Жартылай өткізгіш диодтар

КІРІСПЕ
1 ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТІ ҚҰРАЛДАР
1.1 Жартылай өткізгіштік материалдарға қысқаша түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
2 ФОТОДИОД ЖӘНЕ ОНЫҢ ТҮРЛЕРІ
2.1 Оптожұптар. Оптожұп элементтері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..7
2.2 Фототранзисторлар. Фототранзисторлардың негiзгi сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...12
2.3 Фотоэлектрлік түрлендіргіштер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...22
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30
Электрлік қасиеті бойынша жартылай өткізгіштер диэлектрик және өткізгіштер арасындағы аралас орынды алады. Өткізгіштердің меншікті кедергісі -106-т- 10s Ом/м, диэлектриктердін,-108-т- 10шОм/м, жартылай өткізгіштердің -0,1 -т-108 Ом/м.
Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі бірнеше факторларға байланысты: температураға, жиілікке, жарыңқа және құрамындағы қоспаларға. Температура өскен сайын жартылай өткізгіштердің кедергісі азаяды.
Жартылай өткізгішті құралдарды құру үшін германий, кремний, арсений, галий кристалдары және селена жиі қолданылады.
Жартылай өткізгіштерде екі түрлі заряд тасымалдаушылары бар: теріс зарядталған электрондар жөне оң зарядталған саңылаулар.
Әрбір төрт валентті атом электрондары көрші атомдармен жалпы электрондық жұп құрады (коваленттік байланыс).00Ктемпературасында жартылай өткізгіштің барлық валентті электрон кристалдары ковалентті байланысқан, сондықтан бос электрондар болмайды, яғни жартылай өткізгіш диэлектрик болып табылады.
Температураны жоғарылатқанда кейбір электрондар ковалентті байланысты бұзатын кинетикалық энергияға ие болады. Мұндай электрондар өз атомдарын тастап, бос болады.
Кристалдағы бос электрондар өткізгіш электрондары болып табылады, егер жартылай өткізгіште электрлік өріс әрекет етсе, онда бос электрондар жартылай өткізгіште токты туғыза отырып, бағыт бойынша жылжиды. Жартылай өткізгіштің электр өткізгіштігі электронды өткізгіш немесе п түрдегі өткізгіш деп аталатын бос электрондардың бағыт бойынша жылжуына негізделген.
1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники.- М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.
2.Першин В.Т. Основы радиоэлектроники и схемотехники.- Р.Д.: Высшее образование, Феникс,2006.
3.Травин Г.А. Основы схемотехники . (часть 2)- Н.:СибГУТиИ, 2006.
4.Микушин А.В., Сединин В.И. Схемотехника цифровых устройств (часть 1) Н.: СибГУТиИ, 2007.
5. Степанов А. Информатика.- М.: Высшая школа, 2004.
6. Соловьева Л.Ф. Сетевые технологии: Учебник-практикум.- СПб.: БХВ-Петербург, 2004.
7. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники.- М.: Высшая школа, 2004.
        
        МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
1 ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТІ ҚҰРАЛДАР
+ Жартылай өткізгіштік ... ... ... ... ЖӘНЕ ОНЫҢ ... Оптожұптар. Оптожұп элементтері..................................................................7
2.2 Фототранзисторлар. Фототранзисторлардың негiзгi сипаттамалары...........................................................................................................12
2.3 Фотоэлектрлік түрлендіргіштер........................................................................15
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС...................................................................................22ҚОРЫТЫНДЫ........................................................................................................29ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ.........................................................30
КІРІСПЕ
1. ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТІ ҚҰРАЛДАР
1.1 Жартылай өткізгіштік материалдарға қысқаша ... ... ... ... ... ... және ... арасындағы аралас орынды алады. Өткізгіштердің меншікті кедергісі -106-т- 10s Ом/м, диэлектриктердін,-108-т- 10шОм/м, жартылай өткізгіштердің -0,1 -т-108 Ом/м.
Жартылай өткізгіштердің ... ... ... ... ... жиілікке, жарыңқа және құрамындағы қоспаларға. Температура өскен сайын жартылай өткізгіштердің кедергісі азаяды.
Жартылай өткізгішті құралдарды құру үшін ... ... ... ... ... және ... жиі қолданылады.
Жартылай өткізгіштерде екі түрлі заряд тасымалдаушылары бар: теріс зарядталған электрондар жөне оң зарядталған саңылаулар.
Әрбір төрт валентті атом ... ... ... ... ... жұп ... ... байланыс).00Ктемпературасында жартылай өткізгіштің барлық валентті электрон кристалдары ковалентті байланысқан, сондықтан бос электрондар болмайды, яғни жартылай өткізгіш диэлектрик болып табылады.
