Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Степепь изменения этого тока зависит от сопротивлений в цепи базы. Изменение тока базы происходит в результате выхода неравновесных электронов из иее во внешнюю базовую цепь. В результате накопленный в базе заряд основных носителей уменьшается, что уменьшает усиление фототока. Таким образом, биполярный фототраизистор обладаег наибольшей чувствительностью к облучению светом базовой области при включении по схеме с общим эмиттером и отключенной базе.
Поэтому у первых конструкций биполярных фотатраизисторов вывод базы вообще отсутствовал. Однако наличие вывода базы у биполярных фототранзисторов позволяет использовать не только оптическое, но и электрическое управление фототраизистором, осуществлять компенсацию посторонних внешних воздействий (например, изменение параметров, вызванное изменением температуры в процессе работы). Фототнрнсторы Фототнристором называют тнрнстор, напряжение включения которого уменьюаегси с увеличением освещенности. Соответственно отличительной особенностью структуры и конструкции фототиристора является возможность освещения одной из базовых областей (рис.
9.29). Переключение фототирнстора из закрытого в открытое состояние происходит, как и у обычного тиристора, при увеличении суммарного коэффициента передачи по току тирнсторной структуры до единицы (см. $5.1). В фото- а тиристоре увеличение этого параметра может Р происходить в результате увеличения тока че- л рез тиристорную структуру при поглощении р квантов света в базовых областях, т. е. из-за генерации носителей заряда в базовых обла- + и стях при их освещении. Таким образом, фототнристор является аналогом управлиемого тиристора. Включе ие к рого в открытое со рнс. 9.29 Серу у- ра фототврнстора стояние может быть произведено импульсом света.
А Рле. приемники ЛРОникдющей Радиации и НОРпусиулярнО ПРЕОЕРДЗОВДТЕЛЬНЫЕ ПРИЕОРЫ Взаимодействие частиц высокой энергии н проникающей радиации с полупроводником Рнс. Э.ЗО. Завнснмость удель- ноА аровоанмостн германна от времена облученнв его елеатронамн болыннл енер- гнА Частицы с высокой энергией и проникающая радиация, проходя через полупроводник, могут производить ионизацию атомов полупроводника. Каждая частица с высокой энергией или каждый квант проникающей радиации могут образовать в полупроводнике большое число свободных электронно-дырочных пар — носителей заряда. Этот процесс является основой принципа действия различных полупроводниковых приемников проникающей радиации и корпускулярио-преобразовательных приборов (датчиков проникающей радиации без р-л-перехода н с р-п-переходом, атомных электроэлемеитов) .
Однако при воздействии проникающей радиации нли частиц высокой энергии кроме образования свободных носителей заряда в полупроводнике могут происходить и неже- 7 лательные процессы. Так, атомы крисСе р-мила таллической решетки могут быть смещены из положения равновесия с обраа зованием различных дефектов кристаллической решетки. Например, облуче- 6 ние германия электронами высокой энергии аналогично введению в кристаллическую решетку германия атомов акцепторной примеси — в запрещенной зоне полупроводника образуются акцепторные прнмесные уровни. После облучения германия л-типа электронами с энергией около 1 МэВ проводимость уменьшается. Это связано с уменьшением концентрации носителей заряда в связи с компенсацией.
Когда концентрация образованных облучением акцепториых дефектов равна концентрации основных носителей заряда (электронов), наблюдается минимум проводимости. Дальнейшее облучение обусловливает возрастание концентрации дырок н увеличение проводимости (рнс. 9.30). Необходимо отметить, что возникновение дополнительных акцепторных примесей в кристалле приводит к уменьшению подвижности носителей.
Однако относительное уменьшение проводимости из-за уменьшения подвижности значительно меньше увеличения проводимости нз-за изменения концентрации дырок. После облучения германия р-тнпа электронами высокой энергии его проводимость возрастает. Прн облучении полупроводника медленными нейтронамн в нем происходят радиоактивные изменения, в результате которых в исходном кристалле появляются примеси посторонних элементов.
