
- •Часть 1 - Физические основы электроники
- •Оглавление
- •Глава 1. Общие сведения об электронных приборах
- •Глава 2. Физические основы электроники. Электрофизические свойства полупроводников.
- •Глава 3. Полупроводниковые диоды
- •Глава 4. Биполярные транзисторы
- •Глава 5. Полевые транзисторы
- •Глава 6. Силовые полупроводниковые приборы
- •Глава 7. Оптоэлектронные приборы
- •Глава 8. Электровакуумные приборы
- •Глава 1 Общие сведения об электронных приборах
- •1.1 Назначение и классификация электронных приборов
- •1.Преобразование энергии (например, преобразование энергии света в электрическую энергию или преобразование переменного тока в постоянный);
- •1.2 Характеристики, параметры, эквивалентные схемы эп
- •Глава 2
- •Физические основы электроники
- •Электрофизические свойства полупроводников.
- •Электропроводность полупроводников
- •2.1 Собственные полупроводники
- •2.2 Примесные полупроводники
- •2.3. Токи в полупроводнике. Дрейф и диффузия
- •2.4 Электрические переходы.
- •2.4.1. Классификация электрических переходов
- •2.5 Образование p-n перехода. P-n переход в равновесном состояние
- •2.7. Математическая модель р-п –перехода. Вольт – амперная характеристика
- •2.8 Ёмкость p-n перехода
- •2.9 Пробой p-n перехода
- •Глава 3 Полупроводниковые диоды
- •3.1. Вольт-амперная характеристика диода
- •3.2 Эквивалентная схема диода
- •3.3 Влияние температуры на вах диода
- •3.4 Выпрямительные диоды
- •3.5 Импульсные диоды
- •3.6 Диоды Шотки.
- •3.7 Стабилитроны и стабисторы
- •3.8 Варикапы
- •3.9. Туннельные и обращенные диоды
- •3.10 Маркировка полупроводниковых диодов
- •Глава 4
- •4.1 Общие сведения о биполярных транзисторах
- •4 .2 Принцип работы биполярного транзистора в активном режиме
- •4.3. Распределение концентрации носителей в базе. Влияние напряжений на переходах на токи транзистора
- •4.4. Режимы работы биполярного транзистора
- •4.5 Схемы включения биполярного транзистора
- •4.6 Математическая модель транзистора
- •4.7 Вольтамперные характеристики (вах) биполярного транзистора
- •4.8. Физические эквивалентные схемы транзистора и их параметры
- •4.9. Формальные схемы замещения транзистора и их параметры
- •4.10. Методика графического определения h – параметров транзистора
- •4.11. Зависимости характеристик и параметров транзистора
- •1.12. Собственные шумы электронных приборов
- •4.13. Предельно допустимые параметры транзистора
- •Глава 5
- •5.1. Основные сведения и классификация
- •5.2. Устройство и принцип действия и вах полевого транзистора с электронно-дырочным переходом
- •5.3. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •5.4. Вах полевого транзистора (математическая модель).
- •5.5. Дифференциальные параметры полевого транзистора и формальная схема замещения
- •5.6. Физическая эквивалентная схема полевого транзистора
- •5.7. Зависимость параметров полевого транзистора от режима работы и температуры
- •Глава 6 Силовые полупроводниковые приборы
- •Тиристоры делятся на две группы: диодные тиристоры (динисторы) и триодные (тиристоры). Для коммутации цепей переменного тока разработаны специальные симметричные тиристоры — симисторы
- •6.1. Тиристоры
- •Структура диристора, вах и принцип работы
- •Глава 7
- •3.Оптроны.
- •7.1.Фотоприемные устройства Фотоприемные устройства предназначены для преобразования светового излучения в электрические сигналы. В основу работы фотоприемников положны следующие физические явления:
- •7.1.1. Фоторезистор
- •7.1.2. Фотодиоды
- •7.1.2. Фототранзисторы:
- •7.1.3. Фототиристоры
- •7.2 Светоизлучающие приборы
- •7.2.1. Светоизлучающие диоды
- •7.2.2. Полупроводниковые лазерные диоды
- •7.3. Оптроны
- •7.4. Световоды
- •7.5. Знакосинтезирующие индикаторы
- •Глава 8 электровакуумные приборы
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Вакуумный диод
- •8.3. Триод
- •8 .4. Тетроды и пентоды
- •8.5. Электронно-лучевые трубки
Глава 7
Оптоэлектронные приборы.
