Лекция №9 «Фотоэффект»

III. Фотогальванический эффект. Устройство и принцип работы селенового фотоэлемента.


Внутренний фотоэффект – явление при котором электроны, вырвавшись из атома, становятся свободными, но остаются в самом веществе. Одной из разновидностей внутреннего фотоэффекта является фотогальванический эффект, при котором на границе раздела двух сред (металл – полупроводник или полупроводник – полупроводник) с разными типами проводимости возникает фото ЭДС, пропорциональная лучистому потоку.
Рассмотрим устройство селенового фотоэлемента ( Рис. 4 ).
лучистая энергия
1.Пластмассовая пластинка
2.Слой селена, напыляемый на пластмассу
3.Очень тонкий (прозрачный) слой
металла, напыляемый на селен.
.

Рис. 4. Селеновый фотоэлемент

Селеновый фотоэлемент представляет собой круглую или прямоугольную пластмассовую пластину (1), на которую напыляется слой селена (2). На селеновый слой напыляется очень тонкий прозрачный слой металла (3). Граница раздела металла и селена называется запирающим слоем, так как он пропускает носителя зарядов (электроны) только в одном направлении из полупроводника в металл.

При контакте металла и полупроводника ( селен полупроводник n типа ) произойдет диффузия электронов из полупроводника в металл через границу контакта и приконтактный участок полупроводника вследствие убыли электронов зарядится положительно по отношению к металлу, то есть возникнет контактная разность потенциалов (КПР).
Тонкий слой металла пропускает фотоны лучистой энергии (видимого света, инфракрасного, ультрафиолетового излучения, рентгеновских лучей) в селен. В полупроводнике происходит внутренний фотоэффект, освобожденные фотоэлектроны переходят из полупроводника в металл.
Если подключить к металлу и полупроводнику измерительный прибор, то при освещении контактного слоя в цепи возникнет электрический ток, который называется фототок.
IV. Фоторезистор.


Фоторезистор - это фотоэлектрический прибор на внутреннем фотоэффекте.
Под действием лучистой энергии (видимого света, ультрафиолетового или инфракрасного излучения, рентгеновских лучей) в веществе освобождаются от связей в атоме и становятся свободными электроны, которые увеличивают проводимость вещества. Данный вид фотоэффекта называется фоторезистивным эффектом.
Устройство фоторезистора:
Фоторезистор представляет собой пластмассовую пластинку, на которую нанесен тонкий слой полупроводникового вещества (сернистые или селенистые соединения свинца, висмута или калия) С обоих сторон полупроводникового слоя делаются выводы для подключения резистора в электрическую цепь, а сам слой для защиты от влаги и механических воздействий покрывается прозрачным лаком.
При отсутствии падающего света фоторезистор диэлектрик. При освещении фоторезистора за счет внутреннего фотоэффекта происходит увеличение концентрации электронов в объеме фоторезистора. Резистор становится проводником - сопротивление уменьшается пропорционально падающему световому потоку.
Фоторезисторы используются в медицинских приборах для измерения гемоглобина в крови, для определения степени насыщения крови кислородом.