9.1.Фототранзисторы

Управление коллекторным током транзистора, может быть осуществлено не только при изменении соответствующих напряжений и тока базы, но и путем освещения ее области. Транзистор, для которого предусмотрен такой режим работы, называется фототранзистором. В отсутствие освещенности его вольтамперные характеристики идут обычным образом.

Под воздействием светового потока в области базы станут генерироваться электронно-дырочные пары. Полем запертого коллекторного перехода электроны (для n-p-n транзистора) начнут втягиваться в область коллектора, увеличивая его ток. Данная ситуация аналогична возникающей при работе фотодиода в режиме обратного смещения.

Дырки, возникшие при освещении фототранзистора n-p-n типа, останутся в базе, увеличивая ее потенциал, что приведет к усилению инжекции электронов из эмиттера. Дополнительные электроны, достигнув коллекторного перехода, втянутся его полем и дадут дополнительное приращение коллекторного тока.

Полный коллекторный ток фототранзистора описывается соотношением: , где – начальный ток коллектора, – фототок коллекторного перехода, величина которого зависит от внешней освещенности. Из данного соотношения следует, что коллекторным током фототранзистора можно управлять как по цепи базы, так и изменяя величину светового потока. В любом случае, при освещении вольтамперные характеристики пойдут выше соответствующих ВАХ, снятых для транзистора в темноте, как показано на рис. 6.7 штриховыми линиями. Чувствительность к воздействию освещенности у фототранзистора транзистора примерно в раз больше чувствительности фотодиода.

Фототранзистор может быть представлен в виде эквивалентной схемы, состоящей из обычного транзистора и фотодиода, включенного между его коллектором и базой, как показано на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Вольтамперные характеристики, обозначение и эквивалентное представление биполярного n-p-n фототранзистора.

Если не требуется комбинированное управление током коллектора, то фототранзистор может не иметь базового вывода или он может быть никуда не подключен. При таком режиме работы, который называется режимом с «оторванной» или свободной базой, фототранзистор обладает не только максимальной чувствительностью, но и максимальной нестабильностью параметров. Вывод базы может быть соединен с эмиттерным контактом через резистор, от величины которого будет зависеть фоточувствительность.

Обычный транзистор и диод могут быть превращены в фоточувствительные приборы, вскрытием их корпусов для доступа света к кристаллу.

10.1.Фототиристоры

Фототиристорами называются переключающие полупроводниковые приборы, напряжение включения которых может изменяться под воздействием светового потока на соответствующие p-n переходы.

Условие включения тиристора выглядит следующим образом , где и – коэффициенты передачи эквивалентных транзисторов. В отсутствие освещенности вольтамперная характеристика фототиристора практически не отличается от ВАХ обычного переключающего прибора (динистора или тиристора при ).

Освещение переходов фототиристора вызывает рост обратных токов эквивалентных транзисторов и соответственно их коэффициентов передачи. Это приводит к уменьшению напряжения включения структуры, как показано на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Вольтамперные характеристики и обозначение

фототиристора.

В случае достаточно интенсивного освещения тиристор будет включен при любом значении прямого напряжения (данная ситуация аналогичная той, когда ток управления тринистора больше тока спрямления).

Подав на затемненный фототиристор прямое напряжение, а затем кратковременно осветив p-n переходы, его можно перевести во включенное состояние. Выключить фототиристор, как и обычный переключающий прибор, удастся лишь при уменьшении анодного тока до значения, меньшего, чем ток удержания.

Фототиристор может иметь дополнительный вывод – управляющий электрод, что позволяет включать его при подаче как электрического, так и светового сигнала.

Промышленностью выпускаются фототиристоры как с открытым для освещения кристаллом, так и с встроенным в корпус тиристора светодиодом.