Фотоприемники Ермилова Регина Фёдорова Юлия 1
Фотоприемники Полупроводниковые приборы, регистрирующие оптическое излучение, преобразующие оптический сигнал в электрический 2
Процессы лежащие в основе действия фотоприемников: Генерация носителей под действием внешнего излучения Перенос носителей и умножение за счет того или иного механизма, характерного для данного прибора Взаимодействие тока с внешней цепью, обеспечивающее получение выходного сигнала Фотоприемники 3
Фоторезисторы Фотодиоды P-i-n фотодиоды Лавинные фотодиоды Фототранзисторы 4
Фоторезисторы Полупроводниковые резисторы, изменяющие электрическое сопротивление под действием оптического излучения Ф=0 Ф1Ф1 Ф 2 > Ф 1 ВАХ I=I т +I ф =U(σ+σ 0 ) σ 0 =q(nμ n + pμ p )=qpμ p (1+b) I т =σ 0 wdU/l d w l Ф I, U 5
Фотодиоды I ф1 I V I ф2 ВАХ Схема включения Приемник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе 6
Фотодиоды Зонная диаграмма в темноте Зонная диаграмма при освещении 7
P-i-n фотодиоды Разновидность фотодиода, в котором между областями электронной (n) и дырочной (p) проводимости находится собственный (нелегированный) полупроводник (i-область) Основные преимущества Высокие скорости переключения Высокая квантовая эффективность Позволяет избежать инерционности 8
Лавинные фотодиоды Фотоприемник, в котором повышение квантовой эффективности реализуется за счет внутреннего усиления, благодаря лавинному умножению в обратно смещенном p-n переходе Конструкция лавинного фотодиода на германиевой подложке 9
Лавинные фотодиоды Принцип работы При подаче сильного обратного смещения (близкого к напряжению лавинного пробоя), происходит усиление фототока за счет ударной ионизации (лавинного умножения) генерированных светом носителей заряда. Для реализации лавинного умножения необходимо выполнить два условия: qEλ > 3/2 Eg W >> λ 10
Фототранзисторы Является классическим биполярным транзистором, включенным в схему с общим эмиттером, но у которого отсутствует вход базы, а изменение коллекторного тока осуществляется за счет изменения освещенности базы Схема фототранзистора со структурой p-n-p Зонная диаграмма фототранзистора в активном режиме работы 11
Фототранзисторы Вольт-амперная характеристика при различных уровнях освещенности 12
Солнечные батареи 1
Одно из самых перспективных средств для получения энергии Солнечные батареи 2
Методы преобразования солнечной энергии Аккумулирование тепла в результате поглощения излучения теплоносителями (водяные радиаторы) 1.P-n переходы 2.Гетеропереходы 3.Барьеры Шоттки 4.МДП структуры с туннельно-тонким диэлектриком Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую 3
П олупроводниковый фотоэлектрический генератор, преобразующий энергию солнечной радиации в электрическую Солнечные батареи 4
5
Эквивалентная схема солнечного элемента hνhν IфIф RнRн V=I ф R н 6
Солнечные батареи Вольт-амперная характеристика солнечного элемента IфIф I V темновая при освещении J=-J ф +J 0 (e βV -1) J ф – обратный фототок V – падение напряжения на нагрузке КПД солнечного элемента η = максимальная мощность СЭ / мощность падающего излучения 7
Si - КПД до 20% GaAs – наиболее перспективный материал, КПД до 40% CdTe (теллурид кадмия) – так же перспективный материал, пленки CdTe достаточно дешевы в изготовлении Распространенные материалы Солнечные батареи 8
Применение солнечных батарей в космонавтике для питания устройств автоматики, переносных радиостанций и радиоприёмников для катодной антикоррозионной защиты нефте- и газопроводов в различных бытовых устройствах 9
Спасибо за внимание 10