Схемы включения его, так же, как и биполярного транзистора, могут быть с общей базой, общим эмиттером, с общим коллектором. В качестве примера на (Рис. 157) приведена схема включения с общим эмиттером.

Вольтамперная характеристика фототранзистора очень напоминает выходные характеристики биполярного транзистора (Рис. 158), с той лишь разницей, что снимаются они при постоянном световом потоке. Остальные характеристики фототранзистора идентичны характеристикам фотодиода. Основными недостатками фототранзистора являются его большая температурная зависимость и плохие частотные свойства.

Рис. 157

Рис. 158

Фототиристоры.

По такому жае принципу, как и управление фототранзистором, можно управлять и тиристором. Такой прибор называется фототиристором. Вместо управляющего электрода сигнал управления в виде пучка лучистой энергии подаётся в специальное окно в корпусе прибора, что приводит к тем же явлениям, как если бы был подан электрический сигнал управления на управ-

130

ляющий электрод. Все остальные характеристики такого тиристора аналогичны характеристикам обычного тиристора с электрическим управлением. На принципиальных схемах фототиристор обозначается символом :

Светодиоды.

Светодиоды - это излучающие полупроводниковые приборы с общим p-n переходом, преобразующие электрическую энергию в энергию некогерентного светового излучения.

Принцип действия светодиодов основан на использовании явления излучательной рекомбинации. Когда через p-n переход протекает прямой ток, то при этом происходит рекомбинация носителей, т.е. заполнение свободного энергетического уровня в валентной зоне электроном, находящимся в зоне проводимости, что, естественно, сопровождается выделением энергии. Чаще всего эта энергия выделяется в виде тепла, но можно подобрать такие полупроводниковые материалы, в которых явление рекомбинации будет сопровождаться излучением квантов лучистой энергии. Обычно это наблюдается в полупроводниках, представляющих собой двойные и тройные соединения. Так, светодиоды

Рис. 159 красного, желтого и зелёного свечения изготавливают на основе фосфида галлия, с фиолетовым свечением - на основе карбида кремния и т.д. Конструктивное оформление све-

тодиодов также различное, однако чаще всего они выполняются в виде монокристалла полупроводника, в котором создан p-n переход; кристалл вмонтирован в стеклянный корпуслинзу, свободно пропускающую излучаемый свет (Рис.159).

Светодиоды нашли широкое применение в устройствах отображения информации, в вычислительных устройствах для ввода - вывода информации, а также в устройствах оптоэлектроники.

Оптоэлектронные устройства.

Оптоэлектроника - это область электроники, где используют методы преобразования световых сигналов в электрические и наоборот в системах передачи, обработки и хранения информации.

131

Элементами оптоэлектронных устройств являются фотоэлектронные приборы, рассмотренные выше, а связь между элементами не

нэлектрическая, а оптическая. Таким образом, в оптоэлектронных устройствах практически полностью устране-

на гальваническая связь между входными и выходными цепями и практически пол-

ностью устранена обратная связь между входом и выходом. Комбинируя элементы, входящие в оптоэлектронные устройства, можно получать самые различные их функциональные свойства.

Простейшим оптоэлектронным устройством является оптрон. Оптрон - это устройство, объединяющее в одном корпусе светодиод и

приёмник фотоизлучения, например, фотодиод (Рис.160).

Входной, усиливаемый сигнал UВХ поступает на светодиод и вызывает его свечение, которое по световому каналу поступает на фотодиод. Фотодиод открывается и в его цепи протекает ток под действием источника Е; на резисторе RH создаётся падение напряжения, которое представляет собой выходной сигнал UВЫХ , пропорциональный входному. Эффективную оптическую связь между элементами оптрона осуществляют с помощью средств волоконной оптики - световодов, выполненных в виде жгута из тонких прозрачных нитей, по которым сигнал передаётся за счёт полного внутреннего отражения с минимальными потерями и с высокой разрешающей способностью. Вместо фотодиода в составе оптрона может быть фототранзистор, фототири-

стор. Представляет интерес ещё один оптоэлектронный прибор - оптотранзистор с прямой оптической связью.

Схематическое устройство этого прибора приведено на (Рис.161). Эмиттерный переход здесь, как обычно, включают в прямом направлении. За счёт явления излучательной рекомбинации он излучает свет. Коллекторный переход смещается, как обычно, в обратном направлении. Излучение с эмиттерного перехода поглощается в области коллекторного перехода, где за счёт внутреннего фотоэффекта образуется дополнительные носители зарядов, обусловливающих протекание тока в коллекторной цепи. Для нормальной

работы оптотранзистора необходимо, чтобы в области базы не поглощалось излучение, испускаемое эмиттерным p-n переходом. Для гальванической развязки входной и выходной цепей в базе параллельно с p-n переходами создают высокоомный слой, обеднённый носителями электрических зарядов. Оптотранзистор имеет высокое быстродействие по сравнению с обычными транзисторами, а прямая оптическая связь обеспечивает отсутствие отражения, которое может существовать на границах между фотоизлучателем и фотоприёмником.

ГЛАВА VI Газоразрядные приборы.

Газоразрядные приборы (их ещё называют ионными) представляют собой герметизированный баллон, внутри которого смонтированы два или более электродов. После откачки воздуха в баллон под некоторым давлением водится инертный газ или пары ртути или другой газ. Устройство простейшего газоразрядного прибора показано на

(Рис.162).

Электроды в газоразрядных приборах называют катодом и анодом. К катоду подключается отрицательный полюс внешнего источника Е, а на анод - положительный. Катод обычно выполняют плоским или цилиндрическим из тугоплавких металлов, а анод выполняют в виде металлического или графитового стержня. Газ состоит из нейтральных молекул и, казалось бы, должен быть изолятором. Однако, если к электродам

подвести разность потенциалов от внешнего источника, то в газовом объёме начнёт протекать электрический ток , обусловленный наличием в газе носителей электрических зарядов: электронов и положительно заряженных ионов. Процесс ионизации нейтральных молекул газа связан с различными факторами (космические лучи, естественный радиоактивный фон и т.д.). При подобных энергетических воздействиях на атомы газа с их электронных оболочек могут отрываться электроны, становясь свободными носителями электрического заряда, а сам атом превращается в положительно заряженный ион. Они начинают разгоняться в электрическом поле, приобретая дополнительную кинетическую энергию. Сталкиваясь с нейтральными атомами они передают им свою кинетическую энергию и возбуждают их или даже производят ударную ионизацию. При возбуждении электроны переходят на более высокий энергетический уровень, а при ионизации - совсем покидают атомы. В возбуждённом состоянии электроны находятся недолго и, возвращаясь в

133