книги / Электронные приборы
..pdfПри рассмотрении характеристик фотодиодов за по ложительные приняты напряжение и направление тока электронно-дырочного перехода, смещенного в обрат ном направлении. Для фототранзистора направления от счетов токов и напряжений не оговариваются.
Далее анализируются лишь самые общие свойства указанных выше фотоприборов. Рассмотрение количест венных связей между величинами, характеризующими режим работы фотодиода, производится на некоторой идеализированной модели облученного электронно-ды рочного перехода, аналогичной идеализированной моде ли перехода полупроводникового диода.
1. Укажите энергетические характеристики фототока 'фотодиода при двух значениях напряжения. [1, стр. 381]
2.Укажите относительную спектральную характери
стику чувствительности |
s(A.) кремниевого |
фотодиода. |
|||||||||
[1, стр. 380; 2, стр. 276] |
|
|
|
|
|
|
|||||
SM |
|
|
|
|
|
тпС/S(X) |
|
|
|
||
100% |
|
4 |
|
|
|
lUU/O |
|
|
|
|
|
60 4 |
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|||
80 |
|
X |
|
|
|
■4 |
АП |
|
|
|
|
40 4 |
|
|
|
|
|
OU |
|
г |
|
||
|
|
|
|
|
40 |
Т |
|
||||
20 -L |
|
|
\ |
|
|
20 |
Т |
т |
~ |
Я |
|
и |
0,5 |
I |
> _ Л |
0 |
1~ X |
|
|||||
6’ |
1,5 |
ZM W |
0,5 1 |
1,5 Zмкм |
|||||||
100%ил) |
|
|
1 |
|
|
|
‘ |
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
5)Л) |
|
|
|
|||
80 |
|
|
|
|
|
|
во |
|
|
/ |
|
60 |
|
|
|
|
1 |
|
60 |
|
4 |
|
X |
40 |
|
|
|
|
|
40 |
|
т |
|
||
го |
|
|
|
|
1 |
Г L |
го |
|
т |
|
\ |
6’ |
0,5 |
1 |
1,5 |
/ |
О |
0,5 |
т~ |
Я\ |
|||
2мнм |
1 |
1,5 2м т |
|||||||||
J |
ч |
3. Укажите семейство вольт-амперных характеристик фотодиода. [1, стр. 380; 2, стр. 274]
4. Какова причина увеличения тока через фотодиод при увеличении напряжения и постоянстве светового по тока?. [1, стр. 379]
1. Уменьшение толщины базы в результате уве личения ширины перехода.
2.Уменьшение сопротивления перехода.
3.Уменьшение сопротивления объема базы.
4.Увеличение интенсивности генерации электро нов и дырок.
5.Укажите относительную спектральную характери
стику чувствительности s(X) |
германиевого |
фотодиода. |
||||
[1, стр. 380; 2, стр. 276] |
|
|
|
|
|
|
5/Л) |
|
too% |
5(Л) |
|
|
|
100% г - |
|
|
|
|
|
|
80 — |
|
во |
|
|
|
|
60 — |
|
60 |
|
|
|
|
.40 — |
|
<*0 |
|
|
|
|
го — |
Ш |
20 |
± |
1,5 |
гмкм |
|
О 0,5 |
/ 1,5 2 мкм |
|
0,5 |
1 |
||
|
1 |
100% s i л ) |
|
2 |
|
|
|
|
|
/ |
Л |
||
|
|
в о |
|
|
||
|
|
60 |
|
|
/ |
Л |
|
|
м |
|
г |
/ |
\ |
|
|
20 |
|
|
\ |
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
0' |
0J5 |
1 |
|
л ! |
|
|
1,5 2 т М |
||||
J |
|
6. Укажите аналитическую зависимость, описываю щую вольт-амперную характеристику облученного элек тронно-дырочного перехода. [1, стр. 380; 2, стр. 273]
eU |
|
|
1. / = /0екТ. |
2. / = |
/0- / ф. |
/ |
_eU |
\ |
3. I = - I 0 [ e |
кТ- 1 |
) + 1ф . 4. 1 = 1 0~ 1 ф е кт. |
7. Какому режиму (холостому ходу или короткому замыканию) соответствуют точки пересечения вольтамперных характеристик облученного электронно-ды рочного перехода с осью токов? [2, стр. 274]
1. Режиму холостого хода.
2. Режиму короткого замыкания.
