Фотоэлектрлік аспаптар (фоторезисторлар, фотодиодтар)

Кіріспе
1. Фотоэлектрондық аспаптар.
2. Синусоидалы шамалардың әсерлік мәндері
2.1 Векторлық диаграмма әдісі
2.2 Символдық әдіс
3. Қорытынды
Пайдаланған әдебиеттер

Фотоэлектрлік құбылыстар, фотоэффект — электрмагниттік сәуленің затпен әсерлесуі нәтижесінде пайда болатын электрлік құбылыстар.
Бұл құбылыс қатты денелерде, сұйықтықтарда, сондай-ақ газдарда да байқалады. Фотоэлектрлік құбылыстар қатарына рентген сәулелерінің фотоэффектісі мен ядролардың фотоэффекті де жатады. Қатты немесе сұйық денелердің жарық сәулесін (фотондарды) жұтуы нәтижесінде электрондардың бөлініп шығу құбылысы сыртқы фотоэффект делінеді. Мұны 1887 ж. Г.Герц ашқан. Сыртқы фотоэффектіні тәжірибе жүзінде А.Г. Столетов (1888) толық зерттеп, оның бірнеше заңдарын тұжырымдап берген. А.Г.Столетов ашқан фотоэффектінің бірінші заңы былайша тұжырымдалады:
- максимал фотоэлектрлік ток (қанығу фототогы) түскен жарық ағынына тура пропорционал болады.
1905 жылы А.Эйнштейн сыртқы фотоэффект құбылысын жарықтың кванттық теориясы тұрғысынан түсіндіріп берді. Сыртқа қарай бөлініп шыққан электронның максимал кинетик. энергиясының (Емак) шамасы электронға берілген фотонның энергиясы (hv) мен шығу жұмысының (φ) айырымына тең (Емак=hv–φ) екендігі тәжірибе жүзінде дәлелденді. Сыртқы фотоэффектінің бұл екінші заңы, яғни Эйнштейн заңы былайша тұжырымдалады:
- фотоэлектрондардың максимал энергиясы түскен жарық жиілігіне сызықты тәуелді болып өседі және оның қарқындылығына байланысты болмайды.
Ішкі фотоэффект (фотоөткізгіштік) кезінде жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерге түскен жарық (фотон) оларда жұтылады да, сыртқа қарай электрондар бөлініп шықпайды. Сөйтіп, жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің электр өткізгіштігі өзгереді. Ішкі фотоэффектіні 1873 ж. америка физигі У.Смит байқаған. Жарық әсерінен кедергісі кемитін жартылай өткізгіштер фотокедергілер деп аталады. Металл электрод пен сұйық шекарасында байқалатын фотогальваникалық эффектіні 1839 ж. француз физигі А.Э. Беккерель ашты. Ал екі қатты дене шекарасындағы мұндай құбылысты 1876 ж. ағылшын физиктері У.Адамс пен Р.Дей байқаған. Екі заттың түйіскен жеріне жарық түсірілген кезде фотоэлектрлік қозғаушы күш пайда болады. Мұндай зат ретінде әр түрлі жартылай өткізгіштер (электрондық және кемтіктік) немесе жартылай өткізгіш пен металл алынады. Фотогальваник. эффектіге негізделіп жасалған фотоэлектрлік құрылғылар вентильді фотоэлементтер деп аталады.

