Звоните! 
 (926)274-88-54 
 Бесплатная доставка. 
 Бесплатная сборка. 
Ассортимент тканей

График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
Читальный зал -->  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

тонкими сплошными линиями, а вторичных - толстыми линиями. Световой поток от источника света падает на катод и вызывает фотоэлектронную эмиссию. Под действием ускоряющих электрических полей анода и динода первичные электроны с большой скоростью движутся к аноду. Незначительная часть электронов попадает при этом на анод, а основной поток электронов проходит сквозь редкую решетку анода и падает на динод, вызывая вторичную эмиссию с его поверхности. Вторичные электроны, эмиттированные динодом, движутся под действием ускоряющего электрического поля к аноду, потенциал которого выше, чем динода. Анодный ток создается главным образом вторичными электронами, попадающими на анод, так как число первичных электронов, падающих с катода непосредственно на анод, пренебрежимо мало по сравнению с числом вторичных электронов.

Поток эмиттированных катодом первичных электронов создает в цепи фотокатода фототок /ф, а поток вторичных электронов, попадающих с динода на анод, создает анодный ток Д. Вторичных электронов вылетает больше, чем падает первичных, в а раз (а - коэффициент вторичной эмиссии), поэтому /а = а/ф.

Коэффициент усиления тока /С, показывающий, во сколько раз анодный ток больше фототока, для однокаскадного фотоумножителя равен коэффициенту вторичной эмиссии:

tC = - = а. /ф

В оптимальном режиме К достигает 4-6. Во столько же раз увеличивается чувствительность однокаскадного фотоумножителя по сравнению с чувствительностью фотокатода:

где 5 - чувствительность фотоумножителя; 8ф - чувствительность фотокатода, составляющая 100-120 мкА/лм для сурьмяно-цезиевого фотокатода. У ФЭУ-1 чувствительность достигает 400-600 мкА/лм.

3.2.4. Характеристики однокаскадного фотоумножителя

Анодный ток фотоумножителя, имеющего три электрода, зависит от двух напряжений - анода и динода - и от светового потока. Поэтому основными характеристиками такого прибора являются вольт-амперная, каскадная и световая.

Для того чтобы снять эти характеристики, необходимо собрать электрическую схему (рис. 3.18, а), в которой можно изменять напряжения анода и динода с помощью потенциометров, а световой поток от лампы накаливания - с помощью диафраг-

мы Л с переменным диаметром отверстия. В схему включают измерительные приборы для измерения /а, и U.

Вольт-амперная (анодная) характеристика - это зависимость анодного тока от напряжения между анодом и динодом (Уад при постоянных значениях напряжения динода и светового потока (рис. 3.18, б):

/а = я (/ад) При (Уд = const; Ф = COHSt.


а



Ufl=const

Ф2>Ф, -Ф.

ад

35-40В

Ua=const

Ф=СОП81 =0,01 ЛМ

4080 120 160 20р 240 Уд. В

. Рис. 3.18. Схема для снятия

характеристик (а), вольт-ам-

v.. У перная (б) и каскадная (в)

а характеристики фотоумножи-

теля

Для снятия этой характеристики устанавливают рабочее напряжение динода, равное 170 В, и постоянный световой поток порядка сотых долей люмена. При изменении анодного напряжения от нуля до величины, при которой (Уад = 0 ((Уа= (Уд), анодный ток практически остается равным нулю. С увеличением анодного напряжения, когда (Уад>0 ((Уа>(Уд), электрическое поле для вторичных электронов становится ускоряющим; все большее число их движется к аноду, анодный ток быстро растет, и характеристика идет круто вверх, пока ток не достигает величины тока насыщения. Это происходит при анодном напряжении, превышающем напряжение динода на 35-40 В. Дальнейшее увеличение анодного напряжения не вызывает роста анодного тока.




так как все вторичные электроны достигают анода. Горизонтальный участок характеристики, соответствующий насыщению, является рабочим.

