УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 14Следующая ⇒

Полевые транзисторы СВЧ являются тонкоплёночными приборами. Их изготавливают, как правило, из арсенида галлия с электронной проводимостью. Наибольшее распространение получили приборы с затвором Шоттки. Структура однозатворного полевого транзистора с барьером Шоттки изображена на рисунке 9.1.

Рис. 9.1: Структура однозатворного ПТШ

Эпитаксиальная плёнка 1 в этих приборах наращивается на поверхность полупроводниковой подложки 2 с низкой концентрацией примесей (удельное сопротивление высокоомной подложки более 10^-⁷ Ом). Толщина плёнки составляет несколько десятых долей микрометра. В верхний слой плёнки вплавляют два омических контакта — исток 3, сток 5, а между ними третий электрод — затвор 4, образующий барьер Шоттки на границе металл-полупроводник.

Под действием напряжения, приложенного к промежутку сток-исток, в эпитаксиальном слое 1 транзистора возникает канал 6, поле в котором ускоряет носители при их движении от истока к стоку. Управление потоком носителей осуществляется посредством модуляции ширины канала b в поперечном направлении, возникающей при изменении толщины слоя объёмного заряда в области затвора (переход металл-полупроводник) под действием напряжения сток-затвор. Поскольку переход в полевом транзисторе смещен в обратном направлении, управление потоком носителей достигается в нём в первом приближении без протекания постоянного тока через этот переход.

Носителями зарядов в полевом транзисторе являются заряды одного знака — электроны. В этом смысле полевые транзисторы (в отличие от биполярных) являются униполярными. Соответственно механизм проводимости в них управляется силами электрического происхождения (дрейфом), а не диффузией. В качестве затвора в рассматриваемых полевых транзисторах применяется, как уже упоминалось, контакт металл-полупроводник.

Затвор 4 используется для управления током транзистора с помощью внешнего сигнала. При протекании тока через канал возникает падение напряжения на распределённом сопротивлении канала вдоль его длины. Поэтому часть барьера Шоттки, расположенная ближе к стоку, оказывается сильнее смещённой в обратном направлении, чем остальная часть транзистора. Это приводит к несимметричному расширению слоя обеднённого заряда 7 под затвором. Область обеднённого слоя может расширяться до высокоомной подложки 2 и перекрывать проводящий канал b. При этом ток в цепи исток-сток практически перестаёт зависеть от напряжения стока; наступает режим насыщения тока исток-сток на рабочем участке характеристики транзистора.

Повышение обратного смещения на электроде затвора вызывает увеличение ширины обеднённой области и, тем самым, сужение n-канала. При этом возрастает сопротивление n-канала и уменьшается ток стока. Таким образом, осуществляется модуляция электронного потока в n-канале с помощью управляющего напряжения.

Слой под затвором, обеднённый электронами, уменьшает высоту канала. Если помимо постоянного напряжения U_см к затвору приложить переменное напряжение U_из(t) , то в соответствии с изменением этого напряжения изменяется эффективная высота канала h_эфф, а следовательно, и ток стока:

(9.1)

где J_си –	плотность тока стока;
W –	ширина канала.

Из самых общих физических представлений известно, что время пролёта τ носителей через промежуток, в котором они взаимодействуют с электрическим полем в транзисторе, т.е. область под затвором длиной L, не должно превышать половины периода СВЧ колебаний τ < / 2 , а угол пролета ωL / v < π. Здесь ω— круговая частота, v — средняя скорость дрейфа носителей. Поскольку шумовая температура T_ш ~ ωL , в малошумящих транзисторах стремятся по возможности уменьшить величину угла пролёта. На частотах до 5 ГГц в малошумящих транзисторах соотношение ωL / v ≤ π удовлетворяется при L ≈ 1 мкм, а уменьшение L сверх этого предела в большинстве случаев технически и экономически неоправданно. Это объясняется рядом причин и в том числе большей стоимостью, меньшей надежностью, устойчивостью и динамическим диапазоном транзисторов с субмикронными длинами затворов.

При длине затвора L ≥ 1 мкм пролётное время τ ≥ 10^-¹¹ с, что на порядок превышает время релаксации энергии и импульса электрона. Поэтому нестационарные явления при таких длинах затвора не оказывают существенного влияния на поведение транзистора. Транзисторы с L ≥ 1 мкм условно относятся к классу “больших”. Отметим, что характерной величиной здесь является длина затвора, а не полная длина канала от истока до стока, поскольку модуляция толщины канала происходит в основном в области канала, прилежащей к затвору. Области канала вне затвора оказывают меньшее, но, тем не менее, существенное влияние. Эти области вносят паразитные сопротивления, ухудшающие характеристики полевого транзистора, что находит отражение в эквивалентной схеме транзистора.

Транзисторы с 0,2 < L < 1 мкм относятся к классу “умеренно малых”, для них пролётные времена сопоставимы со временами релаксации энергии и импульса электрона. Транзисторы с длиной затвора 0,1 мкм и менее в рамках такой классификации можно отнести к разряду “малых”. В настоящее время созданы транзисторы с длиной затвора L = 0,065 мкм.

