Фотодиод түрлері

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

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

СӨЖ №2

Пән: Электроника
Тақырыбы: Фотоэлектрлік аспаптар (фоторезисторлар, фотодиодтар).

Орындаған: Әбдікәрім Ә. Қ
Топ: АУ-601
Тексерген: Турусбекова Б. Ш.

Семей 2018
Жоспар:
Кіріспе 3-4-бет
1. Фотоэлектрлік құбылыстар, фотоэффект 4-6-бет
2. Фотоэлектрлік аспаптар. 6-бет
3. Фоторезисторлар 6-7-бет
4. Фотодиодтар 7-10-бет
Қорытынды 11-бет
Пайданылған әдебиеттер 12-бет

1. Кіріспе
Түскен жарық ықпалынан заттан электрондардың бөлініп шығу құбылысын фотоэлектрлік эффект деп атаймыз. 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 жылы Г. Герц ашқан. Сыртқы фотоэффектіні тәжірибе жүзінде А.Г. Столетов (1888) толық зерттеп, оның бірнеше заңдарын тұжырымдап берген:
1.Фотоэлектрондардың алғашқы максимал жылдамдығы фотокатодқа түскен жарықтың интенсивтігіне тәуелді болмай, тек жарықтың тербеліс жиілігіне байланысты анықталады.
2.Бірлік уақыт ішінде катодтан бөлініп шыққан фотоэлектрондар саны түскен жарық интенсивтігіне пропорционал болады(өйткені қанығу тогі жарық ағыны қуатына пропорционал).
3.Кез келген заттың әлі де болса фотоэффект құбылысын қоздыра алатын жарық жиілігін υ фотоэффектінің қызыл шекарасы деп атайды.

1-сурет. Сыртқы фотоэффект
1905 жылы А.Эйнштейн сыртқы фотоэффект құбылысын жарықтың кванттық теориясы тұрғысынан түсіндіріп берді. Сыртқа қарай бөлініп шыққан электронның максимал кинетикалық энергиясының (Емак) шамасы электронға берілген фотонныңэнергиясы (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.
Сонымен фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы жарықтың тербелістер жиілігіне тәуелді болады, өйткені катодқа түскен жарықтың тербеліс жиілігі көп болса, электрондардың жылдамдығы да соғұрлым көп болады.
Ішкі фотоэффект мазмұнын былайша түсіндіруге болады: кристалдарға немесе жартылай өткізгіштерге жарық сәулелері түскенде жарық жұтылады да, олардың құрамындағы кейбір электрондар сыртқа ұшып шықпағанымен, босанып,толы зоналардан өткізгіштік зоналарға ауысып қозғалады. Осының нәтижесінде жартылай өткізгіштердің электрлік кедергісі кемиді де, электр өткізгіштігі артады. Олай болса, жарық әсерінен кедергісі кемитін жартылай өткізгіштер фотокедергілер деп аталады.

2-сурет. Ішкі фотоэффект

1. Фотоэлектрлік құбылыстар, фотоэффект
Енді фотоэлектрлік құбылыстың басқа да түрлері бар, енді соларды қарастырайық.
Вентильдік фотоэффектіде сыртқы фотоэффект сияқты жарықтың әсерінен заттың бетінен фотоэлектрондар бөлінеді, бірақ олар сыртқа ұшып шықпай, тек тежеуіш қабат деп аталатын өте жұқа қабаттан бір беткей ғана өтеді де, сол қабаттың үстіне орнатылған металл пластинаны зарядтайды, сөйтіп фотоэлектрондар тежеуіш қабаттан кері қарай өте алмайды. Ал жарық түскенде жартылай өткізгіш пен металл пластина аралығында электр өрісі болмайды.

