Напівпровідникові прилади на основі p-n переходу, страница 17

.

Рис. 3.22

Величина ємності, яка називається бар’єрною, залежить від напруги, що прикладається до p-n переходу в зворотньому напрямку (рис. 3.20, а) і знаходиться в межах 10 – 500 пФ.

Основними параметрами варикапа є: початкова ємність С_о, яка фіксується при U_зв ≈ 2 В; коефіцієнт перекриття по ємності К_С ; добротність Q_С.

Коефіцієнт перекриття визначається як відношення максимальної ємності С_макс до мінімальної С_мін, тобто .

Добротність визначається параметрами схеми заміщення: послідовним R_п та шунтуючим R_ш опорами (рис. 3.20, б) і знаходиться як співвідношення між реактивною і активною потужностями: . Реальні значення добротності варикапа залежить від величини напруги і робочої частоти і знаходиться в діапазоні 10² – 10⁴.

В таблиці 3.9 приводяться деякі технічні характеристики варикапів.

Таблиця 3.9

Тип	CB , пФ			КС		QB			IЗВ , мкА	UЗВ. max , В	PB , Вт
		UЗВ , В	f , мГц		UЗВ , В		UЗВ , В	f , мГц
КВ122В	1,9…3,1	25	1	4…6	3…25	300	25	50	0,2	30	0,1
КВ109Б	2…2,3	25	1…10	4,5…6,5	3…25	300	3	50	0,5	25	0,005
КВ122Б	2…2,3	25	1	4,5…6,5	3…25	450	25	50	0,2	30	—
КВ109А	2,3…2,8	25	1…10	4…5,5	3…25	300	3	50	0,5	25	0,005
КВ122А	2,3…2,8	25	1	4…5,5	3…25	450	25	50	0,2	30	—

Варикапи знаходять широке використання в різних електронних схемах і модуляторах, параметричних підсилювачах і перетворювачах, генераторах і т.п.

На рис. 3.21 приводиться зовнішній вигляд корпусів деяких типів варикапів.

Рис. 3.23

3.5.5. Фотодіоди

Загальна характеристика

Фотодіод – це фотоприймач, принцип дії якого базується на фотогальванічному ефекті і фоточутливий елемент якого має структуру напівпровідникового діода.

Відомо, що рівновага, яка створюється в р-n переходах напівпровідникових діодів за рахунок вирівнювання дифузійної і дрейфової складових, порушується при прикладанні прямої напруги. При цьому співвідношення змінюється в сторону дифузійної складової струму.

Розглянемо тепер особливості роботи р-n переходу в фотодіодах на прикладі напівпровідникової структури, що приведена на рис. 3.24.

Рис. 3.24

База n- типу, що опромінюється світловим потоком Ф, має товщину l_Б, меншу середньої довжини пробігу неосновних носіїв. Тому створені за рахунок опромінення пари електрон-дірка майже повністю доходять до р-n переходу. Внаслідок того, що дірки захоплюються полем переходу і переносяться в n- область, а електрони гальмуються ним і залишаються в n- базі, можна вважати, що р-n перехід виконує функції розділення носіїв. Дірки, які переходять через перехід і обумовлені інтенсивністю світлового потоку, створюють фотострум I_Ф. Тому в фотодіодах при опроміненні світловим потоком рівновага порушується на користь неосновних носіїв. Порівнюючи з випрямляючими діодами, в яких дрейфова складова струму є небажаним струмом, і його необхідно зменшувати, так і в фотодіодах небажаним є дифузійна складова струму, яку необхідно також зменшувати.

Створений неосновними носіями струм через перехід приводить до накопичення в р- області збиткової кількості дірок, а накопичувані в n- області електрони приводять до накопичення від’ємного заряду. Це приводить до зниження висоти потенційного бар’єру j₀ на величину DЕ = Е_Ф, яка називається фото-ЕРС. На відміну від випрямляючих діодів, величина Е_Ф < j₀, оскільки при Е_Ф = j₀ зникне потенційний бар’єр, який забезпечує створення фотоструму.