3-amaliy mashg’ulot: Ichki fotoeffekt hodisasiga doir masalalar yechish. Ichki fotoelektrik effekt

Fotogalvanik effekt
Amalda keng qo’llanuvchi fotonli effektlardan yana biri – fotogalvanik effektdir. Fotoeffektdan farqli o’laroq fotogalvanik effektda yorug’lik ta’sirida P – n maydonida elektronlar va kovaklarning ajralishi yotadi. Yorug’lik ta’sirida paydo bo’layotgan elektron va kovaklarni ajratishda P – n o’tishdagi ichki maydondan foydalaniladi. Bundan tashqari P – i – n o’tish, shotki o’tishi, getroo’tishlar ham ishlatiladi.
P – n o’tishdagi fotogalvanik hodisa – bu eng sodda xolida hisoblanadi. Quydagi rasm uning energetik diagrammasi keltirilgan.

Fotorezistorda volt – amper xarakeristikasi chiziqlidir. Ulardan farqli o’laroq P – n o’tish volt – amper xarakteristikasi nochiziqlidir. Ya’ni P – n o’tishda tokni to’g’irlash printsipi yotadi.

Ta’rif bo’yicha fotogalvanik effeekt – tashqi kuchlanishsiz, yorug’lik ta’sirida P – n o’tish klemmalarida hosil bo’luvchi kuchlanishdir. Lekin amalda, fotopryomnikda, P – n o’tishga teskari kuchlanish ulanadi. Bu holda fotopryomnik – fotodiyod rejimida ishlatish deyiladi.
Fototok ushbu holda (G = 1) quydagicha yoziladi:
(18)
Fotogalvanik rejimda ishlayotgan fotodiodni klemmalaridagi kuchlanishni hisoblash uchun, qisqa ulanish tokini V=0 dagi differentsial qarshilikka ko’paytirish kerak:
Umumiy holda volt – amper xarakteristikasi quydagicha yozish mumkin:
(19)
I_λ – qorong’ulik toki, I_s – to’yingan teskari tok, U – to’g’ri yo’nalishdagi qo’yilgan kuchlanish, K – boltsman doimiysi, β~1 – constanta, T – absolyut emperature, differensial qarshilik, demak quydagicha yoziladi:
(20)
Bu yerdan, fotogalvanik rejimda ishlovchi fotodiod (fotopryomnik) klemmalaridagi kuchlanishni hisoblasak;
(22)
Odatdagidek, birlik quvvatga to’g’ri keluvchi fotosignal kattaligi to’lqin uzunligiga proportsional ekan. Ko’rinib turibdiki, i_so , va U_so – ga asosiy tok tashuvchilarning yashash vaqti kirmaydi. Lekin, fotoo’tkazuvchanlikdan farqli o’laroq, fotogalvanik effektda asosiy bo’lmagan tok tashuvchilarning yashash vaqtiga bog’liq. Asosiy bo’lmagan tok tashuvchilarning yashash vaqti, asosiy tok tashuvchilarning yashash vaqtidan kichik bo’lgan sababli, fotodiodlar fotorezistorga nisbatan o’ta tez ishlay oladi.
Demak fotogalvanik effektda P – n o’tishni P yoki n – tomonidan tushganda hosil bo’layotgan electron – kovak tashuvchilarning P – n o’tish maydonda ajralish tufayli E.Yu.K hosil bo’lar ekan.
Bu printsipda ishlovchi fotodetektorlar nafaqat P – n o’tish, balki, P – I – n, lavinali fotodiod, shotki barerli fotodiod, getroo’tishli fotodiod va hokazo turlari mavjud.