Фотоэлектрические и излучательные приборы

const
I
Ф = const
Вольт-амперная (а) и энергетическая (б)
характеристики фоторезистора
U
а

б

Устройство и схема включения фоторезистора

Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение

Фоторезистор представляет из себя полупроводниковый радиоэлемент, который меняет свое сопротивление в зависимости от освещения

для работы в фотодиодном режиме

Ф2 > Ф1
Ф1 > 0
Ф =

0

I

Ф3 > Ф2

Вольт-амперные характеристики фотодиода для фотодиодного режима

U

U = 50 B

I0

I

Ф

U = 10 B

Энергетические характеристики фотодиода

Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение

Фотодиодом называют фотогальванический приёмник с электронно-дырочным переходом, облучение которого светом вызывает увеличение силы обратного тока. Материалом полупроводника фотодиода обычно выступает кремний, сернистое серебро, сернистый таллий или арсенид галлия

схема включения
фототранзистора со «свободной» базой

Uкэ
Ф2 > Ф1
Ф1 > 0
Ф

= 0

iк

Ф3 > Ф2

Выходные характеристики
фототранзистора

Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение

Фототранзи́стор — оптоэлектронный полупроводниковый прибор, вариант биполярного транзистора. Отличается от классического варианта тем, что область базы доступна для светового облучения, за счёт чего появляется возможность управлять усилением электрического тока с помощью оптического излучения.

+
Rн

П1


П2



П3
p2
n2
p1
n1
Структура и схема
включения фототиристора
Uвкл3 Uвкл2 Uвкл1 U

i

Ф3 > Ф2

Ф2 > 0
Ф1 = 0

. Вольт-амперная
характеристика фототиристора

Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение

2
2 3
Оптопары с открытым оптическим

каналом:
1 – излучатель; 2 – фотоприемник; 3 – объект

Различные типы оптопар

Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение

зарядов сопровождает испускание квантов некогерентного света. При протекании тока через

светодиод в прямом включении электроны преодолевают электронно-дырочный переход и рекомбинируют, переходя на более низкие энергетические уровни и испуская кванты света. Для изготовления светодиодов пригодны далеко не всякие полупроводники, а только групп AIIBVI и AIIIBV, такие как арсенид галлия, фосфид индия и прочие. Подходящие полупроводники имеют достаточно широкую запрещённую зону, чтобы длина излучаемой волны лежала в заданной области спектра.

отказ, часто превышающее десять тысяч часов, низкое прямое напряжение, составляющее

до нескольких вольт, малую стоимость, возможность функционирования в широком диапазоне температур. Технология изготовления светодиодов не подразумевает обязательного использования сильно токсичных веществ, что также относят к достоинствам.
Недостаток индикаторных светодиодов для аппаратуры широкого потребления заключён в обычно невысоком КПД, составляющим от долей до нескольких процентов.
Светодиоды используют для индикации состояния аппаратуры, а мощные светодиоды применяют для освещения.

излучение, и расположенных в одном корпусе с линзой и рефлектором,

который формирует направленный световой луч в видимой или инфракрасной (невидимой) части спектра. 








Рис. 1 – Конструкция светоизлучающего диода

с излучением в видимой части спектра;
светодиоды с излучением в инфракрасной

части диапазона.

GaP, ZnO, GaAs0,6P0,4);
оранжевый(GaAs0,35P0,65);
желтый (GaAs0,14P0,86);
зеленый (2,3 эВ GaP, ZnTe);
голубой (2,4 эВ

GaAs-ErYb, SiC, CdS);
фиолетовый (2,8 эВ GaN).

связи;
системы дистанционного управления.

Наиболее распространенный в настоящее время инфракрасный источник –

это светодиод на основе GaAs (λ = 0,9 мкм).
Также в ИК-светодиодах используется твердый раствор переменного состава GaInAsP (λ = 1,0–1,3 мкм), наиболее популярный Ga0,28In0,72As0,6P0,4 (λ = 1,26 мкм).

излучение при пропускании через него электрического тока. Другими словами, лазер

– это тот же светодиод, который генерирует когерентное излучение.

Принцип действия и конструктивные особенности полупроводниковых лазеров во многом сходны с полупроводниковыми светодиодами.

двумя металлическими электродами. Типичные размеры активной области не превышают 200–500

мкм, отражающие поверхности создаются путем скалывания выходных граней полупроводникового монокристалла.

[Размер лазерного пучка ≈ 5 мкм] > [активная область в поперечном направлении = 1 мкм] → пороговая плотность тока ≈ 105 А/см2 (GaAs) → перегрев лазера.

Значение тока, при котором появляется линия когерентного излучения, называют пороговым током.