Презентация "Основы электроники. Биполярные фототранзисторы и фототиристоры."

Слайд #1

Биполярные фототранзисторы и фототиристоры

Слайд #2

Фототранзисторы
Фототранзистором называют транзистор, чувствительный к облучающему его световому потоку. Обычно дискретный фототранзистор по конструкции похож на дискретный транзистор, с тем отличием, что в герметичном корпусе фототранзистора есть окно, например, из стекла или прозрачной специальной пластмассы, через которое излучение попадает на область базы фототранзистора.

Слайд #3

Фототранзисторы

Слайд #4

Фототранзисторы

Слайд #5

Фототранзисторы

Слайд #6

Фототранзисторы
Включение фототранзистора в электрическую цепь таково, что к эмиттеру подключают положительный полюс внешнего источника питания, к коллектору подсоединяют нагрузочный резистор, к которому в свою очередь подключают отрицательный полюс источника питания.

Слайд #7

Фототранзисторы
Схема с общим эмиттером

Слайд #8

Фототранзисторы
Схема с общим коллектором

Слайд #9

Фототранзисторы
При облучении области базы происходит генерация носителей зарядов. Наибольшая концентрация основных носителей заряда будет в базе, что приведет к открытию фототранзистора, а неосновные носители заряда будут мигрировать в коллекторный переход.

Слайд #10

Фототранзисторы
Следовательно, облучение фототранзистора приводит к увеличению тока его коллектора. Чем больше будет освещенность области базы, тем существенней станет ток коллектора фототранзистора.

Слайд #11

Фототранзисторы
Активный режим

В этом режиме фототранзистор создает сигнал выхода, зависящий от интенсивности падающего света. Когда уровень освещенности превосходит определенную границу, то транзистор насыщается, и сигнал на выходе уже не будет повышаться, даже если увеличивать интенсивность лучей света. Такой режим действия рекомендуется для устройств с функцией сравнения двух порогов потока света.

Слайд #12

Фототранзисторы
Таким образом, фототранзистором можно управлять и как обычным биполярным транзистором, варьируя током базы, и как светочувствительным прибором. К важным параметрам фототранзистора относят:
темновой ток,
ток при освещении,
интегральную чувствительность.

Слайд #13

Фототранзисторы
Темновой ток – это ток коллектора при отсутствии облучения.
Ток при освещении – ток коллектора при наличии облучения.
Интегральная чувствительность – это отношение силы тока коллектора у подключенного фототранзистора к величине светового потока

Слайд #14

Фототранзисторы
Фототранзисторы применяют в оптронах, устройствах автоматики и телеуправления, в приборах уличного освещения и пр.

Слайд #15

Фототранзисторы
Преимущества

Выдают ток больше, чем фотодиоды.
Способны создать мгновенную высокую величину тока выхода.
Основное достоинство – способность создания повышенного напряжения, в отличие от фоторезисторов.
Невысокая стоимость.

Слайд #16

Фототранзисторы
Недостатки

Ф-транзисторы являются аналогом фотодиодов, однако имеют серьезные недостатки, которые создают условия для узкой специализации этого полупроводника.

Многие виды фототранзисторов изготавливают из силикона, поэтому они не могут работать с напряжением более 1 кВ.
Такие светочувствительные полупроводники имеют большую зависимость от перепадов напряжения питания в электрической цепи. В таких режимах фотодиод ведет себя гораздо надежнее.
Ф-транзисторы не сочетаются с работой в лампах, по причине малой скорости носителей заряда.

Слайд #17

https://www.youtube.com/watch?v=UsFPVkneNQY
Как включать фотоэленменты

Слайд #18

Фототиристоры
Фототиристором называют специальный тиристор, в корпусе которого (в случае дискретного исполнения) предусмотрено окно, при облучении которого световым потоком тиристор переходит в открытое состояние.

Слайд #19

Фототиристоры
При облучении всего полупроводникового кристалла, либо только участка между катодом и управляющим электродом тиристора под действием фотонов возникает фотогенерация носителей заряда, и чем интенсивнее будет световой поток, тем больше станет ток, протекающий по тиристору.

Слайд #20

Фототиристоры

Слайд #21

Фототиристоры

Слайд #22

Фототиристоры
При достаточной освещенности ток через выводы анод-катод тиристора лавинообразно возрастает, что вызывает открывание тиристора. Длительность включения фототиристоров может достигать несколько микросекунд.

Слайд #23

Фототиристоры
Спектр света, которым облучают полупроводниковую структуру, должен быть согласован с определенной длиной волны, к облучению которой фототиристор максимально чувствителен.
Материалом фототиристоров, как и типовых тиристоров, обычно выступает кремний. Редко в качестве основного материала маломощных быстродействующих тиристоров выступает арсенид галлия.

Слайд #24

Фототиристоры
Некоторые фототиристоры позволяют коммутировать токи силой до сотен ампер при напряжениях анод-катод в десятки киловольт и обеспечивают гальваническую развязку системы управления и исполнительной цепи.

Слайд #25

Фототиристоры
Таким образом между устройством управления и фототиристором не нужно включать дорогой, ненадежный и крупногабаритный высоковольтный трансформатор, который был бы необходим для гальванической развязки обычного тиристора, включенного в цепь с высоким напряжением относительно земли.