Efect fotoelectric intern și extern
Efect foto intern
Fluxul de fotoni nu poate fi considerat ca un flux continuu. Este unflux de porțiuni individuale de energie - cuante.
Când un semiconductor este iradiat cu un astfel de flux, fotonii renunță la energia lor electronilor de valență, eliberându-i de legăturile covalente. Dacă această energie depășește banda interzisă, atunci electronii vor putea trece de la SC la CB, adică. Va avea locfotogenerarea (se mai numeșteefect fotoelectric intern ).
Fotogenerarea este procesul de formare a perechilor electron + gaură într-un semiconductor în timpul iradierii sale electromagnetice.
NS-urile rezultate din fotogenerare cresc conductivitatea semiconductorului. Conducția cauzată de acțiunea fotonilor se numeștefotoconductivitate.
Să luăm în considerare propriul nostru semiconductor:
Whv
Ө ni Ө nФ
Wp
fotogenerare de generațieW
Wв
Өpi Ө pf
∆W este banda interzisă;
pi, ni sunt concentrațiile de găuri și electroni formați în cursul generării;
pf, nf sunt concentrațiile de găuri și electroni formați în procesul de fotogenerare.
La metale, fenomenul de fotoconductivitate este absent, deoarece. au o concentrație uriașă de electroni liberi (N 10 22 1/cm 3 ) și nu pot crește vizibil sub acțiunea iradierii.
Efect foto extern
Efectul fotoelectric extern este apariția unui foto-EMF într-o joncțiune p-n în timpul iradierii sale electromagnetice.
pn
ONZ Ө ONZ
+ -
+ ННЗ Ө -
+ EVN NNZ -
+ -
Fluxul de fotoni incidenti pe joncțiunea p-n provoacă fotogenerarea de perechi de purtători de sarcină, de exemplu. apareefectul fotoelectric intern.Purtătorii de sarcină formați în acest caz încep să se miște sub acțiunea câmpului intern EVN: găurile se deplasează în direcția câmpului, iar electronii se deplasează împotriva acestuia. Ca rezultat al acestei mișcări, sarcinile pozitive se acumulează în regiunea p, iar sarcinile negative se acumulează în regiunea n. Există o diferență de potențial. Dacă un microvoltmetru este conectat la o astfel de tranziție, dispozitivul va afișa o tensiune, care este foto-EMF.
Foto-EMF este diferența de potențial rezultată din separarea purtătorilor de sarcină de către câmpul intern al joncțiunii, format ca urmare a iradierii electromagnetice a joncțiunii.
Efect piezo
Efectul piezoelectric a fost descoperit de frații Curie în 1880. Efectul piezoelectric poate fi direct și invers.
Efectul piezoelectric direct este procesul de formare a sarcinilor electrice egale, dar opuse ca semn pe fețele opuse ale unor corpuri cristaline, numite piezoelectrice, sub presiune asupra acestor corpuri.
Daca schimbam directia deformarii, i.e. nu comprimați, ci întindeți piezoelectricul, atunci sarcinile de pe fețe își vor schimba semnul invers. Piezoelectricele includ cuarț, sare Rochelle, titanat de bariu etc.
Efectul piezoelectric invers este procesul de comprimare sau expansiune a unui material piezoelectric sub acțiunea unui câmp electric, în funcție de direcția vectorului intensității câmpului.
În scopuri practice, se folosesc piezoelectrice de diferite forme: plăci dreptunghiulare sau rotunde, cilindri, inele. Elementul piezoelectric este plasat între plăci metalice sau filme metalice sunt aplicate pe fețele opuse ale elementului piezoelectric. Astfel, se obține un condensator cu un dielectric piezoelectric.
Dacă unui astfel de element piezoelectric este aplicată o tensiune alternativă, atunci elementul piezoelectric datorită efectului piezoelectric inversse va micșora și se va extinde, adică produce vibratii mecanice. În acest caz, energia vibrațiilor electrice este convertită în energia vibrațiilor mecanice cu o frecvență egală cu frecvența tensiunii alternative aplicate. Deoarece elementul piezoelectric are propria frecvență de oscilații mecanice, este posibil un fenomen de rezonanță atunci când frecvența tensiunii aplicate coincide cu frecvența naturală a oscilațiilor plăcii. În acest caz, se obține amplitudinea maximă a oscilațiilor plăcii piezoelectrice.
Dacă elementul piezoelectric este acționat mecanic cu o anumită frecvență, atunci apare o tensiune alternativă de aceeași frecvență. În acest caz, energia mecanică este convertită în energie electrică, iar elementul piezoelectric devine un generator variabil de EMF. Astfel, putem spune că elementul piezoelectric este un sistem oscilator cu oscilații electromecanice.
Pe baza efectului piezoelectric, funcționează un rezonator de cuarț, care conține un element de cuarț, electrozi și suporturi de cuarț plasate într-un recipient de metal sau sticlă etanș.
Circuit echivalent al unui rezonator cu cuarț:
L, C, R sunt parametrii elementului de cuarț. Inductanța L reflectă proprietățile inerțiale ale plasticului cuarț, C îi caracterizează proprietățile elastice și rezistența activă, R este rezistența la pierderi. Co este capacitatea interelectrodului parazit.
După cum se poate observa din circuitul echivalent, rezonatorul de cuarț are două rezonanțe: seriale (a cărei frecvență depinde de parametrii rezonatorului L și C) și paralelă (a căror frecvență depinde de capacitatea interelectrodului parazit Co). Frecvența de rezonanță în serie este mai stabilă decât frecvența de rezonanță paralelă. În practică, se folosesc ambele tipuri de rezonanță.
Rezonatoarele de cuarț funcționează cu succes în banda de frecvență de la 70 Hzpână la zeci de MHz. Acestea se bazează pe oscilatoare cu cristal, oferindprecizie ridicată și stabilitate în frecvență.