Фоторезисторы

Характерной чертой ФТ является наличие механизма встроенного усиления (отсюда высокая фоточувствительность) и схемотехническая гибкость. В то же время ФТ присуща заметная инерционность, что ограничивает область применения в основном устройствами автоматики и управления силовыми цепями. Они изготавливаются практически только на кремнии и его сложносоставных сплавах.

Биполярный ФТ (рис.1) реализуется по стандартной технологии производства кремниевых интегральных микросхем и полностью с ними совместим.

При включении по схеме с общим эмиттером выходной сигнал

, где β_ст – статический коэффициент усиления транзистора; S_ФД– чувствительность ФТ;ф.б. – фототок базы.

При средних значениях β_ст = 50…200, получаем, что чувствительность ФТ на 1…2 порядка выше, чем у аналогичного ФД.

Высокие значения β_ст увеличивают время переключения.

Продольный ФТ (рис.2) в котором кольцевой коллектор окружает эмиттер в фотоприёмной области. Его особенности: дополнительная симметрия в транзисторах, изготавливаемых на той же подложке, простота конструкции.

МДП-фототранзистор получают всё больше развитие в связи с общей тенденцией доминирования МДП-технологии. Высокое входное сопротивление МДП-ФТ позволяет ему работать как в режиме мгновенного действия, так и в режиме накопления.

Режим мгновенного действия при замкнутом ключе К, при этом выходной сигнал пропорционален фототоку I_Ф, протекающему через нагрузочный резистор R_к в момент измерения. В режиме накопления ключ К нормально разомкнут и замыкается лишь на короткое время считывания. Выходной сигнал при этом пропорционален заряду, накопленному на ёмкости С_фд. Режим накопления резко повышает фоточувствительность приёмника при регистрации слабых сигналов, которая ограничивается токами утечки в цепи исток-затвор, рекомбинацией генерируемых носителей, импульсными помехами от управляющего импульса, проникающего через ёмкость сток-затвор.

Гетерофототранзисторы основаны на принципе действия обычного биполярного ФТ, но в них используется и все достоинства гетероструктур: широкодонные эмитерное и коллекторное окна; тонкая активная базовая область, полностью поглощающая воздействующее излучение; идеальность гетерограниц, препятствующих прсачиванию основных носителей базы в коллектор и накоплению их в нём.

Гетерофототранзисторы имеют не только высокую фоточувствительность в любом участке оптического излучения, но и высокое быстродействие (нано- субнаносек. диапазон). Однако, гетерофототранзисторы используются в основном, лишь в диодном включении (так как вывод от узкой базовой области сделать затруднительно), что лишает их схемотехнической гибкости, присущей транзисторам.

Фототиристор.

Представляет собой фотоприёмник транзисторного типа с ключевой пороговой характеристикой. Засветка базовой области и генерация в ней избыточных носителей приводят к переключению 4-хслойной структуры из запертого состояния в открытое точно так же, как при протекании управляющего тока. Повышение чувствительности фототиристора ведёт обычно к снижению максимального рабочего напряжения в закрытом состоянии, а так же возрастанию роли паразитного «эффекта du/dt».

Основное достоинство фототиристоров – использование в устройствах силовой электроники, таких как системы управления выпрямителями и преобразователями, контроля высоковольтных линий электропередачи, управления исполнительными механизмами в автоматике.