Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Коммуникации и связь->Реферат
С совершенствованием аппаратной части сетей совершенствовалось и сетевое программное обеспечение. Со временем потребовалось совершенствование самих те...полностью>>
Коммуникации и связь->Реферат
В данной работе рассматривается актуальная тема – система обогрева салона автомобиля. Особенно актуальна эта тема для нашего региона – раннее наступле...полностью>>
Коммуникации и связь->Реферат
Умение работать с журналистами, своевременно сообщать им точную, важную для общества, правдивую и объективную информацию является одним и важнейших тр...полностью>>
Коммуникации и связь->Реферат
Влияние этой научной теории огромно и в настоящее время, и дальнейшее развитие теории очень важно для современного общества, и будет происходить в обо...полностью>>

Главная > Курсовая работа >Коммуникации и связь

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Міністерство освіти і науки України

Запорізька державна інженерна академія

Факультет електроніка та електронних технологій

Кафедра фізичної та біомедичної електроніки

Пояснювальна записка

до курсового проекту

з дисципліни: «Твердотіла електроніка»

на тему: «Розрахунок та проектування приладу

оптоелектроніки: фототиристор»

Запоріжжя, 2009

РЕФЕРАТ

Курсова робота містить 27 стор., 14 рис., 12 використаних джерел, 2 плакати.

Ціль роботи: Розглянути, що таке фототиристор, за яким принципом працює фототиристор, що таке фотоефект. Провести розрахунки фототранзистор.

Задачі роботи:

  • розглянути загальні відомості про фототиристори;

  • розрахувати лінійну залежність токів в фотоелементах;

розглянути конструкції різних видів фототранзисторів їх характеристики, та параметри принципи дії;

  • розрахувати параметри та характеристики фототранзистора на гетеропереходах.

ОПТОЕЛЕКТРОНІКА, ТРАНЗИСТОР, ФОТОТРАНЗИСТОР, ФОТОТИРИСТОР, ФОТОЕФЕКТ, КОЛЕКТОР, БАЗА, еМІТЕР, ІНЖЕКЦІЯ, рекомбінація, Р-N-ПЕРЕХІД, ГЕТЕРОПЕРЕХІД

ЗМІСТ

ВСТУП

I Фототиристор

    1. Загальні відомості

    2. Принцип дії фототиристора

II Фотоефект

    1. Внутрішній фотоефект

    2. Фотопровідність

    3. Фотоефект в переході

    4. Зовнішній фотоефект

III Розрахунок параметрів і характеристик фототранзистора на гетеропереходах

Висновок

Використана література

ВСТУП

Оптоелектроніка є одним з найактуальніших напрямків сучасної електроніки. Оптоелектронні прилади характеризуються виключно функціональною широтою, вони успішно використовуються у всіх галузях інформаційних систем для генерації, перетворення, передачі, зберігання та відображення інформації. При створенні оптоелектронних приладів використовується багато нових фізичних явищ, синтезуються унікальні матеріали, розробляються над прецизійні технології. Оптоелектроніка досягає стадії промислової зрілості, але це тільки перший етап, бо перспективи розвитку багатьох її напрямків практично безмежні. Нові напрямки частіше за все виникають як наслідок та інтеграція ряду вже відомих досліджень оптоелектроніки і традиційної мікроелектроніки: такими є інтегральна оптика та волоконно-оптичні лінії зв’язку; оптичні запам’ятовуючі пристрої, що спираються на лазерну технологію та голографію; оптичні транспаранти засновані на фотоелектрониці та нелінійній оптиці; плоскі без вакуумні засоби відображення інформації та ін.

Оптоелектроніку як науково-технічний напрямок характеризують три відмітні риси:

1. Фізичну основу оптоелектроніки складають явища, методи та засоби, для яких принципові сполучення і нерозривність оптичних та електронних процесів.

2. Технічну основу оптоелектроніки визначають конструктивно-технологічні концепції сучасної мікроелектроніки: мініатюризація елементів; переважний розвиток твердотілих площинних конструкцій; інтеграція елементів та функцій; використання спеціальних матеріалів і методів прецизійної групової обробки.

