Файл: Конспект.doc

При освітленні області бази через вікно (Ф>0) в ній генеруються нерівноважні пари носіїв заряду – фотоелектрони та фотодірки, які дифундують до ЕП та КП. При цьому поле КП розділяє заряди: електрони рухаються до n - колектора, дірки – до p- бази. У колі колектора під дією цих електронів зростає струм на величину I_Ф. Дірки створюють у базі позитивний заряд, який зміщує ЕП у прямому напрямі і викликає інжекцію електронів. Унаслідок інжекції електронів через ЕП, їх дифузії через базу та екстракції через КП струм колектора додатково зростає на величину h_21Е I_Ф. Тобто фотодірки у базі відіграють роль вхідного струму бази.

Структура і схема вмикання фототранзистора

(а), статичні вихідні характеристики (б)

Загальний колекторний струм фототранзистора

I_К=I_Ф+h_21ЕI_Ф+I_Т= (1+h_21Е)I_Ф+I_Т

Сім’я ВАХ фототранзистора I_К= f(U_КБ)Ф = const показана на рис. Збільшення освітлення фототранзистора приводить, згідно з формулою, до зростання колекторного струму. Інтегральна чутливість фототранзистора S_Ф в (1+h_21Е) раз більша, ніж у фотодіода. Це пояснюється тим, що у фототранзистора струм I_Фпідсилюється в (1+h_21Е) раз.
Фототиристори (рис.) є фотоприймачами з ключовою пороговою характеристикою, вони застосовуються для перемикання великих струмів і напруги. ВАХ з відкриваючою дією світлового потоку показана на рис.
Засвічення базової області тиристора зумовлює генерацію надлишкових носіїв заряду, що приводить до перемикання чотиришарової структури із закритого стану у відкритий так само, як це буває у триністорі при перемиканні керувальним струмом.

Структура, схема вмикання (а) та ВАХ (б) фототиристора

Основні параметри фотоприймачів

До основних параметрів фотоприймачів відносяться:
1. Довгохвильова границя ₀ або довжина хвилі, що відповідає максимуму фоточутливості _m;
2. Спектральна чутливість R_- величина вихідного сигналу, що припадає на одиницю потужності монохроматичного випромінювання у даній спектральній області;
3 Мінімальна потужність що виявляється P_min- потужність при якій вихідний сигнал дорівнює рівню шуму. Часто використовується еквівалентна потужність шуму.

NEP = P_min()^-1/2

Тобто потужність, віднесена до одиничної полоси пропускання. Тут  - ефективна полоса пропускання підсилювача.

4. Виявна здатність D* - величина обернена P_minвіднесена до одиничної полоси пропускання (1 Гц) і одиничної площі поверхні фотоприймача.

5. Квантова ефективність  - число фотогенерованих носіїв, що припадають на один поглинутий фотон

6. Стала часу  - час за який вихідний сигнал детектора досягне 63% максимального значення.

7. Опір приймача R або приведений опір. Звичайно він наводиться при нульовому зміщенні.

8. Гранична частота  - найбільша робоча частота приладу.

Фізичні принципи роботи се

Перетворення енергії у фотоелектричних перетворювачах (ФЕП) засноване на фотовольтаїчному ефекті, який виникає в неоднорідних напівпровідникових структурах при дії на них сонячного випромінювання.

Неоднорідність структури ФЕП може бути отримана шляхом легуванням одного і того ж напівпровідника різними домішками (створення p–n - переходів) або шляхом з'єднання різних напівпровідників з неоднаковою шириною забороненої зони (створення гетеропереходів).

Використовуються також МДП структури.

Конструкція се

Принцип роботи СЕ можна пояснити на прикладі перетворювачів з p-n-переходом, які широко застосовуються у сучасній геліоенергетиці. а б Конструкція (а) та принцип дії (б) фотоперетворювача

p-n ПЕРЕХІД В СТАНІ РІВНОВАГИ

Поява струму при освітлені

Неосновні носії вводяться через контакт

Кожного разу, коли неосновний носій-електрон рекомбінує на р-стороні, один електрон протікає у зовнішньому колі

Процеси у фотоперетворювачах

ввмвм

При роботі СЕ приладів відбуваються наступні процеси:

1. Генерація електронно-діркових пар під дією випромінювання;

2. Дифузія неосновних фотогенерованих носіїв до p-n, гетеро- або переходу напівпровідник-метал;

3. Розділення носіїв переходом;

4. Збирання носіїв омічними контактами.

Процеси рекомбінації характеризуються часом життя неосновних носіїв заряду

- час життя неосновних носіїв заряду;  - їх теплова швидкість; S_r - переріз захвату носіїв рекомбінаційними центрами.

Дифузійна довжина неосновних носіїв заряду пов’язана з їх часом життя

де k – стала Больцмана;  - рухливість носіїв заряду; е – заряд електрона.

ВАХ р-n-ПЕРЕХОДУ

Темнова (а) та світлова (б) ВАХ СЕ

I₀, А - визначаються механiзмом проходження струму через структуру. У випадку дифузійного механiзму А = 2, емiсiйного механiзму А = 1, рекомбiнацiйного - 1 < A < 2, тунельного – 1,3 < A < 2