37. Оэ. Фотоприемники: основные характеристики и параметры, принцип работы. Фоторезисторы.

Для преобразования световых импульсов в эл.ток (составляющая часть оптронов). Все многообразие оптронов создается за счет фотоприемников, т.к. их фотоприемные возможности гораздо больше, чем светоизл. диодов.

ФП:

• фоторезисторы;

• фотодиоды;

• фототранзисторы;

• фототиристоры.

Т.к. фотоприемники реагируют на опр. часть спектра у/ф, видимого или и/кр. излучения, то работа их характеризуется спектральной характеристикой. При подборе для совместной работы ФП и СИ д.б. строго согласованны их спектральные характеристики.

По воздействию на них уровня освещенности:

1) Внутренний фотоэффект (изм. эл-проводность вещества при воздействии оптического излучения);

2) …..

3) Внешний фотоэффект – под воздействием освещенности п/п испускает в окр. пространство , используется в вакуумных приборах, газонаполненных лампах.

ФОТОРЕЗИСТОР.

п /п прибор, эл-проводность которого определяется его освещенностью внешним источником у/ф, видимого и и/кр. излучения.

ФР – пластина п/п, в затемненном п/п под возд. тепл. энергии образуется свободные пары -дырка, которые при достаточной их концентрации перемещаются с одного уровня на другой в зависимости от концентрации и характеристик примеси, сост. этот п/п. Валентные , уходя на примесные уровни, повышают дырочную проводимость (увел. конц. дырок). Уход с примесных уровней в зону проводимости влечет за собой увеличение проводимости. Создается как правило, эл-проводность одного типа. В рассмотренном случае увел. конц. основных носителей заряда приводит к появлению темнового тока (I_Т). При воздействии на пластину п/п светового потока число пар -дырка резко возр., увел. переход из валентной зоны в зону проводимости. Сам по себе процесс перехода с одного уровня на другой создает эффект, который создает возможность образования новых пар -дырка. В результате увел. проводимость. Ток, возникающий под воздействием освещенности, называется фототоком. I_ОБЩ=I_Ф + I_Т.

Ф Р – инерционные приборы, частоты 100 Гц – 1 КГц.

Характеристики ФР:

1) ВАХ: I=f(U), при Ф=const

При Ф=0 – темновой ток.

При малых U зависимость почти линейная.

2) I=f(Ф), I=f(E) – люкс-амперная хар-ка, при U=const

где Е – освещенность.

I_Ф=cФ^1/2 + I_Т , где с – коэф. пропорциональности.

3 ) Пороговые характеристики – при каком мин. уровне освещенности через структуру проводника начинает протекать фототок, который м.б. зафиксирован на уровне собственных шумов ФР.

4) Спектральная – зависимость чув-ти ФП от длины волны того или иного спектра, с которым работает прибор.

Чувствительность – отношение вх. величин прибора к вых. или отношение их приращений.

Токовая чувствительность: S=(ΔI_Ф /ΔЕ)^-1

Чувствительность бывает:

• интегральная (изл. осущ-ся не монохроматическим источником);

• монохроматическая.

38. Оэ. Фотодиоды: режимы работы, характеристики, параметры, применение.

А налогичны структуре обычного p-n перехода, при отсутствии внешнего воздействия (Ф=0) в структуре имеется начальная концентрация основных носителей зарядов – дырок в N и в Р. Они образуют равновесное состояние с фиксированной величиной контактной разности потенциалов в области p-n перехода – равновесные заряды. Воздействие освещенности приводит к тому, что часть потока отражается от п/п, а часть поглощается и воздействует на неравн. неосн. носители зарядов, увеличивая концентрацию в р-области, а дырок в N-обл. Концентрация равновесных зарядов не изменяется. Увел. градиента концентрации неосновных носителей заряда прив. к тому что та частица, которая находится на расстоянии меньшем длины диффузии от p-n перехода втягивается полемЛ::LKLLKKkkkkkk p-n перехода и образ. результирующий ток. В результате концентрация основных носителей заряда повышается за счет неосновных. При отсутствии внешнего U на выводах появляется фотоЭДС. Величина фотоЭДС с увел. Е увеличивается, но никогда не м.б. выше уровня Конт. разности потенциалов.

Второй эффект – увеличение электропроводности.

ВАХ:

Энергетические характеристики:

Для увеличения быстродействия ФД конструктивно и технол. создают p-i-n структуру

i – слаболегир. область (мало носителей заряда, низкая концентрация). При отсутствии освещенности к структуре можно прикладывать достаточно сильные U без опасности пробоя, т.к. i – почти диэлектрик. Воздействие освещенности приводит к появлению в области некоторой концентрации , которая при увеличении освещенности растет. Под воздействием внешнего поля происходит быстрое смещение образующихся пар -дырка в кр. области => резко улучшается частотная характеристика (значение граничных частот – до МГц).

Т ак же создаются лавинные фотодиоды – за счет умножения концентрации носителей зарядов под воздействием освещенности и внеш. поля – эффект ударной концетрации.

р- - слаболегир. область;

р - нормальная конц. основных носителей зарядов;

р+ - большая конц. основных носителей зарядов.