Yarimo’tkаzgich elеktr qаrshiligining elеktrоmаgnit nurlаr tа’siridа
Yüklə 0,67 Mb. Pdf görüntüsü
|
|
a) b) 2. - rasm.Kristallarda yorug’likni yutilishida asosiy electron o’tishlar(a), to’g’ri va noto’g’ri zonararo o’tishlar (b). Uzluksiz chiziq yarimo’tkazgichni , qaysiki electron energiyasini minimum va kovak energiyasini maksimumi impuls qiymatiga to’g’ri keladi( to’g’ri zonalar deyiladi).Sodda holda elektronni kinetic energiyasi impuls bilan quyidagi munosabat bilan bog’liq E = p 2 /(2m) . 1 strelka elektronni “to’g’ri” o’tishlarini impulsni o’zgarishsiz yuz berishini tasvirlaydi.Foton impulsi h√ /c (√ - chastota, c – yorug’lik tezligi),juda kichik, va foton yutuvchi electron impursini o’zgarishini hisobga olmasa ham olasa bo’ladi. 1’ o’tish “notog’ri” va electron impulsini o’zgarisi bilan yuz beradi.Bunda fotoni yutolish jarayonida uchinchi zarracga – fonon ( kristallda tebranish energiyasi kvanti). To’g’ri zonali moddalarga optoelektonikada keng foydalaniladigan materiallar, masalan: GaAs ( man qilingan zona kengligi ΔE =1,4 eV), CdSe (1,8eV), CdS (2,5), ZnS (3,7) va boshqalar. Shunday holler bo’lishi mumkinki, elektronlar va kovaklarni ekstremum energiyalari diagrammada E(p) turli p ga (2. - rasmda uzulishli chiziqlar ) to’g’ri kelishi mumkin.Bunda o’tishlar fotonlarni kichik energiyasida faqat noto’g’ri (1’’) bo’lishi mumkin.Fotonlarni ancha yuqori emergiyalarida to’g’ri o’tishlar (1) saqlanishi mumkin. Noto’g’ri zonali materiallarga , masalan, Ge (0,7 eV), Si (1,1 eV), AlAs (2,2 eV), GaP(2,3 eV) va SiC nini turli politiplari (2,4 – 3,1 eV) kiradi. 2. Nurlanish manba turlari. Nurlanish manbalarining turli xususiyatga ega bo’lgan ikkita asosiy turlari mavjud. Issiqlik nurlanish qizigan jismlardan vujudga keladi va uning intensivligi va energiyasi barcha to’lqin uzunliklar λ T 4 ga (absolyut temperature) proposional o’sadi , T ni oshishi natijasida jismni nurlanish imkoniyati ϕ(λ) egriliklarni maksimumlari kichik to’lqin uzunliklar tomon siljiydi (2.- rasm), bunda bu maksimumga to’g’ri keluvchi to’lqin uzunlik , λ max = b 2 T -1 , buyerda absolyut qora jism uchun b 2 = 2898mkm.K 0,5 λ max dan 3 λ max gacha oraliqda barcha nurlanishni 90% ga to’g’ri keladi. λ max = 1mkm T= 2898 K da nurlanishni asosiy qismi infraqizil sohaga to’g’ri keladi . Berilgan λ ga to’g’ri keluvchi h√ = 1,24 /λ (bu yerda λ mikromertlarda, h√ - elektron - voltlarda) formuladan kvantlar energiyasini anqlash mumkin. Volfram va boshqa metallar uchun b 2 koeffisient qiymati (b 2 = 2660mkm.K) ancha kam. Qizdirgich lampalarni yetarlicha miniayutr qilish mumkin,biroq ularni f.i.k. kichik va inertligi katta, undan tashqari elektrodlarini balon ichiga joylashtirish ham kerak, bu yarimo’tkazgichli sxemalar texnologiyasi uchun to’g’ri kelmaydi. Elektr maydon ta’sirida va boshqalar) . 3-rasm. Absolyut qorajism issiqlik nurlanish spektri. 