Фототранзистор – полупроводниковый прибор с двумя рn – переходами, обладающий свойством усиления фототока под воздействием светового излучения

Первоначально транзисторы использовались исключительно в двухполюсном включении. Схема такого фототранзистора приведена на рисунке.

 

 

Рис. 2.11 Двухполюсная схема включения фототранзистора.

При таком включении вывод базы остается свободным, значит Iб=0.

При освещении базы в ней появляются электроны и дырки. Дырки (неословные носители) втягиваются полем коллекторного перехода в коллектор, увеличивая ток в его цепи.

Оставшиеся в базе электроны (основные носители) уменьшают потенциальный барьер эмиттерного перехода, облегчая переход дырок из эмиттера в область базы, а затем в коллектор. Это приводит к еще большему увеличению коллекторного тока через нагрузку Rн.

Даже при небольшом световом потоке, падающем на базу, ток коллектора получается достаточно большим, т. е. такой прибор обладает высокой чувствительностью (сотни миллиампер на люмен).

Чувствительность такого фототранзистора выше, чем у фотодиода.

Фототранзистор с тремя выводами по конструкции не отличается от обычного плоскостного транзистора. Характеристики этих двух приборов одинаковые, если на вход фототранзистора подается только электрический сигнал.

Если кроме электрического подать и световой сигнал, то чувствительность такого прибора повышается.

Условное обозначение его на схемах

 

Применение:

Фототранзисторы используются в качестве чувствительных элементов в системе телеконтроля, автоматике, в аппаратуре считывания числового материала, фототелеграфии и др.

24.Сущность вентильного фотоэффекта.

Вентильные фотоэлементы – фотоэлементы с фотоэффектом в запирающим слое. В них под действием светового излучения возникает э.д.с (фото – э.д.с), т.е. световая энергия преобразуется в электрическую без посторонних источников тока. Освещение поверхности фотоэлемента вблизи рn –перехода вызывает ионизацию кристалла и образование новых пар: электронов и дырок.

Под действием электрического поля рn – перехода электроны, возникающие под действием световой энергии, переходят в n область, а дырки в область р. Разность потенциалов между слоями р и n вызывает прохождение во внешней цепи тока Iф, величина которого пропорциональна числу электронов и дырок и, следовательно, освещенности фотоэлемента.

Начиная с 1954 года вентильные фотоэлементы стали применятся для изготовления солнечных батарей, преобразующих солнечную энергию в электрическую. Такие солнечные батареи успешно используются на искусственных спутниках Земли.

Солнечные фотоэлементы состоят из пластины кремния типа n. В качестве примесей вводятся атомы мышьяка. На поверхность пластины путем диффузии в вакууме вводится бор, образующий р – область, толщина этого слоя 2 – 3 мкм, поэтому световая энергия легко проникает в зону рn – перехода.

25.Классификация интегральных микросхем.

ИМС - микроминиатюрный функциональный узел электронной аппаратуры, в котором активные, пассивные и соединительные элементы изготавливаются в единой технологии на поверхности и объеме материала и имеют общую оболочку.

 

Выпускаемые отечественные промышленные ИС (интегральные схемы) могут быть классифицированы по ряду признаков.

 

1. По способу изготовления:

 

- полупроводниковые,

- пленочные,

- гибридные,

- совмещенные.

 

Полупроводниковые ИМС – в которых все активные (диоды, транзисторы, тиристоры), пассивные (резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы) элементы и их соединения выполнены в виде сочетания неразрывно связанных рn – переходов в одном исходном полупроводниковом кристалле.

Для изготовления полупроводниковых ИМС используются пластины кремния толщиной не более 30 – 50 мкм и диаметром 50 – 100мм, образующие подложку. На поверхности или в объеме таких подложек формируются элементы полупроводниковой ИМС.

В основе формирования элементов на подложке лежит планарная технология, позволяющая групповым методом обработать одновременно несколько десятков подложек с сотнями и тысячами полупроводниковых ИМС на каждой.

Элементы, изготовленные по планарной технологии имеют плоскую структуру: рn – переходы и контактные площадки выходят на одну плоскость подложки.

Защитная плёнка из двуокиси кремния SiО₂, нанесённая на поверхность подложки, служит для защиты от внешних воздействий.

После окончания технологического цикла подложки, разрезают алмазным резцом или лазерным лучом на отдельные кристаллы, представляющие ИМС.

Для изготовления транзисторов и других элементов в полупроводниковых ИМС и межэлементных соединениях в настоящее время используется несколько разновидностей планарной технологии.

Наиболее широко используются: диффузионная и планарно-эпитаксиальная технологии с изоляцией элементов с помощью обратных рn – переходов.

(Эпитаксия – процесс наращивания из газовой базы тонкого полупроводникового слоя толщиной 10-15 мкм на полупроводниковую подложку с любым типом электропроводности).

Пленочные ИМС – ИМС, нанесенные в виде тонких пленок на изоляционную подложку из стекла или керамики.

Термин «тонкие пленки» относится к проводящим, полупроводниковым и непроводящим покрытиям толщиной до нескольких микрон. В состав пленочных схем входят как пассивные, так и активные элементы. Активные элементы в пленочном исполнении не нашли применение из-за сложности изготовления.

Пленочная технология позволяет изготовить с достаточно стабильными параметрами лишь пассивные элементы – резисторы, конденсаторы, индуктивные катушки, поэтому чисто пленочные ИМС представляют собой набор пассивных элементов.

Гибридные ИМС

В современных гибридных ИМС пассивные элементы, контактные площадки и внутрисхемные соединения изготавливают путем последовательного нанесения на подложку пленок из различных материалов, а активные элементы выполняют в виде отдельных навесных деталей (в миниатюрном или бескорпусном оформлении.)

В зависимости от толщины пленок различают толстопленочные (от 1 до 25 мкм) и тонкопленочные (до 1 мкм) ИМС.

Существенным недостатком толстопленочных микросхем является нестабильность номинальных значений величин пассивных элементов и относительно низкая плотность монтажа. Тонкие пленки обеспечивают более высокую плотность монтажа и высокую точность их исполнения.

Совмещение ИМС – активные элементы изготовляют в объеме полупроводникового кристалла, а пассивные элементы – методом тонкопленочной технологии на его поверхности. Т.к. каждый из этих технологических принципов имеет свои преимущества, то оба указанных типа ИМС взаимно дополняют друг друга, не конкурируя между собой.

Это самые перспективные ИМС.

Изготовление ИМС это сложный комплекс технологических приемов и операций, к которому предъявляются особые требования по чистоте применяемых материалов и производственных помещений, точности и стабильности работы оборудования, точности поддержания режимов, квалификации обслуживающего персонала.

26.Устройство и принцип работы выпрямителей

Модуль 4.1.

Электронные выпрямители