Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Фотодиоды на основе барьера Шоттки


Фотодиоды на основе барьера Шоттки выполняются из кремния, на поверхность которого нанесено прозрачное металлическое покрытие из пленок золота (h=0,01мкм) и сернистого цинка (h=0,05 мкм), создающее барьер Шоттки. Благодаря минимальному сопротивлению базы и отсутствию процессов накопления и рассасывания избыточных зарядов быстродействие получается достаточно высоким (fгр>=1010Гц).

Лавинные фотодиоды

Рассмотренные типы фотодиодов только отдают во внешнюю цепь электрический ток, вызванный светом, но не усиливают его. Ток на их выходе обычно равен нескольким наноамперам или меньше. В отличие от них ЛФД усиливает фототок. ЛФД имеют высокое быстродействие и их пороговая частота достигает нескольких гигагерц. К недостаткам этих приборов можно отнести сильную температурную зависимость коэффициента усиления, нелинейность преобразования и малую площадь рабочей поверхности (0,05 мм2).

В лавинных фотодиодах используется лавинный пробой p-n – перехода или барьера Шоттки. От обычных фотодиодов они отличаются тем, что возникшее в результате светового облучения носители заряда лавинно размножаются в области p-n – перехода вследствие ударной ионизации. Выбором внешнего напряжения и параметров цепи обеспечивается возникновение лавинного пробоя только при световом облучении. Этот процесс приводит к тому, что ток в цепи Iобщ.л увеличивается по сравнению с током Iобщ, обусловленному световой генерацией и тепловым током перехода, в M=Iобщ л/Iобщ раз (M – коэффициент лавинного умножения носителей).

Использование лавинного режима позволяет существенно увеличить чувствительность фотодиодов и повысить их быстродействие до fгр=1011…1012 Гц. Лавинные фотодиоды считаются одними из наиболее перспективных элементов оптоэлектроники.

Вольт – амперная характеристика лавинного фотодиода показана на рисунке 3.6.

 

 

Рисунок 3.6 - Вольт – амперная характеристика лавинного фотодиода при Ф3 2 1

 

Фототранзисторы

 

Простейший фототранзистор имеет два p-n-перехода: эмиттерный и коллекторный. Фототранзистор можно рассматривать как комбинацию фотодиода и транзистора. Его характеристики аналогичны характеристикам фотодиода, но соответствующие токи оказываются усиленными, поэтому масштаб по оси токов увеличен в соответствующее число раз.

Напряжение питания на транзистор подают так же, как и на обычный биполярный транзистор, т.е. эмиттерный переход смещают в прямом направлении, а коллекторный переход - в обратном (рисунок 3.7).Часто применяют включение, когда напряжение прикладывают только между коллектором и эмиттером, а вывод базы остается оторванным (рисунок 3.8).Такое включениеназывается включением с плавающей базой и характерно только для фототранзисторов. При включении с плавающей базой фототранзистор всегда находится в активном режиме, однако при Ф=0 протекающий через него ток невелик.

 

 

Рисунок 3.7 - Схема включения фототранзистора с подключенной базой

 

 

Рисунок 3.8 - Схема включения фототранзистора со свободной базой

 

Конструктивно фототранзистор выполнен так, что световой поток облучает область базы. В результате собственного поглощения энергии в ней генерируются электронно–дырочные пары. Неосновные носители заряда в базе (дырки) диффундируют к коллекторному переходу и перебрасываются электрическим полем перехода в коллектор, увеличивая ток последнего. Этот процесс аналогичен процессу в фотодиоде. Если база разомкнута, то основные носители заряда (электроны), образовавшиеся в результате облучения, не могут покинуть базу и накапливаются в ней. Объемный заряд этих электронов снижает потенциальный барьер эмиттерного перехода, в результате чего увеличивается диффузионное движение дырок через эмиттерный переход. Инжектированные дырки, попав в базу, движутся, как и в обычном транзисторе, к коллекторному переходу и, переходя в область коллектора, увеличивают его ток. Таким образом, носители заряда, генерируемые в результате облучения светом, непосредственно участвуют в создании фототока.

Такие же процессы наблюдаются и при подаче тока от внешнего источника в цепь базы. В этом случае темновой ток при Ф=0 определяется током базы, т.е. появляется дополнительная возможность управлять током фототранзистора. Выбор соответствующего темнового тока обеспечивает оптимальный режим усиления слабых световых сигналов, а также суммирование их с электрическими сигналами.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.