Температураны жоғарылатқанда ... ... ... ... ... ... ... ие болады. Мұндай электрондар өз атомдарын тастап, бос болады.
Кристалдағы бос электрондар өткізгіш электрондары болып табылады, егер ... ... ... өріс ... ... онда бос ... жартылай өткізгіште токты туғыза отырып, бағыт бойынша жылжиды. Жартылай өткізгіштің электр өткізгіштігі электронды өткізгіш немесе п түрдегі ... деп ... бос ... ... ... жылжуына негізделген.
Электронның жоғалтқан атом бос орынды (саңылау қалыптастырады. Бұл ... ... ... ... электрон ауысуы мүмкін, оның орнына саңылау пайда болады, яғни ... ... ... ... адасып жүреді. Сыртқы электрлік өріс болған кезде саңылау бағыттары ... ... ... ... ... ... ... токтың өтуін
туғызады. Саңылаулардың жылжуы электрондардьщ жылжуынан аз. Саңылаулардың жылжу ... ... ... ... ... ... ... өткізгіштігі, саңылау өткізгіштігі немесе р түрдегі өткізгіш деп аталады. п түрдегі жартылай өткізгіштегі электрондарды негізгі ток тасушылар деп атайды, ал ... - ... емес ток ... р ... ... ... ... тасымалдаушыға, ал электрондар негізгі емес тасымалдаушыға жатады.
Таза жартылай өткізгіштер жартылай өткізгішті құралдарда тәжірибе жүзінде пайдаланылмайды, себебі өткізгіштікті жөне ... ... ... ... ... ... ... үшін өткізгіштің бір түрі басым болуы қажет. Ол үшін химиялың таза жартылай ... ... ... V (2.1, ... ... III (2.1, ... ... элементтерінің қоспасын ендіреді.
Жартылай өткізгішті құралдардың жұмысы әр түрлі түрдегі өткізгіштігі бар ... ... ... ... және ... құбылысына негізделген. р- жане п- түрдегі жартылай өткізгіштер арасындағы шекара электронды саңылаулық өту немесе р-n өту деп ... (2.4, ... ... ... щрылымы; б) зарядтың таралуы; в) өріс кернеулігі; г) ... ... ... ... ... өткізгіштермен жанасуында, диффузия әсерінен электрондар р- аймағында, ал саңылаулар п- аймағына ауыса бастайды, ... п- ... ... ... оң, ал ... ... ... Аймақтар арасында электрлік өpic пайда болады, ол негізгі ток тасымалдаушыларға тосқауыл көрсетеді, соның арқасында р- п- өтуде ... ... ... ... ... Бұл аймақта тасымалдаушылар (электрондар мен саңы-лаулар) жоқ, сондықтан аймақты жұқарланған қабат деп атайды. р- п- өтудегі ... ... ... ... ал р- п- ... жабу ... деп ... Егер сыртқы электрлік өpic бағыты, р- п- өтудің (>р- ... n- ... өріс ... ... ... онда ... тосқауыл азаяды, р- п-өтудің концентрациялық заряды ұлғаяды, демек өту кедергісі кеңдігі кемиді (2.4, ә-сурет). Кернеу көзінің таңбасын ... ... өріс р- п- ... өріс ... ... келеді, өтудің кеңдігі және кедергісі
ұлғаяды (2.4/б-сурет).
/
2,4-сурет. Кернеу көз таңбасының p-n- өту қабатының кеңдігіне ... п- өту ... ә)р- п- өту ... көзіне тура қосу; б) р- п өту қабатын кернеу
көзіне кері қосу
2 ФОТОДИОД ЖӘНЕ ОНЫҢ ТҮРЛЕРІ
2.1 Оптожұптар. Оптожұп элементтері.
