6.1.5 Фототиристоры
Фототиристор – тиристор, напряжение включения которого зависит от уровня освещённости.
Строится на базе четырёхслойной структуры. Включение такого тиристора обеспечивается освещением базовых областей. Может освещаться одна или две базы.
Фототиристоры в виде отдельных приборов, как правило, не выпускаются. Они входят в состав более сложных структур оптопар. Основное назначение оптопар – гальваническая развязка цепи для силовой цепи. Фототиристоры предназначены для управления силовыми цепями.
ВАХ фототиристора:
В реальных приборах для повышения мощности фототиристора используют каскадное соединение с помощью маломощного фототиристора. Управляют мощным обычным тиристором.
VS1 – маломощный фототиристор;
VS2 – мощный фототиристор.
Назначения резистора R:
− защитить маломощный фототиристор при включении от протекания большого тока;
− исключить открывание тиристора VS2 за счёт токов утечки через VS1.
Выключение фототиристора обеспечивается подачей отрицательного напряжения.
Прямые токи фототиристора достигают нескольких сотен ампер. Несколько отдельных фототиристоров могут выполняться на одной кремниевой пластине.
Структура фототиристора:
6.2 Полупроводниковые излучатели света
К излучателям света можно отнести несколько полупроводниковых приборов. Это:
1) Когерентные излучатели света (полупроводниковые лазеры).
2) Некогерентные излучатели света (светодиоды и электролюминесцентные излучатели).
6.2.1 Светодиоды
Полупроводниковый светодиод – прибор, имеющий один или несколькоp-n-переходов, предназначенных для непосредственного преобразования электрической энергии в световую.
В светодиодах излучение света связано с рекомбинацией носителей заряда при прямом включении (инжекция в соседнюю область). Рекомбинация происходит в обеднённой зоне. При рекомбинации выделяется энергия. Для того чтобы при этом происходило излучении кванта света, величина энергии должна равняться энергии кванта света. Излучение света возможно в полупроводниках с достаточно широкой запрещённой зоной. Для излучения света в видимой части спектра нужна ширина запрещённой зоны 3 эВ. В результате излучения малой энергии излучаются фононы – носители тепловой энергии, а не кванты света.
В светодиодах важной характеристикой является квантовый выход, который показывает, сколько рекомбинаций внутри полупроводника приводит к образованию квантового излучения. Для ArGaквантовый выход равен 100 %. Кроме понятия “внутренний квантовый выход” существует понятие “внешний квантовый выход”. Полупроводниковые материалы обладают большим коэффициентом преломления, поэтому большинство квантов света не излучается во внешнюю среду, а поглощается внутри полупроводника. Поэтому у светодиодов внешний квантовый выход составляет не более 10-20 % от внутреннего квантового выхода. Для увеличения внешнего квантового выхода полупроводниковые кристаллы выполняют не в виде плоской конструкции, а в виде полусферической структуры. Иногда делают внешнюю прозрачную промежуточную среду.
В полупроводниковых приборах коэффициент преломления (поглощения) значительно больше в структуре p-типа, чем в структуре n-типа.
Диоды из ArGa позволяют создавать светодиоды, работающие в спектре от инфракрасного до оранжевого излучения.
Диоды на базе фосфида галлия позволяют работать, в том числе, и в зелёной области.
Светодиоды выполняются в виде отдельных приборов, а также несколько светодиодов могут входить в состав более сложного прибора (т. н. матрицы светодиодов).
В светодиодах есть возможность создания светодиодных шкал.
