16-20 Flashcards
Multipleksacja (definicja)
Multiplikacja umożliwia przesyłanie wielu sygnałów tym samym kanałem
transmisyjnym. Obywa się z wykorzystaniem multipleksera, który umożliwia
wybór na wyjściu jednego z wielu sygnałów wejściowych. Zwielokrotnianie
stosowane jest w sieciach radiowych i optycznych.
Multipleksacja (Rodzaje zwielokrotniania)
Multipleksowanie z podziałem czasu TDM (time division miltiplexing)
Multipleksowanie z podziałem częstotliwości FDM (frequency division
multiplexing)
Multipleksowanie z podziałem długości fali WDM (wavelength division
multiplexing)
Multipleksowanie kodowe CDM (code division multiplexing)
Multipleksacja (TDM i FDM)
Multipleksowanie z podziałem czasu TDM (time division miltiplexing)
Sygnały dzielone są na części i przesyłane są w różnych odstępach czasowych
tzw. szczelinach czasowych.
Multipleksowanie z podziałem częstotliwości FDM (frequency division
multiplexing)
Sygnały przetwarzane są na zmiany częstotliwości wokół środkowej
częstotliwości nośnej. Każdy sygnał ma inną częstotliwość środkową. Technika
ta redukuje zakłócenia z powodu tłumienności i dyspersji. Konieczne jest jednak
zapewnienie odstępów między podnośnymi, co zmniejsza zajętość pasma.
Multipleksacja (WDM i CDM)
Multipleksowanie z podziałem długości fali WDM (wavelength division
multiplexing)
Każdemu sygnałowi, pochodzącemu z oddzielnego źródła, przypisywana jest
inna długość fali. Sygnał rozdzielany jest, po stronie odbiorczej, za pomocą siatki
dyfrakcyjnej, pryzmatu lub wielowarstwowych filtrów interferencyjnych.
Multipleksowanie kodowe CDM (code division multiplexing)
Każdy sygnał kodowany jest kodem rozpraszającym. Zakodowane sygnały
przesyłane są w tym samym paśmie transmisyjnym. Odbiornik dekoduje wysłane
do niego sygnały. Każdy użytkownik ma do dyspozycji, przez cały czas
transmisji, pełne pasmo medium transmisyjnego.
Półprzewodniki samoistne i domieszkowane (samoistne)
Idealne półprzewodniki samoistne mają doskonałą strukturę krystaliczną, nie
występują w nich żadne domieszki.
Półprzewodniki te mają dużą rezystywność.
W temperaturze zera bezwzględnego w paśmie przewodnictwa nie ma
elektronów. Koncentracja elektronów i dziur jest taka sama. Powyżej tej
temperatury generowana jest para elektron-dziura, których liczba rośnie wraz ze
wzrostem temperatury.
Po przejściu elektronu do pasma przewodnictwa, w
półprzewodniku pojawiają się dwa nośniki prądu. Są to: elektron (ładunek
ujemny) i dziura (ładunek dodatni) po tym elektronie, która znajduje się w paśmie
walencyjnym. Koncentracja dziur rośnie bardzo szybko wraz ze wzrostem
temperatury. Maleje natomiast wraz ze wzrostem szerokości przerwy
energetycznej.
Półprzewodniki samoistne i domieszkowane (domieszkowane)
Wprowadzenie domieszki do idealnego półprzewodnika wpływa na jego
własności przewodzenia prądu. Wyróżnia się domieszki donorowe i akceptorowe.
Domieszka z nadmiarem elektronów prowadzi do powstania półprzewodnika
typu n – jest to domieszka donorowa, która oddaje elektron. Jest to
przewodnictwo elektronowe.
Domieszka z niedoborem elektronów prowadzi do
powstania półprzewodnika typu p – jest to domieszka akceptorowa, która
przyjmuje elektron. Jest to przewodnictwo dziurowe, ponieważ jest większa
koncentracja dziur niż elektronów.