Оптоэлектронные приборы предназначены для приема, излучения и преобразования сигналов электромагнитных волн оптического диапазона. Обычно используют следующие диапазоны длинн волн: инфракрасного λ>1мкм; видимого (0,35-0,4)<λ<(0,7-0,75)мкм; ультрафиолетового λ<0,3мкм. Максимальная чувствительность человеческого глаза приходится на длину волны λ=0,55мкм (зеленый цвет). Оптоэлектронные приборы делятся на:
1.светоизлучающие (электросветовые);
2.светопринимающие (фотоэлектрические - фотоприемники);
3.Оптроны.
7.1.Фотоприемные устройства Фотоприемные устройства предназначены для преобразования светового излучения в электрические сигналы. В основу работы фотоприемников положны следующие физические явления:
внутренний фотоэффект – изменение электропроводности вещества при его освещении;
фотоэффект в запирающем слое – возникновение ЭДС на границе двух материалов под действием света;
внешний фотоэффект или фотоэлектрическая эмиссия – испускание веществом электронов под действием света.
7.1.1. Фоторезистор
Ф
оторезистор
-
двухполюсный полупроводниковый прибор
(фотоприемник) без p-n-перехода,
сопротивление которого зависит от
светового потока. В затемненном
полупроводнике имеется относительно
небольшое число свободных носителей
заряда. Его сопротивление достаточно
велико. Принцип работы основан на явлении
внутреннего фотоэффекта: энергия
светового потока передается электронам,
что вызывает генерацию пар свободных
носителей заряда при этом электроны из
валентной зоны перехода в зону
проводимости. Рост концентрации носителей
приводит к уменьшению сопротивления
полупроводника. При этом длина волны λ
(λ=с v)
или частота v
поглащаемого
светового излучения должна соответствовать
условию hv
> ΔW
или λ<=сh/ΔW,
где h
- постоянная
Планка,
ΔW-
ширина запрещенной зоны.
В качестве светочувствительного слоя используют сернистый кадмий CdS, сернистый свинец, PbS селенид свинца PbSe, селенид кадмия CdSe.
Условное обозначение и схема включения фоторезистора показаны на рис. 7.1.
Основные характеристики и параметры :
семейство вольт-амперная характеристик фоторезистора I=f(U)|Ф=const. приведено на рис. 7.2. При Ф=0 ток называется темновым Iт, при ф>0 через фотосопротивлении протекает общий ток Iобщ. Разность этих токов называется фототоком: Iф=Iобщ-Iт.
2
.
Передаточная характеристика (рис. 7.2)
или энергетическая фоторезистора 1ф
=f(Ф). В
области малых Ф она линейная, а при
больших Ф скорость нарастания фототока
уменьшается, что связано с возрастанием
вероятности рекомбинации носителей
заряда. Ее параметром является
чувствительность
к белому (дневному) свету и называется
интегральной чувствительностью:
SФ=Iф/Ф, [mA/лм]
Здесь 1ф - фототок, Ф - световой поток, U - напряжение. Обычное значение Sф от 1 до 20 мА/лм, рабочее напряжение - десятки вольт.
3
.
RT
– темновое сопротивление фоторезистора,
при Ф=0
- единицы
МОм, поэтому темновой ток очень мал
4. RT/Rmin – величина, показывающая во сколько раз изменяется сопротивление.
5. Спектральная характеристика - зависимость чувствительности от длины световой волны. Она зависит от материала фоторезистора (рис. 7.3).
6. Частотные характеристики фоторезисторов показаны на рис. 7.4. Основной недостаток: малое быстродействие.
Фоторезисторы - сравнительно низкочастотные приборы.
На данном рисунке f-частота изменений (модуляции) светового потока. Граничная частота, порядка 102-105Гц.