В германии, например, при нейтронном облучении появляются примеси галлия и мышьяка. Так как образование атомов галлия при этом происходит в три раза быстрее, чем атомов мышьяка, то общая электропроводность определяется избытком галлия, т. е. бомбардировка германия нейтронами приводит к появлению дырочной электропроводности. При облучении полупроводника быстрыми нейтронами наряду с радиоактивными превращениями в кристалле происходит образование дефектов, подобных тем, какие образуются под дейст. вием быстрых электронов, и приводящих к появлению акцепторных уровней в кристалле. Приемники проникающей радиации иа основе поликрнсталлическнх полупроводников Как принцип действия, так и метод изготовления приемников проникающей радиации на основе поликристаллических полупроводников аналогичен методу изготовления поликрнсталлнческих фоторезисторов.
Основой приемника проникающей радиации является поликристаллический слой селенистого нли сернистого кадмия, нанесенный на проводящую подложку путем, например, возгонки в вакууме. Эта подложка служит одновременно одним из электродов приемника проникающей радиации. Второй электрод наносят путем термического испарения в вакууме почти на всю поверхность поликристаллического полупроводникового слоя.
Этот второй электрод в связи с малой его толщиной является прозрачным для рентгеновского излучения и тем более для гамма-излучения. Таким образом, в отличие от фоторезисторов в приемниках проникающей радиации электроды расположены иа противоположных поверхностях поликристаллического полупроводникового слоя. Отечественная промышленность выпускает приемники проникающей радиации различных марок; РГД-О, РГД-(, РГД-2 и ГД-Г! (рентгено-гамма-датчнк н гамма-датчик). Отличаются зти приемники проникающей радиации друг от друга в основном внешним конструктивным оформлением. Чувствительностью к рентгено- и гамма-излучению помимо перечисленных приемников проникающей радиации обладают сернисто-кадмиевые фоторезисторы ФСК-М и ФСК, а также селенисто-кадмневые ФСД.
Однако удельная чувствительность фоторезнсторов к проникающей радиации примерно на два порядка меньше, чем приемников проникающей радиации. Свойства приемников проникающей радиации характеризуются зависимостями и параметрамн, аналогичными зависимостям и параметрам фоторезнсторов. Основ- 395 ным недостатком приемников проникающей радиации является их большая инерционность, особенно при малых интенсивностях облучения. Постоянные времени приемников проникающей радиации составляют несколько десятков секунд при мощности облучения 5 Р/ч.
Приемник» проникающей радиации и частиц высокой энергии на основе момокристаллов Принцип действия такого приемника проникающей радиации и частиц высокой энергии аналогичен принципу действия фотодиода. Приемник проникающей радиации или частиц высокой энергии иа основе монокристаллов полупроводника с р-и-переходом используют при подаче иа него обратного напряжения. Поглощение в полупроводнике частиц высокой энергии или проникающей радиации приводит к возникновению новых неосиовных носителей заряда и, следовательно, к увеличению обратного тока.
Рабочим обьемом такого приемника в основном является обьем р-п-перехода, т.е. область, обедненная подвижными носителями заряда. При проникновении в кристалл полупроводника частицы высокой энергии вдоль ее трека образуется колонка ионизация, геометрические размеры которой могут быть относительно большими, так как пробег частицы высокой энергии в полупроводнике может составлять десятки сантиметров.
Поэтому тол- шина р-и-перехода приемника проникающей радиации или частиц высокой энергии должна существенно превышать толщину р-л-перехода фотодиода и других диодов. Рнс. 9.ЗЬ Распрелеленне концен- Наиболее существенные результрацин примесей бора и лития по кристаллу кремния после таты в создании диодов с большой лиффуанн н лрейфа лития толщиной р-л-перехода достигнуты при использовании диффузии атомов лития в кремний или германий с электропроводиостью р-типа с последующим дрейфом ионов лития.
Литий, представляющий собой донориую примесь для кремния и германия, имеет чрезвычайно высокий коэффициент диффузии, а ионы лития — большую подвижность при наличии электрического поля в монокристаллах кремния нлн германия. При изготовлении, например, кремниевых приемников проникающей радиации используют толстые (более 10 мм) моиокристаллические пластинки высокоомиого кремния с примесью бора. Диффузия лития с одной стороны пластинки кремния проводится при относительно низкой температуре 396 (300...600'С) в течение нескольких минут. В дальнейшем к полученному р-я-переходу прикладывают обратное напряжение прн одновременном нагреве кристалла до температуры около 200'С. Иэ-за большой ~одвижностн ионы лития дрейфуют в электрическом поле, компенсируя исходную проводимость или заряды ионов бора в р-и-переходе. В результате получается распределение примесей по толщине кристалла, показанное на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