3-сурет. Фотоэффектті зерттеу тәжірибесінің сызбасы.
Эйнштейннің пікірінше әрбір фотоэлектрондар тек бір фотон энергиясын жұта алады.Сөйтіп жұтылған фотон энергиясы (hυ) фотоэлектронды металл бетінен бөліп шығаратын шығу жұмысына (Аш) және оның кинетикалық энергиясына айналады. Олай болса, Эйнштейн теңдеуі мына түрде жазылады:
hυ=Aш+mv2.
Егер жарықтың жиілігі υ белгілі бір минимал υсмәнінен артық болса ғана, кез келген зат үшін фотоэффект байқалады. Фотоэлектронды металдан, оған кинетикалық энергия берместен бұрын шығарып алу үшін, Аш шығу жұмысы істелуі керек. Олай болса жарық квантының энергиясы бұл жұмыстан артық болуға тиіс:
ЋυсАш.
Сөйтіп шектік жиілік υс-фотоэффектінің қызыл шекарасы деп аталады. Оны мына өрнек арқылы жазамыз:
υс=Ашh.
Шығу жұмысы (Аш) заттың тегіне тәуелді. Сондықтан түрлі заттар үшін фотоэффектінің шектік жиілігі (υс) түрліше болады.
Электрлікте жарық сигналын түрлендіретін сәуле шығаратын қабылдағыш фотоэлемент деп аталады. Сыртқы фотоэффект вакуумды фотоэлементтің әрекет жасау принципінің негізіне қойылған. Вакуумды фотоэлемент фотокод қызметін атқаратын фотоэлектрлік сезгіш қабат 2 және анод қызметін атқаратын электрондар коллекторы 3 ішкі қабырғасына
қойылған шыны баллоннан 1 тұрады. Баллонда 10мм сын.бағ. қысымы кезінде вакуум пайда болады. Егер фотоэлементкке ке кернеуді қоссақ, онда фотокодтың жарықталуы кезінде тізбекте ток пайда болады. Сыртқы фотоэффектілі фотоэлементтердің негізгі сипаттамасы мыналар болады:
1. Интегралды S=dIdФ және спектралды S=dIdФ сезімталдылық. Мұндағы dΙ - жарық ағынының dΦ өлшеміне өзгеру арқасында болатын фотоағынның өзгерілуі, dФ - толқын ұзындығы λ монохроматты ағынның өзгерісі.
2. Жарықтық сипаттама - фототоктың жарық ағынына тәуелділігі (фотоэлементтегі кернеу тұрақты болған кезде).
3. Вольт-амперлік сипаттама -- фототоктың фотоэлементтегі кернеуге тәуелділігі (тұрақты жарық ағыны кезінде).
Вакуумды фотоэлементтің маңызды артықшылығы- ол оның жоғарғы тұрақтылығы және жарық ағынының фототокпен сызықты байланысы.Бірақ олардың сезімталдылығы үлкен емес (жарық ағынының 1лм-ге 20-100 мкА шегінде). Фотоэлементтерді техникалық қолданудың көптеген жағдайында ең алдымен фотоэлементтердің өзіндегі әлсіз фототоктарды күшейтуде қажеттілік туады. Төмен қысымда (10 мм сын.бағ.) фотоэлемент қандай да бір инертті газбен толтырылады. Катодтың әсерінен болған фотоэлектрондар электр өрісінен үдемелі қозғала отырып, газ молекулаларын иондау арқасында ток күшейеді, бұдан жаңа электрондар пайда болады.Газға толтырылған фотоэлементтердің сезімталдылығы бірнеше есе жоғары, бірақ олар үлкен инерттілікке және сызықты емес вольт-амперлік сипаттамаға ие болады. Қосымша электрондардан екінші ретті электронды эмиссия көмегімен алынған бастапқы фототоктың басқа күшею әдісі фотоэлектронды көбейтінділер (ФЭК) деп аталатын құрылғы негізінде жатыр. Осындай 10-15 электрод болуы мүмкін. Мұндай жүйенің күшейткіш коэффициенті 10 - 10 - ға жетеді, ал ФЭК-нің интегралды сезімталдылығы 1 люменде 1000-даған амперге жетеді. Бұл азды жарық тіркеуге мүмкіндік береді. Біркаскадты және көпкаскадты фотокөбейткіштер қазіргі кезде кең қолданылады.

2. Фотоэлектрлік аспаптар.
Фотоэлектрондық аспаптар - оптикалық ауқымдағы электромагниттік сәулеленудің энергиясын электр энергиясына түрлендіретін немесе көрінбейтін (мысалы, инфрақызыл) сәулелердегі кескіндерді көрінетін кескіндерге түрлендіретін электровакуумдық немесе шалаөткізгіш аспаптар. Фотоэлектрондық аспаптар ақпаратты сақтауға, жинауға, таратуға және қайталап шығаруға арналған. Фотоэлектрондық аспаптардыңжүмыс қағидасы фотоэффектіге негізделген. Фотоэлектрондық аспаптарға әр түрлі фотоэлементтер, фотоэлектрондық көбейткіштер, фоторезисторлар, фотодиодтар, электронды-оптикалық түрлендіргіштер және т.б. жатады. Сәуле шашатын диод ауысуы аймағынын энергия кванттарын шашатын диод. Жарық диоды корінетін спектр аймағында,ал инфрақызыл диод корінбейтін спектр аймағында жарық шашатын диод.заряд тасымалдағыштардың рекомбинациялануы энергия ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.