Основні параметри фотоприймачів

• До основних параметрів фотоприймачів відносяться:

• 1. Довгохвильова границя ₀ або довжина хвилі, що відповідає максимуму фоточутливості _m;

• 2. Спектральна чутливість R_ - величина вихідного сигналу, що припадає на одиницю потужності монохроматичного випромінювання у даній спектральній області;

• 3 Мінімальна потужність що виявляється P_min - потужність при якій вихідний сигнал дорівнює рівню шуму. Часто використовується еквівалентна потужність шуму.

NEP = P_min()^-1/2

Тобто потужність, віднесена до одиничної полоси пропускання. Тут  - ефективна полоса пропускання підсилювача.

4. Виявна здатність D* - величина обернена P_min віднесена до одиничної полоси пропускання (1 Гц) і одиничної площі поверхні фотоприймача.

5. Квантова ефективність  - число фотогенерованих носіїв, що припадають на один поглинутий фотон

6. Стала часу  - час за який вихідний сигнал детектора досягне 63% максимального значення.

7. Опір приймача R або приведений опір. Звичайно він наводиться при нульовому зміщенні.

8. Гранична частота  - найбільша робоча частота приладу.

Фізичні принципи роботи се

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

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

Використовуються також МДП структури.

Конструкція се

Принцип роботи СЕ можна пояснити на прикладі перетворювачів з p-n-переходом, які широко застосовуються у сучасній геліоенергетиці.       а б Конструкція (а) та принцип дії (б) фотоперетворювача

p-n ПЕРЕХІД В СТАНІ РІВНОВАГИ

Поява струму при освітлені

Неосновні носії вводяться через контакт

Кожного разу, коли неосновний носій-електрон рекомбінує на р-стороні, один електрон протікає у зовнішньому колі

Процеси у фотоперетворювачах

ввмвм

е

При роботі СЕ приладів відбуваються наступні процеси:

1. Генерація електронно-діркових пар під дією випромінювання;

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.

ВАХ р-n-ПЕРЕХОДУ

Темнова (а) та світлова (б) ВАХ СЕ

I₀, А - визначаються механiзмом проходження струму через структуру. У випадку дифузійного механiзму А = 2, емiсiйного механiзму А = 1, рекомбiнацiйного - 1 < A < 2, тунельного – 1,3 < A < 2