Способ управления включением фототиристора Советский патент 1974 года по МПК H01L15/06 

1

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в оптоэлектронных переключателях и фотоэлектрических преобразователях (применимо для фитотиристоров обладающих эффектомdV/dt) Известен способ управления включением фототиристора путем подачи iia него напряжения и света достаточной для включения интенсивности.

Недостатком этого способа являются малые функциональные возможности фoтoтиpиGTOjpa: управляемый по этому способу фототиристор можно использовать только как фотореле, в то время как в некоторых устройствах, например фотоприемниKciX, требуется, чтобы выходной сигнйл бил пропорционален количеству KBanTOJj облучения.

Для расширения функциональных ьи; Мижиистей фототиристора в предлагаемом уотргЗистве перед освещением Зсфшают емкости его эмиттерHiix переходов запирающим зарядом.

liiMtcocTJi переходов тиристора

можно заряжать подачей на него последовательности импульсов той же полярности, что и у включающего напряжения с амплитудой, нарастающей до величины, меньшей напряжения включеккя с приращением амплитуд, меньшим порогового приращения, приводящего к включению.

Для увеличения быстродействия

0 управления, емкости переходов фототиристора заряжают импульсои, смещающим его эмиттерные переходы в обратном направлении.

На чертеже изображена схема

5 реализации предлагаемого способа.

Схема состоит из фототиристора I, переходи 2 и 3 которого облу шются пучком света 4. От генератора 5 на фототиристор подают

0 импульсы У включающего напряжения. От генератора 6 - импульсы Ur заряжающего напряжения. Через нагрузку фототиристор подключен к источнику питающего напря :ения в.

Фототиристор I, обладающий эф(.|)eктoмd 7Лt , имеет при равновесных объемных зарядах в его р-п переходах низкий динамический порог включения для импульса напряжения. В случае микромощных Фототиристоров он составляет 1,5-2,5в Если, по крайней мере, в одном из эмиттерных р-п-переходов находится заряд, больший равновесного, то потенциальный барьер включения перехода возрастет от 0,55е до нескольких вольт. Срответственно возрастает порог включения фототиристора для импульса напряжения до 10-20 В, Избыточный заряд и, следовательно, импульсный порог включения заряженного фототиристора пропорциональны амплитуде заряжающих имлульсов и . отношению емкостей коллекторного и эмиттерного переходов. Они прак тически не зависят от других параметров фототиристора. После введения избыточный заряд медленно рассасывается через утечки переходов. Так как величина емкости перехода в шкромощном фототиристоре 1-3.пф, аубопротивление утечки Ом, постоянная времени рассасывания 10 -I сек. При освещении перзходов 2 и 5 и примыкающих к ним областей возникает фототек, пропорциональ ный интзнсивности пучка cBSia . Фототок разряжаэт переходы. При этом уменьшается порог включения фотожйристора. Поскольку избыточ ймй гэряд в пзреходз очзнь мал (10 К), то при продолжитэльно свечзнии ( сек) он рассасывается слабый фототоком (до b предлагаемом способе в соответствии с описанными выше эффектами пзрзд освзщзнизм заряжают змкости переходов id и 3 фототиристора, а после освзщзния в тзчзвие врзмени, не прзвышающего врзмя разряда в тзмнотз, включают фототиристор подачзй напряжзния и, прзвышающзго по ве личинз порог включзния разряжзнного свзтом фотогиристора. Емкости пзрзходов фототирис тора. Емкости перзходов фототирис тора можно заряжать двумя путями По парвому варианту их заряжают чзрзз эмиттзрныз пзрзходы послздоватзльностью импульсов с той же полярностью, что и у включающзго напряжзния, с амплитудой, нараствющзй до величины, ызньшзй напряжения Бключзния, о приращзнизм амллитуд, ЫЗНЬУШМ иороговогс приращзния, приводнщзго к включению, при этим, вБИДу того, что управляющиз напряжзнмя одиополярны, цепи управлзния могут быть просто реализованы в интзгральном исполнзнии на однотипных п-р-п-транзисторах. По второму варианту змкооти переходов тиристооа заояжают дним импульсом напряжения и 1 , смещающим его эмиттерныв переходы в обратном направлении. Зарядка происходыт. через средний переход В этом случае увеличивается быстро действие управления при некотором усложнении цепей управления из-за необходимости формирования разнополярных импульсов. Светочувствительность фототиристора еще более повышается, если после.включающего импульса U, подают ряд аналогичных импульсов с длительностью, меньшей постоянной времени спада тока в фототиристоре, вызванного емкостным уцравляющим током. При этом дополнительно к накоплению действия света происходит накопление действия включающих импульсов,, которое связано с работой составляющих фототиристор транзисторов. При малой освещенности умень шение блокирующего заряда мало, по этому при действии первого включающего импульса инжекция эмиттерных переходов мала, в результате чего условие включения тиристора c a-p-ti+(Ap-n-p l HQ выполняется, и ти ристор не включается. Однако слабни ток транзисторов, который не успевает уменьшиться до нуля к концу короткого импульса, препятствует восстановлению исходного блокирующего заряда. Дополнительное уменьшение блокирующего заряда приводит к более сильной инжекции эмиттеров, при действии последующего импульса. Таким образом, слабая инжекция, вызванная светом, усиливается от импульса к импульсу, приводя фототиристор к включению Может быть получена зависимость пика напряжения на фототирис торе от количества квантов облучения, если на него включакйдий импульс и подают от генератора 5 с внутренним сопротивлением, большим сопротивления цепи включенного фототиристора (например, в 5раа) Максимальный пик напряжения возникает на неосвещенной заряженном, полностью тиристоре. С увеличением интенсивности облучения, блокирующий заряд и порог включения тир ютора уменьшаются, вследствие чего уменьшается пик напряжения на тиристоре. Минимальным предельным пиком напряжения на тиристоре явЛЯ6ТСЯ напряжение включения разряженного тиристора.

Линейность зависимости пика напряжения на тиристоре от количества квантов облучения улучшается, если включающий импульс напряжения имеет линейно нарастающую форму.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ ипособ управления включением Фототиристора, обладающего эффектом dV/dt, путем его освещения и подачи включающего напряжения/ отличающийся тем, что с целью расширения функциональных возможностей фототиристора, перед освещением заряжают емкости его эмиттарных переходов запирающим зарядом.

2.Способ по П.1, отличающийся тем, что емкости переходов фототиристора заряжают подачей на него последовательности импульсов той же полярности, что и у включающего напряжения с амплитудой, нарастающей до величины, меньшей напряжения с приращением амплитуд, меньшим порогового приращения, приводящего

3.Способ по П.1, отличающийся тем, что с целью, увеличения быстродействия управления, емкости переходов фототиристора заряжают импульсом, смещающим eVo эмиттерные переходы в обратном направлении.

|

1Ги,

ли