1
К А Ф Е Д Р А
І
Рубрику ведет
М. П уты р ски й
Ф О ТО П Р И Е М Н И КИ
Фотоприемники предназначены для преобразования
светового излучения в электрические сигналы. Так как фун-
кциональные возможности элекгролюминесцентных источ-
ников света ограничены, то многообразие возможных ха-
рактеристик оптронов реализуется за счет фотоприемни-
ков.
В качестве фотоприемников могут быть использованы
фоторезисторы, фотодиоды, фототиристоры и т. д.
При подборе фотоизлучателей и фотоприемников не-
обходимо согласовывать их спектральные характеристи-
ки. В противном случае вследствие несовершенства су-
ществующих источников света достаточно сложно полу-
чить удовлетворительные результаты.
Фотоэлектрические явления, на основе которых стро-
ятся фотоприемники, можно разделить на три основных
вида:
1
. изменение электропроводности вещества при его ос-
вещении - внутренний фотоэффект;
2. возникновение ЭДС на границе двух материалов под
действием света - фотоэффект в запирающем слое (ис-
пользуют в полупроводниковых фотоэлементах);
3. испускание веществом электронов под действием
света - внешний фотоэффект (используют в вакуумных и
газонаполненных фотоэлементах).
Ф оторезисторы
В фоторезисторах используется явление изменения со-
противления вещества под действием инфракрасного, ви-
димого или ультрафиолетового излучения. Основным эле-
ментом их является полупроводниковая пластина, сопро-
тивление которой при освещении изменяется. Механизм
возникновения фотопроводимости можно объяснить сле-
дующим образом. В затемненном полупроводнике в ре-
зультате воздействия тепловой энергии имеется неболь-
шое количество подвижных носителей заряда ('электронов
Рис. 10.
Конструкция фоторезисторов:
а
-
поперечная, б
-
продольная, в - условное обо-
значение, г - вольт-амперные характеристики, д - энер-
гетические характеристики,
е -
относительные спект-
ральные характеристики
(Продолжение. Начало в N97-9/2004)
и дырок). Соответственно полупроводник обладаетШЁМу
ной проводимостью <т0, которая носит название темновой:
ф ,
= Ч ( п , Ц „ + Р(, Ц „ ) .
где ц - заряд электрода; п0, р
0
- концентрация подвиж-
ных носителей заряда в полупроводнике в равновесном
состоянии.
Под действием света концентрация подвижных носи-
телей заряда увеличивается, причем возможны различ-
ные механизмы их генерации.
Возрастание концентрации дырок и электронов может
происходить за счет того, что кванты электромагнитного
излучения возбуждают электроны и переводят их из ва-
лентной зоны в зону проводимости.
Кроме того, они могут вызвать переход электронов из
валентной зоны на примесные уровни и увеличение толь-
ко дырочной электропроводности или переход электронов
с примесных уровней в зону проводимости и увеличение
электронной электропроводности.
Таким образом, в полупроводнике при облучении све-
том концентрация подвижных носителей заряда увеличи-
вается на величину дп и Др и проводимость его резко воз-
растает:
ао = с?[(по + Ап ) Мл + ( Р
0
+ ДР) Нр ]
Изменение электропроводности полупроводника под
действием света и есть его фотопроводимость:
<т,|, = <т-ф '= ‘И Дп Д„АДРИр)
Меняя яркость освещения, изменяют фотопроводи-
мость полупроводника.
При включении потока облучающего света интенсив-
ность процесса генерации носителей заряда не сразу дос-
тигает стационарного значения, соответствующего интен-
сивности падающего излучения, а нарастает со временем
по экспоненциальному закону
Д п Ц ) = ос(ЗтТА1( 1 - е-,;т)
где N - число фотонов, падающих в секунду на едини-
цу площади; а - коэффициент поглощения, характеризу-
ющий энергию, поглощенную полупроводником;
тсвый выход, определяющий число носителей заряда о?!-
Фи
а)
Рис. 11.
Входной сиг-
нал (а), переходная (б) и
температурная (в) харак-
теристики фоторезистора
»
(
Радиолюбитель - 10/2004
предыдущая страница 8 Радиолюбитель 2004-10 читать онлайн следующая страница 10 Радиолюбитель 2004-10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст