DSCF0784

159

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczne

Fototranzystory

Rys. 1. Charakterystyka wyjściowa oraz symbole graficzne fototranzystorów

W fototranzystorach półprzewodnikowych wykorzystywany jest zewnętrzny efekt fotoelektryczny polegający na dostarczeniu elektronom walencyjnym atomów energii wystarczającej do ich uwolnienia, a więc do przejścia do pasma przewodzenia. Energię tę (w postaci promieniowania świetlnego lub elektromagnetycznego) dostarcza się bezpośrednio w obszar złącza baza-kolektor fototranzystora przez specjalnie ukształtowany światłowód. W wyniku oświetlenia złącza powstaje prąd fotoelektryczny l_p, którego wartość jest w przybliżeniu proporcjonalna do strumienia świetlnego £_v (rys. 1). Prąd fotoelektryczny oddziałuje na prąd kolektora w podobny sposób, jak prąd bazy w tranzystorze konwencjonalnym.

Prąd kolektora fototranzystora jest w przybliżeniu liniową funkcją strumienia świetlnego oświetlającego powierzchnię jego złącza baza-kolektor.

Fototranzystory charakteryzują się znacznie większym współczynnikiem czułości w porównaniu do fotodiod ze względu na występujący efekt tranzystorowego wzmocnienia prądu fotoelektrycznego. W zasadzie fototranzystory nie wymagają wyprowadzenia na zewnątrz elektrody związanej z bazą (rys. 1). Wynika to z faktu, że fototranzystory sterowane są promieniowaniem elektromagnetycznym, a nie prądem czy polem elektrycznym. Niektóre fototranzystory są wykonywane również w wersji z wyprowadzeniem bazy. W tym przypadku wyprowadzenie bazy służy do ustalenia punktu pracy fototranzystora.

Ze względu na znaczną pojemność złącza baza-kolektor fototranzystory są stosowane w zakresie częstotliwości do 250 kHz.

Typowymi zastosowaniami fototranzystorów są układy zabezpieczeń fotoptycznych, a także układy optycznego rozdzielenia galwanicznego sygnałów (układy optizolacji sygnałów).

4.2.3.2 Tranzystory unipolarne

Podstawowe właściwości

W tranzystorach unipolarnych, w odróżnieniu od tranzystorów bipolarnych, prąd obciążenia (prąd wyjściowy) przepływa wyłącznie przez materiał półprzewodnikowy o tym samym typie przewodnictwa. Wartość tego prądu jest zależna między innymi od wartości rezystancji warstwy półprzewodnika, przez który ten prąd przepływa.

dren bramka źródło

D G S    D G S

kanał	warstwa	substrat (B)
	izolująca	(podłoże)

Rys. 2. ilustracja sposobu sterowania prądu drenu /₀ tranzystora unipolarnego FET przez zmiany napięcia bramka-żródło U_GS

Warstwa półprzewodnika, przez który przepływa prąd obciążenia w tranzystorze unipolarnym, nosi nazwę kanału. Rezystancja kanału jest sterowana natężeniem pola elektrycznego otaczającego kanał. W wyniku oddziaływania pola elektrycznego kanał może się zawężać lub rozszerzać, zmieniając swoją rezystancję (rys. 2). Efekt ten nazywany jest również efektem potowym, a tranzystor, w którym ten efekt jest wykorzystywany, nazywamy tranzystorem polowym FET¹.

Prąd obciążenia przepływa w kanale pomiędzy dwoma elektrodami umieszczonymi na jego końcach, a mianowicie pomiędzy źródłem (oznaczanym sym-

1

ang. Field Effect Transistor = tranzystor z efektem polowym