4 – rasm. Birqancha yario’tkazgichlarni lyuminesensiya spektrlari.Uzuq chiziqlar bilan kremniyli fotodiodni sezgirlik sohasi ko’satilgan. Hozirgi zamon optoelektronikasida asosan qattiq jismlarning lyuminesensiyasidan (sovuq nurlanish) foydalaniladi. Nurlanish uchun zaruriy lyuminesensiya energiya har qanday issiqliksiz ( fotonlar yoki elektronlar bilan .nurlatish, elektr maydon ta’sirida va boshqalar) usulda berilishi mumkin.Mos ravishda fotolyuminisensiya , elektrolyuminesensiya va lyuminisensiya boshqa turlari bilan farqlanadi.Odatda , lyuminisensiya uy temperaturasida va undan past temperaturalarda , qaysiki bunda issiq nurlanish juda oz va barcha ko’zga ko’rinadigan nurlanish lyuminesensiyadan iboratdir.Umumiy holda tegishli temperaturadagi nurlanish issiqlik va lyuminesensiyadan iborat, shuning uchun C.I. Vavilovni aniqlashi bo’yicha lyuminesensiya deb, tegishli temperaturada issiqlik nurlanishlardan ortiqchalariga aytiladi va qo’zg’otish to’xtatilgandan so’ng davomiylidi yorug’lik to’lqin davridan (t c ≈ 10 -14 s) katta. Odatda lyuminesirlovchi moddalarda (lyuminoforda) bu ushlab turish reaksiyasi qo’zg’lishni o’chishidan t c ancha katta va lyuminaforda energiyani o’zgarish jarayonini berib,lyuminesensiya uchun xarakterli bo’ladi. 5 – rasmda yarimo’tkazgich tomonidan energiya yutulishlar natijasida ro’y beruvchi elektron o’tishlar sxemasi berilgan. Amalda barcha teskari o’tishlarda elektronlar energiyasi kamayadi, u yoki bu spectral sohasida nurlanish yuz beradi. Turli man qilingan zonali va turli krishmalar kiritilgan yarimo’tkazgichlardan foydalanib, nurlanishni barcha ko’zga ko’rinadigan va infraqizil diapazonyaqinidagi nurlanishlarni olish mumkin(4 – rasm). Zonalararo o’tishlar 1 ning to’g’ri zonali materiallarda ehtimolligi ancha yuqori (5 – rasm). Ko’zga ko’rinadigan nurlanish spektri (0,38 – 0, 7) kengligi man qilingan zonalar kengligi 1,6 – 3.0 eV oraligiga mos keladi.Krishmali sathlar qatnashgan (2, 3, 4 ) nurlanuvchi o’tishlar to’g’ri va noto’g’ri zonali materiallarda bo’lishi mumkin. 5 – rasmdagi 2 o’tish oraliq akseptor orqali o’tkazuvchanlik zonasida elektronni va valent zonasida kovakni rekombinasiyasiga to’g’ri keladi, 3 – o’tish shtrx ikki turdagi yaqin joylashib hosil bo’lgan donorli(D) va akseptorli (A) orqali bo’ladi. Bu barcha hollarda energiyani yutilish va nurlanish jarayonida o’tkazuvc hanlik va valent zonalar qatnashadi ,bunga mos lyuminesensiyani rekombinasiyali deb ataladi. Krishma markazi oralig’ida qo’zg’olgan asosiy sathdan elektronni o’tishi 4 yuz beradi, bunga to’g’ri keluvchi lyumiesensiya ichki markaziy deb ataladi.Qattiq jismlardagi bu ikki ko'rin’shdagi lyuminesensiyalar ma’lum darajada harxil xarakteristikalarga ega bo’ladi. Past temperaturalarda va yuqori qo’zg’otish sathlarida ekiston holat (5 o’tish) orqali rekombinasiya bog’liq lyuminesensiya paydo bo’lishi mumkin.Bunda chiqayotgan fotonlar energiyasi ΔE ga yaqin. Krishmalardan tashqari, qaysiki lyuminisensiya markazlari ( ularni ko’pincha aktivatorlar deb ataladi) hosil qiladi, kirishmalar mavjudki, ular o’chirish markazlari hosil qiladi , ya’ni bu markazlar orqali rekombinasiya nurlanishni hosil qilmaydi.Yarimo’tkazgich ZnS da o’chirgichlar bo’lib , masalan , Fe, Co, Ni bo’lishi mumkin.O’chirish markaz sathlarni nurlanishsiz o’tishlar (7 o’tish) 5 – rasmda uzuq chiziqlarda ko’rsatilgan. Nurlanishsiz energia qo’zg’atish issiqlik energiyasiga aylantirish imkonini boshqa imkoniyati Oje jarayonlar deb ataluvchi , qaysiki energiya electron ancha past sahga o’tishi (8 o’tish)da ajralgan energiya o’tkazuvchanlik zonasidagi boshqa elektronga beradi, qaysiki buzonada yuqori sathga ko’teriladi (9 o’tish).Keyin bu electron o’tkazuvchanlik zonasi tushib qoladi (6 o’tish). Oje – jarayonlarni extimolligi erkin zaryad tashuvchilarning konsentrasiyasi oshishi bilan o’sadi. 5 - rasm.Yorug’likni nurlanishi bilan