3. Функціональне призначення оптоелектроніки полягає в рішенні задач інформатики: генерації (формуванні) інформації шляхом перетворення зовнішніх впливів в відповідні електричні та оптичні сигнали; передачі інформації; перетворенні інформації [1].

I. ФОТОТИРИСТОР

1.1 Загальні відомості

В основі принципу дії фото тиристора лежить явище генерації носіїв заряду в напівпровіднику, точніше в переході під дією світлового потоку. Для управління фото тиристором в його корпусі передбачено вікно для пропускання світлового потоку. Відчутною перевагою фототиристора перед тиристорами, що керуються електричним сигналом, є відсутність гальванічного зв’язку між силовими пристроями і системою їх управління.

Фототиристор – оптоелектронний пристрій, що має структуру, схожу із структурою звичайного тиристора та відрізняється від останнього тим, що вмикається на напругою, а світлом, що освітлює затвор. При освітленні фототиристора в напівпровіднику генеруються носії заряду обох знаків (електрони та дірки), що приводить до збільшення потоку через тиристор на величину фотоструму.

Фототиристор має чотиришарову структуру, яку як і в звичайних тиристорах, можна представити у вигляді комбінації двох транзисторів, що мають позитивний зворотній зв’язок за струмом. Перехід фототиристора під дією світлового керуючого сигналу із закритого стану в відкритий здійснюється при досягненні рівня струму спрацювання стрибком після подолання певного потенційного бар’єру.

1.2 Принцип дії фототиристора

Якщо до аноду прикладена позитивна напруга (по відношенню до катода), то в темному режимі граничні переходи будуть зміщені в прямому, а середній перехід – в зворотному напрямку, і фототиристор буде знаходитись в закритому стані. При освітлені переходу в тонкій базі відбувається генерація пар електрон-дірка. Електрони з поверхні дифундують в глибину діркового шару і вільно проходять через середній перехід к аноду. При певній інтенсивності випромінювання, що відповідає світловій потужності , концентрація електронів зростає, що призводить до лавинного помноження носіїв заряду з наступним включенням фототиристора. Максимум спектральної чутливості лежить у діапазоні .

Основне досягнення фототиристорів – здатність переключати значні струми і напруги слабкими світловими сигналами – використовується в пристроях «силової» оптоелектроніки, таких, як системи управління виконавчими механізмами, випрямлячами ті перетворювачами.

Цей пристрій використовується в керованих світлом випрямлячах та найбільш ефективний в управлінні сильними струмами при високих напругах. Швидкість відповіді на світло – менше 1 мкс.

Фототиристори зазвичай виготовляють з кремнію, спектральна характеристика така ж як і в інших світлочутливих елементів з кремнію.

Як і фототранзистори, фототиристори часто використовуються спільно з подібними за характеристиками випромінювачами, у вигляді оптопар.

II ФОТОЕФЕКТ

2.1 Внутрішній фотоефект

Зміна електричного опору напівпровідника під дією випромінення називається фоторезистивним ефектом. Додаткова провідність, обумовлена носіями заряду,що створені оптичною генерацією, носить назву фотопровідності.

При внутрішньому фотоефекті первинним актом є поглинання фотону. Тому процес створення вільних носіїв заряду буде відбуватися по-різному залежно від особливостей процесу поглинання світла напівпровідником. При межзонних переходах має місце власна фотопровідність (перехід 1, рис.2.1). Для напівпровідників з прямими зонами при вертикальних переходах енергія фотона повинна бути не менше ширини забороненої зони, тобто

2.1

Рисунок 2.1 – Схема можливих оптичних переходів, що обумовлюють фотопровідність

У випадку непрямих переходів, коли збереження квазіімпульсу забезпечується за рахунок випромінення фотона з енергією , довгохвильовий край спектру фотопровідності буде знаходитись при

2.2

Для сильно легованого напівпровідника типу, коли рівень Фермі розміщений вище зони провідності на величину , довгохвильова межа спектру фотоструму буде складати

