52. Фототранзистор, фототиристор

Фототранзистор представляет собой структуру из чередующих слоев p-n-p и n-p-n. Внешнее напряжение (минус на эмиттере) включает эмиттерный p-n- переход в прямом направлении, а коллекторный переход – в обратном. В темноте практически все внешнее напряжение падает на коллекторный переход. Освещение средней части (базы) ведется через тонкий слой эмиттера. Возникающий в базе и в обоих переходах фотоэлектроны попадают в области эмиттера и коллектора, а дырки собираются в средней p – обл. В рез-те к левому p-n-переходу оказывается приложенным дополнительное напряжение в прямом направлении и возникает инжекция темновых электронов через сниженный барьер в базу и далее – в коллекторный переход.

- энергетичная схема (левый p-n-переход включен в прямом, правый – в обратном направлении)

- ВАХ

Фототиристор имеет чередующиеся области p,n,p,n – типов проводимости и соответственно три p-n-перехода, из к-ых средний наз коллекторный, а 2 крайних – эмиттерными. Структура включается так, чтобы коллекторный переход был смещен в обратном направлении, а оба эмиттерных в прямом(+ источника на внешней р-обл структуры, а минус- на n-обл.

Если напряжение на всем тиристоре повысить до Uп, при к-ом эмиттерные переходы заметно уменьшатся), то через тиристор начинает идти значительный ток, к-ый приводит к накоплению в р- базе положительного заряда, а в n- базе отрицательного. При этом общее падение напряжения на тиристоре снижается, т.к. токи сами теперь поддерживают нужную степень накопления зарядов. Таким образом тиристор может находится в 2-х состояниях, соответсвующих большим или малым токам, т.е. тиристор может работать как ключ в электрической цепи.

У фототиристора накопление положительного и отрицательного зарядов, необходимых дл яперевода его во включенное состояние, производится при облучении светом из области собственного поглащения материала. Поле среднего перехода направляет фотодырки в р-базу, а электроны в n- базу, что снижает высоту обоих эмиттерных барьеров и создает сильные темновые токи через тиристор. Таким образом, свет играет роль управляющего электрического сигнала у тиристора с 3-им выводом (от базы) и позволяет безконтактным образом управлять токами в различных эл цепях

53. Оптроны. Конструкция и принцип действия. Разновидности и сравнительная характеристика.

Оптрон – это полупроводниковый прибор, в котором конструктивно объединены источник и приемник излучения, имеющие между собой оптическую связь. В источнике излучения электрические сигналы преобразуются в световые, которые воздействуют на фотоприемник и создают в нем снова электрические сигналы. Если оптрон имеет только один излучатель и один приемник излучения, то его называют оптопарой или элементарным оптроном. Микросхема, состоящая из одной или нескольких опт опар с дополнительными устройствами, называется оптоэлектронной интегральной микросхемой. На входе и выходе оптрона всегда имеются электрические сигналы, а связь входа с выходом осуществляется световыми сигналами. Цепь излучателя является управляющей, а цепь фотоприемника – управляемой. Конструктивно в оптронах излучатель и приемник излучения помещаются в корпус и заменяются оптически прозрачным клеем рис (13.16).

Достоинства: полная гальваническая развязка, однонаправленная передача информации, низкое напряжение питания, широкая полоса частот. Недостатки: низкий коэффициент усиления, сложный прибор, низкий КПД, низкая термостабильность. Виды оптопар:

Резисторные – излучатель представляет собой лампочку накаливания, приемник – фоторезистор из селенида кадмия или сульфида кадмия для видимого излучения, для инфракрасного – из селенида и сульфида свинца;

Диодные оптроны – имеют обычно кремниевый фотодиод и инфракрасный арсенид-галлиевый светодиод. Фотодиод может работать как в фотогенераторном, так и в фотопреобразовательном режиме;

Транзисторные оптроны – имеют обычно в качестве излучателя арсенид-галлиевый светодиод, а приемника излучения – биполярный кремниевый фототранзистор типа n-p-n. Оптопары этого типа работают главным образом в ключевом режиме и применяются в коммутаторных схемах, устройствах связи различных датчиков или в качестве реле;

Тиристорные оптроны – имеют в качестве оптопары кремниевый фототиристор и применяются в ключевых режимах. Основная область использования – схемы для формирования мощных импульсов, управления мощными тиристорами, управления и коммутации различных устройств с мощными нагрузками.

Параметры и характеристики оптронов.

Оптрон – это полупроводниковый прибор, в котором конструктивно объединены источник и приемник излучения, имеющие между собой оптическую связь. В качестве параметров резисторных оптронов обычно указываются максимальные токи и напряжения на входе и выходе, выходное сопротивление при нормальной работе и так называемое темновое выходное сопротивление, сопротивлении изоляции и максимальное напряжение изоляции между входом и выходом. Важнейшие характеристики оптопары – входная вольт-амперная и передаточная. Последняя показывает зависимость выходного сопротивления от входного тока.

Основные параметры диодных оптопар – входные и выходные напряжения и токи, коэффициент передачи тока (отношение выходного тока к входному), время нарастания и спада выходного сигнала. Коэффициент передачи тока обычно составляет лишь единицы процентов, а время нарастания и спада может быть снижено до нескольких наносекунд. Свойства диодных оптопар отображаются входными и выходными ВАХ и передаточными характеристиками для фотогенераторного и фотопреобразовательного режима.

Транзисторные оптроны благодаря большей чувствительности фотоприемника экономичнее диодных. Однако быстродействие их меньше, максимальная частота коммутации обычно не превышает 105 Гц. Так же как и диодные оптроны, транзисторные имеют малое сопротивление в открытом состоянии и большое в закрытом и обеспечивают полную гальваническую развязку входных и выходных цепей.

Параметры тиристорных оптопар – входные и выходные токи и напряжения, соответствующие включению, рабочему режиму и максимальным допустимым зажимам, а также время включения и выключения, параметры изоляции между входной и выходной цепями.