Кері тоғы р-n ... ... ... ... ... шала ... диод фотодиод деп аталады. Фотодиодтар екі түрлі жұмыс кезінде пайдаланылады: сыртқы қорек көзінсіз фотогенератор ретінде және сыртқы қорек ... ... ... Фотодиод, қарапайым диод секілді, бір р-n өтпесінен тұрады. Бірақ түйіспенің ауданы басқа диодтарға қарағанда ... ... ... ... сәуле осы ауданға перпендикуляр түсуі керек. (7-ші әдебиеттің, 231 бетіндегі 10,13-ші суретті қараңыз). Р-n өтпесіне түскен ... ... ... ... ... ... ... өтеді. Осының салдарынан екі шала өткізгіште де зарыд тасушы қос бөлшектредің (электрондар мен кемтіктер) саны көбейеді. Фотогенератор ... ... ... ... күн ... өнергиясын электр энергиясына түрлендіретін қорек көздері ретінде пайдаланылады. Оларды күн сәулелеік элементтер деп ... ... күн ... батарея құрайды. Бірақ мұндай күн сәулелік элементтердің пайдалы әсер коэффициенті өте төмен - 20 % ... ғана ... - ... ... ... ток күші ... ... мен шек салуларында ауыстырудың қажетті траекториясын құруға мүмкіндік беретін түрлі ... ... құру ... ... Қарапайым жағдайда активті-индуктивті жүктемені немесе RS-тізбегін шунттайтын, МОП транзисторының бастауы мен ағынына ... ... диод ... ... - ... ... түскен жарықты p-n өткелдегі процесстер арқылы электр зарядына ... ... ... ... ... эффектке негізделген фотодиод күндік элемент деп аталады. p-n фотодоидтарынан басқа p-і-n фотодиодтары да бар, p және n ... ... ... ... өткізгіш і қабаты орналасқан. p-n және p-і-n фотодиодтары жарықты тек электр зарядына айналдырады, бірақ оны күшейтпейді, ал ... ... пен ... жұмыс істеу принципі:
Базада кванттық сәулеленудің әсерінен еркін тасымалдағыштардың генерациясы орын алады. Олар p-n өткел ... ... ... ені ... ... өтіп үлгермейтіндей етіп жасалынады. Фотодиод тогы негізгі емес тасымалдаушылар тогымен - дрейфтік токпен анықталады. Фотодиодтың тез әрекет етуі p-n ... ... ... ... және p-n ... ... С p-n анықталады.
Фотодидо екі режимде жұмыс жасай алады:
Фотогальвиндік - сыртқы кернеусіз
Фотодиодты - сыртқы кері ... ... мен ... ... ... мен тез ... ... аз кедергісі;
Инерциясы аз;
Фотодиодтың құрылымдық сұлбасы
1 - жартылай өткізгіш кристалы; 2 -- түйісулер; 3 -- ... Ф - ... ... ағыны; E - тұрақты ток көзі; RH - ... ... ... p-і-n ... ... ... i-аумағы өткізгіштіктері қарама қарсы екі қабат арасында орналасқан. Үлкен кернеу болғпн кезде і- қабатын да, ... ... ... ... ... ... ... да кішірейтеді, p-n өткелінде электр өрісінде үдеу алады. Бұл тез әрекеттенуде және сезімталдығына ұтыс береді. p-і-n ... тез ... ... ... ... күшті электр өрісінде электр зарядының дрейфымае ауысыуымен анықталады. Uобр~0,1В болған ... p-і-n ... тез ... ету ... ие болады.
Артықшылықтары:
1) Спектрдің ұзын толқынды ... ... ... ету і-аймағының енінің өзгеруі арқылы жүзеге асады;
2) Жоғары ... және тез ... Аз ... кернеуі Uраб.
Кемшіліктері:
і- аймағында жоғары жиілікті алу қиындығы
Шоттки фотодиоды
Құрылымы металл - жартылай өткізгіш. ... ... ... бір ... ... ... жартылай өткізгішке ауысады.
Көшкінді фотодиод
Негізгі мақала: көшкінді фотодиод Құрылымда көшкінді тесу қолданылады. Ол ... ... ... ... жұптар энергиясынан көп болған кезде пайда болады. Өте сезімтал. Бағалау үшін көшкінді көбейту коэффициенті:
Көшкінді көбейтуді жүзеге асыру үшін екі шартты ... ... ... ... аумағының электр өрісі аса үлкен болуы қажет, себебі электрон еркін қозғалу ұзындығындағы ... ... ... ... ... ... үлкен болуы қажет:
2) Кеңістікті заряд аймағының ені еркін ... ... аса ... болуы қажет:
W>>λ
Ішкі күшеткіш коэффициентінің мәні фотодиод түріне ... M=10-100 ... ие ... ... дегеніміз тыйым салынған аймақтағы ендері әр түрлі екі жартылай өткізгіш арасында пайда болатын қабат. p+ қабаты рөлінде ... ... ... аймақта генерацияланады. Тыйым салынған аймақтағы ендері әр түрлі жартылай өткізгіштерді таңдау арқылы толқын ұзындықтарының барлық диапазонын жауып тастауға болады. ... - ... ... ... - ... ... бар ... - жарық көзін және онымен сәйкестендірілген фотокабылдағышты біріктіретін ... ... онда ... ... ... оптикалық сигналға түрленіп күшейтіледі, сонан кейін қайтадан электрлік сигналға айналдырылады, немесе осы процестер кері ... ... ... ... ... ... ... бірден үлкен болуы қажет.
Негізгі артықшылығы - кіріс және шығыс тізбектерін ... ... яғни ... ... оптикалық ажырату.
