Проектирование и испытание фототранзистора - Курсовая работа

Оптоэлектронные приборы характеризуются исключительной функциональной широтой, они успешно используются во всех звеньях информационных систем для генерации, преобразования, передачи, хранения и отображения информации. При создании оптоэлектронных приборов используется много новых физических явлений, синтезируются уникальные материалы, разрабатываются сверхпрецизионные технологии. Новые направления чаще всего возникают как слияние и интеграция ряда уже известных достижений оптоэлектроники и традиционной микроэлектроники: таковы интегральная оптика и волоконнооптические линии связи; оптические запоминающие устройства, опирающиеся на лазерную технику и голографию; оптические транспаранты, использующие успехи фотоэлектроники и нелинейной оптики; плоские безвакуумные средства отображения информации и др.В числе электропреобразовательных полупроводниковых приборов, т. е. приборов, служащих для преобразования электрических величин, важное место занимают транзисторы. Наиболее распространены транзисторы с двумя n-р-переходами, называемые биполярными, так как их работа основана на использовании носителей заряда обоих знаков. Средняя область транзистора называется базой, одна крайняя область - эмиттером, другая - коллектором. Таким образом, в транзисторе имеются два n-р-перехода: эмиттерный - между эмиттером и базой и коллекторный - между базой и коллектором. Коллектором называют область, назначением которой является экстракция носителей заряда из базы.Принцип работы транзистора заключается в том, что прямое напряжение эмиттерного перехода, т. е. участка база - эмиттер (uб-э), существенно влияет на токи эмиттера и коллектора: чем больше это напряжение, тем больше токи эмиттера и коллектора. При увеличении прямого входного напряжения uб-э понижается потенциальный барьер в эмиттерном переходе и соответственно возрастает ток через этот переход - ток эмиттера іэ,. Электроны этого тока инжектируются из эмиттера в базу и благодаря диффузии проникают сквозь базу в коллекторный переход, увеличивая ток коллектора. Так как коллекторный переход работает при обратном напряжении, то в этом переходе возникают объемные заряды, показанные на рисунке кружками со знаками « » и «-». Если некоторое число инжектированных в базу из эмиттера электронов не доходит до коллектора, а остается в базе, рекомбинируя с дырками, то точно такое же число электронов должно уходить из базы в виде тока іб.Поскольку в транзисторе ток эмиттера всегда равен сумме токов коллектора и базы, то приращение тока эмиттера также всегда равно сумме приращений коллекторного и базового тока: ?іэ = ?ік ?іб (1.3) Для приращения же токов справедливо равенство (1.3), т. е.Работа различных полупроводниковых приемников излучения (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры) основана на использовании внутреннего фотоэффекта, который состоит в том, что под действием излучения в полупроводниках происходит генерация пар носителей заряда - электронов и дырок. В некоторых приборах за счет фотогенерации электронов и дырок возникает ЭДС, которую принято называть фото-ЭДС, и тогда эти приборы работают как источники тока. А в результате рекомбинации электронов и дырок в полупроводниках образуются фотоны, и при некоторых условиях полупроводниковые приборы могут работать в качестве источников излучения [5]. Фототранзистор - фоточувствительный полупроводниковый приемник излучения, по структуре подобный транзистору и обеспечивающий внутреннее усиление сигнала. В отличие от биполярного транзистора, у фототранзистора отсутствует электрический контакт к базе, а управление током базы осуществляется путем изменения ее освещенности.Рассмотрим, например, работу фототранзистора в схеме с общим эмиттером при отключенной базе. Фототок коллекторного перехода суммируется с обратным током коллектора, поэтому в формуле для тока транзистора вместо JK0 следует поставить [17] Ток может быть усилен в 1000 раз, поэтому чувствительность фототранзистора во много раз больше чувствительности фотодиода. Однако поскольку произведение коэффициента усиления на полосу частот величина постоянная, то предельная частота уменьшается в ? раз.Up В Рабочее напряжение постоянное напряжение, приложенное к фототранзистору, при котором обеспечиваются номинальные параметры при длительной ею работе Рмах МВТ Максимально допустимая рассеиваемая мощность - максимальная электрическая мощность, рассеиваемая фототранзистором, при которой отклонение ею параметров от номинальных значений не превышает указанных пределов при длительной работе Іт МКА Тем новой ток - ток. протекающий через фототранзистор при заданном напряжении на нем в отсутствие потока излучения Іф МА Фототок (ток фотосигнала) ток, протекающий через фототранзистор при указанном напряжении на нем, обусловленный действием потока излученияПродольные транзисторы имеют более простую конструкцию и технологию, удобны для включения в интегральные схемы, но уступают по своим функциональным параметрам [15].МДП (металл-диэлектрик-проводник) фототранзистор представля

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНЗИСТОРАХ 4

1.1 Основные понятия 4

1.2 Принцип работы транзисторов 6

1.2.1 Расчет линейной зависимости токов в транзисторе 10

2 ФОТОТРАНЗИСТОР 12

2.1 Принцип работы 12

2.1.1 Работа фототранзистора с общим эмиттером 15

2.2 Параметры фототранзисторов 16

2.3 Виды и конструкции фототранзисторов 18

2.4 МДП-фототранзисторы 18

2.5 Гетерофототранзисторы 20

2.5.1 Физические основы гетероперехода 22

2.5.2 Расчет параметров и характеристик фототранзистора на гетеропереходах 24

ВЫВОДЫ 28

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 29