Напівпровідникові фотоелементи

Напівпровідниковий фотоелемент – це напівпровідниковий прилад з випрямляючим p-n переходом,призначений для безпосереднього перетворення світлової енергії в електричну. Фотоелемент працює без зовнішніх джерел живлення, а сам являється джерелом електричної енергії.

В даний час фотоелементи широко використовуються у вигляді сонячних батарей (сукупність електрично з’єднаних фотоелементів) для перетворення енергії сонячного світла в електричну енергію,якою здійснюється живлення бортової апаратури космічних апаратів. Зазвичай для цих цілей використовують кремнієві фотоелементи. Електронно-дірковий перехід в монокристалічній пластині кремнію з електропровідністю p – типу створюється дифузією фосфору або арсенію (рис. 25).

Рис.25. Структура кремнієвого фотоелемента

При великій концентрації донорів в поверхневому шарі провідність n – області стає високою. Тому контакт до цієї області можна зробити у вигляді кільця або рамки, залишаючи всю поверхню кристала доступною для освітлення.

Високочастотні діоди

Високочастотні діоди – прилади універсального призначення. Вони можуть використовуватись для випрямлення, детектування та інших нелінійних перетворень електричних сигналів в діапазоні частот до 600 МГц. Високочастотні діоди виготовляються з германію або кремнію і мають точкову структуру.

В більшості випадків основою точкових діодів служить кристал германію в який впирається тонкий вольфрамовий провід. Через діод в прямому напрямку пропускають декілька порівняно потужних, але коротких імпульсів струму величиною до 400 мА. При цьому виникає сильний місцевий нагрів контакту і відбувається сплавлення кінця проводу з напівпровідником. В результаті формовки тонкий шар напівпровідника, який примикає до провідника набуває діркову провідність, а на границі між цим шаром і основною масою пластинки виникає р-n перехід. Така конструкція діода забезпечує невелику величину ємності р-n переходу (не більше 1 пФ), що дозволяє ефективно використовувати діод на високих частотах. Однак мала площа контакту між частинами напівпровідника з провідністю типу nір не дозволяє отримати в області р-n переходу значну потужність. Тому точкові діоди менші за потужністю чим площинні і не використовуються у випрямлячах розрахованих на великі напруги і струми. Вони застосовуються, головним чином,в схемах радіоприймальній і вимірювальній апаратурі. Ввімкнення високочастотних діодів в схему принципово не відрізняються від ввімкнення площинних випрямляючих діодів. Аналогічний і принцип роботи точкового діоду, заснований на властивості односторонньої провідності р-n переходу. Вольт-амперна характеристика точкового діоду показана на рис.26. Зворотна вітка характеристики точкового діода значно відрізняється від відповідної вітки характеристики площинного діода. Через малу площу р-n переходу зворотний струм діода малий, ділянка насичення невелика і не так різко виражена. При збільшенні зворотної напруги зворотній струм збільшується майже рівномірно.

Рис.26. Вольт - амперна характеристика точкового діода (а) і її залежність від зміни температури (б)

Вплив температури на величину зворотного струму позначається слабкіше, ніж у площинних діодах, подвоєння зворотного струму відбувається при збільшенні температури на 15-20°С (рисунок 18,6).

Істотне значення для оцінки властивостей високочастотних діодів мають:

Загальна ємність діода С_д- ємність, виміряна між виводами діода при заданих напрузі зміщення і частоті.

Диференціальний опір r_диф- відношення приросту напруги на діоді до малого приросту струму, що визначається цим приростом напруги.

Діапазон частот Δf - різниця граничних значень частот, при яких середній випрямлений струм діода не менше заданої частки його значення на нижній частоті.

Поиск по сайту: