(495)510-98-15
Меню
Главная »  Классификация электронных систем 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [ 86 ] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184

б) увеличение числа свободных зарядов в веществе, что определяет внутренний фотоэффект, приводящий к изменению проводимости вещества или к возбуждению в приборе внутренней э. д. с.

В зависимости от среды, в которой перемещаются электроны, различают три основных класса фотоэлементов.

Вакуумные, в которых освобожденные под действием лучистой энергии электроны перемещаются в вакууме, создаваемом во внутреннем объеме прибора. Такие фотоэлементы называются также электронными.

Газонаполненные, которые после создания в них вакуума заполняются инертным газом (обычно аргоьом) при малом давлении. Такие фотоэлементы называются также ионными, так как проходящие через газ электроны ионизируют атомы газа, что приводит к увеличению общего потока электронов (эффект газового усиления) и возникновению в объеме положительных ионов.

Полупроводниковые, в которых освобожденные от связи с атомами кристаллической решетки электроны увеличивают внутреннюю проводимость элементов или создают в них э. д. с.

Действие первых двух классов фотоэлементов основано на эмиссии электронов с поверхности катода. На том же принципе работают фотоумножители и другие виды вакуумных фотоэлектронных приборов.

Устройство вакуумного фотоэлемента схематически показано на рис. 4.1, а. В стеклянной колбе, из которой предварительно удален до предельно возможной степени воздух, размещены катод К и анод А. Катод в виде полупроводникового слоя нанесен на внутреннюю поверхность стеклянной колбы. Для проникновения света к катоду в колбе оставляется без покрытия некоторая часть ее поверхности (окно). Наиболее распространенными типами катодов у вакуумных фотоэлементов являются кислородно-цезиевый и сурьмяно-цезиевый. У кислородно-цезиевого катода, схематически изображенного на рис. 4.1, в, полупроводящий слой состоит из окиси цезия с примесью атомов цезия и серебра. Этот слои создается на подложке из серебра. На поверхности катода имеются также атомы чистого цезия. Благодаря малой работе выхода (0,72 эв) эмиссия электронов из катода происходит при достаточно длинных волнах (квантах с малой энергией). Причем в области инфракрасного и видимого света эмиттируют преимущественно атомы цезия, а при более коротких волнах (ультрафиолетовое излучение) эмиттируют преимущественно атомы серебра.

Сурьмяно-цезиевый фотокатод, схематически изображенный на рис. 4.1, г, состоит из химического соединения сурьмы и цезия с примесью атомов цезия. В связи с относительно большой работой выхода (1,47 эв) наиболее интенсивная эмиссия происходит в коротковолновой части видимого спектра (фиолетовый и синий цвета). Преимущество сурьмяно-цезиевого фотокатода перед кислородно-цезиевым заключается в большем квантовом выходе, характери-



зуемом числом электронов, освобождаемых одним квантом энергии.

Анод в фотоэлементах выполняется в виде кольца или тонкой металлической сетки для того, чтобы он не преграждал путь световому потоку к катоду. Электроны, эмиттируемые фотокатодом, уходят к аноду под действием положительного поля, создаваемого анодным напряжением.

Ионные фотоэлементы отличаются от электронных только тем, что после удаления из их объема стенок колбы и металлической арматуры воздуха и других посторонних газов они заполняются некоторым ко-


Поверхностные атомы Cs

°-5

CSzO*Ag*Ci.

Внутренне-ад-сорбированнь /е атомы Аг



1 Серебро

ej Внутренне-адсорбированные атомы Cs Атомы Cs .

Rh USb,

~е^ч / о .о

р /° \)

0°сТо.°. (°0°.°

о А о ol о0 °

Jo J J

N или стекло

Рис. 4.1. Фотоэлемент с внешним фотоэффектом (а); схема его включения (б); структурная схема кислородно-цезиевого катода (в); то же сурьмя-

но-цезиевого (г)

личеством инертного газа (в большинстве случаев аргона). Ионизация электронами атомов газа вызывает увеличение потока электронов, уходящих к аноду, что увеличивает общий ток (эффект газового усиления). Ионные фотоэлементы изготовляются преимущественно с кислородно-цезиевым катодом.

Включение фотоэлемента с внешней фотоэмиссией в электрическую цепь иллюстрирует схема на рис. 4.1, б. Источник напряжения сообщает аноду фотоэлемента положительный потенциал по отношению к его катоду. Электроны, эмиттируемые катодом и Ускоряемые полем к аноду, создают фототок который проходит



через фотоэлемент и нагрузочное сопротивление RK. Величина фототока данного фотоэлемента зависит от величины и спектрального состава светового потока Ф, достигающего катода, его фотоэмиссионных свойств, а также от напряжения питания Е и сопротивления RK, включенного в цепь нагрузки.

Наибольшее применение получили следующие виды полупроводниковых фотоэлементов: фотосопротивления, фотодиоды и фототриоды.

Устройство фотосопротивления иллюстрирует схема, приведенная на рис. 4.2, а. На стеклянную пластину 3 нанесен полупроводящий слой /, электрическое сопротивление которого изменяется под действием световых или тепловых лучей благодаря увеличению в слое числа свободных носителей (электронов и дырок). Для при- соединения фотосопротивления к источнику напряжения на полупроводящий слой наносятся контакты 2. Источник напряжения мржет быть присоединен к фотосопротивлению с любой полярностью.

а) ffr, 0 Е 6)

ИМ r ilsUL+..


Рис. 4.2. Схемы включения: фотосопротивления (а), диодного фотопреобразователя (б) н фотогенератора (в)

При отсутствии света через фотосопротивление и внешнюю цепь проходит малый ток, называемый темновым . При освещении поверхности фотосопротивления ток в нем возрастает, и через внешнюю цепь проходят темновой и световой токи. Фотодиоды и фототриоды, изготовляемые обычно из германия и кремния, в принципе не отличаются по своей структуре от рассмотренных в § 1.4 и 2.3 германиевых диодов и триодов. Только носители тока (заряды) возбуждаются здесь световыми квантами в узких объемах р- или I слоев, вблизи одного из p-n-переходов. В фотодиодах (рис. 4.2, б) имеются два слоя с р- и n-проводимостями, разделенные одним р-п-переходом, в фототриодах - три слоя, разделенные двумя р-п-пе-реходами: эмиттерным и коллекторным.

Фотодиоды могут работать в двух режимах: 1) с приложенным к ним извне напряжением и 2) при отсутствии внешнего напряжения. В первом режиме, называемом фотопреобразовательным, освобожденные светом заряды перемещаются внутри элемента под действием приложенного извне напряжения. При втором режиме, называемом фотогенераторным (а также вентильным), под действием освобождаемых светом зарядов возникает внутри диода собственная э. д. с, благодаря которой проходит ток во внутренней и внешней (нагрузочной) цепях.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [ 86 ] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.