Материал: TTE_Lect1

кремнію SiC – червоно-оранжеве або жовте. Суміш GaP та InP – жовте або жовто-зелене свічення.

Використовуються світлодіоди з перестроюваним кольором свічення (рисунок 14.3), які мають два p-n – переходи, утворені різними домішками. Це забезпечує генерування одним переходом зеленого світла, а другим – червоного.

Рисунок 14.3 – Структура світлодіода з перестроюваним кольором свічення

Регулюванням струмів через переходи можна змінювати колір свічення. Світлодіоди широко використовуються для світлової інжекції в різноманітних електронних пристроях. Переваги інжекції на світлодіодах – яскраве й чисте свічення, зручність керування, економність, довговічність тощо.

Крім окремих світлодіодів, у напівпровідникових індикаторах застосовують дві основні конфігурації висвічуваних елементів: семисегментна та матрична (рисунок 14.4).

186

а) б)

Рисунок 14.4 – Варіанти висвічуваних за допомогою світлодіодів елементів: а – семисегментна конфігурація: б – матрична конфігурація

Сегментна конфігурація складається з 7 прямокутних напівпровідникових пластин, елементарні ділянки яких являють собою світлодіоди. Така конфігурація дозволяє відтворювати всі десять цифр і кілька букв. Матрична конфігурація складається з комірок, кожна з яких має 36 (7х5 1) точок і дозволяє відтворювати всі цифри, букви, знаки стандартного коду для обміну інформацією.

14.3 Напівпровідникові фотоприймачі

Фотоприймачі призначені для перетворення світлових сигналів в електричні. В напівпровідникових фотоприладах використовується внутрішній фотоефект, який полягає в тому, що при опроміненні електрони напівпровідникового кристала набирають додаткової енергії, що необхідна для вивільнення їх з ковалентних зв’язків. Тому в напівпровідниках з’являються додаткові носії електричного заряду, які збільшують електропровідність.

14.3.1 Фоторезистори

Фоторезисторами називають напівпровідникові прилади, електричний опір яких змінюється під дією світла. Конструктивно фоторезистор складається з діелектрика 3, на який нанесено світлочутливий шар напівпровідника 1, і зовнішніх електродів 2 (рисунок 14.5, а).

187

Рисунок 14.5 – Будова (а), схема ввімкнення (б) та статична характеристика (в) фоторезистора

Схема вмикання фоторезистора до електричного кола показана на рисунку 14.5, б. Увімкнення Е не залежить від полярності, оскільки фоторезистор не має вентильних властивостей.

Вихідним матеріалом виготовлення світлочутливого шару фоторезистора є PbS, CdSe або CdS.

При відсутності світла (світловий потік Ф=0) фоторезистор має великий темновий опір, і при прикладенні зовнішньої напруги через

нього проходить малий темновий струм IТ . Під дією світла опір фоторезистора зменшується, і через нього проходить струм

кілоомів).

Залежність I = f (Ф) при E =const відповідно до формули

(14.1) показана на рисунку 14.5, в.

При низьких рівнях освітлення залежність I = f (Ф) можна вважати лінійною

перевищують 1 кГц). Фоторезистори застосовують як оптоелектронні датчики, а також як фотоприймачі в оптронах.

14.3.2 Фотодіоди У фотодіодах кристал НП обернений до скляного вікна, через

яке надходить світловий потік. Під дією світла на p n перехід

фотодіода внаслідок явища внутрішнього фотоефекту в областях біля переходу відбувається додаткова генерація пар “електрон-дірка”. Під дією дифузійного поля p n переходу фотодірка переміщується до області p , а фотоелектрони – до області n. При цьому створюється

фотоЕРС Eф = (0.1 - 1) В, залежність якої від світлового потоку показана на рисунку 14.6.

Рисунок 14.6 – Залежність фотоЕРС від світлового потоку

Під дією цієї фотоЕРС у зовнішньому колі фотодіода проходить фотострум Iф , що збігається за напрямком зі зворотним струмом p n переходу (рисунок 14.7).

Рисунок 14.7 – До пояснення принципу дії фотодіода

189

Оскільки фотострум проходить незалежно від струму, який спричиняється зовнішнім джерелом напруги, то вираз для повного струму може бути записаний у вигляді

Дія фотоЕРС на p n перехід еквівалентна додатковому

зворотному зміщенню переходу, наслідком чого є збільшення

зворотного струму фотодіода на величину Iф .

Сім’я ВАХ фотодіода зображена на рисунку 14.8.

Рисунок 14.8 – Сім’я ВАХ фотодіода

Оскільки фотоЕРС і пряма напруга ввімкнені назустріч одна одній, то при їх рівності струм діода дорівнює нулю, що відповідає режимові холостого ходу. ЕРС холостого ходу при I = 0 можна знайти з формули

(14.3)

Це фотоЕРС знаходять також з ВАХ рисунка 14.8.

Фотодіоди використовують у двох режимах: вентильного фотоелемента (рисунок 14.9) та фотодіодному (рисунок 14.10).

190