Ф

Фотокатод холодный катод , испускающий электроны в вакуум под действием оптического излучения (см. Фотоэлектронная эмиссия ). Ф. представляет собой полупроводниковые {полупрозрачные или непрозрачные) слои с проводимостью р-типа соединений элементов ' или [|| группы с элементам V или VI группы периодической системы. Наиболее распространены сурьмяно-цезиевые (СэзЭЬ) и многощелочные (соединения Sb с К и Na со споем абсорбированных на поверхности атомов Cs). Имеются Ф. нового-типа, называемые Ф. с отрицательным сродством (см. Сродство к электрону ). К ним относятся Ф., выполненные на основе соединений, например, GaAs (чувствительные к видимому свету) и GainAsP (чувствительные к видимой и ближней ИК области).

Фотоавтоэлектронная эмиссия испускание электронов поверхностью материала под совместным влия­нием сильного электрического поля (автоэлектронная эмиссия и света (фотоэлектронная эмиссия ), когда вклад обоих механизмов соизмерим.

Фотодиод полупроводниковый диод предназначенный для преобразования оптического излучения в электрический сигнал. Различают два режима работы Ф.: фотодиодный, когда во внешней цепи содержится источ­ ник питания, создающий на переходе обратное напряжение, и фото- вольтаический (вентильный) - без источника. В обоих режимах используется внутренний фотоэффект .В об­ласти электронно-дырочного перехода происходит эффективное поглощение света, которое приводит к образованию новых носителей заряда - электронно-дырочных пар. Электрическое поле перехода разде­ляет электроны и дырки, направляя их в разные стороны от перехода, подобно неосновным носителям областей. При больших обратных напря­ жениях возможна ударная ионизация [У-1] и в Ф. происходит лавинное умножение носителей заряда . Такой Ф. с дополнительным внутрен­ ним усилением обратного тока называют лавинным фотодиодом (ЛФД). В фотодиодном режим появившиеся избыточные носители увели­ чивают обратный ток Ф. на величину, называемую фототоком. Фототок в широких пределах линейно зависит от интенсивности падающего свето­ вого излучения и практически не зависит от величины обратного напря­ жения. В вентильном режиме Ф. появление электронно-дырочных пар, их разде­ ление в переходе и перевод в соседние области приводит при холостом ходе к понижению потенциального барьера в переходе по сравнению с контактной разностью потенциалов . Это означает появление в режиме холостого хода прямого напряжения, называемого фотоэдс. Вентильный режим лежит в основе солнечных батарей .

Фотопроводимость (фоторезистивный эффект) изменение электропроводности полупроводника ] под действием электромагнитного излучения.
Ф. обусловлена увеличением концентрации подвижных носителей заряда под действием света. Если образуется одинаковое количество электронов проводимости и дырок (вырывание электронов из валентной зоны ), то Ф. называется собственной. Ф. называется электронной, если электроны появляются в зоне проводимости ] с примесных уровней, и дырочной Ф., если валентные электроны переходят на примесные уровни, вызывая образование дырок.
Возможно комбинированное возбуждение Ф. Широко применяется Ф. по­лупроводников Ge, Si, Se, CdS, CdSe, InSb, GaAs, PbS и др. На использо­вании Ф. основана работа фоторезисторов , фотодиодов , фототранзисторови др. приборов.

Фоторезистор полупроводниковый образец, изменяющий свое электрическое сопротив­ ление под действием оптического излучения. Ф. относится к фотоэлек­ трическим приемникам излучения, основанным на внутреннем фотоэф­фекте. Ф. представляет собой слой (или пленку) полупроводнико­ вого материала на подложке, на котором изготовлены электроды для под­ ключения источника напряжения, определяющего ток в цепи Ф,

Фототранзистор обычно биполярный транзистор], в котором предусмотрено управ­ ление коллекторного тока световым излучением на основе внутреннего фотоэффекта . В Ф. вывод базы не присоединяется к внешней цепи, а напряжение питания приложено между коллектором и эмиттером. Схема включения аналогична схеме с общим эмиттером, но с нулевым базовым током («обрыв» базы). При попадании светового излучения в области базы и коллекторного перехода образуются пары электрон- дырка, которые в коллекторном переходе разделяются электрическим полем, так что в базовой области накапливаются основные носители этой области, а неосновные уходят в коллекторную область. Накапливание основных носителей заряда в базовой области приводит к понижению потенциального барьера перехода эмиттер-база и, следователь­ но, к увеличению инжекции носителей из эмиттера, что приводит к росту числа носителей, достигающих коллекторного перехода, т.е. к росту кол­лекторного тока. Таким образом коллекторный ток определяется не пер­вичными носителями, возникшими от воздействия света, но значительно большим числом носителей, появившимся из-за понижения потенциаль­ного барьера. Коэффициент усиления первоначального тока может пре­ вышать 100.

Фотоулругость (пьезоэлектрический эффект) возникновение оптической анизотропии в первоначально изотроп­ ных твердых телах под действием механических напряжений. Ф. есть следствие зависимости диэлектрической проницаемости вещества от де­формации и проявляется в виде двойного лучепреломления , возни­кающего под действием механических нагрузок.

Фотоупругость открыта в 1813 нем. ученым Т.Н. Зеебеком (Т. Seebeck, 1770-1831} и независимо в 1816 шотл. Ученым Д. Брюстером (D. Brewster, 1781-1868).

