Фотоприемники Ермилова Регина Фёдорова Юлия 1. Фотоприемники Полупроводниковые приборы, регистрирующие оптическое излучение, преобразующие оптический. - презентация

1 Фотоприемники Ермилова Регина Фёдорова Юлия 1

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

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 3

4 Фоторезисторы Фотодиоды P-i-n фотодиоды Лавинные фотодиоды Фототранзисторы 4

5 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

6 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

7 Фотодиоды Зонная диаграмма в темноте Зонная диаграмма при освещении 7

8 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

9 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

10 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

11 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

12 Фототранзисторы Вольт-амперная характеристика при различных уровнях освещенности 12

13 Солнечные батареи 1

14 Одно из самых перспективных средств для получения энергии Солнечные батареи 2

15 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

16 П олупроводниковый фотоэлектрический генератор, преобразующий энергию солнечной радиации в электрическую Солнечные батареи 4

17 5

18 Эквивалентная схема солнечного элемента hνhν IфIф RнRн V=I ф R н 6

19 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

20 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

21 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

22 Спасибо за внимание 10