ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНЗИСТОР, транзистор, в
к-ром допустимое обратное напряжение коллекторного перекода (для биполярного транзистора) или перехода сток — канал (для полевого транзистора) не менее 200 В. По конструктив но-техно л огич, особенностям различают высоковольтные меэапланарные и пленарные транзисторы. В меэапланарных В. т. коллекторный переход или переход между стоком и каналом (т. н. высоковольтный переход, ВП) имеет мдеаструктуру. В качестве исходного ПП материала для изготовления В. т. используют в основном высокоомные «щвмокрист. Si и кремниевые эпитакснальные структуры с проводимостью п-типа. Допустимое обратное напряжение ВП ограничено, как правило, напряжением пробоя этого перехода на поверхности ПП, поскольку напряжение объёмною пробоя перехода существенно больше. Поверхностный пробой ВП для меэапланарных В. т. связан в основном с наличием подвижных зарядов на поверхности ПП пластины, а для планарных В. т.—еще и с искривлением границы перехода вблизи его выхода на поверхность. Чтобы повысить допустимое обратное напряжение ВП, исключают условия возникновения поверхностного пробоя за счёт значит, уменьшения электрич. поля у границы ВП на поверхности ПП. При изготовлении меэапланарных В. т., используя методы мехаиич. обработки или травления, уменьшают (угол пересечения границы ВП с поверхностью ПП пластины (создают «обратную фаску») и тем самым увеличивают ширину области пространств, заряда на её поверхности. В планарных В. т. высокое значение пробивного напряжения обеспечивают созданием расширенного метвл-лич. контакта, к-рый расположен над высокоомной частью ВП вблизи от выхода его границы на поверхность ПП пластины, или созданием глубокого диффузионного мрльца по периферии ВП, к-рое позволяет увеличить мин. радиус кривизны у выхода границы р—п-пере-хфда на поверхность ПП пластины. Однако наиболее эффективным методом повышения пробивного напряжения ВЛ (до напряжения объёмного пробоя) в планарных В. т. яеляется метод создания делит, колец, к-рый заключается в том, что на поверхности ПП пластины на определенном расстоянии от ВП одновременно с ним обязуют (диффузией) кольцевые переходы с аналогичным «определением примесей. Прн подаче напряжения на ВП, ласть пространств, заряда у его поверхности увеличивается до границы области пространств, заряда первого црльца, что ограничивает увеличение электрич. поля медеду переходом н кольцом и вызывает рост пространств, эдрлда с внеш. стороны первого кольца. Устанавливая стрЧ>го определённые расстояния между делит, кольцами, ограничивают напряжённость электрнч. поля на поверх-чфсти ПП пластины.
По функцион. назначению В. т. предназначены гл. обр. для работы в ключевом режиме, т. е. являются переключательными транзисторами. Мощные В. т. (см. Мощным транзистор) широко применяют в совр. бытовой и пром. электронике, и прежде всего в устр-вах отклонения электронного пучка, в импульсных модуляторах, в источниках вторичного электропитания, в электронных системах зажигания, в станках с числовым программным управле-фюм и др.
ВЫХОДНОЙ КОНТРОЛЬ, совокупность контрольно-измерительных операций, проводимых в конце производств, процесса для выявления годных, некондиционных или потенциально негодных изделий. К В. к. часто относят раэл. испытания изделий на надёжность, а также испытания для определения допустимых границ изменения условии и режимов эксплуатации контролируемых изделий. Нередко помимо выявления годных и негодных ИЭТ в процессе В. к. осуществляется их разделение на группы по точности, идентичности параметров и др. В электронном приборостроении 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-нэмерит. устр-в, обеспечивающих измерение параметров изготовляемых ИЭТ и проверку их работоспособности при раэл. режимах. К контрольно-измерительным устр-вам, входящим в состав оборудования В. к. (ВКО), предъявляются повышенные требования, особенно по точности измерений — важнейшему определяющему фактору при выбраковке изделий и определении процента выхода годных ИЭТ.
Состав комплекса контрольно-измерит. устр-в для В. к. и предъявляемые к нему требования устанавливаются отдельно для каждого вида ИЭТ в техн. условиях на изделие. Сложность ИЭТ определяет сложность ВКО и его состав — от простейшего измерителя омического сопротивления резисторов до сложнейших измерительно-информац. комплексов с управлением от ЭВМ, к-рые применяются, напр., при В- к. БИС, СБИС, микропроцессоров, лазеров.
По мере совершенствования и усложнения ИЭТ увеличивается число контролируемых параметров и показателей, возрастают требования к точности их измерений. Это обусловливает необходимость опережающего развития контрольного оборудования с учетом тенденций развития контролируемых ЙЭТ (т. е. контроль и о-измври т. устр-ва должны разрабатываться и выпускаться до того, как начинается массовый выпуск соответствующих ИЭТ), модернизации существующего и разработки нового ВКО, к-рое обеспечивало бы требуемый уровень В. к. До 50-х гг. потребности серийного проиэ-ва наиболее массовых ИЭТ (резисторов, ПП диодов, транзисторов и т. п.) вполне удовлетворял выборочный по партиям иэделий В. к., осуществлявшийся практически вручную с использованием простейших измерит, средств (амперметр, вольтметр, омметр, источник калиброванного 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 распространение автоматизир. контрольно-измерит. устр-ва с цифровой индикацией измеряемых величин, что способствовало 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 проиэ-ве практически всех видов ИЭТ применяются автоматизир. контрольно-иэмерит. 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 автоматически по заданной программе устанавливать очерёдность измерений параметров и задавать нужные режимы измерений; одновременно проводить измерения на разных видах однотипных ИЭТ; корректировать погрешность измерений непосредственно в процессе измерений; осуществлять автоматич. разбраковку ИЭТ по любому заданному показателю; контролировать на раэл. стадиях технологич. процесс и активно влиять на его код; выполнять статистич. обработку результатов В. к. Автоматизир. комплексы В. к. функционируют в составе автоматизированных систем управления 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-иэмерит. 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.
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ И СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ РЕЗИСТОРЫ, остоянные резисторы с ничтожно малыми собственными ёмкостью и индуктивностью, предназначенные для использования в радио техн. и электронной аппаратуре, работающей на частотах до 40 ГГц. Применяются в качестве согласующих нагрузок, беэреактив-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 реэистивные и проводящие (контактные) слои. В зависимости от формы подложки В- и с. р. подразделяются на плоские (шайбовые), цилиндрические и чип-резисторы. В конструкции В. и с. р. мощностью выше 200 Вт предусматривается принудительное воздушное или жидкостное охлаждение.
Особенно важна форма и состав резистивной подложки для В. и с. р. с распределёнными параметрами, используемых в коаксиальных линиях и волноводах. Для обеспечения требуемого темп-рного режима резистор сочленяется с радиатором. На основе дискретных В. и с. р. соз* даются реэистивные структуры в составе СВЧ гибридных ИС. Номинальное сопротивление В. и с. р. от 0,5 до 10* Ом, мощность рассеяния от 0,025 до 5-Ю1 Вт, предельное рабочее напряжение от 70 до 12,5-10* В, рабочая темп-ра
ОТ ----60 ДО + 1 50 "С.
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ СТОЛБ, совокупность последе*- I вательно соединенных выпрямительных полупроводниковых диодов. В. с. предназначен для работы в радиоэлектронных, электротехн. приборах и устр-вах в качестве высоковольтных (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 пластмассовом корпусе с двумя электрич. выводами. В германиевых 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. германиевые выпрямит, диоды имеют большой разброс по величине обратного сопротивления и пробивного напряжения, то для надежной работы германиевых В. с. каждый из диодов шунтируют высокоомными резисторами, что обеспечивает равномерное распределение обратного напряжения между диодами. Для кремниевых В. с. (получивших наибольшее распространение) шунтирование отд. диодов не требуется, поскольку ВАХ кремниевого выпрямит, диода не имеет падающего предпробойного участка и равномерное распределение обратного напряжения достигается автоматически. Кроме того, кремниевые диоды допускают более высокие обратные напряжения, чем германиевые. В. с. применяют в радиолокац. и телевиз. аппаратуре.
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования перем. тока в пульсирующий ток одной полярности. Действие В. п. д. основано на использовании зависимости электропроводности электронно-дырочного перехода (р—n-перехода) или контакта металл—полупроводник от величины и знака приложенного внеш. напряжения. При подаче на В. п. д. прямого напряжения происходит понижение потенциального барьера ПП перехода и через Диод протекает большой ток. Если приложить напряжение в обратном направлении, 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 (Се, Si, Se и др.). Различают плоскостные и точечные В. п. д. Первые В. п. д., изготовленные на основе селена и закиси меди, появились в 20-х гг. 20 в. В 50-х гг. созданы плоскостные германиевые и кремниевые выпрямит, диоды. Благодаря высокой электрич. прочности, термостойкости и надёжности наибольшее распространение получили кремниевые диффузионные и сплавные В. п. д. Для формирования р—п-перехода в пластине кремния с электропроводностью п-типа проводят диффузию атомов бора, в результате чего диффузионная область приобретает электропроводность р-типа. При изготовлении сплавного р—п-перехода в пластину кремния п-типа вплавляют алюминий. После охлаждения расплава образуется слой кремния р-типа, легированный алюминием. Площадь р—п-перехода составляет 0,1—25 мм', 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. Существуют также бескорпусные В. п. д., предназначенные для гибридных интегральных схем, представляющие собой кристалл с двумя выводами из тонкой проволоки, заключённой в «каплю» из компаунда.
В. п. д. характеризуются средним за период значением обратного тока l^p, ср. значением прямого напряжения Unp при допустимом ср. значении прямого тока /пр, допустимым амплитудным значением обратного напряжения Uo6_ 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 U^p (ограниченное 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 иа частотах до 200 кГц. Макс, рабочая темп-pa В. п. д. пропорциональна ширине запрещённой зоны ПП. Для большинства кремниевых диодов диапазон рабочих темп-р составляет от —60 до + 125 °С.
