Чудо - Рациональность - Наука - Духовность ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания |
Наш сайт доступен на 52 языках
|
Анимация Описание Фоторезистивный эффект (фотопроводимость) состоит в изменении электропроводности среды (ярко выражена в полупроводниках и диэлектриках) под действием электромагнитного излучения. Впервые наблюдалась У. Смитом (W. Smith), 1873 в аморфном кремнии. Обычно фотопроводимость обусловлена увеличением концентрации подвижных носителей заряда под действием света. Она возникает в результате нескольких процессов: - переход электрона из валентной зоны в зону проводимости, что приводит к возрастанию концентрации электронов проводимости и дырок (концентрационная фотопроводимость); - электроны из валентной зоны переходят на свободные примесные уровни, что приводит к возрастанию числа дырок (дырочная примесная фотопроводимость); - электроны переходят с примесных уровней в зону проводимости (электронная примесная фотопроводимость). В зависимости от механизма поглощения излучения различают фотопроводимость собственную (см. ФЭ 404010), примесную (см. ФЭ 404011) и внутризонную. Темп оптической генерации связан с коэффициентом поглощения света. Пусть I(x) монохроматический световой поток, проникающий на глубину x полупроводника, рассчитанный на единицу его поверхности. Тогда число фотонов частоты w, поглощаемых в единицу времени в единице объема, равно I(x)g, где g - коэффициент поглощения света. Тогда темп оптической генерации носителя зарядов представляется в виде:
g = n(w)g(w)I(x),
где n(w) - квантовый выход внутреннего фотоэффекта, равный числу носителей, рождаемых в среднем одним поглощенным фотоном.
Изменение проводимости полупроводника обусловлено тем, что при освещении изменяются как концентрация электронов и дырок, так и их подвижности, но относительное влияние этих причин в целом может быть различным. Влияние изменения подвижности проявляется лишь при низких температурах (как правило, при температурах жидких водорода и гелия). В случае, когда подвижность не меняется, фотопроводимость вычисляется по формуле:
ds = e(mpdp+mndn),
где e - заряд электрона; mn и mp - подвижности электронов и дырок; dn и dp - изменение концентрации электронов и дырок соответственно.
В стационарном состоянии, т. е. когда dn и dp неизменны, фотопроводимость вычисляется по формуле:
(ds)s = e(mpdp+mndn)tфn ,
где tфn - время релаксации фотопроводимости, которое определяет темп установления и затухания (ds)s.
Из этой формулы следует, что чем больше время релаксации, тем больше проводимость, т. е. тем выше чувствительность фотопроводника. Однако при этом будет больше и время установления или затухания фотопроводимости, т. е. будет больше инерционность проводника. С этим противоречием между чувствительностью и быстродействием приходится считаться при разработке фотосопротивлений для технических применений. Временные характеристики Время инициации (log to от -8 до -3); Время существования (log tc от 13 до 15); Время деградации (log td от -8 до -2); Время оптимального проявления (log tk от -5 до -3). Диаграмма: Технические реализации эффекта На использовании явления фотопроводимости основана работа фоторезисторов полупроводниковых резисторов, изменяющих свое электрическое сопротивление под действием внешнего электромагнитного излучения. Наиболее изучена и широко применяется фотопроводимость на следующих полупроводниках: Ge; Se; CdS; CdSe; InSb; GaAs; PbS. Фоторезисторы применяются в системах контроля и измерения геометрических размеров, скоростей движения объектов, управления различными механизмами, в тепловизорах, радиометрах, теплопеленгаторах, в приборах спектрального анализа, в системах световой сигнализации и защиты. Фоторезистор сегодня один из самых распространенных фотоприемников. Литература
Ключевые слова
Разделы естественных наук:
|