Работу выполнили : Карпова Екатерина Советный Михаил. - презентация

1 Работу выполнили : Карпова Екатерина Советный Михаил

2 Фотоприемники Полупроводниковые приборы, регистрирующие оптическое излучение, преобразующие оптический сигнал в электрический

3 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

4 Вольтовая чувствительность Токовая чувствительность Пороговая чувствительность Основные характеристики фотоприемника

5 Фотоприемники Фоторезисторы Фотодиоды P-i-n фотодиоды Лавинные фотодиоды Фототранзисторы

6 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( n μ n + p μ p )=q p μ p (1+b) I т = σ 0 wdU/l d w l Ф I, U

7 Фотодиоды I ф1 I V I ф2 ВАХ Приемник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе

8 Фотодиоды Зонная диаграмма в темноте Зонная диаграмма при освещении

9 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

10 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

11 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: qE λ > 3/2 Eg W >> λ

12 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

13 Фототранзисторы Вольт-амперная характеристика при различных уровнях освещенности

14

15 Одно из самых перспективных средств для получения энергии Солнечные батареи

16 П олупроводниковый фотоэлектрический генератор, преобразующий энергию солнечной радиации в электрическую Солнечные батареи

17 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

18 Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств ФЭП, среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом. Солнечные батареи

19 Физические процессы, происходящие при преобразовании энергии оптического излучения Солнца в энергию электрического тока с использованием полупроводникового солнечного элемента с p-n- переходом, будут те же самые, что и в случае фотоприемников на основе диода с p-n- переходом. При освещении солнечного элемента в квазинейтральных областях полупроводника по обе стороны от p- n- перехода генерируются неосновные носители, которые вызывают рост дрейфовой компоненты тока. Дополнительный фототок, появляющийся в этом случае, пропорционален освещенности и обусловлен неосновными носителями, фотогенерированными на расстоянии диффузионных длин от металлургической границы p-n- перехода. В отличие от фотодиода в солнечных элементах отсутствует внешний источник напряжения. Солнечные батареи с p-n переходом

20 Солнечные батареи Установка солнечных батарей позволяет экономить на электроэнергии, в светлое время суток солнечные батареи заряжают аккумуляторы, а в тёмное время аккумуляторы обеспечивают освещением помещение. Современным солнечным батареям не обязательно нужны прямые солнечные лучи для заряда аккумуляторов днём, аккумуляторы волне нормально заряжаются и в пасмурную погоду и в зимнее время года. Срок эксплуатации солнечных батарей 25 лет.

21 Солнечные батареи Эквивалентная схема солнечного элемента hνhν IфIф RнRн V=I ф R н

22 Солнечные батареи Вольт-амперная характеристика солнечного элемента IфIф I V темновая при освещении J=-J ф +J 0 (e β V -1) J ф – обратный фототок V – падение напряжения на нагрузке КПД солнечного элемента η = максимальная мощность СЭ / мощность падающего излучения

23 КПД от 28 до 30% Si GaAs – наиболее перспективный материал, CdTe ( теллурид кадмия ) – так же перспективный материал, пленки CdTe достаточно дешевы в изготовлении Распространенные материалы Солнечные батареи

24 в космонавтике для питания устройств автоматики, переносных радиостанций и радиоприёмников для катодной антикоррозионной защиты нефте - и газопроводов в различных бытовых устройствах

25