Упрощенная HTML-версия
\
© © !
J
>
n
i © 0 !
0 p
I
° i © © !
?
Рисунок 11.1. Разделение
возбужденных светом носителей
под действием поля p - n перехода
R
Рисунок 11.2. Схема включения
вентильного фотоэлемента
Сущность этого явления заключается в следующем: при контакте полупроводников
p-
и
n-
типа
создается контактная разность потенциалов, которая
препятствует дальнейшему переходу основных носителей
через контакт: дырок - в n-область и электронов - в p-
область. При освещении p -n -перехода и прилегающих к
нему областей в полупроводниках наблюдается внутренний
фотоэффект, т.е. образуются электронно-дырочные пары.
Под действием электрического поля p -n -перехода
образовавшиеся заряды разделяются: неосновные носители
проникают через переход, а основные задерживаются в
своей области, в результате чего накапливаются заряды и
на p - n -переходе создается добавочная разность потенциалов, которую называют фото-э.д.с. (рис.
11.1). Значение фото-э.д.с. может достигать десятых долей вольта. При подсоединении такого
полупроводника к сопротивлению (рис. 11.2) в цепи возникает фототок.
На явлении фотоэффекта основано действие фотоэлектронных приборов. Наиболее
распространенными фотоэлектронными приборами
являются
фотоэлементы. Фотоэлементы
- приемники
излучения, работающие на основе фотоэффекта и
преобразующие энергию излучения в электрическую.
Простейшим фотоэлементом, основанным на
внешнем
фотоэффекте,
является
вакуумный
фотоэлемент. Вакуумный фотоэлемент состоит из
источника электронов - фотокатода К, на который
падает свет, и анода А. Вся система заключена в
стеклянный баллон, из которого откачан
воздух.
Фотокатод может быть выполнен в виде двух пластин
(рис.11.3, а) или в виде фоточувствительного слоя,
нанесенного на часть внутренней поверхности
баллона (рис. 11.3, б).
В качестве анода обычно используется
кольцо или сетка, помещаемая в центре баллона.
Фотоэлемент подключается к источнику питания.
Вакуумные фотоэлементы безинерционны и для них
наблюдается строгая пропорциональность фототока
от интенсивности
излучения. Это
свойство
позволяет использовать вакуумные фотоэлементы в
качестве фотометрических приборов, например
фотоэлектрический экспонометр, люксметр и т.д.
Для увеличения интегральной чувствительности
вакуумных фотоэлементов баллон заполняется
разреженным инертным газом (Ar или Ne при давлении 1,3 - 3 Па). Интегральная
чувствительность газонаполненных фотоэлементов (1 мА/лм) гораздо выше, чем для
вакуумных (20 - 150 мкА/лм).
Фотоэлементы,
основанные
на
внутреннем
фотоэффекте,
называемые
полупроводниковыми фотоэлементами
или
фотосопротивлениями (фоторезисторами),
обладают
большей чувствительностью, чем вакуумные. Если фотокатоды вакуумных фотоэлементов
имеют «красную границу» фотоэффекта не выше 1,1 мкм, то применение фотосопротивлений
позволяет производить измерения в далекой инфракрасной области спектра (3 - 4 мкм), а
также в областях рентгеновского и гамма-излучения. Недостаток фотосопротивлений - их
заметная инерционность, поэтому они непригодны для регистрации быстропеременных
световых потоков.
Фотоэлементы с вентильным фотоэффектом, называемые
вентильными фотоэлементами
(фотоэлементами с запирающим слоем),
обладая, подобно элементам с внешним фотоэффектом,
68
Рисунок 11.3. Простейшие вакуумные
фотоэлементы