Оптрондар екі түрге бөлінеді:
а) сыртқы фотондық және ішкі электрлік байланысы бар ... ФҚ - ... К - ... ... күшейткіш, ЖК - жарық көзі.
Шығыс жарықтылық Вшығкіріске ... ... ... ... ... ... түрленеді, сонан кейін электрондық күшейткішпен күшейтіліп қайтадан оптикалық сигналға айналдырылады.
Егер кіріс сигналының ... ... ... болса Вшығ>Вкір болса, онда гомохро-матикалық күшейту орын алады, Вшығ>Вкір және әртүрлі спектрлер болса, онда гетерохроматикалық күшейту немесе сәулеленуді ... ... Бір ... ... ... ... болады. Оптикалық ФҚ және ЖК қолданған жағдайда жарық күшейеді.
Оптронның негізгі (беріліс) сипаттамасы Вшығ = f(Вкір) 8.15-суретте келтірілген. ... ... ... - сы - ... ... ... ... және кіші мәндерінде бейсызықты аралықтар пайда болады.
Оптрон - оптоэлектрондық күшейткіштер мен ... ... - ... ... ... ... тұратын матрицаның кірісіндегі бейне, шығысында күшейтіледі немесе түрленеді (мысалы, көрінбейтін көрінетінге);
б) ішкі фотондық байланысы бар оптрон (8.16-сурет).
Мұндағы ЖК - ... ... Ж - ... ... ФҚ - фотоқабылдағыш. Осының барлығы жарық өтпейтін саңылаусыз
корпусқа орналастырылған. ... ... ... ... ... күшейтіледі және қайтадан электрлік сигналға айналдырылады.
Оптрондар электр сигналын түрлендіру, ... ... және т.б. ... ... ... бір ... және бір ... тұрса, онда ол оптожұп немесе қарапайым оптрон деп аталады.
Қосымша сәйкестендіргіш және күшейткіш құрылғылары бар бірнеше оптожұптардан тұратын микросұлба оптоэлектрондық ... ... деп ... ... ... пен ... электрлік ажыратылуы;
б) жиіліктер жолағы кең (0...1014 Гц);
в) сыртқы электромагниттік өрістерден жақсы қорғалған;
г) ... шала ... ... ... ... ... ... үлкен;
б) температуралық тұрақтылығы және радиациялық төзімділігі төмен;
в) параметрлерінің ескіруі және өзгеруі;
г) өзінен туындайтын шуларының деңгейі жоғары.
8.4.2 Оптрондардың түрлері
Негізінен жарық көзі ... ... ... ... диод ... ... спектрі даярлану материалына тәуелді және фотокабылдағыштың типімен ерекшеленеді:
а) резисторлық оптожұп (8.17,а-сурет), ондағы жарық көзі - ... ... ... - кадмий селенидінен, кадмий немесе қорғасын сульфидтерінен жасалған фоторезистор;
б) диодтық оптрон (8.17,б-сурет) сәулелі диод (GaAs) пен фотодиодтың (Si) ... ... ... ... ... ... оптрон - галлий арсенидінен жасалған сәулелі диод кремний фототранзи:
а)стормен (8.17,г-сурет);
д) құрама транзисторлы оптрон, оның сезімталдығы жоғары, бірақ шапшаң - дығы ... (8.17, ... ... ... ... ... ... алдыңғы оптронға қарағанда жоғары;
ж) бір өткелді транзисторлы оптрон ... ... ... мына ... ... болады:
1) тек базалар қосылған кезде фоторезистор ретінде;
2) тек эмиттерлік өткел қосылған кезде фотодиод ретінде;
3) ... үш ... ... ... бір ... ... ... өрістік транзисторлы оптрон жақсы сызықты шығыс сипаттамалары болғандықтан оларды аналогты құрылғыларда ... ... ... ... Фоторезисторлық және фотодиодтық оптрондардан асқын жұмыстық кернеулер кезіндегі жоғары жүктемелік қабілеттігімен ... ... ... ... (ОЭ ИС) жеке ... ... ... байланыс бар. Бұл микросұлбаларда диодтық, транзисторлық және тиристорлық оптожұптар негізінде жарық көздері мен фотоқабылдағыштардан басқа, фотоқабылдағыштан келген сигналды ... ... ... бар. ОЭ ИС ... - сигналды бір жақты тарату және кері байланыстың болмауы. Оптоэлектрондық ... ... ... бар және ... даму ... Фототранзисторлар. Фототранзисторлардың негiзгi сипаттамалары
Фотоқабылдағыштарға фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, ... күн ... т.б ... ... ... да бір ... сәуленің әсерінен өзі электрлік кедергіні өзгерте алатын ... ... ... ... ... деп ... фоторезистордың шартты белгіленуі.
