Материал: Конспект
• Засвічення базової області тиристора зумовлює генерацію надлишкових носіїв заряду, що приводить до перемикання чотиришарової структури із закритого стану у відкритий так само, як це буває у триністорі при перемиканні керувальним струмом.
Структура, схема вмикання (а) та ВАХ (б) фототиристора
ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ ФОТОПРИЙМАЧІВ
•До основних параметрів фотоприймачів відносяться:
•1. Довгохвильова границя 0 або довжина хвилі, що відповідає максимуму фоточутливості m;
•2. Спектральна чутливість R - величина вихідного сигналу, що припадає на одиницю потужності монохроматичного випромінювання у даній спектральній області;
•3 Мінімальна потужність що виявляється Pmin - потужність при якій вихідний сигнал дорівнює рівню шуму. Часто використовується еквівалентна потужність шуму.
NEP = Pmin( )-1/2
Тобто потужність, віднесена до одиничної полоси пропускання. Тут - ефективна полоса пропускання підсилювача.
4.Виявна здатність D* - величина обернена Pmin віднесена до одиничної полоси пропускання (1 Гц) і одиничної площі поверхні фотоприймача.
5.Квантова ефективність - число фотогенерованих носіїв, що припадають на один поглинутий фотон
6.Стала часу - час за який вихідний сигнал детектора досягне 63% максимального значення.
7.Опір приймача R або приведений опір. Звичайно він наводиться при нульовому зміщенні.
8. Гранична частота - найбільша робоча частота приладу.
ФІЗИЧНІ ПРИНЦИПИ РОБОТИ СЕ
Перетворення енергії у фотоелектричних перетворювачах (ФЕП) засноване на
фотовольтаїчному ефекті, який виникає в неоднорідних напівпровідникових структурах при дії на них сонячного випромінювання.
Неоднорідність структури ФЕП може бути отримана шляхом легуванням одного і того ж напівпровідника різними домішками (створення p–n - переходів) або шляхом з'єднання різних напівпровідників з неоднаковою шириною забороненої зони
(створення гетеропереходів).
Використовуються також МДП структури.
КОНСТРУКЦІЯ СЕ
Принцип роботи СЕ можна пояснити на прикладі перетворювачів з p-n-переходом, які широко застосовуються у сучасній геліоенергетиці.
аб
Конструкція (а) та принцип дії (б) фотоперетворювача
p-n ПЕРЕХІД В СТАНІ РІВНОВАГИ
ПОЯВА СТРУМУ ПРИ ОСВІТЛЕНІ
Неосновні носії вводяться через контакт
Кожного разу, коли неосновний носій-електрон рекомбінує на р-стороні, один електрон |
|
протікає у зовнішньому колі |
|
|
ПРОЦЕСИ У ФОТОПЕРЕТВОРЮВАЧАХ |
ввмвм |
Контак |
|
Поглинаючий |
|
Вікно |
|
Прозорий |
е |
Підкладка |
|
|
|
Випроміню |
При роботі СЕ приладів відбуваються наступні процеси: |
|
1. |
Генерація електронно-діркових пар під дією випромінювання; |
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Дифузія неосновних фотогенерованих носіїв до p-n, гетероабо переходу |
|
|
|
|
|
||
напівпровідник-метал; |
|
|
|
|
|
|
||
3. |
Розділення носіїв переходом; |
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Збирання носіїв омічними контактами. |
( S |
|
N |
|
)−1 |
||
|
|
|
r |
t |
||||
Процеси рекомбінації характеризуються часом життя неосновних носіїв заряду |
|
|
|
|||||
|
|
- час життя неосновних носіїв заряду; - їх теплова швидкість; Sr - переріз захвату |
|
|
||||
|
|
носіїв рекомбінаційними центрами. |
|
|
|
|
|
|
Дифузійна довжина неосновних носіїв заряду пов’язана з їх часом життя |
2 |
k e |
||||||
де k – стала Больцмана; - рухливість носіїв заряду; е – заряд електрона. Ldif |
||||||||
1 1 прот 1
точк
ВАХ р-n-ПЕРЕХОДУ
I
I0 Uk U
Темнова (а) та світлова (б) ВАХ СЕ
ТОЧКА МАКСИМАЛЬНОЇ ПОТУЖНОСТІ
ЕКВІВАЛЕНТНА СХЕМА СЕ
СЕ можна представити як генератор включений паралельно з діодом та послідовним та шунтуючим опорами
СОНЯЧНИЙ СПЕКТР В КОСМОСІ ТА НА ЗЕМЛІ
Спектр сонячного випромінювання. Показана різниця між випромінюванням за межами атмосфери Землі і на рівні моря
У середніх широтах потік сонячної енергії на поверхні Землі варіюється протягом дня від сходу (заходу) до полудня від 32.88 Вт/м2 до 1233 Вт/м2 в ясний день і від 19.2 мкВт/м2 до 822 Вт/м2 в похмурий день
ПОГЛИНАННЯ ФОТОНІВ У Si
Eg(Si) = 1,1 еВ в результаті будуть поглинатися фотони з довжиною хвилі <1.1 мкм