Основы теории фотопроводимости - Роуз А.
Скачать (прямая ссылка):
ввести множитель М, чтобы уменьшить Трел до значения, соответствующего последней области, для которой справедливо выражение (5.28).
Переход от условий для фотопроводника к условиям для полупроводникового триода хорошо виден на примере фототрнода. При внешнем напряжении порядка kT/e Трел одинаково для областей эмиттер — сетка и сетка — коллектор, и M=I. При напряжении, 'большем чем kT/e, вводится коэффициент Л1>1, так 'как величина Tpen оценивается для области сетка — коллектор, где она возрастает по мере увеличения приложенного напряжения, в то время как характеристики прибора в основном остаются неизменными. Даже в фототриодах, где Трел может быть определено как для области эмиттер — сетка, так и для области сетка — коллектор, следует использовать значение " Трел для области сетка — коллектор, так как работа многих важных фотоприборов определяется Трел или токами утечки в области сетка — коллектор.
ЛИТЕРАТУРА
I. De Vore Н. В.. RCA Rev., 20, 79 (1959). ¦ 2. Johnson Е. О., Rose А., Ргос. IRE, 47, 407 (1959). 3. RedIngton R. W., Journ. Appl. Phys.. 29, 189 (1958). I Redington R. W.. Phys. Rev., 115, 894 (1959).
5. Rose A.. L'Onde Electrique, 34, 645 (1956).
6. R ose A.. Helv. Phys Acta, 30, 242 (1957).
7. Rose A., Lampert M. A., Phys. Rev., 113, 1227 (1959).
8. Rose A., Lampert fA. A., RCA Rev., 20, 57 (1959). 9 Sm ith R. W.. RCA Rev.. 20, 69 (1959).
10. Slockmann F., в книге. Photoconductivity Conference (Breckenridge R. G.,- Russel! B. R., Hahn E. E. eds.) New York - London. 1954, p. 269. Il Stockman о F., Zs. Phys.. 147, 544 (1957). 12. Sommers H. S., Journ. Appl. Phys., 34, 2923 (1963). г л & в л в
ШУМОВЫЕ ТОКИ
§ 1. Общие соотношения
В этой главе используются соотношения, основанные на простых соображениях о дискретности вместо обычного в таких случаях разложения Фурье токовых импульсов отдельных электронов. Автор попытался найти способ изложения, пригодный для наглядного представления физических причин возникновения шума и для сравнения шумовых токов различной природы.
л — среднее чи ело элементов, при ходя щевеи на интервал времени т
F =__вреднее чиело элементов, приходящееся на единицу времени
Фиг- 30. Распределение элементов во времени, используемое при выводе основных соотношений для шумовых токов.
Рассмотрим поток F сект1 отдельных элементов, беспорядочно расположенных вдоль линии, как показано на фиг- 30. Разделим этот поток на равные интервалы, которые будут рассматриваться как наименьшие интервалы времени, величина которых диктуется физической природой процесса или нашим произвольным выбором. Интервал т связан с полосой пропускания системы соотношением
Каждый интервал времени содержит в среднем п элементов.
Такими элементами могут быть фотоны, электроны, экситоны и т. д., причем каждый элемент вносит наблюдаемый вклад. Определим наблюдаемый ток как произведение потока элементов на величину за» Шумовые токи
119
ряда, связанного с каждым элементом, и запишем ток в виде
у _ среднее число элементов в интервале т ^
X заряд одного элемента = —а, (6.2)
где а — заряд одного элемента. Цель такого упрощенного рассмотрения состоит в том, чтобы провести сравнение среднего тока / с шумовым током /„ наиболее наглядным способом.
Среднему числу п элементов за интервал, согласно хорошо известному статистическому соотношению, соответствует среднеквадратичная флуктуация п'1'. Среднеквадратичный шумовой ток может быть записан в той же форме, что и средний ток, а именно
среднеквадратичная флуктуация среднего числа частий .__за интервал т_
я"»
Xзаряд одного элемента=—а; (6.3) для среднего квадрата шумового тока имеем
f^^^If= (6.4)
= 2Fo? AB. (6.5)
В этом рассмотрении мы предполагаем, что а — заряд, приходящийся на один элемент, — не является флуктуирующим параметром. Если же а флуктуирует, то это, конечно, должно приводить к некоторому увеличению шума. Обычно соответствующий поправочный множитель к среднеквадратичному току имеет величину порядка 2.
В качестве примера постоянного а могут служить токовые импульсы отдельных электронов в вакуумном фотоэлементе. Примером флуктуирующего а, дающего поправочный множитель 2 (как показано в § 5 этой главы), являются импульсы тока, обусловленные электронами, возбужденными в зону про- 120
водим-ости. Флуктуации времени жизни свободных электронов имеют среднеквадратичный разброс, равный самому времени жизни. Примером малых флук-туаций а являются импульсы тока на выходе фото* умножителя от отдельных электронов, испущенных фотокатодом. Поправочный множитель в этом случае равен приблизительно 1+ Ifr, где г — коэффициент вторичной эмиссии первой ступени.
Поскольку выражение (6.5) линейно относительно полосы пропускания, среднеквадратичный ток, приходящийся на единицу полосы пропускания, не зависит от частоты и равен 2Fa2. Часто говорят, что шумовой спектр линеен от частоты, равной нулю, до предельной частоты, на которой спектр обрывается. Последняя обусловлена либо самим физическим процессом, либо иопользуемой для наблюдения системой.
