Fluktuationen und Dynamik aktiver Halbleiter-Bauelemente

قطعات نیمه هادی فعال را می توان برای تبدیل برق DC به برق AC استفاده کرد. در مورد دوقطبی‌های فعال که در اینجا به عنوان مثال در نظر گرفته می‌شود، یک مقاومت منفی می‌تواند به دلیل بازخورد داخلی رخ دهد، که با آن یک تشدید کننده میرا نشده و یک نوسانگر در نتیجه ایجاد می‌شود. این نوسان ساز با دامنه و فرکانس و نوسانات آنها، یعنی نویز دامنه و فرکانس مشخص می شود. برای اینکه یک نوسانگر اصلاً به یک نقطه عملیاتی پایدار دست یابد، جزء فعال مرتبط باید دارای یک مشخصه مدولاسیون غیر خطی باشد. بنابراین هنگام توصیف نوسانات چنین اجزایی، دانش دینامیک آنها باید مقدم بر آن باشد. این کتاب پدیده‌های نوسان و تأثیر آن‌ها بر دینامیک دستگاه‌های نیمه‌رسانای فعال را مورد بحث قرار می‌دهد و چهار ورودی اصلی نویز را شرح می‌دهد: نویز حرارتی معادل مقاومت منفی، انتشار خود به خود، نویز شات و نویز الکترون داغ. این نوسانات به طور قابل توجهی بر خواص عملکردی نوسانگر Van der Pol با مقاومت منفی و غیر خطی، لیزر تزریقی، دیود بهمن و عنصر گان تأثیر می گذارد. با کمک معادلات لانگوین، معادلات فوکر-پلانک و مستر، همراه با توابع خود همبستگی مربوطه، چگالی طیفی برای دامنه، فاز و توان خروجی و همچنین عرض خط و شکل نویز تعیین می‌شود. این کتاب به دانشجویان مهندسی برق و فیزیک درک عمیق تری از اجزای نیمه هادی فعال در زمینه های الکترونیک فرکانس بالا و الکترونیک نوری ارائه می دهد. برای مهندس شاغل، این تک نگاری می تواند مقدمه مفیدی برای پدیده های تصادفی در این زمینه باشد. دانش پایه معادلات دیفرانسیل و تئوری توابع مورد نیاز است.

Aktive Halbleiter-Bauelemente können zur Umsetzung von Gleichleistung in Wechselleistung herangezogen werden. Bei den hier beispielhaft behandelten aktiven Zweipolen kann durch interne Rückkopplung ein negativer Widerstand auftreten, mit dem ein Resonator entdämpft wird und somit ein Oszillator entsteht. Dieser Oszillator wird charakterisiert durch seine Amplitude und Frequenz sowie deren Fluktuationen, nämlich Amplituden- und Frequenzrauschen. Damit ein Oszillator überhaupt einen stabilen Arbeitspunkt erreicht, muß das zugehörige aktive Bauelement eine nichtlineare Aussteuer-Charakteristik aufweisen. Bei der Beschreibung der Fluktuationen solcher Bauelemente muß daher die Kenntnis ihrer Dynamik vorausgehen. Dieses Buch behandelt Fluktuationsphänomene und deren Einfluß auf die Dynamik von aktiven Halbleiter-Bauelementen und stellt die vier wichtigsten Rauscheinströmungen ausfürhlich dar: äquivalentes thermisches Rauschen eines negativen Widerstandes, spontane Emission, Schrotrauschen und Rauschen heißer Elektronen. Diese Fluktuationen beeinflussen dabei wesentlich die Funktionseigenschaften des Van der Pol-Oszillators mit negativem, nichtlinearem Widerstand, des Injektionslasers sowie der Lawinenlaufzeit-Diode und des Gunn-Elements. Mit Hilfe der Langevin-Gleichungen, der Fokker-Planck- und Master-Gleichung werden zusammen mit den entsprechenden Autokorrelationsfunktionen jeweils die spektralen Dichten für Amplitude, Phase und Ausgangsleistung sowie Linienbreite und Rauschmaß bestimmt. Dieses Buch vermittelt Studierenden der Elektrotechnik und der Physik ein vertieftes Verständnis aktiver Halbleiter-Bauelemente aus den Bereichen Hochfrequenz-Elektronik und Opto-Elektronik. Dem Ingenieur in der Praxis kann diese Monographie eine nützliche Einführung in stochastische Phänomene auf diesem Gebiet sein. Vorausgesetzt werden Grundkenntnisse über Differentialgleichungen und Funktionentheorie.