У
Убитрон 475, 506
Углерод 403
Угол апертурный 36
— Брэгга 23, 44, 247
— Брюстера 44, 241
— пропета электронов
494, 495, 644, 647
— синхронизма 108
—, тангенс, см. Тангенс
угла потерь
Ударная ионизация 180, 236,
237, 336, 378, 380, 405
420, 436, 566, 588, 621
Ударная рекомбинация но-
сителей заряда 473
Ударные волны 246
Удельная электропро-
водность 566
Удельное электрическое
сопротивление 88, 566
Узкозонные полупро-
водники 566
Ультрабопьшая интег-
ральная схема 307
Ультравысокие частоты 452
Ультразвуке вея обра-
ботка 16, 484, 566,567
— медицинская аппаратура
565, 566
Ул ьтра рал я тив и стеки й
электронный поток 476
Ультрафильтрация 59
Ультрафиолетовое из-
лучение 59, 255,
258, 348, 451,567, 568
Умножитель вторично-
электронный 70, 71,
119, 370, 434
— каналовый электронный
189
— фотоэлектронный 70, 71,
117, 433, 588, 594, 624
— частоты 426, 458, 568
Умножительный СВЧ диод
416, 568
Униполярный транзи-
стор 399, 421,557
Управление сеточное
250, 502, 545, 548, 549
Упругие волны 147, 148
Уравнение (я) Больц-
мана 521
— волновое 63
— Гамильтона—Якоби
146, 147
— движение заряженных
частиц 146, 147, 149, 150
— Па гран жа 146
— Паппаса 443
— Ленгмюра 252, 368,
442, 542, 630
— Лоренца—Максвелла
257, 292, 624, 627
— Максвелле 232, 253,
257,291, 339. 472.
517, 582, 621, 622,
624, 626, 643, 644
— Матье—Хипла 365
— Найквиста 323, 612—614
— Ньютона 146, 630
— Планка 389
— Пуассона 442, 443
— Рашба— Толпыго 169
— Ричардсона—Дэшма-
на 542
— Рэлея 140
— телеграфные 253
— Френеля 116
— Чайлда 168
— Чайлда—Ленгмюра 252
— Шоттки 613
— Шредингера 149, 516.
611. 612, 630
Уровни Ферми, см. Фер-
ми уровни
— энергетические, см. Энер-
гетический уровень
Усиление, автоматиче-
ская регулировка 20
Усилитель 365—367
— акустоэпектронный
27, 28, 29
—, амплитрон, см. Амп-
литрон
— апериодический 518
— видеосигналов 570—572
— Дарлингтона 571,572
—, дематрон 109. 110, 264,
265
— дифференциальный 571,
572
— импульсный 109.
110, 162, 394, 587
УКАЗАТЕЛЬ 685
— интегрельно-оптиче-
ский 176, 177
— квантовый, см. Кван*
товый усилитель
— криоэлектронный
228, 229, 230, 231,433
— магнетронного типа 109,
110, 249, 264, 265, 467
— магнитный 474
— малошумящий 602
— на туннельных диодах 416
— операционный 174, 339,
480 570
— О-типа 355
— параметрический 27,
228-230, 265, 366,
433, 495, 602
— пьезоэлектрический
445, 448
— регенеративный 467
— резонансный 571,572
— решающий 339, 480
- СВЧ 30. 110, 119,
197, 238, 289- 291,332,
365, 390, 405, 494, 531
— тока переменного 569
---постоянного 568, 569
— транзисторный 164,
165, 433, 471.570. 571
— частоты промежуточ-
ной 433, 459
— электрических коле-
баний 569,570—572
— яркости изображения
370, 572, 594
Ускоритель заряжен-
ных частиц 141, 180,
330, 378, 476, 572
Условие (я) Брэгга-
Вульфа 24. 44, 247
— квази нейтральности
плазмы 378, 379
— технические 546
Установка баллистическая
273
—, гамма- 89, 90
— для изготовления фо-
тошаблонов 589,590
— для измерения и контро-
ля параметров приборов
155, 158, 273, 274
— для получения изоб-
ражений 91,92
— криогенная 226, 227
— лазерная для сверле-
ния отверстий 244, 245
— совмещения и экспо-
нирования 509, 510, 511
— цветомузыкапьная 601
УФ излучение, см.
Ультрефиолетовое
излучение
Ф
Фаза, диаграмма состояния
гексаферритов 90, 91
—. монохроматическая
волна, скорость 573
—, пра о бра зо вате ль 426
—, рельеф 144
—,сдвиг 574
—, синхронизм 246,
326, 328. 366
—, скорость 140—142,
442. 573
Фазированная антенная
рашетка 32, 33 456, 462
Фазовая скорость 573
Фазовращатель 573, 574
— акустоэлек тронный
27. 28, 29
— ферритовый 274. 576
Фазовый рельеф 144
— сдвиг 574
— синхронизм 246, 326, 328,,
366
Фазосдвигающая цепь 573
Фазотрон 572
Фазочастотная характери-
стика 207, 208, 574. 644
Факсимильная связь 574
Факсимильный аппарат
574, 610
Фантастрон 95, 162, 474
Фарадея генератор 279
— закон 291
— цилиндр 648
- эффект 32, 102. 199,210,
273, 274, 283. 574, 575
— ячейка 210
Фаулера—Нордхейма закон
20
Федотова—Кирка эф-
фект 201,575
Фенопо-формальдегид-
ные смолы 509
Ферми—Дирака распределе-
ние 75, 325, 398, 404. 575
Ферми квазиуровни 575
Фермионы 575
Ферми поверхность 575, см„
также Зонная теория
— уровень 30, 74, 216—218,
256, 329, 333, 394, 418,
419, 443, 450, 575, 634
— энергия 575
Ферримагнетизм 260,
325, 575, 576
Ферримагнетики 260,
274, 275, 423, 424,
575, 576, 579, 582
—, доменная структура 276
— жидкие 275
—, коэрцитивная сила 223
—, магнитная анизотро-
пия 265, 267
—, мегнитное насыщение
271
—, магнитный резонанс 278
—, магнитостатические
колебания 284, 286
—, магнитострикция 286
—, магнитоупругие воп-
ны 288
—, намагниченность 464
—, ферриты, см. Ферриты
Ферримагнитное со-
стояние 325
Ферримагнитный резо-
нанс 278, 582
Феррит-гранаты 274, 277
Ферри т-д и электриче-
ский фильтр 576, 577
Ферритовый вентиль
423, 575, 576, 577, 578
— ограничитель 334,
577, 578
— переключатель 578
— сердечник 578
- фильтр 101,576, 578, 579
Ферриты 274, 409, 579
—. гексаферриты 90, 91, 101,
266, 318, 577, 579-581
—, магнитные спектры 275
— магнитомягкие 282
— магнитостатические
колебания 286
— магнитотвердые 287,
288, 424
— немагнитные 328
—, ортоферриты 35,
282, 319, 382, 579-581
— порошковидные 278, 279
- СВЧ 283
—, феррогранаты 106» 267,
282, 283, 286» 577-580.
