Оптоэлектронные ИС: результаты макетирования, моделирования маломощных переключений элементов оптронов. Николай Проскурин

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 І_СД (напряжения U_СД), мощность потребления Р_СД, частота переключения f_СД 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: I_Нас., I_СД – токи насыщения обратной ВАХ и текущего в СД;

      е – заряд электрона, U_Пр. – 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 І_СД близкие к нулю (область большого значения дифференциального сопротивления R_{Диф. СД}= ΔU/ΔІ); 2 – линейной зависимости І_СД от U_СД (область малого значения дифференциального сопротивления R_{Диф. СД}). Абсцисса перехода зон 1 в 2 соответствует значению порогового напряжения U_Пор., 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 ≤ U_Пор.,                        (2.3.1)

      І _СД = tg b (U – U_Пор.) при U ≥ U_Пор, (2.3.2)

      где tg b = ΔІ / ΔU = 1 / R_Диф. – const при U ≥ U_Пор.;

      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 Р_Изл. 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 U_Пор. 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