 |
|
Представление тиристора в виде двух транзисторов: а – структура; б – двухтранзисторный эквивалент
Переход ПП является эмиттерным переходом транзистора 
, а П3 – эмиттерным переходом транзистора 
. Переход П2 является общим для обоих транзисторов. На эмиттерных переходах действует прямое, а коллекторных – обрат. напряжение, что соответствует усилительному режиму работы транзисторов.
ВАХ тиристора имеет три участка (рис.7.5): 1 – участок слабого нарастания тока при увеличении прямого напряж., где тиристор закрыт; 2 – участок «-» сопротивления (на этом участке происходит неуправляемый процесс включения тиристора, он протекает очень быстро, лавинно); 3 – участок, соответствующий открытому состоянию тиристора, аналогичный прямой ветви ВАХ обычного диода.
7.5. ВАХ тиристора при 
: А – точка включения тиристора; 1 – участок закрытого состояния; 2 – участок перехода в открытое состояние; 3 – участок открытого состояния
Рассмотрим процессы, возникающие в тиристоре при работе на участке 1 его ВАХ. При отсутствии управляющего электрода ток ч/з тиристор 
равен току, протекающему последовательно ч/з все четыре слоя его структуры.
Согласно схеме замещ-я тиристора (рис.7.4а), ток коллектора 
, а ток коллектора 
( 
– коэф. передачи по току транзис. 
, ).
Очевидно, что ток тиристора 
равен току закрытого перехода П2: 
. Кроме токов 
и 
через П2 протекает неуправляемый обратный ток 
. Поэтому анодный ток можно представить в виде: 
. (7.1)
Если учесть, что 
, то 
, или 
(7.2)
Величины 
и 
зависят от толщины базовых слоев 
, 
и от тока . С ростом напряжения 
(участок 1 ВАХ) величины 
и постоянно растут за счет расширения области перехода П2, и возрастает ток . Как только сумма ( 
) станет приближаться к единице, тиристор перейдет из закрытого в открытое состояние (точка В на ВАХ), и ток в цепи будет ограничиваться только сопротивлением нагрузки 
. Процесс открывания тиристора явл-ся неуправляемым. Напряж. на тиристоре в точке А, при кот. происходит лавинообразное включение тиристора, называется напряжением переключения 
, а значение тока тиристора в этой точке называется током переключения 
.
В откр. состоянии все три перехода тиристора находятся под прямым напряжением, т.к. потенц. барьер П2 практически полностью исчезает за счет того, что в области 
– высокая концентрация дырок. Они создают поле, направленное навстречу полю потенц. барьера П2.
С уменьш-м напряжения 
уменьш. ток открытого тиристора. При некот. его значении, называемом током удержания 
, тиристор переходит в закрытое состояние, т.к. восстанавливается потенц. барьер перехода П2 из-за уменьшения концентрации дырок в области и электронов в области 
.
13 Фотодиоды и фоторезисторы.
ФОТОРЕЗИСТОРЫ
8.3 устройство и сх. включ.; 1-диэлектрич. пластина, 2-тонкий слой фоточувствит. ПП, 3-контакты.
Фоторезистор – это ПП прибор, сопротивление кот. меняется под действием света (рис. 8.3).
Если световой поток 
, то фоторезистор обладает довольно большим (темновым) сопротив-м 
. Под дейст. светового облучения с достаточной энергией фотонов в ПП образуются подвижные «электрон-дырка», а сопротив-е прибора уменьшается. Фоторезисторы обладают линейной ВАХ (рис. 8.4). Кратность изменения сопротив-я фоторезисторов под действием света достигает 500.
8,4 ВАХ фоторезистора
Основные недостатки: зависимость сопротивления от температуры и большая инерционность из-за медленной рекомбинации электронов и дырок после прекращения облучения. Поэтому фоторезисторы используют там, где интенсивность светового излучения может меняться с частотой не выше нескольких сотен герц.
В чистых ПП энергия фотона, поглощаемая валентным электроном, должна быть больше ширины запрещ. зоны 
. В примесных ПП для ионизации атомов примеси необходима меньшая энергия. Поэтому для изготов-я фоторезисторов испол-т в основном примесные ПП: сернистый кадмий, сернистый свинец, селенистый кадмий, селенистый теллур и др.
ФОТОДИОДЫ
Фотодиод
Фотодиодом (ФД) наз-ют ПП диод, обратный ток кот. изменяется под воздействием света. Он имеет двухслойную структуру, содержащую один p-n переход (рис.8.5) и изготовленную на основе германия, кремния, арсенида галлия и др. ФД получили разнообразное применение в измерительной аппаратуре, вычислительной технике, автоматике. Различают два основных режима работы ФД: фотодиодный (с внешним источником питания) и фотогальванический, или фото генераторный (без внешнего источника питания).
Работа в фотодиодном режиме
8,6 1-неосн. носит. заряда, 2-образование пар «электрон-дырка» под дейст. света
При обратном смещении p-n перехода ч/з неосвещенный ФД протекает небольшой обрат. ток, наз-ый темновым током 
. Этот ток создается движением неоснов. носителей, преодолевающих потенц-ый барьер при данной температуре. Под воздей-ем света в n-области ПП образ-ся пары «электрон-дырка», что приводит к увеличению обрат. тока.
Семейство ВАХ ФД 
при 
показано на рис. 8.7. При (затемненный режим) характ-ка имеет такой же вид, как обратная ветвь ВАХ обычного диода. С ростом 
растет обрат. ток ч/з ФД 
.
Величина слабо зависит от 
, т.к. количество носителей зарядов, проходящих ч/з p-n переход в обрат. направлении, определяется в основном величиной светового потока . Однако увеличение обрат. напряж. может привести к пробою фотодиода.
Световая характеристика ФД – это зависимость фототока от светового потока при постоянном напряжении на ФД (рис. 8.7) 
при 
Темновой ток весьма мал, особенно у кремниевых фотодиодов. Световые характ-ки ФД практически линейны, причем их наклон мало зависит от приложенного напряжения .