581
—. феррошпинели 577,
579, 580, 583
Феррогранаты 106, 267, 282,
283, 286, 577—580, 581
Феррод 581
Феррозонд 583
Ферромагнетизм 35.
118, 193, 260, 324, 581
Ферромагнетики 260, 274,
423, 424, 576, 579, 581.
582
—, домены 276, 277
— жидкие 275
—, коэрцитивная сила 223
—, магнитная анизотро-
пия 265—267
—, — восприимчивость 267
—. — проницаемость 270
—, магнитные потери 275
—,— спектры 276
—, магнитный гистере-
зис 127. 276,
—, — разонанс 278
— мегнитомягкие 282, 283
—, магнитостатические
колебания 284, 285
—, магнитострикция 286
—. намагниченность 324, 464
—, намагничивание, кривые
324, 325
—, точка Кюри 235
—, эффект магниторе-
зистивный 283
—, — магнитоупругий 286
Ферромагнитные пленки
554
Ферромагнитный резонанс
100—102, 266,270, 274,
276, 517, 577, 582
— эффект Холла 88, 89
Ферро модуляционный
преобразователь 583
Феррошпинели 282, 283,
286, 318, 319,577, 579,
580, 583
Ферроэластики 496
Ферроэлектрики 583
Феррозлектричество 497
Фианиты 583, 594
Физическая электроника
584
Фильтр (ы) 594, 334
— акустооптический 24, 25
— а кусто электронный
26, 27, 69
— антибликовый 33, 35
— гиромагнитный 101
— гребенчатый 584» 585
— диск ратный 447
— многоканальный 286
— монолитный 320, 447
— на поверхностных
акустических вол-
нах 26, 69, 309, 359, 449,
459, 462, 585
— на приборах с заря-
довой связью 431,432
— оптический перест
раиваемый 346, 347
— полосовой 26, 27, 69.
359,578,579.584
— помехоподавпяющий 584
— пьезоэлектрический 27,
320, 447, 448, 449, 462,
585
— режекторный 367, 584
-СВЧ 229, 234, 286,
578, 579
— сглаживающий 584
— узкополосный 473
— феррит-ди электриче-
ский 576, 577
— ферритовый 101,
275, 576, 578, 579
— цифровой 462, 584, 586
— электрооптический
346, 347
Фильтрация пространст-
венных частот 585
Фпиккерный шум 613
Флоке теорама 442
Флуктуационные шумы 612
Фпуорасцентно-рантгеноско-
пический анализ 515
Флуоресцентный анализ 515
Флуоресценция 423
Флюксметр 278
Фпюоридные стекла 64
Флюорит 234
Фо кон 585, 586
Фокусироака, жест-
кость 133, 552
— заряженных частиц
71,586, 630
— магнитная, см. Маг-
нитная фокусировка
— периодическая 269
— реверсная 272, 466, 467
— электростатическая
650, 651
Фо ку сирую ще-отк л сияю-
щая система 272, 586
Фокусирующий конус
585, 586
Фокусное пятно 476—478
— расстояние 268
Фольгированный ди-
электрик 586
Фольговый резистор
586, 439
Фононы 73, 89, 147,
193, 270, 405, 406,
473, 516,527.587
Фононный газ 76, 527
Форвакуум 47
Формирование элек-
тронного пучка 587
Формирователи им-
пульсов 587
Формообразователь
318, 319
Фосфатные стекла 522
Фос<|юр 412, 413
Фосфорасценция 423
Фото. .. 587
Фотоавтоэлектронная
эмиссия 587, 588
Фотоакустические яв-
ления 536, 592
Фотографические мате-
риалы 343
Фотодесорбция 181,588
Фотодиод 170, 414, 433,
588, 594, 595
Фотодиссоционный па-
зер 78
Фотодиэлектрический
эффект 592
Фотоинжекция носите-
лей заряда 169
Фотоионизация 180, 592,
595
Фотокамера репродукцион-
ная лрацизионная 479
Фотокатод 190, 369, 524,
525,588, 589, 594, 595,
598, 639
Фотолиз 589
Фотолитография 103, 171.
242, 255, 256, 305, 382-
388, 408, 589, 590
Фотолюминесценция 259
Фотолюминофоры 82, 259
Фо то магнетизм 275
Фото магнитный эффект 592
Фотоны 89, 193, 405, 433,
506, 589, 624, 654, 655
Фотоника 348
Фотоотверждающие ма-
териалы 589
Фо толов тори теп ь 589, 590
Фо то полимеризация 589»
590
Фо то полимеризующая
ся композиция 590
Фотополупроводники
652, 653
Фотоприемники 342, 345
Фотопроводимость 30,
405, 426, 436, 538,
588 590, 593-595
Фото пьезоэлектриче-
ский эффект 593
Фоторезист 171, 180, 182,
183, 255, 256, 343, 345,
469, 509,510, 590
Фо то резистивный эф-
фект 590
Фото рази сто р 57, 170, 175,
176, 210, 350, 351,407.
414, 433, 469» 470, 475,
590, 591,594
Фо то спектроскоп ия 116
Фототелеграфный ап-
парат 574
Фо то термо магнитный
эффект 593
Фототермопластики 343
Фо то тер мо пластиче-
ская запись 538
Фототиристор 350, 414, 550,
591
Фототок 588, 591,594
Фо то транзистор 170, 175,
176, 350, 376, 414, 591
Фотоумножитель 70, 71,
119. 196, 294. 433, 475,
588, 594, 624
Фотоулругость 32, 108,
313, 315, 591,592,
см. также Внутрен-
ний фотоэффект
Фото» ромизм 452, 592
Фотохромные материа-
лы 343, 522
Фотохронограф 158
Фотошаблон 256, 293, 479,
592
Фотоэдс 588, 592, 594, 595
Фотоэлектреты 618, 542
Фотоэлектрический эк-
спонометр 593
Фотоэлектронная
спектроскопия 116, 516
Фотоэлектронная эмис-
сия 161,299, 687, 588,
592, 593, 594 595, 634,
655, см. также Внешний
фотоэффект
Фотоэлектронные при-
боры 50, 594
Фотоэлектронный ум-
ножитель 70, 71, 119,
196, 294, 433, 475, 588,
594» 624
Фотоэлектроны 309, 426,
516, 593, 595
Фотоэлементы 433, 475,
588, 594, 595, 624
Фотоэффект 595, 336,
638, см. также Фото-
проводимость. Фо-
тоэлектронная эмиссия
— вентильный 54, 593
— внешний, см. Внешний
фотоэффект
— внутренний, см.
Внутренний фотоэффект
—, длинноволновый лорог
593
— примесный 435 436
Франца—Келдыша эффект
595, 315, 648
Фредерикса порог 134, 135
Френеля линза 175, 176
— преобразование 347
— формулы 116
— эллипсоид 232
Френкеля деффект 112
— экситоны 616
Фронт волновой, см.
Волновой фронт
— кристаллизации и плав-
ления, см. Зоннея плавка
Функциональная интеграция
595
— электроника 595, 528, 596
Функциональный контроль
интегральных схем 158
— узеп, микросборка 303,
314
— экран 596
— электронно лучевой
прибор 596, 624, 636
Функция (и) Бесселя 141
— "взвешивания" 69
— волновые электро-
нов 329
— Гамильтона 521
— Дирака 521
— когерантности 205
— Ленгмюра—Блоджетта
255
Фурье преобразование 347
— спектрометры, 116
ФЭУ, см. Фотоэлектронный
умножитель
X
Халькогенидные стекла
30, 64, 343, 522, 523
Халькопирит 233, 235, 409
Херактеристика ампли-
тудно-частотная 30,
31» 69, 203, 207,208
— анодная, см. Анод
ная характеристика
— анодно-сеточная, см.
Анодно-сеточная ха-
рактеристика
— вольт-амперная, см.
Вольт-амперная ха-
рактеристика
— модуляционная 315
— накальная 542, 543
— передаточная полево-
го транзистора 400
— пусковая 548
— рабочая и нагрузоч-
ная магнетронов 154
— спектральная 432, 433,
514
— тем пера турне-частот-
ная 447
— фазе частотная 207, 208,
574, 644
— частотная 31,616
— частотно-контрастная 465
— электронной лампы,
крутизна 235
Характеристическая
длина 602
Характеристическое вол-
новое сопротивление 62
Херактрон 147
Хемолюминесценция 259
Хемолюминофоры 259
Хемосорбция 21, 164
Хемо тропика 462, 528, 596
Химико-механическое
травление 16
Химическая адсорбция
21,164
— связь 233, 527
Химический источник
тока резервный 469
- лазер 77, 78, 239, 596
— потенциал 596
— сдвиг 569
Химическое серабрание 501
----------------
686 УКАЗАТЕЛЬ
— травление 464, 557
Хладагент 226, 227,507
Хлоридный процесс 657
Холестерические жид-
кие кристаллы 133—138
Холла генератор 279
— датчик 371,597
— магнетометр 281
— постоянная 597
— преобразов а таль
89, 274, 289. 414, 597
— сопротивление 597, 598
- фактор 597
— эдс 289, 597
— эффект 88, 89, 405,
407, 414, 453, 597. 598
Холодная сварка 484
— эмиссия 598, 628
---автоэлектронная,
см. Автоэлектрон-
ная эмиссия
---взрывная элект-
ронная 20, 598
---"горячих" электро-
нов 106, 598
Холодное свечение 258, 259
Холодный катод 598, 599
---автоэлектронный, см.
Автоэлектронный катод
---вторично-эмиссионный
38, 70, 71, 190. 598
---, фотокетод 190,
369, 524, 588. 589.
595, 598, 639
Хром 412, 413, 599
Хроматическая еберрация
15
Хроматрон 601
ц
Цвет 208, 209, 599, 600
—, координаты 209
Цветное изображе-
ние 600, 601.615. 616
Цветной кинескоп 600, 601
Цветность 599
Цветовая темперетура 601
Цветовой тон 599
Цветовые координаты 209
Цветомуэыкальная
установка 601
Цезий 601
Центрирующий мегнит601
Центрифуга испыта-
тельная 187,188
Центрифугирование 254
Центробажно-электро-
статическая фокуси-
ровка 650, 651
Центр захвата, см. Ло-
вушки носителей заряда
— окраски 601, 602
Цепь магнитная, см.
Магнитная цепь
— мостовая 320, 321
— пассивная 94—96
— электрическая, см.
Электрическая цепь
Цефотрон 609
Циклотрон 572
Циклотронная волна 602,
653
— частота 88. 102, 289,
290, 368, 602
Циклотронное излуче-
ние 289-291.643, 644
Циклотронный автора-
зонанс 291
— резонанс 289—290,
403, 602
Цилиндрическая маг-
нитная лленка 602
Цилиндрический магнитный
домен 602, 603—605
Цинк 412, 413, 605
Циркулятор 160, 274,
423, 605 606
— ферритовый 493,
494, 576-578
—, эффект Ферадая 575
Цифро-аналоговый пре-
образователь 1 7, 174.
