Розрахунок та проектування приладу оптоелектроніки: фототиристор - Курсовая работа

Оптоелектронні прилади характеризуються виключно функціональною широтою, вони успішно використовуються у всіх галузях інформаційних систем для генерації, перетворення, передачі, зберігання та відображення інформації. При створенні оптоелектронних приладів використовується багато нових фізичних явищ, синтезуються унікальні матеріали, розробляються над прецизійні технології. Нові напрямки частіше за все виникають як наслідок та інтеграція ряду вже відомих досліджень оптоелектроніки і традиційної мікроелектроніки: такими є інтегральна оптика та волоконно-оптичні лінії звязку; оптичні запамятовуючі пристрої, що спираються на лазерну технологію та голографію; оптичні транспаранти засновані на фотоелектрониці та нелінійній оптиці; плоскі без вакуумні засоби відображення інформації та ін.В основі принципу дії фото тиристора лежить явище генерації носіїв заряду в напівпровіднику, точніше в Для управління фото тиристором в його корпусі передбачено вікно для пропускання світлового потоку. Відчутною перевагою фототиристора перед тиристорами, що керуються електричним сигналом, є відсутність гальванічного звязку між силовими пристроями і системою їх управління.Якщо до аноду прикладена позитивна напруга (по відношенню до катода), то в темному режимі граничні переходи будуть зміщені в прямому, а середній перехід - в зворотному напрямку, і фототиристор буде знаходитись в закритому стані. При освітлені переходу в тонкій базі відбувається генерація пар електрон-дірка. Електрони з поверхні дифундують в глибину діркового шару і вільно проходять через середній перехід к аноду.IMG_fa2f323e-5041-45b2-9497-2778ce5344b7

IMG_8e59dc17-af55-4442-a299-ce4d3d86c581

IMG_58aae080-1b46-4803-b552-063b1bbd6851

IMG_cd2a4b39-12fd-44f1-aceb-7ea52b7889f1Зміна електричного опору напівпровідника під дією випромінення називається фоторезистивним ефектом. Тому процес створення вільних носіїв заряду буде відбуватися по-різному залежно від особливостей процесу поглинання світла напівпровідником. При межзонних переходах має місце власна фотопровідність (перехід 1, рис.2.1). У випадку непрямих переходів, коли збереження квазіімпульсу забезпечується за рахунок випромінення фотона з енергією При наявності в забороненій зоні напівпровідника локальних рівнів оптичне поглинання може викликати переходи електронів між рівнями домішки і енергетичними зонами (перехід 2 і 3, рис.IMG_594fed6a-45a3-4701-aec3-9dff28f1e0b3 , створені оптичною генерацією, можуть мати енергії,значно більші, ніж середня енергія рівноважних носіїв заряду. IMG_50c7c215-f252-4ed2-b447-94bd5d7a0f5e набуває такий розподіл по енергіям і квазіімпульсам, як у рівноважних носіїв. IMG_9e4832da-07ba-4639-849b-a6628537d702 в одиниці обєму напівпровідника за одиницю часу для області власного поглинання утворюються надлишкові електрони і дірки в кількості IMG_ce06f616-fa09-45e5-a9c6-b15a6b50e338 , який зазвичай називають квантових виходом фотоіонізації, визначає число пар носіїв заряду, що утворюються одним поглинутим фотоном, якщо інтенсивність світла вимірювати числом квантів в секунду на одиницю поверхні. Оскільки швидкість генерації нерівноважних носіїв залишається сталою при незмінній інтенсивності світла, то через якийсь проміжок часу інтенсивність рекомбінації досягне інтенсивності генерації і встановиться стаціонарний стан, що характеризується постійним значенням зарядуIMG_3ee0bc87-1932-4e17-8189-4ec959e7c057 переході існує потенційний барєр, обумовлений електричним полем яке проявляється в результаті дифузії основних носіїв заряду через IMG_e9cdcd7c-4712-4b16-aecb-35c4ec75de7d переходу має вигляд, що зображений на рис. IMG_e3cec9fc-bad2-4a84-a138-a01921433fbd перехід, на який падають фотони з енергією, що більше, ніж ширини забороненої зони (рис. IMG_876f3848-0956-47b5-9986-407d83835aa0 переході створені світлом носії заряду рухаються в протилежних напрямках: дірки - в Стаціонарний стан встановиться тоді, коли число створюваних світлом електронно-діркових пар зрівняється з числом носіїв заряду, що ідуть через знижений потенційний барєрIMG_890c4a85-c13b-4f45-bf57-799dc471d253 є енергія, яку має електрон, що вийшов з напівпровідника і має в вакуумі практично нульову кінетичну енергію. Енергія ?, що відділяє межу зони від провідності від рівня вакууму, є енергія електричного зростання. Розглянемо взаємодію між фотоном та напівпровідником, в результаті якого відбувається емісія електрона з напівпровідника. Процес емісії електронів з напівпровідника під дією випромінювання називають зовнішнім фотоефектом. Зовнішній фотоефект представляє собою послідовність трьох процесів (рис.2.10): 1) електрон валентної зони напівпровідника переходить в високий енергетичний стан зони провідності в результаті взаємодії з фотоном; 2) збуджений електрон в результаті розсіювання втрачає частину енергії і переходить на нижчий рівень зони провідності; 3) електрон виходить з нижнього рівня зони провідності напівпровідника в вакуум з енергією, що дорівнює різниці його повної енергії та IMG_5c966185-44d0-49e4

ЗМІСТ

ВСТУП

I Фототиристор

1.1 Загальні відомості

1.2 Принцип дії фототиристора

II Фотоефект

2.1 Внутрішній фотоефект

2.2 Фотопровідність

2.3 Фотоефект в

IMG_e465bbce-878d-4e78-8fcd-b5bb8fbad1ae

IMG_5710e10c-0100-47da-8ccb-625f1fcb13dd переході

2.4 Зовнішній фотоефект

III Розрахунок параметрів і характеристик фототранзистора на гетеропереходах

Висновок

Використана література