6. Варикапы, светодиоды и фотодиоды и их применение. Оптроны.

Варикапы. Электронно-дырочный переход, к которому приложено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора. При этом роль диэлектрика играет сам р-п переход, в котором свободных носителей зарядов мало, а роль обкладок — прилежащие слои полупроводника с электрическими зарядами разного -знака — электронами и дырками.

Рис. 123 рис 125 Это явление использовано в специальных полупроводниковых приборах — варикапах. Их широко применяют для настройки колебательных контуров, в устройствах автоматической подстройки частоты, а также в качестве частотных модуляторов в различных генераторах.

Условное графическое обозначение варикапа (см. рис. 123,а), наглядно отражает их суть: дне параллельные черточки воспринимаются как символ конденсаторе. Для примера на рис. 123,6 показано обозначение матрицы из двух варикапов, а на рис. 123,в — из трех.

Светодиоды и светодиодные индикаторы. Полупроводниковые диоды, излучающие свет при прохождении тока через р-n переход, называют светодио-дами. Включают такие диоды в прямом направлении. Условное графическое обозначение светодиода похоже на символ фотодиода и отличается от него тем, что стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещены справа от кружка и направлены в противоположную сторону (рис. 126).

рис 126 рис 128

Фотодиоды. Основной частью фотодиода является переход, работающий при обратном смещении. В его корпусе имеется окошко, через которое освещается кристалл полупроводника. В отсутствие света ток через р-п переход очень мал — не превышает обратного тока обычного диода.

При освещении кристалла обратное сопротивление перехода резко падает, ток через него растет. Чтобы показать такой полупроводниковый диод на схеме, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева сверху,) изображают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 125,а).. В качестве примера на рис. 125,6 показано обозначение фотодинистора.

Оптроны. Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, когда необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны изображают, как показано на рис.128. Фотоприемником в оптроне могут быть не только фотодиод (рис. 128,а), но и фоторезистор (рис. 128,6), фотодинистор (рис. 128,в) и т. д. При необходимости составные части оптрона допускается изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменить знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к оптрону показать в позиционном обозначении (рис. 128,г).

7) Структура биполярного транзистора и процессы в нём. Характеристики и режимы работы транзистора

Работа биполярных транзисторов основана на явлениях взаимодействия двух близко расположенных p-n переходов. Различают плоскостные и точечные биполярные транзисторы. Плоскостной биполярный транзистор представляет собой трехслойную структуру типа p-n-p или типа n-p-n .Транзистор называется биполярным потому, что физические процессы в нем связаны с движением носителей заряда обоих знаков (свободных дырок и электронов).

Средний слой транзистора называется базой Б, один крайний слой – коллектором К, а другой крайний слой – эмиттером Э. Каждый слой представляет собой электрод и имеет вывод. Посредством выводов транзистор включается в схему. В схемах транзисторных усилителей полярность напряжения Ек должна быть такой, чтобы коллекторный p-n переход был закрыт для основных носителей заряда (см. рис. 129). Таким образом, напряжение Ек является обратным для коллекторного p-n перехода.

Одна из крайних областей транзистора, имеющая наименьшие размеры, называется эмиттером. Другая крайняя область транзистора, называемая коллектором, предназначена для собирания потока носителей, эмитируемых эмиттером.

В рабочем режиме биполярного транзистора протекают следующие физические процессы:

• инжекция из эмиттера в базу;

• диффузия через базу;

• рекомбинация в базе;

• экстракция из базы в коллектор..

В зависимости от сочетания знаков и значений напряжений на p-n-переходах транзистора различают следующие режимы его работы:

а) активный режим – на эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный переход – обратное;

б) режим отсечки – на оба перехода поданы обратные напряжения (транзистор заперт);

в) режим насыщения – на оба перехода поданы прямые напряжения (транзистор полностью открыт);

г) инверсный активный режим – напряжение на эмиттерном переходе обратное, на коллекторном – прямое.