Фізичні основи, принцип дії та параметри фотоелектронних приладів - Курсовая работа

Міністерство освіти і науки України Сумський державний університет Фізичні основи, принцип дії та параметри фотоелектронних приладівАктуальність даної теми випливає з того, що в повсякденному житті людина постійно користується електроприладами. Важливість ролі електроніки в нашому житті обумовлена технічним прогресом, котрий в свою чергу є результатом розумової діяльності людини, з метою полегшити своє життя. Досить важлива роль, яку фотоелектронні прилади відіграють у сучасній техніці, електроніці і в наукових дослідженнях, визначила їхній інтенсивний розвиток, що почався в тридцятих роках двадцятого сторіччя і безупинно триває аж до теперішнього часу.Фотоелектронним приладом називають електронний прилад, призначений для перетворення енергії оптичного випромінювання в електричну. Вплив світла на електричні властивості речовини називається фотоефектом. Фотоелектричним ефектом, або фотоефектом називається випускання електронів речовиною під дією світла. Електрони, вибиті внаслідок фотоефекту, рухаються під дією електричного поля до анода А. Із цієї кривої видно, що при деякій не дуже великій напрузі фотострум досягає насичення - всі електрони, які випущені катодом, потрапляють на анод.Емітуючий електрод при цьому називають фотоелектронним катодом, а випущені ним електрони - фотоелектронами [5]. Дослідним шляхом були встановлені три закони фотоефекту: 1) Максимальна початкова швидкість фотоелектронів визначається частотою світла й не залежить від його інтенсивності. , (1.7) де - інтенсивність світлового потоку, Ф - світловий потік у люменах, S - коефіцієнт пропорційності, який називають чутливістю фотокатода та вимірюють в мікроамперах на люмен. Закон Столєтова ґрунтується на квантовій теорії: більший світловий потік несе в одиницю часу більше фотонів, отже, більше число електронів може за цей час поглинути по одному фотоні та вийти з фотокатода у вакуум. Світлова характеристика - це залежність фотоструму від світлового потоку при постійному спектральному складі світла та незмінній анодній напрузі, її нахил залежить від чутливості фотокатода [6].У фотоелементів, призначених для роботи в ультрафіолетовій області спектра, у балоні робиться вікно з матеріалу, прозорого в цій області. До першої групи можна віднести фотоелементи, призначені для реєстрації порівняно слабко змінних у часі потоків випромінювання, інтенсивність яких набагато більше граничної. Фотоелементи цієї групи звичайно працюють із довільними джерелами світла, тому основними вимогами до приладів є наявність високої інтегральної чутливості, а також їхня довговічність і взаємозамінність. До другої групи відносяться фотоелементи, які використовуються для виміру слабких повільно змінних потоків випромінювання різного спектрального складу, а також для точного виміру світлових потоків у фотометрії. Деякі фотоелементи мають коаксіальний вивід, що дозволяє включати фотоелемент безпосередньо в розїм коаксіального кабелю, звязаного з низькомним навантаженням.Фотодіод - це приймач оптичного випромінювання, який перетворює падаюче на його фоточутливу область світло в електричний заряд за рахунок процесів в p-n-переході. Коли фотон, що має достатню енергію, потрапляє на фотодіод, в останньому відбувається внутрішній фотоефект: фотон збуджує електрон з матеріалу діода, таким чином створюючи пару носіїв заряду: вільний електрон і позитивно заряджену дірку. Фотодіоди використовуються в побутових електронних пристроях, зокрема програвачах компакт-дисків, детектори диму, приймачах для пультів дистанційного управління. Фотодіоди часто використовуються для точного вимірювання інтенсивності світла в науці та промисловості [16]. Більше поширення отримали фотодіоди - фотоприймачі на основі p-i-n переходу (рис.Фотоелектрони рухаються до сітчастого аноду А, і більша їх частина, пролітаючи крізь анод, бомбардує динод Д вибиваючи з нього вторинні електрони. Останні рухаються на анод і разом з первинними електронами, що потрапили на анод, утворюють у ланцюзі робочий струм, значно більший струму з фотокатода [19]. Електронний потік, кількість електронів у якому збільшується в міру руху від динода до динода, пройшовши помножувачу систему, надходить на анод 4, що представляє собою металеву пластину, штир або мілкоструктурну сітку. Ефективність збору фотоелектронів на перший динод являє собою відношення кількості електронів, що досягають першого динода до кількості електронів емітованих фотокатодом. Відношення кількості електронів, емітованих с динода і що брали участь у подальшому помножуванні, к повній кількості електронів, які вилетіли с динода називається ефективністю каскаду посилення g.Під час виконання курсового проекту було вивчено будову, властивості та принцип дії фотоелектронних приладів. Фотоелектронні прилади - електронні прилади, у яких здійснюється перетворення світлового випромінювання в електричний струм. В свою чергу напівпровідникові прилади можуть працювати завдяки фоторезистивному (фоторезистори) та фотогальванічному ефектів (фотодіоди, фототранзистори).

Зміст

Вступ

1. Фізичні основи роботи фотоелектронних приладів

1.1 Види фотоефекту

1.2 Закони фотоелектронної емісії та характеристики фотокатода

2. Фотоелектронні прилади та їх параметри

2.1 Електровакуумні фотоелементи

2.2 Напівпровідникові фотоелементи

2.3 Фотоелектронні помножувачі

Висновки

Список використаних джерел