Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ишанин Г.Г. -> "Источники и приемники излучения" -> 44

Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.

Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Андреев А.Л. Источники и приемники излучения — Спб.: Политехника, 1991. — 240 c.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка): istochnikiizlucheniya1991.djvu
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 94 >> Следующая

/Ф - S/Ф.
Общий ток в цепи ФД в фотогальваническом режиме
/ - Is [exp (-^-) - l] - /ф, (4.22)
где Кд — падение напряжения на нагрузке от протекающего в цепи тока, VR — /RH] е — заряд электрона; k — постоянная Больцмана; Т — абсолютная температура.
Это выражение позволяет построить вольт-амперные характеристики фотогальванического режима.
Таким образом, ФД в фотогальваническом режиме непосредственно преобразует энергию света в электрическую (при освещенности 8000 лк фото-э. д. с. составляет 0,1 В). При работе ФД_ в фотодиодном режиме к нему прикладывают обратное напряжение' (рис. 4.S, б). В этом случае в отсутствии освещения через р-п-переход и сопротивление нагрузки протекает обратный дырочный ток /s. При освещении же м-области через р—л-лереход и сопротивление нагрузки будет протекать дополнительный дырочный фототок неосновных носителей /ф. Суммарный ток в цепи будет складываться из темнового тока и фототока неосновных носителей. * Ток основных носителей в диодном режиме можно считать пренебрежимо малым, так как прикладываемое обратное напряжение ! источника питания складывается с напряжением поля диффузии р—«-перехода и препятствует току основных носителей. '
Выражение для вольт-амперной характеристики фотодиодного режима имеет вид
/ = /я [exp (~{~lfV) ) - l] - /ф, (4.23) I
где V — напряжение внешнего источника, В. \
• Рассмотрим схемы включения, вольт-амперные характеристики ; и выбор нагрузки ФД. ;
Фотодиодный режим работы ФД. Схема включения ФД в фотодиодном режиме приведена на рис. 4.9, б, а эксперимен- ^ тально полученные вольт-амперные характеристики ФД-1 — на рис. 4.10, а, б. '
Теоретически вольт-амперные характеристики можно рассчи- j тывать по формуле (4.23) [23, 24]. При изменении сопротивления | нагрузки меняется угол наклона прямых а, так как
tga= 1 //?„ = I/Va.
114
я -Iq.
Ik:
R=0
0\Фт /
/И -*¦ Оо
¦vTX
Ь \
Uf=IRf V,8
Рис. 4.10. Вольт-амперные характеристики ФД-1 (а), ветвь вольт-амперной характеристики фотодиодного режима (б), фотогальванического (в) и при работе на разные нагрузки по постоянному и переменному току (г):
1 — область фотодиодного режима; II — область фотогенераторного режима; / — ф — 0;
2 — ф = 50 м.<13т; 3 — Ф — 250 мкВт; 4 — Ф = 1250 мкВт; 5 ~ Ф = 2600 мкВт; 6 —
При этом падение напряжения на нагрузке и ФД будет
VK = IRB
ФД
= Va- IR*.
Ток внешней цепи в фотодиодном режиме при приложении напряжения питания Vn в запирающем направлении / = /8+ 1ф.
Значение фототока можно рассчитать через токовую чувствительность ФД 5/ и падающий поток излучения Ф
/ф = SiO.
Из приведенных выражений IRB = VH = SjG)RH + IsRa-
Продифференцировав это выражение, получим формулу для интегральной вольтовой чувствительности ФД
Sv - d Ун/ёФ --= SjRH.
Следовательно, чтобы повысить вольтовую чувствительность, необходимо увеличить сопротивление нагрузки RH. Максимальное значение Rnmах связано с максимальным потоком излучения, который можно зарегистрировать ФД, следующим соотношением:

— ^пЛ^фтах + Is) ~ Vп/(S/Фтах + Is)-
(4.24)
При этом точка пересечения прямой нагрузки с вольт-амперной характеристикой, соответствующей максимальному потоку излучения Фшах, должна лежать в области диодного режима.
115
С учетом этого выражения можно получить две приближенные формулы ДЛЯ Symax При /ф > U И /ф С IS, УДОбные ДЛЯ ПрЯКТИ-ческих расчетов:
I ф '/У Is Sy гяах — Vп/Фщах >
IS Sy шзх ~ 5/ (Уп/ /s)'
Если /ф > Is, то максимальная вольтовая чувствительность не зависит от параметров ФД, а если /ф С /8, то она тем больше, чем меньше значение темнового тока Is. При работе ФДс модулированным сигналом от объекта на фоне немодулированной фоновой засветки целесообразно иметь минимальную вольтовую чувствительность по постоянному току (от фона) и максимальную по переменному току (от объекта). Для этого используют трансформаторную или дроссельную схемы включения ФД, позволяющие получить большое сопротивление по переменному току (индуктивное сопротивление) и малое по постоянному току (активное сопротивление) (рис. 4.10, г). Вольт-амперные характеристики в этом случае будут иметь вид, приведенный на рис. 4.10, г [94].
По постоянному току /= сопротивление нагрузки R„=, должно быть малым. В идеале надо иметь режим короткого замыкания (RH -->¦ 0; tg а -*¦ оо; а —>- 90°). По переменному току сопротивление RH^, должно быть большим (RH„ -> оо; tg а 0; а -*¦ 0), в идеале — режим холостого хода. При работе с разными нагрузками по постоянному и переменному токам определяет вольтовую чувствительность, а ??н= — режим работы. При 1^ < Is имеем
Sk ,,„х - S, (Vu/Is) = S,Zн_, (4.25)
где ZH~ — сопротивление нагрузки по переменному току. Сопротивление нагрузки по постоянному току желательно делать намного меньше RH max, вычисленного по формуле (4.24).
Фотогальванический режим работы ФД. В фотогальваннче-ском режиме работы ФД (рис. 4.9, в) напряжение на р—«-переходе определяется током, протекающим в цепи нагрузки, согласно формуле (4.22).
Если RH оо, то ток во внешней цепи / = 0, а вместо VR в (4.22) можно подставить значение V*. х — напряжения холостого хода
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 94 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed