5020058905

Ćwiczenie 40

Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne. Wyznaczanie charakterystyki

fotooporu

I. Zagadnienia do samodzielnego opracowania

1.    Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne i wewnętrzne jako wynik oddziaływania promieniowania z materią.

2.    Prawa zjawiska fotoelektrycznego.

3.    Budowa i zasada działania fotooporu i fotoogniwa.

II. Wprowadzenie

Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne znalazło praktyczne zastosowanie w fotoopomikach i fotoogniwach.

Fotoopornik składa się z długiej i cienkiej taśmy półprzewodnika ułożonej jak na rys. 1.    _

Rys. 1. Budowa fotoopornika

W momencie oświetlenia opór fotoopornika maleje, gdyż wzrasta liczba nośników odpowiedzialnych za przepływ prądu elektrycznego. Ponieważ zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne zachodzi jedynie w cienkiej warstwie powierzchniowej, stąd fotoopór zbudowany jest z cienkiej i długiej taśmy półprzewodnika. Przed uszkodzeniami mechanicznymi taśma jest chroniona warstwą szkła organicznego.

Inne efekty wywołuje zjawisko fotoelektryczne na złączach metal-półprzewodnik. Wiązka światła padająca na styk zakłóca stan równowagi dynamicznej warstwy podwójnej. Kwanty światła przekazują swoją energię elektronom. W półprzewodniku przenoszą elektrony z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Zatem w półprzewodniku wzrasta ilość swobodnych elektronów, które w warunkach istniejącej równowagi dynamicznej przechodzą natychmiast do metalu, ładując go ujemnie. Oświetlone złącze staje się źródłem prądu i jest nazwane fotoogniwem. Na rys. 2 pokazano budowę fotoogniwa miedziowego.

Rys. 2. Budowa fotoogniwa

Na miedzianym podłożu znajduje się warstwa tlenku miedzi CuO, który jest półprzewodnikiem typu p. Na powierzchni tlenku znajduje się cienka przeźroczysta warstwa metalu: srebra lub miedzi. Na górnym złączu CuO-metal światło przenosi pewną ilość elektronów do pasma przewodnictwa, które natychmiast przechodzą do

1