606
Цифровая запись 56,
345, 607
I— вычислительная ма-
шина 31,606, 607
— интегральная схема
31,414, 608
-----большая 462
-----логическая 120, 169,
174
-----сверхскоростная 487
Цифровое индикатор-
ное устройство 608
Цоколь электроваку-
умного прибора 609
Цуг колебаний 107. 609
Ч
Чайлда—Ленгмюра формула
252
Чайлда формула 168
Частота колебаний 609
—, автоматическая под-
стройке 19, 20
—, делитель 109, 162, 426
— Доплера 130, 455
—, затягивание 147, 154,155
—, квантовый стандарт
196, 223, 230, 453, 495
— круговая 609
— ларморовская 252, 280
— ленгмюровская 379
— , отсечка 62
— , перестройка 203,251,
461-263, 325, 326, 360
— плазменная 86, 378, 379
— , полоса 189
— , — ребочая, ширина 355
— . преобразователь 54, 97,
176, 426, 427. 428,434
—, прецессия 102, 280
— промежуточная 426, 459
— пространственная
441, 442, 585
— резонансная 128, 471, 472
— света, эффект уд-
воения 325
—, синтезетор 426, 503
— собственней 102, 313
— , стабилизатор 234
— тактовая 487
— , умножитель 426,
458, 568
— циклическая 609
— циклотронная 88,
102, 189,290, 368, 602
— , электронное смеще-
ние 635
Частотная характери-
стика 31,616
Частотно-импульсный
разряд 163
Частотно-контрастная
характеристика 465
Частотомер 453, 609, 610
Часы атомные 196
— квантовые, см. Кван-
товые часы
— молекулярные 196
— электронно-механи-
ческие 45
— электронные, см.
Элек трон ные часы
Черанковское излуче-
ние 643, 644
Чересстрочная разверт-
ка 463
Четырехплечий пост
32, 321
Четырехполюсник 610
Чип 383-385, 610
Числовая апертура 36
Число волновое 63
— массовое 37, 293
— спиновое квантовое 517
Чистая комната 306;
Чистота материалов
102, 103
Читающий автомат 610
Чохральского метод 106,
171,225, 241, 318, 319,
409, 587
Чувствительность ин-
тегральная 639
— магнитострикционная 296
— пороговая 432, 433, 588
— спектральная 588, 591
Черное пятно 524
Ш. Щ
Шаблон 254-257, 305
—, фотошеблон, см. Фо-
тошаблон
Шейдинг 611
Широкозонные полу-
проводники 611
Широкополосная лампа
251, 611
Шлиран-система 439, 489.
538, 539
Шлифование 16, 103, 406
Шмакова—Тимофеева
трубка 370
Шнурование тока 119. 552,
611
--в газовом разряде 79
--в полупроводни-
ках 436, 438
Шоопирование 296
Шоттки барьер 119, 152,
163, 167, 216.217, 228,
229. 236. 332. 333. 398-
400, 407, 416.429, 438,
443. 558. 588
— дефект 112
-диод 74. 111. 152. 390,
415, 416, 490, 509, 560,
561.568, 611, 635
— контакт 217, 332, 399
— транзистор 560, 561
— формула 613
-эффект 20, 217, 218,
542, 611, 612
Шредингера уравнение 149,
193.516. 611, 612, 630
Штарка эффект 59, 74,
378, 612, 648
Шум 87. 154. 203, 365,
380, 612
— акустический 187. 612
— аппаратный, см Ап-
паратный шум
— в плеэме 378
— в полупроводниках
613, 614
— в разисторах 470
— в смесительных СВЧ
диодах 509
— генерационно-ра ком-
бинационный 613, 614
— дробовой 91, 443,
612-614, 645
— естественный 612. 614
— ионный 614
— кавитационный 612
— квантовый 197, 614
— , коэффициент 292.
495, 509, 612, 613, 614
-, лавина 167,237. 238
— низкочастотный 614
— плазменный 378
— собственный 119, 612
—, температуре 36, 228, 230,
365, 367. 612, 613, 614
— тепловой 323. 612—614
— термодинамический 612
—. уровень 380
— фликкерный 613. 614
— электрический 612, 613
— электронных приборов
614
Шумовея температура
36, 228. 230, 365, 367,
612, 613, 614
— мощность 36, 490, 491
Шумовое напряжение
36. 323. 374
Шумовой диод 416. 491.
509, 613
Шу мфактор 612, 613
Шунтовое сопротив-
ление 51 3
Щель энергетическая, см.
Зап ращен нея зона
Э
Эйбикон 615
Эйдофор 439, 489, 615
Эйнштейна закон 593
— коэффициенты 615
— соотношение 405,
615, 616
Эквалайзер 616
Экзоэлектронная
эмиссия 634, 616. 655
Экзоэмиссия 616, 634, 655
Экран азотный 52
— люминесцентный
165, 25В, 259. 309, 310.
355, 515, 600, 616
— матричный 601
— мозаичный 601
— электронно-лучевых
приборов 165, 234, 258,
259, 309, 310. 355, 616
— электростатический 502
Экранирование электрон-
но-лучевых приборов 616
Эксимерный лазер 78,
238, 317
Экситоны 180, 406, 473.
616, 617
Экситонные капли 616, 617
Экситроны 73, 86, 150,
480, 617
Экспонирование 254—257,
469, 510,511
Экспонометр 593
Экстракция носителей заря-
да 617
Экструдер 617
Эластомеры 402
Электратный эффект 618
Электрическая емкость 618
---барьерная 420, 421
---конденсатора 214,
228, 373
---межэлектродная
132, 295
--- паразитная 161
---полупроводнико-
вого перехода 420
---управляемая 228
— запись 144
— индукция 422, 618, 621,
622
— корона 220
— мощность 22, 37, 618
— проводимость, см.
Электропроводность
— прочность 618
---диэлектриков 124.
125, 422, 436
---, измеритель 622
— связь, см. также Связь
---индуктивнея 165
---, радиосвязь 459.. 460
— цепь, активный эле-
мент 360, 361
---, коммутация 526, 564
---, сопротивление,
см. Электрическое
сопротивление
Электрические измере-
ния 71,619, 620. см.
