CC BY
6Impact Factor: SJIF 2020 - 5.497 2021 - 5.81
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
369
УДК 372.853
ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
АДГЕЗАЛОВА ХАТЫРЯ АГАКАРИМ КЫЗЫ,
доктор философии по физике, доцент кафедры «Общая физика» АГПУ,
Баку, Азербайджан ГУСЕЙНОВ ДЖАХАНГИР ИСЛАМ ОГЛЫ, доктор физических наук, профессор кафедры «Общая физика» АГПУ,
Баку, Азербайджан ГАСАНОВ ОКТАЙ МАИЛОВИЧ, доктор философии по физике, доцент кафедры «Общая физика» АГПУ, Баку, Азербайджан
Аннотация: Полупроводники обладают разнообразными и необычными свойствами, которые определяют их широкое применение. При контакте полупроводников p-типа и n-типа образуются p-n переходы - основа почти всех полупроводниковых приборов. Фотодиодом называется полупроводниковый фотоэлемент с двумя электродами, разделенными р-п-переходом. При действии света на полупроводниковый фотоэлемент в цепи возникает ток. Пока же полупроводниковые фотоэлементы применяются в основном для измерения интенсивности света, а также для целей автоматики, сигнализации.
Ключевые слова: фотогальванические элементы, полупроводник, фотоэлемент, р-п переход, фоторезисторами.
Фотогальваническими элементами называют полупроводниковые фотоэлементы с одним или несколькими электронно-дырочными переходами. Большой интерес представляют полупроводниковые фотоэлементы как датчики электромагнитного излучения в разных частях спектра. Такие фотодиоды называют полупроводниковыми фотоэлементами. Если на фотодиод падает свет, то вследствие внутреннего фотоэффекта в обеих областях фотодиода генерируются пары носителей заряда. К второму классу относятся полупроводниковые фотоэлементы, принцип действия которых основан на использовании фотоэффекта запирающего слоя. Эти фотоэлементы иначе называются вентильными или фотоэлементами с запирающим слоем. Вентильные фотоэлементы качественно отличаются от фотоэлементов с внешним фотоэффектом, которые при освещении не вырабатывают собственной электродвижущей силы и являются лишь очень хорошими индикаторами излучения. Для получения от фотоэлемента с внешним фотоэффектом сколько-нибудь заметных фототоков недостаточно его лишь осветить, необходимо также между фотокатодом и анодом создать электрическое поле, которое обеспечивало бы попадание всех эмитируемых электронов на анод. Это достигается включением в фотоэлектрическую цепь источника постоянного напряжения - сухой батареи или аккумулятора. Таким образом, фотоэлементы с внешним фотоэффектом, а также, конечно, и фотосопротивления работают в режимах с обязательным включением в электрическую цепь фотоэлемента источника напряжения, без этого они не могут работать. В обоих приборах излучение освобождает электроны, но последующая их утилизация может быть осуществлена лишь при содействии источников постоянного напряжения. При соединении противоположных слоев полупроводникового фотоэлемента проводником в цепи возникает электрический ток; сила тока в цепи пропорциональна мощности светового потока излучения, падающего на фотоэлемент. Наличие перечисленных выше типов полупроводниковых фотоэлементов позволяет на их базе создать и внедрить ряд фотоэлектрических устройств автоматики, где фотодатчики играют основную роль или являются вспомогательными элементами. Фотоэлектрические полупроводниковые приемники излучения (полупроводниковые фотоэлементы и фотодиоды) -полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом (р-п переходом), действие которых основано на фотогальваническом эффекте. Поглощение оптического излучения в
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Impact Factor: SJIF 2020 - 5.497 2021 - 5.81
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
37 О
таких приборах приводит к увеличению числа свободных носителей внутри полупроводника. Под действием электрического поля перехода (запирающего слоя) носители заряда пространственно разделяются (электроны накапливаются в - области, дырки в р-области) и между слоями возникает фото - ЭДС. При замыкании внешней цепи через нагрузку протекает электрический ток.