Варианты топологии металлизации малошумящих ПТШ из GaAs изображены на рисунке 9.2. ПТШ с затвором L = 1 мкм (рисунок 9.2,а) имеет одну контактную площадку затвора и два зубца затвора шириной 150 мкм. Площадка расположена на полуизолирующемGаАs, поэтому паразитная емкость затвора незначительна.

Рис. 9.2: Топология ПТШ: а — двухзубцовая; б — встречно-штыревая; в — гребенчатая

Поскольку высокочастотная выходная мощность на 1 мм ширины затвора ограничена, то общая ширина затвора мощного ПТШ должна быть как можно большей.

Поэтому для оптимального использования площадки кристалла топологию прибора следует делать встречно-штыревой, как показано на рисунке 9.2 ,б.

Топология транзистора гребенчатого типа показа на рисунке 9.2 ,в.

Особенности ПТШ с точки зрения конструкции выводов истока, затвора и стока состоят в том, что выводы делают в виде коротких полосок, удобных для сочленения с микрополосковыми линиями передачи (рисунок 9.3).

Рис. 9.3: Конструкция выводов ПТШ

Такая геометрия выводов наиболее полно отвечает требованиям уменьшения их паразитных ёмкостей и индуктивностей. По этой же причине ПТШ, как правило, выполняются без внешнего металлического корпуса.

Билет №3

1. Online Education, the Pros and Cons.

The term of online was not very appealing in 1970s and 1080s just like an airplane in the beginning of the 20^thcentury. Internet was in development stage in early 1990s compared to now and the conventional wisdom about the online courses was different in 1990s than today. We are in the 21^st century where everything is possible and acceptable. For example, students are studying at home/work place utilizing computer which is called online schooling/learning.

There are several factors contributing the growth of online enrollment including the following:

· Younger people are choosing non-traditional education to start and advancing in their careers while completing and furthering their education.

· Severe recession of 2008 has created poor economic situations where people are upgrading/changing their career through online educational/training programs.

Online method of education can be a highly effective alternative method of education for the students who are matured, self-disciplined and motivated, well organized and having high degree of time management skills, but it is an inappropriate learning environment for more dependent learners and has difficulty assuming responsibilities required by the online courses.

Pros of an Online Education

· Flexible schedule – While online students may occasionally be required to be online at a specific time for a class or interaction with an instructor, this is rare. Students can log onto the course material at their convenience, making it possible for them to keep up with other responsibilities. According to U.S. News & World Report, online education offers excellent options for veterans because it allows them to work and study at unconventional times, which they’re used to in their line of work.

· Availability of programs –More schools are offering online programs, increasing the available options and allowing students to search until they find one that meets their needs.

· Access to courses 24/7 – Online courses are available round-the-clock to any student with a computer and Internet access, unlike on-campus courses that require students to be in class at certain times.

· No travel involved – Online students can study right from their homes, saving time, gas, and vehicle wear and tear. Italsoeliminateshavingtodriveininclementweather.

· Multi-media format – Online students learn through a variety of ways, including Web cams, CD/DVDs, animation and virtual classrooms.

· Variety of courses/programs – Students today can choose to study almost any program online. With no commuting required, they can find a school that offers what they want.

· Self-motivation – Students can log into their programs at their convenience and learn at their own pace. If they’re having difficulty with a course, they can take more time to study it.

· Reputation – Although online education was once not viewed in the same light as on-campus programs, that is changing more every year.

ConsofanOnlineEducation

· Social interaction – Online students don’t have the social interaction with fellow students, which can be helpful for study purposes.

· Student/Instructor interaction – Online students have limited interaction with instructors and may have to wait for hours for reply to questions.

· Technology problems – As great as technology is, it also has us at its mercy at times. Online students with computer or Internet problems will be unable to complete their assignments or exams as required.

· Motivation – Some students need the push to get to class. Online students who know they can do it at “their own pace” may procrastinate.

· Transferring credits – Some schools still do not acknowledge online schools in the same light as on-campus schools, making it difficult to transfer credits to an on-site college.

· Financial aid – Financial aid is not available at all online schools so students may be required to find other financing or find a school that does offer financial aid.

2. Problems of network and Internet technologies. Modern trends in the development of network and Internet technologies.

(Проблемы сетевых и интернет-технологий.Современные тенденции в развитии сетевых и интернет-технологий.)

Answer: The volume of Internet traffic grows by 22% every year, and such a demand threatens to surpass the capabilities of Internet providers.
Already, users feel the influence of "congestion" in the network: mobile calls are interrupted when a significant load, wireless connections slow down in places of large crowds (like exhibition centers), the quality of video transmissions suffers with a significant influx of viewers. For example, Google, together with five Asian telecommunications companies, installed a fiber-optic trunk line worth $ 300 million and a length of 11,600 kilometers along the bottom of the Pacific Ocean, linking Oregon with Japan and Taiwan. Erik Kreifeldt, a specialist in laying submarine cables from the Washington-based company TeleGeography, calls this project "a necessary investment necessary for the development of the industry."
The laying of new high-speed highways is only part of the package of measures taken to optimize the Internet infrastructure. Other researches are also being carried out in different areas: from the acceleration of wireless networks to the increase in the power of transmission servers.
However, this does not help to solve the problems that arise from the boom of wireless devices. Mobile traffic is mainly processed by cellular base stations, and its volume on the average grows by 53% every year - despite the fact that the coverage area of stations is not optimal, and each tower serves thousands of users.
Fourth generation networks are still the most advanced, they allow smartphone owners to use mobile Internet at speeds up to 100 Mbps. This technology became available in the late 2000s and its popularity is growing rapidly. However, in order to meet the level of demand for mobile Internet, which is expected by 2020, the fifth generation of wireless networks (5G) will be needed. And such networks will have to provide a connection speed that exceeds the 4G hundreds of times - tens of Gbps.

