Короткі теоретичні відомості

Вентильний фотоелемент (фотоелемент із запираючим шаром) становить основу люксметра - приладу для вимірювання освітленості. Розглянемо принцип його дії. Як відомо, у місці контакту напівпровідників ви

никає областьзавтовшки 0.1 мкм. Для цієї області характерними є мала концентрація носіїв заряду (вільних електронів і дірок) та наявність контактної різниці потенціалів (рис. 9.35). При освітленніта прилеглих до нього областей у напівпровідниках відбувається явище внутрішнього фотоефекту, тобто утворюються пари дірка-електрон. Якщо народження такої пари відбувається поряд з областю р-п переходу, то і електрон, і дірка можуть уникнути рекомбінації на шляху доПід дією електричного поля р-п переходу заряди, що утворились, розділяються. Так, наприклад, дірка, що утворилася під дією світла в області напівпровідникаі досягла області переходу, буде втягнута електричним полем , переходу в область напівпровідника p-типу, в той час як електрон залишається в області напівпровідника n-типу. Таким чином, розділення зарядів, що утворилися, відбувається внаслідок односторонньої ("вентильної ") провідності р-п переходу для неосновних носіїв (дірок - для

напівпровідників n-типу та електронів - для напівпровідників p-ТИПу).

У результаті розділення зарядів між напівпровідниками та -типів виникає електрорушійна сила, її величина досягаєі визначається кількістю електроннодіркових пар, що утворилися в результаті внутрішнього фотоефекту. Кількість цих пар, в свою чергу, пропорційна кількості фотонів, що падають на фотоелемент, тобто освітленості фотоелемента.

Рис. 7.14. Розділення зарядів, що утворилися під дією світла, у вентильному фотоелементі.

Рис. 7.15.Схема селенового фотоелемента із запираючим шаром.

Вентильні фотоелементи виготовляють на основі селена, германія, кремнія, сірчастого срібла. У цій лабораторній роботі ми маємо справу з селеновим фотоелементом (рис. 7.15). На поліровану залізну пластинку, яка є одним з електродів фотоелемента, наносять шар селена з провідністю(основні носії - дірки). Зверху на шар селена напиляють тонкий, прозорий для світлових променів шар срібла, котрий виконує роль другого електрода. За рахунок дифузії атомів срібла в шар селена останній набуває провідності и-типу (основні носії - електрони). Між чистим селеном та селеном з домішками срібла виникає область р-п переходу. Світло легко проходить крізь прозору плівку і викликає явище внутрішнього фотоефекту в шарі селена (в основному в шарі селена типу). В результаті розділення зарядів - електронів та дірок - електричним полем р-п переходу виникає електрорушійна сила, при цьому залізна пластинка має додатний заряд. Якщо плівку срібла з'єднати з залізною пластинкою провідником, підключивши в коло гальванометр, то останній покаже присутність електричного струму, що тече в зовнішньому колі від залізадо верхнього електрода

Таким чином, вентильний фотоелемент поводить себе при освітленні як генератор ЕРС, причому величина фотострумувиявляється пропорційною до величини світлового потоку Ф, який падає на активну поверхню фотоелемента:" " Коефіцієнт пропорційності k називається інтегральною чутливістю. Він чисельно дорівнює силі струму в колі фотоелемента, який виникає за умови освітлення активної поверхні світловим потоком в 1 люмен:

Чутливість селенових фотоелементів досить значна і може досягти 500 мкА/лм.

Якщо активна поверхняфотоелемента освітлюється потоком світла Ф, то

де - освітленість поверхні фотоелемента. Отже, маємо

Оскільки інтегральна чутливість фотоелемента k та його активна поверхня S - величини сталі, то величина фотоструму і_ф виявляється пропорційною до освітленості Е. Освітленість фотоелемента у випадку точкового джерела світла (коли відстань між лампою та фотоелементом значно більша за розміри нитки розжарювання лампи) розраховується за формулою:

де - відстань між джерелом світла та поверхнею фотоелемента, а - сила світла джерела (значеннявказане на приладі).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Експериментальна довжину хвилі де Бройля для кульки та електрона, що рухаються?	\|	Порядок виконання лабораторної роботи

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.