загрузка...
загрузка...
На головну

Основні характеристики і параметри фоторезисторів

Дивіться також:
  1. Call ім'я підпрограми (фактичні параметри).
  2. I. Основні завдання та напрямки внутрішньої політики.
  3. I. Основні права громадян
  4. I. Функції держави - це основні напрямки його діяльності, в яких виражаються сутність і соціальне призначення держави в суспільстві.
  5. II. Основні методи конкурентної боротьби
  6. II. ОСНОВНІ РОЗРАХУНКИ ВЕЛИЧИН ІНДИВІДУАЛЬНОГО ПОЖЕЖНОГО РИЗИКУ
  7. II. Основні типи екосистем суші.
  8. II. Основні фактори, що визначають державну політику в галузі забезпечення хімічної і біологічної безпеки
  9. II. Основні цілі і завдання Програми
  10. II. Основи віровчення ісламу. Основні течії в ісламі.
  11. II.1. Основні хімічні елементи, що входять до складу нафт і газів
  12. III). ОСНОВНІ ВІХИ ІСТОРІЇ РОСІЇ.

1. Темновое опір фоторезистора Rтим, Т. Е. Опір при відсутності освітлення (Rтим = 104? 108 Ом).

2. Максимально допустима потужність розсіювання Рmaxmax = 0.05 ? 0.10 Вт).

3. Максимальна робоча напруга Umax (Umax = 10 ? 100 В).

4. спектральна характеристика, Т. Е залежність фотоструму Iф фотопроводимости ?ф або фотосопротивления Rф = 1 / ?ф від довжини хвилі падаючого світла. Максимуми цих характеристик лежать у видимій або інфрачервоній частинах спектра (рис. 2).

5. Світлова характеристика фоторезистора, Т. Е. Залежність фотоструму або фотопровідності від величини освітленості Iф = f(Е) Або ?ф = f(Е) (Або падаючого світлового потоку Ф = ЕS) При постійній напрузі, доданому до резистору (рис. 6).

При малих освітленості світлові характеристики близькі до лінійних. При великих освещенностях починається відступ від лінійності і залежність фотоструму (фотопровідності) може бути описана законом (1.5)

 (1.9)

На практиці зазвичай використовують інтегральні світлові (люкс-амперні) характеристики фоторезисторів, отримані при освітленні фоторезистора світлом лампи розжарювання, шляхом утворення якої нагнітаючи до температури Т = 2849 К (рис. 6).

6. інтегральна чутливість Kінт фоторезистора, т. е. ставлення фотопроводимости до величини освітленості його поверхні

. (1.10)

При визначенні інтегральної чутливості освітлення фоторезисторов виробляють лампою розжарювання, шляхом утворення якої нагріта до 2840 К.

З світловий характеристики слід, що інтегральна чутливість фоторезисторів спадає зі збільшенням освітленості.

7. Кратність зміни опору, т. е. ставлення

Rтим/Rcв = Ic/Iт, (1.11)

де Rтим - Темновое, а Rcв - Світлове опір, які определяяются в темряві і при освітленості Е = 200 лк відповідно.

8. Постійна часу спаду фотоструму ?, т. е. час, протягом якого фотострум зменшується в e раз після припинення освітлення фоторезистора. Постійна часу ? характеризує інерційність фоторезистора і визначається часом життя неосновних носіїв. Фоторезистори різних типів мають постійні часу від 0.1 до 100 мс.

2. ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ властивості p-n-переходить

2.1. Вплив світла на p-n-перехід

Зонна діаграма освітленого p-n-переходу з "товстої" базою l > Ln, де l - Товщина бази, а Ln - Середня довжина дифузії електронів в базі, приведена на рис. 7.

В невироджених легованих напівпровідниках концентрації основних носіїв nn и pp (Електронів в n-області і дірок в р-області) великі в порівнянні з концентрацією власних носіїв ni и pi: nn >> ni и pp >> pi. На межі поділу р- і n-область утворюється шар, збіднений основними носіями заряду, який називається р-n-переходить. між р- і n-область виникає електричне поле Е і контактна різниця потенціалів ?0, Створені неcкомпенсірованнимі зарядами донорних і акцепторних домішок в збідненим шарі. потенціал n-області позитивний по відношенню до р-області (в збідненим шарі).

через р-n-перехід відбувається дифузія основних носіїв заряду (електронів з області n- в область р-полупроводніка і дірок з області р- в область n-полупроводніка) і дрейф неосновних носіїв (електронів з р- в n-область і дірок з n- в р-область). Таким чином, через р-n-перехід протікають чотири струму: два дифузійних (InD и IpD) І два дрейфовий (InE и IpE). У стані термодинамічної рівноваги виконується принцип детального рівноваги: кожна з компонент струму (і електронна In = InD-I = 0 і діркова Ip = IpD-I = 0) дорівнюють нулю і загальний струм I = In+Ip дорівнює нулю.

