Оптоэлектронные микросхемы и другие приборы оптронного типа

Оптоэлектронные микросхемы представляют собой один из наиболее широко применяемых, развивающихся, перспективных классов изделий оптронной техники. Это обусловлено полной электрической и конструктивной совместимостью оптоэлектронных микросхем с традиционными микросхемами, а также их более широкими по сравнению с элементарными оптронами функциональными возможностями. Как и среди обычных микросхем, наиболее широкое распространение получили переключательные оптоэлектронные микросхемы.

Специальные виды оптронов резко отличаются от традиционных оптопар и оптоэлектронных микросхем. К ним относятся, прежде всего, оптроны с открытым оптическим каналом. В конструкции этих приборов между излучателем и фотоприемником имеется воздушный зазор, так что, помещая в него те или иные механические преграды, можно управлять световым потоком и тем самым выходным сигналом оптрона. Таким образом, оптроны с открытым оптическим каналом выступают в качестве оптоэлектронных датчиков, фиксирующих наличие (или отсутствие) предметов, состояние их поверхности, скорость перемещения или поворота и т. п.

Тема 4. Биполярные транзсторы.

Транзистор – это трехэлектродный полупроводниковый прибор, пред­назначенные для преобразования электрических сигналов. Термин «транзистор» происходит от комбинации английских слов «transfer of resister», что в переводе означает «преобразователь сопротивления».

Различают две основные группы транзисторов — биполярные и полевые (униполярные), принцип действия кото­рых существенно различается. В биполярных транзисторах происходит переме­щение как основных, так и неосновных носителей заряда. В полевых транзисто­рах перемещаются только основные носители заряда. В биполярных транзисторах управление потоком носителей заряда осуществляется путем изменения уровня их инжекции (или экстракции), в полевых транзисторах поток носителей заряда управляется электрическим полем.

4.1 Устройство и принцип действия биполярного транзистора

Биполярный транзистор — это трехэлектродный полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими электронно-дырочными переходами. Он пред­ставляет собой трехслойный полупроводниковый монокристалл с чередующим­ся типом электропроводности. Существуют п-р-п-структуры и р-п-р-структуры.

Центральную часть монокристалла называют базой (Б). С одной стороны к базе примыкает область с высокой концентрацией примеси, называемая эмитте­ром (Э), с другой — область с низкой концентрацией примеси, называемая кол­лектором (К). Между базой и эмиттером существует эмиттерный переход (ЭП), между базой и коллектором — коллекторный переход (КП). Взаимодействие между переходами будет существовать, если толщина базы много меньше диффузион­ной длины неосновных носителей заряда.

На рис. 4.1, а показана структура кремниевого монокристалла, изготовленного по эпитаксиально-планарной технологии, которая характерна для большинства со­временных транзисторов.

На сильнолегированной подложке 1 п⁺-типа методом эпитаксии сформирован слаболегированный слой 2 п-типа толщиной около 10 мкм, в котором методом локальной диффузии созданы слой базы 3 с дырочной элект­ропроводностью и слой эмиттера 4 п⁺-типа. Толщина базового слоя составляет около 1 мкм. На поверхности кристалла расположен защитный слой диоксида кремния SiO₂ толщиной порядка 1 мкм, через отверстия в котором осуществлены металлические выводы от эмиттера и базы. Тонкая база имеет значительную про­тяженность в горизонтальном направлении, поэтому она обладает сравнительно большим сопротивлением . Чтобы снизить это сопротивление, от базы делают два вывода, которые соединяют вместе.