Устанавливая разные значения светового потока, можно получить семейство вольт-амперных характеристик. Чем больше световой поток, тем выше располагается рабочий участок характеристики.

По вольт-амперной характеристике можно определить интегральную чувствительность фотоумножителя. Для этого величину анодного тока Д на рабочем участке (обычно при рабочем напряжении - 220 В) следует разделить на величину светового потока Ф, при котором снималась характеристика:

S мкА/лм.

Каскадная характеристика - это зависимость анодного тока от напряжения динода при постоянных величинах анодного напряжения и светового потока (рис. 3.18, в):

Д = f(Ua) при С/г = const; Ф = const.

при снятии этой характеристики устанавливается постоянное анодное напряжение, равное рабочему напряжению 220 В, и световой поток порядка сотых долей люмена. При С/д = О все первичные электроны идут на анод; даже электроны, пролетевшие сквозь анод, возвращаются к нему. Поэтому анодный ток Д равен фототоку катода Д = /ф. С увеличением напряжения часть электронов, пролетая сквозь решетку анода, достигает динода, вызывая вторичную эмиссию. При небольшом напряжении (/д количество эмиттируемых вторичных электронов еще невелико, но все же коэффициент вторичной эмиссии а > 1. Все вторичные электроны движутся на анод, имеющий значительно больший потенциал, и анодный ток начинает медленно расти. При дальнейшем увеличении скорость и количество первичных электронов, падающих на динод, возрастают; следовательно, увеличивается количество вторичных электронов, растет анодный ток. Это происходит при увеличении (Уд до определенной оптимальной величины Un = (Удопт, При которой анодный ток достигает максимального значения /амакс- при этом получается наибольшее значение коэффициента усиления тока и наибольшая чувствительность фотоумножителя. Рабочее напряжение динода задается равным оптимальному и составляет примерно 170 В.

Дальнейшее увеличение (Уд приводит к уменьшению анодного тока из-за того, что по мере приближения (Уд к величине Ua уменьшается разность потенциалов между анодом и динодом, а следовательно, ослабляется ускоряющее электрическое поле для вторичных электронов. Все меньшее число вторичных электронов

попадает на анод, и анодный ток уменьшается. При (Уд = (Уа ускоряющего поля для вторичных электронов нет, и все они возвращаются на динод. При этом анодный ток h становится равным нулю.

По каскадной характеристике можно определить такие параметры фотоумножителя, как чувствительность и коэффициент усиления, а также чувствительность фотокатода.

Для определения чувствительности фотоумножителя 5 необходимо взять отношение h макс к величине постоянного светового потока, при котором снималась каскадная характеристика:

/я мякг

Чувствительность фотокатода 5ф определяется как отношение фототока /ф к световому потоку:

где /ф = /а при (Уд= 0.

Коэффициент усиления вычисляется как отношение максимального анодного тока к току фотоэлектронной эмиссии:

На динод с катода приходят первичные электроны, которые создают ток динода, равный фототоку /ф. В то же время с динода уходят на анод вторичные электроны, которые создают анодный ток /а. Поэтому ток динода /д в любом режиме равен разности анодного тока и фототока (пунктирная кривая /д = /((Уд) на рис. 3.18, в):

/д = /а - /ф.

В частности, при (Уд = (Уа, когда Д = О, ток /д = /ф, а при (Уд = = О, когда /а = /ф, ток /д = 0.

Световая характеристика фотоумножителя является эмиссионной характеристикой и представляет собой зависимость анодного тока от светового потока при постоянных напряжениях анода и динода:

/а = /(Ф) при (Уа = const; (Уд = const.

Поскольку фотоумножитель - прибор электровакуумный, его световая характеристика подчиняется закону Столетова и имеет вид прямой линии, выходящей из начала координат под углом, зависящим от чувствительности прибора (см. рис. 3.14, а). При больших световых потоках рост анодного тока несколько замедляется, так как скопление движущихся к аноду вторичных




электронов создает отрицательный объемный заряд, который тормозит движение этих электронов на анод.

