Напівпровідникові прилади (Електропровідність напівпровідників. Електричний струм в напівпровідниках. Електронно-дірковий перехід та його властивості), страница 7

Випромінювальна характеристика відображає залежність потоку випромінювання Ф_В від струму, що протікає в прямому напрямку. (Рис.1.20) Прямий струм діода задається зовнішішніми колами і для більшості  СВД знаходиться  в указаному на рис.1.20 діапазоні.

Спектральна характеристика відображає залежність потоку Ф_в від довжини хвилі випроміню-вання. Вона різна для різних матеріалів і технологій виготов-лення СВД.

Оптичні параметри характе-ризують колір випромінювання, довжину хвилі, кут випроміню-вання та інше.

Частотна характеристика ха-рактеризує частотний діапазон перетворення прямого модулю-ючого струму СВД в відповідний йому світловий потік. З нею тісно і однозначно пов’язані такі параметри як час включення і виключення СВД. Сучасні СВД мають широкий частотний діапазон, а тривалість часу включення і виключення вимірюється десятками – сотнями нС.

Вольт – амперна характеристика СВД близька до ВАХ звичайних діодів і суттєво залежить від матеріалу напівпровідника.

Сучасні технології дають можливість виготовляти різноманітні типи СВД як по розмірах, так і по кольорах випромінювання. СВД використовуються як індикаторні пристрої та пристрої відображення інформації. Значне місце в використанні СВД посідають оптрони – оптроелектронні прилади в одному корпусі яких розміщені випромінювачі і фотоприймачі, конструктивно і оптично поєднані між собою. (рис.1.21)

Принцип дії будь-якого оптрона базується на подвійному перетворенні енергії, а принцип роботи його зрозумілий без допоміжних пояснень.

Як елемент схеми оптрон по своїх технічних параметрах характеризується фотоприймачем. Але принципова особливість його полягає в забезпеченні високої електричної ізоляції між входом і виходом, строго однонаправленим потоком інформації, що забезпечує абсолютну відсутність впливу виходу на вхід, а також широкої полоси пропускання (для діодних оптронів).

До того ж використання оптронів забезпечує ряд суттєвих позитивних властивостей схемам, в яких вони використовуються:

-  можливість безконтактного керування електронними об’єктами;

-  відсутність впливу електромагнітних перешкод на канал передачі інформації.

Технічні характеристики оптронів задаються як СВД так і фотоприймачами, але частотні властивості, швидкодія, коофіцієнт передачі в основному визначаються фотоприймачами. До того ж одним з важливих параметрів  оптронів являються параметри ізаляції між входом та виходом. Сучасні оптрони мають пробивну напругу ізоляії до 5кВ.

Магнітодіод– напівпровідниковий діод, в якому використовується зміна ВАХ під дією магнітного поля. Основним параметром магнітодіода являється його чутливість g=DU_пр/DB×I,  де DU_пр , DB – приріст відповідно прямої напруги  і магнітної індукції; І- величина робочого струму. Діапазон значень g=(10-50) ×10³ В/(Тл× мА)

Тензодіод - напівпровідниковий діод, в якому використовується залежність ВАХ від дії механічних деформацій. В якості тензодіодів здебільшого використовують тунельні діоди, в яких подібні залежності проявляються в найбільшій мірі.

1.6 Напівпровідникові структури p-n-p (n-p-n) типу.

Подальшим розвитком напівпровідникових технологій стало створення приладів на базі p-n-p (n-p-n) структур. (рис.1.22а) При відсутності зовнішніх напруг на межі  розділення  типів напівпровідників p-n і n-p створюються потенційні бар‘єри j_Е  і j_К, величини яких, при відсутності взаємного впливу, визначаються співвідношеннями між концентраціями однотипних носіїв заряду. (рис.1.22.в)

В результаті через кожен з p-n перехо-дів П1 і П2 будуть протікати струми, обумовлені основними і неосновними носіями, які будуть компенсувати дію один одного в повній аналогії з робтою одиночного р-n –переходу.

  Розглянемо тепер особливість протіка-ння струмів при наявності зовнішньої напруги, причому  прикладеної  окре-мо до кожного з p-n переходів в відповідності до рис.1.23.а. Джерело Е_ЕБ прикладається до електродів, які подібно до діодів, називаються емітером і базою, і позначаються, відповідно, початковими буквами Е, Б. Третій електрод називається колекто-ром, К, відповідно до виконуємих ним функцій, які будуть розглянуті пізніше. Джерело Е_ЕБ прикладається до структури так, що зміщує перехід П1 в прямому напрямку, тобто, зменшуючи висоту потенційного бар’єру. мал.1.23.б. до величини  j_Е-Е_ЕБ

  Джерело Е_КБ прикладається до колекторного переходу в зворотньому напрямку, збільшуючи висоту потенційного бар’єру до величини  j_К+Е_КБ.

  Технологічно розглядаєма напівпровідникова структура виготовляється так, що концентрація основних носіїв в області емітера р_p>>n_n. Таке розділення приводить до того, що з емітера в базу в веливій кількості почнуть перемі-щуватись дірки, а з області бази в емітер – електрони, але в значно меншій кіль-кості (в реальних приладах – на 2-3 порядки), тобто можна стверджувати, що струм через перехід П1 визначається дірковою складовою. Попадаючи в область бази  дірки ство-рюють  надлишкову кон-центрацію біля емітерного  переходу. Як результат в області бази появляється градієнт концентрації дірок, який приводить до того, що вони починають  в наслідок дифузії переміщуватись в глибину базової області, аж до колекторного переходу, де їх концентрація близька до нуля. В результаті такого переміщення частина дірок буде рекомбінувати з основними носіями базової області – електронами. Внаслідок того, що концентрація електронів  в базі значно нижче, ніж дірок в емітері, тобто, n_n<<p_p, в базі з’являється дефіцит електронів, який компенсується їх притоком від зовнішнього джерела за рахунок струму через базовий електрод.

  Дірки, які підходять до колекторного переходу, захоплюються приско-рюючим полем колекторного переходу і перекидаються в область колектора. Завдяки дії електричного поля зовнішнього джерела Е_КБ дірки з колекторної області будуть відводитись в зовнішнє коло, створюючи при цьому струм колекторного електрода.