Источники и приёмники Излучения (1059978), страница 29
Текст из файла (страница 29)
4.18, г. Схема обладает меньшим выходным сопротивлением Я,м обратно пропорционально постоянному току эмиттера). Она больше чувствительна к фоновым засветкам и обладает худшей стабильностью, чем предыдущая, из-за отличной от нуля связи между базой и эмиттером по постоянному току. Однако индуктивность дросселя выбирается в этой схеме намного ниже, чем в предыдущей. б и. г. ншааав а хю 129 ФТ имеют следующие недостатки: нестабильность параметров при изменении температуры; неравномерность чувствительности по полю из-за экранирования освещаемой базы коллектором (при освещении базы со стороны коллектора) или эмиттером (при освещении базы со стороны эмиттера); увеличенный по сравнению с ФД порог чувствительности из-за значительных шумов (у ФТ-1 напряжение шума достигает 5 10' мкВ); большую постоянную времени (10 ' — 10 ' с). Учитывая названные недостатки, вероятно, целесообразно в будущем проектировать и изготавливать интегральные ПИ, представляющие собой соединение ФД и обычного транзистора в едином технологическом процессе на одном кристалле, что позволит получить эффективный и малоинерционный ФД и ВЧ транзистор; их соединение дает качественный ФТ [57).
Полевые ФТ. Такие ФТ по сравнению с обычными имеют три электрода: исток, сток и затвор (рис. 4.18, д) (33). Между истоком и стоком образуется фоторезистивный проводящий канал, сопротивление которого изменяется при его облучении и зависит также от потенциала затвора. Расширение р — п-перехода уменьшает сечение канала и увеличивает его сопротивление, и наоборот. При освещении полевого ФТ переход канал — затвор можно рассматривать как обычный ФД, в цепь которого включено сопротивление нагрузки Ри, причем фототок 7ф на Р„ пропорционален потоку излучения.
Падение напряжения на нагрузке Л 1'и = = Р„)э изменит потенциал затвора, что приведет к изменению гока стока Л7 = 5 Л)2 =- 5Р 7ф где 5 — кРУтизна хаРактеРистики пеРедачи д),12(Ри пРи напРЯ- женин сток — истоки )2, „= сопз1. Токовая чувствительность полевого ФТ 52 , т = Лбог)Ф = 5Ркбф)Ф = 5Р 52, где 5Ри — увеличение чувствительности полевого ФТ относительно ФД (более чем на три порядка); 5, — токовая чувствительность обычного ФД. К недостаткам полевого ФТ относят нелинейность его энергетических характеристик, так как при больших уровнях потока излучения потенциал затвора становится столь малым, что его изменение уже не влияет на ток стока, который близок к максимальному значению.
Полевые ФТ имеют постоянную времени 10 " с, определяемую инерционностью цепи затвора и временем пролета носителей через канал. Фототиристоры. Фототиристором называют фотоэлектрический полупроводниковый прибор р--п — р — п-структуры с тремя р — п-переходами, при освещении которого прибор переводится из закрытого состояния в открытое в прямом направлении.
Схема работы фототиристора аналогична схеме работы обычного тиристора с той лишь разницей, что управляющей величиной является 130 с) Ф а)З 31 -а б1 б1 + бг)ы )м З2 тл2 7м=бл рис. 4,19 Схематическое изображение фототиристора (о) и его траизнсторныи зквива лент (б, в): Рэ — упрэвлааэнавп элентроа; 32, Бг, Кг н 32, 32, К2 — эмнттар, Своа, коллентор первого 170 н второго 2 75 траеэнеторов не ток, а световой поток (рис.
4.19, а) (75]. При отсутствии освещения эмиттерные переходьг фототиристора П, и П, смещены в прямом направлении, а коллекторный П,--в обратном согласно полярности приложенного напряжения питания 1' „,. В этом случае фототиристор заперт, и, если принять 7, = )к = 7, а управляющий ток )у ее О, то через р — п — р — п-структуру протекает ток (темновой) г )коа )коз 1 — (а„+ ар) ' где а, и а — коэффициенты усиления по току транзистора р — п — р и и — р — п соответственно; 1к „ и 7 „ — обратные темновые токи утечки коллекторных переходов транзисторов и — р — п и р — п — р.
При освещении фототиристора во всей его структуре генерируются пары электрон — дырка, одинаково эффективно участвующие в увеличении тока через структуру. Одновременно электроны базы р, диффундируют к р — п-переходу П, и, будучи неосновными носителями в области р„переходят в область объемного заряда, где и рекомбинируют, создавая фототок. Электронно-дырочные пары, генерируемые вблизи перехода П„ отсасываются через П, и П„ образуя также фототок, при условии, что расстояние от места их генерации до ближайшего р †.п-перехода было бы не больше диффузионной длины дырок Ер и электронов Е„.
Когда световой поток Ф, падающий на фототиристор, увеличивается, то возрастает фототок и увеличиваются коэффициенты усиления по току а„ и ар эквивалентных транзисторов р — и — р и п — р — и $» 131 йг л)ги Ув„„- санг3 Рнс. 4.30. Характеристика управления и определение по ней анфференниальной чувствительности фоготнристора (а), влияние гм нее температуры рд) (рис. 4.19, б). При некоторых значениях потока Ф суммарный коэффициент сг == ак зр пр становится равным единице и фототиристор переключается в проводящее состояние, Выражение для тока фототнристора при действии освещения ' ко г -'- 'Чо т -'.