Ответ: Объем трафика в Интернете растет на 22% каждый год, и такой спрос грозит превзойти возможности интернет-провайдеров.

Уже сейчас пользователи ощущают на себе влияние «заторов» в сети: мобильные звонки прерываются при значительной загрузке, беспроводные соединения замедляются в местах большого скопления людей (вроде выставочных центров), качество видеотрансляций страдает при значительном наплыве зрителей. Например, компания Google совместно с пятью азиатскими телекоммуникационными компаниями организовала прокладку оптоволоконной магистрали стоимостью в 300 миллионов долларов и длиной в 11 600 километров по дну Тихого океана, соединив штат Орегон с Японией и Тайванем.

Прокладка новых высокоскоростных магистралей — лишь часть комплекса мер, предпринимаемых для оптимизации инфраструктуры Интернета. Ведутся и другие изыскания в разных областях: от ускорения беспроводных сетей до увеличения мощности передающих серверов.

Однако это не поможет решить проблемы, которые возникают из-за бума беспроводных устройств. Мобильный трафик в основном обрабатывается сотовыми базовыми станциями, и его объем в среднем растет на 53% каждый год — при том, что площадь покрытия станций не оптимальна, и каждая башня обслуживает тысячи пользователей.

Сети четвертого поколения пока остаются наиболее совершенными, они позволяют владельцам смартфонов пользоваться мобильным интернетом со скоростью до 100 Мбит в секунду. Эта технология стала доступна в конце 2000-х годов и ее популярность быстро растет. Однако для того, чтобы удовлетворить уровень спроса на мобильный интернет, который ожидается к 2020-м годам, понадобится пятое поколение беспроводных сетей (5G). И такие сети должны будут обеспечивать скорость подключения, превосходящую 4G в сотни раз — десятки Гбит в секунду.

3. Космические съемочные системы «Канопус-В», «Ресурс-П», Монитор-Э.

Канопус-В — российский спутник дистанционного зондирования Земли. Изготовлен ОАО «Корпорация „ВНИИЭМ“», совместно с британской компанией SurreySatelliteTechnologyLimited. Спутник работает в интересах Роскосмоса, МЧС, Минприроды, Росгидромета, РАН; служит для картографирования, мониторинга ЧС, в том числе пожаров, оперативного наблюдения заданных районов.

Запущен 22 июля 2012 года РН Союз-ФГ с космодрома Байконур в кластере из аппаратов БКА, МКА-ПН1 (Россия), TET-1(Германия), exactView-1 / ADS-1b (Канада). 30 октября 2012 года окончены летные испытания и КА принят в эксплуатацию.

Находится на одинаковой орбите с аналогичным КА БКА, со сдвигом на 180 градусов. Планируется их совместное использование.

· Масса аппарата: 400—500 кг

· Орбита: солнечно-синхронная, 510×512 км, наклонение 98°

· Периодичность съёмки: около 5 суток (на экваторе, в надире)^[7]

· Панхроматическая камера (ПСС):

· Спектральный диапазон — 460-850нм

· Полоса захвата — 20-23 км

· Максимальное разрешение — 2,1 м

· Относительное отверстие — 1:10,3

· Площадь снимка — 43,5 км² (6 кадров)

· Фокусное расстояние — 1797 мм

· Мультиспектральная камера (МСС):

· Спектральные диапазоны:^[8]

Синий — 460—520 нм

Зелёный — 520—600 нм

Красный — 630—690 нм

Ближний ИК — 750—860 нм

· Полоса захвата — 20-23 км

· Максимальное разрешение — 10-10,5 м

· Относительное отверстие — 1:5,6

· Площадь снимка — 195 км²

· Фокусное расстояние — 359 мм

«Ресурс-П» (сокр. «перспективный»^[3]) — серия российских гражданских космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, являющихся развитием проекта «Ресурс-ДК1». Головной разработчик: ОАО "РКЦ «Прогресс» (ранее ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс»). Оператор: НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические системы». Всего было запущено три спутника «Ресурс-П». При составлении и редактировании карт будут использоваться данные, полученные с этих спутников. Кроме этого, полученная с них информация будет полезна при проведении мероприятий контроля окружающей среды, и при поиске потенциальных мест залегания нефти и других полезных ископаемых. Также, при исследовании спутниковых снимков в различных спектральных диапазонах можно будет определять зрелость злаковых на полях, биологическую чистоту водоёмов, и уровень засоленности почвы.

Монитор-Э создан Российским Космическим Агентством Роскосмос, на основе малых спутников, разработанных Государственным исследовательским центром имени Хруничева. Монитор-Э является первым спутником на основе модульной многоцелевой платформы «Яхта», предназначенной для использования в областях дистанционного зондирования, коммуникаций, космических исследований.

