Fotoelektrik qurilmalar

Aim.Uz

Fotoelektrik qurilmalar

Ёруглик энергияси таъсирида уз электр хоссаларини узгартирадиган асбобларга фотоэлементлар дейилади. Ташки ва ички фотоэффект шундан иборатки, ёруглик окими фотокатодга кириб, унга узининг энергияни беради ва натижада фотоэлектронэмиссия руй беради. Ташки фотоэффектдан вакуумли ва газ тулдирилган фотоэлементларда ва фотоэлектрон кучайтиргичларда фойдаланилади. Ички фотоэффект шундайки, ёруглик энергияси таъсирида баъзи ярим утказгичларнинг ионлашади, натижада янги заряд ташувчилар хосил булиб, ярим утказгичнинг утказувчанлиги ортади. Ички фотоэффект беркитувчи катламли фотоэлементларда ва фоторезисторларда фойдаланилади.

2.Ташки фотоэффектли фотоэлемент ичида вакуум хосил килинган шиша колбадан иборат. Энг кенг таркалган кислород-цезийли фотоэлемент колбасининг ички девори (=50% кисми) кумуш катлами билан копланган. Бу копламага цезий оксиди суртилади. Кумуш катлами ва уни коплаган цезий фотоэлементининг катоди булади. Нур катодга бемалол етиб бориши учун анод ингичка никель симдан халка шаклида килинади ва колбанинг уртасига урнатилади. Газ тулдирилган (ионли) фотоэлементлар факат кислород цезийли булади. Уларда колба ичи орган билан тулдирилади. Ток манбаи уланганда фотоэлементнинг аноди ва катоди орасида электр майдони вужудга.








Расм.1 умумий куриниши, фотоэлекторон кучайтиргични уланиш схемаси

Ташки фотоэлектронли фотоэлементнинг ВАХси.

I_ф = f (U_a) / ф = сonst
Кучланиш узгармаганда эса токнинг ёруглик окимига богликлиги ёруглик характеристикаси дейилади (в,г расм).
I_ф = f (Ф) / U_a = сonst.
Ионли фотоэлементда атомларнинг ионланиши хисобига фототок ортади.
Фотоэлементнинг сезгирлиги билан ифодаланади. Электронли фотоэлемент учун S=20120 МКА/МА, ионли фотоэлемент учун эса S = 150250 МКА/МА. Сезгирликни ошириш учун фотоэлектрон кучайтиргичлар кулланилади. Улардаги фототок иккиламчи электрон эмиссия хисобига кучайтирилади. Фотоэлементда катод ва аноддан ташкари бир катор динод дейиладиган элементларга жойлаштирилади. Улар 10-14 тагача булиши мумкин. Фотокучайтиргич нормал ишлаши учун динодлар орасидаги кучланишлар 50-150 В га тенгбулиши керак. Нур таъсирида чикан эликтронлар динод Д, нинг электр майдони билан кучайтирилади ва унга урилиб, иккиламчи эликтрон чикарилади ва у А га етганча давом этади.Иккиламчи эликтронлар сонига нисбати иккиламчи эмиссия коэффиценти  =3/8 га тенг булади.Фотокучайтиргичлар хар хил автоматик уташ тизимларида кулланилади. Ёриглик булмаганда ёки жуда кичик ёрглик окими натижасида поронэлим токи хосил булади, лекин у жуда кичикдир.
Савол.1.Фотоэффект деб нимага айтилади?
2.Фотоэлементнинг ВАХси кандай?
3.фотоэлиментнинг Люменампер характиристикаси кандай?
4.Фотокучайтиргичларнинг ишлаш принципи кандай?
2. Фоторезисторлар. Ёруглик нурланиш таьсирида каршилигини узгартирадиган ярим утказгичли асбобга фоторезистор деб аталади. Фото­резисторлар ички фотоэлектр эффект асосида ишлайди. Ёруглик таъсирида баъзи бир ярим утказгичларнинг каршилиги бир неча ун марта камайиши занжирдаги токнинг купайишига олиб келади.
Шиша, сапол,смодадан килинган юпка тахтачага ярим утказгич катлами суртилади.Занжирга урнатиш учун катламга контактлар ёпиштрилади.Уни намликдан саклаш учун у шоффоф ток билан копланади.Ёруглик тушмаганда ундан коронгулик токи утади. Бу ток радионурлар, космик нурлар ва хусусий утказувчанлик хисобига хосил булади.Фоторизисторга ёриглик тушганда ундан атомлар ионланиб кушимча эликтронлар ва тешиклар хосил булади ва унинг каршилиги камайиб занжирдаги ток ортади.Ёруглик ва коронгулик токлар орасидаги фарк фото ток дейлади.I_ф=I_ёI_к Фоторизисторнинг ёриглик тушмагандаги каршилиги (R_к10⁴/10⁷Ом) булиб, унга коронгулик каршилиги дейлади.Улар автоматикада,эликтроникада ва улчаш техникаларида кулланилади. Ярим утказгичли фоторизисторларнинг олтингургутли кургошин (ФСА), олтингургутли кадимий (ФСК) ва селенли кадимий (ФСД) турлари ишлатилиб келмокда.

2-расм

Фоторезисторларнинг сезгирлиги 1 В кучланишда билан улчаниб, энг яхши юкори частотали фоторезисторларнинг сезгирлиги 400—500 га етади.

