Создан заказ №1614215
27 декабря 2016
ЗАДАНИЕ1 ВАРИАНТ-17 Определить основные характеристики фоторезистора размером (lwd)
Как заказчик описал требования к работе:
Необходимо выполнить три практические работы:
Определение основных характеристик фоторезисторов
Определение потерь пропускания в световоде ВОЛС
Определение основных излучательных характеристик сид
Фрагмент выполненной работы:
ЗАДАНИЕ1
ВАРИАНТ-17
Определить основные характеристики фоторезистора размером (lwd), изготовленного на основании соединений CdS (А), при облучении его светом c λ = 0,9 λгр, мощностью (Р) 4мкВт/см2, при продольном напряжении (U) 6В, η=1 и w = 100мкм.
Дано: d=20мкм, l=0,3 см, к = 1,38.10-23 ∂ж/град ; h = 6,6.10-34 ∂ж.сек; n0 = 1.1016 см-3
Материал Eg,эВ ,см2/Вс
,см-1 ,с
CdS
2,42 350 104 1.10-3
Порядок выполнения работы
Описать механизм возникновения фотопроводимости и технологию изготовления фоторезистора;
определить гр
определить коэффициент усиления
рассчитать фототок IФ;
определить чувствительность фоторезистора Sф;
рассчитать значения тока ГР -шума;
рассчитать значения тока теплового шума
определить минимальную определяемую мощность фоторезистора
9. (работа была выполнена специалистами Автор 24) определить обнаружительную способность фоторезистора
Решение:
. Для того, чтобы фотон оптического излучения создавал фотоносители необходимо выполнение очевидного энергетического соотношения:
E=h E,
учитывая, что
h=hc0/,
собственный фотоэффект в полупроводнике возможен только при воздействии на него излучения с длиной волны max, меньше значения
гр=hc0/ Eg
где h - постоянная Планка; c0 - скорость света; Eg (эВ) -ширина запрещенной зоны (Eg =CdS=2,42 эВ) .
Таким образом
λгр=6,63∙10-34∙3∙1082,42∙1,6∙10-19≈5∙10-7 м=0,5 мкм.
3.Основным преимуществом фоторезисторов перед другими фотоприемниками является наличие внутреннего усиления под воздействием продольного электрического поля. Коэффициент усиления () можно рассчитать по уравнению
=/t,
где =1·10-3с-время жизни носителей(с); t-время пробега носителей(с).
t=l2/U,
где l - длина фоторезистора(см); =350 см2/В·с - подвижность носителей заряда(см2/Вс); U - напряжение(В)
Таким образом
γ=μUτl2=350∙6∙10-30,32≈23,33.
4. Основной характеристикой фоторезистора является величина возникающего фототока (IФ ) и чувствительность.
Если к фоторезистору приложено напряжение U то изменение тока при освещении составит
IФ = U·GФ.
При освещении произойдет изменение проводимости
GФ = e μ Δ n d w /l = e μ Q τ d w/l,
где Q-скорость генерации носителей при освещении фоторезистора и равна
Q = η α Q0
Q0 = P/ hν =Pλ / h c (см-2 сек-1)
P – поверхностная мощность падающего света, (Вт/см2); λ - длина волны света, (см); h – постоянная Планка (дж. сек); c – скорость света (см/сек) η - квантовый выход; α – коэффициент поглощения (см-1).
Таким образом
IФ = U·e·μ·Q·τ·d·w/l= U·e·μ·η·α·Q0·τ·d·w/l= U·e·μ·η·α·P·λ·τ·d·w/(h·c·l)
или
IФ= U·e·μ·η·α·P·λ·τ·d·w/(h·c·l).
Iф=6∙1,6∙10-19∙350∙1∙104∙4∙10-6∙0,9∙5∙10-7∙10-3∙0,02∙0,16,63∙10-34∙3∙108∙0,3≈2·10-5 A=20 мкА.
5. Спектральная чувствительность отражает изменение электрического состояния на выходе фоторезистора при подаче на его вход единичного оптического сигнала
SФ=Iф/Р0,
где
Р0 = Р· w·l.
Таким образом
Sф=IфР ∙w ∙l=2·10-54∙10-6∙0,1∙0,3≈166,7 A/Вт.
6. Любой двухполюсник может быть представлен генератором тока и при этом среднеквадратичная флуктуация тока обусловленная генерационно-рекомбинационным (ГР) шумом неосвещенного образца равна
iгр 2 = 4eFI0,
где– F – ширина полосы пропускания (гц, сек-1) (всегда 1 гц),
G0- проводимость фоторезистора при отсутствии освещения
G0 =e·μ·n0·d·w/l
где -e – заряд электрона (А сек ); μ – подвижность электронов (см2/В сек); n0- равновесная концентрация электронов (см-3); d – толщина фоторезистора (см ); w – ширина фоторезистора (см ); l – длина фоторезистора (см2); I0 -соответственно ток
I0 = UG0
Таким образом
iгр 2 = 4·e2·F·U·μ·n0·d·w/l
iгр2=4∙1,6∙10-192∙1∙6∙350∙1016∙0,02∙0,10,3≈1,43·10-20 A2.
iгр≈1,2·10-10 A.
7 .Тепловой шум существует в любом проводнике. Причиной его является хаотическое движение носителей тока. Среднеквадратичная флуктуация обусловленная тепловым шумом равна
iТ2 = 4·k·T·F·GФ,
где
GФ = e·μ·η·α·P·λ·τ·d·w/(h·c·l)
k - константа Больцмана (дж/град); T=273 K - температура.
Таким образом
iТ2 = 4·k·T·F·e·μ·η·α·P·λ·τ·d·w/(h·c·l)
iT2=4∙1∙1,38∙10-23∙273·1,6∙10-19∙350∙1∙104∙4∙10-6∙0,9∙5∙10-7∙10-3∙0,02∙0,16,63∙10-34∙3∙108∙0,3≈5·10-16 A2 .
iT≈2,24·10-8 A=22,4 нА.
8. Зная значение лимитирующего шума можно определить минимальную обнаружительную мощность излучения
Pмин = iшум·U=2,24·10-8·6≈1,34∙10-7 Вт. .
9. Обнаружительная способность D*, когда РГ-шум является определяющим:
D* = l/2eU(μn no d)1/2
Следовательно,
D*=0,32·1,6∙10-19∙6·350∙1∙1016∙0,1≈8,35∙1015.
1. Описать механизм возникновения фотопроводимости и технологию изготовления фоторезистора;
В фоторезисторах используется явление изменения сопротивления вещества под действием инфракрасного, видимого или ультрафиолетового излучения. Основной элемент фоторезистора — полупроводниковая пластина, сопротивление которой при освещении изменяется.
Механизм возникновения фотопроводимости можно объяснить следующим образом...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
28 декабря 2016
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
ЗАДАНИЕ1
ВАРИАНТ-17
Определить основные характеристики фоторезистора размером (lwd).docx
2018-01-04 16:38
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Делает все очень быстро и качественно. На вопросы отвечает быстро не заставляя ждать. Рекомендую!
Хочешь такую же работу?
300 ₽
