ФОТОДИОДЫ И ФОТОТРАНЗИСТОРЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА

 электросхемы электронной аппаратуры и бытовых устройств - усилители, лампы, транзисторы и микросхемы. Различные вопросы о работе УНЧ на полупроводниках и лампах, технические решения и настройка самодельных конструкций.

 Новые схемы :: ФОТОДИОДЫ И ФОТОТРАНЗИСТОРЫ

ФОТОДИОДЫ И ФОТОТРАНЗИСТОРЫ

   Фотодиоды и фототранзисторы - теория. Фотодиодом называется фотогальванический приёмник излучения без внутреннего усиления, фоточувствительный элемент которого имеет структуру полупроводникового динода. Изготовляют фотодиоды из кремня, германия, арсенида галлия и других полупроводников. Фотодиоды могут работать в двух режимах: фотогальваническом (без внещнего источника эдс) и фотодиодном (с подачей на p- n- переход обратного смещения от внешнего источника эдс). Принцип действия фотодиода в фотогальваническом режиме основан на фотогальваническом эффекте. 

   При освещении полупроводника фотоны проникают в него и создают значительное количество дырок и электронов, причем большая часть фотонов поглощается в наружном слое p-n- переход. В результате создается неравновесная концентрация дырок и электронов, вследствие чего возникает диффузионное перемещение их вглубь к p-n- переходу. В приконтактной области происходит разделение пар зарядов. Основные носители, для которых контактное поле p- n-перехода является тормозящим, остаются в области, где они возникли, а неосновные втягиваются ускоряющим полем p-n- перехода и перемещаются в другую область.Таким образом, в n- области накапливаются электроны, а в p- области- дырки. Возникшее объемное разделение зарядов создает фото -эдс, препятствующую дальнейшему переходу носителей зарядов. Равновесное состояние, при освещении электронно-дырочного перехода, соответствует новому значению потенциального барьера, уменьшенного на значение фото - эдс. Полярность фото – эдс обратна полярности контактной разности потенциалов и всегда меньше ее. Фото- эдс кремниевых и селеновых фотодиодов достигает 0,6 В.

Фотодиоды и фототранзисторы

   Если внешнюю цепь фотодиода замкнуть, в ней появляется ток, обусловленной движением через p-n-перехода неосновных носителей заряда. Ток в цепи зависит от фото-эдс и сопротивления нагрузки, причем максимальный ток фотодиода будет иметь при нулевом сопротивлении нагрузки, т.е. при коротком замыканий внешней цепи. Вольт- Ф проходит через начало координат и по виду не отличается от вольт вольт- амперной характеристики полупроводникового диода. С увеличением освещенности обратный ток растёт, что приводит к соответствующей смещению характеристик. Фотогальванический режим соответствует четвертому квандранту. Отрезок Об определяет фото- эдс в режиме холостого хода, т. д. при разомкнутой внешней цепи, а отрезок Оа- фототок в режиме короткого замыкания (при Rн =0). Участок между точками а и б является вольт- амперной характеристикой фотодиода в фотогальваническом режиме. 

   Чувствительность фотодиода к световому потоку – отношение фототока Iф, вызванного падающим на фотодиод излучения, к этому излучению Ф- определяют в режиме короткого замыкания: Si = Iф/Ф = Iк. з / Ф. Чувствительность фотодиода к световому потоку в фотогальваническом режиме зависит от сопротивления нагрузки. При Rн = 0 зависимость тока Iф от светового потока Ф линейная и лишь при больших значениях Ф становится нелинейной. С увеличением сопротивления нелинейность этой зависимости возрастает.

   Чувствительность фотодиодов к световому потоку в обоих режимах примерно одинаковая и составляет 0,3…20 мА/лм в зависимости от типа прибора. Темновой ток кремниевых фотодиодов, определяющий минимальный измеряемый световой поток, составляет 1…3 мкА, а германиевых-10…30 мкА. Фотодиоды применяются в измерительных потоках, устройствах автоматического контроля и регулирования температуры, пылементах, цифровых вычислительных машинах и аппаратуре регистрации и счет ядерных частиц.

Фотодиоды и фототранзисторы - обозначение на схемах

   Фототранзистором называется фотогальванической приемник излучения с внутренним усилением, фотогальванический элемент которого имеет структуру транзистора. Конструктивное отличие фототранзисторов от обычных биполярных транзисторов состоит в том, что фототранзисторы имеют прозрачное окно в корпусе.

   Принцип действия фототранзистора основан на внутреннем фотоэффекте. При воздействии светового потока Ф на базу фототранзистора в ней образуют пары зарядов (дырки и электроны). Неосновные носители – дырки (в фототранзисторе p-n-p-структуры) диффундируют под влиянием ускоряющего электрического поля коллекторного перехода в коллектор, образуя фототок. Электроны, оставшиеся в базе, снижают потенциальный барьер эмиттерного перехода, что проводит к инжекции дырок из эмиттера в базу. Посредством диффузии дырки через базу доходят до коллекторного перехода и втягиваются его полем в коллекторную область, усиливая фототок. Способность фототранзистора усиливать фототок объясняется его повышения чувствительность к световому потоку, достигающая 20мА/лм. Вместо базы можно освещать область эмиттера или коллектора. 

фототранзистор

   При этом в фототранзисторе протекает те же физические процессы, что и при освещение базовой области. В этом случаи действие фототранзистора аналогично роботе фотодиода. Отличие состоит лишь в большей чувствительности фототранзистора к световому потоку. Фототранзистор можно включить также по схеме с «плавающим» эмиттером и «плавающим» коллектором. Кроме того, на вход фототранзистора, если он включен, например, по схеме с общим эмиттером, можно подавать электрический сигнал. В этом случае при отсутствии светового потока фототранзистор работает как обычный транзистор. Однако чаще электрический сигнал подается на вход фототранзистора для создания соответствующего смещения с целью получения линейных характеристик и уменьшения влияний внешних возмущений (вследствие, например, наводок, нагрева).

   Вольт-амперные характеристики фототранзистора аналогичны выходным характеристикам обычного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. По сравнению с вольт- амперными характеристиками фотодиодов они отличаются значительно большим темновым током, составляющим десятые доли миллиампер. Фототранзисторы применяются в измерительных устройствах в качестве счетчиков и детекторов излучений.




ЭМИ своими руками:

   Электронный музыкальный инструмент на основе распространённой микросхемы NE555 - схема и фото готового инструмента.

Как обнаружить электропроводку в стене:

   Для того чтобы не рисковать понапрасну в процессе домашних ремонтных работ, и не делать лишнюю работу, восстанавливая повреждённую проводку, рекомендуем собрать простой прибор.

Устройство для поиска проводов в стене:

   Вторая жизнь старой техники. Описание простого устройства для поиска проводов в стене, которое можно изготовить на основе обычного кассетного плеера, имеющегося в сарае почти у каждого.

Схема регулятора оборотов электромотора:

   Электрический симисторный регулятор оборотов для электроинструмента - схема, описание сборки и пример установки его в болгарку.

Лампа с разными цветами на светодиодах:

   Удачная и оригинальная конструкция светодиодного многоцветного светильника на микроконтроллере Attiny13 - есть режим автоматической смены цветов.

Меню сайта
Новые схемы
Схемы, микросхемы и радиодетали. Сайт для начинающих радиолюбителей. Все радиосхемы можно скачать бесплатно. © 2016