Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
1.4.6 Оптоэлектронные приборы
Обратный ток утечки в р-п переходе обусловлен, как мы видели, неосновными
носителями.
Обычно пары электрон-дырка возникают только за счет тепловой энергии. Но
если на р-п переход падает свет, то это приводит к значительному
увеличению плотности неосновных носителей. Электроны и дырки,
освобожденные энергией падающих фотонов, вызывают значительное увеличение
обратного тока утечки.
Фотодиод - это простой р-п переход, помещенный в корпус с прозрачным
окном. Обычно такой диод работает со смещением в обратном направлении, и
типичное значение его тока в темноте равно 1 нА; при освещении с
интенсивностью 1 мВт/см2 ток увеличивается до 1 мкА. Такую интенсивность
дает лампа мощностью 60 Вт на расстоянии около 30 см (200 люкс).
Фототранзистор - это просто обычный транзистор с прозрачным окном в
корпусе. Некоторые фототранзисторы, такие как TIL78, залиты в прозрачный
пластик; верх его обычно выпуклый и действует как линза, фокусирующая
свет на транзистор, это увеличивает эффективную чувствительность прибора
и делает его направленным.
Тестирование транзисторов 25
Когда свет падает на транзистор, в обоих р-п переходах освобождаются
неосновные носители, но увеличение фототока дают те из них, которые
образуются у смещенного в обратном направлении перехода коллектор-база.
Точно так же, как тепловой ток утечки 1СВ0перехода коллектор-база
усиливается транзистором и дает больший ток утечки коллектор-эмиттер
1СЕ(Р подобным образом усиливается и фототок, возникающий в переходе
коллектор-база. Чувствительность фототранзисторов обычно в сто раз выше,
чем у фотодиода. Базовый вывод, как правило, не используется; и в самом
деле, дешевые фототранзисторы, такие как TIL78, имеют выводы только
коллектора и эмиттера.
Раздел, посвященный оптоэлектронике, будет неполным без упоминания о
светодиодах (Light-Emitting Diode, LED), р-п переходы некоторых составных
полупроводников, особенно фосфида галлия и арсенида галлия, излучают
свет, когда смещены в прямом направлении. Обычно прямой ток составляет от
5 мА до 80 мА и для ограничения этого тока последовательно с диодом
включают резистор. Имеются светодиоды с красным, зеленым, желтым и
довольно слабым синим свечением, достаточно яркие, чтобы их использовать
в качестве световых индикаторов с практически неограниченным сроком
службы. В схемах на рис. 1.3, 1.4 и 1.5 лампу с напряжением 6 В и током
0,04 А можно заменить светодиодом с последовательно включенным резистором
100 Ом, ограничивающим ток. Помните, что катод светодиода надо подключать
к точке с более низким потенциалом, чтобы получить прямое смещение
перехода.
Объединение светодиода и фототранзистора дает полезный прибор, называемый
оптопарой (оптроном). Направив светодиод на фототранзистор, мы получаем
возможность передавать сигналы из одной цепи в другую с полной
электрической изоляцией.
Развитием принципа оптической связи стала передача сигналов по
оптоволоконным линиям.
1.5 Тестирование транзисторов
В экспериментальной электронике полезно иметь простой метод тестирования
транзисторов. Двумя параметрами, которые лучше всего указывают на
исправность транзистора, являются ток утечки коллектор-эмиттер 1СЕ0 и
коэффициент усиления постоянного тока А Оба они измеряются в схеме,
приведенной на рис. 1.17. Когда ключ S разомкнут, ток базы не течет и
миллиамперметр в коллекторной цепи показывает ток утечки ICEg. Когда ключ
замкнут, базовый ток около 10 мкА течет через резистор R (около 0,6 В
падает на переходе база-эмиттер, так что 1В = (9 - 0,6) / 820000 = 10
мкА). Таким образом, усиленный ток в коллекторной цепи равен hf? /100
миллиампер.
Чтобы упростить измерения, можно взять микроамперметр со шкалой 0-100 мкА
и шунтом Rs, включаемым с помощью S при замыкании ключа S.
26 Усиление и транзисторы
Таким образом, маленький ток утечки измеряется в диапазоне 100 мкА, затем
прибор шунтируется так, чтобы его полная шкала соответствовала 10 мА для
измерения hrF Для тестирования р-п-р транзисторов полярность батареи и
измерительного прибора изменяют на противоположные.
1.6 Усилитель напряжения
1.6.1 Введение
Точно так же, как в телеграфе Морзе роль сигналов играет
последовательность импульсов напряжения, сигналами в электронных схемах
обычно являются постоянные или переменные напряжения. Такие устройства,
как головка звукоснимателя или микрофон, создают переменное напряжение,
которое должно быть усилено прежде, чем им можно будет воспользоваться.
Некоторые источники сигналов, такие как фототранзистор и некоторые
детекторы ядерного излучения, могут быть источниками тока, который, как
правило, еще до усиления преобразуется в напряжение. Поэтому наиболее
важны усилители напряжения и, несмотря на то, что биполярный транзистор
работает как устройство, усиливающее ток, основное применение он находит
в усилителях напряжения.
Усилитель напряжения 27
1.6.2 Резистор нагрузки
На рис. 1.18(a) показан очень простой усилитель напряжения; выходное
