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光晶體三極管
閱讀�3547時間�2017-07-19 10:10:05

    �晶體三極�是由雙極�晶體�或場效應晶體管等三端器件構成�光電器件�

簡介

    光在這類器件的有源區(qū)內被吸收,產(chǎn)生光生載流子,通過內部電放大機構,�(chǎn)生光電流增益。光晶體三極管三端工�,故容易實現(xiàn)電控或電同步。光晶體三極管可分為兩類:雙極型光晶體管、光場效應光晶體管及其相關器件�

雙極型光晶體�

    雙極型光晶體管從結構上分為同質型和異質型兩種。圖為異質結光晶體管能帶圖。光在基區(qū)-收集區(qū)吸收,產(chǎn)生的空穴(多子)在基區(qū)積累,使發(fā)射結注入更多電子以保持電中性而產(chǎn)生增�。與同質結型相比有以下優(yōu)點:

    ①采用寬帶發(fā)射區(qū)作為光學窗口大大提高量子效率。②采用寬帶�(fā)射區(qū)提高注入效率,大大增加放大倍數(shù)β。對于短波長(短�0.9微米),常用GaAs-GaAlAs系統(tǒng),對于長波長(長�1.1微米),則采� InP-InGaAsP系統(tǒng)。對于后�,也可采用背面光�。這些系統(tǒng)基區(qū)均采用直接能隙半導體,光吸收率很高,故可做得較薄,大大縮短了基區(qū)渡越時間�

    雙極型光晶體管通常增益很高,但速度不太�,對于GaAs-GaAlAs,β可大于1000,響應時間大于納秒(視增益大小不一�。其增益帶寬積GB在小電流弱光照時受發(fā)射極和收集極充電時間常數(shù)限制;而在大電流或強光照時則基本上由基區(qū)渡越時間和收集極渡越時間決定。一般(�1�,fT為晶體管截止頻率。當采用基區(qū)引線�(chǎn)生適當偏流時,可顯著降低�(fā)射極充電時間常數(shù),并為基區(qū)積累的光生載流子提供通路,減小基區(qū)等效壽命而縮短響應時�。GaAs-GaAlAs光晶體管響應時間�250皮秒或更��

圖1

    異質結光晶體管噪聲決定于工作電流,小電流時噪聲較低。但小電流工作時�(fā)射極時間常數(shù)增大,且空間電荷區(qū)復合流占主導成分,也造成增益降低(β正比于,Ie,n�2�。為減小空間電荷區(qū)復合�,可用分子束外延生長法在靠�(fā)射結一端生長約300埃的寬帶基區(qū),并構成基區(qū)空間電荷區(qū)一部分,這就是“雙基區(qū)”結��

    異質結光晶體管用于光探測�,其性能不劣于PIN光電二極管和場效應復合系�(tǒng),另外也可用于光放大�

光場效應晶體管及其相關光電器�

    GaAs MESFET可用作極高速光探測�(GaAs op FET),其響應時間為50皮秒或更�,增益可大于10(與工作條件有關�。它的缺點是光敏面積�。GaAs op FET及其相關的N溝光電器件的光增益機構有:①光異體機�,增益等于電子速度與空穴速度之比;②轉移電子效應機構,其增益來自光生載流子在負遷移率區(qū)的空間電荷放大作用。與此相關還有許多其他平面型光電器件,其特點均是速度快(響應時間幾十皮秒�、適于集成。這類器件可望在光電集成中得到應用�

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