ФОКУСИРОВКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, управле ние движением заряженных частиц (электронов, ионов) по заданным траекториям Происхождение термина «Ф э ч » связано с решением задачи о прохождении траектории заряженных ч-ц через заданную точку пространства (фокус) в электронной оптике и ионной оптике ф. э ч. осущест вляется с помощью элвктрич 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 протяженных пролетных каналах ЭВП вместо термина «Ф з ч > обычно употребляют термин «формирование потока заря-женных частиц» Такое формирование осуществляется элвктрич и (или) магн полями (однородными, пространст вен но-пери о дич , реверсивными). Заряженные ч цы в протя женных и ограниченных в поперечном направлении потоках колеблются относительно своих равновесных траектории. Скорость изменения радиальной составляющей силы со стороны внеш фокусирующего электрич и (или) магн полей и поля пространств заряда, возвращающей частицу на равновесную траекторию, характеризует жесткость фокусировки. В электронных пушках под Ф з ч подразумевают достижение необходимой величины сходимости (компрессии) потока, равной отношению площади эмити рующей поверхности катода к площади поперечного сечения потока в заданной плоскости См также Формирование электронного пучка.
УДАРНАЯ ИОНИЗАЦИЯ, обрмоиние ПОЛОЖИТ. ИОНОВ и свободных электронов из атомов или молекул при их столкновениях с др. частицами (электронами, атомами, ионвми). Вероятность У. и., характеризуемая эффективным поперечным сечением ионизации, зависит от родв ионизуемых и бомбардирующих ч-ц и от кинетич. энергии последних Еи: до нек-рого минимального (порогового) значения Ен эта вероятность равнв нулю, при увеличении Ем выше порогового она вивчале быстро во эр встает, достигает максимуме, в затем быстро убывает (рис.). Энергия, к-рую необходимо сообщить втому (молекуле) для её иоии-эвции, наэ. энергией ионизации (см. Потенциал ионизации). Если энергия, передаваемая ионизуемым ч-цам н столкновениях, достаточно велика, возможно образование из них наряду с однозарядными и много зарядных ионов (миогокрвтиая ионизация). В определённых условиях ч-ца может ионизоваться и при столкновениях, в к-рых ей передаётся только часть энергии, необходимой для ионизации: сначала атомы (молекулы) в первичных соударениях переводятся в возбуждённое состояние, после чего для их У. и. достаточно сообщить недостающую энергию (равную разности энергии ионизации и энергии возбуждения). Подобная У. и. наэ. 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 газах, высокоинтенсивных потоках бомбардирующих ч-ц), а также в тех случаях, когда ч-ца обладает метастабиль-ными состояниями, т. е. способна относительно долго сохранять энергию возбуждения.
Процессы, связанные с У. и., игрвют важную роль в работе газоразрядных, плазменных и мн. др. приборов и устр-в, е также приборов, в к-рых используются ионные пучки. Особый интерес представляет У. и. в твёрдым полупроводниках и диэлектриках, помещённых в сильное электрич. поле. В твком поле эл-ны в зоне проводимости могут приобрести кинетич. энергии, ббльшие, чем ширина запрещённой зоны, и «выбивать» эл-ны из валентной зоны. При нек-рой критич. напряжённости поля У. и. приводит к резкому увеличению плотности токв, т. е. к электрич. пробою.
ТОЛСТЫЕ ПЛЕНКИ, используемые в микроэлектронике твёрдые слои толщиной не менее Э—5 мкм. Эта граница является весьма условной, т. к. различие между Т. п. и гонкими плёнками определяется не столько толщиной, сколько технологией изготовления: Т. п. обычно получают из паст методом трафаретной печати (сеткографии) с последующей термообработкой (см. Толстоллёночиая технология). В состав паст для Т. п. входят функцион. материалы (порошки металле, стекла), определяющие электропроводность Т. п., а также органич. связующие в-ва. Функцион. материалы вводят в пасту в виде мелких ч-ц с макс, размером ие св. 5 мкм. Т. п. представляют собой гетерогенные иву л оря доменные системы, физ. (в частности, электрич.) св-ва к-рых сильно зависят от природы матрицы и наполнителя, распределения размеров и формы диспергированных ч-ц; поэтому теоретич. расчёт св-в Т. п. затруднителен.
