Элементы оптоэлектроники

Формирователь импульса

Формирует импульсы заданной ширины. Схема приведена на рис.142, диаграммы работы - на рис.143. Инверторы на входе и выходе схемы придают ей универсальность - в качестве входа можно использовать Вх.1 или Вх.2, а в качестве выхода -Вых.1 или Вых.2 или Вых.3.

Оптоэлектроника – это раздел электроники, в котором изучаются вопросы генерации, передачи и хранения информации на основе совместного использования оптических и электрических явлений. Элементная база:

1. Фотоэлектрические полупроводниковые приборы – преобразователи световой энергии в электрическую.

2. Светодиодные оптоизлучатели– преобразователи электрической энергии в световую.

3. Оптоэлектрические пары (оптопары, оптроны) – приборы для электрической изоляции при передаче информации по световому каналу.

Обратный ток утечки в p-n переходе обусловлен неосновными носителями. Обычно пары электрон-дырка образуются за счет тепловой энергии. Но если на p-n переход падает свет, то это приводит к значительному увеличению концентрации неосновных носителей. Электроны и дырки, освобожденные энергией фотонов, вызывают значительное увеличение обратного тока утечки.

Фотодиод – это p-n переход, помещенный в корпус с прозрачным окном. Обычно такой диод работает со смещением в обратном направлении и типичное значение его тока в темноте равно 1нА. При освещении с интенсивностью 1мВт/см² ток увеличивается до 1 мкА. Такую интенсивность дает лампа мощностью 60 Вт на расстоянии 30 см. Изображение фотодиода на электрических схемах показано на рис.144а.

Фототранзистор – это обычный транзистор с прозрачным окном в корпусе. Когда свет падает на транзистор, в обоих p-n переходах освобождаются неосновные носители, но увеличение фототока дают те из них, которые образуются у смещенного в обратном направлении перехода коллектор-база. Как тепловой ток утечки I_КО перехода коллектор-база усиливается транзистором и дает больший ток утечки коллектор-эмиттер, так же усиливается и фототок.

через транзистор тока коллектора – время спада t_сп. Время выключения транзистора t_выкл равно:

t_выкл= t_рас+ t_сп.

Минимальное время выключения получается, если в базу транзистора до момента выключения подавался ток пограничного режима насыщения I_б≤I_{б max}.

Для объяснения ключевого режима работы используют выходные характеристики, которые представлены на рис. 26. А и В - возможные рабочие точки. В точке А транзистор выключен (или ключ разомкнут), в точке В транзистор включен (ключ замкнут). Чтобы получить точку В, необходимо обеспечить соответствующий ток базы.

В точке А:

Uкэ=Uп-Rк×Iко; Iк=Iко.

В точке В:

Uкэ»0,1В; Iк=(Uп-Uкэ)/Rк.

В расчетах обычно пренебрегают величинами Iко»0, Uбэ»0,6В и Uкэ»0,1В. Диаграмма работы транзистора в ключевом режиме представлена на рис. 27. Обычно в открытом состоянии транзистора ток Iк задан. Требуемый ток базы I_б=Iк/h_21Э обеспечивается базовой цепью

I_б =(Uб-Uбэ)/Rб.

Uбэ»0,6В, тогда

Rб=(Uб-0,6)/I_б;

Iк=(Uп-Uкэ)/Rк; Uкэ»0,1В.

Т. к. h_21Э может меняться от значений Iк, от температуры, от времени, то ток базы I_б приходится задавать с запасом. При расчете I_б исходят из величины h_21Эmin/(1,5...2). Число 1,5... 2 - это коэффициент насыщения.

Работу транзистора в точках А и В принято характеризовать следующими терминами:

точка А - состояние отсечки (отсечен ток коллектора);

точка В - состояние насыщения (транзистор открыт полностью).

Переход из состояния в состояние происходит скачком.

Дата добавления: 2014-01-06