также Измерения, Изме-
рительные приборы
Электрический вен-
тиль, см. Вентиль
— домен 90, 405, 474, 620
- заряд 277,278, 620.
см. также Заряд
— импульс 620, 621
---, радиоимпульс 454
— кабаль 462
— контект 370, 371
---омический 339
— потенциал 621, 624
— пробой 415, 416, 420,
436, 437, 520, 621
— сигнал, см. Сигналы
— ток 621, см. также Ток
---анодный 32, 153,
154. 251
---вихревой, потери
273. 373
---, делитель 470. 471
---диффузионный 123
---дрейфовый 130
---инжекционный 168
---ионный 153
---, ключ, см. Токовый
ключ
---конвекционный 621
---насыщения 218, 542
---, неустойчивость, см. То
ковея неустойчивость
---, оседание, см. Токо-
оседан ие
---, оттеснение 361
---переменный 503. 569.
621
---перехода обратный 332,
333
---прямой 443
---, плотность 390, 90
---пороговый генера-
ции 167. 168
-— постоянный 621
---. усилитель 568, 569
— —, преобразо ветел ь,
см. Преобразователь
---, прохождение 552, 638
---, регулирование 426, 427
---, резервные источники
469
---, резонанс 471
---сверхпроводящий 219
---сеточный 154, 502
---, сила 502. 503
---темновой 534, 591,595
---, термоток 588
•--, трансформатор,
см. Трансформатор
---утечки 425, 552
---, фототок 588, 591,594
----, частота, см. Частота
---, шнурование, см.
Шнурование тока
Электрическое напряжение
621
---анодное, см. Анод-
ное непряжение
— — в газовом разря-
де 78. 79. 130, 131
---, делитель 470, 471
— — зажигания 154
---линейно изменяющееся,
генератор 92, 93, 587
---переменное 426
---пилообразное 94
---постоянное 421. 426
---пробивное 367.
368, 415, 420. 436-438
---, резонанс 471
---сеточное 153, 154
---. стабилизатор 519, 520
---. трансформатор 562
— поле 621, 626
---внутрикристапли-
ческое 59, 422
---, индукция 422, 426,
618, 621. 622
---, напряженность
325, 621,622
— смещение 618, 622,
см. также Электри-
ческая индукция
— сопротивление 621,622
---активное 154, 622
---дифференциальное 123
---отрицетельное
360, 361.549
---полное 622
---реактивное 130, 622
---связи 513
---удельное 88. 566
---Холла 597, 598
Электричество, количество
620
Электроакустический пре-
образователь 22, 23, 622
---встрачно-штыревой
25, 68, 69
---текстурированный 531
---эпитаксиальный 656
Электроакустическое
эхо 623
Электровакуумные
приборы 153, 609, 623
---, анти эмиссионные
покрытия 2й 36
---, баллон 38, 353, 356
---. газ, заполнение 166
---, — остаточный
353, 356. 380
---, ди натронный эф-
фект 119
---, катод 58. 190. 336-
338. 364, 474. 542-544.
598. 599
— —, катодно-подогра-
вательный узел 191;
---, коллектор 202, 208
251
---, межэлектродная
емкость 295
---, откачка 52, 356
---, охлаждение 361
---. радиационная стой-
кость 451
---тепловая труба 535
---. технология 337,
382, 537
---, цоколь 609
---, шумы 613
---, электрическая
прочность 618, 619
---. эмиссия авто-
электронная 20
---, — паразитная 364
---, энергия, вывод 71, 72
---, юстировка 658
— стекла 522
Эл ек троги дро динами-
ческий эффект 133—1 38
Электрод 631—634
—, анод, см. Анод
—, катод, см. Катод
— . коллектор электроваку-
умного прибора 202.
208, 251
— поджигающий 150
— . сетка, см. Сетка
УКАЗАТЕЛЬ 687
термоэлектрод 538
—, токооседание 552
Электродвижущая сипа 624
---, термоэдс 538, 540, 541
---, фотоздс 110, 588, 592
---Холла 289, 597
Электродинамика 624
Электродинамические
системы 71, 72, 552,
622, 623, 624, 625
Электрозвуковые
волны 393
Электроизоляционные
стекла 522
Электроиониэационный
лазер 77, 78
Электроискровея обра-
ботка 80
Элек тро ка ло ри ческ ий
эффект 378
Электролиз 296
Электролит гальваниче-
ского элемента 88
— телловой батараи 536
— топливного элемента 555,
556
Электропитическея
ванна 29, 190
Электролитический
вентиль 54
Электролюминесцен-
тный индикатор 625
— источник света 625
— преобразователь
изображения 625
— прибор отображения
информации 358, 625
Электролюминесцен-
ция 259, 309
Эпектролюминофор
259, 625
Электромагнитная
энергия 398, 626
Электромагнитное из-
лучение 179, 414, 415
---тормозное 556
— поле 105, 626
---, взаимодействие с
электронным потоком
643, 644
---. волновое уравнение 63
---магнитное, см.
Магнитное поле
---, пространственные
гармоники 442
---электрическое, см.
Электрическое попе
---, энергия 398, 626
Электромагнитные волны
63 626, 627, см. также
Колебания
---, земедление, см.
