مقاومت نوری

مقاومت های نوری از نیمه هادی های خاص ساخته می شوند. همان طور که می دانیم مقاومت نیمه هادی ها به تعداد حاملان بار آزاد در آن ها بستگی دارد

می دانیم که تعداد حاملان آزاد بار در یک نیمه رسانا با افزایش دما زیاد می شود، اکنون باید توجه کنیم که علاوه بر افزایش دما تابش نور با بسامد مناسب هم باعث افزایش این حاملان می شود. برای فهمیدن مفهوم بسامد مناسب، مفهوم دیگری به نام band gap را مطرح می کنیم؛ که عبارت است از تفاوت انرژی بین نوار ظرفیت و نوار رسانش و به عبارت دیگر انرژی لازم برای ایجاد الکترون آزاد و حفره های جدید. در عمل band gap حد پایینی برای انرژی پرتوی تابشی مورد نیاز برای تغییر مقاومت است و پرتوی تابشی باید در رابطه hf > Eg صدق کند که در آن h ثابت پلانک و f بسامد پرتوی فرودی و Eg انرژی band gap است. جدول زیر Eg را برای چند نوع ماده ی معمول مقایسه می کند:

نام نیمه هادی	Eg بر حسب ev در 300 K
سولفید کادمیوم(Cds)	2.4
فسفید کادیوم(CdP)	2.2
سلنید کادمیوم(CdSe)	1.7
آرسنید گالیوم(GaAs)	1.4
سیلیسیوم(Si)	1.1
ژرمانیوم(Ge)	0.7
آرسنید ایندیم(InAs)	0.43
سولفید سرب(PbS)	0.37
تلرید سرب(PbTe)	0.29
سلنید سرب(PbSe)	0.26
آنتیمود ایندیم (InSb)	0.23

 

معمولا بیشینه حساسیت مقاومت های نوری در بسامدی کمی بیشتر از بسامدی است که از جدول بالا به دست می آید و به ازای بسامد های بیشتر و کمتر حساسیت به شدّت افت پیدا می کند. نمودار زیر حساسیت CdS ، CdTe ، CdSe  را بر حسب طول موج نشان می دهد:

در عمل بیشتر مقاومت های نوری از سولفید کادمیوم ساخته می شوند.

فوتو ترانزیستور، فوتودیود و فوتودارلینگتون:

شاید متداول ترین نوع قطعات گیرنده نوری وسایلی هستند که بخش عمده آن ها را یک تقاطع PN تشکیل داده است. فوتوترانزیستور ها، فوتودیود ها و فوتودارلینگتون ها از این دسته اند. در شکل زیر تعدادی از این قطعات را می بینیم

این قطعات اگر به طور مستقیم بایاس شوند در اثر تابش نور به آن ها افزایش جریان عبوری از آن ها نا چیز است اما اگر به طور معکوس بایاس شوند، قضیه کاملا متفاوت است؛ در این حالت در تاریکی جریانی که از آن می گذرد بسیار کم است اما با تابش نور به آن جریان زیادی از آن می گذرد.

این خاصیت را با افزودن با افزودن یک نیمه رسانای ذاتی بین نواحی N و P دیود افزایش داد. در این صورت به این قطعات PIN دیود می گویند.

ادامه دارد...