СөЖ №2 Пән: Электроника Тақырыбы: Фотоэлектрлік аспаптар
жүктеу/скачать 0.52 Mb.
|
| 4. Фотодиодтар.
Кері тогы р-n өтпесінің жарықталынуына байланысты өзгеріп отыратын жартылай өткізгішті диод фотодиод деп аталады. Фотодиодтар екі түрлі жұмыс әлпінде пайдаланады: сыртқы қорек көзінсіз фотогенератор ретінде және сыртқы қорек көзімен фототүрлендіргіш ретінде. 6-сурет. Фотодиод түрлері Фотодиод, қарапайым диод секілді, бір р-n өтпесінен тұрады. Бірақ түйіспенің ауданы басқа диодтарға қарағанда әлдеқайда үлкен болады, өйткені сәуле осы ауданға перпендикуляр түсуі керек. р-n өтпесіне түскен сәуле фотондары қоздыратын валенттік электрондар өткізгіштік аймақка өтеді. Осының салдарынан екі жартылай өткізгіште де заряд тасушы қос бөлшектердің (электрондар мен кемтіктердің) саны көбейеді. Түйіспелік потенциалдар айырымының әсерінен n-түрлі жартылай өткізгіштегі негізгі емес заряд тасымалдаушылар - кемтіктер р-түрлі жартылай өткізгішке өтеді де, ал мұндағы негізгі емес заряд тасымалдаушылар — электрондар n-түрлі жартылай өткізгішке өтеді. Сөйтіп, n-түрлі жартылай өткізгіште артық электрондар, ал р-түрлі жартылай өткізгіште артық кемтіктер пайда болады. Бұл фотодиодтың қысқыштарында потенциалдар айырымын, яғни фотоэлектрлік ЭҚК-ті тудырады. Фотоэлектрлік ЭҚК-тің мәні көптеген фотодиодтарда 0,5...0,9 В шамасында болады және сәуле ағынынан тәуелді. Бірақ сәуле ағыны белгілі бір шамаға жеткенде р-n өтпесі заряд тасымалдаушыларға қанығады да фотоэлектрлік ЭҚК одан әрі өспейді. Фотогенератор әлпінде істейтін фотодиодтар күн сәулелерінің энергиясын электр энергиясына түрлендіретін қорек көздері ретінде пайдаланылады. Оларды күн сәулелік элементтер деп атап, олардан күн сәулелік батарея құрайды. Бірақ мұндай күн сәулелік элементтердің пайдалы әрекет коэффициенті өте төмен — 20% шамасында ғана. Егер фотодиодты кернеу кезіне қосып және жарықтандырса, онда тура кернеу берілгенде оның вольт-амперлік сипаттамасының (7-сурет) АВ бөлігінің генератор әлпіне сәйкес келетінін, ал кері кернеу берілгенде оның тогының жарықтандырылмаған фотодиодқа қарағанда недәуір өсетінің көруге болады. 7-сурет. Жарықталмаған (1) және жарықталған (2) фотодиодтың вольт-амперлік сипаттамалары. Фотодиодтар фотометрияда, фотоколориметрияда және телекескіндерді беру құрылғыларында қолданылады. 8-сурет. Схемада белгіленуі. Жартылайөткізгіш диодтар сапасына қарай жарық сәулелендіргіштерінде қолданады – оны жарықдиодтары деп атайды Бірақ та германии, кремнии фотондарды шығара алмайды, өйткені олар тікаймақты емес. Тікаймақты шалаөткізгіштер сол жақ 9-суретте бейнеленген (мысалы AsGa), оң жақта Ge және Si. 9-сурет. Тікаймақты және тікаймақты емес шалаөткізгіштер. Германий мен кремнийде қабырға минимумы негізгіден бірнеше төмен орналасқан және оны электрондар толтырады, сондықтан олар энергия мен импульс бөлінген кезде, рекомбинация жасау мүмкін, ал AsGa аймақтар түзу болғандықтан, импульссіз рекомбинация болады (тек энергия бөлінеді). Сондықтан германий мен кремний де фонондар бөлінеді( шамамен сондай импульс бар), ал арсенид галлияда- фотондар( импульс жоқ). Бірақ арсенид галлияда сәулеленудің толқын ұзындығы 1 мкм, яғни ол инфроқызыл спектрде сәулеленеді. Ыңғайлы толқын ұзындығы фосфид галлиде, оның рұқсат етпейтің аймағы аса енді, бұл көрінетің жарықққа сәйкес келеді. Фотодиодтардың негізгі сипаттамалары: 1. Iд =f(Uд ) вольтамперлік сипаттамасы Ф = const болғанда, жарық ағынын тұрақты шамасында фотодиод тогынын кернеуден тәуелділігін анықтайды. 2. Фотодиодтағы тұрақты кернеу кезінде жарық ағынын шамасынан фотодиод тогынын тәуелділігін жарық сипаттамасы бейнелейді : Iд =f(Ф) болғанда Uд = const. 3. Спектральдік сипаттама фотодиодтқа жарық толқын ұзындығынын түсуі спектральдік сезгіштікке тәуелділігін көрсетеді. Фотодиодтардың параметрлері: 1. Интегралдық сезгіштігі Sинт – берілген спектралдық құрамның түскен немонохромдық сәуле шығару интенсивтігінің диод фототогына қатынасы: Sинт= Iд/ Ф 2. Жұмыс кернеуі Uр – фотодиодқа тұрақты кернеу арқылы берілген эксплутациядағы оның ұзақ уақыт жұмыс істеуінің номиналды параметрін қамтамасыз етеді. 3. Қараңғылық ток Iқ спектральдік сезгіштігі бар диапазонда сәуле шығару ағыны болмағанда, көрсетілген кернеу бойынша фотодиод арқылы ағатын ток. 4. Ұзақөмірлік( долговечность) – қызметтің минималды мерзімі. жүктеу/скачать 0.52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|