yuz beradigan elektron o’tishlar (1- 5) va yuz bermaydigan (6- 9) elektron o’tishlar. lyuminesensiyaning ichki kvant chiqish qiymati η k bilan aniqlanib, u berilgan energiyani qancha qismi nurlanishga aylanganini ko’rsatuvchi ahamiyatli xarakteristikalaridan biridir.Elektrolyuminesensiya holat uchun η k kristal orqali o’tgan har bir elektronga to’g’ri keluchi vujudga keltirilgan fotonlar soniga teng. Ba’zibir elektrolyuminesent nurlagichlar uchun kvant ichki chiqish η k birga yaqinlashishi mumkin, ayniqsa past temperaturalarda. Agar nurlanish yarimo’tkazgichli fotoqabul qilgichda qabul qilinayotgan bo’lsa, unda uni spectral sezgirligi yorug’lik manba nurlanish spektri bilan mos kelishi kerak.Qulay qabulqilgich kremniyli diod bo’lib, u keng spectral sezgirlikka ega. Turli markazlarni lyuminsension nurlanishlari o’z-o’zidan va bir – biriga bog’liq bo’lmagan boshqa markazlarda ro’y berishi mumkin. Bu holatda chastota , qutblanish va yorug’likni tarqalish yo’nalishi turli ( nikogeret nurlanish) bo’lishi mumkin. Boshqa holatlarda majburiy nurlanish amalga oshirilishi mumkin, bunda bitta markazdan bir xil chastotali va qutiblangan stimullashgan nurlanish (kogerent nurlanish) olinadi. Optoelektronikada nokogerent nurlanish manbalari ( yorug’lik diodldri, kukun ko’rinish asosidagi va plyo’nkali lyuminoforlar) foydalaniladi, xuddi shunday kogeret (lazerlar) nurlanishlardan foydalaniladi. 2.3. Optoelektron asbovblarni sinflarga bo’linishi va qo’llanilishi Optron asboblar deb, u yoki boshqa ko’rinishda o’zaro aloqani oshiruvchi nurlanish manbai va qabul qilgichga (yorug’liknurlagich va fotoqabulqilgich) ega bo’lgan yarimo’tkazgichli asbobga aytiladi. Har qanday optronlarni ishlash prinsipi quidagilarga asoslangan. Nurlagichda elektr signal energiyasi yorug’likka, fotoqbulqilgichda esa, uni teskarisi yorug’lik signali elektr signaliga o’zgaradi. Amalda tarqalgan optronlar bo’lib, qaysiki unda nurlagichdan fotoqabulqilgichga tomon to’g’ri optik aloqaga ega bo’lganlari bo’lib, bunda elementlar orasidagi hamma ko’rinishidagi elektr aloqalar bo’lmaydi. Optik aloqani mavjudligi kirish (nurlagich) va chiqish (fotoqabulqilgich) orasidagi elektr izolyasiyani ta’minlaydi. Shunday qilib, bunday asbob elektron zanjirlarda aloqa elementi funksiyasini bajaradi, shu bilan bir vaqtda kirish va chiqish elektr (galvanik) yechimi amalga oshirilgan. Optoelektron asboblarni qo’llanilishi yetarlicha turli: apparat bloklari aloqasi uchun, qaysiki ular orasida ancha katta potensiallar farqi bo’ladi; o’lchash qurilmalarini kirish zanjirlarini shumdan himoyalash uchun va yuqori kuchlanishli zanjirlarni sozlash, optik, kontaktsiz boshqarish,quvvatli tiristorlar, simistorlarni ishga tushirish, elektromexanik releli qurilmalarni boshqarishlar kiradi. “Uzun” optronlarni (optik kanal sifatida uzun ingichka optik – tolali asboblar) yaratilishi optron texnika maxsulotlarini qo'llashni mutlaqo yangi yo’nalish – optik tola bo’yicha masofaviy aloqani ochdi. Optoelektron asboblar sop radiotexnik sxemalar modulyasiyasi, kuchayishni avtomatik boshqarish va boshqalarda qollaniladi. Bu yerda optik kanalga ta’sir natijasida sxemani optimal rejimga o’tkazish uchun, kontaktsiz rejimni sozlash va shunga o’xshashlardan foydalaniladi. Optronlarni asosiy turlarini shartli – grafik belgilashlar 2.3.1- rasmda berilgan. Yüklə 0,67 Mb. Dostları ilə paylaş:
|