- •Министерство сельского хозяйства
- •Глава 4. Биполярные транзисторы………………………………..53
- •Введение.
- •Глава 1. Пассивные элементы электроники
- •1.1 Резисторы.
- •1.2. Конденсаторы.
- •1.3. Катушки индуктивности.
- •Глава 2. Полупроводниковые компоненты электронных цепей
- •2.1. Строение твердых тел
- •2.2. Электропроводность полупроводников
- •2.3. Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках.
- •2.4. Полупроводниковые резисторы
- •Глава 3. Полупроводниковые диоды.
- •3.1. Электронно-дырочный переход
- •3.2. Электронно-дырочный переход при прямом напряжении
- •3.3. Электронно-дырочный переход при обратном напряжении
- •3.4. Вольтамперная характеристика p-n-перехода.
- •3.5. Пробой и емкость p-n-перехода
- •3.6. Полупроводниковые диоды
- •3.7. Стабилитроны
- •3.8. Варикапы
- •3.9. Туннельный и обращенный диоды.
- •3.10. Светодиод.
- •Глава 4. Биполярные транзисторы.
- •4.1. Устройство биполярного транзистора
- •4.2. Характеристики и параметры биполярных транзисторов.
- •4.3. Система h-параметров биполярных транзисторов
- •4.4. Схемы включения биполярных транзисторов.
- •4.4.1. Схема с общей базой
- •4.4.2. Схема с общим эмиттером.
- •4.4.3. Схема с общим коллектором.
- •Глава 5. Полевые транзисторы.
- •5.1. Полевые транзисторы с p-n-переходом.
- •5.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •(Моп-транзисторы).
- •5.3. Схемы включения полевых транзисторов.
- •Глава 6. Тиристоры.
- •6.1. Динисторы.
- •6.2.Трехэлектродные тиристоры (тринисторы).
- •6.3. Симметричные тиристоры (симисторы).
- •Глава 7. Электровакуумные приборы.
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Электронная эмиссия
- •7.3. Катоды электронных ламп
- •7.4. Электровакуумный диод
- •7.5. Триод
- •7.6. Тетрод
- •7.7. Пентод и лучевой тетрод
- •7.8. Многоэлектродные и комбинированные лампы
- •Глава 8. Газоразрядные приборы.
- •8.1. Основные разновидности электрических разрядов в газе.
- •8.2. Газоразрядные приборы.
- •Глава 9. Фотоэлектрические приборы.
- •9.1. Фотоэлектрический эффект.
- •9.2. Фоторезистор.
- •9.3. Фотодиод.
- •9.4. Оптрон (оптопара).
- •9.5. Фототранзистор и фототиристор.
- •9.6. Фотоэлектронный умножитель.
- •Глава 10. Интегральные микросхемы.
- •10.1. Общие сведения.
- •Глава 11. Проверка работоспособности радиоэлеменов с помощью мультиметра.
- •11.1. Общие сведения о мультиметре.
- •11.2. Общие сведения о проверке радиоэлементов.
- •11.3. Проверка резисторов.
- •11.4. Проверка конденсаторов.
- •11.5. Проверка катушек индуктивности.
- •11.6. Проверка низкочастотных дросселей и трансформаторов.
- •11.7. Проверка диодов.
- •11.8. Проверка тиристоров.
- •11.9. Проверка транзисторов.
- •11.10. Проверка микросхем.
- •Заключение.
- •Литература:
9.3. Фотодиод.
Фотодиод – полупроводниковый прибор с внутренним фотоэффектом имеющий один p-n переход и два вывода. Может работать в двух режимах: генераторном (без внешнего источника питания) и режиме фотопреобразователя (с внешним источником энергии). Внешний вид и условное графическое обозначение фотодиода представлены на рис. 9.3.1. Структура представлена на рис. 9.3.2. Вольтамперная характеристика фотодиода представлена на рис. 9.3.3. Генераторному режиму соответствует участок а-б вольтамперной характеристики, режиму фотопреобразователя – участок а-в, рис. 9.3.3, а.
а) б)
Рисунок 9.3.1. Фотодиод: а) – внешний вид, б) – условное графическое обозначение.
Рисунок 9.3.2. Структура и схема включения фотодиода.
Прибор состоит из двух пластин полупроводника с разной проводимостью. В равновесном состоянии, когда поток излучения полностью отсутствует, концентрация носителей, распределение потенциала и энергетическая зонная диаграмма фотодиода полностью соответствуют обычной p-n-структуре. При воздействии излучения в направлении, перпендикулярном плоскости p-n-перехода, в результате поглощения фотонов с энергией, большей, чем ширина запрещенной зоны, в n-области возникают электронно-дырочные пары. Эти электроны и дырки называют фотоносителями. При диффузии фотоносителей в глубь n-области основная доля электронов и дырок не успевает рекомбинировать и доходит до границы p–n-перехода. Здесь фотоносители разделяются электрическим полем p–n-перехода, причем дырки переходят в p-область, а электроны не могут преодолеть поле перехода и скапливаются у границы p–n-перехода и n-области. Таким образом, ток через p–n-переход обусловлен дрейфом неосновных носителей – дырок. Дрейфовый ток фотоносителей называется фототоком. Фотоносители – дырки заряжают p-область положительно относительно n-области, а фотоносители – электроны – n-область отрицательно по отношению к p-области. Возникающая разность потенциалов называется фотоЭДС Eф. Генерируемый ток в фотодиоде – обратный, он направлен от катода к аноду, причем его величина тем больше, чем больше освещенность. Режим фотогенератора (без внешнего источника) показан на рис. 9.3.3,б. Фотодиоды, работающие в режиме фотогенератора, часто применяют в качестве источников питания, преобразующих энергию солнечного излучения в электрическую. Они называются солнечными элементами и входят в состав солнечных батарей, используемых на космических кораблях.
КПД кремниевых солнечных элементов составляет около 20 %, а у пленочных солнечных элементов он может иметь значительно большее значение. Важными техническими параметрами солнечных батарей являются отношения их выходной мощности к массе и площади, занимаемой солнечной батареей. Эти параметры достигают значений 200 Вт/кг и 1 кВт/м2, соответственно.
При работе фотодиода в фотопреобразовательном режиме источник питания Е включается в цепь в запирающем направлении (рис. 9.3.3, а). Он соответствует подаче на фотодиод запирающего напряжения (участок а-в рис. 9.3.3,а). В нем используются обратные ветви ВАХ фотодиода при различных освещенностях (рис. 9.3.3,в).
Рисунок 9.3.2. а) – вольтамперная характеристика фотодиода; б) - вольтамперные характеристики фотодиода, работающего в режиме фотогенератора, при различных значениях светового потока, в) - вольтамперные характеристики фотодиода, работающего в режиме фотопреобразователя, при различных значениях светового потока.
Фотодиоды являются более быстродействующими приборами по сравнению с фоторезисторами. Они работают на частотах 107–1010 Гц. Фотодиод часто используют в оптопарах светодиод-фотодиод. В этом случае различные характеристики фотодиода соответствуют различным токам светодиода (который при этом создает различные световые потоки).