33. Электропроводность полупроводников. Зависимость электропроводности примесных полупроводников от температуры.

При повышении температуры сопротивление полупроводников уменьшается, т.е. они имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления α_t. Это связано с тем, что при повышении температуры увеличивается число носителей зарядов. Зависимость сопротивления от температуры нелинейная (рис.1).

Участок 1. При повышении температуры растёт число примесных носителей заряда, поэтому электропроводность возрастает до точки А. Участок 2. Все примесные атомы задействованы, т.е. либо отдали электроны в зону проводимости, либо захватили электроны из валентной зоны, поэтому от т.А до т.Б нет роста примесной концентрации и эта область называется областью истощения примеси. Участок 3. При дальнейшем повышении температуры начинается рост концентрации собственных носителей заряда, электропроводность G начинает возрастать.

В реальных условиях рабочая температура =±60⁰С и электропроводность обеспечивается за счёт примесных атомов. В полупроводник вносят примеси в размерах 0,01% и 0,001%. Если в химически чистый германий внести 0,001% As, то проводимость увеличивается в 1000 раз.

34. Фотопроводимость полупроводников. Энергетическая диаграмма, виды носителей зарядов.

Фотопроводимостью называется увеличение электрической проводимости вещества под действием света. При поглощении света собственным полупроводником, энергия фотона захватывается электроном валентной зоны и электрон переходит из валентной зоны в свободную, образуется электронно-дырочные пары свободных носителей заряда, называемых фотоносителями, которые под действием внешнего поля обеспечивают появление фототока.

Фотопроводимость зависит: 1)от длины волны падающего света 2)от освещённости 3)от приложенного напряжения.

1.Зависимость фотопроводимости от длины волны падающего света называется спектральной характеристикой фотопроводимости и показана на графике.

λ - длина волны, I_ф - фототок, λ_{гранич.} - пороговая длина волны, при которой возникает фотопроводимость - красная граница фотоэффекта.

2. Зависимость фотопроводимости от освещённости.

3. Зависимость фотопроводимости от приложенного напряжения:

На участке 1 соблюдается закон Ома, на участке 2 рост фототока замедляется, на участке 3 наступает насыщение. При увеличении освещённости кривая поднимается вверх.

35. Спектральная характеристика фотопроводимости, красная граница фотоэффекта. Зависимость удельной фотопроводимости от интенсивности облучения. Смотреть билет №34.

36. ВАХ фотопроводимости. Электропроводность полупроводников в сильных электрических полях. Фотопроводимость смотреть в билете №34.

37. Фотоэлементы с внешним и внутренним фотоэффектом. Электронные и ионные фотоэлементы. Устройство, работа, обозначение, включение в схему. Световая характеристика.

Фотоэлемент - это устройство, электрические свойства которого изменяются под действием падающего светового потока. Фотоэлементы делятся на 2 группы: фотоэлементы с внешним фотоэффектом и фотоэлементы с внутренним фотоэффектом.

Фотоэлементы с внешним фотоэффектом: 1)вакуумные или электронные 2)газонаполненные или ионные.

Источник излучения сообщает часть электронов, дополнительную энергию, достаточную для выхода их из данного вещества в окружающую среду.

Фотоэлемент представляет собой стеклянную колбу, в которой создают вакуум. Внутренняя поверхность, за исключением окна, покрыто слоем серебра, на который наносится полупроводниковый слой окиси цезия. Анод выполнен в виде кольца, чтобы не преграждать путь к световому потоку. Под действием светового потока электроны выходят из катода (ПП слоя) и движутся к аноду. В отличие от электронных, ионные заполняют аргоном при низком давлении.

Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом. Фоторезисторы, фотодиоды, работающие в фотогальваническом и в фотодиодном режимах. В фотоэлементах с внутренним фотоэффектом используется внутренний фотоэффект.

Фоторезистор - полупроводниковый ф/э, сопротивление которого резко изменяется под действием светового потока. Представляет собой стеклянную пластину 1, на которую наносят тонкий слой ПП 2, а по краям металлические выводы 3. ПП слой покрыт тонким слоем лака для защиты от влаги и механических повреждений. В качестве ПП используют сернистый кадмий, сернистый свинец, сернид кадмия. Через неосвещённый резистор протекает темновой ток, которому соответствует темновое сопротивление. При освещении фоторезистора протекает общий ток. Разность между общим током и темновым называется фототоком. I_ф=I_общ.-I_темн.. Чувствительность схем с фоторезистором во много раз выше, чем с другими фотоэлементами. При освещении фоторезистора его сопротивление уменьшается от 500 до 1000раз. Недостаток: 1)Зависимость сопротивления от температуры 2)Инерциональность.

Фотодиоды - могут работать в двух режимах: 1)фотодиодном 2)фотогальваническом. 1)Фотодиодный режим В фотодиодном режиме к фотодиоду приложено напряжение обратной полярности, т.е. такое, при котором обычный диод не проводит ток. Фотодиод в этом режиме подобен фоторезистору. Он представляет собой металлическую пластинку 1, на которую наносят слой полупроводника 2. На ПП наносят полупрозрачную плёнку золото, выполняющую роль запирающего слоя, сверху наносят прозрачный слой лака 4, а по краям выводы 5.

2)Фотогальванический режим. В фотогальваническом режиме не требует источника питания, т.к. при освещении p-n перехода возникает ЭДС, под действием которой во внешней цепи появляется ток. Они используются для изготовления солнечных батарей.

38. Фоторезисторы. Устройство, работа, обозначение, включение в схему. Темновой ток и фототок. Смотреть билет 37 билет.

39. Фотодиоды, работающие в фотогальваническом режиме. Устройство, работа, обозначение, включение в схему, применение. Смотреть билет №37.

40. Фотодиоды, работающие в фотодиодном режиме. Работа, включение в схему. Германиевый и кремниевый фотоэлементы. Смотреть билет №37.