По своему назначению Т. п. (и соответствующие пасты) подразделяются нв проводящие, реэистивные и изолирующие (диэлектрические). Проводящие Т. п. имеют поверхностное сопротивление 0,002—0,1 Ом/нв (ом на квадрат) в зависимости от состава пасты и толщины слоя. Помимо высокой проводимости проводящие Т. п. должны обладать хорошей адгезией с подложкой (обычно керамической), способностью к соединению посредством пайки, термокомпрессии или УЗ сверим; обеспечивать возможность нанесения тонких линий; быть технологически совместимыми с применяемыми резистивиыми и изолирующими пастами. Этим условиям удовлетворяют проводящие пасты на основе Pd — Au, Pt — Au, Pd — Ag, In. Реэистивные Т. п. имеют поверхностное сопротивление 10—Ю*' Ом/ив, темп-рный коэф. сопротивления ±(25—300)«Ю-* К"1 (в рабочем диапазоне темп-р 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 лазерной подгонки (прорезания в резисторе щелей и пазов). Диэлектрические Т. п. используются для изоляции элементов ИС, а твкже в конденсаторах. Функцион. материалы — BaTiOj, стекло и др. Широкое использование Т. п. в совр. микроэлектронике для изготовления ИС малой и ср. степени интеграции обусловлено рядом преимуществ: простотой изготовления ИС; мвлой стоимостью и трудоёмкостью; непродолжительностью производств, цикла. Недостатки — большие размеры ИС, меньшая точность воспроизведения номинальных значений по сравнению с тонкими плёиквми. Для устранения этих недостатков разрабатываются новые трафаретные пасты, позволяющие осуществлять фотолитографии, обработку .
ТЕРМОПАРА, термочувствительный элемент в устройствах для измерения темп-ры, в различных аятоматизир. системах управления технологии, процессами; действие основано на эффекте Зеебека (см. Термоэлектрические явления). Состоит иэ двух последовательно соединённых пайкой или сваркой разнородных металлич. проводников или (реже) полупроводников (см. Термоэлемент). Если места соединений (контакты) электропроводящих элементов, образующих Т. (их часто называют термоэлектродами), находятся при разных темп-pax, то в цепи Т. возникает эдс (термоэдс), тем ббльшая, 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 К или градусах Цельсия. Измерит, прибор подключают либо к свободным концам термоэлектродов (рис., а), либо в разрыв одного из них (рис., б). При измерении темп-ры один иэ контактов Т. обязательно термостатируется (обычно при 273 К — с помощью тающего льда). Диапазон темп-р, измеряемых при помощи Т., зависит от материалов термоэлвктродов-Тан, напр., Т. с проводниками иэ золота (легированного железом) и меди или хромеля применяется для измерений темп-ры в диапазоне от 4 до 270 К, Т. иэ меди и константана — 70—800 К, хромеля н копеля — 220—900 К, хромеля и алюмеля — 220—1400 К, платинородия и платины— 250—1900 К, вольфрама и рения — 300—2800 К.
Эдс Т. с мвталлич. термоэлектродами обычно лежит в пределах 5—60 мВ; точность определения темп-ры составляет, как правило, нес к. К, а у нек-рых Т. достигает 0,01 К. Эдс Т с ПП термоэлектродами может достигать нвск. сотен мВ, однако такие Т. отличаются значит, нестабиль ность ю.
В зависимости от назначения Т. бывают: стационарные и переносные; с обыкновенной, вэрывобезопаской, влагонепроницаемой, герметичной оболочкой или без неё; в обыкновенном, вибротряскоустойчивом или ударопрочном исполнении.
СХЕМОТЕХНИКА, научно-техническое направление, охватывающее 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 учетом специфики его функционирования в составе нек-рой техн. системы. Разработка структуры электронного устр-ва основана на выборе системы элементов (электровакуумных и ПП приборов, ИС, резисторов, конденсаторов, коммутац. элементов и т. п.), определении требуемых функциональных связей между ними и установлении 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 создавать новые элементы (часто в сочетании с новой технологией), параметры к-рых соответствуют требованиям, предъявляемым к разрабатываемому устр-ву (напр., по устойчивости к механич., климатич. или радиац. воздействиям окружающей среды). Т. к. на работу электронных устр-в в реальных условиях существенное влияние оказывают окружающая среда (напр., влажность, колебания темп-ры, загазованность воздуха) и раэл. помехи (напр., радиоактивные излучения, нестабильность источников питания, пром. радиопомехи), то в сложные, многоэлементные устр-ва (напр., микропроцессоры, ЭВМ) вводят дополнит, средства, обеспечивающие устойчивую работу этнх электронных 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 микросхемотехники, к-рая охватывает вопросы проектирования как собственно топологии ИС, так и функциональных связей между нимн в пределах данного устр-ва.
Теоретич. базой С. (в т. ч. микросхемотехники) служат теория электрич. цепей, электродинамика, теория автоматов, матем. моделирование и др. По мере увеличения числа ф-ций, выполняемых электронными устройствами, и, соответственно, усложнения их схем всё более широкое применение находят методы автоматич. проектирования с использованием ЭВМ (в частности, на ЭВМ моделируют как схемы устр-в, так и режимы их работы в раэл. условиях, рвссчитыввют оптим. значения параметров их элементов, на основе чего подбирают нужную элементную базу, определяют характеристики межэлементных связей). С развитием микроэлектроники, разработкой БИС и СБИС, к-рые представляют собой по существу уже не отд. узлы (блоки), а целые системы, ми. задачи С. решаются на основе системного подхода, характерного для системотехники.