1. Электроника, радиотехника және байланыс. — Алматы: «Мектеп» баспасы, 2007
2. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов. - М., Энергия, 1973.
3. Электротехника. Мұхити И.М.-Алматы, Эверо, 2005.
4. Электротехниканың теориялық негіздері. Ахметов А,К.,Қабақова Т.А. - Астана, «Астана полиграфия» ЖАҚ, 2004ж.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министрлігі
Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
Ақпараттық - коммуникациялық технологиялар факультеті
Автоматика және есептеу техникасы кафедрасы

Пән: Электротехника, электроника және автоматика негіздері

СӨЖ №5
Тақырыбы: Фотоэлектрлік аспаптар (фоторезисторлар, фотодиодтар)

Орындаған:
Тексерген:
Күні:

Семей - 2016 ж.
Мазмұны
Кіріспе
1. Фотоэлектрондық аспаптар.
2. Синусоидалы шамалардың әсерлік мәндері
2.1 Векторлық диаграмма әдісі
2.2 Символдық әдіс
3. Қорытынды
Пайдаланған әдебиеттер
Кіріспе

Фотоэлектрлік құбылыстар, фотоэффект -- электрмагниттік сәуленің затпен әсерлесуі нәтижесінде пайда болатын электрлік құбылыстар.
Бұл құбылыс қатты денелерде, сұйықтықтарда, сондай-ақ газдарда да байқалады. Фотоэлектрлік құбылыстар қатарына рентген сәулелерінің фотоэффектісі мен ядролардың фотоэффекті де жатады. Қатты немесе сұйық денелердің жарық сәулесін (фотондарды) жұтуы нәтижесінде электрондардың бөлініп шығу құбылысы сыртқы фотоэффект делінеді. Мұны 1887 ж. Г.Герц ашқан. Сыртқы фотоэффектіні тәжірибе жүзінде А.Г. Столетов (1888) толық зерттеп, оның бірнеше заңдарын тұжырымдап берген. А.Г.Столетов ашқан фотоэффектінің бірінші заңы былайша тұжырымдалады:
максимал фотоэлектрлік ток (қанығу фототогы) түскен жарық ағынына тура пропорционал болады.
1905 жылы А.Эйнштейн сыртқы фотоэффект құбылысын жарықтың кванттық теориясы тұрғысынан түсіндіріп берді. Сыртқа қарай бөлініп шыққан электронның максимал кинетик. энергиясының (Емак) шамасы электронға берілген фотонның энергиясы (hv) мен шығу жұмысының (φ) айырымына тең (Емак=hv - φ) екендігі тәжірибе жүзінде дәлелденді. Сыртқы фотоэффектінің бұл екінші заңы, яғни Эйнштейн заңы былайша тұжырымдалады:
фотоэлектрондардың максимал энергиясы түскен жарық жиілігіне сызықты тәуелді болып өседі және оның қарқындылығына байланысты болмайды.
Ішкі фотоэффект (фотоөткізгіштік) кезінде жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерге түскен жарық (фотон) оларда жұтылады да, сыртқа қарай электрондар бөлініп шықпайды. Сөйтіп, жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің электр өткізгіштігі өзгереді. Ішкі фотоэффектіні 1873 ж. америка физигі У.Смит байқаған. Жарық әсерінен кедергісі кемитін жартылай өткізгіштер фотокедергілер деп аталады. Металл электрод пен сұйық шекарасында байқалатын фотогальваникалық эффектіні 1839 ж. француз физигі А.Э. Беккерель ашты. Ал екі қатты дене шекарасындағы мұндай құбылысты 1876 ж. ағылшын физиктері У.Адамс пен Р.Дей байқаған. Екі заттың түйіскен жеріне жарық түсірілген кезде фотоэлектрлік қозғаушы күш пайда болады. Мұндай зат ретінде әр түрлі жартылай өткізгіштер (электрондық және кемтіктік) немесе жартылай өткізгіш пен металл алынады. Фотогальваник. эффектіге негізделіп жасалған фотоэлектрлік құрылғылар вентильді фотоэлементтер деп аталады.

