O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi toshkent to’qimachilik va yengil sanoat istituti huzuridagi bog’ot yengil sanoat texnikumi

Mavzu № 9: Fotoelektron asboblar.Elektron to‘g‘rilagichlar va stabilizatorlar


Reja:

1. 
   Tashqi va ichki fotoeffektli fotoelementlar
   
2. 
   Fotorezistorlar va fotodiodlar
   

Hozirgi zamon elektron texnikasida fotoelektrik va elektrooptik signallarni o‘zgartirish prinsiplariga asoslangan yarim o‘tkazuvchi asboblar keng qo‘llaniladi. Bu prinsiplardan birinchisi unda yorug‘lik energiyasini (yorug‘lik kvantlari) yutish natijasida moddalarning elektrofizik xususiyatlarini o‘zgarishiga olib kelishi. Bunda moddaning o‘tkazuvchanligi o‘zgaradi yoki elektr yurutuvchi kuch (EYUK) paydo bo‘ladi, bu esa foto sezgirlik element ulangan zanjirdagi tokning o‘zgarishiga olib keladi. Ikkinchi prinsip moddada nurlanish generatsiyasi bilan bog‘liq bo‘lib, unga berilgan kuchlanish va yorug‘ilk chiqaruvchi element orqali oqadigan tok bilan belgilangan. Ko‘rsatilgan prinsiplar optoelektronikani ilmiy asoslarini tashkil qiladi – bu yangi ilmiy-texnik yo‘nalish bo‘lib, bunda ma’lumotlarni uzatish, qayta ishlash va saqlash uchun ham elektrik, ham optik vositalar va usullar ishlatiladi.

Yarim o‘tkazgichlardagi barcha ko‘p turli optik va fotoelektrik hodisalarni quyidagi asosiylarga keltirsa bo‘ladi:
- yorug‘likni yutish va foto o‘tkazuvchanlik;
- n-p o‘tishdagi foto samara;
- elektrolyuminessensiya;
- stimullangan kogerent nurlanish.
Foto o‘tkazuvchanlik hodisasi deb elektromagnit nurlanish ta’sirida yarim o‘tkazuvchini elektr o‘tkazuvchanligini oshirish deyiladi.
Yarim o‘tkazuvchiga yorug‘lik berilganida valentli zonasidan o‘tkazuvchanlik zonasiga elektronlarni tashlash hisobiga unda elektron – teshikli juftlarni generatsiyasi bo‘lib o‘tadi. Buning natijasida yarim o‘tkazuvchini o‘tkazuvchanligi quyidagi miqdorga ko‘payadi:

∆δ = Y_e (M_e∆n_i + M_tDp_i), (1)

bunda – Y_e – elektron zaryadi; M_e-elektronlar harakatchanligi; M_t-teshiklar harakatchanligi; ∆n_i-generatsiyalangan elektronlar- ning konsentratsiyasi; ∆r_i-generatsiyalangan teshiklarni konsentratsiyasi. Yarimo‘tkazuvchida yorug‘lik energiyani yutishini asosiy sababi bo‘lib elektronlarni valentli zonadan o‘tkazuvchanlik zonasiga o‘tkazishi bo‘lsa, ya’ni zonalararo o‘tish, unda fotonning yorug‘lik kvantini energiyasi quyidagi shartga qondirishili kerak:

hV_kp ≥ ∆W, (2)

bunda h-plank doimiyligi; ∆W-yarimo‘tkazgichini taqiqlangan zonasini eni; V_kp-elektromagnit nurlashni kritik chastotali (foto o‘tkazuvchanlikni qizil chegarasi).

Vkp chastotali nurlanish foto o‘tkazuvchanlikni keltirib chiqaraolamaydi, chunki bunday nurlanishni hv<W kvant energiyasi elektronlarni valentli zonadan o‘tkazuvchanlik zonasiga o‘tkazish uchun yetarli emas. Agar hv>W bo‘lsa, unda ortiq bo‘lgan taqiqlangan zonaning eniga nisbatan kvantlar energiyasini qismi kinetik energiya ko‘rinishida elektronlarga uzatiladi.
Kritik chastota V_kr to‘lqinning chegaralangan uzunligi to‘g‘ri keladi:

_tr = S / M_kr, (3)

bunda s-yorug‘lik tezligi (3-108м/s). chegaralangandan katta bo‘lgan to‘lqin uzunliklarida foto o‘tkazuvchanlik keskin pasayadi. Masalan, (binobarin) germaniy uchun cheklangan to‘lqin uzunligi taxminan 1.8 mkm tashkil etadi.

Biroq foto o‘tkazuvchanlikni pasayishi to‘lqin uzunligining kichik miqdorlarida ham kuzatiladi. Buni chastota ko‘paygan sari energiya yutilishini tez oshib borishi va yarim o‘tkazuvchiga tushayotgan elektromagnit energiyani chuqurlikka kirib borishini kamayishi bilan tushuntirsa bo‘ladi. Yutilish yupqa yuza qatlamida bo‘ladi va shu yerda zaryad tashuvchilarning asosiy soni hosil bo‘ladi. Faqat yuzasida ortiqcha tashuvchilarning katta soni paydo bo‘lishi yarim o‘tkazuvchini hamma hajmida o‘tkazuvchanlikka kam akslantiradi, chunki yuzali rekombinatsiyani tezligi hajmidan katta va ichiga kirib boradigan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilari rekombinatsiya tezligini yarimo‘tkazuvchi hajmida ko‘paytiradi.
Yarim o‘tkazuvchilarni foto o‘tkazuvchanligi infraqizil, ko‘rinadigan yoki taqiqlangan zonaning eniga bog‘lik bo‘lib elektromagnit spektrning ultrabinafsha qismlarida uchrashi mumkin va u o‘z navbatida, yarimo‘tkazuvchini turiga, haroratiga, aralashmalar konsentratsiyasiga va elektr maydon kuchlanganligiga bog‘liq.
Yarim o‘tkazgichda bo‘sh zaryad tashuchilarning paydo bo‘lishiga olib keluvchi yuqorida ko‘rilgan yorug‘likni yutadigan mexanizm foto faollik deyiladi. Modomiki bunda o‘tkazuvchanlik o‘zgarar ekan, demak, yarim o‘tkazuvchini ichki qarshiligi, ko‘rsatilgan hodisa fotorezistiv effekti asosiy qo‘llanishi yorug‘likka sezgirli yarim o‘tkazuvchi asboblarda – fotorezistorlarda o‘z ifodasini topadi, ular zamonaviy oatoelektronika va fotoelektron avtomatikada keng qo‘llaniladi.