Нейросетевые структуры и технологии. Часть 1. Электрические и математические модели нейронов. НС прямого распространения. Клюкин В.И - 12 стр.

                                            � E � Et �
                                n1 � N c exp� � c    �;
                                            �     kT �
                                            � E �E �
                                            �        V�
                                p1 � N V exp� � t     �� ,
                                            �     kT
                                            �          �

где n, p – концентрации электронов и дырок в объеме полупроводника; nt,
pt – концентрации электронов и дырок на ловушках; n0, p0 – равновесные
концентрации электронов и дырок; Nt – концентрация ловушек; gn = gp =
g – скорость генерации электронов и дырок в объеме полупроводника; Sn,
Sp – эффективное сечение захвата электронов и дырок; vt – среднее значе-
ние тепловой скорости электронов; �r – постоянная рекомбинации; f – ве-
роятность захвата электрона; Et – энергия ловушечного уровня, отсчитан-
ная от дна зоны проводимости.
      Для кремния n–типа с ловушками для дырок, то есть при nt = 0,
pt = Nt fp = Nt (1 – f) систему (1.5) можно переписать в виде

          �
          � dn � g � γ np � n p � S v N �� nf � 1 � f n �� ;
                            �               �                      �       �
          �                r        0 0         n t t�        p             1�
          � dt
          �
          � dp
          �
          � dt                                          �  �           �
                 � g � γ r � np � n0 p0 � � S p vt N t �� p 1 � f p � f p p1�� ;
                                                                             �
                                                                                         (1.6)
          �
          � df p
          �
          �
          � dt              �   �       �
                  � S p vt �� p 1 � f p � f p p1�� � Sn vt ��� nf p � �1 � f � n1��� ,
                                                 �

по форме схожим с системой (1.4) Ходжкина–Хаксли.
       Численное решение этой системы (методом Рунге–Кутта 4-го порядка)
для различных значений электрофизических параметров показало возмож-
ность получения скачка концентрации электронов n(t) (спайка) при подаче
возбуждающих импульсов длительностью ~10-6 c. Наиболее приемлемый ре-
зультат (с формой импульса типа, изображенного на рис. 1.4) обеспечивался
при следующих значениях параметров: n0 = 1011 см–3, Nt = 5·1016 см–3; Et =
= 1,12 В; g = 1015 см–3с–1; �r = 10–10 см3с–1; Sn = Sp = 10–18 см–2, vt = 107 см/с, до-
вольно типичных для полупроводниковых материалов, кроме концентрации
ловушек Nt, которая в обычных условиях работы составляет величину
1011…1012 см–3. Более высокие значения Nt возможны в сильно дефектных по-
лупроводниках или при наличии мощного нейтронного облучения.
       Оценка характерных размеров оптоэлектронного нейрона при реали-
зации в рамках интегральной технологии с площадью инжекционного ла-
зера 300 � 300 мкм2 и светочувствительных площадок 10 � 10 мкм2 пока-
зывает, что на кристалле 50 � 50 мм2 можно разместить до 104 нейронов с
107…108 связями, то есть получить достаточно мощную вычислительную
                                                  12