Masa efektywna dziur jest zazwyczaj większa
od masy efektywnej elektronów, dziury mają mniejszą ruchliwość. Dlatego
rezystywność półprzewodników typu p jest zazwyczaj większa niż typu n
Koncentracja nośników w stanie równowagi termodynamicznej (opis)
W stanie równowagi termodynamicznej koncentracja elektronów i dziur w
półprzewodniku jest stała. Funkcje rozkładu prawdopodobieństwa rozkładu
energetycznego w ciele stałym opisuje statystyka Fermiego-Diraca. Określa ona
prawdopodobieństwo zajęcia odpowiedniego poziomu energetycznego przez
elektron.
Koncentracja nośników w stanie równowagi termodynamicznej (poziom Fermiego)
Poziom Fermiego EF w półprzewodniku samoistnym, gdzie koncentracja
elektronów i dziur jest taka sama, położony jest w środku przerwy energetycznej.
W półprzewodniku typu n, gdzie jest więcej elektronów niż dziur, poziom
Fermiego jest bliżej pasma przewodnictwa. W półprzewodniku typu p, gdzie jest
więcej dziur niż elektronów, poziom Fermiego jest bliżej wierzchołka pasma
walencyjnego.
Koncentracja nośników w stanie równowagi termodynamicznej (zależność koncentracji)
W zakresie temperatury od 0 do 150 K koncentracja nośników szybko wzrasta
wskutek wzrostu liczby zjonizowanych atomów domieszki. W zakresie 150-450
K koncentracja utrzymuje się na stałym poziomie. Powyżej 450 K następuje
kolejny wzrost koncentracji nośników.
Koncentracja nośników w stanie nierównowagi termodynamicznej (opis)
Stan równowagi termodynamicznej w półprzewodniku może być zakłócony poprzez działanie promieniowania świetlnego, promieniowania X lub wskutek przepływu prądu.
Stan ten następuje poprzez wstrzykiwanie nośników do półprzewodnika (iniekcja) lub wyciąganie nośników (ekstrakcja).
Najprostszym przypadkiem jest generacja i rekombinacja bezpośrednia. Kiedy zostanie usunięty element zakłócający, półprzewodnik wraca do stanu równowagi.
Koncentracja nośników w stanie nierównowagi termodynamicznej (generacja)
Generacja – elektron, gdy dostarczona energia jest większa niż szerokość pasma zabronionego, przechodzi z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa.
Energia cieplna może nie być wystarczająca, prawdopodobieństwo przejścia zapewnia energia świetlna.
Szybkość generacji jest proporcjonalna do liczby elektronów w paśmie walencyjnym i liczby wolnych poziomów energetycznych w paśmie przewodzenia.
Koncentracja nośników w stanie nierównowagi termodynamicznej (rekombinacja)
Rekombinacja – przejście elektronów z pasma przewodnictwa do pasma
walencyjnego. Towarzyszy temu wydzielanie energii w postaci promieniowania
świetlnego (arsenek galu) lub cieplnego (krzem, german). Szybkość rekombinacji
jest proporcjonalna do koncentracji nośników
Koncentracja nośników w stanie nierównowagi termodynamicznej (generacja pośrednia)
Generacja pośrednia – elektron pokonuje dwa etapy przechodząc z pasma
walencyjnego do przewodnictwa. Może się zdarzyć, że elektron schwytany z
pasma przewodnictwa z powrotem do niego wróci. Nie ma wtedy rekombinacji
par elektron-dziura. Elektron jest przetrzymywany w centrum generacyjnorekombinacyjnym. Ten sam proces dotyczy dziur
Polaryzacja złącza w kierunku zaporowym i kierunku przewodzenia (polaryzacja)
Polaryzacja to stan, jaki występuje w złączu po przyłożeniu do niego
zewnętrznego napięcia. Przed przyłożeniem napięcia, warstwy p i n są obojętne
elektrycznie, przez złącze nie płynie prąd.
Polaryzacja złącza w kierunku zaporowym i kierunku przewodzenia (półprzewodniki)
Półprzewodnik typu n – nośnikami większościowymi są elektrony i donory.
Półprzewodnik typu p – nośnikami większościowymi są dziury, a atomy
domieszek są akceptorami. W obu półprzewodnikach występują nośniki
mniejszościowe o przeciwnym znaku do znaku nośników większościowych.
