ЯВЛЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
Электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра РАПС
Доклад
По дисциплине « Элементы системы автоматики »
Тема: Фотоэлектрические преобразователи с внутренним фотоэффектом
| Студент гр. 5403 | Шанин Ю.В. | |
| Преподаватель | Пожидаев А.К. |
Санкт-Петербург
2018
ЗАДАНИЕ
На Доклад
| Студент Шанин Ю.В. | ||
| Группа 5403 | ||
| Тема реферата: Фотоэлектрические преобразователи с внутренним фотоэффектом
| ||
| Исходные данные: Требуется раскрыть содержание темы «Фотоэлектрические преобразователи с внутренним фотоэффектом», рассмотрев следующие вопросы по данной теме: понятие внутреннего фотоэффекта, принцип действия преобразователей, их характеристики, применение, диапазон измерения, достоинства и недостатки по сравнению с другими датчиками, а также представить основных производителей данных датчиков. | ||
| Предполагаемый объем доклада: Не менее 15 страниц (обязательны разделы «Содержание», «Введение», «Заключение», «Список использованных источников»). | ||
| Дата выдачи задания: 03.09.2018 | ||
| Дата сдачи реферата: 24.09.2018 | ||
| Дата защиты реферата: 24.09.2018 | ||
|
| ||
| Студент | Шанин Ю.В. | |
| Преподаватель | Пожидаев А.К. | |
Аннотация
Целью данного доклада является исследование фотоэлектрических датчиков с внутренним фотоэффектом для определения их показателей качества. В работе раскрыто явление внутреннего эффекта, которое заложено в принципе действия указанных преобразователей. В докладе представлены основные характеристики данных датчиков, материал, из которого они изготовляются, их виды, их диапазон и точность измерения. Также в работе приведены основные фирмы производителей вышеупомянутых датчиков. В ходе исследования сделан вывод об эффективности применения данных преобразователей, а также отмечен ряд их достоинств и недостатков по сравнению с другими датчиками.
|
|
|
Summary
The purpose of this report is to study photovoltaic sensors with internal photoelectric effect to determine their quality indicators. The paper reveals the phenomenon of internal effect, which is inherent in the principle of these converters. The report presents the main characteristics of these sensors, the material from which they are made, their types, their range and measurement accuracy. Also in work the main firms of producers of the above-mentioned sensors are resulted. The study concluded that the efficiency of these converters, as well as a number of advantages and disadvantages compared to other sensors.
Содержание
| Введение……………………………………………………………. | 5 | |
| 1. | Явление внутреннего фотоэффекта………………………………. | 6 |
| 2. | Основные фотоэлектрические преобразователи с внутренним фотоэффектом и их принцип действия……………………..…….. | 7 |
| 2.1. | Фотосопротивление………………………………………………... | 7 |
| 2.2. | Вентильные фотоэлементы………………………………………... | 12 |
| 3. | Основные характеристики фотоэлектрических преобразователей с внутренним фотоэффектом………………… | 18 |
| 3.1. | Вольт-амперная характеристика………………………………….. | 18 |
| 3.2. 3.3. 4. 5. 6. 7. | Световая (люкс-амперная) характеристика……………………… Спектральная характеристика…………………………………….. Примеры схем включения датчиков с внутренним фотоэффектом при их практическом использовании…………… Область применения преобразователей с внутренним фотоэффектом……………………………………………………… Достоинства и недостатки преобразователей с внутренним фотоэффектом……………………………………...………………. Основные фирмы производители фотоэлектрических преобразователей с внутренним фотоэффектом………………… | 20 21 23 24 26 27 |
| Заключение…………………………………………………………. | 28 | |
| Список использованных источников……………………………... | 29 | |
| Приложение А. Паспортные данные фотодиода FGAP71……… | 30 |
Введение
|
|
|