При поглинанні квантів світла в p-n-переході і в прилеглих до нього областях напівпровідника, утворюються нові носії заряду - пари електрон-дірка. Неосновні носії, що виникли в прилеглих до p-n-переходить областях, що не перевищують середній дифузійної довжини Ln для електронів і Lр для дірок, дифундують до p-n-переходить і проходять через нього під дією електричного поля Е. При цьому зростає дрейфовий струм через р-n-перехід на величину Iф. величина фотоструму Iф пропорційна числу квантів світла, поглинених в шарі L = Ln+d+Lр (Рис. 7):

Iф = Q??kSLN = q??kSLФ?/ H? = K?Ф?, (2.1)

де ? - квантовий вихід, k - коефіцієнт поглинання світла, ? - коефіцієнт перенесення, що враховує частку непрорекомбініровавшіх носіїв заряду від загальної кількості носіїв, що виникли під дією світла, S - площа p-n-переходу.

Таким чином, освітлення напівпровідника приводить до порушення термодинамічної рівноваги. Виниклий в результаті світловий генерації пар електрон-дірка фототок призводить до накопичення основних носіїв заряду в n- і р-область напівпровідника, між якими виникає додаткова (до контактної ?0) Різниця потенціалів (фото-ЕРС) ?ф, Що знижує загальну різницю потенціалів p-n-переходу ? = ?0-?ф і зменшує величину потенційного бар'єру q? = q(?0-?ф) Для основних носіїв. Внаслідок цього зростає дрейфовий струм основних носіїв InDф и IpDф (Рис. 6, точкові пунктири).

У стаціонарному стані потоки зарядів через p-n-перехід в обох напрямках врівноважують один одного

 -Iф-InE-IpE+InDф+IpDф = 0. (2.2)

між р- и n- Областями напівпровідника встановлюється різниця потенціалів - фото ЕРС ?ф.

2.2. фотодіоди

Фотоелектричний напівпровідниковий прилад з одним p-n-переходить називається фотодиодом.

Структурна схема фотодіода і його зображення на принципових схемах наведені на рис. 8.

вольтамперная характеристика p-n-переходу (рис. 9) може бути записана у вигляді:

. (2.3)

При зворотному зсуві p-n-переходу різко зростає потенційний бар'єр для основних носіїв заряду і струм через перехід визначається потоком неосновних носіїв, які проходять через нього під дією електричного поля Е. Темновий зворотний струм через фотодіод дорівнює Is; при висвітленні зворотний струм зростає на величину Iф за рахунок появи додаткових неосновних носіїв заряду

Iобр = Is+Iф. (2.4)

Величина зворотного струму майже не залежить від прикладеної напруги. Світлова характеристика фотодіода Iобр = f(Е) Є лінійною в широкому діапазоні зміни освітленості Е. Це пов'язано з тим, що товщина бази фотодіода істотно менше середньої довжини дифузії неосновних носіїв заряду l < Ln (Фотодіод з "тонкою" базою). Тому практично всі виниклі в базі в результаті світловий генерації, неосновні носії доходять до p-n-переходу і беруть участь в утворенні фотоструму.

При прямому зміщенні p-n-переходу знижується потенційний бар'єр і через p-n-перехід починає протікати струм, створений дифузією основних носіїв заряду. при напрузі U = ?ф дифузний струм повністю компенсує дрейфовий струм і результуючий струм через перехід дорівнює нулю (2.2).

при U > ?ф прямий струм швидко зростає і вольтамперні характеристики освітленого і затемненого фотодіодів практично збігаються.

У більшості застосувань фотодіоди використовують в режимі зворотного зсуву p-n-переходу (рис. 10). Якщо світловий потік модулювати, на опорі навантаження Rн з'являється напруга сигналу, пропорційне змінам світлового потоку.

Одним з основних параметрів фотодіода є інтегральна чутливість

Кф = Iф/Ф. (2.5)

Перевагою фотодіодів в порівнянні з фоторезисторами є їх мала інерційність. Інерційність дифузійних діодів визначається в основному часом дифузії неосновних носіїв заряду через базу і має порядок десятків наносекунд.

спектральна характеристика фотодіодів (рис. 3) при великих довжинах хвиль обмежується шириною забороненої зони ?поріг = hc/ ?W. В області малих довжин хвиль - великим показником поглинання і збільшенням швидкості поверхневої рекомбінації зі зменшенням довжини хвилі.

Фотодіоди знаходять широке застосування в вимірювальної техніки (фотометрія), автоматиці, пристроях сигналізації, волоконно-оптичних лініях зв'язку, обчислювальної техніки (фотосчітивающіе пристрою CD, сканери), і т. Д. Перспективним напрямком є виготовлення фотодіодів на основі випрямляє контакту метал - напівпровідник або гетероперехода. Це дозволяє підвищити їх швидкодію, збільшити чутливість і отримати ширшу спектральну характеристику.

фоторезистори «-- попередня | наступна --» напівпровідникові фотоелементи
загрузка...
© om.net.ua