Космический аппарат стабилизирован по трем осям платформы «Яхта» со стартовой массой 750 кг (см. рис. 1.8). Угловая точность позиционирования 0.1º, точность управления угловым дрейфом 0.001º/с. Две солнечные батареи вырабатывают до 1200 Вт. Космический аппарат способен перенацеливаться поперек траектории до ±30º от надира с использованием гироскопической системы, обеспечивая полосу обзора больше полосы захвата. Время жизни системы ориентации до 5 лет.

Солнечно-синхронная почти круговая орбита: средняя высота = 540 км, наклонение = 97.5º. Запуск Монитора-Э состоялся 26 августа 2005 года ностелем Рокот-Бриз-КМ с космодрома Плесецк, Россия.

Космический аппарат имеет две камеры сканерного типа конструкции С.А. Зверева, Красногорск, Россия. Общий вес 420 кг и электропотребление 450 Вт. Камеры созданы с целью использовать панхроматическое и мультиспектральное изображения для широкого спектра применений, таких как сельское хозяйство, лесное хозяйство, контроль окружающей среды, геологическое картографирование, исследование природных ресурсов, управление в чрезвычайных ситуациях. Основные характеристики камер приведены в таблице 1.6.

PSA – панхроматическая камера для мониторинга поверхности Земли, кроме того имеет название Гамма - Л.

RDSA – мультиспектральная камера для мониторинга поверхности Земли, имеет название Гамма - Ц.

Оба инструмента работают одновременно. Возможно получение снимков в следующих режимах:

1) Съемка вдоль траектории, снимки получаются в надир.

2) Полосовая съемка – в этом режиме аппарат использует возможность нацеливания в поперечном направлении (±30º) для увеличения полосы обзора.

3) В следующем режиме возможно получение стереоизображений путем быстрогоперенацеливания вдоль траектории с углом до ±30º.

Общие характеристики камер PSA и RDSA.

Параметр	PSA (Pan Imager)	RDSA (MS Imager)
Спектральный диапазон	0.51-0.85 µm	0.54-0.59мкм 0.63-0.68мкм 0.79-0.90 мкм
Пространственное разрешение	8 м	20 м (40 м)
Полоса захвата	90 км	160 км
Полоса захвата поперек траектории	780 км	890 км
Скорость передачи данных	15.36 или 61.44 или 122.88 Mbit/s

Выходная продукция – изображения со стандартной радиометрической и геометрической коррекцией, геокодированное изображение в географической проекции, ортотрансформированное изображение, мозаика или цифровые карты.

4. Баяулатужүйесі.

Замедляющая система (замедляющая структура) - устройство, формирующее и канализирующее эл--магн. волны с фазовой скоростью v, меньшей скорости света с в вакууме (замедленные волны) и обеспечивающее их длительное, синхронное взаимодействие с потоками заряж. частиц. Величину п=с/v наз. коэф. замедления (замедлением), формально она совпадает с показателем преломления нек-рой эфф. среды. Длительное (в масштабе периода колебаний Т), синхронное взаимодействие частиц с волной обладает свойством избирательности, достигая макс, эффекта при скорости частиц v_ц~v. Этими определяются осн. области применения 3. с.: электронные СВЧ-приборы, основанные на индуцир. черенковском излучении и аномальном Доплера эффекте ,такие, как лампа бегущей волны (ЛБВ), лампа обратной волны (ЛОВ), магнетрон, нек-рые разновидности мазеров на циклотронном резонансе; синх-ротронные и линейные ускорители, сепараторы заряж. частиц; осциллографич. электронно-лучевые трубки бегущей волны. Аналогичные устройства в черенковских счётчиках, регистрирующие индивидуальное световое излучение быстрых частиц, наз. радиаторами. Эффект замедления достигается при помощи сплошных однородных сред с большими диэлектрич. и (или) магн. проницаемостями. Другой класс 3. с. связан с использованием неоднородных по длине (обычно периодич. или почти периодич.) структур. Это могут быть чисто металлич. устройства (спирали, волноводы с гофрир. стенками, цепочки связанных резонаторов и т. п.). Именно такие 3. с. п преобладают на практике (рис. 1).

Рис. 1. Примеры замедляющих систем: а - однозаходная спираль;б - волновод с гофрированными стенками; в - гребёнка; г - диафрагмированный волновод.

В спиральных 3. с. замедление п главной волны примерно равно отношению длины проводящих "нитей" спирали к длине их намотки, что позволяет интерпретировать механизм замедления как распространение волн тока со скоростью с вдоль этих проводящих нитей, т. е. по удлинённому пути (рис. 2). При этом дисперсия (зависимость n от w) отсутствует, групповая скорость равна фазовой.

РИС. 2. Модель спиральных замедляющихся систем: а - сплошной цилиндр с анизотропной проводимостью, бесконечной вдоль витков и нулевой перпендикулярно им; б - дисперсионная зависимость осесимметричной волны в нём, n_:=lim n при kR²/h'':, k=w/c.

