Оптоэлектронные ИС: результаты макетирования, моделирования маломощных переключений элементов оптронов. Николай Проскурин
Читать онлайн книгу.
типами ФП так, что выходной СД (являясь излучателем предыдущей схемы ОЛЭ) был оптически связан с логическим входом ФП последующей схемы ОЛЭ (см. рис. 1.10д,е, книга1). Оценим режимы работы СД по параметрам: величина тока ІСД (напряжения UСД), мощность потребления РСД, частота переключения fСД и характеристики модуляции с учетом того, какая часть его ВАХ используется. ВАХ СД представлена на рис.1.8в, она соответствует ВАХ идеальных СД ИК диапазона и описывается выражением 2.1 [10, с.70], а с учетом падения напряжения на слаболегированной области базы СД, обладающей повышенным сопротивлением r (для реального СД) оно несколько меняется и имеет вид 2.2:
где: IНас., IСД – токи насыщения обратной ВАХ и текущего в СД;
е – заряд электрона, UПр. – напряжение прямого смещения СД;
k – постоянная Больцмана;
T – температура в градусах Кельвина;
r – сопротивление слаболегированной области базы СД.
Характерными особенностями ВАХ СД является две области, которые можно условно обозначить: 1 – значения тока ІСД близкие к нулю (область большого значения дифференциального сопротивления RДиф. СД= ΔU/ΔІ); 2 – линейной зависимости ІСД от UСД (область малого значения дифференциального сопротивления RДиф. СД). Абсцисса перехода зон 1 в 2 соответствует значению порогового напряжения UПор., при котором возможно его свечение. При анализе работы оптоэлектронной схемы ОИ (на оптопаре СД-ФП), используется упрощенное представление ВАХ СД – путем аппроксимации исходной ВАХ кусочно-линейной функцией [13, с.152], имеющей два участка а и б:
І СД = 0 при U ≤ UПор., (2.3.1)
І СД = tg b (U – UПор.) при U ≥ UПор, (2.3.2)
где tg b = ΔІ / ΔU = 1 / RДиф. – const при U ≥ UПор.;
В известных устройствах с использованием оптопар типа излучатель – ФП (оптических линий связи, волстронов, элементарных оптопар) рабочая точка СД на их ВАХ обычно выбирается ближе к середине линейного участка 2 и носит название режима «большого сигнала». При проектировании оптоэлектронных устройств для ВОЛС это обусловлено характером требований к режиму функционирования – получением номинальной (или максимальной) мощности оптического излучения РИзл. и передачи ее по ВОК к удаленному ФП. Для оптопар типа СД-ФП это связано со значением коэффициента передачи по току К, величина которого может уменьшаться при приближении к участку 1 [19,29]. Представляется интересным исследование модуляции СД, в котором включение (излучение) СД обеспечивается переводом его в зону 2 ВАХ, выключение – переводом его в зону 1 ВАХ (при близости к UПор. в обоих случаях, см. рис.1.8в, раздел1, книга1) для реализации мало- и микромощных схем ОЛЭ КИПТ. Это обеспечивает определенные возможности и преимущества: близкий к единице коэффициент модуляции СД, ненасыщенные режимы включения и получения значений токов СД примерно на порядок менее номинальных