Наявність ємкості p-n переходу обумовлена тим, що на обидві сторони від межі розподілу p і n шарів знаходяться об’ємні заряди, які створені іонами домішків. Фактично p-n перехід представляє собою плоский конденсатор. Наявність такої ємкості проявляється протіканням через p-n перехід струму за рахунок зміни об’мних зарядів при зміні напруги на p-n переході. Вона може бути визначена відомим рівнянням:
Со =dQ / dU.
Величина ємкості, яка назива-ється бар’єрною, залежить від напру-ги, що прикладається до p-n перехо-ду в зворотньому напрямку (рис. 1.15) і знаходиться в межах 10 – 500 пФ.
Основними параметрами варі-капа є: початкова ємкість Со, яка фіксується при Uзв≈2 В, коефіцієнт перекриття по ємкості КС і добротність QС.
Коефіцієнт перекриття визначається як
відношення максимальної ємкості Смакс до мінімальної Смін,
тобто КС= Смакс / Смін. Добротність
визначається параметрами схеми заміщення: послідовним Rп,та шунтуючим Rш опорами (рис. 1.16) і знаходиться як
співвідношення між реактивною і активною потужністями q = Q / P.
Реальні значення добротності варікапа залежить від величини напруги і робочої
частоти і знаходиться в діапазоні 102 – 104.
Варікапи знаходять широке використання в різних електронних схемах і модуляторах, параметричних підсилювачах і перетворювачах, генераторах і т.п.
Тунельний діод – напівпровідниковий діод, в якому створюється ділянка характеристики з від’ємним активним опором. Така ділянка створюється при високій концентрації основних носіїв в р і n ділянках. Завдяки спецальній технології діод на ділянці від’ємного опору являється практично безінерційним навіть на дуже високих частотах, тому він використовується в генераторних схемах НВЧ діапазону.
Обернений діод також відноситься до групи діодів НВЧ діапазону і використовується як випрямляючий діод при дуже низьких напругах.
Фотодіод являє собою діод з відкритим p-n
переходом. Світловий потік, що падає на відкритий p-n
перехід приводить до появи допоміжних неосновних носіїв зарядів, що приводить
до зростання зворотнього струму (Рис. 1.17). Величина фотоструму ІФ,
визначається формулою:
ІФ =Si Ф,
де Si – інтегральна чутливість, Ф – світловий потік.
Фотодіоди можуть працюва-ти в одному з двох режимів:
- режим фотогенератора (від зовнішнього джерела електроенергії);
-
режим
фотоперетворювача (з зовнішнім джерелом електоенергії).
В режимі фотогенератора зростання кількості неосновних носіїв і перехід їх з однієї області напівпровідника в іншу приводить на клемах фотодіода фото е.р.с., яка рівна контактній різниці потенціалів j.
Якщо замкнути клеми
освітленого фотодіода через резистор, то в колі з’явиться струм, обумовлений неосновними носіїми. Макси-мальне
значення струму при незмінній освіт-леності буде в режимі короткого замикання.
Фотодіоди, що працюють в режимі фото-генератора, використовуються як перетворю-вачі світлового потоку в сонячних батареях.
Як витікає з рис. 1.17, при освітленості суттєво змінюються характеристики діода в третьому квадранті. Відрізок четвертого квадранту – UXX – IКЗ характеризує роботу фотодіода в режимі фотогенератора. ВАХ діода в цьому режимі відповідають рис.1.18.
Режим фотоперетворювача характеризу-ється наявністю зворотньої напруги на фотодіоді (рис. 1.19а). ВАХ фотодіода в цьому режимі приведені на рис.1.19б і відповідають третьому квадранту рис.1.17.
Як витікає з вигляду характеристик, фотодіод при такому підключенні еквівалентний керованому джерелу струму, тому величина фотоструму мало залежить від величини опору навантаження RН і джерела зворотньої напруги E.
Величина чутливості Si фотодіодів суттєво залежить від використовуємого матеріалу напівпровідника: для кремнієвих вона знаходиться в межах 3 mA/Лм, в той час як для германієвих вона досягає 20 mA/Лм.
Величина темнового струму визничається зворотнім струмом неосновних носіїв p-n переходу і для германієвих напівпровідників досягає рівня 10-30 мкА, а для кремнієвих – 1-3мкА.
Спектральні характеристики фотодіодів суттєво залежать від використовуємих матеріалів і технології виготовлення приладу. Наприклад, змінюючи товщину бази та швидкість рекомбінації носіїв, можна змінювати межу короткохвильового діапазону спектральної характеристики. Положення максимуму чутливості суттєво залежить від коефіцієнта поглинання напівпровідника і в деяких межах може змінюватись технологічно.
Частотні характеристики, або їх швидкодія визначаються генерацією і рекомбінацією основних носіїв і обмежується постійною часу їх життя tр. Так як вказана величина досить мала tр << I нС , то швидкодія фотодіодів висока і вони можуть забезпечувати перетворення світлового потоку в фотострум в широкому частотному діапазоні, а передавати імпульсні сигнали з тривалістю фронту менше 1мкС. Така швидкодія характерна для двох режимів роботи фотодіодів.
Використання фотодіодів дуже різноманітне. Наприклад, селенові фотодіоди, які мають спектральну характеристику близьку до людського ока широко використовують в кіно і фототехніці. Інші типи фотодіодів знаходять використання в різних пристроях автоматики.
Світловипромінюючі діоди (СВД).
В основі роботи світловипромінюючого діода лежить явище рекомбінації основних носіїв. Для багатьох напівпровідників рекомбінація пари електрон – дірка приводить до виділення тплової енергії. Але в ряді напівпровідників енергія, що виділяється за рахунок рекомбінації, зміщена в оптичний діапазон, що приводить до випромінювання світла. В звичайних p-n структурах можливо забезпечити рекомбінацію з ефективним випромінюванням лише в одній з областей p-n структури. В реальних СВД використовують спеціальні типи технологій, наприклад використання гетеропереходів, які будуються на базі структур з різною шириною забороненої зони. Властивості гетеропереходів дозволили суттєво підвищити ефективність випромінювання в оптичному діапазоні.
Основними характеристиками СВД являються: випромінювальна, спектральна, оптична, частотна, вольт – амперна.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.