28. Fotoemitery - budowa, zasada działania

Fotoemitery półprzewodnikowe przekształcają energię elektryczną w energię promieniowania elektromagnetycznego. Są one źródłami promieniowania w zakresie widzialnym i podczerwonym. Z elementów tych najczęściej stosuje się diody elektroluminescencyjne i lasery półprzewodnikowe oraz wskaźniki ciekłokrystaliczne.

Diody elektroluminescencyjne inaczej diody świecące emitują strumień fotonów w wyniku zamiany energii elek­trycznej na energię promieniowania świetlnego. Elektrony odbierają energię elek­tryczną ze źródła zasilającego diodę, a oddają energię promieniowania świetlnego wskutek procesu rekombinacji. Na skalę przemysłową wytwarza się diody elektrolu­minescencyjne w kolorach czerwonym, zielonym, żółtym, pomarańczowym oraz dio­dy pracujące w podczerwieni. Barwa promieniowania emitowanego przez diody LED zależy od materiału półprzewodnikowego.

29. Fotorezystory - budowa zasada działania.

Są to rezystory półprzewodnikowe, których rezystancja zmienia się pod wpły­wem oświetlenia. Światło o odpowiedniej długości fali wywołuje generację par elektron-dziura. Dodatkowa liczba elektronów i dziur wywołuje zwiększenie konduktywności półprzewodnika i odpowiednie zmniejszenie rezystancji fotorezystora. Fotorezystory są wytwarzane zwykle z takich materiałów jak siarczek kadmu (CdS), siarczek oło­wiu (PbS), selenek ołowiu (PbSe), tellurek ołowiu (PbTe).

Właściwości optyczne fotorezystorów.

Oświetlenie fotorezystora, do którego końcówek przyłożono napięcie, powodu­je zwiększenie przepływu prądu. Różnica między całkowitym prądem I a prądem ciemnym I₀, jest nazywana prądem fotoelektrycznym I_P, czyli I_P = I - I₀. Związek między prądem fotoelektrycznym I_P a natężeniem oświetlenia określa zależność

I_P = G - E^γ

gdzie:

G, γ - wartości stałe.

30. Fotoogniwa - budowa, zasada działania

Fotoogniwa przetwarzają energia promieniowania na energia elektryczna. W oświetlonym złączu p-n powstaje siła elektromotoryczna (zjawisko fotowoltaniczne) przy braku polaryzacji zewnętrznej (przy rozwar­ciu). Wówczas złącze takie spełnia funkcję źródła energii elektrycznej i jest nazywane fotoogniwem lub baterią słoneczną. Przyczyną tego zjawiska jest generacja świetlna par elektron-dziura w obszarze warstwy zapo­rowej złącza p-n lub w bliskim jego sąsiedztwie.

Fotoogniwa są stosowane do detekcji światła oraz jako źródła energii elektrycznej.

Fotoogniwa stosowane jako detektory światła, są wykonywane techniką planarną w krzemie. Ich powierzchnia światłoczuła wynosi przeważnie od kilku do kilkudziesięciu cm². Fotoogniwa stosowane w bateriach słonecznych do wytwarzania energii elektrycznej są to złącza p-n o dużej powierzchni światłoczułej.

Właściwości fotoogniw.

Przetwarzanie energii promieniowania na energię elektryczną odbywa się z określoną sprawnością, nazywaną sprawnością energetyczną fo­toogniwa

Sprawność energetyczna fotoogniwa wzrasta wraz ze zwiększaniem natężenia oświetlenia. Możliwa do osiągnięcia wartość sprawności zależy od rozkładu wid­mowego promieniowania oraz od czułości widmowej materiału. Maksymalna teore­tycznie sprawność krzemowych fotoogniw wynosi 19,6%, natomiast rzeczywista sprawność około 14%. Ta różnica sprawności teoretycznej i rzeczywistej zależy od strat wynikających z odbicia części promieniowania od powierzchni półprzewodnika, absorpcji promieniowania w półprzewodniku w zbyt dużych odległościach od złącza, a także od strat mocy wewnątrz fotoogniwa na skutek istnienia rezystancji szeregowej przyrządu.

---