Фоторезистор - жұмысы ішкі фотоэффектіге негізделген, жарық ... ... ... ... ... өткізгіштігі артатын шалаөткізгіш аспап. Фоторезистордың негізгі бөлігі -- ... ... ... және ... ... ... ... висмутты-күкіртті және т.б.) жұқа фотосезімтал қабаты. Фоторезистордың негізгі сипаттамаларының бірі ток ... ... ... Оның ... ... ток. ... ток. ... d- ені, l- фоторезистор қалыңдығы, (1+b) - тұрақты шама.
Фотодиод деп - жарық әсерінен жұмыс істеуші құрылғы, яғни ... ... ... зонаға электрон ұшып өтеді, ол жерде кемтіктермен әсерлесу салдарынан ток пайда болады. Бұл процесс фотонның әсерлесуінен пайда болады. Фотодиод ішкі ... ... ... ... ... яғни жарық фотон энергиясын ток көзіне айналдыратын процесс. Ішкі фотоэффект құбылысы жарық p-i-n ауысуы аумағына ... ... ... ... ... ... ... ионизация процесі болады, негізгі заряд тасымалдаушылар электрон мен кемтіктер арасында ауысу болады. электрон мен ... ... ... ... ... ток ... болады, осы токты фототок деп атайды. Фототок екі түрлі ... ... ... ... және ... ... ... параметрлеріне жарықтың шағылу қуаты, түскен жарық ұзындығы жатады. р-i-n негізіндегі фотодиод.
Фототранзисторлар. Фототранзистор фотоқабылдағыштардың бір түрі болып табылады. Фототранзистор деп ... ( ... ... ... түседі. Жарық ағыны көбеюі арқылы ток және оның ... ... Бұл тек бір ... болады. Фототранзистор - ішкі фотоэффекті негізінде жұмыс істейтін, фототокты күшейту үшін транзисторлар құрылымдары мен ... ... ... ... аспап. Индикаторлық құрылғыларда, автоматикада колданылады. Фототранзисторды ортақ базалы, ортақ эммиттерлік, ортақ коллекторлық түрде еркін қосуға болады. Сондай ақ фототранзисторға оптикалық және ... ... ... ... ... ... ... Микроэлектрондық құрылғылар күрделі құрылымда жасалынған шалаөткізгіштік пленка немесе пластина. Интегралды микросхема ( ИМ) құрамында активті, пассивті элементтері бір техникалық циклда ... ... ... ... ... өте ... орналасқан, өз алдына жеке функционалдық қызмет атқаруға арналған жеке тексеру, пайдалану, қабылдау кезінде ... ... ... құрылғы. Интеграция деңгейіне байланысты ИМ бөлінеді: Кіші ИМ: кристалында 100 элементке дейін болады. Орташа ИМ: кристалда 1000 ... ... ... ... ИМ: кристалда 10 мың элемент бар. Аса үлкен ИМ: ... 10 ... ... элементтер кездеседі. Ультраүлкен ИМ (УБИС): кристалда 1млрд. дейін элемент болады. Гигаүлкен ИМ (ГБИС): кристалда 1млрд. астам ... ... ИМ алу ... ... екі ... ... 1. ... диффузиялы - ол диффузия жолымен ... 2. ... ... бір ... ішіне басқа бір элементті қосып өсіру эпитаксия деп аталады. Эпитаксия екі ... ... ... ... ... және ... ... Жасалу технологиясы бойынша ИМ классификациясы: шалаөткізгіштік, пленкалы, гибридті, аралас ... ... ... ИМ - барлық элементтер тек бір ғана шалаөткізгіштік ... ... ... ... германий, т.б жатады. Пленкалы ИМ - барлық негізгі және ... ... ... ... ... Ол ... және жұқа ... интегралды микросхема деп екіге бөлінеді. Гибридті ИМ - бірнеше корпуссыз ... ... ... немесе басқа да электронды активті элементтерден жасалынады. Ал электронды пассивті компоненттерден ( резистор, конденсаторы, ... ... ... жұқа және ... ... ... ... Аралас ИМ- шалаөткізгіштік кристалдардың бетінде қалың немесе жұқа пленкалы пассивті элементтер болады, яғни бұл интегралдық микросхемада актив және ... ... ... ... ... ... сигналды өңдеуіне байланысты аналогтық, цифрлық, аналогты- цифрлы болып үшке бөлінеді. Аналогты ИМ ... ... заңы ... ... және ... ... оң және теріс кернеу диапазонындағы аралығында өзгереді. Цифрлық микросхема - кіріске түскен сигнал және ... ... ... тек қана екі ... ... ... ... бір және ноль. Әрқайсысына белгілі бір диапазондағы кернеу беріледі. Аналогты - цифрлы микросхема екі түрлі формада ... яғни ол ... - ... ... ... ... р- п ауысуы изоляцияланған планарлы диффузиялы интегралдық микросхемалар:
2.3 Фотоэлектрлік түрлендіргіштер
Фотоэлектрлік түрлендіргіштер деп ... ... ... ... жылулық ағымға байланысты өзгеретін түрлендіргіштерді айтады. Фотоэффект құбылысын 1888жылы орыс ғалымы А. Г. Столетов ашты.