1. Фотоэлектрондық аспаптар

Фотоэлектрондық аспаптар -- оптикалық ауқымдағы электромагниттік сәулеленудің энергиясын электр энергиясына түрлендіретін немесе көрінбейтін сәулелердегі кескіндерді көрінетін кескіндерге түрлендіретін электровакуумдық немесе шалаөткізгіш аспаптар.
Фотоэлектрондық аспаптар ақпаратты сақтауға, жинауға, таратуға және қайталап шығаруға арналған. Фотоэлектрондық аспаптардың жұмыс қағидасы фотоэффектіге негізделген. Фотоэлектрондық аспаптарға әр түрлі фотоэлементтер, фотоэлектрондық көбейткіштер, фоторезисторлар, фотодиодтар, электронды-оптикалық түрлендіргіштер және т.б. жатады.

1.1 Фоторезисторлар

Фоторезистор - жұмысы ішкі фотоэффектіге негізделген, жарық әсерінен электрлік кедергісі кеміп, электр өткізгіштігі артатын шалаөткізгіш аспап. Фоторезистордың негізгі бөлігі -- шалаөткізгіш материалдың (кадмий және қорғасын сульфиді, кадмий селениді, висмутты-күкіртті және т.б.) жұқа фотосезімтал қабаты.

Фоторезисторлар (фотокедергілер) сəуле қабылдағыштың ең қарапайым түрі болып табылады. Олардың жұмысы фотоөткізгіштік құбылысына негізделген.
Фоторезисторлардың симметриялы вольтамперлік сипаттамасы былайша
І = Go *U + G*U = Іқар. + Іф = Іқар + S*Ф, (1.1.1)
өрнекпен сипатталады, мұнда Іқар - қараңғыдағы ток, S - сезгіштік, Ф - фотондар ағыны.
Фототок сəуле ағыны интенсивтілігімен Іф=A*Фγ түрінде байланысты, мұнда А-пропорционалдық коэффициенті, γ - энергетикалық сипаттаманың бейсызықтылығын сипаттайтын коэффициент. Əр түрлі жарықталынуда энергетикалық сипаттаманың мынадай учаскелері болуы мүмкін: əсіре сызықтық (γ 1), сызықтық (γ=1) жəне субсызықтық (γ 1). Заттың құрамын таңдай отырып, сызыктық энергетикалық сипаттамалары бар фоторезисторларды жасауға болады. Іқар ток омдық сипатта болғанда, Іқар жəне Іф токтардың арасындағы кезкелген қатынас кезінде де жарықтық вольтамперлік сипаттама (ВАС) сызықты болады. Жарықталыну жоғары болған кезде фототоктың өсуі жарық ағынының өсуінен қалыс қалады, энергетикалық сипаттамасында қанығу тенденциясы байқалады, бірақ нағыз қанығу учаскесі жоқ. Фоторезисторларды практикада қолданғанда жарықталыну кезінде , кедергінің өзгерісінің (RRқар=ІқарІ) есілігі жəне кедергінің салыстырмалы өзгерісі өте манызды. Сонымен қатар осы шамалар резистордың сезгіштік мөлшері де болып табылады (R - оның жарықтағы кедергісі). R=f(Ф) тəуелділік сипаты энергетикалық сипаттамаға ұқсас.

1.2 Фотодиодтар

Фотодиод - жұмыс істеуі бекітуші қабаттағы фотоэффектіге негізделген фотоэлектрондық аспап. Құрылымы қарапайым p-n өткелдегідей. Германий немесе кремнийден жасалады, көбінесе кремнийден, өйткені оның түрлендіру еселігі жоғары.

Жарықпен екі бағытта әсер етуге болады: а) p-n өткелге параллель, бірақ бұл жағдайда барлық процестер бетіндегі кішігірім облыста жүреді; б) p-n өткелге перпендикуляр, облыстардың бірі сәулелерге арналып мөлдір етіп жасалады. Фотодиодтар екі түрлі жұмыс әлпінде пайдаланылады: сыртқы қорек көзінсіз фотогенератор ретінде және сыртқы қорек көзімен фототүрлендіргіш ретінде. Фотодиод, қарапайым диод секілді, бір р-п ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.