Главная страница Комод Кухня Компьютерный стол Плетеная мебель Японский стиль Литература
Главная  Передающие устройства СВЧ 

1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149

ляется поперечной составляющей скорости и магнитной индукцией В, а шаг спирали - продольной составляющей скорости, которая зависит от Е.

4. Движение электрона в переменном электрическом поле

Рассмотрим движение электрона между катодом и анодом плоского диода, к которому приложено напряжение, меняющееся с частотой м: ы = f/ sin (м/ + ф), где ф - фаза напряжения и в начальный момент времени (/ = 0).

При расстоянии d между катодом и анодом электрическое поле в рабочем пространстве определяется выражением

= (1/ш/)8Ш(ш/--ф). (2.19)

Подставляя (2.19) в (2.14), получаем

т%=-е^\п{ш1 + ). (2.20)

В результате интегрирования (2.20) при начальных условиях: X = О, dxidt ~ О при = О, имеем

-J--2- = 81пф -sin (сС--ф) + ССС05ф, (2.21)

гдесс = = 2пИТ\ 6 = cod /~ = 2nd j {т

- фиктивный угол пролета.

Выражение (2.21) представляет собой уравнение движения электрона вдоль оси х. Рассчитанные по нему пространственно-временные диаграммы движения электрона представлены на рис. 2.6. Видно, что эти диаграммы могут существенно изменяться в зависимости от соотношения между временем движения электрона от катода до анода т (время пролета) и моментом выхода электрона из катода, т. е. величиной ф.

Время пролета - важный параметр, характеризующий электронные приборы СВЧ. Для случая, когда между катодом и анодом действует постоянное напряжение и = и,

x = dl/2m/(el/). (2.22)

Если электрон влетает в пространство между катодом и анодом со скоростью у, а и = О, то

T = d/v. (2.23)




Если между катодом и анодом есть пространственный-заряд, то т возрастает приблизительно на 50 %.

Когда между катодом и анодом действует переменное напряжение, время пролета т зависит от ф, а электрон может иметь различные траектории движения.

Если угол пролета мт = 2ят/Г велик (т > Т), электрон может, не достигнув анода, начать обратное движение к катоду. Он или возвращается обратно на катод, или, остановившись между электродами, начинает снова двигаться к аноду, попадая на него после нескольких таких остановок.

Если т <: Т, то можно считать, что электрон движется в постоянном поле, которое определяется значением Е в момент вылета электрона с катода. В этом случае, вылетая из катода, электрон попадает на анод.

В реальных случаях между электродами действуют как переменное, так и постоянное напряжение

и = и + UmSin((xit + ф).

Время пролета при этом определяется значением отношения U /U. Если UJU 1, то для нахождения т следует использовать выражение (2.22), если Um/U 1, то т рассчитывают с помощью уравнения (2.21).

Величина мт, называемая углом пролета, в общем случае показывает, какую часть периода электрон движется между электродами (изменение фазы переменного напряжения, приложенного к ним, за время движения). Если между электродами действуют переменное и постоян-. ное напряжения, то т зависит от ф и понятие угла пролета теряет смысл.

Когда между электродами приложено только переменное напряжение, пользуются понятием фиктивного угла пролета. Считают, что между электродами действует только постоянное напряжение, равное амплитуде

Рис. 2.6. Пространственно-временные диаграммы движения электронов в переменном электрическом поле



переменного аор жения: U = Um [см. (2.21)1. Фиктивный угол пролета, являясь условным обобщенным параметром, не имеет физического смысла.

Рассмотренные примеры поясняют движение электронов в триодах, тетродах СВЧ, а также в пролетных клистронах.

5. Движение электрона в твердом теле под действием внешнего электростатического поля

На электроны в твердом теле помимо обычно прикладываемого внешнего электрического поля действует сильное периодическое поле кристаллической решетки. Воздействие этого поля на движение электрона можно условно представить с позиций классической механики введением понятия эффективной массы электрона

Известно, что скорость движения электрона в твердом теле определяется как групповая скорость распространения электронной волны

где h = 6,6-10 * Дж-с - постоянная Планка; К = - 2nY2mWjh- волновое число.

Работа, совершаемая силой F, действующей на электрон, за время dt,

dW = v,Fdt=.Fdt.

Отсюда находим

2л dt

Ускорение электрона

f(2.25)

durn 2л dW dK dK h а

dt h dK dt Ла - 2зг d2tt7/(dk ) Подставляя последнее выражение в (2.25), получаем

=й)та? = ф (2.26)

где

2л; dr-WI{dKV h \2 1

\2nj dW/dK эффективная масса электрона.

(2.27)



1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149

© 2007 EPM-IBF.RU
Копирование материалов разрешено в случае наличия письменного разрешения