(495)510-98-15
Меню
Главная »  Классификация электронных систем 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 [ 90 ] 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184

Критерием выбора напряжения питания цепи с фотосопротивлением является стремление получить достаточно высокую интегральную чувствительность, а также ограничить выделяющуюся в фотосопротивлении мощность, превышение которой приводит к необратимым реакциям.

апряжение сернисто-свинцовых фотосопротивлений при длительной нагрузке ограничивается обычно 15 в, а мощность - десятыми долями ватта. Допустимое напряжение сернисто-висмутовых фотосопротивлений может быть повышено до 50 в, а сернисто-кадмиевых - до 300-400 в при той же примерно рассеиваемой мощности (0,1-0,2 вт). Это обеспечивает высокую интегральную чувствительность вплоть до 1 а/лм. При модулированном свете электрическая мощность в импульсе может быть доведена до 2- 2,5 вт.

Заметным недостатком фотосопротивлений является их инерционность. Постоянная времени, определяющая фронт нарастания импульса тока при прямоугольном световом импульсе, достигает сотых долей секунды. Только сернисто-свинцовые фотосопротивления, как это следует из характеристик рис. 4.4, б, дают возможность работать при нескольких килогерцах модулированного света У других типов фотосопротивлений частота модуляции не может превосходить сотни герц.

Другим заметным недостатком фотосопротивлений является резко выраженная зависимость их удельных сопротивлений от температуры окружающей среды. На каждые 10° С изменения температуры удельное сопротивление их при наличии облучения изменяется примерно на 1-3% от исходного значения. Температурный коэффициент здесь отрицательный.

§ 4.5. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ФОТОДИОДУ И ФОТОТРИОДЫ

Фотодиоды не отличаются по своей внутренней структуре, как уже говорилось в § 4.2, от полупроводниковых диодов (вентилей), описанных в § 1.4.

Между слоями р и п возникает здесь, так же как и в полупроводниковом вентиле в процессе введения примесей в монокристалл, р-я-переход с электрическим полем, характеризуемым потенциаль ным барьером <р0. Этот барьер тормозит движение основных носителей: электронов из слоя п в слой р и дырок из слоя р в слой я. Когда фотодиод работает в фотопреобразовательном режиме, т. е. когда к нему подведено внешнее напряжение (рис. 4.2, б и 4.9, а), потенциальный барьер в переходе повышается с <р0 до <р0 -\-VB (рис. 4.9, б). Такое повышение не изменяет количество проходящих через р-п-переход неосновных носителей, создающих обратный ток в вентиле, пока фотоэлемент не освещен.

С появлением светового потока, освещающего область в слое п, фотоны ионизируют атомы полупроводника (в первую очередь



атомы примесей). В связи с этим возрастает концентрация основных носителей (электронов) и неосновных носителей (дырок) в слое л. Повышение локальной концентрации дырок в слое п вблизи перехода приводит к усилению их диффузии к p-n-переходу и последующему дрейфу их в самом переходе, а также в слое р.

У контактного электрода слоя р дырки нейтрализуются с электронами, приходящими из внешней цепи. Электроны же, возникающие в слое п, уходят непосредственно из этого слоя во внешнюю цепь. Возникающее при этом увеличение тока во внешней цепи Представляет собой так называемый световой ток. Результирую-

переход

6) 1ф,мка,

Л Свет *


гоо wo

При Фг>Ф,

при 0/

при Ф=0{темно8ой ток)

S /0 15 Z00,6

Рис. 4.9. Диодный фотопреобразователь: а - схема действия; б - потенциальный барьер в p-fi-переходе; в - световые характеристики

щий ток в цепи складывается из темнового и светового . Чем больше освещен слой п вблизи p-n-перехода, тем больше световой ток. Вольт-амперные характеристики, соответствующие двум световым потокам Фх и Ф2, приведены на рис. 4.9, в.

При работе фотодиода в фотогенераторном режиме (рис. 4.10, а) перемещение дырок, освобожденных световыми квантами, происходит под действием собственного поля в p-n-переходе. Они дрейфуют в слой р, заряжая его положительно, а электроны, остающиеся в базовом слое п, заряжают его отрицательно. Это приводит к возникновению на электродах диода разности потенциалов, учитываемой (при разомкнутой внешней цепи) как э. д. с. фотогенератора Еф, и одновременно к понижению на такую же величину потенциального барьера в переходе. При установившемся режиме и разомкнутой внешней цепи потенциальный барьер в переходе полностью исчезает и Еф становится равным начальному значению <р0.



В цепи, замкнутой на нагрузочное сопротивление, через фотогенератор и внешнюю цепь проходит ток I и напряжение на зажимах фотогенератора £/ф = iRH. Поскольку иф<Еф, потенциальный барьер в переходе сохраняется, но значение его снижается от Фо до ф = ф0 - t/ф (рис. 4.10, б).

В связи со снижением барьера в переходе появляется встречный поток основных носителей в виде дырок, перемещающихся из слоя р в слой п, и электронов, перемещающихся во встречном направлении.

В общем случае при замкнутой цепи в фотодиоде существует два потока носителей: прямой, создаваемый зарядами, освобож-


Рис. 4.10. Фото генератор:

а - схема действия; б - потенциальный барьер в р-и-переходе и е - световые характеристики при разных значениях R во внешней цепи

даемыми световыми квантами, и встречный, возникающий благодаря движению основных носителей, преодолевающих снизившийся потенциальный барьер.

При разомкнутой внешней цепи (холостой ход), когда разность потенциалов на электродах равна э. д. с. и потенциальный барьер в переходе исчезает, оба потока равны между собой, и результи- рующий ток внутри диода равен нулю.

Численное значение э. д. с, возникающей в фотогенераторе, зависит от его типа и величины облучающего его светового потока. Количественно эту зависимость иллюстрирует световая характеристика рис. 4.10, в, построенная по отношению к э. д. с. Еф.

С появлением тока во внешней цепи встречный ток внутри диода уменьшается на такую же величину. Это происходит автоматически благодаря снижению напряжения с Еф до 11ф - Ши на внешних зажимах фотогенератора.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 [ 90 ] 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.