Fotoelektron asboblar

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.

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.



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.



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.
Fotoelektronik qurilmalar - elektromagnitlarni o'zgartiradigan elektro vakuum yoki yarim o'tkazgich qurilmalari. optik signallar elektr toklariga, kuchlanishlarga yoki ko'rinmas (masalan, IQ) nurlaridagi tasvirlarni ko'rinadigan tasvirlarga aylantirish. Telefonlar ma'lumotni o'zgartirish (to'plash, to'plash, saqlash, uzatish va ko'paytirish (shu jumladan, ob'ekt tasviri ko'rinishidagi ma'lumotlar) uchun mo'ljallangan. Fotonik elementning ta'siri fotoeffektlardan foydalanishga asoslangan: tashqi (fotoelektron emissiya), ichki (foto o'tkazuvchanlik) yoki valf. F. p. Dekompozitsiyani qo'shing. fotoelementlar, fototizuvchi naychalar, fotorezistorlar, fotodiodlar, elektron-optik konvertorlar, tasvirni kuchaytirgichlar, shuningdek katod-nurli naychalarni uzatadi.
Fotoelektronik qurilmalar - bu optik nurlanish energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan qurilmalar. Fotoelektron qurilmalar uchun to'lqin uzunliklarining optik nurlanish spektrida ultrabinafsha nurlanish (to'lqin uzunligi diapazoni λ \u003d 10-400 nm), ko'rinadigan (λ \u003d 0,38-0,76 mkm) va infraqizil (λ \u003d 0,74-1 mkm) ).
Fotoelektronik qurilmalarning ishi ichki va tashqi fotoeffektlar hodisalariga asoslangan. Asosan yarimo'tkazgichli fotoelektronik qurilmalarda ishlatiladigan ichki fotoelektrik effekt shundan iboratki, optik nurlanishning nurlanish energiyasi ta'sirida elektronlar ularni atomlararo bog'lanishlardan ozod qilish uchun qo'shimcha energiya oladi va valentlik zonasidan o'tkazuvchanlik zonasiga o'tadi, natijada yarimo'tkazgichning elektr o'tkazuvchanligi sezilarli darajada oshadi. Bunday holda, Eynshteyn nazariyasiga ko'ra, optik nurlanishning yorug'lik kvantlari (fotonlari) energiyasi yarimo'tkazgich tarmoqli oralig'idan oshib ketishi kerak. (36)
Binobarin, fotoelektr effekti faqat yarimo'tkazgichga "qizil chegara" deb nomlangan ma'lum bir chegara qiymatidan kamroq to'lqin uzunligi λ f bo'lgan nurlanish ta'sirida bo'lishi mumkin.
bu erda f f - materialning spektral sezgirligining uzun to'lqinli chegarasi, mkm;
c - yorug‘likning vakuumdagi tezligi;
- Plank doimiysi;
- taqiqlangan zonaning kengligi (3-rasm), ZP, VZ energiya zonalarining chekkalari bilan cheklangan, elektron voltlarda (eV).
Shuni ta'kidlash kerakki, fotoelektronik qurilmalarning imkoniyatlari har xil nurlanish manbalarining energiyasiga duch kelganda kengayishi mumkin. Bunday manbalar ikkala foton manbalari (quyosh energiyasi, gamma nurlanish, rentgen nurlari) va yuqori energiyali zarralar manbalari (elektron qurol, beta nurlanish, alfa zarralar, protonlar va boshqalar) bo'lishi mumkin.
Fotodiod - bu ikki elektrodli yarimo'tkazgichli diod bo'lib, unda p-n birikmasidagi ichki fotoelektr effekti natijasida optik nurlanish ta'sirida bir tomonlama fotoelektr o'tkazuvchanligi paydo bo'ladi. Strukturaviy ravishda, u p-n birikmasi bo'lgan kristall bo'lib, qurilma tomonidan yoritilganda yorug'lik oqimi p-n birikmasi tekisligiga perpendikulyar ravishda yo'naltiriladi (36-rasm). Fotodiodning ikkita rejimi mavjud: fotogenerator (yoki turli manbalarda - blokirovka qilish, fotovoltaik, fotovoltaik, valf) - tashqi quvvat manbaisiz va fotodiod (ba'zan fotokonversiya) - tashqi manba bilan.
Fotodiod printsipi
Fotodiodning blok diagrammasi. 1 - yarimo'tkazgich kristall; 2 - kontaktlar; 3 - xulosalar; F - elektromagnit nurlanish oqimi; E - doimiy oqim manbai; Rn - yuk.
Bazada radiatsiya kvantlari ta'sirida pn-birikma chegarasiga shoshiluvchi erkin tashuvchilar hosil bo'ladi. Baza kengligi (n-mintaqa) shunday qilinganki, teshiklar p-mintaqaga borishdan oldin birlashishga ulgurmaydi. Fotodiod oqimi ozchilikni tashuvchilar oqimi - drift oqimi bilan aniqlanadi. Fotodiodning tezligi tashuvchini ajratish tezligi bilan belgilanadi maydon p-n-p-n-birikmaning tutashuvi va C p-n
Fotodiod ikki rejimda ishlashi mumkin: