Тема 1.7 Фото и свето-приборы

Существует две разновидности фотоэлектронных приборов: с использованием внутреннего фотоэффекта и с использованием внешнего фотоэффекта.

К фотоэлектронным приборам с использованием внешнего фотоэффекта относятся фотоэлементы высоковакуумные и ионные. Следует разобраться в вольтамперных и световых характеристиках тех и других, а также в физическом смысле параметра интегральная чувствительность.

При изучении фотоэлектронного умножителя необходимо разобраться в его конструкции и назначении, в физическом смысле его параметров. Уяснить, почему его чувствительность в тысячи раз больше, чем у фотоэлемента.

К фотоэлектронным приборам с внутренним фотоэффектом относятся фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы.

Фоторезистор — это полупроводниковый резистор, сопротивле­ние которого зависит от освещенности.

Следует разобраться, на чем основаны принципы работы это­го прибора, в схеме его включения.

Основными характеристиками фоторезистора являются вольт-амперная характеристика и световая. Следует обратить внимание на линейность вольт-амперной характеристики, влияние величи­ны светового потока на ее положение относительно осей коорди­нат; необходимо уяснить, за счет чего световая характеристика начинается не из начала координат, т. е. имеется начальный ток при световом потоке, равном нулю.

Основным параметром фоторезистора является интегральная чувствительность. Нужно знать ее физический смысл, размер­ность, возможное числовое значение и способ определения.

Полупроводниковые приборы, в которых при воздействии све­тового потока возникает собственная ЭДС, называют фотоэле­ментами.

Следует разобраться в том, как работает фотодиод, каким об­разом в нем образуется фото-ЭДС. Необходимо различать вен­тильный режим работы фотодиода (без внешнего источника) и фотодиодный (с источником питания). Внешний источник обыч­но включается в обратном направлении при значительном обрат­ном напряжении, которое усиливает поле в переходе.

Полупроводниковый фотодиод - это полупроводниковый ди­од, обратный ток которого зависит от освещенности. Следует ра­зобраться, что представляет собой вольт-амперная характеристи­ка при световом потоке, равном нулю, и как она изменяет свое положение при увеличении светового потока. Световая характе­ристика фотодиода нелинейна, ее особенностью является наличие тока при световом потоке, равном нулю. Основными параметра­ми фотодиода являются интегральная чувствительность, темновой ток, внутреннее сопротивление. Необходимо разобраться в их фи­зическом смысле, возможных числовых значениях, способах оп­ределения влияния температуры на их величину.

Фототранзистором называется полупроводниковый прибор с двумя р-n переходами, преобразующий световой поток в электри­ческий ток. Фототранзистор можно включить как транзистор по схеме с ОБ, ОЭ, ОК и как диод - с отключенной базой, отклю­ченным эмиттером или отключенным коллектором. Наиболее рас­пространены схемы с ОЭ и отключенной базой.

Следует разобраться в принципе работы фототранзистора, схемах его включения. Понять, почему ток фототранзистора, а следовательно, и его чувствительность во много раз больше, чем у фотодиода (в этом проявляется усилительное свойство фото­транзистора).

Основной характеристикой фототранзистора является вольт-амперная характеристика. Следует разобраться, что она собой представляет при световом потоке, равном нулю; как она изме­няет свое положение при увеличении светового потока. Основны­ми параметрами фототранзистора являются интегральная чув­ствительность, выходное сопротивление, темновой ток. Нужно знать их физический смысл, возможные числовые значения, спо­собы их определения по характеристикам, влияние температуры и режима работы на их величину.

Наряду с перечисленными приборами, являющимися прием­никами внешнего светового излучения, широкое применение в раз­личной аппаратуре получили излучающие полупроводниковые приборы

Излучающий полупроводниковый прибор - это прибор, пред­назначенный для непосредственного преобразования электриче­ской энергии в энергию светового излучения. Наиболее распро­страненным излучающим полупроводниковым прибором с одним или несколькими электрическими переходами является светодиод. Светодиоды имеют различные конструкции. Светодиоды, имеющие несколько р-n переходов, расположенных на одном по­лупроводниковом кристалле, используются для получения светя­щейся буквы, цифры или иного знака. Поэтому светодиоды ис­пользуются в устройствах визуального представления информа­ции в качестве цифро-знаковых индикаторов. Основными харак­теристиками и параметрами светодиодов являются: яркость излу­чения, яркостная характеристика, нижний и верхний пределы изменения рабочих напряжений, спектральная характеристика, коэффициент полезного действия, или эффективность.

Отличительными свойствами светодиодов являются их высо­кая надежность, большой срок службы, малые инерционность и габариты, масса, потребляемая мощность, возможность получе­ния различного цвета свечения, совместимость с интегральными микросхемами.

Оптроны - устройства, состоящие из фотоприемника и источ­ника света, которые могут быть связаны между собой оптически, электрически или обоими видами связи. Таким образом, основ­ными элементами оптрона являются управляемые источники све­та и фотоприемники, а также оптическая среда, связывающая фо­топриемник с источником света.

Оптроны используются для различного преобразования сигна­ла и применяются в устройствах, использующих активный и клю­чевой режим их работы.

Предпосылкой к широкому развитию оптронов является воз­можность объединения в одном приборе логических и индикаци­онных функций.

Дата добавления: 2015-06-27