В периодич. 3. с. любую компоненту поля нормальной волны u(r, t) = Reu₀(r)•ехр(iwt) можно представить в виде суперпозиции т, н. пространств, гармоник (ПГ) (следствие Флоке теоремы):

где z - осевая, a r₁ - поперечная к ней координаты; е_т(r_^) - амплитуда m-й ПГ, b_m=b₀+2pm/d - её волновое число, причём обычно полагают |b₀|<|b_m|; d - период 3. с. Фазовые скорости ПГ v_m=w/b_mотличаются друг от друга. Замедление и в др. случаях можно объяснить удлинением пути волн из-за переотражений от периодически расположенных препятствий, это же приводит и к возникновению ПГ в (1). В синхронизме с движущимися частицами могут находиться любые ПГ, но это вовсе не означает, что и др. ПГ обязаны быть медленными - волновое поле (1) допускает существование и быстрых гармоник (|v|>c), к-рые в неэкранир. системах ведут себя как излучающие (поэтому их иногда наз. вытекающими волнами). Величина и направление групповой скорости определяются всем набором ПГ (1). У части ПГ фазовые скорости совпадают по направлению с групповой (прямые гармоники), у др. части v_mпротивоположны групповой скорости (обратные гармоники). Синхронизм с прямыми ПГ используется в приборах типа ЛБВ, ускорителях и управляющих элементах осциллография, трубок; в приборах типа ЛОВ используют синхронизм с обратными ПГ. Эффективность взаимодействия ВЧ-поля с движущимися частицами в 3. с. характеризуется в электронных СВЧ-приборах сопротивлением связи R_св = |Е_т|²/2b²_тР, а в ускорителях - шунтовым сопротивлением R_т=|Е_т|²/2aР, где Р - поток энергии через поперечное сечение 3. с., Е_т- компонента поля синхронной гармоники, действующая на заряж. частицы, a - коэф. затухания волн. Важной особенностью нормальных волн в любой пе-риодич. системе являются частотные полосы ненропускания, когда Imb_m№0 даже в системах без потерь. Это одномерный вариант отражения, возникающего в произвольных периодич. решётках (см. Брэгга-Вульфа условие). Любую систему, направляющую волны, фазовая скорость к-рых меньше скорости однородной волны в окружающем свободном пространстве, можно отнести к 3. с., независимо от её назначения. Сюда, в частности, относятся нее типы волноводов диэлектрических, а также системы, направляющие поверхностные волны.

Билет №4

1. TheHigherEducationPedagogy.

Pedagogy is often referred to as the activities of educating, or instructing or teaching, the activities that impart knowledge or skill. The Oxford English dictionary (2002) defines pedagogy as the profession, science or theory of teaching. Watkins and Mortimore (1999, p. 1) refer to ‘pedagogy’ as derived from French and Latin adaptations of the Greek word for ‘boy’ and ‘leader’, meaning a man having oversight of a child. Defined in this way, pedagogy is seen as the art and science of teaching children. To distinguish between adult learning and child learning, Knowles proposed a new theory of adult learning, which he termed andragogy. ‘Andr’ means ‘man’ thus andragogy is a suitable term for the science and art of helping adults to learn (Knowles, 1995, p. 82). Knowles cast doubt on the appropriateness of applying the term pedagogy to the teaching of adults. As for the more commonplace term, pedagogy, Simon, in his article ‘No Pedagogy in England?’ deplores English unwillingness to use a word that he claims, holds an honoured place, in the educational tradition of the European Continent. Simon believes that this stems back to the work of Comenius in the seventeenth century. Simon, (cited in Leach & Moon, 1999, pp. 34-35) places the responsibility for English unhappiness with the idea of a science of teaching on the elitist, class-dominated private school tradition, which he believes to be a peculiarly English characteristic. Simon asserts that this is why education, as a subject of enquiry and study, has had little prestige in England. Levine makes the same point without entering into any comparative historical explanation.

Although higher education is beginning to include a wider and broader range of students, Zukas and Malcolm (2002, p. 1) assert that adult education is still regarded as belonging to a separate sphere from higher education proper even when adult education is provided through universities. They found that the new specialism of teaching and learning in higher education had developed without reference to adult education. Neglecting the strongly self-motivated adult learner has tended to impoverish many current approaches to teaching and learning.

In their review of the literature, Zukas and Malcolm focus on the pedagogic ‘identities’ or versions of the educator, which represent the range of understandings of pedagogic work in ‘mainstream’ higher education literature. They focus on pedagogic writings in adult education and other established sectors of education, and the pedagogies emerging in the field of higher education. Their study was mainly UK based but also included sources from throughout the anglophone world, and to a lesser extent from European writings originating in the UK.

They identify five pedagogic identities in the literature surveyed:

1. The educator as critical practitioner.

2. The educator as psycho-diagnostician and facilitator of learning.

3. The educator as reflective practitioner.

4. The educator as situated learner within a community of practice.

5. The educator as assurer of organisational quality and efficiency; deliverer of service to agreed or imposed standards.

2. The main directions of microelectronics and molecular electronics and the prospects for their use.

(Основные направления микроэлектроники и молекулярной электроники и перспективы их использования.)

