Поняття про напівпровідникових фотосопротівленіем, фотоелементах і термобатареях, залізна лабораторія
Поняття про напівпровідникових фотосопротівленіем, фотоелементах і термобатареях
Фотосопротівленіем називають напівпровідниковий опір, величина якого змінюється під дією світла. Фотосопротівленіе. що складається з ізолюючої підкладки, на яку нанесений тонкий шар напівпровідника, і двох металевих електродів, включається в ланцюг послідовно з джерелом харчування.
Коли фотосопротівленіе затемнено, напівпровідник при даній температурі має якусь провідність, внаслідок чого по ланцюгу проходить темновой струм. При висвітленні фотосопротивления на поверхню напівпровідника падають фотони, які поглинаються їм і віддають свою енергію валентним електронам. Електрони, що отримали енергію від фотонів, долають зв'язку з ядрами атомів і стають вільними. Концентрація вільних електронів і дірок збільшується, опір напівпровідника зменшується і струм зростає. Через деякий час (10-3-10-7 сек) звільнені фотонами електрони рекомбінуються з дірками і зникають. Але при безперервному освітленні з'являються нові електрони, встановлюється динамічна рівновага. Струм, що протікає в ланцюзі фотосопротивления при його освітленні, називають світловим. Різниця між світловим і темнова струмами визначає величину фотоструму.
Хоча концентрація вільних електронів в напівпровідниках менше, ніж в металах, число додаткових вільних електронів, що з'являються в результаті освітлення напівпровідника, відносно велике. Наприклад, в сірчистому кадмії (CdS) число світлових електронів може перевищувати число темпових електронів в кілька разів.
Пристрій фотосопротивления і його характеристики: а - схематичне пристрій; б - світлова характеристика; в - вольтамперная характеристика; 1 - ізолююча підкладка; 2 - шар напівпровідника; 3 - металеві електроди.
Залежність фотоструму від світлового потоку Ф називається світловий характеристикою фотосопротивления. Світлові характеристики мають нелінійний характер: збільшення фотоструму відстає від зростання світлового потоку. Вольтамперная характеристика фотосопротивления має лінійний характер. Вона показує залежність фотоструму від прикладеної напруги при постійному світловому потоці.
Фотоелементом називається напівпровідниковий прилад, в якому світлова енергія перетворюється безпосередньо в електричну. Під впливом освітлення в фотоелементах створюється власна е. д. з, величина якої може досягати десятих часток вольта.
Вентильний фотоелемент, складається з металевої підкладки. напівпровідника. в якому одним з описаних вище способів створюють п-р-перехід, і верхнього напівпрозорого електроду.
Під дією світла, що проникає через напівпрозорий електрод, в напівпровіднику з'являється додаткова кількість електронів і дірок. Неосновні носії заряду внаслідок контактної різниці потенціалів починають переміщатися черв я-р-перехід: електрони з р-області в р-область і дірки з n-області в р-область.
Таким чином, збільшується концентранія електронів в п-області і дірок в р-області. Одночасно з цим зростає електричне поле, що перешкоджає подальшому переміщенню неосновних носіїв через р-р-перехід. Зрештою настає динамічна рівновага, при якому встановлюється остаточна різниця потенціалів, яка називається фотоелектродвіжущей силою.
Світлові характеристики фотоелементів, що показують залежність фотоструму від падаючого світлового потоку, нелінійні (збільшення фотоструму відстає від зростання світлового потоку). Чим більше величина навантажувального опору R, тим сильніше позначається нелінійність фотоелемента.
Останнім часом все більшого поширення набувають кремнієві фотоелементи, звані також сонячними батареями. Вибір кремнію для виготовлення фотоелементів пояснюється рядом факторів.