11.Законы фотоэффекта

Фотоэффект - это испускание электронов веществом под действием света.

Законы фотоэффекта: 1-го закона фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально световому потоку, освещающему металл.

Согласно 2-му закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-й закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света (или максимальная длина волны λ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если , то фотоэффект уже не происходит.

12.Фотоэлементы с внешним фотоэффектом: устройство, схема включения, характеристики

Внешним фотоэффектом называют явление вырывания электронов с поверхности тела под действием света. Закон сохранения энергии для внешнего фотоэффекта выражается уравнением Эйнштейна. Энергия поглощенного телом кванта затрачивается на совершение работы выхода электрона из тела и приобретение электроном максимальной кинетической энергии. Минимальная энергия кванта, необходимая для вырывания электрона, определяет красную границу фотоэффекта:

Если частота света ν < νкр, то фотоэффект отсутствует.

Внешний фотоэффект можно наблюдать в вакуумном фотоэлементе

Фотоэлементы применяются для преобразования светового сигнала в электрический, поэтому важной характеристикой элемента является его чувствительность, равная отношению фототока насыщения к световому потоку, падающему на катод. Чувствительность фотоэлемента можно значительно повысить путем заполнения баллона разреженным инертным газом. Такие фотоэлементы называются газонаполненными. Дополнительное число носителей возникает в них вследствие ударной ионизации электронами атомов газа

13. Фоторезисторы: устройство, характеристики, схема включения, применение.

Фоторезистор — полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при облучении светом.

Для изготовления фоторезисторов используют полупроводниковые материалы с шириной запрещенной зоны, оптимальной для решаемой задачи. Так, для регистрации видимого света используются фоторезисторы из селенида и сульфида кадмия, Se. Для регистрации инфракрасного излучения используются Ge. Полупроводник наносят в виде тонкого слоя на стеклянную или кварцевую подложку или вырезают в виде тонкой пластинки из монокристалла. Слой или пластинку полупроводника снабжают двумя электродами и помещают в защитный корпус.

Важнейшие параметры фоторезисторов:

интегральная чувствительность — отношение изменения напряжения на единицу мощности падающего излучения (при номинальном значении напряжения питания);

порог чувствительности — величина минимального сигнала, регистрируемого фоторезистором, отнесённая к единице полосы рабочих частот.

14.Фотодиоды: устройство, схема включения, характеристики, применение

Фотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

Фотодиод, работа которого основана на фотовольтаическом эффекте, называется солнечным элементом. Кроме p-n фотодиодов, существуют и p-i-n фотодиоды, в которых между слоями p- и n- находится слой нелегированного полупроводника i. p-n и p-i-n фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его, в отличие от лавинных фотодиодов и фототранзисторов.

Характеристики:

вольтамперная характеристика (ВАХ)

зависимость выходного напряжения от входного тока.

спектральные характеристики

зависимость фототока от длины волны падающего света на фотодиод. Она определяется со стороны больших длин волн шириной запрещённой зоны, при малых длинах волн большим показателем поглощения и увеличения влияния поверхностной рекомбинации носителей заряда с уменьшением длины волны квантов света. То есть коротковолновая граница чувствительности зависит от толщины базы и от скорости поверхностной рекомбинации. Положение максимума в спектральной характеристике фотодиода сильно зависит от степени роста коэффициента поглощения.

световые характеристики

зависимость фототока от освещённости, соответствует прямой пропорциональности фототока от освещённости. Это обусловлено тем, что толщина базы фотодиода значительно меньше диффузионной длины неосновных носителей заряда. То есть практически все неосновные носители заряда, возникшие в базе, принимают участие в образовании фототока.

постоянная времени

это время, в течение которого фототок фотодиода изменяется после освещения или после затемнения фотодиода в е раз (63 %) по отношению к установившемуся значению.

темновое сопротивление

сопротивление фотодиода в отсутствие освещения.

инерционность