PIC35

84

Rozdział IV Podstawy optoelektroniki

Termin „przyrządy optoelektroniczne” wskazuje na to, że pracują one w zakresie widma promieniowania elektromagnetycznego, które przypada na obszar Izw. promieniowaniu optycznego. Widmo rozciąga się zgodnie z definicją na falc o długości od 10 nm do 1 mm i składa aę z podzaknaów ultrafioletu, promieniowania widzialnego (A-4G0 + 750 nm) i podczerwieni^l6.

Dwie podstawowe grapy przyrządów półprzewodnikowych składające się na rodzinę elementów optoelektronicznych to półprzewodnikowe źródła światła (zwane często emiterami) oraz fotodetektory. U podstaw ich działania leży wykorzystanie dwóch fundamentalnych procesów optycznych: rekombinacji promienistej nadmiarowych nośników w półprzewodniku (w emiterach), która prowadzi do emisji fotonów oraz absorpcji fotonów w oświetlonym półprzewodniku (w fotodetektorach) .

I. Zjawisko efektu fotoclcklryczncgo

Efekt fotoclektrvcznv - zjawisko powstaniu emisji elektronów pod wpływem działaniu promieni świetlnych na niektóre ciuła. Energia fotonu promieniowaniu pochłoniętego pracz atom tego ciała powoduje przejście elektronów (z powłoki walencyjnej) danego atomu na wyższe poziomy energetyczne (np. do warstwy przewodzenia), bądź też może być przyczyną emisji fotoelekirycznej (gdy elektron zostanie przesunięty następnie z wyższego poziomu energetycznego na niższy - atom wydziela kwunt energii promieniowania).

^{W Ł} Bktafc. A. Rogaliki, Detekcja sygnałów optycznych. WNT. Wanrawa 2031

" ^M' ^Rui0,:«»    Kkmenty i układy elektroniczne w pytaniach i

odpowiedziach. WNT.Waiuawa 1997

Zgodnie z teorią kwantową strumień promieniowania świetlnego dostarcza elektronom energii, której wartość określona jest zależnością:

74-1.1/

W nh*f

gdzie:

W - energia promieniowania (pJ) h - stała Plancka (6,624 -10"*' J - s) f - częstotliwość promieniowania (s"‘)

W przypadku, gdy dostarczona energia jest dostatecznie duża. elektrony pokonują pracę wyjścia wydostając się poza powierzchnię metalu - zjawisko fotoelcktrycznc zewnętrzne pod wpływem absorpcji promieniowania.

Prawa związane ze zjawiskiem fotoclcktrycznym tettWttZflynt:

>1.    lf=C-4*e    14-12/

gdzie: C - stała charakteryzująca czułość powierzchni na promieniowanie (pA/lm)

•be - strumień promieniowania (Im)

//- prąd (bioelektryczny (jiA)

2. Jeżeli energia początkowa elektronu wynosib W* to po wchłonięciu kwantu wzrośnie on do wartości

W₀+fi/    /4-1 -3/

Jeżeli jest ona >= W. - całkowita praca wyjścia elektronów z metalu, to może nastąpić emisja elektronów, a energia kinetyczna elektronu ma wartość

tnV*

- m{Wa*hJ)-Ww

'