) гь — 1 — 1 к)й',, -, Р)1' ЗДесь 1ф — — сУммаРный фототок, 1ф — -- 14,в + а„/фг -1- сар/ф„тле /фтг /фв, /фа — первичные фототоки, возникаюп1ие у переходов Рассмотрим некоторые специальные виды параметров н характеристик фототиристоров. Х а р а к т е р н с т и к о й у п р а а л е н и я фототиристора называют зависимость напряжения включения фототиристора от УпРавлЯюп)его светового потока нлн освещенности )гв„л =- / (Ф). Напряжение включения 1',в„определяет переход прибора нз закрытого состояния в открытое, и с увеличением освещенности фототирнстора оно уменьшается (рис.
4.20, а). Конную = / (Ф) можно аппроксимировать выражением -з(ф — "но ) Увал (Ф) =- )Увил ое где Ф и 1~,н — текущие значения потока и напряжения включения; !',„, „ — напряжение включения при Ф =- О, равное максимальному напряжению включения !г,„л „;  — постоянный для данного типа тиристора коэффициент; Ф„р — максимальный управляющий световой поток, при котором спрямляется выходная вольт-амперная характеристика в характеристику неуправляемого фототиристора, когда Ф,„р — — Ф,„; Ф,р — пороговый световой поток, определяющий область начальной чувствительности фототиристора. 133 Параметры Фвор, Фовр )гвкл а !'оо, имеют весьма значительный технологический и температурный разбросы (рис, 4.20, 6). Д и ф ф е р е н ц и а л ь н о й ч у в с т в н т е л ь н о с т ь ю фототиристора по напряжению называют отношение приращения нзпряжения включения фототиристора к прнращеншо светового потока (рис.
4.20, б) Вр = А! вггл/АФ Чтобы определить Во фототиристора, проводят касательную, задаются ЛФ и определяют соответствующее ему Л1г,„„взятое по касательной, например, в точке А', где Зо = — 4,5 В/млм. И н т е г р а л ь н у ю г у в с т в и т е л ь н о с т ь фототиристора по току определяют как отношение среднего значения номинального тока, протекагощего через открытый фототирпстор, к световому потоку источника типа А — Ф .„к при заданном анодном напряжении, которое указывается в па~порте. Фототиристорам присущи дробовый (белый) н низкочастотный токовый шумы (1гг/), определяемые по ранее приведенным формулам, однако определять их иет необходимости, так кик на практике определшот минимальный световой поток Ф,„.,„, обеспечиваюгций четкое управление прибором.
При использовании фототиристорог следует учитывать зависимость )гс, л от рабочей температуры, 1'„кк = / )Т). Сумма температуры среды Т и нагрева протекак:щим током 0 не должна превьшшть допусти кой температуры для фототирнстора. Б,пагодаря особенностям р и — р---и- структуры фототиристоры именгт некоторые преимущества перед ФД и ФТ в схемах, преобразукащих падшощнй поток излучения в электрический сигнал (в фотореле, логических схемах н т. д.); область рабочих напряжений фототиристоров на порядок выше ФД и ФТ; предельно допустимый ток фототиристора и его интегральная чувствительность в 3 — 4 раза выше, чем у ФТ; постоянная времени фототирнстора сравнима с ФД и меньше, чем у ФТ; диапазон рабочих температур сравним с кремниевым ФД, а наличие управляющего электоода позволяет осуществлять температурную компенсацию.
й 4.5. Приемники излучения на основе многокомпонентных систем В приборах, работающих в ИК-области спектра, в последние годы получили широкое применение узкозонные ПИ на основе твердых растворов (тройных и более соединений) Ня, „СЙ„Те; РЬ, кйп„Те; РЬ, „Вп„Ве; А1„ба, „ВЬ; !п„ба, кАз; баАз, „БЬ, и четырехкомпонентных систем !и — Сга — Аз — Р.
Особенность названных материалов состоит в возможности изменять ширину запрещенной зоны смеси, а следовательно, спектральную чувствительность в зависимости от химического состава твердого раствора (рис. 4.21) 1461. Это позволяет создавать узко- 133 й) о ох) яр а) йЕ,за чд 1,2 1г о -0,2 ч' ~асуарлсааме рв2?а о? 1 2 е а д )О 2пч вел Рис. 4.2). Зависимость ыпрппы запрегдеиной зоны полупроволника от состава НуТа — ООТе (а) и относьтельиая спектральная чувствительность фотоприемников на основе с!Ы Свате (б), в — ыв и, в — в,в к; в — ая, а ь =|с,ь зонные охлаждяемые для ИК-области ПИ с максимумом .увствнтельности в дь~;,назонах: 0.8 — 30 м«м для Ня, а.СбкТе; 6,5— 31,8 мкм для РЬь,8п,Те; 8,4 — 3),2 мьм для РЬ, „Вп„8е и неохлаждаемыс ФД н ЛФД: 0,7-- 1.6 мкм лли А1„0а, ВЬ; 1,0-- 1,7 мкм для 1пк Оз, „Аз; 0.8 — 1,5 мкм для ОзЛ'-, „Ят„; 1,0— 1,7 мкм для !и- — !ла--Лз — Р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