Замедляющая система
---, затухание 147, 508
---, оптическое излуче-
ние, см. Оптическое
излучение
---, поляризация 177. 199,
232,422 423.439,626
---радиодиапазона,
см. Радиоволны
---, распространение в
плазме 380
---. свет, см. Свет
Электромагнит 272
Эпек тро метрическая
пампа 558, 627
Электромеханическая
связь 444, 627
Электромузыкальные
инструменты 627
Электроны 627, 628
— валентные 404
— вторичные 71,70, 189,
425, 434
— высокоподвижные
173. 399
— 'горячие", см. "Горячие"
электроны
—, группирование 107, 339,
359, 475. 495, 504, 643
—, движение 146—158, 149
—. динамическое осе-
дание 119
—, дифракция 116, 123
— медленные 116
—, меж долинный переход,
диоды 90 119, 120, 324,
361,405. 415, 416, 495,
565
-, оже- 335, 336. 516
— , оседание на поверхно-
стях, см. Токооседание
— первичные 70
— , поток, см. Электрон-
ный поток
— проводимости 26, 52,
53, 330, 648, см. также
Зонная теория. Прово-
димость, Электропровод-
ность
---в полупроводни-
ках 97, 324, 403-405
---, врамя жизни 69
---, вырождение 74, 75
---и дырки 236, 378,
473, 616, 617
---, куперовскиепары
114,219,231,486
---, подвижность 410
---, температура 106,
524, 551,552, 634
---, эффективная масса 658
—, пучок, см. Электрон-
ный пучок
—, работа выхода 153,
338, 433, 434, 450
—, размножение 189
— свободные 242, 339, 628
сгустки 107, 339,
359, 360, 475, 504, 643
—, сродство 518, 519, 589
—, туннелирование 114, 333
- , угол лролета 494. 495,
644, 647
— , фокусировка 586
— , фотоэлектроны 309,
426,516, 593, 595
—, энергия 116,117,
153, 338, 433,434, 450
—, —, рекуперация 208, 474
Электронвольт 628
Электроника, акусто-
электронике 26, 462, 528
— векуумная, см. Ва-
куумная электроника
— квантовая 21,193, 195,
238, 462
—, криоэлектроника
226, 228, 229, 462, 528
—, мегнитоэлектроника 260
—, микроэлектроника
48, 49, 58, 234, 235,
305, 306- 308, 348,
349, 382-388, 407,
462, 462, 528, 558
—, оптоэлектроника,
см. Оптоэлектроника
— полупроводниковая
407, 408, 462, 528
— релятивистская вы-
сокочастотная 155,
242, 475, 476, 495
- СВЧ 495, 496
— твердотельная 528
— физическая 584
— функциональная 528, 595
— хемотроника 462, 596
— ядерная 669
Электронная вычи-
слительная машина 31,
375, 628, 629
-----аналоговая 31
-----, канал ввода —
вывода 188, 189
-----, миии-ЭВМ 308,
464, 629
-----, периферийные
устройства 375
-----, процессор 442. 443
-----, пульт управле-
ния 442, 443, 444
-----. регистр 467
-----, супер-ЭВМ 306
-----, терминал 536
-----цифровая 606.. 607
— лампа 629
---генераторная, см=
Г ей ера торная лампа
---желудевая 133
---косвенного накала 629
---маячковая 97, 133, 294
---металлокерамиче-
ская 133
---пальчиковая 210, 296,
364, 629
---прием но-усили-
тельная, см. Прием
но-усилительная лемпа
---прямонакальная 629
---реактивная 465
---, характеристики.
крутизна 235
---, — сеточные 153, 154
Электронная оже-спек-
троскопия 116—118
— оптика 180, 309, 344, 629,
630
— проводимость 438, 630,
631,648
- пушка 309, 631, 632-634
— спектроскопия 116—118
— температура 106, 524,
551, 552, 634
— эмиссия 634, см. также
Эмиссия
---автоэлектронная,
см. Автоэлектрон-
ная эмиссия
---взрывная 20, 55, 598
---вторичная, см. Вторич-
ная электронная эмиссия
---ионно-электронная
183, 299, 436, 628, 634
---термоэлектронная
20, 35, 36, 252, 298,
299, 536, 542, 543-545.
588, 598, 628, 634, 655
---фотоэлектронная,
см. Фотоэлектрон-
ная эмиссия
--- экзоэлектронная
616, 634, 655
Электрон но-дырочные
капли 616, 617
- веры 404, 473, 474, 588
Элек трон но-дырочный
пераход 29, 99, 129, 388,
389, 407, 495, 634, 635
---, гетеро пера ход 98,
99, 106, 408. 411,417,
418, 420, 597,598, 635
---, изоляция элемен-
тов интегральных схем
161, 384, 385
---обратный ток 332, 333
---, пробой 415, 416, 520
---управляющий 398—400
Электронное изобре-
женив 369, 370, 638, 639
---, перенос 374, 615
— смещение частоты 635
— усиление звука 26, 27
Электронно-ионная
проводимость 649
Электронно-лучевая об-
работка 483, 635 636
— трубке 636
Электронно-лучевой
преобразователь
электрических сигналов
146, 206, 465, 505, 596,
611,636, 637
Электронно-лучевые прибо-
ры 50, 636, 637
---запоминеющие
145, 146, 165, 309, 425,
526, 624, 636, 637, 646
---знакопечатающие
147 178
---индикаторные 147,
165, 191,441,655
---катодохромные
191, 439, 489, 508
---, мишень 309, 425, 439
---осциллографиче-
ские 354, 355. 423,
453, 610, 624, 630
---передающие, см. Пере-
дающие электронно-луче-
вые приборы
---приемные, см.
Приемные электрон-
но-лучевые приборы
---, растр 93, 284, 285,
441,463, 464, 465
---светоизлучающие
439, 440
---свето клапан ныа
191,423, 439 489, 615
---, трубка 178, 441,636
---, экран 33, 35, 219, 234,
258, 309, 310, 355, 616
Электронно-оптическая
система 180, 344. 637
---, аберрации 15
---. магнитнея линза 650
---отклоняющая 357. 358
---, фокусирующее
устройство 208, 269,
272, 273, 466, 658-,
---фокусирующе-от-
клоняющая 586
---, электронная пушка,
см. Электронная пушка
---электростатическая 650
Электронно-оптический
преобразователь 71,
146, 158, 179, 206,
259, 374, 433, 594,
624, 630, 638, 639
Электронно-полупро-
водниковые приборы
624, 639, 640
Электронно-световой
индикатор 640, 641
Электронно-счетный че
стотомер 453, 609
Электронно-электрон-
ный лераход 161,635
Элактронные приборы
640, 641
— —, автоматизация
проектирования 17, 18,
172, 174, 306, 307,491
---, — производства
16, 17, 18, 19, 306, 307
— —, безотказность 38,
129, 323,513
---бесконтактные
371, 372, 465
---бытовые 45, 46, 280
---, герметизация, см.
