|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Фоторезистивный эффект |
 | |
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.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
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.
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.
Литература
1. Электроника. Энциклопедический словарь.- М.: Советская энциклопедия, 1991.- С.110, 592.
2. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников.- М.: Наука, 1990.- С.355.
3. Жеребцов И.П. Основы электроники.- Л.: Энергоатомиздат, 1990.- С.187
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