Современный прогресс науки и техники в самых широких областях народного хозяйства и промышленного производства стал возможен благодаря появлению и активному внедрению различных электронных приборов. Среди них особую популярность приобрели и фотоэлектрические датчики с внутренним фотоэффектом. Вышеупомянутых датчиков на сегодняшний день достаточно много. К ним относятся и фоторезисторы, и фотодиоды, и фототранзисторы, и фотореле. На их основе выполнены оптопары и солнечные батареи. Сам фотоэлектрический преобразователь представляет собой фотоэлектронный прибор (фотоэлемент), используемый в качестве измерительного преобразователя [1]. Для оценки перспектив развития фотоэлектрических датчиков, основанных на явлении внутреннего фотоэффекта, прежде всего, необходимо указать их преимущества и недостатки в сравнении с другими преобразователями. Так с помощью фотоэлектрических преобразователей имеется возможность измерять без контакта с объектом измерения. Но при этом данные датчики имеют большую погрешность измерения вследствие сильной зависимости от изменения температуры. Актуальность выбранной темы объясняется повышением уровня производительности труда, стремительным развитием науки и производства, т.к. в нашей стране и в целом в мире первостепенное значение придается способствующей технологическому и экономическому развитию страны автоматизации промышленности, которая просто невозможна без применения электронных приборов, в том числе и фотодатчиков с внутренним фотоэффектом. В ходе выполнения данного доклада раскрываются важные характеристики преобразователей с внутренним фотоэффектом, приводятся их основные виды, их достоинства и недостатки, рассматриваются основные фирмы-производители данных датчиков. По результатам проведенного исследования делаются соответствующие выводы.
|
|
|
|
|
|
ЯВЛЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА
Работа всех фотоэлектрических преобразователей основана на явлении фотоэффекта. Фотоэффектом называются электрические явления, которые происходят при освещении светом вещества, а именно: выход электронов из вещества (фотоэлектронная эмиссия), возникновение ЭДС, изменение электропроводности [2]. Т.е. сущность фотоэффекта заключается в следующем: при освещении поверхности металла или полупроводника кванты света, проникая в поверхностный слой, сообщают атомам вещества дополнительную энергию, позволяющую электроном отрываться от атомов [3]. При этом различают следующие виды фотоэлектрических преобразователей:
1) Фотоэлектрические преобразователи с внешним фотоэффектом;
2) Фотоэлектрические преобразователи с внутренним фотоэффектом.
В данной работе исследуются фотоэлектрические преобразователи с внутренним фотоэффектом. Поэтому, чтобы иметь четкие представления о работе этих датчиков, требуется дать определение явления внутреннего фотоэффекта.
И так, сущность внутреннего фотоэффекта состоит в том, что при освещении полупроводников и диэлектриков от некоторых атомов отрываются электроны, которые, однако, в отличие от внешнего фотоэффекта, не выходят через поверхность тела, а остаются внутри него. В результате внутреннего фотоэффекта возникают электроны в зоне проводимости, и сопротивление полупроводников и диэлектриков уменьшается [2]. Можно отметить, что если энергия кванта hv падающего света превышает ширину запрещенной зоны, то электрон, поглотивший квант, переходит из валентной зоны в зону проводимости. В результате всего этого образуется пара носителей заряда: в валентной зоне – дырка, а в зоне проводимости электрон. Таким образом, в зоне проводимости появляются носители заряда (свободные электроны), и при включении полупроводника в цепь по ней будет протекать ток.
Резюмируя все вышесказанное, можно сказать, что внутренний фотоэффект приводит к двум явлениям:
1. Изменению концентрации носителей в зоне проводимости (т.е. изменению проводимости);
2. Возникновению фото ЭДС.
Схема внутреннего фотоэффекта приведена на рисунке 1 (см. рис. 1).
Рисунок 1. Схема внутреннего фотоэффекта в полупрводнике
На основе явления внутреннего фотоэффекта работа самые разнообразные приборы, речь о которых пойдет в следующем разделе.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 472; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!