При облучении полупроводников электромагнитными волнами оптического диапазона кванты света частично отражаются, а частично поглощаются атомами. Электроны атомов полупроводников, получивших дополнительную энергию при поглощении квантов света, могут перейти из валентной зоны в ЭП(электронный переход), вследствие чего образуются электронно-дырочные пары. Появление этих зарядов приводит к увеличениюэлектропроводимости полупроводника или к появлению фото ЭДС. Эти два явления широко используются в фотоэлектрических (оптоэлектронных) полупроводниковых приборах (ФЭП). Рассмотрим некоторые из них.
Оптоэлектронными приборами называют приборы, принцип действия которых основан на излучении или преобразовании электромагнитных колебаний оптического диапазона волн (λ=1мм ... 1 нм). Шкалаэлектромагнитных волн в области оптического диапазона представлена на рис.1
Рис 1 - Шкала электромагнитных волн в области оптического диапазона
По назначению фотоэлектрические приборы делятся на:
* излучающие;
* приемные;
* оптопары;
* оптоэлектронные интегральные микросхемы.
Излучающие фотоэлектрические приборы преобразуют электрическую энергию в оптическое излучение. Представители: светодиоды,знаковые индикаторы, полупроводниковые лазеры.
Приемные фотоэлектрические приборы делятся на фотодетекторы и фотоэлементы. Фотодетекторы осуществляют преобразование оптических сигналов в электрические. К ним относятся фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры. Фотоэлементыосуществляют преобразование световой энергии в электрическую. Типичными представителями их являются солнечные батареи.Фоторезисторы
Фоторезисторы (ФР) - это полупроводниковые резисторы, принцип действия которых основан на фоторезистивном эффекте, т.е. на изменений сопротивления полупроводника под действием светового облучения.
Устройство фоторезистора: на диэлектрическую подложку (рис.2,а) нанесен слой полупроводника с двумя омическими выводами на концах, покрытый сверху слоем прозрачной эмали. В качествеполупроводниковых материалов используются сульфиды свинца и кадмия (PIS и CdS) и селенид кадмия (CdSe).
Принцип работы: при световом облучении полупроводника его атомы поглощают кванты света. Это значит, что энергия квантов передается электронам атомов полупроводника. Если , то они переходят в зону проводимости, превращаясь в электроны проводимости и оставляя дырки в валентной зоне. Следовательно,поглощение квантов света предопределяет возникновение электронно-дырочных пар, что повышает концентрацию подвижных НЗ (электронов и дырок), увеличивая проводимость полупроводника . При этом, чем интенсивнее облучение полупроводникового слоя, тем интенсивнее процесс генерации и тем выше его проводимость.
Рис 2 - Устройство фоторезистора
При включении фоторезистора в цепь источника питания (рис. 2,б) снапряжением, в ней потечет ток
, где
* темновой ток, т.е. ток, протекающий в цепи при отсутствии освещения;
* RT - темновое сопротивление - сопротивление ФР при отсутствии освещения;
* Іф - ток, возникающий только под действием светового облучения (при отсутствии светового облучения Іф=0.
Характеристики фоторезистора: ток в цепи фоторезистора зависит от светового потока Ф, внешнего напряжения Uвн идлины волны λ
В соответствии с этим различают световую, вольт -амперную и спектральную характеристики соответственно. Определения этих характеристик и графики, соответствующие им, представлены на рис. 3.
Рис 3 - Характеристики фоторезисторов
Световые характеристики не линейны и это недостаток.Вольт -амперные характеристики линейны - это достоинство. Максимумы спектральных характеристиклежат : для дернистого кадмия в видимой части спектра (ВИ), а для селенистого кадмия и сернистого свинца - в области инфракрасного излучения (ИКИ).
Параметры фоторезисторов.
* Интегральная чувствительность:мкА/лм.
* Удельная интегральная чувствительность: мкА/лм·В.
* Величина темпового сопротивления:
* Максимальное рабочее...
Оптоэлектронными приборами называют приборы, принцип действия которых основан на излучении или преобразовании электромагнитных колебаний оптического диапазона волн (λ=1мм ... 1 нм). Шкалаэлектромагнитных волн в области оптического диапазона представлена на рис.1
Рис 1 - Шкала электромагнитных волн в области оптического диапазона
По назначению фотоэлектрические приборы делятся на:
* излучающие;
* приемные;
* оптопары;
* оптоэлектронные интегральные микросхемы.
Излучающие фотоэлектрические приборы преобразуют электрическую энергию в оптическое излучение. Представители: светодиоды,знаковые индикаторы, полупроводниковые лазеры.
Приемные фотоэлектрические приборы делятся на фотодетекторы и фотоэлементы. Фотодетекторы осуществляют преобразование оптических сигналов в электрические. К ним относятся фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры. Фотоэлементыосуществляют преобразование световой энергии в электрическую. Типичными представителями их являются солнечные батареи.Фоторезисторы
Фоторезисторы (ФР) - это полупроводниковые резисторы, принцип действия которых основан на фоторезистивном эффекте, т.е. на изменений сопротивления полупроводника под действием светового облучения.
Устройство фоторезистора: на диэлектрическую подложку (рис.2,а) нанесен слой полупроводника с двумя омическими выводами на концах, покрытый сверху слоем прозрачной эмали. В качествеполупроводниковых материалов используются сульфиды свинца и кадмия (PIS и CdS) и селенид кадмия (CdSe).
Принцип работы: при световом облучении полупроводника его атомы поглощают кванты света. Это значит, что энергия квантов передается электронам атомов полупроводника. Если , то они переходят в зону проводимости, превращаясь в электроны проводимости и оставляя дырки в валентной зоне. Следовательно,поглощение квантов света предопределяет возникновение электронно-дырочных пар, что повышает концентрацию подвижных НЗ (электронов и дырок), увеличивая проводимость полупроводника . При этом, чем интенсивнее облучение полупроводникового слоя, тем интенсивнее процесс генерации и тем выше его проводимость.
Рис 2 - Устройство фоторезистора
При включении фоторезистора в цепь источника питания (рис. 2,б) снапряжением, в ней потечет ток
, где
* темновой ток, т.е. ток, протекающий в цепи при отсутствии освещения;
* RT - темновое сопротивление - сопротивление ФР при отсутствии освещения;
* Іф - ток, возникающий только под действием светового облучения (при отсутствии светового облучения Іф=0.
Характеристики фоторезистора: ток в цепи фоторезистора зависит от светового потока Ф, внешнего напряжения Uвн идлины волны λ
В соответствии с этим различают световую, вольт -амперную и спектральную характеристики соответственно. Определения этих характеристик и графики, соответствующие им, представлены на рис. 3.
Рис 3 - Характеристики фоторезисторов
Световые характеристики не линейны и это недостаток.Вольт -амперные характеристики линейны - это достоинство. Максимумы спектральных характеристиклежат : для дернистого кадмия в видимой части спектра (ВИ), а для селенистого кадмия и сернистого свинца - в области инфракрасного излучения (ИКИ).
Параметры фоторезисторов.
* Интегральная чувствительность:мкА/лм.
* Удельная интегральная чувствительность: мкА/лм·В.
* Величина темпового сопротивления:
* Максимальное рабочее...
Поделиться рефератом
Расскажи своим однокурсникам об этом материале и вообще о СкачатьРеферат