ське тяжіння між порушуваними носіями заряду впливає на переходи зона - зона і в тому випадку, коли носії утворюються непов'язаними. При досить великих концентраціях вільних носіїв кулонівські поля екрануються на дуже малих відстанях і екситони не утворюються. Незважаючи на те, що екситон можуть переміщатися по кристалу, фотопровідність при цьому не виникає, так як електрон і дірка рухаються разом. Практично ЕКСІТОН поглинання фотонів виявляється лише в високоомних напівпровідниках у вигляді тонкої структури спектру ліворуч і праворуч від О» гр .
Отже, при поглинанні фотонів в напівпровіднику (і в твердому тілі взагалі) мають місце квантові електронні переходи, частина з яких (Власний та домішкові поглинання) призводить до утворення надлишкової концентрації вільних носіїв заряду, а частина (екситонів, фононне поглинання і поглинання на вільних носіях) в кінцевому рахунку призводить лише до розігріву кристала.
Виникнення вільних носіїв заряду під дією випромінювання становить основу різних фотоелектричних ефектів. У оптоелектроніці знаходять застосування дві форми прояви цих ефектів: фотопровідність - збільшення провідності матеріалу, поява додаткової складової провідності під дією випромінювання (Спостерігається в однорідних досить протяжних напівпровідникових зразках) і фотовольтаїчний ефект, що виникає при впливі випромінювання на структури зі вбудованим потенційним бар'єром (р-n-перехід, бар'єр Шотки і т. д.). Утворені носії заряду - електрони і дірки - В«розтаскуютьсяВ» вбудованим полем у різні сторони від кордону, внаслідок чого виникає додаткова, наведена фото-ЕРС - висота наявного потенційного бар'єру зменшується. Якщо різнотипні області випрямляє структури замкнуті зовнішньої електричної ланцюгом, то під дією фото-ЕРС по цьому ланцюгу починає протікати струм і має місце ефект збудження фотоструму. Явища виникнення фотопровідності, фото-ЕРС, фотоструму утворюють В«Фізичний фундаментВ», на якому заснована дія більшості фотоприймачів. Поглинуте випромінювання, що приводить до розігріву напівпровідника, з точки зору завдань оптоелектроніки втрачається марно. [2]
2. ВИКОРИСТАННЯ внутрішнього фотоефекту ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН
2.1 Фотоелектричні перетворювачі
Фотоелектричні перетворювачі за основним своєму призначенням засновані на принципі перетворення випромінювання оптичного діапазону в електричний сигнал. Оптичний діапазон займає область спектра електромагнітних випромінювань від глибокого ультрафіолетового (від 0,01 мкм) до далекого інфрачервоного випромінювання (до 1000 мкм) (малюнок 2.1).
Це випромінювання може бути як власним випромінюванням досліджуваного об'єкта, так і відбитим або розсіюється його поверхнею, або частково поглинутим, якщо тіло напівпрозорої. Ряд фотоелектричних перетворювачів використовує принцип переривання. Інтервали засвічення переривання освітленості є в цьому випадку інформативним параметром досліджуваного процесу.
В
Малюнок 2.1 - Спектр оптичного випромінювання
Перетворювачі власного випромінювання досліджуваних об'єктів прийнято називати пасивними. Такі перетворювачі дозволяють оцінювати енергетичні, спектральні, фазові, поляризаційні властивості досліджуваного випромінювання.
Перетворювачі, побудовані на принципі перетворення випромінювання від зовнішнього джерела, що взаємодіє з досліджуваним об'єктом, називають активними. В якості зовнішніх джерел в активних перетворювачах використовуються світлодіоди, твердотілі і напівпровідникові лазери. Останнім час у поєднанні з волоконними елементами почали використовуватися волоконно-оптичні лазери.
Таким чином, специфічною функцією фотоелектричних перетворювачів є перетворення оптичного випромінювання в електричний сигнал. Ця функція виконується різноманітними приймачами випромінювання, які в основному відносяться до двох груп - власне фотоелектричним і тепловим.
До фотоелектричним відносяться приймачі з зовнішнім і внутрішнім фотоефектами.
Групу приймачів з зовнішнім фотоефектом складають вакуум-газонаповнені фотоелементи і фотопомножувачі. Історично були першими практичними фотоелектричними перетворювачами створені в часи розвитку вакуумної електроніки, мали кислотно-цезієвий або сурмяно-цезієвий фотокатод. Однак при безспірних достоїнствах цієї групи перетворювачів - висока чутливість (фотопомножувачі, газонаповнені фотоелементи) і високу швидкодію (вакуумні фотоелементи і фотопомножувачі) - вони володіють і безперечними недоліками (необхідність високих напруг живлення і суттєві габарити), що робить переважним використання в сучасних датчиках напівпровідникових фотоприймачів з внутрішнім фотоефектом.
Найпростішим представником цієї групи фотоелементів є фоторезистори, дія яких заснована на залежності їх фотопровідності від інтенсивності і спектрального складу падаючого на них випромінювання. Технологічно фотор...
