6. Основные физические эффекты, используемые в оптоэлектронике.

Оптоэлектроника - раздел электроники, охватывающий эффекты взаимодействия оптического излучения с электронами в веществах (главным образом в твердых телах) и методы создания приборов и устройств, использующих эти эффекты для получения, преобразования, передачи, хранения и отображения информации

                Основные эффекты оптоэлектроники:

 -фотопроводимость или внутренний фотоэффект - это увеличение электропроводности полупроводника или изолятора под  действием света.

-фотогальванический эффект - если светом облучать электрод вакуумной лампы, то возникнет эмиссия электронов. Это явление называется фотоэффектом. Если же осветить поверхность перехода в полупроводнике, то появится ЭДС. Это явление   называется фотогальваническим эффектом и связано с тем, что в полупроводнике при поглощении фотонов образуются пары электрон-дырка, которые преодолевают потенциальный барьер в месте перехода. В результате возникает ЭДС.;

 -нелинейные оптические эффекты - это нелинейные отклики на мощное оптическое излучение.

 –магнитооптический эффект - это изменение оптических свойств (отражение, пропускание, поляризация и др.) вещества в зависимости от его намагниченности или от приложенногок нему магнитного поля.

-электрооптический эффект - эффект Поккельса (изменение коэффициента преломления пропорционально приложенному электрическому полю - нелинейное явление второго порядка) и эффект Керра (изменение коэффициента     преломления, пропорциональное квадрату приложенного электрического поля - нелинейное явление третьего порядка); -акустооптический эффект - это явления преломления, дифракции, отражения или рассеяния света на периодических неоднородностях среды, вызванных упругими деформациями при прохождении ультразвука.

-вынужденное излучение света - излучение света может происходить двумя способами. При первом способе электроны в атоме, находящиеся на энергетическом уровне Е2, без постороннего вмешательства переходят на более низкий энергетический уровень Е1, испустив при этом квант света (так называемое споонтанное излучение). При втором способе электроны, находящиеся на уровне Е2 подвергаются воздействию света с определенной длиной волны, пори этом атом испускает свет, по длине волны и фазе полностью соответствующий воздействию.  Это и есть вынужденное или индуцированное излучение;

-люминесценция - это явление, при котором вещество, поглощая энергию света или какого-либо другого излучения (либо под воздействием различных химических реакций) переходит в возбужденное состояние, а затем, возвращаясь в исходное состояние, излучает полученную энергию в виде света.

7. Фоторезисторы. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.

Назначение: фоторезисторы предназначены для преобразования световых сигналов в электрические в цепях постоянного и переменного токов. Фоторезистор - полупроводниковый элемент, изменяющий свое электрическое сопротивление под действием внешнего излучения.

Принцип действия: Его принцип действия основан на внутреннем фотоэффекте в полупроводниках. Фоторезистор представляет собой слой (или пленку) полупроводникового материала на подложке (или без нее) с нанесенными на него электродами, посредством которых прибор подключается к электрической цепи. Под действием потока излучения, падающего на рабочую поверхность фоторезистора, его внутреннее сопротивление уменьшается вследствие генерации пар свободных носителей заряда (электронов и дырок), за счет чего увеличивается электропроводность полупроводника.

В качестве фоточувствительного материала используются сульфиды и селениды кадмия и. Материалы на основе кадмия чувствительны к излучениям в видимой и ближней инфракрасной областях, а на основе свинца - на длинах волн 1-5 мкм

Фоторезистор ведет себя как омическое сопротивление, т.е. его сопротивление не зависит ни от приложенного напряжения, ни от его знака.

При малых значениях освещенности сопротивление фоторезистора существенно зависит от температуры. Столь же заметным недостатком фоторезисторов при малых освещенностях является инерционность - при освещенности менее 1 лк время установления нового значения может составлять несколько секунд.

Характеристики:

1. Спектральная характеристика отображает чувствительность фоторезистора при действии на него излучения определенной длины волны. Чувствительность зависит от свойств материала светочувствительного элемента. Сернисто-кадмиевые фоторезисторы имеют высокую чувствительность в видимой области спектра, селенисто-кад-миевые — в красной и ближней инфракрасной областях, сернисто-свинцовые — в инфракрасной области спектра.

2. Люкс-амперная характеристика фоторезисторов показывает зависимость светового тока, протекающего через фоторезистор, от освещенности.

3. Вольт-амперная характеристика фоторезисторов линейна в широком интервале напряжения. Линейность нарушается только при малых значениях напряжения.

4. Частотная, характеризующая чувствительность фоторезистора при действии на него светового потока, изменяющегося с определенной частотой. Наличие инерционности у фоторезисторов приводит к тому, что величина их фототока зависит от частоты модуляции падающего на них светового потока – с увеличением частоты светового потока фототок уменьшается. Инерционность ограничивает возможности применения фоторезисторов при работе с переменными световыми потоками высокой частоты.