Фотоэлектрлік түрлендіргіштер немесе фотоэлементтер үш ... ... ... ... бар фото - ... ішкі фотоэффектісі бар және фотогальваникалық түрлендіргіштер.
Сыртқы фотоэффектісі бар фотоэлементтер. Олар ішкі ... ... ... фотосезімтал материал қабаты орналасатын вакуумдық немесе газбен толтырылған сфералық шыны баллондар болып табылады. Анод никель сымынан ... ... ... тор түрінде болады. Қараңғыланған күйде фотоэлемент арқылы термоэлектрондық эмиссия (10-12А) және электродтар арасындағы ағыс (10-10... 10-7А) ... ... ... ... ток өтеді. Жарықтанғанда жарық фотондары әсерінен фотокатод ролін электрондаратқарады. Егер анод пен катод арасына кернеу берілсе, онда бұл электрондар электр ... ... ... ... қосылған фотоэлементтің жарықтылығын өзгерткенде сәйкесінше осы тізбектегі фототок өзгереді. ... ... ... ... бірнеше микроамперден аспайды. Фотоэмиссия тогының аса ұлғаюы (1 мА ... ... ... ... ... ... ... бірақ белгілі газдық толтыруға ие. Газ ионизациясы арқасында ... ... ... және фотоэмиссия ұлғаяды. Газбен толтырылған фотоэлементтерге мысалы, ЦГ типіндегі оттегі-цезийлік; вакуумдыққа - ЦВ ... ... және СЦВ ... ... ... ... фотоэффектісі бар фотоэлементтер ереже бойынша қуаты өте аз болғандықтан күшейткіштерді қолдануды талап етеді.
Әртүрлі фотоэлементтеррдің ... ... ... ... ... ... пен ... ағымның арасындағы пропорционалдылық өлшеу құралының сызықты шкаласын алуда ескрілуі қажет 1-3 ... ... ... сақталмайды.
Иондану есебінен күшейген токтың алғашқы фототокка қатынасы мәні 6...7-ге жететін газдық күшею коэффициенті деп аталады.
Газбен толтырылған фотоэлементтердің сезіталдығы вакуммдықтардыкінен ... ... және ... ... ... фотоэлементтің жарықтық сипаттамасы:
1 -- ЦГтипті оттегі-цезийлік;
2 -- СЦВ типті сурьма-цезийлік;
3 -- ЦВ типті вакуумдық
Вакуумдық және ... ... ... вольт-амперлік сипаттамалары (3.2, а, б-сурет) қанығу қисығының ... ... ие. ... фотоэлементтерде жарықтық ағымның токқа түрленуі элементтің қорек кернеуінен тәуелділігі үлкен емес, яғни бұл ... ... ... ... өзгермей қалады.
Газбен толтырылған фотоэлементтердің сезімталдығы корек кернеуінен тәуелді, сондықтан ол тұрақтандырылады және 100...240 В-тан аспауы қажет, себебі бұл ... ... ... ... ... ... ... газбен толтырылған фотоэлементтерден артықшылығы бар вакуумдық фотоэлементтер кең таралған: белгілі диапазонда қорек кернеуінен тәуелділігі, ... ... ... инерциялық.
3.2-сурет. Фотоэлементтердің вольт-амперлік сипаттамалары:
а -- вакуумдық; б - газбен толтырылған
ішкі фотоэффектісі бар ... ... Олар ... ағым ... өз ... ... ... мысалы кадмий селениді түйіндерімен біртектес жартылай өткізгіш пластинка түрінде болады. Ішкі фотоэффект зат ішінде еркін күйінде ... ... ... орбиталарынан жарық кванттарымен соғылатын еркін электрондардың пайда болуымен түсіндіріледі. Материалдағы, мысалы, жартылай өткізгіште еркін электрондардың пайда ... ... ... ... ... Фоторезисторлар жоғары сезімталдыққа және сызықтық вольт-амперлік сипаттамаға ие (ВАС), яғни олардың кедергісі ... ... ... ... ... ... ... инерциялық температураға тәуелді. Температуралық қателікті азайту үшін фоторезисторларды жапсарлас көпір иықтарына қосады.
