Освещении полупроводника

При освещении фоторезистора ток в цепи существенно возрастает за счет увеличения концентрации свободных носителей заряда. Разность токов при наличии и отсутствии освещения называют световым током или фототоком.

При освещении фоторезистора его сопротивление резко уменьшается, потенциал базы становится более положительным, транзистор TI закрывается; потенциал базы транзистора Т2 становится отрицательным относительно потенциала эмиттера и транзистор Т2 открывается. Электромагнитное реле Р, включенное в коллекторную цепь транзистора Т2, срабатывает и замыкает либо размыкает своими контактами цепь сигнализации или управления, фиксируя достижение определенного значения контролируемого светового потока.

освещении фоторезистора светом сложного спектрального соста-.ва. Удельную интегральную чувствительность принято измерять при освещенности 200 лк источником света с цветовой температурой 2850 К;

При освещении фоторезистора в нем возникают дополнительные свободные электрические заряды — электроны и дырки, в результате чего ток в цепи возрастает.

При подключении фоторезистора к источнику питания в электрической цепи проходит небольшой ток /т, называемый темповым. При освещении фоторезистора ток в цепи возрастает за счет фототока, обусловленного внутренним фотоэффектом. Вольт-амперная характеристика, т. е. зависимость фототока от приложенного напряжения при постоянном световом потоке Ф, практически линейна ( 17.23). Параметры фоторезисторов, как и других полупроводниковых приборов, существенно зависят от температуры.

Чувствительность называют интегральной, потому что измеряют ее при освещении фоторезистора светом сложного спектраль-

При освещении фоторезистора энергия фотонов расходуется на перевод электронов в зону проводимости. Количество свободных электронно-дырочных пар возрастает, сопротивление фоторезистора падает и через него течет световой ток

Фотосопротивлением или фоторезистором называется прибор, электрическое сопротивление которого изменяется под действием падающего на него излучения. Поглощение лучистой энергии полупроводником при освещении фоторезистора вызывает ионизацию атомов и, следовательно, увеличение числа свободных носителей заряда, что и приводит к уменьшению его сопротивления.

Через неосвещенный фоторезистор проходит малый ток, называемый «темновым». При освещении фоторезистора через него идет «световой» ток, который увеличивается с увеличением светового потока (освещенности). Разность между световым и темновым током называется фототоком.

При подключении фоторезистора к источнику питания в электрической цепи проходит небольшой ток 1Т, называемый темновым. При освещении фоторезистора ток в цепи возрастает за счет фототока, обусловленного внутренним фотоэффектом. Вольт-амперная характеристика, т. е. зависимость фототока от приложенного напряжения при постоянном световом потоке Ф , практически линейна ( 1.47). Параметры фоторезисторов, как и других полупроводниковых приборов, существенно зависят от температуры.

При освещении фоторезистора его сопротивление падает, что приводит к появлению плюсового потенциала на базе транзистора T-i, и транзистор закрывается, _а потенциал на его коллекторе уменьшается. Это приводит к перераспределению потенциала на базе транзистора Гз и транзистор открывается, открывая выходной транзистор Т^.

В фотогенераторном режиме ( 2.7, б) при разомкнутом ключе К и отсутствии освещения (Ф = 0) диффузионная и дрейфовая составляющие токов р-тг-пере-хода уравновешиваются и ток через р-л-переход равен нулю. При освещении полупроводника в области р-/г-пе-рехода генерируются дополнительные пары носителей заряда. Поле объемного заряда р-л-перехода с разностью потенциалов фк (см. § 1.3) «разделяет» эти пары: дырки дрейфуют в р-область, а электроны — в «-область, т. е. происходит перемещение дополнительно возникших неосновных носителей заряда. Возникновение дополнительного числа неосновных носителей заряда приводит

Приборы, в которых под действием света меняется электропроводность, называют фоторезисторами. В качестве материала для фоторезисторов применяют селен, сернистый таллий, сернистый свинец, сернистый висмут, сернистый кадмий и другие полупроводники. При освещении полупроводника увеличивается число электронов, переходящих в зону проводимости и, следовательно, увеличивается его электропроводность.

При освещении полупроводника кванты света взаимодействуют с электронами. Если энергия квантов превышает ширину запрещенной зоны &3. валентные электроны поглощают энергию квантов и переходят в зону проводимости, т.е. происходит генерация электронно-дырочных пар. Генерируемые светом свободные носители являются избыточными, неравновесными. Одновременно с генерацией носителей идет процесс

При освещении полупроводника концентрация свободных носителей заряда в нем может возрасти за счет носителей, возбужденных поглощенными квантами света. При оптическом возбуждении электронов из валентной зоны в зону проводимости возникает пара свободных носителей - электрон и дырка. Если за счет света происходит переход электрона из валентной зоны на примесные уровни или с примесных уровней в зону проводимости, образуются свободные носители одного знака - дырки или электроны. В соответствии с увеличением концентрации свободных носителей заряда в полупроводнике за счет облучения его светом возрастает и его удельная проводимость :

Без учета рекомбинации при освещении полупроводника прямоугольным импульсом света, генерирующим в единице объема за единицу времени в зону проводимости .V электронов,

При освещении полупроводника электроны могут переходить из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией. При обратном переходе электрона из верхнего состояния в нижнее освободившаяся энергия при определенных условиях также может быть выделена в виде кванта света. Это явление называется люминесценцией.

т. е. напряженность электрического поля пропорциональна возникающему при освещении полупроводника градиенту концентрации носителей заряда.

сопротивлении базы. Вторая составляющая представляет собой так называемую ЭДС Дембера, которая была рассмотрена в § 1.12. Эта ЭДС может возникнуть в полупроводнике при неравномерном распределении носителей даже при отсутствии тока через полупроводник, как видно из соотношения (3.90). Так, при освещении полупроводника между освещенными и неосвещенными его частями возникает разность потенциалов. Аналогичную природу имеет послеинжекционная ЭДС (см. §3.18).

Кроме составляющей фото-ЭДС, которая возникает из-за разделения носителей заряда электрическим полем р-п-перехода или другого потенциального барьера и которая является основной в фотоэлементах, могут быть и другие составляющие. При освещении полупроводника появляется градиент концентрации электронов и дырок, которые диффундируют от освещаемой поверхности в глубь полупроводника. Но коэффициенты диффу-ЗИИ электронов и дырок различны. Поэтому возникает вторая составляющая фото-ЭДС (см. § 1.12). Кроме того, при наличии на освещаемой поверхности полупроводника ловушек захвата носителей одного знака возникает третья составляющая фото-ЭДС в результате диффузии в глубь полупроводника носителей заряда другого знака.

После окончания освещения образца электроны переходят на более низкие энергетические уровни — примесные или в валентную зону. При непрерывном освещении полупроводника устанавливается динамическое равновесие между образующимися дополнительными (неравновесными) носителями и уходящими на нижние уровни, т. е. устанавливается динамическое равновесие между процессами генерации носителей заряда и рекомбинацией их.

При освещении полупроводника в результате собственного поглощения концентрации подвижных носителей изменяются до величин п0 + An и ра + А/7 и его проводимость равна: