Фототиристорлар

Үш немесе одан да көп р-п-өткелі бар, ВАС-да теріс дифференциалды кедергісінің аймағы бар фотоқабыдағыш құрал фототиристор деп аталады.

6.19 – суретте үш р-п-өткелі бар фотоиристор құрылымы көрсетілген. Осы құрылымның соңғы аймағы – р және п – эмиттер деп аталады, ал оған әсер ететін өткелдер эмиттерлік; ортадағы өткел коллекторлық атауын иеленді. Өткелдер арасында базалық аймақтар орналасқан. п – эмиттерлі конактті қамтамасыз ететін электрод катод деп, ал р – эмиттерлі контактті қамтамасыз ететін электроды анод деп атаймыз.

Құрылымға тура кернеу берілген кездегі фоттирисордың жұмысын қарастырайық (6.19-сурет) . токтың үзіліссіз заңы бойынша статикалық режимде коллекторлық өткел арқылы өтетін ток үшін былай жазуға болады:

6.38 формуладан мынаны аламыз:

6.19 – сурет. 6.20 – сурет.

Фототиристор құрылымы Фототиристордың ВАС жиынтығы

мұндағы І_Ф1, І_Ф2 ,І_Ф3 – р-п-өткелге сәйкес келетін тасушылардың бөлінуінде туындайтын фототоктар(һ жүйесіндегі һ_21об параметрі).

Жарықтану жоқ кезде, яғни І_Ф1 = І_Ф2 = І_Ф3 = 0 кезінде, екі электродты қосу (динисторлық) жағдайындағы тиристордығң ВАС үшін фототиристордың қошқыл (темновой) сипаттамасын анықтайтын теңдікті аламыз. Құрылымда ағатын І тогының жарықтануы кезінде өткел арқылы өтетін және коллекторлы өткелінің І_КО өзіндік тогымен І_Ф фототоктың қозғалысымен анықталады. Жарықтану деңгейінің өзгеруі арқылы өзгеретін α₁ І_Ф1 + І_Ф2 + α₂ І_Ф3 шамасы қарапайым тиристордағы ток басқару қызметін атқарады, яғни сәулеленудегі ағынның әсері кезінде фототиристорды қосқанда кернеу өзгереді.

6.20 – суретте әртүрлі сәулелену қуаты бар монохроматты жарыққа арналған фототиристордың ВАС-ның жиынтығы көрсетілген.

Фототиристорлар үлкен қуатты қосуға арналған перспективті құрал болып табылады.

6.10.

Фоторезисторлар

Фоторезисторларда инфрақызыл, көрінетін және ультракүлгін сәулеленудің әсері-нен заттың кедергісінің өзгеру құбылысы қолданылады. Фоторезисторлардың негізгі элементі кедергісі жарықтану кезінде өзгеретін шалаөткізгішті пластина болып табылады. Фотоөткізгіштіктің туындау механизмін келесі әдіспен түсіндіруге болады. Жылулық энергияның қозғалысы нәтижесінен кейін қошқылданған шалаөткізгіште жылжымалы заряд тасымалдаушылардың аздаған саны пайда болады. Осылайша шалаөткізгіш қошқыл деп аталатын басапқы өткізгіштікті σ₀ иеленеді:

мұндағы е – электрон заряды; μ_п – электрон қозғалғыштығы; μ_р – кемтік қозғалғыштығы; п₀, Р₀ – теңескен жағдайда шалаөткізгіштегі қозғалмалы заряд тасымалдаушылардың концентрациясы.

Жарық әсерінен қозғалмалы заряд тасымалдаушылардың концентрациясы көбейеді, мұнда олардың генерациясына әр түрлі механизмдер болуы мүмкін. Кемтіктер мен электрондар концентрациясының бойы электромагниттік сәулеленудің кванты электрондарды қоздыруынан және валенттік зонадан өткізгіштік зонаға ауыстыруынан пайда болады.

Валентттік зонадан электрондар ауысқан кезде тек кемтіктік электроөткізгіштік жоғарылайды. Сонымен электрондар прим есный деңгейден өткізгіштік зонаға лақтырылғанда электроөткізгіштіктің жоғарылауы бақыланады.

Осылайша шалаөткізгіштікте жарықпен сәулелену кезінде қозғалмалы заряд тасымалдаушылардың концентрациясы ∆п және ∆Р шамаларына осы жолмен не басқа жолмен көбейеді, ал оның өткізгіштігі бірден жоғарылайды:

Жарық әсерінен шалаөткізгіш электроөткізгіштігінің өзгеруі оның фотоөткізгіштігі болып табылады.

Жарықтанудың жарығы ұлғайған кезде шалаөткізгіштің фотоөткізгіштігі өзгереді.

Сәлеленуші жарықтың ағынын қосқан кезде заряд тасымалдаушылардың генерация процесінің интенсивтілігі құлау интенсивтілігіне сай келетін стационарлы мағынаға бірден жетпейді, экспоненциалды заң бойынша уақытпен жайлап жетеді:

мұндағы N – фотон саны; α – шалаөткізгіште жұтылған энегияны сипаттайтын жұтылу коэффициенті; η – бір фотонның жұтылуы кезінде құралатын заряд тасымалдаушылардың санын анықтайтын кванттық шығыс; τ – тең емес заряд тасымадауылардың өмір сүру уақыты.

Егер сәулелену уақыты айтарлықтай үлкен болса: t ≥ (3…5)τ, онда тең емес заряд тасымалдаушылардың концентрациясы стационарл мағынаға жетеді. Электрондардың валенттік зонадан өткізгіштік зонаға өту кезінде электрондар мен кеміктер жұп болып құралғанда тең емес кемтіктердің саны тең емес электрондардың санына тең болады:

Қоспалы жұтылу кезінде бір беелгінің заряд тасымалдаушысы генерацияланғанда орынды немесе кемтіктік не электрондық фотоөткізгіштікті иеленеді. Ол да өткелдік режимде экспоненциалды заң бойынша өзгереді:

Фотоөткізгіш релаксациясы дегеніміз сәулеленуші ағынның қосылуы және өшірілуі кезінде σ_Ф тұрақты өзгеру құбылысы.

Конструктивті фоторезистор бетіне электроөткізгішті электрод жабыстырылған шалаөткізгішті пластинаны келтіріледі. 6.21 – суретте көрсетілгендей фоторезистордың екі конструкция принципиалды мүмкін: тігінен(6.21а сурет) және көлденең (6.21б сурет).

Бірінші жағдайда фоторезисторға қолданылатын электрлік өріс және қозушы жарық өзара перпендикуляр жазықтыққа әсер етеді, екіншісінде – бір жазықтыққа әсер етеді. Көлденең фоторезисторда қозу сәулелену үшін мөлдір электрод арқылы жүзеге асады. Көлденең фоторезистор бірнеше он және жүздеген мегагерц құрайтын жиілікке дейін омдық кедергіні ұсынады. Көлденең фоторезистор конструктивті ерекшелік әсерінен оны таза омдық кедергі деп есептеуге рұқсат бермейтін ескерерліктей геометриялық сыйымдылықты иеленеді.

6.21 – сурет.

Тік (a) және көлденең (б) фоторезистордың конструкциясы; фоторезисторлардың воьтамперлік (в), энергетикалық (г) және спектральді сипаттамалары(д).

Шығыс материалы ретінде фоторезисторлар үшін көбінесе сұр таллий, селендік теллур, селендік висмут, сұр қорғасын, теллурлі қорғасын, сұр кадмий және тағы басқаларды қолданылады.

6.11.