Ішкі фотоэффект селен Se, ... ... PbS, ... ... CdSe және т.б. ... өткізгіштерде айқын көрінеді. Жарық күшіне байланысты электр кедергісі 100 Ом-нан 1 кОм ... ... ... сезімталдық материалды таңдағанмен анықталады. Сонымен, CdS максимал сезімталдыққа ... ... ... ие болады, сондықтан жарықтар өлшеуішінде қолдануға ыңғайлы. Бұған қарама-қарсы CdSe ... ... ... ... ... ... ал PbS/PbSe фоторезисторларында -- инфрақызыл облыста. Фоторезисторлар қолдану мүмкіндігінің түрлілігін қамтамасыз ету үшін түрлі құрылымдық шешімдерге ие. ... ... ... жоғары (7000 мкА/лмВ-ге дейін), бұл күшейткішсіз, төменгі температуралық коэффициентпен үлкен таралу қуатымен (0,6...0,7 Вт) ... ... ... береді, жұмыс істеу мерзімі шексіз және өте тұрақты. Мұндай фотоэлементтердің кемшіліктеріне үлкен инерциялық пен өте ... шу ... ... ... ... ... және ... - зисторлар). Бұл түрлендіргіштер белсенді жарықсезгіш жартылай өткізгіштер болып табылады, олар фотоэффект нәтижесінде ... ... тиек ... ... ... мен ЭҚК ... (ФД) екі ... жұмыс істейді -- фотодиодтық және генераторлық (вентильдік). Фототранзистор -- ішіне фотодиод пен фототок ... ... екі және көп ... бар ... ... сәулелік энергия қабылдағышы.
Фототранзисторлар фотодиодтар сияқты жарықтық сигналдарды электрлікке түрлендіруде қолданылады. Алайда фототранзисторда екінші р-п-өткелдің ... шуын ... ... сезімталдығы фотодиодатрдыкыне қарағанда екі есе жоғары және олар интегралдық схемалармен электрлік және ... ... ... ... ... ... селендік және күкірт-күмістік түрлері кең таралған. Бұл фотоэлементтер сәулелік энергия әсерінен ток көзіне айналатын қасиетке ие. Осы ... ... ... ... түрлендіргіштерге жатқызуға болады, бірақ фотоэлектрлік түрлендіргіштер тобын бөлу тиімсіз болғандықтан осы бөлімде қарастырған жөн.
Фотоэлементтер жұмысын келесі сипаттамалар бойынша бағалауға ... ... -- ... ... түсетін жарық ағымының интенсивтілігіне тәуелділігі Iф= f(Ф);
Спектрлік сипаттамасы - ... ... ... толқындық ұзындығына тәуелділігі Iф= f(λ);
Жиіліктік (инерциялық) сипаттама - ... ... ... ... интенсивтілігінің өзгеру жиілігіне тәуелділігі I= f(t◦);
вольт-амперлік сипаттама (ВАС) -- ... ... ... Iф= f(U) ... ... - фототоктың фотоэлемен температурасынан өзгеруі Iф= f(t◦);. Алайда температура өзгерісінен ... ... ... да ... ... - фотоэлемент сипаттамаларының оның жұмыс уақытына байланысты өзгеруі.
Фотодиодтық ... ... ... ... ... Сәулелену болмағанда осы кернеу әсерінен аз ғана қөлеңкелік ток өтеді, ал р-п-өткелді жарықтандырғанда бұл ток сәулелену қарқынына байланысты сызықты ... ... ... ФД резистор ретінде қарастырылады және көлеңкелік токтың дрейф әсерін азайтатын көпірлік өлшеу тізбегіне немесе бөлгіштер схемасына қосылады. ... ... ... ... ... ... ... элементтермен жақсы үйлеседі, сондықтан операциялық күшейткіштермен бірігіп ... ... ... орын ... ... ... ... (вентилдік) режимде ФД ток көзі болып табылады. Вентильдік ... ... ... көп ... фототоктарды күшейтусіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Ең көп тарағаны - селендік, күкірттікүмістік және кремнийлік фотоэлементтер. ... ... ... шамамен 400...500 мкА/лм құрайды, ал күкіртті-күміс және кремнийліктерде - 7000 ... ... ... ... және ұзақ жұмыс істейді. Кремнийлік фотоэлементтер инерциясыз (τ = 10-6 с), тұрақты, шу деңгейі ... ... ... бар ... шығысындағы ток күші сызықты сипаттама бөлігінде (3.3-сурет) мына ... ... = ... Ѕф - ... ... ... қосқанда); Ф -- жарықтық ағым.
3.3-сурет. Кремнийлік фотоэлемент үшін тәуелділігі
1000 лк ... үшін ... ... ... ... және 0,1 ...2 ... ... Олардың ПӘК-і 11 %, сондықтан мысалы күн элементтері түріндегі электрондық өлшеу құралдарын электрмен қоректендіру үшін кварцтық сағат, спутник ... т.б. ... Олар ... ... ... қолданылады.
