Фоточутливий пристрій

Фоточутливий пристрій, що містить два електроди, між якими знаходиться світлочутливий шар, який відрізняється тим, що як світлочутливий шар використовують діелектрик чи напівпровідник або суміші цих матеріалів, які змінюють свою діелектричну проникність під дією оптичного випромінювання. (19) (21) 2004032273 (22) 29.03.2004 (24) 26.01.2009 (46) 26.01.2009, Бюл.№ 2, 2009 р. (72) БАЧЕРІКОВ ЮРІЙ ЮРІЙОВИЧ, UA, ХЕЙЛЕНКО ОЛЬГА ТИ ХОНІВН А, U A (73) ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ІМ. В.Є.ЛАШКАРЬОВА Н АЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ, UA (56) UA 73537 C2, 15.01.2004 UA 39796, 15.06.2001 RU 2018957, 30.08.1994 EP 0582211, 09.02.1994 3 85367 відністю. Зі збільшенням світового потоку фотопровідність спочатку зростає лінійно, а згодом більш повільно. Уповільнення зв'язано зі зменшенням ефективного часу життя великих концентрацій електронно-діркових пар внаслідок збільшення швидкості їх рекомбінації. Фоторезистор простий по конструкції і відносно не дорогий, не має потреби в охолодженні, однак він має недостатньо широкий енергетичний діапазон в одному пристрої, недостатня швидкодія, а також недостатню чутливість до світлових потоків з низькою інтенсивністю. В основу винаходу поставлена задача - створення фоточутливого пристрою, простого і дешевого по конструкції, що був би більш чуттєвий до зміни інтенсивності світлового потоку, у більш широкому діапазоні спектра, що має більшу швидкодію і більшу чутливість до світлових потоків з низькою інтенсивністю. Поставлена задача вирішується тим, що фоточутливий пристрій містить два електроди, між якими знаходиться світлочутливий шар, а в якості світлочутливого шару використовують діелектрик або напівпровідник, або суміш цих матеріалів, які змінюють свою діелектричну проникність під дією оптичного випромінювання. Суттєвою перевагою даного винаходу є спрощення конструкції і дешевизна виготовлення. В порівнянні з фоторезистором пристрій має більш високу чутливість до слабих світлови х потоків, а також володіє більшою швидкодією. Для підтвердження даних явищ досліджуваними об'єктами були заявляємий ФЧП по варіанту 1 Фіг.4 і фо торезистор, взятий в якості прототипу. В якості джерела освітлення використовувалася електрична лампа потужністю 500Вт з матовою поверхнею. Світловий потік регулювався отвором в непрозорій пластинці, яка накладалася на досліджуваний об'єкт. До досліджуваного об'єкту підключався відповідний пристрій. Сила світлового потоку регулювалася за допомогою світлофільтрів поглинання, що накладалися на пластину з отвором. Як видно з Фіг.1 ємність заявленого ФЧП різко зростає з незначним збільшенням світлового потоку, що свідчить про високу чутливість ФЧП до слабких потоків висвітлення. З Фіг.2 видно, що у фоторезисторі сила струму збільшується досить плавно зі зростанням світлового потоку, що свідчить про меншу чутливість фоторезистора. Для визначення швидкодії ФЧП, що заявляється на досліджувані об'єкти направлявся пучок світла однакової інтенсивності без світлофільтрів. Як видно з Фіг.3 ФЧП відреагував за час менше однієї секунди на освітлення, показавши максимальне значення ємності на приладі (крива 1). Фоторезистор же відреагував на таке ж освітлення за 2,5 сек., досягши максимального значення сили струму, зафіксованого приладом (крива 2). Це пояснюється тим, що у фоторезисторах світлочутливим шаром є напівпровідник, у якого опір змінюється за рахунок появи носіїв внаслідок внутри ш ного фотоефекту, про що було зазначено в описі принципу дії фо торезистора. 4 У нашому пристрої світлочутливим шаром є матеріал, що змінює діелектричну проникність під дією падаючого світлового потоку. В першу чергу до таких матеріалів відносяться діелектрики, напівпровідники або їх суміш. Під дією сві тлового потоку відбувається зміна поляризації світлочутливого шару, що приводить до зміни діелектричної проникності. Ємність пристрою залежить від діелектричної проникності діелектрика, що у свою чергу, залежить від величини світлового потоку. У випадку, якщо наш пристрій містить світлочутливий шар у вигляді суміші діелектрика і напівпровідника, ефект збільшення чутливості відбувається за рахунок зміни сумарної діелектричної проникності матеріалів всіх компонентів під дією світлового потоку. Для зміни поляризації матеріалу, тобто зміни електричного дипольного моменту диполів формуючих матеріал, необхідні менші інтенсивності падаючого світлового потоку, в порівнянні з регіструючою концентрацією носіїв зарядів, що виникли внаслідок фотоефекту. Це дозволяє збільшити чутливість до світлови х потоків з низькою інтенсивністю. Таким чином, доведена перевага пропонованої конструкції фоточутливого пристрою перед існуючими аналогічними елементами. Так як наш пристрій відноситься до конденсаторних пристроїв його можна назвати фотокондесатором. Приклади реалізації Варіант 1. (Фіг.4) Між двома скляними пластинами 1 з нанесеним прозорим струмопровідним шаром 2 поміщений світлочутливий матеріал 3. До струмопровідних шарів пластин прикріплені контакти 4, до яких підключені провідники, по яких подається до відповідного приладу сигнал зміни ємності при попаданні світла через отвір у непрозорій пластині 5, що обмежує потік світла. Варіант 2. (Фіг.5, 6) Між двома прозорими органічними плівками з нанесеним прозорим струмопровідним шаром поміщений світлочутливий матеріал. Пакет скручений у р улон, а до контактів 4, що ви ходять на торці рулону підключені провідники. Освітлення пристрою може відбуватися в будь-якому напрямку. Варіант 3. (Фіг.7. 8) Конструктивно приклад реалізації варіанта 3 аналогічний варіанту 2. але потік світла надходить у торець рулона. Це викликано непрозорістю електродів, що входять в конструкцію пристрою. Варіант 4. (Фіг.9, 10) В якості електродів фоточуттєвого пристрою використовуються дві гребінки із ізольованого металевого дроту, розміщені одна в одній, утворюючи сітку, прозору для випромінювання. Світлочутливий матеріал розміщений в чарунках сітки. До кожної гребінки прикріплені контакти. Пристрій може бути плоским, гнучким чи скрученим в рулон. Як зразок для виконання експериментальних робіт був виготовлений фоточутливий пристрій по варіанту 1 (Фіг.4). Між двома скляними пластинами з нанесеними струмопровідним и шарами був поміщений сві 5 85367 тлочутливий шар діелектрика (касторова олія) і напівпровідника (ZnS) у співвідношенні в.ч. 70:30. До контактних площадок підключалися провідники, що ведуть до приладу LCR Е7-13, який вимірює ємність пристрою. Освітлення пристрою відбувалося за допомогою потужної лампи і було спрямо 6 вано через отвір у непрозорій пластині, що розміщена на пристрої. За показниками приладу при освітленні пристрою робилися розрахунки і висновки, що підтверджують переваги пропонованого пристрою, що заявляється. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85367 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601