СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА 5
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 12
2.1 Фотоэлектрическиепреобразователи 12
2.2 Датчики положения 19
2.3 Двухкоординатное измерениеположения 22
2.4 Датчики шероховатости 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 27
ВВЕДЕНИЕ
Одним из наиболее важныхприоритетов в развитии человечества является открытие и использование новыхвидов энергии, одним из которых стало открытие явления фотоэффекта. С 1876года, когда в Великобритании был создан первый фотоэлемент, до наших днейученые работают над совершенствованием этой технологии, повышением ее эффективности.Однако подлинная история использования полупроводниковых преобразователей началасьв 1958-м, когда на третьем советском в качестве источника энергии былиустановлены солнечные кремниевые батареи, с тех пор основной источник энергии вкосмосе. В 1974 году ученые приступили к промышленному производству солнечныхбатарей на гетероструктурах, тогда же этими батареями стали оснащатьсяискусственные спутники. Сейчас в мире идет работа над удвоением мощностисолнечных фотоэлектрических установок. Это наиболее перспективный способполучения и использования энергии на Земле. Пока, правда, это самый дорогой видэнергии, но в перспективе ее стоимость будет сравнима с той, что вырабатываетсяна атомных станциях. Тем более что такая энергия экологически безопасна изапасы ее практически неисчерпаемы. По оценкам специалистов, в 2020 году до 20% мировой электроэнергии будет производиться за счет фотоэлектрическогопреобразования солнечной энергии в машиностроении, приборостроении медицине, космосеи других отраслях. Уже сейчас много направлений, на которых солнечная энергиянаходит широкое применение-это мобильная телефонная связь, которой необходимаавтономное питание антенн при отсутствии линий электропередач.[1]
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА
Внутренний фотоэффект представляет собой процесс образования свободных носителейзаряда внутри вещества при воздействии излучения. Взаимодействие излучения свеществом (далее будем рассматривать только полупроводники)может происходить без изменения или с изменением энергии падающего кванта. Вэтом случае лишь поглощение фотонов представляет интерес. При этом, однако,возможно такое поглощение, при котором энергия фотона переходит в упругие колебаниякристаллической решетки, иными словами, в энергию фононов, в результатепоглощение излучения вызывает повышение температуры тела.
Этот эффект находит и практическое применение в одной изразновидностей фотоприемников — болометрах, но из-за невысокой чувствительностии низкого быстродействия болометры в оптоэлектронике не применяются. Лишьнепосредственное возбуждение атомов, заключающееся в появлении дополнительныхносителей заряда (фотоносителей), относится к фотоэффекту. Фотоэффектпроявляется в электронных переходах двух типов: собственных (фундаментальных) ипримесных (рисунок 1.1).
Собственные переходы (или собственная проводимость) сопровождаются увеличениемконцентрации свободных носителей обоих знаков — и электронов, и дырок.Математическое условие начала возникновения собственной фотопроводимости записываетсятак:
/>, (1.1)
где hv — энергия кванта излучения.
Привыполнении этого условия вблизи границы поглощения, соответствующей равенству в(1.1), зависимость коэффициента поглощения от энергии кванта для прямозонных инепрямозонных полупроводников соответственно имеет вид:
/> (1.2)
/> (1.3)
где А и В — константы;
/> - энергия фонона, а выбор знака в (1.3) зависит от того, идет ли процесс сотдачей энергии фонону (плюс) или с получением энергии от него (минус).
/>
Рисунок 1.1 — Собственные (1) и примесные (2, 3) фотопереходыэлектронов в полупроводнике (Ел — уровень ловушки)
/>
Рисунок 1.2 — Спектральные зависимости обратного коэффициентапоглощения (/>) некоторых полупроводников
Прямозонные переходы происходят без изменения импульсаэлектрона (/>), т.е. для ихосуществления не требуется участия какого-либо третьего тела, а необходима лишьвстреча электрона и дырки; такие переходы представляют собой вероятностныепроцессы первого порядка. При непрямозонных переходах обязательна передачачасти импульса фонону (/>). Этопроцессы второго порядка, и их вероятность намного меньше (на несколькопорядков), чем прямозонных переходов.
Равенство в (1.1) определяет красную границу фотоэффекта
/>, (1.4)
где λгр, мкм; Eg, эВ.
Вблизиэтой границы χ растет очень быстро, изменяясь, как правило, на 3-4 порядкапри увеличении энергии кванта на 0,1 эВ (рисунок 1.2). При выполнении условия(1.1) каждый поглощенный фотон порождает одну пару электрон — дырка или, инымисловами, квантовая эффективность η=l. Это положение сохраняется при повышении энергии квантов, илишь при hυ> (2...3)Eg квантовая эффективность начинает возрастать. При оченьбольших энергиях квантов на генерацию пары носителей в среднем затрачиваетсяпорция энергии около 3Eg. Таким образом,энергетически наиболее выгоден фотоэффект, вызываемый квантами с hv≈Eg; при преобразовании высокоэнергетических квантов (коротковолновоеизлучение) значительная часть их энергии переходит в тепло.
Край спектра поглощенияполупроводника λгр может смещаться в длинноволновую сторону приприложении электрического поля; это явление известно как эффект Келдыша — Франца. Действие электрического поля приводит к наклону энергетических зон впространстве, так что при энергии квантов hv
/>
Рисунок 1.3 — Энергетическая диаграмма полупроводника привоздействии сильного электрического поля и квантовый переход электрона извалентной зоны в зону проводимости, иллюстрирующий эффект Келдыша-Франца
Примесное поглощение (примесная фотопроводимость) имеетместо тогда, когда энергии квантов не хватает для образования электронно-дырочнойпары, но ее достаточно, чтобы возбудить примесный атом до состояния, когда образуетсясвободный электрон и связанная дырка или свободная дырка и связанный электрон(см. рисунок 1.1). Первое отличие примесной фотопроводимости от собственнойсостоит в меньшей энергии поглощаемых квантов; для очень мелких акцепторных и донор-ныхуровней энергия этих квантов может быть в десятки и сотни раз меньше Eg. В этой связи примесная фотопроводимость открывает широкиевозможности создания фотоприемников ИК-диапазона (включая дальний ИК- и субмиллиметровыйрадиодиапазон).
Второе отличие состоит в том, что примесное поглощение ведетк генерации лишь одного типа носителей — электронов или дырок, и третье — втом, что эффективность примесного поглощения значительно меньше, чемсобственного: в типичных случаях концентрация примесных атомов значительноменьше (на 6-8 порядков), чем атомов самого полупроводника. Отсюда следует, чтодля реализации поглощения на примесях необходимо использовать полупроводникибольшой толщины, а это всегда ведет к нежелательному увеличению длительностирелаксационных процессов. Таким образом, примесное поглощение следуетиспользовать лишь в тех случаях, когда не удается подобрать полупроводник ссобственным поглощением в той же области спектра. Длинноволновая границапримесного фотоэффекта также определяется формулой (1.4), если в ней Еg заменить на энергетический зазормежду примесным центром и разрешенной зоной, с которой осуществляется обменносителями заряда.
Кроме рассмотренныхсобственного и примесного поглощений имеется еще несколько механизмоввзаимодействия квантов излучения с веществом, проявляющихся в фотоэффекте.Прежде всего необходимо отметить поглощение на свободных носителях заряда. Этоприводит к перемещению носителя внутри разрешенной зоны на более высокийэнергетический уровень, т. е. к так называемому разогреву носителей (например,электронов в зоне проводимости). Если обмен энергией между «горячим» электрономи зоной осуществляется быстро, то эта избыточная энергия переходит в тепло ифактически поглощенные таким образом кванты вклада в фотоэффект не дают. Притипичных значениях Еg ≈1эВ поглощение насвободных носителях может стать заметным на фоне собственного поглощения лишьпри концентрациях носителей не менее 1019 – 1020 см-3,т. е. в относительно редкихслучаях. Если каким-то образом обмен энергией между «горячими» электронами икристаллической решеткой замедлить (например, путем глубокого охлаждения), тоэто приведет к тому, что их подвижность будет отличной от подвижности обычныхэлектронов проводимости. Это значит, что согласно (рисунок 1.1) изменится ипроводимость образца. Подобный эффект, известный как μ- фотопроводимость,может использоваться для создания неизбирательных фотоприемников дальнего ИК-диапазона;в оптоэлектронике реального применения он не находит.
