Fotoelektron asboblar. Fotorezistor va fotodiodlarning konstruksiyasi va xossalari. Fototranzistorlar, ulanish usullari va qoʻllanilishi. Yorugʻlik diodlari va ularning xaraktrestikalari.
Yarim o‘tkazgichlarda fotoelektron hodisalar
Nyr energiyasini elektr energiyasiga o‘zgartirib beradigan yarimo‘tkazgichli asboblarga fotoelektron asboblar deb ataladi. Fotoelektron asboblarning ishlash prinsipi yarim o‘tkazgichli materiallarda yorug‘likning yutilishi natijasida yuzaga keladigan fizik hodisalarga asoslanadi. Yarim o‘tkazgichli materiallarda yorug‘lik ya’ni foton energiyasining yutilishi natijasida elektron va kovaklar jufti hosil bo‘ladi. Hosil bo‘lgan elektron va kovaklar jufti yarim o‘tkazgichli materiallarda elektr tokini tashishda ishtirok etadi. Masalan, ma’lum sharoitlarda yarim o‘tkazgichda yorug‘lik yutilishi natijasida qo‘shimcha zaryad tashuvchilarning hosil bo‘lishi kristallning elektr o‘tkazuvchanligini o‘zgartirishi mumkin (fotorezestiv effekt) yoki elektron o‘tishlarga ega bo‘lgan turli sohalar orasida elektr yurituvchi kuch yuzaga kelishi mumkin (fotogalvanik effekt). Texnikada keng foydalanilayotgan fotoelektron yarim o‘tkazgichli asboblarning tuzilishi va ishlash prinsipi bilan tanishib chiqamiz.
Quyosh elementlari va batareyalari
Fotoelement yorug‘lik energiyasini bevosita elektr energiyasiga o‘zgartirib beradi va ulardan radiozanjirlarni tag‘minlash uchun E.Yu.K. manbai sifatida foydalaniladi. Ularning ishlash prinsipi r va n sohali yarim o‘tkazgichlarni yorug‘lik oqimi bilan yoritilganda sohalar orasida foto EYuKni yuzaga keltiruvchi fizik hodisalarga asoslangan. Selenli va kremniyli fotoelementlarning tuzilishi 1-rasmda ko‘rsatilgan. Selenli fotoelementni tayyorlash uchun metall plastinkaga vakuumda termik bug‘latish usuli bilan yupqa selen qatlami r (R-Se) hosil qilinadi va 200°S harakatgacha qizdiriladi. So‘ngra selen qatlami ustiga yupqa kadmiy (Cd), galliy (Ga) yoki indiy (In) pardasi sochiladi. Bundan keyingi termik ishlovlar natijasida Se kristall yuzida n o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan yupqa (50 mkm atrofida) selen qatlami hosil bo‘ladi. Hosil bo‘lgan selen va r-Se chegarasida elektron teshikli n-r o‘tish yuzaga keladi.
Hozir ko‘p tarqalgan kremniyli fotoelementlarning asosi bo‘lib, n turli, 1 mm qalinlikdagi kremniy (Si) plastinkasi olinadi. Uning yuzasiga diffuziya yo‘li bilan bor (V) yoki aluminiy (A1) 0,4...1 mkm qalinlikda p-Si yupqa qatlam hosil qilinadi. n va Si qatlamlarning birlashish chegarasida n-p o‘tish yuzaga keladi. Kontaktlar vakuumda titan sochib hosil qiladi va yupqa kumush parda bilan muhofaza qilib qo‘yiladi. Changlatib sochilgan metallning o‘ta yupqa pardasi yarim shaffofdir. Plastinkaning orqa tomonida chuqurcha o‘yilib, unda n Si plastinkasiga birlashtirilgan kontakt joylashtiriladi.
2-расм. Ярим ўтказгичли фотоэлеметнинг ёруғлик (а) ва вольт-ампер (б) тавсифи.
1-расм. Фотоэлементлар: а) селенли, б) кремнийли (1–контакт ҳалқа, 2–ярим шаффоф металл қатлами, 3–n-р ўтиш , 4–металл, 5–ясси контакт, 6–р-е қатлам, 7–n-е қатлам, 8–р-е қатлам, 9–n-e қатлам).
Foto EYuK ning yuzaga kelish mexanizmi quyidagicha: o‘ta sezgir yarim o‘tkazgich materialning n–r sohalarida yorug‘lik ta’siri natijasida, kristall n–r o‘tishi atrofida elektr maydon hosil qiluvchi elektron-teshik jufti yuzaga keladi. Bu juftlar issiqlik harakatida ishtirok etib, turli yo‘nalishlarda, shu jumladan, n–r o‘tish yo‘nalishida ham harakatlanadi. Elektron n zonadan r zonaga potensiallar to‘sig‘i yuzaga kelganligi tufayli o‘ta olmaydi. Teshik esa, kontakt elektr maydon hosil qilgan to‘siqdan osongina o‘tadi. Aksincha, r zonadagi elektronlar potensial to‘siqdan oson o‘tadi, teshiklar esa o‘ta olmaydi. Shunday qilib, n–r o‘tish yorug‘lik ta’sirida unga diffuziyalanayotgan tok tashuvchilarni ajratadi. Bu ajratish jarayoni elektr muvozanati o‘rnatilmagunga qadar davom etadi, ya’ni n zonadagi elektronlar va r zonadagi teshiklarning ortiqcha miqdori kristall ichida, kontakt yuzadagi maydonga qarshi yo‘nalishda elektr maydon hosil qilmaguncha davom etaveradi. Zaryad tashuvchilarni ajratish jarayoni natijasida yuqorigi kontakt manfiy va pastki kontakt musbat zaryadlanib, potensiallar farqi yoki foto EYuK hosil bo‘ladi. Fotoelementning VAT va yorug‘lik harakteristikalari 2- rasmda berilgan.
Fotoelementlarning asosiy parametrlari: integral sezgirlik Si=f(IfF)S (uning qiymati 700 mkA/lm dan ortmaydi). Foto EYuK Yef/e (uning miqdori 0,6 V atrofida bo‘ladi): sezgirlikning chegaraviy chastotasi fcheg (qiymati bir necha yuz Gs dan ortmaydi); FIK, kremniyli quyosh batareyalarning foydali ish koeffitsienti 13 .... 19% atrofida bo‘ladi.
|
