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劉
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光電三極管的頻率響應與 結的結構及外電路有關。通常需考慮:少數載流子對發射結和收集結勢壘電容(和)的充放電時間;少數載流子渡越基區所需時間;少數載流子掃過收集勢壘區的渡越時間;通過收集結到達收集區的電流流經收集區及外負載電阻產生的結壓將,使收集結電荷量改變的時間常數。于是光電三極管總響應時間應為上述各個時間之和。因此,光電三極管的響應時間比光電二極管的要長的多。由于光電三極管廣泛應用于各種光電控制系統,其輸入光信號多為脈沖信號,即工作在大信號或開關狀態,因而光電三極管的響應時間或響應頻率將是光電三極管的重要參數。[6]
為改善光電三極管的響應頻率,從光電三極管的等效電路可知道應盡可能減少 和 時間常數。一方面在工藝上設法減小結電容 . 等;另一方面要合理選擇負載電阻 ,減小電路時間常數。圖2.3.2給出了在不同負載電阻 下,光電三極管輸出電壓的相對值與入射光調制頻率的關系。由圖可知, 愈大,高頻響應將愈差。減小 可以改善頻率特性。但 降低會導致輸出電壓下降。因此,在實際使用時,合理選擇 和利用高增益運算放大器作后級電壓放大,可得到高的輸出電壓并改善頻率響應。此外,為改善頻率響應,減小體積,提高增益,電路上常采用高增益.低輸入阻抗的運算放大器與之配合。圖2.3.3(a)(b)分別表示達林頓光電晶體管的集成電路示意圖。實際使用光電三極管時常采用帶基極引線的光電三極管,并提供一定的基極電流。對無基極引線的光電三極管,則給予一定照度的背景光,使其工作于線性放大區,以得到較大的集電極電流,這將有利于提高光電三極管的頻率響應。圖2.3.4給出了光電三極管響應時間與集電極電流 的關系,由圖可知,增加集電極電流 可減小光電三極管的響應時間,即提高光電三極管的工作頻率。[7]
圖2.3.2光電三極管的頻率響應曲線 圖2.3.3 光電三極管達林頓集成電路示意圖
(a)光電二極管--晶體管;(b)達林頓光電晶體管
圖2.3.4光電三極管響應度時間與集電極電流 的關系曲線
與光電二極管相比較,光電三極管頻率響應較低,不宜使用于高速,寬帶的光電探測系統中,但由于其響應率高,具有電流內增益,故在一般光電探測系統中仍得到廣泛應用。