Герметизация
---, диагностика, см.
Диагностике
---, долговечность
129, 338, 434,513
---испытания, см.
Испытания элект-
ронных приборов
---, качество 25, 192, 193
---, коэффициент по-
лезного действия
152, 223, 474
---, математическое
моделирование 200, 546
---, международная
стандартизация 295
— метрологическое
обеспечение 299, 300
---, микроминиатюризация
348, 407, 465, 472, 528
— — миниатюризация
87, 308, 434, 495
---. надажность 322, 468,
513, 546
---, нормативно-тех-
нические документы
330, 546, 547
---, откезы, см. Отказы
---, охпеждение, см.
Охлаждение
---, работоспособность
434, 450. 451,468, 476
---, разрешающая спо-
собность 123, 254,
255, 343, 465, 469, 639
---. резервирование 468, 469
---, рамон то при год-
ность 476, 513
---, сохраняемость 323, 513
---, срок службы 323, 513
---, стойкость корро-
зионная 220, 221,222
---, — радиационная
450, 451,522
---, термостойкость 540
---, технология, см.
Технология
---, транировка 241, 543О
562, 563, 614
---, чувствительность,
см. Чувствительность
---, шумы, см. Шумы
---, электрическая
прочность 618, 619
---, юстировка 658
— часы 45, 191
Электронный газ 76, 597,
598
— гистерезис 102
— индикатор настройки 641
— каналовый умножи-
тель 189, 355
— микроанализ 116
— микроскоп 344, 630
641. 642, 645
---растровый 116
---сканирующий 23, 116
---туннельный 116
— перамагнитный резонанс
147, 274, 278, 642, 643
— поток 643
— проектор 20, 645
— прожектор 57, 165,
310, 315, 354, 355,
357, 390, 600, 645, 646
— пучок 648
---, анализатор 647
---ленточный 264,
465, 632, 647
---, развертка 80, 81,93,
94, 201,441,463, 505
---релятивистский 475
---, фокусировка, см.
Фокусировка
---, формирование
587, 631-634, 645,646
— твердотельный мик-
роохпадитель 530, 531
Электроне грамма 643
Электроне граф 647, 648
Электронолитография
255, 305, 306, 408, 636
Элек тро но рези ст 180, 183,
184, 255-257, 469, 648
Электрооптике 648
Электрооптические ма-
териалы 349, 648
— эффекты 133, 309, 648
--Керра 32, 73. 113, 199,
273, 283, 346, 481,648
---Поккельса 32, 113,
347, 398, 648
---Штарка 53, 74, 378,
612, 648
— явления 648
Электропитание вторичное,
источник 187, 188
Электропроводность
621, 630, 648, 649, см.
также Проводимость
— диэлектриков 124. 649
— полупроводников
193, 404, 405, 438,
443, 523, 590, 649
— удельная 566
Электропроводящая
пластмасса 649
Электроразрядный на-
сос 649, 650
Электростатическая
запись 56, 144, 145
— линза 114, 344, 639, 650
— фокусировка 113, 114,
650, 651
— эмиссия, см. Авто-
электронная эмиссия
Электростатические
заряды 622
— системы 374
Электростатический по-
тенциал 621
Электростатическое
поле 277
---, электрический по-
тенциал 621, 624
— электронноа зеркало 651
Электрострикция 73, 651
Эл ек тро термос п ти че-
ские эффекты 133—
135, 137, 138
Электротермотрани-
ровка 562, 563
Электротехнические
стекла 522
Электротренировка
электронных при-
боров 241,562, 563
Электрофорез 651,652
Электрофотография
144, 652, 653
Электрохимическая об-
работка 653
---, оксидирование,
см. Анодирование
---, травление 557, 597
Электрохимический по-
тенциал 596
— преобразователь 596
Элек тро хирургический
аппарат 653
Электрохромный инди-
катор 358, 653, 654
Электроэлектреты 617
Электроэнцефалограф 654
Элементарная ячейка 149,
230, 231,233
Элементарные частицы 654
Элемент активный, см.
Активный элемент
688 УКАЗАТЕЛЬ
— гальванический 88
— интегрельно-оптический
169, 170, 175, 176, 177
— логический 256, 257, 471
— пороговый 423
—, пьезоэлемент 198, 445,
446, 449
— резервный 468
— солнечный 512—514
— топливный 555, 556
Элионная технология 655
Эллипсометрия 115, 116
Элмитрон 655
Эмиссионная способность
катодов 190, 542—544
Эмиссионный анализ 514
Эмиссия частиц 655
---автоионная 16
--- автоэлектроннея„
см. Автоэлектрон-
ная эмиссия
---взрывная 20, 55, 598
---вторичная ионная
180-182, 191,655
---электронная,см.
Вторичная электрон-
ная эмиссия
---, "горячих" электро-
нов 106, 598, 655
---ионнея, см. Ионная
эмиссия
---ионно-ионная 180, 181,
182, 191.655
*— ионно-фотонная 183
---ион но-электронная
183, 299, 436, 628, 634
---, оже-электронов 335, 336
---паразитная 364, 502
---термоавтоэлект-
ронная 536
---термоионная 181, 655
---термостимулиро-
ванная 616
---термоэлектрон-
ная, см. Термоэ-
лектроннея эмиссия
— — туннельная 20
---фотоавто электрон-
ная 587, 588
---фотоэлектронная,
см. Фотоэлектрон-
ная эмиссия
---холодная, см. Хо-
лодная эмиссия
--- экзоэлектронная
616, 634, 655
---электроннея, см.
Электронная эмиссия
Эмиттер 20, 70, 181,421.
509, 611, 616
Эмиттерно-связаннея
транзисторная логика 40,
256, 560, 655
Эмиттерный переход 41,509
— повторитель 42, 394
Эндотрон 97, 655
Энергетическая диаграмма
98, 167, 333, 365, 565
— щель, см. Запрещенная
зона
Энергетический уро-
вень 193, 654, 655
---акцепторный 29, 405
---вырожденный 74
---донорный 129, 405
-— метастабильный 195
---примесный 435
---Ферми 30, 74, 216—
218, 256, 329, 333, 394,
418, 419, 443, 450, 634
— выход 259
Энергия 155, 156, 655. 656
— атомов 37
— воэбуждания кванто-
вого генератора 196
— Гельмгольца 521
— ионизации 29, 179, 180,
566
— накачки 365
—, поток 426
—, преобразование, см.