Другой важный механизм — экситонное поглощение, в процессекоторого электрон и дырка приходят в возбужденное состояние, но остаются связаннымидруг с другом силами кулоновского взаимодействия в водородоподобном состоянии,т.е. в форме экситона. Энергия образования экситона примерно на 3-6 мэВ меньшеширины запрещенной зоны, что обусловливает поглощение в области болеедлинноволновой, чем у собственного поглощения. Кулоновское притяжение междувозбуждаемыми носителями заряда влияет на переходы зона — зона и в том случае,когда носители образуются несвязанными. При достаточно больших концентрацияхсвободных носителей кулоновские поля экранируются на очень малых расстояниях иэкситоны не образуются. Несмотря на то, что экситоны могут перемещаться по кристаллу,фотопроводимость при этом не возникает, так как электрон и дырка движутсявместе. Практически экситонное поглощение фотонов проявляется лишь ввысокоомных полупроводниках в виде тонкой структуры спектра слева и справа отλгр.
Итак, при поглощении фотонов в полупроводнике (и в твердомтеле вообще) имеют место квантовые электронные переходы, часть из которых(собственное и примесное поглощение) приводит к образованию избыточнойконцентрации свободных носителей заряда, а часть (экситонное, фононноепоглощение и поглощение на свободных носителях) в конечном счете приводит лишьк разогреву кристалла.
Возникновение свободныхносителей заряда под действием излучения составляет основу различныхфотоэлектрических эффектов. В оптоэлектронике находят применение две формыпроявления этих эффектов: фотопроводимость — увеличение проводимости материала,появление добавочной составляющей проводимости под действием излучения(наблюдается в однородных достаточно протяженных полупроводниковых образцах) ифотовольтаический эффект, возникающий при воздействии излучения на структуры совстроенным потенциальным барьером (р-n-переход, барьер Шотки и т. д.). Образующиеся носители заряда — электроныи дырки — «растаскиваются» встроенным полем в разные стороны от границы,вследствие чего возникает дополнительная, наведенная фото-ЭДС — высотаимеющегося потенциального барьера уменьшается. Если разнотипные областивыпрямляющей структуры замкнуты внешней электрической цепью, то под действиемфото-ЭДС по этой цепи начинает протекать ток и имеет место эффект возбужденияфототока. Явления возникновения фотопроводимости, фото-ЭДС, фототока образуют«физический фундамент», на котором основано действие большинствафотоприемников. Поглощенное излучение, приводящее к разогреву полупроводника, сточки зрения задач оптоэлектроники теряется бесполезно.[2]
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН2.1Фотоэлектрические преобразователи
Фотоэлектрические преобразователи по основному своемуназначению основаны на принципе преобразования излучения оптического диапазонав электрический сигнал. Оптический диапазон занимает область спектраэлектромагнитных излучений от глубокого ультрафиолетового (от 0,01 мкм) додальнего инфракрасного излучения (до 1000 мкм) (рисунок 2.1).
Это излучение может быть как собственным излучениемисследуемого объекта, так и отраженным или рассеиваемым его поверхностью, иличастично поглощенным, если тело полупрозрачно. Ряд фотоэлектрическихпреобразователей использует принцип прерывания. Интервалы засветки прерыванияосвещенности являются в этом случае информативным параметром изучаемогопроцесса.
/>
Рисунок 2.1 – Спектр оптического излучения
Преобразователисобственного излучения исследуемых объектов принято называть пассивными. Такиепреобразователи позволяют оценивать энергетические, спектральные, фазовые,поляризационные характеристики изучаемого излучения.
Преобразователи, построенные на принципе преобразования излученияот внешнего источника, взаимодействующего с исследуемым объектом, называютактивными. В качестве внешних источников в активных преобразователяхиспользуются светодиоды, твердотельные и полупроводниковые лазеры. В последнеевремя в сочетании с волоконными элементами начали использоватьсяволоконно-оптические лазеры.
Таким образом, специфической функцией фотоэлектрических преобразователейявляется преобразование оптического излучения в электрический сигнал. Эта функциявыполняется разнообразными приемниками излучения, которые в основном относятсяк двум группам — собственно фотоэлектрическим и тепловым.
К фотоэлектрическим относятся приемники с внешним и внутреннимфотоэффектами.
Группу приемников свнешним фотоэффектом составляют вакуум- газонаполненные фотоэлементы ифотоумножители. Исторически были первыми практическими фотоэлектрическимипреобразователями созданы во времена развития вакуумной электроники, имеликислотно-цезиевый или сурмяно-цезиевый фотокатод. Однако при бесспорныхдостоинствах этой группы преобразователей — высокая чувствительность(фотоумножители, газонаполненные фотоэлементы) и высокое быстродействие(вакуумные фотоэлементы и фотоумножители) — они обладают и бесспорныминедостатками (необходимость высоких питающих напряжений и существенныегабариты), что делает предпочтительным использование в современных датчикахполупроводниковых фотоприемников с внутренним фотоэффектом.
Простейшим представителем этой группы фотоэлементов являются фоторезисторы,действие которых основано на зависимости их фотопроводимости от интенсивности испектрального состава падающего на них излучения. Технологически фоторезисторыформируются в виде поликристаллических пластинок.
Большой селективностью и избирательной чувствительностью характеризуютсямонокристаллические фоторезисторы. Охлаждение фоторезисторов повышает ихчувствительность в сторону длинноволнового излучения.
Зависимость фототока вцепи фоторезистора нелинейна, причем нелинейность зависит от освещенности.Постоянная времени прессованных резисторов наибольшая, у монокристаллических — наименьшая. С ростом освещенности инерционность уменьшается. Главнымдостоинством фоторезисторов является простота их устройства и низкая стоимость,главным недостатком — заметная инерционность (по сравнению с другимифотоэлектрическими преобразователями) и температурная и временная нестабильность.
Фотоэлектрическиеприемники, в которых под действием излучения возникает фото-ЭДС, называютсявентильными фотоэлементами, или фотоэлементами с запорным слоем. Онивыполняются на основе полупроводниковых р-n переходов и могут использоваться нетолько в вентильном, но и в диодном режиме — с внешним источником обратногонапряжения, поданного на фотодиод. Структура фотодиода представлена на рисунке2.2. На рисунке 2.3 представлены спектральные характеристики германиевого (1) икремниевого (2) фотодиодов. Кремний и германий являются основными материаламидля изготовления фотодиодов.
/>
Рисунок 2.2 – Структурафотодиода
/>
Рисунок 2.3 — Спектральные характеристики германиевого (1) и кремниевого (2) фотодиодов
Обратный ток кремниевых р-n переходов существенно меньше, чем германиевых. Поэтому порогчувствительности кремниевых фотодиодов порядка 10-13… 10-14Вт/Гц1/2, германиевых — порядка 10-12 Вт/Гц1/2.Кремниевые фотодиоды работают в более широком интервале температур.
В диодном режиме фотоприемники имеют существенные преимуществапо сравнению с вентильным режимом (большее быстродействие, лучшая стабильность,больший динамический диапазон, большая чувствительность в ИК-области).Недостатком диодного режима является наличие темнового тока. На рисунке 2.4представлены частотные характеристики кремниевых фотодиодов р-типа (а) ввентильном и диодном режиме и n-типа(б) в диодном режиме.
/>
Рисунок 2.4 — Частотные характеристики фотодиода на основе кремния р-типа (а) n-типа (б) при напряжении 1 — 0 В; 2 — 1 В; 3 — 4 В; 4 — 10 В; 5 — 100 В; 6 — 15 В; 7 — 150 В
Существуют важныеразновидности фотодиодов: p-i-n диоды — а, лавинные — б, гетерофотодиоды — в(рисунок 2.5) и др.
/>
Рисунок 2.5 – Структура p-i-n, лавинного игетерофотодиода
В p-i-n имеются три области — сильнолегированная n+ — область, область с малой концентрацией примеси (i-область) и сильнолегированная р+-область. В лавинных фотодиодах реализуется усиление тока, обусловленноеумножением числа носителей за счет ионизации атомов кристаллической решетки.
Гетерофотодиоды используют слоистую структуру из разныхполупроводниковых материалов.
Преимущество этих трех реализаций состоит в том, чтодостигается высокая чувствительность при высоком быстродействии.
На рисунке 2.6 показанаспектральная характеристика гетероэпоксиального p-i-n диода с гетеропереходом тонкогор-слоя Ga1-хAlxAs и р и n слоев GaAs.Видно, что фотодиоды такого вида с успехом могут использоваться в видимой иультрафиолетовой области спектра. Такие фотодиоды имеют расширенныйтемпературный диапазон использования.