8. Какому режиму (холостому ходу или короткому замыканию) соответствуют точки пересечения вольт-ам- перной характеристики облученного электронно-дыроч
ного перехода с осью напряжений? |
2, стр. 274] |
|
|
1. Режиму холостого |
!/ |
|
|
хода. |
Ф">Ф' |
|
|
|
|
||
2. Режиму, короткого |
г |
<Р’>0 |
|
замыкания. |
г |
|
|
|
Ф=0 |
|
|
|
|
|
|
|
{----------------------------------- и |
|
|
|
0 |
“ |
^ |
9.Укажите выражение, определяющее абсолютное
значение напряжения |
холостого хода Ux,x или фото- |
э.д. с. облученного |
электронно-дырочного перехода. |
[1, стр. 372; 2, стр. 274]
10. Имеется ли ток через фотодиод при |
отсутствии |
светового потока и напряжении U > 0? [1, стр. 380; 2, |
|
стр. 274] |
тока через |
1. При отсутствии светового потока |
|
фотодиод нет.
2. При отсутствии светового потока наблюдается протекание небольшого тока через фотодиод.
11. Укажите выражение, описывающее вольт-ампер- ную характеристику облученного электронно-дырочного перехода при отсутствии светового потока. [1, стр. 380; 2, стр. 273]
U I = I0U3I\ 2. / = I0U.
12. Укажите на вольт-амперной характеристике об лученного электронно-дырочного перехода рабочую об ласть в фотодиодном режиме. [2, стр. 274]
1.Область АВ.
2.Область ВС.
U
13. В какой области длин волн германиевый фото диод имеет наибольшую чувствительность. [1, стр. 381; 2, стр. 276]
1. 2—5 мкм. 2. 0,1—0,5 мкм. 3. 0,5—2 мкм.
14. Что такое фотогальванический режим или ре жим генерации фото- э. д. с. облученного электронно-ды рочного перехода? [2, стр. 274]
1.Режим работы без источника напряжения во внешней цепи.
2.Режим работы с источником напряжения, но без нагрузки во внешней цепи.
3.. Режим работы с источником напряжения и на грузкой во внешней цепи.
15.Укажите выражение для тока через облученный электронно-дырочный переход в фотогальваническом ре жиме работы и при нулевом сопротивлении нагрузки. [2, стр. 274]
1. / = / 0+ /ф. 2. / = /ф- 1. 3. / = - / 0.
4./ = + / ф.
16.Напряжение какого знака возникает на облучен ном электронно-дырочном переходе в фотогальваничес ком режиме работы? [2, стр. 274]
1.Плюс на п-области и минус на р-области.
2. Плюс на p-области и минус на «-области.
3. Полярность напряжения определяется длиной волны и интенсивностью светового потока.
17. Что называется статической интегральной чувст
вительностью фотодиода к световому потоку |
5фянт ? [2, |
||||||
стр. 276] |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
_ |
/ |
|
п |
~ |
_ |
1 а / |
5финт — |
““— • |
|
|
®Финт — |
• |
|
|
__ |
' ф |
|
м |
___ |
U I |
|
|
» 5фннт — |
'— • |
|
4 . |
^Финт — |
“ТТ" ■ |
|
|
|
ф |
|
|
|
дФ |
|
|
18. Какой порядок имеет значение чувствительности фотодиодов? [2? стр. 277]
1.3—500 мкА/лм. 2. 500—1000 мкА/лм.
3.1—3 мА/лм. 4. Более 3 мА/лм.
19.Сколько электронно-дырочных переходов имеет
фототранзистор? [1, стр. 86; 2, стр. 277] 1. Один переход. 2. Два перехода. 3. Три пере хода.
4.Не имеет переходов.
20.Какая из областей фототранзистора (эмиттер, база или коллектор) должна освещаться светом, чтобы
изменялся ток через фототранзистор? (См. разъясне ние)
1. Ток фототранзистора изменяется при освеще нии любой из областей, е:сли толщина их меньше диффузионной длины носителей.
2.Только при освещении базы.
3.Только при освещении эмиттера и коллектора.
21.За счет чего увеличивается чувствительность фо тотранзистора по сравнению с фотодиодом? [1, стр. 388; 2, стр. 278]
1.Фотогенерация носителей в фототранзисторе
приводит к уменьшению сопротивления всехтрех областей прибора, тогда как в фотодиоде изме няется сопротивление только двух имеющихся об ластей.
