yavor2 (553175), страница 74
Текст из файла (страница 74)
В результате при приложенном переменном напряжении осуществляется односторонняя проводимость, т. е. происходит вьшрямление тока. й 78.4. Полупроводниковые триоды (транзисторы) 1. Полупроводниковые устройства, главным образом германиевые приборы, применяются для усиления переменных токов н напряжений. Если по выпрямляюшему действию германиевые и кремниевые детекторы подобны электронным или ионным диодам, то полупроводниковые кристаллические триоды, усиливающие и модулируюшие колебания, выполняют функции электронных триодов. Современные сложные электронные схемы могут быль собраны с помощью полупроводниковых вентилей и триодов без электронных ламп.
Такие схемы обладают рядом преимушеств: малые габариты, отсутствие цепей накала, продолжительный срок службы. Чаще всего для устройства полупроводниковых триодов применяются германий и кремний. Это связано с тем, что подвижность носителей тока в германии и кремнии больше, чем в других полупро- 334 водниках. Важными свойствами германия и кремния, которые обеспечили им наибочьшее применение, являются также их механическая прочность, химическая устойчивость, относительно медленная рекомбинации дырок и электронов: заряженные частицы противоположных знаков «успевают» пройти в этих полупроводниках тонкие слои, порядка 0,01 — О,1 мм, без воссоединения друг с другом.
Полупроводников»яе триоды, в отличие от диодов, содержат два электронно-дырочных перехода. 2. Серьезным недостатком полупроводниковых триодов является то, что нх нормальная работа возможна в сравнительно узко з интервале температур. Для германия температура перехода к собственной проводимости составляет около 100'С. Вблизи этой температуры резко возрастает концентрация свободных носителей тока в полупроводнике, и управление их числом, совершенно необходимое для работы усилителя, становится затруднительным. Поэтому верхний предел рабочей температуры германиевых триодов не превышает 55 — 75'С. При низкой температуре энергия теплового движения оказывается недостаточной для освобождения в объеме полупроводника необходчмого числа носителей тока.
Это приводит к сильному увеличению сопротивления прибора и нарушению режима его работы. й 78.5. Фотосопротивлеиия и полупроводниковые фотодиоды 1. Появление носителей тока в полупроводниках может быть вызвано поглощением света, а также облучением быстрыми электронами, и-частицами и другими частицами. Если энергия поглощаемого фотона больше энергии активации собственной или примесной проводимости, то электроны (или дырки) переходят в зону проводимости полупроводника и участвуют в создании тока.
Проводимость, обусловленная появлением этих электронов или дырок, называется фо»попроводи нос»пью. Не все заряды, освобожденные светом, будут участвовать в проводимости. Часть из них присоединяется к атомам примеси и возвращается вновь на места, оставленные другими зарядами.
Тем не менее, в результате облучения полупроводника светом достаточной частоты концентрация свободных носителей тока возрастает и электропроводпость полупроводника увеличивается. Оказывается, что знак заряда, подви кность и другие свойства «световых» носителей тока обыкновенно совпадают со свойствами обычных «темповых» носителей. Об этом, в частности, свидетельствуют измерения постоянной Холла (З 44.2). Для многих полупроводников энергия кванта видимого света оказывается достаточной для перевода носителей тока в зову проводимости полупроводника и увеличения его электропроводности. Однако существуют светочувствительные полупроводники, у которых повышение электропроводности вызывается облучением светом очень малых частот, лежащих в далекой инфракрасной области спек- тра.
Такое тепловое излучение, как мы видели (5 б7.1), испускается нагретыми телами. Тем самым присутствие даже слабо нагретых тел может быть обнаружено на больших расстояниях по тому действию, которое оказывает их излучение: в электрической цепи со светочувствительным полупроводником возрастает электропровод- ность. С помощью усилителей возрастание тока может быть доведено до величин, дающих сигнал о том, что обнар)жено нагретое и излучающее тело. 2.
