Szelepes fotocellák tervezése
Szelepes fotocellák tervezése
Elvben az összes fénysorompó kialakítása záró réteggel azonos. Természetesen minden egyes esetben lehetnek különbségek, de nem változtatják meg a fotocella konstrukciójának általános jellegét. Csak a fénysorompó alakja, annak méretei, a felső elektród felhordásának módjai, az ilyen elektródok visszavonása stb.
Általában a szeleptányér gyártása egy úgynevezett alsó elektródával kezdődik - 1-2 mm vastag fémlemezzel, amelyen egy vékony félvezető réteget alkalmaznak. A félvezető réteget ezután feldolgozzuk, hogy vastagsága p-n csomópontot hozzon létre. Ezután a külső felületen a legtöbb esetben felső fémelektródot alkalmaznak, ami vékony, áttetsző fémréteg, amely fényt továbbít.
Néha egy félvezető réteg feldolgozása egy pn csomópont létrehozására akkor kerül sor, amikor egy felső fémelektródot már alkalmaznak. Vannak esetek, amikor mindkét elektród hiányában félvezetőt dolgoznak fel. Az utóbbiakat a félvezető rétegben kialakított p-n csomópont létrehozása után hozták létre. Egyes fotocelláknál a felső elektród alkalmazása során a p-n csomópont keletkezik.
Így a szelep fotocella magában foglal egy alsó fém elektródot, egy elektronikus (vagy lyukú) félvezető réteget, egy reteszelő réteget, egy lyuk (vagy elektronikus) réteget, egy felső fém félvezető elektródát (1. ábra).
A fénysorompót egy műanyag tüskével helyezzük el, amely fényáteresztő. A hüvelyben két áramlyuk van rögzítve, az egyik az alsó részhez van csatlakoztatva, a másik pedig a felső elektródhoz. A fotocella külső felületének a légköri levegő káros hatásaitól való védelme érdekében néha tiszta lakk van. Néhány fotocellát egy kis üvegkúpba helyezzük, ahonnan a levegőt szivattyúzzuk, vagy valamilyen inert gázzal töltjük.
Ha a fénysorompó egy erősen vezetőképes félvezető anyagból, például szilíciumból vagy germániumból készül, akkor a felső elektród gyűrű formájában készíthető, ha a fényérzékeny felület lemez vagy téglalap alakú keret. Természetesen más megoldások is létezhetnek.
A fénysorompó felületén fellépő sugárzóáram részlegesen tükrözi az áttetsző fémelektródát, és részlegesen abszorbeálódik benne. Az elektródon áthaladó áramlás egy része abszorbeálódik a félvezető rétegben, amely mellette van. Ennek eredményeként elektron rés párok jelenik meg ebben a rétegben. Az elektronok a félvezető réteget fedő elektródára koncentrálnak, amelyben az elektronikus vezetési mechanizmus és a furat félvezetőjének elektródáján lévő lyukak vannak. Az alsó és a felső elektród között van egy lehetséges különbség, amelynek értéke egy bizonyos határértéknél nagyobb lesz, annál nagyobb a sugárzó folyadék intenzitása. A fénysorompó elektródjainak külső áramkörökkel való lezárásával létrehozzuk a villamos áram áramlását. Tehát addig tart, amíg a fénysorompó nem világít, és a kis fényáramok intervallumában, 1 lumen határértékkel, a fénysorompó rövidzárlata gyakorlatilag lineárisan függ a fényáram intenzitásától. Ha a fénysorompó áramkörébe külső ellenállást alkalmaznak, ez a linearitás sérül.
Az elmúlt években a fizikusok figyelmét koncentrálták olyan új anyagokból álló fotocellák előállítására, amelyek jelentős integrált érzékenységgel rendelkeznek. A további feladat az volt, hogy a lehető legnagyobb mértékben kiterjessze a fénysorompó spektrális jellegzetességeit úgy, hogy nemcsak a spektrum teljes látható részét érezze, hanem a láthatatlant, amennyire csak lehetséges - infravörös és ultraibolya.
Az integrált érzékenység növelése és a fotocellák spektrális jellemzőinek kiszélesítése rendkívül fontos. Az infravörös és az ultraibolya spektrum tartományának jelentős részét érzékelő fotocella igen széles körű alkalmazási lehetőségeket kínál a műszaki területek széles skáláján. Ilyen fotocellák még mindig nem léteznek, ezért a fénysorompó spektrális jellemzőinek a spektrum infravörös részébe történő kiterjesztésére irányuló küzdelem érthető, mivel a hőmérsékleti fényforrások sugárzást küldnek, amelynek maximális energiája az infravörös tartományban van.
A kapu fotocellákon előforduló fotovoltaikus folyamatok észrevehető tehetetlensége van, ami befolyásolja frekvencia jellemzőik alakját. Ez a tehetetlenség főként azért következik be, mert a kapu fotocellák saját kapacitással rendelkeznek, sokkal nagyobbak, mint a fotocellák kapacitása külső fényelektromos hatással. Ezért, ha egy változó fényáramlás bizonyos frekvenciájú szelep fotocellára esik, akkor a megjelenő áram függ a frekvenciától: a fényáram egyre növekvő frekvenciával csökken. E csökkenés jellege különböző a különböző fénysorompóknál.
A legtöbb szelepes fotocellák kimenetének erőteljes csökkenése növekvő frekvenciákkal korlátozza a viszonylag nagy frekvenciájú, például a hang moziban változó fényáramok esetén történő alkalmazását. A tehetetlenség ellenére, néhány évvel ezelőtt a kén-tollium fotocellákat sikeresen használták hangvisszaadásra egyes leningrádi mozikban.
A szelepes fotocellák különböző fényérzékeny félvezető anyagokból készülnek. Széles szelén fotocellák. A szelén fotocellák spektrális jellemzői közel állnak az emberi szem érzékenységéhez, a spektrális érzékenység maximális értéke 5500-6000 A (0,55-0,6 mikron) tartományban fekszik, azaz fekszik. a spektrum látható része (2. A szelén fotocellák integrált érzékenysége eléri a 600 μA / lm-t, vagyis meghaladja a fotocellák érzékenységét külső fotoelektromos hatással.
Az ezüst-szulfid (Ag2S) - FESS fénycsövek még elterjedtebbek. A FESS integrált érzékenysége 9000 μA / lm, meglehetősen széles spektrális jellemző (0,4-1,4 μm), a maximális infravörös tartomány érzékenységével (0,8-0,9 μm). Az ezüst-ezüst fénysorompók nagy stabilitást mutatnak.