Р Е Ф Е Р А Т
по темі
Фототиристори
В наші дні прогрес в різних областях науки і техніки немислимий без приладів оптичної електроніки. Оптична електроніка вже давно грає провідну роль в житті людини. А з кожним роком її впровадження в усі сфери людської діяльності стає все інтенсивніше. І цьому є свої причини. Пристрої оптоелектроніки мають ряд відмінностей від інших пристроїв.
Можна виділити наступні їх гідності.
а) Висока інформаційна ємність оптичного каналу, пов'язана з тим, що частота світлових коливань (близько 1015 Гц) в 103-104 разів вище, ніж в освоєному радіотехнічному діапазоні. Мале значення довжини хвилі світлових коливань забезпечує високу досяжну щільність запису інформації в оптичних запам'ятовуючих пристроях (до 108 біт / см2).
б) Гостра спрямованість світлового випромінювання, обумовлена тим, що кутова розбіжність променя пропорційна довжині хвилі і може бути менше однієї хвилини. Це дозволяє концентровано і з малими втратами передавати електромагнітну енергію в задану область простору. У малогабаритних електронних пристроях лазерний промінь може бути спрямований на фоточутливі майданчики мікронних розмірів.
в) Можливість подвійний - тимчасової і просторової модуляції світлового променя. Мінімальна елементарна площадка в площині, перпендикулярній до напрямку поширення. Це дозволяє виробляти паралельну обробку інформацію, що дуже важливо при створенні високопродуктивних комплексів.
г) Так як джерело і приймач в оптоелектроніці не пов'язані один з одним електрично, а зв'язок між ними здійснюється тільки за допомогою світлового променя (електрично нейтральних фотонів), вони не впливають один на одного. І тому в оптоелектронному приладі потік інформації передається лише в одному напрямку - від джерела до приймача. Канали, за якими поширюється оптичне випромінювання, що не впливають один на одного і практично не чутливі до електромагнітних завад (звідси і висока перешкодозахищеність).
д) можливість безпосереднього оперування зі зорово сприймаються образами: фотосчітиваніе, візуалізація (наприклад, на рідких кристалах).
Будь-яке оптоелектронні пристрій містить фотоприймальні блок.
Фотоприймач призначений для перетворення світлового випромінювання в електричні сигнали. Як фотоприймачів можуть бути використані:
фоторезистори,
фотодіоди,
фототранзистори,
фототиристори,
фотопомножувачі і інші елементи.
Мал. 1. Позначення, конструкції і характеристики напівпровідникових фотоприймачів
фототірістор
В основі принципу дії Фототиристори лежить явище генерації носіїв заряду в напівпровіднику, точніше »в р-п переході II знаходиться під впливом світлового потоку. Для управління Фототиристори в ярмо корпусі передбачено вікно для пропускання світлового потоку. Істотною перевагою Фототиристори перед тиристорами, керованими електричним сигналом, є відсутність гальванічного зв'язку між силовими приладами і системою їх управління.
Фототірістор - оптоелектронний прилад, який має структуру, схожу зі структурою звичайного тиристора і відрізняється від останнього тим, що включається не напругою, а світлом, які висвітлюють затвор. При висвітленні Фототиристори в напівпровіднику генеруються носії заряду обох знаків (електрони і дірки), що призводить до збільшення струму через тиристор на величину фотоструму.
Фототірістор має чотиришарову р-n-р-n-структуру, яку, як і в звичайному тиристори, можна представити у вигляді комбінації двох транзисторів, що мають позитивний зворотний зв'язок по току. Перехід Фототиристори під дією світлового сигналу з закритого стану у відкрите здійснюється при досягненні рівня струму спрацьовування Iср стрибком після подолання певного потенційного бар'єру (див. ВАХ Фототиристори на рис. 1).
Принцип дії Фототиристори: Якщо до анода прикладена позитивна (по відношенню до катода) напругу, то в Темнова режимі крайні переходи виявляться зміщеними в прямому, а середній перехід - в зворотному напрямку, і фототиристор буде знаходитися в закритому стані. При висвітленні переходу в тонкій базі відбувається генерація пар електрон-дірка. Електрони з поверхні дифундують в глиб діркового шару і вільно проходять через середній перехід до анода. При певній інтенсивності світлового випромінювання, що відповідає світловий потужності (1-10) • 10
2 Вт / см ^, концентрація електронів зростає, викликаючи лавиноподібне множення носіїв заряду з подальшим включенням Фототиристори. Максимум спектральної чутливості лежить в діапазоні 0,9-1,1 мкм
Основна перевага Фототиристори - здатність переключати значні струми і напруги слабкими світловими сигналами - використовується в пристроях «силовий» оптоелектроніки, таких, як системи управління виконавчими механізмами, випрямлячами і перетворювачами.
Цей прилад застосовується в керованих світлом випрямлячах і найбільш ефективний в управлінні сильними струмами при високих напругах. Швидкість відгуку на світло - менше 1 мкс.
Фототиристори зазвичай виготовляють з кремнію, і спектральна характеристика у них така ж як і у інших кремнієвих светочуствітельних елементів.
Як і фототранзистори, фототиристори часто застосовуються спільно з підібраними за характеристиками випромінювачами, у вигляді оптопар.
тиристорні оптопариНа відміну від транзисторних тиристорні оптопари дозволяють посилювати інформаційний сигнал не тільки по току, а й по потужності, оскільки пристосовані для роботи при напрузі на вході і виході, що відрізняються на порядки - як, наприклад, в разі, иллюстрируемое на рис. 2.
на вході сигнал рівня 5 В (комп'ютерний) перетворюється на виході в 220 В змінного струму. Така тиристорна оптопара в свою чергу може використовуватися для управління тиристорами на десятки кіловольт або сотні ампер (наприклад, в енергетичних мережах).
Мал. 2. Тиристорні оптопари в схемі управління двигуном