Спектральная характеристика фотоумножителя определяется спектральной характеристикой его катода, в данном случае сурьмяно-цезиевого (см. рис. 3.14, в). Большая чувствительность этого катода к видимой части спектра отвечает требованиям воспроизведения фонограмм цветных кинофильмов.

Частотные свойства фотоумножителя определяются его частотной характеристикой.

Частотная характеристика - это зависимость чувствительности от частоты изменения светового потока.

Процессы в однокаскадном фотоумножителе практически безынерционны, поэтому его частотная характеристика выражается горизонтальной прямой линией во всей области звуковых частот, а также на более высоких частотах до десятков килогерц. Это позволяет успешно использовать фотоумножители в кинематографии для воспроизведения звука с фотографических фонограмм кинофильмов.

К параметрам фотоумножителя кроме чувствительности относятся темновой ток, рабочее напряжение анода, рабочее напряжение динода.

Темновой ток /т - это ток, протекающий в анодной цепи при отсутствии светового потока. Причиной его появления может быть термоэлектронная эмиссия, происходящая при комнатной температуре, а также ток утечки между выводами электродов.

Контрольные вопросы

1. Назовите виды фотоэффекта и законы фотоэлектронной эмиссии.

2. Нарисуйте схематическое устройство многокаскадного и однокаскадного фотоумножителей и объясните принцип их действия.

3. Нарисуйте и объясните вольт-амперную и каскадную характеристики однокаскадного фотоумножителя.

4. Назовите основные параметры фотоумножителя и объясните, как они определяются по характеристикам.

5. Нарисуйте и объясните световую и спектральную характеристики фотоумножителя с сурьмяно-цезиевым катодом.

Глава 3.3.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

3.3.1. Фоторезисторы и фотогальванические элементы

В полупроводниковых фотоэлектронных приборах, использующих внутренний фотоэффект (фотогальванический или фоторе-зистивный), энергия фотона, поглощаемого валентным электроном, должна быть не меньше энергии, соответствующей запрещенной зоне Диз. Получив дополнительно эту энергию, валент-

ный электрон переходит в зону проводимости. В полупроводнике при этом происходит разрушение ковалентных связей, сопровождаемое генерацией пар электрон - дырка, за счет чего уменьшается его сопротивление. Если энергия фотона больше энергии Дз, то избыток энергии, полученной электроном, превращается в его кинетическую энергию.

В примесных полупроводниках наряду с этим за счет энергии фотонов может происходить ионизация атомов примеси, сопровождающаяся переходом валентных электронов на энергетические уровни атомов акцепторов в области р-типа и переходом электронов с уровней атомов доноров в зону проводимости в области п-типа. При этом увеличивается количество основных носителей заряда.

К полупроводниковым фотоэлектронным приборам относят фоторезисторы, фотогальванические элементы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры.

Фоторезистором называют фотоэлектронный прибор, действие которого основано на уменьшении удельного электрического сопротивления полупроводника под действием света или невидимого излучения - инфракрасного, ультрафиолетового. Основной частью фоторезистора является полупроводниковая пластина или фоточувствительный проводящий полупроводниковый слой на стеклянной подложке. Материалом для фоторезистора может служить сернистый кадмий, сернистый свинец, селенистый кадмий, селенистый теллур и другие.

Фоторезистор включают в цепь последовательно с источником питания. Он обладает омическим сопротивлением: ток через него пропорционален приложенному напряжению при постоянном световом потоке или без него. Проводимость фоторезистора одинакова в обоих направлениях. При отсутствии светового потока в цепи фаторезистора протекает небольшой темповый ток /т. Темповое сопротивление фоторезистора Rr велико; его можно определить как отношение приложенного напряжения U к темповому току:

При освещении фоторезистора его сопротивление резко уменьшается: световое сопротивление Rc меньше Rr в сотни и тысячи раз. Поэтому в цепи протекает большой световой ток /с. Фототок равен разности между световым и темновым токами:

/ф = /с - /т.

Основной параметр фоторезистора - чувствительность S:

Ic-Ir



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40



ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.


Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы
.