Now, apparently, and in the near future, it is difficult to talk about the creation of molecular electronic devices that operate on the basis of the functioning of single molecules, but one can really talk about the use of molecular systems in which intramolecular effects have a macroscopic manifestation. Such materials can be called "intelligent materials". The stage of creating "intelligent materials", i.e. the stage of functional molecular electronics, a natural and necessary period in the development of electronics, is a definite stage in the transition from semiconductor technology to molecular technology. But it is possible that this period will be longer than it seems now. It seems more realistic, especially at the first stages of the development of molecular electronics, to use the macroscopic properties of molecular systems that would be conditioned by structural reorganizations occurring at the level of individual molecular ensembles. The physical principle of the operation of such electronic devices must remove the dimensional constraints, at least to the size of large molecular formations. In terms of electronics and the potential for docking molecular devices with their semiconductor counterparts, it would be preferable to deal with molecular systems that change their electronic conductivity under external influences, primarily under the influence of an electric field.
In connection with the requirements of miniaturization and reliability of electronic devices, solid-state films are of great importance for modern electronic equipment. In recent years, their electrical, including superconducting, optical, and magnetic properties have been extensively studied. Of particular interest are very thin films that can not be obtained from thick samples by processing them, but can only be grown on substrates, for example, by a common method of vacuum deposition.
With the gradual deposition of the films, they become continuous after they reach a thickness of more than a millionths of a centimeter. Prior to this, they consist of separate micro-islands and are therefore called islet, or dispersed, films. Such films are of special interest to science. Since their islets are extremely small in size, they become quantum-mechanical objects. They exhibit properties that are absent in thick films, which opens up new possibilities for their use, especially in connection with microminiaturization.

Сейчас, да видимо, и в ближайшее время, трудно говорить о создании молекулярных электронных устройств, работающих на основе функционирования одиночных молекул, но можно реально говорить об использовании молекулярных систем, в которых внутримолекулярные эффекты имеют макроскопическое проявление. Такие материалы можно назвать "интеллигентными материалами". Этап создания "интеллигентных материалов", т.е. этап функциональной молекулярной электроники, естественный и необходимый период в развитии электроники, является определенной стадией в переходе от полупроводниковой технологии к молекулярной. Но возможно, что этот период будет более продолжительным, чем сейчас нам кажется. Представляется более реалистичным, особенно на первых этапах развития молекулярной электроники, использовать макроскопические свойства молекулярных систем, которые обуславливались бы структурными реорганизациями, происходящими на уровне отдельных молекулярных ансамблей. Физический принцип функционирования подобных электронных устройств должен снять размерностные ограничения, по крайней мере, до размеров больших молекулярных образований. С точки зрения электроники и потенциальной возможности стыковки молекулярных устройств с их полупроводниковыми собратьями, было бы предпочтительно иметь дело с молекулярными системами, изменяющими свою электронную проводимость при внешних воздействиях, в первую очередь под воздействием электрического поля.

В связи с требованиями миниатюризации и надежности электронных устройств огромное значение для современной электронной техники приобретают твердотельные пленки. В последние годы широко исследуются их электрические, в том числе сверхпроводящие, оптические, магнитные свойства. Особый интерес вызывают очень тонкие пленки, которые нельзя получить из толстых образцов путем их обработки, а можно лишь вырастить на подложках, например распространенным методом вакуумного напыления.

При постепенном напылении пленки становятся сплошными после достижения ими толщины более миллионных долей сантиметра. До этого они состоят из раздельныхмикроостровков и поэтому называются островковыми, или диспергированными, пленками. Такие пленки представляют для науки особый интерес. Поскольку их островки обладают чрезвычайно малыми размерами, они становятся квантовомеханическими объектами. У них проявляются свойства, отсутствующие у толстых пленок, что открывает новые возможности их применения, особенно в связи с микроминиатюризацией.

3. Космические съемочные системы EROS-A, EROS-B, Cartosat-1-2, ALOS,

EROS-B – это коммерческий спутник высокого разрешения компании ImageSat International N.V. штаб-квартира на Каймановых островах, с офисами в Лимасоле, Кипр и в Тель-Авиве, Израиль [11]. Платформа EROS-B идентична платформе EROS-A и базируется на платформе Ofeq Израильского министерства обороны, разработана и построена фирмой Israel Aircraft Industries Ltd. (IAI/MBT). Размеры аппарата 2.3 м высота и 4.0 м ширина, схема аппарата приведена на рисунке 1.3. Аппарат стабилизирован по 3 осям и платформа обеспечивает большую подвижность аппарата. Возможность поворота на ±45º от надира по всем направлениям. У EROS-B есть дополнительные звездные датчики. Время жизни до 6 лет. Номинальная масса при запуске 290 кг, однако дополнительное топливо (до 60 кг) расcчитано на срок службы до 10 лет.

Солнечно-синхронная круговая орбита, средняя высота = 500 км, наклонение = 97.4º, местное время нисходящего узла 10:45. Примечание: Орбиты EROS-A и EROS-B фазированы в одной орбитальной плоскости для уменьшения времени повторного посещения.

КА EROS-B был запущен 25 апреля 20006 года ракетой-носителем Старт-1 с космодрома Свободный в Восточной Сибири (51.4º N, 128.3º E).

Передача данных. Изображения передаются в X-диапазоне на скорости 280 Мбит/сна наземную приемную станцию, используя передатчик мощностью 1.5 Вт и одну из двух направленных антенн. Спутники EROS управляются в S-диапазоне через одну станцию, расположенную в компании IAI/MBT в Израиле (от 3 до 4 проходов в день в видимости станции). Скорость канала S-диапазона либо 2.5 либо 15 кбит/с.