2.3

в сильно легованому напівпровіднику типу рівень Фермі лежить на величину нижче краю валентної зони, тому

2.4

Власна полоса поглинання, що завжди має яскраво виражену довгохвильову межу, в принципі може мати і короткохвильову. Однак в багатьох напівпровідників зона провідності перекривається дозволеними зонами, створюючи суцільну зону. Тому спектральний розподіл фоточутливості в залежності від енергії фотонів або довжини хвилі світла повинно простягатися далеко в короткохвильову область. Але із збільшенням енергії фотонів збільшується коефіцієнт власного поглинання, а отже, буде мати місце і збільшення фотопровідності.

Рисунок 2.2 – Спектральний розподіл фотоструму деяких напівпровідників в області власного поглинання

Якщо квантова ефективність залишається постійною, то при великих енергіях область поглинання, а отже, область генерації фотоносіїв розміщується поблизу поверхні напівпровідника. В при поверхневій області напівпровідника час життя носіїв заряду менше, ніж в об’ємі зразку. Зміна часу життя не рівноважних носіїв заряду приведе до зменшення фотопровідності в області коротких довжин хвиль (рис. 2.2).

При наявності в забороненій зоні напівпровідника локальних рівнів оптичне поглинання може викликати переходи електронів між рівнями домішки і енергетичними зонами (перехід 2 і 3, рис. 2.1). В цьому випадку фотопровідність називають домішковою фотопровідністю. Оскільки енергія іонізації домішки менше ширини забороненої зони , то спектр фотоструму розміщений в довгохвильовій області по відношенню до спектру власної фотопровідності. В якості прикладу на рис. 2.3 наведений спектр фотоструму германію, легованої міді і цинку.

При екситонному поглинанні світла має місце створення пов’язаної пари електрон-дірка, яка є електрично нейтральним утворенням. Тому екситонне поглинання спочатку не веде до виникнення вільних носіїв заряду. Однак в реальних кристалічних структурах екситони не можуть дисоціювати при взаємодії з фононами, домішковими центрами і дефектами решітки.



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Фізика. Теорія и практика фізичних процессів

    Конспект >> Физика
    ... основних засад проектування та технології ... підбираються, з теоретичного розрахунку, то в зразку ... акустичних хвилях, оптоелектронна модуляція та ін.) Функціональна ... електроніки та мікроелектроніки. Функц ... при конструюванні та експлуатації таких приладів. 31. ...
  2. Комп ютерна графіка

    Реферат >> Астрономия
    ... 'ютерної графіки для забезпечення систем автоматизованого проектування, автоматизованих систем ... Розв'язати цю задачу креслярськими приладами нескладно. Певні труднощі ... ввідношення (1.53) та (1.54) діста­ли з розрахунку подібних трикутників. Визначення ...
  3. Нелінійна взаємодія електромагнітного випромінювання з діелектричними періодичними структурами

    Реферат >> Физика
    ... в квантових (лазерах), оптоелектронних та електронних приладах, а також розробку концепц ... і реалізований метод розрахунку лінійних і нелінійних ... чних проблем електродинаміки. Вдосконалений метод ... для розробки і проектування фокусувальних пристроїв, призначених ...
  4. Потужне інверторне джерело живлення

    Дипломная работа >> Физика
    ... вибір та обґрунтування елементної бази, розрахунок вихідного ... перетворювача, вибираємо оптоелектроні розв'язки типу ... дповідає протипожежним нормам проектування виробничих будівель. ... вторинного електроживлення. Прилад відноситься до електротехніки, а саме ...
  5. Актуальні проблеми у сфері екологічної безпеки

    Реферат >> Экология
    ... як машинобудування, оптоелектроніка, мікроелектрон ... застосовуються при вивченні, проектуванні, виробництві та використанні наноструктур, ... алів, наноструктур та приладів, у тому ... продуктів, розрахунку навантаження на ... іки, токсикопротеоміки, токсикометабономіки). ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0030319690704346