Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [ 52 ] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

ристики прибора узеличсиие напряжения уменьшает ток (и наоборот). Все известные приборы могут усиливать и генерировать электрические сигналы лишь прн подаче на них энергии от внешних источников (аккумуляторов, батарей и т. д.). У таких устройств к. п. д. всегда меньше единицы, а отрицательное сопротивление в них выполняет функцию автоматического (в генераторах) нли управляющего внешним сигналом (в усилителях) клапана, регулирующего поступление электрической энергии от источника питания в нагрузку.

Важное преимущество туннельного диода перед обычными полупроводниковыми приборами заключается в его очень высокой рабочей частоте. Это объясняется тем, что туннельный переход электронов происходит практически мгновенно - за время порядка 10~ с. Изготовляемые в настоящее время туннельные диоды могут работать на частотах до 10 Гц.

Вследствие того, что при туннельном переходе электроны не расходуют своей энергии, туннельный диод может работать при очень низкой температуре, при которой обычные полупроводниковые приборы перестают работать. Туннельный диод ?,южет работать также и при более высокой температуре, чем обычные полупроводниковые приборы. Одним из преимуществ туннельных диодов является очень малая потребляемая мощность (не более 1% мощности, потребляемой обычным полупроводниковым прибором).

Основными параметрами туннельных диодов являются:

Пиковый ток /щах - прямой ток в точке максимума вольт-амперной характеристики (рис. 9.20, б).

Ток впадины /тш - прямой ток в точке минимума вольт-амперной характеристики.

Напряжение пика U/ - прямое напряжение, соответствующее пиковому току.

Напряжение впадины Ul - прямое напряжение, соответствующее минимальному току.

Напряжение раствора - прямое напряжение на второй восходящей ветви при токе, равном пиковому.

Емкость диода Сд - суммарная емкость перехода и корпуса диода при заданном напряжении смещения.

По назначению туннельные диоды делятся на следующие основные группы: усилительные, генераторные, переключаюицие.

Работа усилителей н генераторов иа туннельных диодах рассматривается в гл. 15 и 16. Здесь рассмотрим лишь работу туннельного диода в переключающей схеме. Основной у большинства переключающих схем на туннельных диодах является цепь, представляющая собой последовательное соединение туннельного диода с другими элементами. Пример такой цепи показан на рис 9.21, а. До подачи переменного входного сигнала под действием внешнего напряжения Е в цепи диода течет постоянный ток 1, а к диоду прикладывается напряжение U-i - E - /ц/?]. При подаче переменного сигнала в зависимости от его полярности ток в цепи диода будет либо уменьшаться на величину i, либо увеличиваться на ту же величину. Притоке /(, -i

6 7-1294



на диоде будет напряжение (рис. 9.21, б), а при токе + г- напряжение Г/д. Затем по мере уменьшения тока напряжение на диоде упадет до величины и потом скачком изменится до О. В результате при отрицательном напряжении сигнала напряжение на диоде (и на выходе) будет равно U2, а при положительном значении равно Од, причем Оз > U2. Эта резкая разница между величинами напряжений на выходе и позволяет рассматривать туннельный диод как прибор с двумя устойчивыми состояниями, т. е. электронный ключ. Переход из одного устойчивого состояния в другое совершается очень быстро - за время порядка 10-10 с, в связи с чем туннельные диоды принципиально пригодны для работы в электронных вычислительных машинах (в схемах триггеров, запоминающих ячеек, логических элементов и т. д.).


Рис. 9,21. Применение туннельного диода в режиме ключа:

а - схема; б графическое пояснение работы.

9.8. ФОТОДИОДЫ

Фотодиод представляет собой полупроводниковый диод, обратный ток которого зависит от освещенности р - п-перехода. Фотодиод сочетает в себе достоинства полупроводииковых приборов (малые масса и размеры, большой срок службы, низкие питающие напряжения, экономичность) с более высокой чувствительностью по сравнению с электровакуумными фотоэлементами и фоторезисторами.

Устройство фотодиода аналогично устройству обычного плоскостного полупроводникового диода. На рис. 9.22 приведена конструкция типичного фотодиода. Фотодиод выполнен так, что его р - /г-переход одной стороной обращен к стеклянному окну, через которое поступает свет, и защищен от воздействия света с других сторон.

Схема включения фотодиода приведена на рис. 9.23. Напряжение источника питания приложено к фотодиоду в обратном направлении. Когда фотодиод не освещен, в цепи проходит обратный (темновой) ток небольшой величины (10-20 мкА для германиевых и 1-2 мкА для кремниевых диодов).


Рис. 9.22. Конструкция фотодиода:

/ - кристалл германия с р - «-переходом; 2 - и ристал лодер жатель: 3 - метал., лический корпус; 4 - кольцо; б вывод; 6 - металлическая трубка; 7 - стеклянный изолятор; 8 оловянное кольцо; 9 - стеклянное окно.



П-ч освещении фотодиода появляется дополнительное число электронов и дырок, вследствие чего увеличивается переход неосновных носителей заряда: электронов из р-области в я-область и дырок в обратном направлении. Это приводит к увеличению тока в цепи. При правильно подобранном сопротивлении нагрузки и напряжении источника питания Е этот ток будет зависеть только от освещенности прибора, а падение напряжения на сопротивлении можно рассматривать как полезный сигнал, воздействующий на другие элементы схемы.

Следует отметить, что фотодиод можно включать в схемы как с внешним источником питания, так и без него. Режим работы фотодиода с внешним источником питания называют фотодиодным, а без внешнего источника - вентильным.

В вентильном режиме в фотодиоде под действием светового потока возникает э. д. с, поэтому он не нуждается в постороннем источнике напряжения.

Рассмотрим основные характеристики фотодиодов.

Вольт-амперная характеристика /д = / (f/д) при Ф = const определяет зависимость тока фотодиода от напряжения на нем при

Е о-+ -Рис, 9.23. Схема включения фотодиода.


Рис. 9.24. Характеристики фотодиода:

а - Еольт-амперные: б ~ световая; а - спектральные кремниевый фотодиод).

- -1

1,2 А,мкм

германиевый фотодиэд; 2

постоянной величине светового потока (рис. 9.24, а). При полном затемнении (Ф = 0) через фотодиод протекает темповой ток равный сумме обратного тока насыщения р - я-перехода и тока утечки. С ростом светового потока /д увеличивается. Характерной особенностью рабочей области вольт-амперных характеристик является практически полная независимость тока фотодиода от приложенного напряжения. Такой режим наступает при обратных напряжениях на диоде порядка 1 В. Так как темновой ток мал, то отношение тока при освещении к темновому току велико, что весьма важно при индикацин



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [ 52 ] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.0019