Без рубрики, Різне

Фотоелектронні прилади (фоторезистори, фотодіоди, фототранзистори) . БЛОГ

13.04.2017

Фотоелектронні прилади (фоторезистори, фотодіоди, фототранзистори)

Робота фотоэлектронных приладів заснована на явища, що викликаються дією променистої енергії. За характером дії світлового потоку на фотоелектронний прилад розрізняють прилади з фотоефектом: внутрішнім — на основі напівпровідників. у яких під дією фотонів відбувається генерація носіїв зарядів — електронів провідності і «дірок»; зовнішнім, у яких під дією світлового потоку виникає фотоелектронна емісія.

До фотоелектронним приладів з внутрішнім фотоефектом відносяться фоторезистори, фотогальванічні елементи, фотодіоди, фототранзистори і фототиристоры.

До фотоелектронним приладів із зовнішнім фотоефектом відносяться електровакуумні і газонаповнені фотоелементи і фотоелектронні помножувачі.

Що таке фоторезистори?

Фоторезистори мають властивість змінювати свою електропровідність під дією світлового потоку. Матеріалом для фоторезисторів служать селен, сірчистий свинець, сірчистий кадмій, сірчистий вісмут та інші напівпровідники. Для виготовлення фоторезистора на ізоляційну пластину методом напилення наносять шар напівпровідника, на який, в свою чергу наносять шар металу (платини, золота) у вигляді двох гребінок.

Безпосередній контакт між гребінками відсутня, в результаті між зубцями гребінок виявляється шар світлочутливого напівпровідника. При освітленні шару напівпровідника збільшується кількість електронів, що переходять у зону провідності, збільшується електропровідність, внаслідок чого змінюється опір між напиленими ділянками металу.

Вольт-амперні характеристики фоторезисторів лінійні. На рис. 1 показано пристрій фоторезистора (вид а), схема його включення (вид б) і вольт-амперна характеристика (вид). В умовному позначенні фоторезисторів є літери російського алфавіту — ФС.

Рис.1. Фоторезистор

Що таке фотодіоди?

Фотодіоди — напівпровідникові прилади, в основу дії яких покладено властивість електронно-діркового переходу змінювати зворотне опір під дією світлового потоку. На рис. 2 показано пристрій (вид а) і схема включення (вид б) фотодіода. Коли фотодіод не освітлений, у ланцюга резистора R проходить зворотний струм дуже невеликої величини.

Рис.2. Фотодіод

При освітлені фотодіода збільшується число «дірок» в області напівпровідника з електронною провідністю. При включенні напруги ці «дірки» проходять через електронно-дірковий перехід, викликаючи збільшення струму в ланцюзі навантаження.

Фотодіоди можуть працювати в двох режимах: режим А характеризується відсутністю зовнішнього джерела напруги. фотодіод працює як вентильний фотоелемент; режим характеризується роботою фотодіода з зовнішнім джерелом напруги і називається фотодиодным. При освітлені фотодіода його струм зростає за рахунок фотоструму приблизно пропорційно освітленості.

В умовному позначенні фотодіодів є літери російського алфавіту — ФД.

Що таке фототранзистори?

Фототранзистори являють собою напівпровідникові прилади з двома р — n — переходами. Опроміненню піддається область бази. Під дією світла в базовій області утворюються вільні носії зарядів -електрони і «дірки». «Дірки», прямуючи до колекторному переході, проходять в область колектора і викликають збільшення зворотного струму Ir. Якщо напруга між базою і емітером незмінно, то робота фототранзистора аналогічна роботі фотодіода. Такий фототранзистор не має виведення бази, але має підвищену чутливість порівняно з фотодіодом. Висновок бази в фототранзисторах використовують для створення зміщення, необхідного для одержання лінійної характеристики при вимірюванні малих світлових сигналів.

В умовному позначенні фототранзисторів є літери російського алфавіту — ФТ.

Фотодіоди і фототранзистори використовують в якості чутливих елементів в системах телеконтролю, автоматичних пристроїв, апаратури зчитування числового матеріалу, фототелеграфии і т. д. Основний їх недолік — залежність параметрів від температури.

Вентильні фотоелементи

Вентильні фотоелементи являють собою напівпровідникові пристрої, в яких світлова енергія безпосередньо перетворюється в електричну. Вони не вимагають сторонніх джерел струму, так як самі є ними.

Вентильний фотоелемент складається з металевої пластини, що служить одним електродом, з шаром напівпровідника, поверх якого нанесений другий напівпрозорий електрод, найчастіше виконаний напиленням шару золота у вакуумі. Замикаючий шар утворюється на кордоні напівпровідникового шару і напівпрозорого електрода.

В якості напівпровідникового матеріалу застосовують сірчисті і селенистые з’єднання. Світлова енергія, яка проникає через напівпрозорий шар металу на електронно-дірковий перехід, іонізує атоми кристалічної напівпровідника, створюючи при цьому нові пари носіїв заряду- електрони і «дірки». Це призводить до утворення надлишку «дірок» в шарі р і надлишку електронів у шарі n. Різниця потенціалів між шарами р і n викликає струм, величина якого пропорційна освітленості фотоелемента.

Вентильні фотоелементи застосовують для виготовлення сонячних батарей, безпосередньо перетворюють сонячну енергію в електричну. На судах вентильні фотоелементи застосовують в якості датчиків в апаратурі фотоелектронної автоматики, фотоелектричних і релейних схемах. Фотоелементи із зовнішнім фотоефектом на судах не застосовують.

Короткий опис статті: фотодіод Що таке фоторезистори, фотодіоди і фототранзистори, і в чому їх відмінність?

Джерело: Фотоелектронні прилади (фоторезистори, фотодіоди, фототранзистори) | БЛОГ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА

Також ви можете прочитати