3.4 сурет

18

г) үлкен кіріс сыйымдылығына байланысты жиіліктік қасиеттерінің

нашарлауы.

3.1 кестеде өрістік транзисторлардың шартты графикалық белгіленулері

келтірілген.

3.1 кесте

4 Дәріс №4. Оптоэлектрондық аспаптар

Дәрістің мазмұны:

оптоэлектрониканың элементтік базасы;

жарық жолдары, жарық көздері, фотоқабылдағыштар;

оптрондар;

ауыстырып қосқыш жартылай өткізгіш аспаптар.

Дәрістің мақсаттары:

оптоэлектрониканың элементтік базасын оқып білу;

жарық жолдарын оқып үйрену;

сәулелік диодтың құрылысы мен жұмыс істеу принципін оқып білу;

фотодиодтың құрылысы мен жұмыс істеу принципін оқып білу;

Аспаптың атауы Белгіленуі

Басқарылатын p-n ауысуы бар n-арналы өрістік

транзистор

Басқарылатын p-n ауысуы бар р-арналы өрістік

транзистор

Оқшауланған тиекті қондырылған n-арналы өрістік

транзистор

Оқшауланған тиекті қондырылған p-арналы өрістік

транзистор

Оқшауланған тиекті индукцияланған n-арналы

өрістік транзистор

Оқшауланған тиекті индукцияланған p-арналы

өрістік транзистор

19

оптрондардың құрылысы мен жұмыс істеу принципін оқып білу;

динисторлар мен тиристорлардың құрылысы мен жұмыс істеу

принципін оқып үйрену.

4.1 Оптоэлектрониканың элементтік базасы

Оптоэлектроника – оптикалық сигналдарды электр сигналына және кері

түрлендіру мәселелерімен айналысатын, электроника облысы.

Радиоэлектроникадағы жаңа бағыт – оптоэлекроника (ОЭ), үш ғылымның

тоғысында – қатты дене физикасы, оптика және электроника пайда болды.

ОЭ-ның элементтік негізін жарық көздері, оптикалық орталар (жарық

жолдары) және фото кабылдағыштар құрайды.

4.2 Жарық жолдары

Жарық жолдары – мөлдір шыныдан жасалатын, қабырғадан көп сатылы

ішкі шағылысу нәтижесінде жарық таратуға арналған, жіңішке талшықтардың

бумасы. Қалыңдығы бірнеше микрон шыны талшық арқылы жүзден аса

оптикалық сигналдар елеусіз шығындармен беріле алады. Егер талшықтарға

белгілі бір химиялық элементтер қосылып жасалса, олар жарық сигналын

күшейте алады.

4.3 Жарық көздері (жк)

ЖК жұмыс істеу принципі сәуленің индукциялану және электр

люминесценция құбылыстарын пайдалануға негізделген.

Индукцияланған сәулелену сыртқы фотондардың әсерімен жүзеге

асырылады. Осы принциппен жұмыс істейтін сәулелендіргіштер – лазерлер

(келесі ағылшын сөздерінен қысқартылған (аббревиатура) атау - light

amplification by stimulated emission of radiation – жарықты индукцияланған

сәуленің көмегімен күшейту).

4.3.1 Сәулелік диод.

Сәулелік диодтың жұмыс істеуі p-n-өткелдегі сәуле шашырату

рекомбинациясына негізделген. Тура ығысу кезінде инжекцияланған қосалқы

тасушылар өткел маңында базадағы негізгі тасушылармен

рекомбинацияланады. Бұл кезде жарық кванттары шашырайды. Сәуле шашу

спектрдің инфрақызыл, көрінетін және ультракүлгін облыстарында болуы

мүмкін.

4.4 Фотоқабылдағыштар

Фотокабылдағышта немесе фотоэлектрлік аспапта сәуле энергиясының

электр энергиясына түрленуі жүреді.

Олардың жұмысы негізгі үш фотоэлектрлік құбылыстарға негізделген:

20

а) ішкі фотоэффект – өткізгішті

жарықтандыру кезінде ток тасушылардың үлесінің

артуы себебінен оның электр өткізгіштігінің артуы

(фоторезистор);

б) бекітуші қабаттағы фотоэффект – екі

материалдың шекарасында жарықтың әсерінен

ЭҚК-ң туындауы (фотодиод, фототранзистор);

в) сыртқы фотоэффект – жарықтың әсерінен

заттың электрондарды шығаруы –

фотоэлектрондық көбейткіш).

Фотодиодты қарастырайық. Фотодиод – жұмыс істеуі бекітуші

қабаттағы фотоэффектіге негізделген фотоэлектрондық аспап, p-n ауысуда

жарық ағынының әсерінен ЭҚК пайда болады.

Құрылымы қарапайым p-n ауысуындағыдай. Германий немесе

кремнийден жасалады, көбінесе кремнийден, өйткені оның түрлендіру еселігі

жоғары.

Фотодиод сыртқы қорек көзімен немесе онсыз да қосыла алады:

а) сыртқы қорек көзінсіз – вентильдік немесе фотогенераторлық режим

деп аталады;

б) сыртқы қорек көзі бар болса Е_сырт – фотодиодтық немесе

фототүрлендіргіш режим деп аталады.

Фотодиодтың вольт-амперлік сипаттамасы I=f(U)|Ф= const (4.1 сурет).

Мұндағы IV ширекте генераторлық режим бейнеленген:

1) I = 0 болғанда (бос жүріс режимі) U = _ф – фото ЭҚК;

2) U = 0 болғанда (қысқа тұйықтау режимі) I_ҚТ тогы ағады;

3) R_ж 0 болғанда ток I = _ф / R_ж.

III ширекте фотодиодтық режим бейнеленген. Ф = 0 болса, сипаттама

түзеткіш диодтың кері тармағымен (қараңғылық режимі) сәйкес келеді. Ф-ң

артуымен I_Ф фототогы да өседі. Жалпы ток I_жалпы кері ток пен фототоктың

қосындысына тең I_жалпы=I₀+I_Ф.

I-ширекте – Ф = 0 болғанда ВАС түзеткіш диодтікіндей болады.

Ф > 0 болғанда I_тур >> I_Ф және I_Ф –ті I_тур қалқасында ажырату мүмкін

емес. Сондықтан фотодиод тура қосылуда пайдаланылмайды. I_Ф және I_кер

мөлшерлес болғандықтан, фотодиод кері бағытта қосылады.

Кемшіліктері:

а) температураның күшті әсер етуі;

б) инерциялылығы жоғары;

в) шығынның жоғарылығынан түрлендіру еселігі төмен.

Фотодиодтардың қолданылуы:

а) әлсіз төмен жиілікті жарық сигналдарын тіркеу үшін;

б) жарық энергиясын электр энергиясына түрлендіргенде (күн

батареялары, қорек көздері);

4.1 сурет ^{фотоэлектрондық эмиссия (фотоэлемент,}