СПЕКТР (от лат. spectrum — представление, образ) сигнала, совокупность гармонических колебании (гармоник), на к-рые может быть разложен или из к-рых может быть синтезирован сложный сигнал (электрический, оптический, акустический и т. д.). С. может быть дискретным (С. пе-риодич. Сигналов) и непрерывным (С. кепериодич. сигналов). В дискретном С. (напр., в С. периодич. последовательности импульсов) каждая гармоника характеризуется определённой 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. составляющих со сколь угодно близкими частотами. Поскольку на всю область частот, занимаемую С, приходится конечная энергия, то на каждую гармонич. составляющую непрерывного С приходится бесконечно малая энергия. Поэтому характеристикой интенсивности разл. составляющих такого С. является спектральная плотность — энергия, приходящаяся на единичный интервал частот (или длин волн) в той или иной области С.
В электронике знание С. позволяет сформулировать требования к полосе пропускания электронных устр-е, а также требования к равномерности их амплитудной и линейности фазовой характеристики а полосе пропускания. С. электрич. сигналов наблюдают с помощью анализаторов спект-р а, принцип действия к-рых состоит в выделении (с использованием уэкополосных электрич. фильтров) отд. гармонич. составляющих исследуемого сигнала; на экране электроннолучевого прибора (или др. устр-ва индикации) по оси ординат отображается напряжение, ток или мощность, а по оси абсцисс — частота.
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 нес к. кВ, ср. мощность рассеяния превышает 10 Вт (в ряде диодов мощность рассеяния достигает неск. кВт). С. п. д. наэ. также мощным ПП диодом. Действие такого диода основано иа использовании се-в электронно-дырочного перехода (р—n-перехода) или контакта металл — полупроводник (см. Выпрямительный полупроводниковый диод). Основу С. п д. составляет кристалл полупроводнике (Се, Si, CaAs и др.), определяющий манс. рабочую темп-ру прибора: для Ge — 70 С, Si — 200 °С, CaAs — 250 С и более, SiC — до 500 С. Чаще всего для изготовления мощных диодов применяют Si с электропроводностью n-типа. Наиболее распространены С. п. д. с п —п—р—р г-структурой, изготовляемой методом диффузии примесей или эпитаксии — диффузии ; для , обеспечения механнч. прочности ПП структура соединяется с термокомпенсаторами. Чтобы исключить возможность возникновения поверхностного пробоя, по периметру ПП кристалла (после формирования в нём р—n-перехода) делается фаска, заполняемая компаундом. Для защиты от внеш. воздействий (мвквнич., климатич. и т. д.), обеспечения теплоотвбда от ПП кристалле и удобстве монтажа выпрямит, элементы С. п. д. размещают в герметичном корпусе (обычно штыревой или таблеточной конструкции). Контакты между выпрямит, элементами и деталями корпуса в С. п. д. штыревой конструкции могут быть как паяными (сплавными), так и прижимными , в диодах таблеточной конструкции — только прижимными . Применяются также С- п. д. в корпусах с плоским основанием . Для отвода тепла С. п. д. снабжают охлаждающими устр-вами (охладителями). Наиболее распространены воздушный и жидкостный (преим. водяной) способы охлаждения; реже применяется охлаждение испарением (см. Охлаждение электронных приборов). Воздушные охладители представляют собой конструкции с сильно развитой поверхностью, в ком л лент к-рых входят токопро-водящие шины и крепёжные детали; изготовляются обычно из стандартных прессованных алюминиевых профилей раэл. сечения . Пример водяного охладителя для С. п. д. штыревого исполнения представлен на рнс. 6.
В зависимости от способности выдерживать перегрузки по обратному току С- п. д. подразделяют иа выпрямительные, лавинные выпрямительные и павинные с контролируемым пробоем, или стабилитроны. В выпрямительных С- п. д. недопустимы обратные напряжения, приводящие к лавинному пробою их р—n-перехода (см. Пробой полупроводниковых приборов). Лавинный выпрямительный С. п. д. способен работать в течение ограниченного промежутка времени в режиме пробоя перехода (выдерживает кратковрем. импульсные перегрузки). В стабилитронах режим пробоя соответствует рабочему участку вольт-амперной характеристики прибора.
В зависимости от направления токв различают С. п. д. прямой и обратной полярности. В диодах прямой полярности 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 преобразовательных устр-вах (в т ч выпрямителях тока) на транспорте, в раэл. пром. установках и т. д.