Фоторезистор икки группадан ташкил топган изоляцион пластинка булиб, улар орасига ёруглик сезувчи катлам - ярим утказгич суртилади (2-расм, а).
Фоторезистор тузилиши жихатдан, шиша таглик 1 га махкамланган ва пластмасса корпусга жойлаштирилган ярим утказгич 2 дан иборатдир. Ярим утказгичнинг чеккаларига металл контактлар 3 махкамланади, унинг марказий кисми эса корпусдаги дарча тагига жойлаштирилади. Асбобнинг ишлаш принципи ёруглик нури туширилганда фоторезистор каршилигининг узгаришига асосланган. Каршиликнинг узгариш чегаралари ярим утказгич­нинг типига, ёритилиш интенсивлигига ва ёругликнинг спектрал таркибига боглик. Фоторезисторнинг коронгиликдаги каршилигининг ёругликдаги каршилигига нисбати 10 га якин булиши мумкин.
Фоторезисторлар турли релели схемаларда (масалан, нур ёрдамида хар хил курилмаларни улаш ёки узиш, деталларни автоматик тарзда синаш кабиларда) ишлатилади.

3.Фотодиоднинг ишлаши беркитувчи катламдан фойдаланишга асосланган.Улар оддий диод каби токни бир томонга утказади,лекин ёруглик таъсирида уларнинг тескари токини хам бошкариш мумкин. Бунда унинг электрон ковакли утиш жойига ёруглик окими таъсир килинади.Фотодиодлар ташки ток манбаисиз фотогенератор ва ташки ток манбаи билан Фотоузгартиргич режимларида ишлаши мумкин.

3-расм

Фотодиод ярим утказгичли асбоблардан бири булиб, авто­матика ва хисоблаш техникасида кенг кулланилади. Фотодиод р-п утишга асосланган ярим утказгичли пластинкалардан иборат (1-расм, а). Унинг ишлаш принципи ёрурлик нурлари таьсирида р-п утиш сохасида элекгрон-тешик жуфтларнинг уйротили-шига асосланган.

3-расм
Агар ярим утказгичли кристалл ёритилса, ёрурлик квантлари электронларни утказувчанлик зонасига чикаради ва кушимча электрон-тешик жуфтларини хосил килади.Агар бу жуфт заряд-лар р-п. утишга якин масофада хосил килинса (одатда, бу масо-фа электрон-тешикларнинг диффузия узунлигидан кичик булади), улар рекомбинацияга учрамай, р-п утишга етиб бора олади р-п утишда бу электрон-тешик жуфтлари ажралади. Ярим утказгичнинг шу сохаси учун асосий булган ток ташувчилар (1-расм. а даги хол учун электронлар) уз сохаларида колади. Асосий бул-маган ток ташувчилар эса р-п утиш майдони таъсирида узлари учун асосий булган сохага утиб кетади. Ёрурлик окими канча кучлирок булса, шунча купрок электрон-тешиклар жуфги хосил булади. Мос равишда р-п утишда ажралаётган элекгрон тешикжуфтлари сони хам ортиб боради, яъни р-п утишдан купрок ток ута бошлайди.
Гетеро-утишлар асосида тайёрланган фотодиодларда электрон-тешик жуфглари бевосига гетеро-р-д утишда хосил килинади. Бу холда ярим утказгичли кристалл хажмида электрон-тешик жуфтларининг фойдасиз рекомбинацияси камаяди.
Агар фотодиоднинг вольт-ампер характеристикасини ёруглик окимининг хар хил кийматларида олинса (3-расм, б), у худди транзисторнинг чикиш характеристикаларини эслатади. Хакикатан хам, ушбу холда ёруглик окими ярим утказгичда заряд индукцияловчи эмиттер вазифасини бажаради. Бу зарядлар, кол­лектор вазифасини бажарувчи р-п утиш томон диффузиялана бошлайди.
Фотодиодлар икки хил режимда: фотодиод режимида ва фото ЭЮК генерацияси режимида ишлатилади.
Фотодиод режимида ишлатилганда р-п утишга тескари кучланиш берилади. Агар фотодиод ёритилмаса, занжирда фа-кат тескари йуналишда уланган диоднинг „коронгилик" токи утади. Бу ток утказгичда иссиклик генерацияси туфайлп хосил булади. Ёритилганда кандай ходиса булиши юкорида айгиб утилди.
Фототокнинг ёруглик окимига богликлиги фотодиоднинг амперлюкс ёритилганлик характеристикаси деб аталади. Фотодиод режимида бу характеристика тугри чизикли булади (3-расм, в). Фоготокнинг фотодиодга тушаётган ёруглик окимига нисбати фотодиоднинг сезгирлиги деб аталади:

Фотодиоднинг сезгирлиги ёруглик окимига хам, ташки куч-ланншга хам боглик булмаган узгармас катталикдир. Фотодиодларнинг сезгирлиги ёрурликнинг спектрал таркибига боглик. Сезгирликнинг ёруглик тулкини узунлигига борликлиги фотодиод­нинг спектрал характеристикаси деб аталади.
Фотодиоднинг мураккаб спектрал таркибли ёругликка сез­гирлиги интеграл сезгирлик деб аталади.
Фотоузгартириш режимида фотодиод сакланиш билан кетма-кет беркитучи йуналишга ток манбаи уланади. Ёруглик булмаса коронгулик токи утади. Ёритилганда эса р – п утишда атомлар ионлашиб янги заряд ташувчилар хосил килинади. Ток манбаининг электр майдонида р- п сохаларининг нососий таъшувчилари занжирда ток хосил килади.


Савол.1.Фотодиодни кандай режимларда ишлатиш мумкин?
2.Фотодиодни тескари топишни бошкариш мумкинми?


Хуласа: Умуман фотоэлектрон асбоблар замон талабига жавоб берадиган энг кулай ёруглик таъсирида бошкариладиган кушимча бошкариш кучи талаб килмайдиган радиоэлектрон асбоб хисобланади. Бу эса кучаларни ёритишда хам энг кулайдир.