УДК 539.216.2
КАШТАНКИН И.А. ГУРИН Н.Т.
N-ТРАНЗИСТОРНЫЕ ОПТРОНЫ
Ульяновский государственный университет
432970, Россия, Ульяновск, ул. Л. Толстого, дом 42
На основе фоточувствительных кремниевых биполярных N-
приборов малой мощности с шунтированием эмиттерного перехода и
модуляцией тока базы (рис.1) возможно создание принципиально но-
вых N-транзисторных оптронов, обладающих рядом уникальных
свойств, таких как внутренняя защита от пробоя выходного транзи-
стора и возможность управления выходной вольт-амперной характе-
ристикой (ВАХ), как в сторону увеличения тока максимума, так и в
сторону его уменьшения вплоть до полного спрямления ВАХ [1-2].

Рис. 1 Схемы замещения фоточувствительных негатронов
а) с модуляцией тока базы б) с шунтированием база-эмиттерного
перехода; б-база, э-эмиттер, к-коллектор.
Модели фотоприемников оптронов реализованы в пакете схемо-
технического моделирования Orcad 10 и аналогичны описанным в [1-
2]. Фоточувствительные N-транзисторы выполненны на основе пла-
нарной кремниевой структуры, имеющей следующие параметры: под-
ложка-коллектор КЭФ-4,5 <100> легирована фосфором (rп=4,6 Ом х
см), p-база толщиной 6 мкм легирована бором (Rs =2,6 Oм/ ), +
n -
эмиттер толщиной 1,2 мкм (Rn = 40 Oм/ ) легирован фосфором. Тол-
щина металлизации, выполненной из сплава АК1, составляет 1 мкм.
Спектральная зависимость тока пика N-транзистора с модуляцией тока
базы имеет сходство со спектром поглощения обычного кремниевого
фототранзистора, так как увеличение фототока в модулирующем тран-
зисторе Т2 приводит к росту тока коллектора негатрона в целом. Для
негатрона с шунтированием эмиттерного перехода наблюдается сни-
жение тока максимума выходной ВАХ обусловленое эффектом шун-
тирования цепи база-эмиттер выходного транзистора Т1 транзистором
Т2.[1-2] Максимум поглощения соответствует длине волны 0,89мкм. В
качестве источника излучения выбран излучающий ИК диод У-226Б
(max=87010нм, Pmax=50мВт, Umax=2В).

Зависимости тока и напряжения максимумов N-транзисторов от
мощности ИК излучения представлены на (рис. 2-3) .

Рис.2 Зависимости тока максимума N-транзисторов от мощности ИК
излучения а) с модуляцией тока базы, Uбэ = 0,7В б) с шунтированием
база-эмиттерного перехода, Uбэ= 0,5 В 1) при облучении транзистора
Т1 2) при облучении транзистора T2 3) при облучении транзисторов Т1
и Т2 ( -экспериментальные данные);
Схемотехническое моде-
лирование, ·- экспериментальные данные.

Рис.3 Зависимости напряжения максимума N-транзисторов от мощно-
сти ИК излучения а) с модуляцией тока базы, Uбэ = 0,7В б) с шунти-
рованием база-эмиттерного перехода, Uбэ= 0,5В 1) при облучении
транзистора Т1 ( - экспериментальные данные) 2) при облучении
транзистора T2 (·- экспериментальные данные) 3) при облучении тран-
зисторов Т1 и Т2 ( -экспериментальные данные);
- Результаты
схемотехнического моделирования

Передаточные характеристики оптронов при различных темпе-
ратурах, полученные в результате моделирования представлены на
рис.4.

Рис.4. Передаточные характери-
стики негатронных оптронов N-
типа в зависимости от температу-
ры. 1) негатрон с модуляцией тока
базы Uбэ = 0,7В, 2) негатрон с
шунтированием эмиттерного пе-
рехода
при
облучении
Т1,
3)негатрон
с
шунтированием
эмиттерного перехода при облуче-
нии Т1 и Т2 Uбэ= 0,5В


При создании оптрона на основе фоточувствительного N-
прибора с шунтированием эмиттерного перехода оптимальным явля-
ется двухвходовая конструкция с двумя независимыми источниками
ИК излучения, каждый из которых связан оптически с одним из тран-
зисторов Т1 или Т2, в отличие от негатрона с модуляцией тока базы.
(рис.1). Конструктивно рассмотренные оптроны могут быть выполне-
ны как с открытыми, так и с закрытыми оптическими каналами. Оче-
видно, что данный вид оптронов включает в себя все преимущества
N-приборов: встроенная защита выходного транзистора от перегрузок,
широкие возможности применения в генераторных и цифровых элек-
тронных схемах.

1. Каштанкин И.А., Гурин Н.Т. Фоточувствительные кремниевые би-
полярные N-приборы с управляемой вольт-амперной характеристи-
кой // Нано- и микросистемная техника.-2005, 6.
2. Каштанкин И.А., Гурин Н.Т. Динамические характеристики фото-
чувствительных биполярных N-приборов с управляемой вольт-
амперной характеристикой // Нано- и микросистемная техника.-
2005, 10.с 35-39


Document Outline