2.Фотогенерация носителей в фототранзисторе сопровождается дополнительной инжекцией носи телей в базу.
3.Фотогенерация носителей в фототранзисторе вызывает уменьшение сопротивления двух элек тронно-дырочных переходов, тогда как в фотодио де уменьшается сопротивление лишь одного пе рехода.
22.Укажите вольт-амперные характеристики фото
транзистора при двух значениях |
светового |
потока Ф. |
|||||
[1, стр. 388] |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
^ |
1^ |
ф“>ф' |
|/ |
ф“ ф' |
Л |
J»'/. г ' |
|
Ф >Ф |
||||||
|
|
|
|
|
1 |
1 |
ф >ф |
/ |
Ф*>0 |
1 |
Ф’>0 |
|
* |
|
Ф'>0 |
|
|
|
|
||||
|
|
1 |
|
У 1 |
|
V |
и |
' |
г |
7 |
, |
' <1 |
J |
” -0 |
|
23.Отличается ли чувствительность фототранзистора
от чувствительности фотодиода? [1, стр. 388; 2, стр. 279]
1.Чувствительности фототранзистора и фотодио да одинаковы.
2.Выше чувствительности фотодиода приблизи тельно во столько же раз, во сколько коэффици ент передачи тока базы транзистора больше ко
эффициента передачи тока эмиттера.
3.Ниже чувствительности фотодиода в 2 раза, так как в фототранзисторе в 2 раза больше элек тронно-дырочных переходов.
4.Выше чувствительности фотодиода в 2 раза, так как в фототранзисторе генерируемые носите ли захватываются двумя электронно-дырочными
переходами, а не одним.
ГЛАВКА В О С Ь М А Я
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Е— энергетический уровень; Е9— уровень верхней границы валентной зоны;
Ес— уровень нижней границы зоны проводимости; Еф— уровень Ферми; и — напряжение;
/— ток;
/0— тепловой ток;
Сбар— барьерная емкость перехода; Сд — диффузионная емкость перехода!
8-1. СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ
В этом параграфе рассматриваются основные свой ства полупроводников. В случае примесных полупро водников предполагается, что в интервале рабочих тем ператур все примесные атомы ионизированы и концен трации подвижных носителей заряда—электронов и ды рок— равны концентрациям донорных и акцепторных атомов соответственно. При таком допущении удельное сопротивление примесных полупроводников (в интерва ле допустимых рабочих температур) увеличивается с ро стом температуры за счет уменьшения подвижности.
При построении энергетических диаграмм в положи тельном направлении оси ординат отсчитывается энер гия электрона, т. е. отрицательно заряженной частицы,
У Ч то такое полупроводник? [1, стр. 180] 1. Вещество, являющееся смесью металла с ди электриком.
2. Вещество, являющееся по своей удельной про водимости промежуточным между проводником и диэлектриком.
3.Металл с большим удельным сопротивлением.
4.Вещество, проводимость которого обусловлена движением ионов.
2. Какой полупроводник называется собственном? [1, стр. 191]
1.Полупроводник, имеющий поликристаллическую структуру.
2.Полупроводник, имеющий монокристаллическую структуру.
3.Полупроводник, не содержащий донорных и
акцепторных примесей. |
' |
4.Любой полупроводник.
3.В каких пределах лежит удельное электрическое сопротивление полупроводников? [1, стр. 180]
1.10-6—10~4 Ом-см. 2. 10-4—1010 Ом-см.
3.Менее 10~4 Ом-см. 4. Более 1010 Ом-см.
4.Как изменяется удельное электрическое сопротив ление собственных полупроводников с ростом температу ры? [1, стр. 180]
1.С ростом температуры удельное электрическое сопротивление растет.
2.С ростом температуры удельное электрическое сопротивление уменьшается.
3.Удельное электрическое сопротивление собст
венных полупроводников от температуры не зави сит.
5. Где располагается уровень Ферми в собственном полупроводнике? [1, стр. 209]
1.(Вблизи валентной зоны.
2.Вблизи середины запрещенной зоны.
3.Вблизи зоны проводимости.
6. Какой |
полупроводник называется примесным? |
[1, стр. 185] |
|
1.Смесь нескольких различных полупроводников.
2.Сплав кремния и германия.
3.Полупроводник, содержащий в небольшой кон центрации примесь с валентностью, отличной 'от валентности основного вещества.
