(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

Включение в цепь диода, работающего в режиме фотопреобразователя, показано на рис. 4.2, б. К слою р подведен отрицательный полюс источника тока, а к слою п - положительный. При такой полярности, отвечающей непроводящему направлению в вентиле, через фотодиод при отсутствии облучения проходит небольшой темновой ток, соответствующий обратному току в вентиле. С появлением светового потока, освобождающего в объеме полупроводника вблизи р-/г-перехода дополнительное число зарядов (заряды, освобождаемые в более удаленных от / - -перехода объемах, вновь рекомбинируют), ток в фотоэлементе возрастает на величину, соответствующую световому току.

а} 6)


О 0,1 0,2 0,3 ОМ Щлм О SO WO Е0 200 250 t/a,0

Рис. 4.3. Световые характеристики фотоэлементов (а) с кислородно- цезиевым катодом 1; сурьмяно-цезиевым 2 и ионного.с?; семейство вольт-ампериых характеристик электронного фотоэлемента и линия

нагрузки (б)

Более детально принцип действия фотодиодов и количественные закономерности возникающих в них процессов рассматриваются в § 4.5.

Схема включения диода, работающего в фотогенераторном режиме, приведена на рис.4.2, б. Свободные заряды, создаваемые квантами света и накапливающиеся у электродов, создают ту разность потенциалов, которая определяет собственную э. д. с. фотодиода.

В фототриодах ток, возникающий под действием световых квантов у одного из переходов, усиливается затем вторым - -переходом. В связи с этим чувствительность фототриодов выше, чем фото-Диодов.

Свойства фотоэлементов оцениваются по их характеристикам и параметрам, связывающим между собой электрические и световые величины.

Основной характеристикой фотоэлемента является световая. Она определяет зависимость тока фотоэлемента от воспринимаемого Ш светового потока (или освещенности). Световые характеристики Фотоэлементов с внешним фотоэффектом показаны на рис. 4.3, а. Характеристика 1 относится к вакуумному фотоэлементу с кисло-



родно-цезиевым катодом, характеристика 2 - к вакуумному фотоэлементу с сурьмяно-цезиевым катодом, а характеристика 3 - к ионному фотоэлементу с кислородно-цезиевым катодом. На прямолинейном участке световой характеристики

/Ф = М>, (4.1)

где k - коэффициент пропорциональности, определяющий чувствительность фотоэлемента.

Обычно он измеряется в микроамперах (либо в миллиамперах) на люмен светового потока. При введении вместо светового потока освещенности, что практически удобнее, так как не требует учета активной поверхности катода, чувствительность определяется по току, отнесенному к единице освещенности - люксу.

Различают два коэффициента чувствительности: интегральный и спектральный. Первый определяет чувствительность при лучистом потоке, поступающем от стандартного источника, который содержит различные длины волн, а второй определяет чувствительность при монохроматическом свете, содержащем излучение в пределах очень узкой полосы изменения длин волн (теоретически одной длины волны).

При переменной освещенности (модулированном свете) наряду с интегральной чувствительностью пользуются дифференциальной чувствительностью, определяемой производной

S = <S- (4-2)

Наряду с чувствительностью по току пользуются также понятием увствительности по напряжению (вольтовой чувствительностью), определяемой отношением выходного напряжения на нормированном нагрузочном сопротивлении к световому потоку или освещенности.

Интегральная чувствительность измеряется при эталонном источнике света. В качестве такового принята в настоящее время лампа накаливания с вольфрамовой нитью, нагретой до Т = = 2850° К. Интегральная чувствительность вакуумных фотоэлементов с кислородно-цезиевым катодом лежит в пределах 25- 35 мка/лм; фотоэлементов с сурьмяно-цезиевым катодом - в пределах 80-120 мка/лм, а ионных (газонаполненных) фотоэлементов - в пределах 150-250 мка/лм.

С течением времени интегральная чувствительность фотоэлементов снижается. Такое снижение принято называть старение/л. Особенно ощутимо старение в первый период работы фотоэлементов. Кроме старения, наблюдается еще явление утомления фотокатодов, заключающееся во временном снижении его чувствительности под действием света. Утомляемость заметно возрастает при увеличении освещенности сверх допустимой. Старение ионных фотоэлементов больше, чем вакуумных. Однако остаточная интегральная



чувствительность газоразрядных (ионных) фотоэлементов выше, чем вакуумных (электронных).

Другой важной характеристикой фотоэлемента является вольт-амперная. Она определяет ток в фотоэлементе в зависимости от подведенного к нему напряжения. Семейство вольт-амперных характеристик вакуумного фотоэлемента приведено на рис. 4.3, б. Световой поток Ф входит здесь в качестве параметра.

Приведенные характеристики показывают, что при увеличении анодного напряжения фототек нарастает вначале быстро. Это обусловлено повышением в процессе усиления анодного поля его фокусирующего действия. Переход на плоский участок характеристики соответствует режиму насыщения, который наступает тогда, когда все электроны, эмиттированные катодом, достигают анода.

Г

& 100%

1ф=1 р

1 цв-з

иг-з

\<PC6Z

ФС-А1\ .

WOO 10000 Кгц

Рис. 4.4. Эквивалентная схема (а) и частотные характеристики фотоэлементов (б) электронного 1, ионного 2 и фотосопротивлений сернисто-свинцового 3, сернисто-висмутового 4 и сернисто-кадмиевого 5

Нижняя характеристика на рис. 4.3, б построена в более крупном масштабе. Темновой ток представляет собой сумму термоэлектронного тока катода и тока утечки по изоляции. С ростом температуры темновой ток заметно растет, главным образом благодаря увеличению его термоэлектронной составляющей. Темновой ток электронных фотоэлементов обычно не превосходит 10~8- Ю 7 а, а темновой ток фотосопротивлений и фотопреобразователей обычно много больше

Семейство вольт-амперных характеристик фотоэлемента на рис. 4.3, б дополнено линией нагрузки MN. Точки ее пересечения с характеристиками позволяют построить динамическую световую характеристику фотоэлемента /ф = <р (Ф) при данном нагрузочном сопротивлении /?н.

При работе фотоэлемента в режиме насыщения (что практически всегда имеет место) расчет режима может быть выполнен и аналитически с помощью эквивалентной схемы, приведенной на Рис. 4.4, а. Здесь фотоэлемент и источник питающего его напряжения заменены источником тока.



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.