Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Северо-Кавказский горно-металлургический институт

(Государственный технологический университет)»

Факультет Электронной Техники

Специальность: «Электроника и наноэлектроника»

Реферат

Полупроводниковые фотоприемники

Выполнил: ст. гр. ЭМБ 12-2 Жуков А. В.

Проверил: доц. Кодзасова Т. Л.

Владикавказ 2015

Содержание

Введение 2

1 Полупроводниковые фотоприемники 4

2 Фотопроводимость полупроводников 5

3 Механизмы поглощения энергии излучения в полупроводниках 7

4 Принцип действия полупроводниковых фотоприемников 9

5 Характеристики фотоприемников 11

6 Параметры фотоприемников 11

7 Фотодиоды 13

7.1 Темновое сопротивление 15

7.2 Чувствительность 15

7.3 Инерционность 16

7.4 Спектральная характеристика 16

7.5 Охлаждаемые фотодатчики 17

Заключение 18

Список использованных источников 19

Введение

В современном мире прогресс в различных областях науки и техники немыслим без электронных приборов. Электроника уже давно играет ведущую роль в жизни человека, и с каждым годом ее внедрение во все сферы человеческой деятельности становится все интенсивнее. Так, при создании систем автоматического регулирования и управления технологическими процессами, исследовании природных ресурсов Земли, в системах астронавигации летательных аппаратов, а также в военной технике и кинофототехнике находят широкое применение полупроводниковые фотоприемники.

В данной работе рассмотрены характеристики и параметры полупроводниковых фотоприемников видимого диапазона. Основное внимание уделено одному из основных типов полупроводниковых фотоприемников – фотодиодам, представлены их характеристики, спектральная чувствительность и наиболее важные свойства.

В технике оптической связи нашли применение, в основном, различные типы фотодиодов. В фотодиодах оптическое излучение преобразуется в электрические сигналы за счет явления внутреннего фотоэффекта, при котором в области p-n-перехода полупроводника поглощаемый фотон образует пару новых носителей заряда – электрон и дырку. При отсутствии внешнего поля, в области p-n-перехода существует внутреннее электрическое поле, препятствующее движению носителей. При облучении перехода фотонами света возникают электронно-дырочные пары. Поле p-n-перехода пространственно разделяет электроны и дырки, и создает тем самым фото-ЭДС между смежными областями кристалла. За счет этого образуется ток (фототок), вызванный движением электронов по внешней цепи.

1 Полупроводниковые фотоприемники

Оптический диапазон спектра электромагнитных волн занимает интервал длин волн 1мм – 1 нм. Он включает в себя три поддиапазона – ультрафиолетовый УФ, видимый и инфракрасный ИК. Ультрафиолетовый спектр излучения соответствует длинам волн 1нм – 0,38мкм, видимый 0,38 – 0,78мкм, инфракрасный 0,78 – 1мм. Рабочим диапазоном полупроводниковых приборов является область длин волн 0,2 – 20мкм.

Электромагнитное излучение оптического диапазона рассматривается двояко. Для одной группы явлений – это волновой процесс с частотой колебаний ν или длиной волны λ, а для другой – поток элементарных частиц, называемых фотонами, с энергией (эВ)

Е = hν = ch/λ, (1)

где h – постоянная Планка, Дж∙с; ν – частота, Гц; c – скорость света, см∙с^-1; λ – длина волны, мкм.

Характер взаимодействия оптического излучения с полупроводниками может быть различным. Он определяется свойствами материала полупроводника, длиной волны оптического излучения и соответственно энергией фотонов.

Приборы, управляемые лучистой энергией, называют приемниками оптического излучения. В соответствии с различным характером взаимодействия оптического излучения с веществом приемники делят на тепловые и фотоэлектрические.

В фотоэлектрических приемниках поглощение энергии способствует генерации свободных носителей заряда – электронов и дырок и (или) переходу их на более высокие уровни энергии, появлению «горячих» носителей. Работа фотоэлектрических приемников основана на внутреннем фотоэффекте – образовании неравновесных носителей заряда внутри полупроводниковой структуры под действием оптического излучения. Подавляющая часть фотоэлектрических приемников использует две формы внутреннего фотоэффекта, называемые фоторезистивным и фотогальваническим эффектом.