Вентильдік элементтің ықшамдалған қосылу схемасы 3.4-суретте көрсетілген. ... ... Ө ... ... ток көзі ... ... фотоэлемент Ф қысқыштарына тікелей қосылған.
3.4-сурет Вентильдік элементтің ... ... ... ... ... ... 3.5-суретте көрсетілген.
3.5-сурет Фотоэлементтің қосылу схемасы
Фотоэлементтің жарықтану дәрежесіне байланысты вольтметр V көрсеткіштері өзгереді. Тұрақты ток күшейткіштері бар схемалар кедергілер мен ... көзі ... ... өте ... Бұл үлкен өлшеу қателіктерін туғызады, сондықтан фототокты күшейту үшін кедергілер мен кернеу ... ... аз ... ток ... жиі ... ... ... өлшеу қателіктері көздеріне болып табылады:
:: фотоэлементтің қорек көзі кернеуінің тұрақсыздығы;
:: жарық көзі кернеуінің тұрақсыздығы, себебі кернеуден ... ... ... ... фотоэлементтердің уақыт бойынша сипаттамаларының өзгеруі.
Фотоэлектрлiк шығын өлшегiштер. Фотоэлементтерді қолдану сенімді және қарапайым сұйық және газ шығын өлшегіштерді құруға мүмкіндік ... ... ... ... бір шаманың көлемін толтыру ұзақтығын автоматты өлшеуге негізделген шығын өлшегіш схемасы келтірілген. Мұндай құралдың ... ... ... ФС1 төменгі деңгейіне жеткенде сұйықтық жарықтық энергияның бір бөлігін жұтады, оның ... ... Р1 ... ... және 1Р1 ... ... уақыт есептегіші Сч іске қосылады. Калибрленген құбыр жоғарғы фотокедергі деңгейіне ФС2 ... ... ... Р2 ... өшіріледі және оның 1Р2 түйіні есептегішті өшіреді.
3.6-сурет Шығын өлшегіштің принциптік ... ... ... d -- ... ішкі ... Н -- ФС1 және ФС2 ... ... арасындағы қашықтық; -- есептегішпен есептелген ... ... ... ... ... ... ... шығынына сәйкес келуі керек.
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС
ФОТОҚАБЫЛДАҒЫШТАРДЫҢ СПЕКТРЛІК СИППАТТАМАЛАРЫН ЗЕРТТЕУ
(Фотокедергілердің, фотодиодтардың, күн элементтерінің жəне басқа оптоэлектрондық ... ... əр ... ... ... ... ... зерттеу жəне спектрлік сипаттамалары түрі негізінде фотоқабылдағыштың энергетикалық құрылымын жуықтап беру.
Жұмыста қолданылатын құрал жабдықтар:
Монохроматор ИКС-21.
Екі координаталық өзжазғыш ... ... ... ... У2-8M. ... ... көзін қоректендіру блогы.
Координаталық үстел.
Эталон фотоқабылдағыштар: беті көк түсті үлкен күн элементі, жəне жарықталынатын квадрат беті, сұр түсті кіші күн ... ... ... ... ... ... ... ТƏУЕЛДІЛІГІ
Фотонның энергиясы hν рұқсат етілмеген өңірдің Eg енінен кем болғанда негізгі емес ток ... ... жəне оған ... фототок та пайда болмайды. hν жəне λ шамалар бір бірімен hν = 1.24/λ ... ... ... ... ... ... (λгр=1.24/Eg) кезінде де орындалады. Сонымен, фотоқабылдағыштың спектрлік сипаттамасының ұзынтолқындық шекарасы рұқсат етілмеген өңірдің енімен ... ... ... ... ... кему ... ... фотондардын жұтылу дəрежесімен (жұтылу шарттарымен), басқаша айтқанда жарықталынатын бетке түскен фотондардың қандай ... ... ... ... ... емес ток тасымалдаушылардың пайда болуымен
анықталады. Бұл шарт (толық жұтылу шарты) ω

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Көлемі: 29 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 700 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Жартылай өткізгішті диодтар28 бет
Беруші және қабылдаушы оптикалық модульдер10 бет
Жартылай өткізгішті диод5 бет
Жартылай өткізгіштердің меншікті өткізгіштігі48 бет
Стабилитрон. Тунельдік диод22 бет
Сызықты және сызықты емес тізбектердің теориясы21 бет
Тунельдік диодтар22 бет
Әмбебап әуесқой-көкөнісші терморегуляторы11 бет
Жартылай өткізігішті диод3 бет
Шала өткізгішті диод және транзистор. Микроэлектроника туралы түсінік5 бет


Исходниктер
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь