Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни "Матеріали мехатронних пристроїв", страница 18

де  - удільна електропровідність напівпровідника при освітленні;

      - удільна електропровідність напівпровідника в темноті. Тут удільна електропровідність у темноті (темнова електропровідність) визначається за відомою формулою:

                                                   ,                                     (5.4)

де  р і n – концентрація дирок і електронів, відповідно, м;

       – коефіцієнт пропорційності, названий рухомістю, м²/(Вс).                 Тоді електропровідність напівпровідника при дії на нього світла може бути визначена із формули:

                                             ,                           (5.5)

де   q= 1,6¹⁹ заряд електрона;

       – додаткове число електронів, яке утворилося в напівпровіднику внаслідок опромінення його світлом.

Таким чином, фотопровідність буде:

                                                  .                                        (5.6)

Звільнені світлом електрони знаходяться в зоні провідності дуже короткий час 10...10с. При відсутності зовнішнього електричного поля вони хаотично переміщуються в міжатомних проміжках. Коли до кристала прикладена різниця потенціалів, вони беруть участь в електропровідності.

Після закінчення освітлення електрони переходять на більш низькі енергетичні рівні – домішкову або у валентну зони. При безперервному освітлені провідника встановлюється динамічна рівновага між утвореними додатковими (нерівними) носіями заряду й тими, що йдуть на нижні рівні. Тобто встановлюється динамічна рівновага між процесами генерації носіїв заряду й рекомбінацією їх.

Найбільш зручними для дослідження оптичних властивостей напівпровідників (спектральних характеристик) є фоторезистори.

Фоторезистор - це фотоелектричний пристрій із двома виходами, спротив яких змінюється під дією випромінювання. Його використовують в оптоелектронних парах, оптичних приймачах інфрачервоного діапазону, перших перетворювачів вимірних систем й ін.

Принцип роботи фоторезистора і схема його включення пояснюється на рис. 5.1,а. При світловому потоці Ф=0 спротив фоторезистора порядку 10⁶ -10⁷ Ом. Розглянемо принцип роботи на прикладі імпульсної дії. Імпульс світлового потоку (рис. 5.1, б) генерується в фоторезисторі Rф оптично збуджуючи носії, які понижують його спротив на протязі життя носіїв. Пропорційно світловому потоку збільшується значення 1ф току у зовнішньому ланцюгу. На резисторі Rh проходить зміна напруги на вихідний сигнал найпростішого фотоприймача вых = Процес нарощування і спаду фототоку у відносних величинах показаний на рис 5.1,в.

а)

Рисунок 5.1 – Параметри фоторезистора

Параметрами фоторезистора є токова і вольтова чуттєвість, постійний час збільшення нр і сп фототоку, темновий спротив Rtm, пороговий потік (порогова потужність) або знайдена здатність, допустима розсіювальна потужність Рмакс, робоча напруга U_P і межова допустима напруга Umakc, робоча довжина хвилі або діапазон робочих хвиль. Деякі із перерахованих параметрів аналогічні за фізичним смислом параметрам фотодіодів і фототранзисторів.