Полупроводниковые приемники излучения. Фототранзистор, устройство, принцип действия, схема включения, выходные характеристики

Фотоприемники

Фотоприемники - это оптоэлектронные приборы, предназначенные для преобразования энергии- оптического излучения в электрическую энергию Функции фотоприемников могут выполнять фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры и т. Д. Для получения максимального преобразования оптического излучения в электрический сигнал необходимо согласовывать спектральные характеристики фотоизлучателей и фотоприемников

Работа фотоприемников основана на одном из трех видов фотоэлектрических явлений:

· внутреннем фотоэффекте изменении электропроводности вещества при его освещении,

· внешнем фотоэффекте - испускании веществом электронов под действием света (используется в вакуумных и газонаполненных фотоэлементах),

· фотоэффекте в запирающем слое- возникновении ЭДС на границе двух материалов под действием света

Фототранзисторы

Фототранзистором называют полупроводниковый управляемый оптическим излучением прибор с двумя взаимодействующими p-n-переходами (рис. 7.6)

Фототранзисторы, как и обычные транзисторы, могут иметь p-n-p- и n-p-n-структуру Конструктивно фототранзистор выполнен так, что световой поток облучает область базы Наибольшее практическое применение нашло включение фототранзистора в схеме с ОЭ, при этом нагрузка включается в коллекторную цепь Входным сигналом фототранзистора является модулированный световой поток, а выходным - изменение напряжения на резисторе нагрузки в коллекторной цепи.

Напряжение питания на фототранзистор подают, как и на обычный биполярный транзистор, работающий в активном режиме, т е эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный- в обратном. Однако он может работать и с отключенным выводом базы, а напряжение прикладывается между эмиттером и коллектором Такое включение называется включением с плавающей базой и характерно только для фототранзисторов При этом фототранзистор работает в активном режиме близко к границе отсечки При Ф = 0 ток очень мал и равен темновому току. ВАХ аналогичны выходным характеристикам биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ, где параметром является не ток базы, а световой поток или фототок при I_Б=const

Энергетические и спектральные характеристики такие же, как у фотодиода

Основными параметрами фототранзистора являются:

· рабочее напряжение (10 15 В),

· темновой ток (до сотен микроампер),

· рабочий ток (до десятков миллиампер),

· максимально допустимая мощность рассеяния (до десятков ватт),

· статический коэффициент усиления по фототоку, который измеряется как отношение фототока коллектора транзистора с плавающей базой к фототоку коллекторного перехода при отключенном эмиттере и достоянном световом потоке й лежит в диапазоне значений (1 6) 10,

· интегральная чувствительность- отношение фототока к падающему световому потоку, составляет 0,2 2 А/лм, что выше по сравнению с чувствительностью эквивалентного диода

· отношение тока на выходе оптрона к вызвавшему его входному току для статического и динамического режимов

Рис. 1