4.Механическая смесь частиц металла и диэлек трика.
7.От чего зависит проводимость примесных полу проводников при постоянной температуре? [1, стр. 216]
1.От концентрации примесей.
2.От полярности приложенного напряжения.
3.От направления протекающего тока.
4.Правильного ответа нет.
8. Примеси какой валентности обеспечивают получе ние полупроводников р-типа [1, стр. 186, 192]
1.С валентностью меньшей, чем у исходного ма териала (In, Ga).
2.Четырехвалентные (С, Sn).
3.Пятивалентные (As, Sb).
4.С валентностью большей, чем у исходного ма териала.
9.Примеси какой валентности обеспечивают полу чение полупроводников «-типа? [1, стр. 187, 192]
1.Трехвалентные (In, Ga).
2.Четырехвалентные (С, Sn).
3.С валентностью большей, чем у исходного ма териала (As, Sb).
4.С валентностью меньшей, чем у исходного ма териала.
10.Где располагается уровень Ферми у примесных полупроводников р-типа [1, стр. 212]
1.Посредине запрещенной зоны.
2.В валентной зоне.
3.В зоне проводимости.
4.Вблизи валентной зоны.
5.Вблизи зоны проводимости.
11.Где располагается уровень Ферми у примесных полупроводников «-типа? [1, стр. 212]
1.Посредине запрещенной зоны.
2.В валентной зоне.
3.В зоне проводимости.
4.(Вблизи валентной зоны.
5.Вблизи Зоны проводимости.
12.Как изменится положение уровня Ферми примес ного полупроводника p-типа при повышении температу ры? [1, стр. 212]
1.Уровень Ферми понизится.
2.Уровень Ферми повысится.
3.Положение уровня Ферми не изменится.
13.Как изменится положение уровня Ферми примес ного полупроводника «-типа при повышении температу ры? [1, стр. 212]
1.Уровень Ферми понизится.
2.Уровень Ферми повысится'.
3.Положение уровня Ферми не изменится.
14.Какова валентность исходных материалов, при
меняемых чаще всеге для изготовления полупроводнико вых приборов? [1, стр. 190]
1.Три. 2. Пять. 3, Четыре. 4. Один — два.
5.Семь — восемь
15.Укажите энергетическую диаграмму примесного полупроводника р-типа. [1, стр. 213 (см. разъяснение)]
{Е |
|
|
Е |
|
|
|
Е |
|
|
|
Зона |
|
• |
|
Зона |
\V. |
V* |
•: |
|
|
проводимое^ |
i |
|
проводимое- -»\УМ |
|
|
|||
£ф |
ти |
|
|
|
т и |
------- *-------- |
С<Р |
||
— |
Запрещенная. |
-------- -Запрещенная |
|
|
|
||||
Со |
|
|
|
||||||
зона. |
- |
--------- |
. |
з о н |
а ______ |
|
|
||
|
Ва пепт нал- |
1 — |
Валепт - ' |
- |
|
|
|||
/ |
зона |
= |
Е — |
' |
нал зона - |
= |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
16. Укажите энергетическую диаграмму примесного полупроводника /г-типа. [1, стр. 213 (см. разъяснение)]
|
1Е |
|
|
|
Е |
|
|
Зона |
Зона |
|
‘УУуУ |
— |
Т ---- |
проводимос |
проводимое^ - - - |
|
|
ти |
ти |
|
|
||
|
|
|
|||
|
V |
Запрещенная |
Запрещенная |
|
|
|
зона |
зона |
— |
£<Р |
|
|
|
Валентная |
Валентная |
|
Е» |
|
|
зона |
зона |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
17.Какие подвижные носители являются основными
вполупроводнике р-типа? [1, стр. 192]
1.Электроны. 2. Положительные ионы. 3. Отрица тельные ионы. 4. Дырки.
18.Какие подвижные носители являются основными
вполупроводнике л-типа? [1 ,стр. 192]
1.Положительные ионы. 2. Электроны. 3. Отрица тельные ионы. 4. Дырки.
19.Какова примерно концентрация примесей в полу проводниках, используемых для изготовления полупро
водниковых приборов? Г1, стр. 188 (см. разъяснение)] 1. 102—103 1 / Ж 2. 105—108 1/см2. 3. 1010— 10“ 1/см3. 4. 10‘4—1016 1/см3. 5. Ю20—1023 1/см3.
по