8.17Фототранзисторы

Фототранзистор – это транзистор, который одновременно является приемником излучения и усилителем фототока. Поэтому чувствительность фототранзисторов гораздо больше чем у фотодиодов.

Некоторые конструктивные схемы фототранзисторов приведены на рис. 8.20.

Рис.8.20. Разновидности схем конструкций фототранзисторов.

Световой поток, который является входным сигналом для фототранзистора, направляется в область базы, через специальное окно в корпусе фототранзистора. При освещении базы в ней возникают электронно-дырочные пары, которые при их достижении коллекторного перехода разделяются полем перехода (рис.8.20), дырки движутся в коллектор, увеличивая ток коллектора. Электроны остаются в базе, понижая его потенциал. При этом на эмиттерном переходе создается прямое дополнительное напряжение, вызывающее дополнительную инжекцию дырок из эмиттера в базу и соответствующее увеличение тока коллектора.

Обычно фототранзистор включают по схеме с общим эмиттером с отключенной базой и резистором R_H в цепи коллектора (рис.8.21) коллекторный ток I_К при I_Б=0 (база отключена) в (+1) раз больше, чем I_КБ0. В этом случае через транзистор идет сквозной коллекторный ток:

I_К=(I_КБ0+I_Ф), (8.37)

г де I_КБ0 -темновой ток фототранзистора; I_Ф=К_ФФ - световой ток фототранзистора; К_Ф-интегральная фоточувствительность фототранзистора, которая в  раз больше, чем у фотодиода, при прочих равных условиях. Схема включения фототранзистора показана на рис.8.22. Рис.8.22. Схема включения фототранзистора.

Вывод базы фототранзистора можно дополнительно использовать для электрического управления фототранзистором, например, для подачи смещения с целью регулирования характеристик фототранзистора.

Вольтамперные характеристики фототранзистора аналогичны характеристикам фотодиода, изготовленного из того же материала, но с увеличенным в  раз масштабом по оси тока. В соответствии с этим они обладают большой крутизной, т.е. фототранзистор имеет меньшее внутреннее сопротивление, чем фотодиод. Световые характеристики фототранзистора линейны.

8.18Фототиристоры

Фототиристор представляет собой аналог управляемого полупроводникового тиристора, но переключение его в открытое состояние производится световым импульсом.

Рис.8.22. Э1,Б1,Э2,Б2 -эмиттеры и базы условных транзисторов, П1 и П3 -эмиттерные переходы, П2 -коллекторный переход, У -управляющий электрод.

Фототиристор представляет собой четырехслойную p-n-p-n –структуру с двумя p-n –переходами, один из которых смещен в прямом, а другой в обратном направлении. При таком включении структура фототиристора имеет вид двух условных транзисторов p-n-p и n-p-n с положительной обратной связью через общий коллектор, как показан на рис.8.22.

Вольтамперные характеристики фототиристоров имеют вид, показанный на рис.8.23.

Р ис.8.23. Вольтамперные характеристики фототиристоров

Увеличение светового потока Ф (Ф₁<Ф₂<Ф₃) приводит к уменьшению напряжений переключения (u₁, u₂ и u₃). Фототиристор остаётся во включённом состоянии, и после окончания светового импульса.

Одним из основных характеристик фототиристора является пороговой поток излучения Ф_пор, обеспечивающий гарантированное включение фототиристора при заданном напряжении питания. Фототиристор служит для быстрого переключения больших токов.