Большая энциклопедия техники

Коллектив авторов

В самом распространенном линейном десятикратном трохотроне на экран подается постоянный отрицательный потенциал, равный 50—100 В, а на анод и каждую пластину подается постоянный положительный потенциал, достигающий 100 В.

Трохотроны главных типов различаются в основном формой электродов, образующих ячейку, и расположением ячеек. В двумерном трохотроне электронный пучок управляется двумя отдельными группами ячеек, в бинарном – лопатки различной длины конкретным образом объединены в группы, в кольцевом – ячейки располагаются по окружности, в центре которой размещен цилиндрический катод. Трохотроны обеспечивают гибкое управление токами и используются в различных электрических цепях, как правило,

импульсных, для измерения временных интервалов, коммутации цепей, счета импульсов, а также в качестве электронной линии задержки и т. д.

Туннельный диод

Туннельный диод – двухэлектродное электронное устройство на базе полупроводникового кристалла, в котором находится очень узкий потенциальный барьер, препятствующий движению электронов; является разновидностью полупроводникового диода. Вид вольтамперной характеристики (ВАХ) туннельного диода определяется, как правило, квантовомеханическим процессом туннелирования, из-за которого электроны проникают через барьер из одной разрешенной области энергии в другую. Изобретение туннельного диода впервые доказало на практике существование процессов туннелирования в твердых телах. Создание такого диода стало осуществимо в результате прогресса в полупроводниковой технологии, который позволил создавать полупроводниковые материалы со строго заданными электронными свойствами. Путем легирования полупроводника довольно большим количеством конкретных примесей удалось получить очень высокую плотность электронов и дырок в р- и n- областях, не нарушив при этом резкий переход от одной области к другой. В связи с малой шириной перехода (50—150 А) и весьма высокой концентрацией в кристалле легирующей примеси, в электрическом токе, протекающем через туннельный диод, преобладают туннелирующие электроны.

Первый туннельный диод был произведен в 1957 г. из германия; но вскоре после этого были найдены и другие полупроводниковые материалы, из которых можно получить туннельные диоды: Si, InSb, GaAs, InAs, PbTe, GaSb, SiC и др. В силу того что туннельные диоды в определенном интервале напряжений смещения обладают отрицательным дифференциальным сопротивлением и имеют очень малую инерционность, их используют в качестве активных элементов в высокочастотных усилителях электрических колебаний, переключающих устройствах и генераторах.

Фазоинвертор

Фазоинвертор – электрическое устройство, которое преобразует одно входное напряжение в два напряжения, по фазе сдвинутые на 180°. Элементарными фазоинверторами являются электрический трансформатор с симметричной вторичной обмоткой, которая имеет отвод от средней точки. Часто в качестве фазоинверторов применяют колебательный контур, у которого есть отвод от средних точек в емкостной или индуктивной ветвях от общей точки двух последовательно включенных конденсаторов или от средней точки катушки индуктивности. В радиотехнических устройствах широкое распространение получили ламповые, а позднее – транзисторные фазоинверторы с разделенной нагрузкой. В подобных фазоинверторах выходные сигналы на коллекторе и эмиттере обладают разной полярностью, т. е. сдвинуты по фазе на 180°. Существуют и другие фазоинверторы, например, собранные на лампе по схеме с общей сеткой или с общим катодом, а также на составных транзисторах. Фазоинверторы применяют и в устройствах вычислительной техники, измерительной аппаратуре и др.

Фотодиод

Фотодиод – полупроводниковый диод, который при воздействии на него оптического излучения обладает свойством односторонней фотопроводимости. Фотодиод представляет собой полупроводниковый кристалл, как правило,

с электронно-дырочным переходом, снабженный двумя металлическими выводами и вмонтированный в пластмассовый или металлический защитный корпус. Материалами, из которых изготавливаются фотодиоды, служат GaAs, Ge, Si, HgCdTe и др.

Различают два режима работы фотодиодов: фотодиодный, когда во внешней цепи фотодиода имеется источник постоянного тока, который создает обратное смещение на р-n-переходе, и вентильный, когда подобный источник отсутствует.

В фотодиодном режиме фотодиоды применяют для управления электрическим током в цепи фотодиода в соответствии с переменой интенсивности падающего излучения.

Образующиеся под воздействием излучения неосновные носители проходят через р-n-переход и ослабляют его электрическое поле.

Фототок в фотодиоде линейно зависит от интенсивности падающего излучения в широких пределах и почти не зависит от напряжения смещения.

В вентильном режиме фотодиоды, как и полупроводниковые фотоэлементы, применяют в качестве генератора фотоЭДС.

Основными параметрами фотодиодов являются:

1) порог чувствительности – величина минимального сигнала, который фиксируется фотодиодом, отнесенная к единице полосы рабочих частот, достигает 10—14 Вт/Гц;

2) уровень шумов – не выше 10—9 А;

3) область спектральной чувствительности находится в пределах 0,3—15 мкм;

4) спектральная чувствительность, т. е. отношение фототока к потоку с известной длиной волны падающего монохроматического излучения, составляет 0,5—1 А/Вт;

5) инерционность – время установления фототока, порядка 10^{– 7}—10^{– 8} с.

В лавинном фотодиоде, который представляет собой разновидность фотодиода с р-n-структурой, применяют лавинное умножение тока в р-n-переходе для увеличения чувствительности, базирующееся на ударной ионизации атомов в области перехода фотоэлектронами. При этом коэффициент лавинного умножения составляет 10²—10⁴. Существуют также фотодиоды с р-i-n-структурой; по сравнению с фотодиодами с р-n-структурой они имеют гораздо меньшую инерционность (до 10^{– 10} с).

Фотодиоды находят применение в вычислительной технике, устройствах автоматики, лазерной технике, измерительной технике и т. п.

Фоторезистор

Фоторезистор – полупроводниковый прибор, который под воздействием оптического излучения характеризуется свойством менять свое электрическое сопротивление. Через фоторезистор, который включен в электрическую цепь, имеющую источник постоянного тока, течет электрический ток.

При облучении фоторезистора в результате появления фототока увеличивается ток. Фототок пропорционален уровню действующего сигнала и не зависит от полярности напряжения, приложенного к фоторезистору. Появление фототока применяется для регистрации излучений.

Для создания фоторезисторов применяют Ge (чистый либо легированный Au, Cu или Zn), Se, Te, Si, InSb, InAs, PbS, PbSe, PbTe, CdS, CdSe, HgCdTe. Характерная особенность данных полупроводниковых материалов – небольшая ширина запрещенной зоны. Полупроводник наносят тонким слоем на кварцевую или стеклянную подложку либо вырезают из монокристалла в виде тонкой пластинки. Слой или пластинку комплектуют двумя электродами. Подложку или пластинку с фоточувствительным слоем и электроды помещают в защитный корпус.