Исследование характеристик фототранзисторов

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Лабораторная работа «Исследование характеристик фототранзисторов» Утверла1ено на заседании каф. 405 31.08.06 (Протокол №1) как учебно-методическое руководства Москва, 2006 г. Краткие теоретические сведения — это транзистор, в котором инжекция неравновесных носителей осуществляется на основе внутреннего фотоэффекта. Фото- транзистор служит для преобразования световьг~ сигналов в электрические с одновременным усилением фототока. Фототранзистор представляет собой монокристаллическук~ полупроводниковую пластину, в которой при помощи особьа~ текнологическтю приемов созданы 3 области, называемые, как и в обычном транзисторе, эмиттером, коллектором и базой, причем последняя, в отличие от БП транзистора, как правило, вывода не имеет.

Кристалл монтируется в защитный корпус с прозрачным вкодным окном. Включение фототранзистора во внешнюю электрическую цепь подобно включению биполярного транзистора, выполненному по скеме с общим эмиттером и нулевым током базы. При попадании света на коллекторно- базовый перекод в нем образуются парные носители зарядов (электроны и дырки), которые разделяются электрическим полем коллекторного перехода. В результате в базовой области накапливаются основные носители, что приводит к снижению потенциального барьера эмиттерного перекода и увеличению 1примерно в ф- раз) тока через фототранзистор по сравнению с током, обусловленным переносом только тек носителей, которые образовались непосредственно под действием света.

Семейство вольтампернью характеристик фототранзистора 1 =~Щ,) при Ф=~опз1 показана на рисунке 1. Рисунок 1. Семейство вольт-ампернью характеристик фототранзистора. Семейство вольтампернью характеристик фототранзистора не отличается от БАХ биполярного транзистора, но входным параметром является не ток базы, а световой поток Основными па амет ами и ха акте истиками как и друпю фотоэлектрическж приборов (например, фап)элеманта, ~то~дщд~, явпжлси: ° интегральная чувствительность (отношение фототока к падающему световому потоку), у фототранзисторов, изготовленнью по диффузи- онной плана ной технологии, она достигает 10 Л лм; ° спектральная характеристика (зависимость чувствительности к монохроматическому излучению от длины волны этого излучения), позволяющая, в частности, установить красную (длинноволновую) гранит~ применимости фототранзистора, эта граница, зависящая от ширины зап е енной зоны полупроводникового материала, для германиевого фо- тотранзистора составляет 1,7.ил:и, для кремниевого - 1,1 лги; ° постоянная времени (характеризующая инерционность фото- транзистора) не превышает несколькгг сотен лжс.

Кроме того, фототран- зистор характеризуется коэффициентом усиления первоначального фото- тока, достигающим 10 -10~. Высокие надежность, чувствительность и временная стабильность параметров фототранзистора, а также его малые габариты и относительная простота конструкции позволяют широко использовать фототранзистор в системах контроля и автоматики — в качестве датчиков освещенности, элементов гальванической развязки и т.д. Описание лабораторной установки Основой лабораторной установки является серийный прибор СНЛВЛСТЕИЗСОРЕ-2 $'тип ТР-4805), позволяющий снимать семейство вольтамперных характеристик (ВАХ) при различнь~ величинах светового потока. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ Для исследования фототранзистора необходимо собрать электриче- скую схему, показанную на рисунке 2.

$$$$$$атр$$$$$$$с$$$ф $$$ $$$$$А$$$$$ $$ $а$$$$$В$ $$$$$)$$щ$йч$$$$$$ $$$$р$$$» р с$$ с$$~р$ $$$$$ду~$$$ $$ '$$$$ Рисунок 2. Схема подключения фототранзистора и светодиода к характе- риоскопу. 13. На СНАКАСТЕК1 ССОРЕ установите тумблер "ОГГ в нейтральное положение; переключатель "НОКХО1,ТЯ в положение О.5 В., переключатель "Ъ'ЕКТ СЮККЕЮТ" и положение (1-5) мА; переключатель "СО1.1.ЕСТОК ЯЗРРТЛ в положение "'+АС"; переключатель '"ВАКЕ МТЕРЬЮ" в положение "6"; переключатель "МТЕР РО1," в положение "+"; переключатель "ЯТЕРАМР1ГПЗВЕ" в положение 5О мкА-О.5 мА: кнопка "ОБЕ СТУК 1'Е" отжата.

Включите питание прибора ручкой ~"ЯСА1Е 11.1.И1Х'), прогрейте его не менее 5 минут. Тумблером "ОГГ" подключите фототранзистор. 14. Получите семейство ВАХ фототранзистора, как показано на рисунке 3. Переключателями "СЕКТ СЮККЕНТ" и ъ ТЕРАМР1.1ПЛ)Е" установите удобный масштаб ВАХ по вертикали, соответствующий чувствительности исследуемого фототранзистора. Ручкой ОГГЯЕТ" совместите нижнюю кривую семейства ВАХ с горизонтальной осью. Значения така через светоизлучатель 1, будут задаваться с шагом, соответствующим положению ъТЕРАМР11ПЛ)Е".

Рассчитайте световой поток фотоизлучате- Ф = к-1 ~10 лм/мА 15. Постройте семейство ВАХ фототранзистора как зависимость 1„=1Щ,) при Ф=соий. 16. По семейству ВАХ постройте световую карактеристику фатотранзистора 1„=ЯФ) при Ю,=Ю и 17. На линейном участке световой карактеристики выберите рабочую точку А и для нее рассчитайте токовую чувствительность фототранзистора ГмА1 Я=АХ А Ф ~ ~ и сравните ее с токовой чувствительностью фоторезистора.

лм .