Фирма ImageSat имеет глобальную сеть наземной структуры для приема данных в реальном режиме времени. Эта сеть состоит из центральной приемной станции ImageSat, сети EROS-совместимых приемных станций на 5 континентах и EROS-совместимых приемных станций у эксклюзивных клиентов.

Камера КА EROS-B может работать в синхронном или асинхронном режимах. В синхронном режиме КА поддерживает постоянный курсовой угол к земнойц поверхности. В асинхронном режиме съемка выполняется в старт-стопном режиме, поворачивая платформу вдоль направления полета (в этом режиме возможна стереосъемка). Основные технические характеристики приведены в таблице 1.2.

Технические характеристики КА EROS-A и EORS-B

Параметр	EROS-A	EROS-B
Круговая синхронно-солнечная орбита	~500 км	~ 500 км
Пространственное разрешение	1.9 м стандартное ~1.1 м гиперразрешение	0.70 м панхроматическрое
Полоса захвата	14км9.5км (гиперспектральное)	14 км
Схема сканирования	Асинхронное сканирование	Асинхронное сканирование или синхронное сканирование
Спектральный диапазон	0.5-0.9 мкм	0.5-0.9 мкм
Динамический диапазон	11 бит	10бит
Скорость передачи данных	70 Мбит/с	280 Мбит/с

Космический аппарат IRS-P5 (CartoSat-1) создан Индийской Организации Космических Исследований (ISRO), Бангалор, Индия (см. рис. 1.5). Цель миссии IRS-P5 состоит в обеспечении гео-инженерных (картографических) приложений, путем использования панхроматических снимков высокого разрешения позиционируемых с высокой точностью. Особенность аппарата состоит в наличии двух панхроматических камер высокого разрешения которые могут быть использованы для получения стереоизображения на пролете. В этой миссии достигнут компромисс между высоким разрешением (2.5 м на местности), мультиспектральными возможностями и малой площадью покрытия с полосой захвата 30 км. Данные системы предназначены для генерации DTM (Digital Terrain Model)/DEM (Digital ElevationModel) и использования в таких приложениях, как кадастровое картографирование, землепользование и ГИС приложениях.

Космическая платформа общая для спутников IRS-1C/1D/P3 имеет размер 2.4 м x 2.7 м (высота). Платформа стабилизирована по 3 осям (в контуре звездный датчик, магнитные гироскопы, 16 сопловый, 1 Nдвигатель малой тяги, 4-сопловый 11 N двигатель малой тяги). Точность позиционирования ±0.05º по всем осям, точность измерения 0.01º, стабильность (угловой дрейф) составляет 5х10^-5 º/с, и точность позиционирования на земле менее 220 м.

CartoSat-2 является прямым потомком спутника CartoSat-1 (IRS-P5) Индийской Организации Космических Исследований (ISRO) (см. рис. 1.7). Целью было обеспечить получение снимков высокого разрешения (менее 1 м, с возможностью мониторинга событий) с высокоманевренного космического аппарата.

Космическая платформа общая для серии спутников IRS. Космический аппарат стабилизирован по 3 осям с помощью гироскопов, магнитной ориентации и гидразинных двигателей малой тяги. Курсовая ось аппарата направлена в надир и также является оптической осью аппарата. Точность установки для всех осей аппарата равна ±0.05º, точность измерения 0.01º, стабильность (угловой дрейф) составляет 5х10^-5º/с, и точность позиционирования на земле менее 220 м. Аппарат может быстро перенацеливаться в направлении как вдоль, так и поперек траектории до ±45º (обеспечивая способность повторного посещения раз в 4 дня).

Система обработки данных состоит из прямой системы передачи (DH) и твердотельной записывающей системы SSR. Прямая система передачи получает 10-битный цифровой видеосигнал от видеопроцессора CCD через 18 портов на скорости 4.2 Mпкс/с. Общая скорость передачи данных составляет 336 Mбит/с.

Система электроснабжения имеет фиксированные солнечные батареи, которые обеспечивают 900 Вт при ориентации на Солнце и два NiCd аккумулятора емкостью 18 Aч. CartoSat-2 имеет стартовую массу 680 кг и время жизни 5 лет.

Спутник CartoSat-2 запущен 10 января 2007 ракетой-носителем PSLV-C7 с космодрома SDSC (Satish Dhawan Space Center), Индия (680 kg).

Солнечно-синхронная почти круговая, высота 635 км, наклонение 97.92º, период 97.4 мин, время прохождения экватора нисходящим узлом 9ч 30 мин.

4. Асажоғарыжиіліктібиполярлытранзисторлардыңөлшемдері мен сипаттамасы.

Биполярный транзистор — это полупроводниковый прибор, состоящий из трёх областей с чередующимися типами электропроводности, в котором используются заряды носителей обеих полярностей, и имеющий три вывода.

Эти области разделяются электронно-дырочными переходами. Особенность транзистора состоит в том, что между его электронно-дырочными переходами существует взаимодействие — ток одного из переходов может управлять током другого. Такое управление, возможно, потому что носители заряда, инжектированные через один из электронно-дырочных переходов, могут дойти до другого перехода, находящегося под обратным напряжением, и изменить его ток.