Фотопроводимость, возрастание электропроводностп, вызванное облучением, приводит к быстрому уменьшению сопротивления. Фотоэффект, как известно, происходит практически безынерционно (э 68.2). На явлении фотопроводимости или внутреннего фотоэффекта основаны приборы, называемгяе фотосопротнвлениями, и фотоэлементы с внутренним фотоэффектом. Облучение полупроводника светом достаточно большой частоты вызывает обычный внешний фотоэффект — вырывание электронов из полупроводника. Простейшее фотосопротивлеиие представляет собой стеклянн)ю пластинку, на которую нанесен тонкий слой полупроводника.
На поверхности укреплены токоподводящие электроды. Все это покрыто прозрачным лаком. Для фотосопротивлений характерна нелинейная зависимость фототока от светового потока при больших освещенностях. Недостатком фотосопротивлений является зависимость их свойств от температуры. Для создания фотосопротивлений в области видимого спектра применяются сернистый кадмий, сернистый таллий, в инфракрасной области — селенистый и теллуристый свинец.
3. Фотосопротивлення применяются в звуковом кино, для сигнализации, в телевидении, автоматике и телемеханике. Они позвог яют управлять на расстоянии процессами производства, автоматически отличать нарушения нормального хода процесса и останавливать в этих случаях процесс. При нарушениях хода процесса изменяется поток света, попадающего на фотоэлемент, и создается ток, выключающий весь процесс. Фотосопротивления применяются для сортировки массовой продукции на производстве по их размерам и окраске. Пучок света падает на фотоэлемент, отразившись от одного из сортир уемых предметов, которые непрерывно подаются на конвейер. Окраска изделия илп его размер определяют световой поток, попадающий на фотоэлемент, и, следовательно, фототок.
Можно устроить так, чтобы в зависимости от силы фототока изделие сбрасывалось с конвейера в тот или иной ящик. 4. Практически важным примером использования фотопроводимостн являются вснтильные твердые фотоэлементы с запирающим слоем. На рис. 78.5 изображена схема такого фогоэлемеита. Он представляет собой две соприкасающиеся друг с другом пластинки, изготовленные из металла и его окиси (полупроводник), покрытые сверху тонким прозрачным слоем металла.
Пограничный слой между металлом и его окисью обладает выпрямляющим свойством, он поз- воляет электронам проходить лишь в направлении от окиси металла к металлу (например, от закисн меди к меди). Под действием света возникает поток электронов, идущий только от полупроводника к металлу. Никакого внешнего напряжения для управления потоком электронов при этом не требуется.
Вентильный фотоэлемент явля- ется устройством, которое превращает энергию световой ь ггеьг волны в энергию электрнчес- Прс ела кого тока. Изменения интенсивности света н его окраски (измене- Отсь мегпалла ния спектралшюго состава света) преобразуются в таком фотоэлементе в электрические токи. Свет, по возможности, Ряс. 78.3.
должен действовать на весь объем активного вещества прибора. Фотоэлементы с внугренггим фотоэффектом обладают известной инерционностью. Фоготок не сразу достигает максимума при освещении и не сразу спадает до темнового тока при выключении света. 5. Фоточувствительные полупроводниковые приборы обладают рядом преимуществ по сравнению с вакуумными фотоэлементами (механнческая прочность, бесшумность, высокая чувствительность к различным областям спектра).
В этих приборах, которые по своей конструкции относятся к полупроводниковым диодам р — я-типа, свет используется в качестве управляющего элемента. Такие при- боры называются часто фототранзисторами. Действие таких прибо- ров основано на том, что освещение р — гг-перехода увеличивает концентрацию свободных носителей тока и приводит к резкому по- нигкенню сопротивления р — и-ггерехода.
В результате увеличива- ется ток, протекающий через р — л-переход под действием некото- рой разности потенциалов, ьрегггмгг еггга.ге ГЛАВА 79 НЕКОТОРЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА 9 79.1. Комбинационное рассеяние света 337 1. В 1927 г. московские физики академики Л. И. Мандельштам и Г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
