67. Фотоприймачі з внутрішнім підсиленням. Фоторезистори та фототиристори. Будова та принцип роботи. Схеми вмикання. Вигляд вах.(не полностью)

До таких фотоприймачів належать фототранзистори та фототиристори.

Крім перетворення світлової енергії в електричну з утворенням фотоструму, як у фотодіодах, фототранз. ще й підсилює цей фотострум.

Розглянемо роботу фототранз.а у ССЕ в режимі з вимкненою базою (I_Б=0) (рис. ).

Якщо Ф=0, то через фототранз. проходить невеликий темновий струм

I_Т=I_КБ0(h_21Е+1).

При освітленні області бази через вікно (Ф>0) в ній генеруються нерівноважні пари носіїв заряду – фотоелектрони та фотодірки, які дифундують до ЕП та КП. При цьому поле КП розділяє заряди: електрони рухаються до n - колектора, дірки – до p- бази. У колі колектора під дією цих електронів зростає струм на величину I_Ф. Дірки створюють у базі позитивний заряд, який зміщує ЕП у прямому напрямі і викликає інжекцію електронів. Унаслідок інжекції електронів через ЕП, їх дифузії через базу та екстракції через КП струм колектора додатково зростає на величину h_21Е I_Ф. Тобто фотодірки у базі відіграють роль вхідного струму бази.

Загальний колекторний струм фототранз.а

I_К=I_Ф+h_21ЕI_Ф+I_Т= (1+h_21Е)I_Ф+I_Т

Сім’я ВАХ фототранз.а I_К=f(U_КБ)Ф=const пока­зана на рис. Збільшення освітлення фототранз.а приводить, згідно з формулою, до зростання колек­торного струму. Інтегральна чутливість фототранз.а S_Ф в (1+h_21Е) раз більша, ніж у фотодіода. Це пояснюється тим, що у фототранз.а струм I_Ф підсилюється в (1+h_21Е) раз.

Фототиристори (рис. ) є фотоприймачами з ключо­вою пороговою характеристикою і застосовуються для перемикання великих струмів і напруг. ВАХ з відкриваю­чою дією світлового потоку показана на рис. 

Засвічення базової області тиристора зумовлює генерацію надлишкових носіїв заряду, що приводить до перемикання чотиришарової структури із закритого стану у відкритий так само, як це буває у триністорі при перемиканні керувальним струмом.

67. Сонячні елементи. Загальні відомості. Сонячні елементи на основі p-n- переходів та гетеропереходів. Х-ки сонячного випромін.. Режими освітлення. Ккд фотоперетворювачів. (не полностью)

Перетворення енергії у фотоелектричних перетворювачах (ФЕП) засноване на фотовольтаїчному ефекті, який виникає в неоднорідних НП структурах при дії на них сонячного випромін..

Неоднорідність структури ФЕП може бути отримана шляхом легуванням одного і того ж НП різними домішками (створення p–n - переходів) або шляхом з'єднання різних НП з неоднаковою шириною забор. зон.(створення гетеропереходів).

Гетеропереходом (ГП) називають контакт двох напівпровідників, які розрізняються структурними та електрофізичними параметрами: кристалічною структурою, шириною забороненої зони, величиною електронної спорідненості, діелектричними сталими, ефективною масою тощо. Внаслідок цього їх експериментальне дослідження та теоретичний опис набагато складніші ніж у випадку p-n-переходів. Розрізняють ізотипні і анізотипні гетеропереходи. Якщо гетероперехід утворений двома напівпровідниками одного типу провідності, то говорять про ізотипний гетероперехід. Анізотипні гетеропереходи утворюються напівпровідниками з різним типом провідності. Найбільш перспективними вважаються СЕ на основі ГП між сполуками А₂В₆ Гетеропереходи утворенні сполуками цієї групи, досліджуються вже більше 40 років. Однак в основному вивчені структури, де на монокристалічну підкладку з однієї сполуки різними методами нанесена епітаксіальна плівка іншої сполуки. Серед сполук А₂В₆ тільки ZnTe і CdTe у нелегованому вигляді можуть мати діркову провідність, всі інші мають n-тип, тому створення анізотипних гетеропереходів можливе лише з даними матеріалами.

У типовому багатоперехідному сонячному елементі одиночні фотоелементи розташовані один за одним таким чином, що сонячне світло спочатку потрапляє на елемент з найбільшою шириною забороненої зони, при цьому поглинаються фотони з найбільшою енергією. Пропущені верхнім шаром фотони проникають в наступний елемент з меншою шириною забороненої зони і так далі.

 

67. Фізичні принципи роботи сонячних елементів. Їх конструкція. Основні процеси у сонячних елементах. Еквівалентна схема сонячних елементів. Їх темнові та світлові ВАХ. Точка макс.ї потужності. Вплив на ВАХ послідовного і шунтуючого опорів. Основні х-ки фотоперетворювачів.

При роботі СЕ приладів відбуваються наступні процеси:

1. Генерація електронно-діркових пар під дією випромін.;

2. Дифузія неосновних фотогенерованих носіїв до p-n, гетеро- або переходу напівпровідник-метал;

3. Розділення носіїв переходом;4. Збирання носіїв омічними контактами.

Процеси рекомбінації характеризуються часом життя неосновних носіїв заряду

• - час життя неосновних носіїв заряду;  - їх теплова швидкість; S_r - переріз захвату носіїв рекомбінаційними центрами.

Дифузійна довжина неосновних носіїв заряду пов’язана з їх часом життя

де k – стала Больцмана;  - рухливість носіїв заряду; е – заряд електрона.

Точка макс.ї потужності