Характеристики фототранзисторов

Фототранзистор можно рассматривать как комбинацию фотодиодов в области базы транзисторов. Следовательно, характеристики фототранзистора аналогичны характеристикам фотодиодов, масштаб которых увеличен по оси токов.

Фототранзисторный оптрон ( 9.2, б). По сравнению с фотодиодным оптроном в качестве фотоприемника в нем используется кремниевый фототранзистор. Фототранзистор работает как обычный транзистор, у которого базой служит площадка для приема излучения. Возникающий от попадания излучения на базу ток управляет коллекторным током транзистора. Выходные (коллекторные) характеристики фототранзистора подобны аналогичным характеристикам обычного транзистора, но параметром у них является не ток базы, а световой поток ( 9.7), поэтому электрический вывод базы обычно не используется. Если между эмиттером и коллектором включить напряжение, то появится ток фототранзистора. При попадании светового излучения на базу коллекторный ток возрастает. Таким образом, фототранзистор является усилителем базового тока, поэтому чувствительность его по сравнению с фотодиодом значительно выше. Коэффициент передачи тока фототранзисторного оптрона /С/ = 50н-100%.

9.7. Выходные характеристики фототранзистора

4.13. Вольт-амперные характеристики фототранзистора

На 4.13 приведены вольт-амперные характеристики фототранзистора. Они аналогичны коллекторным характеристикам обычного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Темно-вой ток у фототранзистора больше, чем у фотодиода. Энергетические характеристики фототока фототранзистора линейны. Спектральные характеристики фототранзисторов и фотодиодов, выполненных из одинаковых материалов, не отличаются друг от друга.

8.15. Вольт-амперные характеристики фототранзистора при различных световых потоках 2, Фз-

9.7. Схема и вольт-амперные характеристики фототранзистора

Чувствительность фототранзистора, таким образом, значительно выше чувствительности фотодиода. Вольт-амперные характеристики фототранзистора с оборванной базой аналогичны выходным характеристикам биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ ( 17.28). Основным параметром прибора является световой поток Ф. Частотные характеристики фототранзисторов хуже, чем для фотодиодов, из-за инерционности эмиттерного перехода за счет его емкости. Параметры фототранзисторов существенно зависят от температуры.

Вольт-амперные характеристики фототранзистора ( 14-21) напоми-

/б = 0, эмиттер инжектирует дополнительное количество положительных носителей заряда—дырок. Фототок в данном случае играет роль тока базы. Соответственно выходные характеристики фототранзистора аналогичны характеристикам биполярного транзистора ( 5.54,6), т. е. по сравнению с обычным фотодиодом фототранзистор дает усиление

Вольт-амперные характеристики фототранзистора ( 14-21) напоми-

сток — подложка и канал — подложка. Рассмотрим структуры с индуцированным каналом (р-ти-па), изготовленные из «-Si (р»4,5 Ом-см) [134]. Прозрачным электродом затвора служит окисел Sn02, источником излучения — светодиод АЛ-307 (Х«0,6 мкм). Мощность синусоидально-модулированного потока, падающего на светочувствительную площадку (под затвором), составляет примерно lO-11 Вт. На 10.6 показаны частотные характеристики фототранзистора с отключенным выводом подложки [134]. На кривой при (?/3= 1В) видны два горизонтальных'участка: низкочастотный с предельной

На 4.13 приведены вольт-амперные характеристики фототранзистора. Они аналогичны коллекторным характеристикам обычного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Темно-вой ток у фототранзистора больше, чем у фотодиода. Энергетические характеристики фототока фототранзистора линейны. Спектральные характеристики фототранзисторов и фотодиодов, выполненных из одинаковых материалов, не отличаются друг от друга.

Частотные характеристики фототранзисторов значительно хуже частотных характеристик фотодиодов за счет емкости эмиттерного перехода. Граничная частота фототранзистора составляет обычно несколько килогерц.

Чувствительность фототранзистора, таким образом, значительно выше чувствительности фотодиода. Вольт-амперные характеристики фототранзистора с оборванной базой аналогичны выходным характеристикам биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ ( 17.28). Основным параметром прибора является световой поток Ф. Частотные характеристики фототранзисторов хуже, чем для фотодиодов, из-за инерционности эмиттерного перехода за счет его емкости. Параметры фототранзисторов существенно зависят от температуры.

Энергетические характеристики фототранзисторов, как и фотодиода, линейны. С увеличением напряжения f/Ka фототек несколько увеличивается вследствие модуляции ширины базы.

Вольт-амперные характеристики фототранзисторов, включенных с оборванной базой, аналогичны выходным характеристикам обычных транзисторов, включенных по схеме ОЭ. Изменяющаяся интенсивность светового потока выполняет роль управляющего базового тока.

Энергетические характеристики фототранзисторов, как и фотодиода, линейны. С увеличением напряжения f/Ka фототек несколько увеличивается вследствие модуляции ширины базы.

Чувствительность фототранзистора, таким образом, значительно выше чувствительности фотодиода. Вольт-амперные характеристики фототранэистора с оборванной базой аналогичны выходным характеристикам биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ ( 1.52). Основным параметром прибора является световой поток Ф. Частотные характеристики фототранзисторов хуже, чем для фотодио-

Вольт-амперные характеристики фототранзисторов отражают зависимость между токами и напряжениями, подаваемыми на эмиттерный и коллекторный переходы (в темноте и на свету). Они аналогичны ВАХ обычного биполярного транзистора и в общем случае .имеют вид [113]:

Частотные характеристики фототранзисторов хуже, чем фотодиодов. Время релаксации транзисторов определяется не столько временем диффузии носителей через область базы, сколько временами схемной релаксации, поскольку смещенный в прямом направлении эмиттер-ный переход имеет сравнительно большую емкость (===Л05 пФ/см2). Постоянная времени тяс зависит от уровня возбуждения. Поэтому частотные характеристики фототранзисторов, как и фоторезисторрв, ухудшаются при уменьшении светового потока (хотя и слабее, чем у фоторезисторов).

Рассмотрим характеристики фототранзисторов на основе гетеропереходов в системе GaAs—AlAs [116]. На 8.6 представлена зонная энергетическая диаграмма я-GaAs—p-GaAs—re-AUGai-*As-cTpyKTypbi. В качестве базовой области выбран p-jGaAs, так как длина Ln почти на порядок больше Lp в n-GaAs. Транзисторная •структура получалась эпитаксиальным наращиванием из жидкой фазы слоев п- и p-GaAs и n-A\xG&i-xAs на подложку n-GaAs. Толщина базовой области составляла 1 ... 3 мкм, емкость структуры 10 ... 30 пФ. Площадь

Спектральные характеристики фототранзисторов такие же, как и фотодиодов из аналогичного материала, поскольку фоточувствительность определяется межзонным возбуждением носителей. Так как единственными материалами, пригодными для изготовления транзисторов, являются германий и кремний, то максимальная длина волны, которая может быть зарегистрирована, не более 1,6 мкм (определяется Eg германия).