Преобразователь
— СВЧ, вывод 71, 72
— удальная 88
—, уровни, см. Энергетичес-
кие уровни
— Ферми 575
— электро магн и тнея
398, 626
Эпик-процесс 160
Эпитаксиельная структура
106, 157, 411, 412, 656
Эпитаксиальный преоб-
разователь 656
- слой 203, 204, 224, 225,
231,234, 267,277, 377,
382—389, 399, 411-413,
656, 657, 658
— транзистор 656
Эпитаксия 18, 99, 231,
353, 377, 382-389, 408,
411,412, 656, 657, 658
Эпоксидные смолы 509
Эрли эффект 658
Эсаки диод 564—565
Эффект а кустооптиче-
ский 24, 25, 1 33, 135
— акустоэлектрический
26, 27
— близости 219
— Виллери 285, 288
— Гаазе—Ван Альфена 403
- Ганна 119, 324, 405,
407, 453, 552, 620
- Дамбара 110, 592. 593
— Джозефсона 114, 125, 173,
193, 219, 225, 227, 231,
281, 453, 486, 507
— динатронный 36, 70, 119,
188, 368, 502, 545, 546
- Доплера 129, 242, 291,
339, 378, 455, 475, 567
- Зеебака 147, 538, 540,
541, 543-545
— Зеемана 74,147, 280,
283. 365, 643
— Ирли, см. Эрли эффект
— квантовый 411, 465,
597, 598
- Керра 32. 73, 108,
113, 199, 200, 273, 274,
277, 288, 346, 481, 648
— Кирка, см. Федотова-
Кирка эффект
— Комптона 506, 624
— Коттона—Мутона 102,
108, 283
— Крамера 616, 634, 655
— магнитооптический
133, 135, 283
— магниторезистивный
88, 283, 284, 289
— магнитоупругий 286, 288
— Мейснера 295, 286
— Мессбауэра 295 296, 527
— микрофонный 303, 434,
612, 614
-оже- 70, 116, 335, 336
— параметрический 367, 562
— Пельтье 219, 541,545
- пинч- 169, 376, 377, 380
— пироэлектрический 378
— Поккепьса 32,113, 348,
398, 648
— полного внутреннего
отражения 176, 177
— Пула—Френкеля 649
— пьезооптический 591
— пьезоэлектрический
26, 444, 445, 448, 449
— радиационный 450, 451
— размагничивания 424
— размерный 115, 464, 465,
598
— релятивистский 475, 476
— Риги—Ледюка 480, 537
— Саньяка 247
- скин- 299, 361, 508
— смыкания 509
— термомагнитный 346,
405, 536, 537
— Томсона 541
— транзисторный 407
— туннельный, см. Тун-
нельный эффект
— удвоения частоты
света 325
— Фарадея 32, 102, 199,
274, 277, 283, 574, 575
— Федотова— Кирка 575
— Франца—Келдыша
315, 595, 596, 648
- Хоппа 88, 89, 405, 407,
414, 453, 597, 598
- Шоттки 20, 217, 542, 611
- Штарка 59, 74, 378, 612,
648
— Шубникова—Гаазе 89, 403
— электрооптический, см.
Электрооптические эф-
фекты
— Эрли 658
Эффективная масса 658
Эффективность кван-
товея 195
— термоэлектронных
катодов 542, 543
Эхо, сигналь! 108, 623
— электроакустическое 623
Ю
Юстировка 658
Юстировочные устройства
658
Я
Явления гальваномаг-
нитные 88, 89, 283,
289, 298, 405, 537
— гистерезисные 102
— кинетические 405
— контактные 115. 216, 217,
218, 219, 405, 521, 565
— нелинейные, см. Нели-
нейная оптика
— оптические 405. 406
— плазменные 380, 381
— термоэлектрические 219,
299, 405, 407, 592, 593
— фотоэлектрические
592, 593
— электрооптические 648
Ядерная спектроскопия 516
— электроника 659
Ядерное излучение 415,
526. 659
Ядерный магнитный ра-
зонанс 147, 274. 278.
279. 537. 659
— парамагнетизм 364
Яма потенциальная
429-431
Яркость, градации 106
— изображений 145, 146
---, усилитель 572, 370
Ячейка газоразрядная
80-82
— логическая 114. 115
— памяти 39
---запоминающих уст
ройств 145
---на основе контакта
Джозефсона 114, 115
— Фарадая 210
— элементарная, см.
Элементарные ячейки
Электроника: Энциклопедический словарь /Гл. ред. В. Г. Ко-
Э 45 лесников, — М.: Сов. энциклопедия, 1991. — 688 с.:ил.
ISBN 5-85270-062-2.
В Словаре представлены основные сведения о явлениях, лежащих
в основе работы и создания электронных приборов, о технологии их
изготовления, используемых материалах, методах и средствах техни-
ческого контроля.
Книга рассчитана на специалистов в области электроники и смеж-
ных с нею научно-технических дисциплин, а также на преподавателей и
студентов соответствующих специальностей.
КБ-21-7-1989
007(01)-90
32.85
ИБ № 174
Сдано в набор 16.02.89. Подписано в печать 30.07.90. Формат издания 84x1081/^5. Бумага этикеточная пигментированная.
Гарнитура журнально-рубленная. Печать офсетная. Объем издания 72,24 усл.пл.; 288,96 усл.кр.-отт.; 122,95 уч.-изд.п.
Тираж 105 000 экз. Заказ № 220. Цена 18 руб.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство "Советская энциклопедия”. 109817, Москва, Покровский бульвар, д. 8.
Набор и фотоформы изготовлены в 12 ЦТ МО СССР.
Ордена Трудового Красного Знамени Тверской полиграфический комбинат Государственного комитета СССР по печати.
170024, г. Тверь, пр. Ленина, д. 5.