18. Модели пт, частотные и импульсные свойства схемы включения. Области применения.

Частотные свойства полевых транзисторов определяются постоянной времени RC - цепи затвора. Поскольку входная емкость С11и у транзисторов с р-п переходом велика (десятки пикофарад), их применение в усилительных каскадах с большим входным сопротивлением возможно в диапазоне частот, ре превышающих сотен килогерц - единиц мегагерц. При работе в переключающих схемах скорость переключения полностью определяется постоянной времени RC - цепи затвора. У полевых транзисторов с изолированным затвором входная емкость значительно меньше, поэтому их частотные свойства намного лучше, чем у полевых транзисторов с р-п - переходом. Граничная частота определяется по формуле fгр.=159/С11и , где fгр = частота, МГц; S - крутизна характеристики транзистора, мА/В; С11и - емкость между затвором и истоком при коротком замыкании по переменному току выходной цепи, пФ.

Частотные и импульсные характеристики транзистора определяются емкостями электродов: затвор - сток Cзи, затвор - сток Cзс, сток - исток Cзи. Емкости Cзи и Cзс зависят от площади затвора и степени легирования канала, емкость Cзс - самая маленькая среди рассмотренных.

Области применения полевых транзисторов. Значительная часть производимых в настоящий момент ПТ входит в состав КМОП-структур, которые строятся из полевых транзисторов с каналами разного типа проводимости и широко используются в цифровых и аналоговых интегральных схемах.

За счёт того, что полевые транзисторы управляются полем (величиной напряжения приложенного к затвору), а не током, протекающим через базу, полевые транзисторы потребляют значительно меньше энергии, что особенно актуально в схемах ждущих и следящих устройств, а также в схемах малого потребления и энергосбережения (реализация спящих режимов).

Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах, — наручные кварцевые часы и пульт дистанционного управления для телевизора. За счёт применения КМОП-структур эти устройства могут работать до нескольких лет, потому что практически не потребляют энергии.

Грандиозными темпами развиваются области применения мощных ПТ. Их применение в радиопередающих устройствах позволяет получить повышенную чистоту спектра излучаемых радиосигналов, уменьшить уровень помех и повысить надёжность радиопередатчиков. В силовых преобразователях ПТ позволяют на 1-2 порядка повысить частоту преобразования и резко уменьшить габариты и массу энергетических преобразователей. В усилителях мощности звуковых частот высшего класса HiFi и HiEnd мощные ПТ успешно заменяют мощные электронные лампы.

19. Фотодиоды и светодиоды: режимы работы, схемы, свойства, применение.

Фотодиод - полупроводниковый диод, имеющий ВАХ, зависящую от освещенности фотодио­да, а также способный преобразовывать световую энергию в элек­трическую. ВАХ неосвещенного фото­диода такая же, как у выпрямительного диода. При воздействии на светодиод светового потока прямая ветвь ВАХ изменяется несущественно, а при об­ратном напряжении на фотодиоде ток через фотодиод зависит от светового потока. При отсутствии светового потока сопротивление диода ве­лико, а ток в цепи и напряжение на резисторе U_вых практически равны нулю. При воздействии светового потока об­ратное сопротивление фотодиода уменьшается, появляются ток и напряжение U_вых, зависящие от освещенности фотодиода.

Классификация. 1.p-i-n фотодиод. В p-i-n структуре средняя i-область заключена между двумя областями противоположной проводимости. При достаточно большом напряжении оно пронизывает i-область, и свободные носители, появившееся за счет фотонов при облучении, ускоряются электрическим полем p-n переходов. Это дает выигрыш в быстродействии и чувствительности. Повышение быстродействия в p-i-n фотодиоде обусловлено тем, что процесс диффузии заменяется дрейфом электрических зарядов в сильном электрическом поле.

2.Фотодиод Шоттки. Структура металл-полупроводник. При образовании структуры часть электронов перейдет из металла в полупроводник p-типа.

3.Лавинный фотодиод. В структуре используется лавинный пробой. Он возникает тогда, когда энергия фотоносителей превышает энергию образования электронно-дырочных пар. Очень чувствительны. Для оценки существует коэффициент лавинного умножения:

4.Фотодиод с гетероструктурой. Гетеропереходом называют слой, возникающий на границе двух полупроводников с разной шириной запрещённой зоны. Один слой р+ играет роль «приёмного окна». Заряды генерируются в центральной области. За счет подбора полупроводников с различной шириной запрещённой зоны можно перекрыть весь диапазон длин волн. Недостаток — сложность изготовления.

Фотодиоды применяют в устройствах считывания чертежей и графиков, в пылемерах, для измерения уровней жидкостей и т.д.

Светодиод - полупроводниковый диод, преобразующий электрическую энергию в световую. Излучение возникает при протекании через светодиод прямого тока. Цвет излучения (крас­ный, оранжевый, зеленый) зависит от вида полупроводникового материала, а яркость - от значения прямого тока. Светодиоды потребляют малую мощность, имеют большой срок службы и относительно дешевы.

Они широко применяются в цифровых, буквенных и точечных индикаторах в вычислительной и измерительной технике.