Понятие о полупроводниковых фотосопротивлениях, фотоэлементах и термобатареях

Фотосопротивлением называют полупроводниковое сопротивление, величина которого изменяется под действием света. Фотосопротивление, состоящее из изолирующей подкладки, на которую нанесен тонкий слой полупроводника, и двух металлических электродов, включается в цепь последовательно с источником питания.
Когда фотосопротивление затемнено, полупроводник при данной температуре обладает какой-то проводимостью, вследствие чего по цепи проходит темновой ток. При освещении фотосопротивления на поверхность полупроводника падают фотоны, которые поглощаются им и отдают свою энергию валентным электронам. Электроны, получившие энергию от фотонов, преодолевают связи с ядрами атомов и становятся свободными. Концентрация свободных электронов и дырок увеличивается, сопротивление полупроводника уменьшается и ток возрастает. Через некоторое время (10-3-10-7 сек) освобожденные фотонами электроны рекомбинируются с дырками и исчезают. Но при непрерывном освещении появляются новые электроны, устанавливается динамическое равновесие. Ток, протекающий в цепи фотосопротивления при его освещении, называют световым. Разность между световым и темновым токами определяет величину фототока.
Хотя концентрация свободных электронов в полупроводниках меньше, чем в металлах, число дополнительных свободных электронов, появляющихся в результате освещения полупроводника, относительно велико. Например, в сернистом кадмии (CdS) число световых электронов может превышать число темповых электронов в несколько раз.

Рис 22

Устройство фотосопротивления и его характеристики: а — схематическое устройство; б — световая характеристика; в — вольтамперная характеристика; 1 — изолирующая подкладка; 2 — слой полупроводника; 3 — металлические электроды.
Зависимость фототока от светового потока Ф называется световой характеристикой фотосопротивления. Световые характеристики имеют нелинейный характер: увеличение фототока отстает от возрастания светового потока. Вольтамперная характеристика фотосопротивления имеет линейный характер. Она показывает зависимость фототока от приложенного напряжения при постоянном световом потоке.
Фотоэлементом называется полупроводниковый прибор, в котором световая энергия превращается непосредственно в электрическую. Под воздействием освещения в фотоэлементах создается собственная э. д. с, величина которой может достигать десятых долей вольта.
Вентильный фотоэлемент, состоит из металлической подложки , полупроводника , в котором одним из описанных выше способов создают п-р-переход, и верхнего полупрозрачного электрода .
Под действием света, проникающего через полупрозрачный электрод, в полупроводнике появляется дополнительное количество электронов и дырок. Неосновные носители заряда вследствие контактной разности потенциалов начинают перемещаться черв я-р-переход: электроны из р-области в г-область и дырки из n-области в р-область.
Таким образом, увеличивается концентрания электронов в п-области и дырок в р-области. Одновременно с этим возрастает электрическое поле, препятствующее дальнейшему перемещению неосновных носителей через г-р-переход. В конце концов наступает динамическое равновесие, при котором устанавливается окончательная разность потенциалов, называемая фотоэлектродвижущей силой.
Световые характеристики фотоэлементов, показывающие зависимость фототока от падающего светового потока, нелинейны (увеличение фототока отстает от возрастания светового потока). Чем больше величина нагрузочного сопротивления R, тем сильнее сказывается нелинейность фотоэлемента.
В последнее время все большее распространение получают кремниевые фотоэлементы, называемые также солнечными батареями. Выбор кремния для изготовления фотоэлементов объясняется рядом факторов.

загрузка...

Похожие сообщения

Написать комментарий

Комментариев нет коммент.

Написать ответ


[ Ctrl + Enter ]