10.7. Полупроводниковые резисторы, конденсаторы, оптоэлектронные приборы

На основе полупроводников изготовляются резисторы с постоянным сопротивлением, а также резисторы с нелинейными ВАХ. К последним относится варистор. Его типовая ВАХ и условное изображение приведены на рис. 10.31. Варисторы применяются, например, в стабилизаторах и ограничителях напряжения подобно опорному диоду в цепи на рис. 10.13,6.

Полупроводниковые резисторы, сопротивление которых сильно зависит от температуры внешней среды, называются терморезисторами. Различают терморезисторы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.

В конденсаторах на основе полупроводников — варикапах — используется изменение емкости р-п перехода в зависимости от приложенного к нему напряжения. Условное изображение и типовая характеристика варикапа приведены на рис. 10.32.

К оптоэлектронным относятся полупроводниковые приборы, способные работать в качестве источников (светоизлучающие диоды) и приемников (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры) излучения.

Работа светоизлучающего диода основана на явлении индукционной электролюминесценции, т. е. излучения квантов света при рекомбинации носителей заряда в р-п переходе, смещенном в прямом направлении.

Работа фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и фототиристоров основана на явлении внутреннего фотоэффекта, т. е. генерации в полупроводниках избыточных пар носителей заряда — электронов и дырок — под действием излучения. В фоторезисторах это приводит к изменению электрической проводимости полупроводника при его освещении. В фотодиодах избыточность носителей заряда увеличивает потенциальный барьер р-п перехода. Если к освещенному фотодиоду подключить резистор, то в цепи наблюдается ток, т. е. преобразование энергии излучения в электрическую.

Фототранзистор с двумя р-п переходами имеет структуру обычного биполярного транзистора, но только два вывода — коллекторный и эмиттерный. Ток в цепи фототранзистора зависит не только от напряжения между коллектором и эмиттером, но и от его освещенности.

Фототиристор с тремя р-п переходами также имеет два вывода — анодный и катодный. Его ВАХ подобна ВАХ триодного тиристора на рис. 10.28 с той особенностью, что напряжение включения U_вкл зависит от освещенности фототиристора.

10.8. Классификация полупроводниковых устройств

По своим функциональным задачам полупроводниковые устройства можно разделить на три группы: преобразовательные, в том числе выпрямительные; усилительные и импульсные, в том числе логические.

Преобразовательные устройства осуществляют преобразование напряжения и тока источника энергии в напряжение и ток, необходимые приемнику энергии. Выпрямительные устройства служат для преобразования синусоидальных напряжений и токов в постоянные. Обратное преобразование реализуют инверторы, а изменение значений постоянного напряжения и частоты синусоидального тока — преобразователи напряжения и частоты. Преобразовательные устройства широко применяются в электроприводе, устройствах электросварки, электротермии и т. д. В усилительных устройствах те или иные параметры сигналов увеличиваются до значений, необходимых для работы исполнительных органов. При помощи импульсных и логических устройств создают различные системы управления. Первые обеспечивают необходимую временную программу, а вторые — необходимую логическую программу совместной работы отдельных частей объекта управления.

Отметим, что деление полупроводниковых устройств по их функциональному назначению в известной степени условно. Реальные полупроводниковые устройства часто содержат элементы нескольких групп, а также генераторы синусоидальных колебаний, стабилизаторы напряжения и т.п.