Фотохромизм способность вещества обратимо приобретать или изменять окраску (спек­ тры пропускания и поглощения) под действием оптического излучения. Явление Ф. может сопровождаться и обратимыми изменениями других параметров (например, показателя преломления, электрической прово­ димости). Вещества, в которых проявляется Ф., называют фотохром- ными. Эти вещества используются для регистрации изображений, запи­ си и обработки оптической информации.

Фотошаблон стеклянная пластина (подложка) с нанесенным на ее поверхность маски­ рующим слоем - покрытием, образующим трафарет с прозрачными и не­ прозрачными для оптического излучения участками. Ф. предназначен для локального экспонирования слоя фоторезистра в процессе фото­литографии (см. Литография ). В качестве материала маскирующе­ го слоя Ф. обычно используют хром, оксиды хрома, железа и др., обра­зующие твердые износостойкие покрытия.

Фотоэдс электродвижущая сила, возникающая в полупроводнике при воздействии на него электромагнитного поля и являющаяся следствием фотоэлек трических явлений , связанных с внутренним фотоэффектом (см, также Фотодиод ).

Фотоэлектронная эмиссия (внешний фотоэффект) испускание электронов из одной среды в другую под действием квантов электромагнитного излучения (фотонов).
Ф.э. можно рассматривать как результат трех последовательных процес­ сов: 1) оптического возбуждения тела и появления фотоэлектронов, т.е. электронов, получивших дополнительную энергию в результате погло­ щения фотонов; 2) перемещения фотоэлектронов к поверхности; 3) выхо­да фотоэлектронов через поверхностный потенциальный барьер . По закону Столетова, открытому в 1888 рус. ученым А.Г. Столето­ вым (1839-1896), сила тока Ф.э. пропорциональна интенсивности свето­ вого потока, а коэффициент пропорциональности (квантовый выход) зависит от состояния поверхности и энергии фотонов.

Явление фотоэлектронной эмиссии открыто в 1887 нем. физиком Г. Герцем (Н. Hertz, 1857-1894).

Фотоэлектронные приборы электровакуумные или полупроводниковые приборы, преобразующие энергию электромагнитного излучения оптического диапазона в электри­ческую энергию, или преобразующие изображения в невидимых лучах в видимое изображение. Действие Ф.п. основано на использовании внешнего (фотоэлектронной эмиссии), внутреннего (фо­ топроводимости ) или вентильного фотоэффектов. К Ф.п. относятся различные фотоэлементы, фотоэлектронные умно­жители , фоторезисторы , фотодиоды , электронно-оптические преобразователи , усилители яркости изображения и передающие электронно-лучевые приборы .

ф-26 Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) фотоэлектронный прибор, действие которого основано на вто­ ричной электронной эмиссии. Предназначен для усиления слабых фототоков. ФЭУ состоит из фотокатода , создающего поток элек­тронов (фототок) под действием оптического излучения, электронно-оптической системы входа, создающей электрическое поле, фокусирую­ щее и собирающее электроны, вылетевшие из фотокатода, на вход ди- нодной умножительной системы, обеспечивающей в результате вторичной электронной эмиссии умножение числа электронов, и анода - коллектора вторичных электронов. Обычно используется полу­прозрачный фотокатод, нанесенный на внутреннюю торцевую поверх­ ность стеклянного баллона. Кроме электростатической фокусировки ино­ гда применяется магнитная фокусировка и фокусировка во взаимно- перпендикулярных (скрещенных) электрическом и магнитном полях. Усиление фототока составляет от 10 3 до 10 8 , тем но вой ток (при от­ сутствии светового потока) 10" 9 ...10~ 10 А. ФЭУ используются для регист­рации слабых световых потоков, вплоть до уровня одиночных фотонов. Существуют также ФЭУ с умножительной системой, выполненной в виде одного или многих каналов, в которых вторичная электронная эмиссия происходит с любой точки поверхности канала.

ФЭУ впервые предложен и разработан сов. физиком Л.А. Кубецким в 1930-34.

Фотоэлемент фотоэлектронный прибор , в котором в результате поглощения энергии падающего на него оптического излучения создается ЭДС (фо­ тоэдс )или электрический ток (фототок).
Ф., действие которого основано на фотоэлектронной эмиссии (внешнем фотоэффекте [В-10]), представляет собой электровакуумный прибор с двумя электродами - фотокатодом и анодом (коллектором электронов). Световой поток, падающий на фотокатод, соз­дает фотоэлектронную эмиссию с поверхности катода, вызывающую по­явление тока в цепи. Ф., действие которого основано на внутреннем фо­тоэффекте , представляет собой полупроводниковый прибор с эпектронно-дырочным переходом [Э-25], гетеропереходом [Г-16] или контактом металл-полупроводник , в котором происходит прост­ ранственное разделение электрическим полем свободных носителей, появляющихся при поглощении оптического излучения (см. Фотоэлек­ трические явления , Фотодиод ). Появляющаяся в результа­ те разделения зарядов разность потенциалов, называемая фотоэдс , при замыкании внешней цепи вызывает появление электрического тока.

Фотоэффект перераспределение электронов по энергетическим состояниям, вызван­ ное поглощением квантов электромагнитного излучения (фотонов). Электрон, получивший дополнительную энергию, называется фото­ электроном. Ф. называют внешним или фотоэлектронной эмиссией , если фотоэлектрон выходит в вакуум или другую среду, и Фотоионизацией для газов. В полупроводниках и диэлектриках Ф. приводит к появлению фотопроводимости или возникновению фотоэдс. Такой Ф. называется внутренним . В металлах, обладающих высокой электропроводностью, внутренний Ф. проявляется слабо.

Фотоэффект открыт нем. физиком Г. Герцем (И. Hertz, 1857-1894).