Оптические датчики

Задачи и вопросы

6.1. Определить максимальную ширину запрещенной зоны, которую может иметь полупроводник, используемый в качестве фотодетектора, если он должен быть чувствителен к излучению с длиной волны 565 нм.

6.2. Указать, какие из трехкомпонентных твердых растворов принципиально можно использовать для создания детекторов излучения, возбуждаемого в лазере из арсенида галлия:Al_xGa_1-xP, GaP_xAs_1-x, GaAs_xSb_1-x, AlGa_xAs_1-x, Ga_xIn_1-xAs_.

6.3. На полупроводниковый фотодетектор площадью 0,5 мм² падает поток монохроматического излучения (λ = 0,565 мкм) плотностью 20 мкВт/м².

Определить:

а) число электронно-дырочных пар, ежесекундно генерируемых в объеме полупроводника, полагая, что каждый фотон создает лишь одну пару носителей заряда;

б) во сколько раз изменится скорость генерации, если плотность потока излучения уменьшится вдвое;

в) как изменится скорость оптической генерации, если длина волны λ уменьшится вдвое.

6.4. Определить удельную интегральную чувствительность фоторезистора с рабочей площадкой S = 10^-5 м², если при освещении 200 лк через него течет фототок I_ф = 20 мА при приложенном напряжении U = 50 В.

6.5. При изменении светового потока на 20 лм сопротивление фоторезистора уменьшается в 1,2 раза. Напряжение питания составляет 10 В, а фоточувствительность – 0,5 мА/лм. Найти первоначальные величины светового потока и сопротивления.

6.6. Темновое сопротивление фоторезистора 50 кОм. При световом потоке 0,03 лм его сопротивление стало 30 кОм.

Определить фоточувствительность, если напряжение, подведенное к нему, равно 15 В.

6.7. Площадь, освещаемая в области базы транзистора, составляет 2 мм². Какова фоточувствительность транзистора, если при изменении освещенности на 100 лк ток изменился на 0,1 мА?

6.8. Тепловой датчик, установленный на спутнике Земли, изготовлен из материала с пироэлектрическим коэффициентом р = 2∙10^-3 Кл/(м²∙К) и имеет рабочую поверхность S = 2∙10^-3м². При полете над объектом, имеющем температуру выше окружающего фона, температура датчика за время ∆t = 1 c увеличилась на ∆Т = 0,25 К. Какой ток будет при этом зафиксирован в цепи датчика?

6.9. На основе каких материалов можно изготовить фотодетекторы для ИК-области спектра, работающие в диапазоне «атмосферного окна» 8 – 14 мкм?

6.10. Каковы отличия в свойствах фотодиода и фоторезистора?

6.11. Какова природа пироэлектрического эффекта? Какие материалы являются пироэлектриками?

6.12. Какие датчики используются для обнаружения человека?

6.13. Какие структуры могут иметь фотодиоды и каковы основные отличия в свойствах фотодиодов на основе различных выпрямляющих электрических переходов?

6.14. В каком из полупроводниковых материалов собственная фотопроводимость наблюдается при наибольшей длине волны падающего на полупроводник излучения: германии, кремнии, карбиде кремния, антимониде индия, арсениде галлия, фосфиде галлия, сернистом кадмии?

Дата добавления: 2015-08-20