На рубеже 70-х и 80-х гг. разработаны диффузионные В. п. д. на основе GaAs с макс, рабочей темп-рой 250 "С и частотой (без снижения режимов) 1 МГц, а также диоды на основе SiC, способные работать при темп-pax до 500 °С.
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. простирается до 100 МГц и ограничен явлением накопления неосновных носителей заряда в базе. В качестве высокочастотных В. п. д. применяются также плоскостные В. п. д. с выпрямлением на контакте металл — полупроводник (см. Шот-тки диод). Для их изготовления используют подложки из ннэкоомного n-кремния с высокоомным тонким эпитакси-альным слоем, на поверхности к-рого расположен электрод. 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 точечные диоды на основе контакта металл—полупроводник. Подробнее см. в статьях Детекторный СВЧ днод 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.
ВЫПРЯМИТЕЛЬ электрический, преобразователь переменного злектрич. тока в
постоянный. Обычно выпрямление тока осуществляется вентилем,
пропускающим ток только или преимущественно в одном направлении. По
типу применяемого вентиля различают вакуумные, газоразрядные, 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
стабилизации напряжения на нагрузке В. могут быть нерегулируемые и
регулируемые (рис. 1, 2). Подключение В. к источнику перем. тока
осуществляется непосредственно или с помощью согласующего
трансформатора. Для уменьшения пульсаций выпрямленного тока между В. и
нагрузкой часто включают сглаживающие фильтры.
В. широко применяются в устр-вах автоматики и телемеханики, измерит,
техники и радиотехники (однофазные В.), а также для питания мощных
пром. установок (трехфазные В.).
ВЫНУЖДЕННЫЙ ПЕРЕХОД, квантовый переход, совершаемый квантовой системой под действием внеш. эл.-магн. излучения резонансной (для данной системы) частоты. 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. излучения, лежит в основе работы квантовых генераторов и квантовых усилителей.
ВЫНУЖДЕННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА, процесс нелинейного преобразования частоты мощного (обычно лазерного) излучения, обусловленный модуляцией падающего излучения на частотах собств. колебаний среды (собств. частотах колебаний атомов и молекул) и положит, нелинейной 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 Мандельштама — Бриллюэна (ВРМБ; по имени сов. учёного Л. И. Мандельштама и франц. физика Л. Бриллюэна), происходящее на частотах собств. колебаний решётки (фононах), соответствующим акустич. ветви дисперсионной кривой (акустич. фононах), вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР) на фононах, соответствующих олтич. ветви дисперсионной кривой (оптич. фононах), вынужденное рэлеевское рассеяние (ВРР; по имени англ. физика Дж. У. Рэлея) на флуктуа-циях анизотропии положения молекул 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 происходит только спонтанное рассеяние, в к-ром тепловые колебания атомов или молекул приводят к модуляции падающего светв на частотах этих колебаний, но отсутствует 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 эффект (при ВКР) и т. д., что приводит к когерентной раскачке атомных колебаний в в-ве и соответственно к резкому возрастанию интенсивности рассеянных компонентов. Рассеянные световые компоненты, смещённые вниз по частоте, наэ. стоксовыми, вверх — антистоксовыми. Коэф. преобразования 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, оптозлектронике и адаптивной оптике (см. Нелинейная оптика). На использовании В. р. с. основан целый ряд нелинейных методов спектроскопии газов и конденсир. сред: спектроскопия вынужденного комбинац рассеяния, активная спектроскопия комбинац. рассеяния и др.
ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (индуцированное
излучение, стимулированное излучение), испускание эл.-магн. излучения квантовыми системами под действием внешнего (вынуждающего) излучения; при В. и. частота, фаза, характер поляризации и направление распространения испущенной эл.-магн. волны полностью совпадают с соответствующими характеристиками внеш. волны. В. и. принципиально отличается от спонтанного излучения, происходящего без внеш. воздействия. Существование В. и. было постулировано А. Эйнштейном в 1916 при теоретич. анализе процессов теплового излучения с позиций квантовой теории и затем подтверждено экспериментально. 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 излучения, что используется в квантовой электронике.
ВЫВОД ЭНЕРГИИ Э В П С В Ч, устройство, служащее для выведения СВЧ энергии из электровакуумного прибора и передачи её во внеш. тракт; часть электродинамической системы ЭВП СВЧ. В. э. содержит дизлектрич. 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 резонаторов или замедляющей системой). В зависимости от 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, характеризуются 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. >. 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 работоспособности прибора (напр., вследствие теплового или элект-рич. пробоя, неравномерного нагрева из-за диэлектрич. потерь, вторично-электронного разряда). Пропускную способность В. э. можно увеличить путём применения принудит, охлаждения (жидкостного или воздушного), повышения давления газа в выходном тракте, ослабления элект-рич. полей в области вакуумно-плотного окна, использования 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.