6.7. Память на приборах с зарядовой связью

Здесь используется продвижение заряда, созданного в МОП-структуре

(рис. 6.13).

Рис. 6.13

При подаче напряжения на затвор под ним создается потенциаль­ная яма, которая может заполняться при определенных условиях нeосновными носителями – зарядовым пакетом. Этот зарядовый пакет можно перемещать от одного МОП-конденсатора к другому, изменяя определенным образом управляющее напряжение. Достаточно просто перемещение заряда осуществляется в ПЗС с трехфазным управлением рис. 6.14 (регистр сдвига).

Рис. 6.14

Заряд переходит от электрода к электроду при условии, что напряжение на электродах положительное и потенциал последующего электрода больше потенциала предыдущего. Амплитуда тактовых им­пульсов на электродах составляет величину порядка 10… 20 В. На обкладке последнего МОП-конденсатора напряжение понижено с целью вывода зарядового пакета через выходной p-n⁺ -переход. В выход­ной цепи вырабатывается сигнал, пропорциональный величине зарядо­вого пакета, задержанный относительно входного на время t = (n – 1)T / 3, где n – число МОП-элементов; Т – период повторения каждой фазы управления. Пусть n = 1200; Т = 10 мс, тогда с. Приборы с зарядовой связью применяют­ся для задержки различных сигналов, длительного хранения инфор­мации (запоминающие устройства), формирования сигналов изображе­ния.

К настоящему времени созданы более совершенные ПЗС с двух­фазным управлением и МНОП-структуры, ПЗ МОП (с плавающим затво­ром), способные хранить информацию длительное время при отклю­ченном питании.

6.8. Инжекционные светодиоды

Светодиод представляет р-n- переход, свечение которого вызывается рекомбинацией в нем носителей заряда при смещении перехода в прямом направлении. Длина волны определяет­ся следующим фундаментальным выражением:

λ = 1,23 / (E₂ – E₁); λ – в микрометрах; Е_1,2 – в электрон-вольтах. (6.3)

Из соотношения (6.3) вытекает в частности, что для генерации ви­димого света (λ ≤ 0,72 мкм) нужны полупроводники с разностью энергий Е2 – E1= Е3 ≥ 1,7 эВ.

В качестве материалов для изготовления светодиодов используются полупроводниковые соединения А^IIIВ^V , A^II B^VI , А^IV В^IV. Например, кар­бид кремния SiC, фосфид галлия GaP, арсенид галлия GaAs.Устройство светодиода показано на рис. 6.15.

Рис. 6.15

Cветодиоды используются в качестве индикаторов в аппаратуре различного назначения. Цвет свечения – чаще всего красный, зеленый, желтый. В системе обозначений – второй элемент буква Л, например: АЛ102Б; АЛ307Б, В.

6.9. Оптроны

Полупроводниковый оптрон – это прибор, состоящий из оптически связанных между собой элементов оптронной пары (управляемого полупроводникового излучателя света и полупроводникового приемника излучения) и предназначенный для выполнения различных функциональных преобразований электрических и оптических сигналов.

В качестве источника излучения может быть использован светодиод, электролюминесцентный порошковый или пленочный излучатель, полупроводниковый лазер.

Разновидности элементарных оптронов следующие: резисторный (рис. 6.16), диодный (рис. 6.17), транзисторный (рис. 6.18), на составном транзисторе (рис. 6.19), тиристорный (рис. 6.20).

Рис. 6.16

Рис. 6.17 Рис. 6.18

Рис. 6.19 Рис. 6.20

Система параметров оптронов включает четыре группы: входные и выходные характеристики, передаточные и параметры гальванической развязки. Степень воздействия излучателя на фотоприемник (или передаточная характеристика) определяется:

1). коэффициентом передачи тока К_i = Iвых / Iвх для диодных и транзисторных оптронов;

2) минимальным входным током, обеспечивающим спрямление характеристики тиристорных оптронов;

3) отношением темнового сопротивления к световому R_Т/R_СВ или величиной R_СВ – для резисторных оптронов;

4) параметры, характеризующие инерционность оптрона в импульсном режиме: время включения и время выключения, граничная частота f_гр;

5) качество гальванической развязки: U_С и R_С, и емкость C_С (емкость связи).

Резисторные оптроны характеризуются линейностью и симметричностью выходной вольтамперной характеристики, отсутствием внутренних ЭДС, высокой кратностью отношения R_Т/R_СВ, достаточной инерционностью (10^–1…10^–2 с).

Почти все диодные оптроны изготавливаются с использованием p-i-n-фотоприемников, отличаются большим быстродействием (t_{вкл,выкл} ≈

≈ (10^–8 с), но К_i меньше или близок к единице.

Транзисторные оптроны характеризуются наибольшей схемотехнической гибкостью, имеют высокое значение коэффициента передачи тока (особенно на составном транзисторе), не очень высокое быстродействие (t_{вкл, выкл} ≈ 2…5мкс), К_I = 600…8000.

Тиристорные оптроны удобны в «силовой» оптоэлектронике: они с одинаковым успехом пригодны для коммутации сильноточных цепей радиоэлектронного (U_КОМ ≈ 50…600 В ), I_КОМ = 0,1…10 А) и электротехнического (U_КОМ = 100…1300 В, I_КОМ = 10…320 А) назначения.

132