Фототеристоры.

Фототранзисторы.

Лекция № 10 от 24.04.2005

Приборы на pn переходе.

Фотодиоды. В отсутствии освещения фотодиод ведет себя как обычный диод, но по мере роста освещения возможны несколько режимов работы.

Режим работы фотодиода, самостоятельно.

В отсутствии освещения через p_n – переход с обратным смещением течет очень «темновой» ток. Падающий свет создает электронно-дырочные пары в p_n – переходе и они переносятся через p_n – переход внешним смещением с квантовым выходом. У нормально работающего фотодиода квантовый выход составляет 95%. Шумы, генерируемые в, фотодиоде выражаются, через эквивалентную мощность шумов. Она представляет собой количество света необходимое, чтобы обеспечивать сигнал эквивалентный уровню шумов. Диодные шумы возрастают с увеличением площади p_n – перехода, поэтому вводится дополнительная характеристика, называемая обнаружительной способностью. Она определяется, как эквивалентная мощность шумов отнесенная на единицу активной поверхности.

Фотодиоды изготавливаются из кремния и могут иметь несколько различных структур:

1. pin-диоды: между p и n областями находится промежуточный слой, это позволяет снизить емкость p_n – перехода и увеличить быстродействие.

2. Лавинные фотодиоды, работающие на принципе быстрого, лавинного размножения электронов под действием света. Используются, как счетчики фотонов. Их недостаток – относительно высокий уровень шумов.

3. Диоды Шотки. Используются в фотоприемниках с большой поверхностью. Недостаток не могут использоваться при высоких температурах и высоких уровнях облучения.

Фототранзисторы можно рассматривать, как фотодиод, соединенный с усилительным транзистором. Он формирует, как часть коллекторного p_n перехода транзистора с обратным смещением. Этот переход должен иметь большую площадь для увеличения его эффективности, как фото приемника, чувствительность фототранзистора в 100 – 1000 раз больше, чем у фотодиода, но поскольку темновой ток, также усиливается, то отношение сигнала к шуму не улучшается. Быстродействие фототранзистора меньше, чем у фото диода. Это связано частично с наличием паразитной емкости на переходе коллектор база.

Когда фототеристоры, облучаются светом на запирающем переходе, генерируется электронно-дырочные пары, которые включают устройство. Обычно от одной из базовых областей делается вывод, если через этот вывод подавать прямое напряжение на соответствующий имитерный переход, то можно изменять световой уровень необходимый для включения фототеристора. Данный прибор имеет p_n переход с большой поверхностью, чтобы увеличить световую чувствительность, но это также делает его более чувствительным к изменениям температуры и напряжению. Кроме того, это увеличивает его время переключения по сравнению с обычными теристорома. Сопротивление (резистор) присоединое между затвором и катодом теристора уменьшают его чувствительность к шумам и вибрациям напряжения, но также уменьшает и его световую чувствительность.