Рассмотрим факторы, которые с одной стороны, ограничивают возможность использования низкочастотных транзисторов в СВЧ диапазоне и которые приводят, с другой стороны, к конструктивным особенностям СВЧ транзисторов, являясь основанием для выделения их в самостоятельную группу транзисторных приборов.

1) Частотный диапазон транзистора ограничивается временем переноса носителей заряда через транзистор.

2) Существуют частотные ограничения, которые обусловлены скоростью изменения заряда, накопленного в транзисторе: введение носителей заряда в обеднённые области p–n-переходов сопровождается накоплением заряда, и напряжение на переходах устанавливается равным входному спустя лишь некоторое время, определяемое постоянными зарядки ёмкостей p–n-переходов.

3) Конструкции выводов электродов транзистора и соответствующие им паразитные ёмкости и индуктивности влияют на частотные характеристики транзисторов.

СВЧ БТ — полупроводниковый прибор планарно-эпитаксиального типа, имеющий многоэмиттерную встречно-штыревую структуру с чередующимися областями эмиттера и базы и эмиттерные и базовые контакты на внешней поверхности кристалла полупроводника.

По частоте БТ делятся на низкочастотные — с рабочей частотой f < 3 МГц, высокочастотные — с рабочей частотой 3МГц < f < 300 МГц, сверхвысокочастотные — с рабочей частотой f > 300 МГц.

По мощности БТ делятся на маломощные — с допустимой мощностью рассеяния на коллекторе P < 0,3 Вт, средней мощности — 0,3Вт < P < 1,5 Вт, мощные — P > 1,5 Вт.

Большинство низкочастотных БТ изготовляют методом вплавления, поэтому их называют сплавными. Для обеспечения работы БТ на высоких частотах требуется уменьшить время пролёта носителей заряда через базу и область объёмного заряда коллектора, уменьшить барьерные ёмкости и объёмные сопротивления базы и коллектора. Выполнить все это на основе технологии вплавления невозможно

В настоящее время все СВЧ БТ изготовляются по планарной технологии, и почти все они — кремниевые со структурой n–р–n.

ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основные параметры

Малошумящие СВЧ БТ в рабочей полосе частот прежде всего характеризуются:

коэффициентом усиления по мощности K_p;

коэффициентом шума K_ш.

Для мощного и средней мощности БТ важны кроме коэффициента усиления K_p еще энергетические параметры:

выходная мощность P_вых;

КПД коллекторной цепи η_к;

рассеиваемая мощность P_рас.

Для реализации потенциальных возможностей транзистора в схеме потребителю необходимо знать также его входное и выходное сопротивления ( Z_вх и Z_вых), которые можно измерить или рассчитать с помощью параметров эквивалентной схемы транзистора. СВЧ БТ, как правило, применяют в той области частот, где усиление падает с ростом частоты со скоростью примерно 6 дБ/октава (рисунок 8.13 ), поэтому обычно указывают, на какой частоте измерены те или иные параметры транзистора.

Рис. 8.13: К определению наибольшей частоты

Частотные параметры

Для характеристики частотных свойств в БТ используют понятия:

а)

максимальной частоты генерации f_max,

б)

предельной частоты f_h₂₁,

в)

граничной частоты f_т.

Частоту f_max определяют как наибольшую, на которой способен генерировать БТ в схеме автогенератора. На этой частоте K_p ≈ 0 дБ (рисунок 8.13).

Заметим, что f_max, фактически инвариантна схеме включения БТ и поэтому широко используется для оценки его возможностей. Значение f_max может достигать 10…20 ГГц, Используют же БТ на частотах в 1,5…2 раза ниже, где их усиление не менее 3…6 дБ.

Предельными называют частоты f_h₂₁_э (или f_β ) и f_h₂₁_б (или f_α), на которых модули коэффициентов передачи тока в схеме с общим эмиттером (ОЭ) h ₂₁_э и в схеме с общей базой (ОБ) h₂₁_б уменьшаются в раз (на 3 дБ) по сравнению с их низкочастотнымизначениями, обозначенными на рисунке 8.14 через β₀ и α₀ соответственно.

Рис. 8.14: К определению предельной частоты

Чаще всего СВЧ БТ характеризуют экстраполируемым параметром — граничной частотой f_т , на которой модуль h₂₁_э равен единице. Граничную частоту определяют таким образом: на стандартной частоте f_изм, в районе которой модуль h₂₁_э падает примерно на 6 дБ/октаву, измеряют |h₂₁_э| и рассчитывают f_т по формуле

(8.2)

Её значение может составлять 10…15 ГГц. По определению

(8.3)

Физическим процессом, определяющим верхнюю границу быстродействия БТ, является время запаздывания переноса заряда свободными носителями через пространство активного взаимодействия с полями в приборе. Это время оценочно равно сумме времён задержки, характеризующих последовательные стадии пролета носителя заряда от эмиттера к коллектору:

(8.4)

где τ_зэ и τ_зк — времена, определяющие зарядку эмиттерных и коллекторных емкостей; τ_б и τ_к — времена задержки в базовом слое и коллекторном p–n-переходе. Таким образом, граничная частота является основным показателем быстродействия транзистора.

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 372; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!