Ко второй группе принадлежат фоторезисторы, полупроводниковые фотоэлементы, солнечные батареи, фотодиоды, фототранзисторы и др.
Основные элементы схемы - датчик (полупроводниковый фотоэлемент), усилитель постоянного тока, выполненный по мостовой схеме на транзисторах П13, и измерительный прибор, включенный в диагональ моста, снабженный универсальным шунтом с целью расширения пределов измерений. В видимой и ближней ИК-областях применяются разнообразные полупроводниковые фотоэлементы - вентильные фотоэлементы, фотодиоды и фототранзисторы. Для ближней ИК-области обычно выбирают фотодиод из PbS, который включают в набор фотоэлементов спектрофотометров, предназначенных для работы в УФ - и видимой областях, для расширения диапазона измерений на этих приборах. Детально полупроводниковые устройства обсуждаются в гл. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом, называемые полупроводниковыми фотоэлементами или фотосопротивлениями (фоторезисторами), обладают гораздо большей интегральной чувствительностью, чем вакуумные. Для их изготовления используются PbS, CdS, PbSe и некоторые другие полупроводники. Если фотокатоды вакуумных фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей имеют красную границу фотоэффекта не выше 11 мкм, то применение фотосопротивлений позволяет производить измерения в далекой инфракрасной области спектра (4мкм), а также в областях рентгеновского и гамма-излучений. Недостаток фотосопротивлений - их заметная инерционность, поэтому они непригодны для регистрации быстропеременных световых потоков. Для того чтобы лучше понять принцип действия полупроводниковых фотоэлементов, вернемся к описанию механизмов дырочной и электронной проводимостей. Полупроводниковый материал, электрическая проводимость которого меняется при изменении освещенности, называют фотосопротивлением. Изменение электропроводности сопротивления связано с изменением концентрации носителей под воздействием освещения. Ранее всех из фотосопротивлений были изучены селеновые, которые, однако, не следует путать с современными фотосопротивлениями с внутренним фотоэффектом, содержащими селен. В настоящее время фотосопротивления изготавливаются в основном из таких материалов, как сульфиды и селениды кадмия и свинца.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Х. А. Адгезалова, Дж. И. Гусейнов, А. О. Дашдемиров, Гасанов О. М. Влияние атомов Gd на фоточувствительность монокристалла SnS Прикладная физика, научно-технический журнал,
2017, №4, Москва
2. Козлов В.А., Рожков А.В., Кардо-Сысоев А.Ф. Журнал «Физика и техника полупроводников», том 37, вып. 12 С-Пб: ФТИ, 2003г. -140с
3. Дж.М. Сафаров, Х.А. Адгезалова., Гасанов О. М. Фотоэлектрические свойства монокристалла (SnS)0,999(NdS)0,001. BDU-nun Fizika problerlari insninunun yaradilmasinin 10 illieina hasr olunmu§ beynaxalq konfrans, 25 dekabr, 2015.
4. Мадатов Р.С., Алекперов А.С., Набиев А.Э, Гасанов О. М..Влияние гамма облучения на фотопроводимость монокристаллов Ge1-x Ndx S ТРУДЫ XXIX МЕЖДУНАРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «РАДИАЦИОННАЯ ФИЗИКА ТВЁРДОГО ТЕЛА»
(Севастополь, 08-13 июля 2019 г.)
5. Садуллаев А. Б. Инфракрасный фотоприёмник, работающий при наличии фонового освещения // Молодой ученый. — 2011. — №2. Т.1. — С. 47-49
6. И. В. Боднарь, В. Ю. Рудь, Ю. В. Рудь, Е. И. Теруков, А. М. Ковальчук Фоточувствительные
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Impact Factor: SJIF 2020 - 5.497 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ 2021 - 5.81
структуры на монокристаллах CuIn5Te8: создание и свойства. - Физика и техника полупроводников. - 2011 год. - Т. 45. - вып. 5.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