/>
Рисунок 2.6 — Спектральная характеристика p-i-n-диода с гетеропереходомGa1-хAlxAs — GaAs
Лавинные фотодиоды наоснове кремния обладают внутренним усилением до 103, высокой чувствительностьюдо 1 А/Вт на длине волны λ= 0,9 мкм, малой инерционностью — до 0,5 нс,низким порогом – до 10-15 Вт/Гц1/2. Биполярный фототранзистор имеет два р-nперехода. Фотовоспринимающей частью является освещаемая часть перехода база — коллектор (рисунок 2.7). Следует только иметь в виду, что во столько же раз, настолько фоторезистор усиливает фототок и во сколько увеличивается интегральнаячувствительность по сравнению с аналогичным фотодиодом, уменьшается предельнаячастота, т.е. произведение коэффициента усиления на ширину полосы остаетсянеизменным и соответствует этой величине для фотодиода. Спектральныехарактеристики фототранзисторов из германия и кремния аналогичныхарактеристикам фотодиодов.
/>
Рисунок 2.7 — Структурабиполярного фототранзистора
/>
Рисунок 2.8 — Структура полевого фототранзистора
Структура полевого фототранзистора представлена на рисунке 2.8.Такие транзисторы характеризуются высоким входным сопротивлением (до 106Ом) и имеют хорошие пороговые характеристики, высокое быстродействие(вследствие отсутствия инжекции и диффузионной емкости на входе). Этифототранзисторы имеют лучшую температурную стабильность и повышеннуюрадиационную стойкость по сравнению с биполярными фото-транзисторами.
В тепловых фотоприемниках энергия оптического излученияпреобразуется в тепловую при ее поглощении приемной площадкой. Приемная площадкапокрывается высокопоглощающим покрытием с коэффициентом черноты более 0,9.Такие покрытия не селективны и поглощают интегральный тепловой поток во всемдиапазоне длин волн падающего излучения. Приемная площадка изолируется отконструкции фотоприемника, благодаря чему по изменению температуры нагреваплощадки можно судить о величине падающего потока излучения.
По способу изменения температуры приемника тепловые фотоприемникиподразделяются на термоэлектрические, болометрические, пироэлектрические.
Термоэлектрические приемники используют фольговыетермобатареи. Для повышения чувствительности и быстродействия таких приемниковуменьшают размеры приемных площадок. Так, в радиационных термометрах дляизмерения температуры в диапазоне -60...+100 °С используют приемные площадкидиаметром 3 мм с поглощением излучения в области от 0,4 до 25 мкм,чувствительностью 0,1 В/Вт и постоянной времени 0,4 с.
В болометрах используется терморезистивный способ измерениятемпературы. Приемной площадкой является сам чувствительный элемент с теплопоглощающимпокрытием.
В качестве терморезистивного материала используются металлыили полупроводники в виде автономной фольги либо пленки, нанесенной наизоляционную подложку. Порог чувствительности таких болометров находиться науровне 10-6К.[1]2.2 Датчикиположения
С помощью датчиковположения можно бесконтактным способом дистанционно регистрировать процессыперемещения и управлять ими. Пример применения такого датчика показан нарисунке 2.9.
Например, нужнозарегистрировать вибрацию какого-либо механизма в процессе работы при различныхнагрузках. Для этого на нем в характерном месте устанавливают светодиод (излучатель).
Излучение этогосветодиода с помощью отображающей оптики (например, линзы) фокусируется надатчике положения.
/>
/>/>/>/>
Рисунок 2.9 — Схема устройства для регистрации вибрации механизма
В принципе такой датчик состоит из удлиненного pin-диода с двумя выходными электродамис одной стороны и одним электродом с противоположной стороны (рисунок 2.10).
/>
Рисунок 2.10 — Структурадатчика положения: подложка из высокочистого кремния является i-областью с собственной проводимостью
При неработающеммеханизме отображающая оптика юстируется таким образом, чтобы на обе части pin-диода попадало излучение одинаковойинтенсивности, т. е. 1А=IВ. Как только светодиод начинаетперемещаться из-за вибраций механизма, интенсивность перераспределяется инарушается равенство токов 1А и IВ. В итоге разность ΔI=[1А — IВ] оказываетсямерой уровня вибрации механизма, которую можно оценивать при разных режимах работы.Важнейшие характеристики датчиков положения графически представлены на рисунке 2.10.Линейность измерения положения (рисунок 2.10, б) означает отклонение выходногосигнала от номинального значения (в процентах) при линейном смещении по всейдлине датчика (в данном случае 30 мм). Это важнейшая характеристика соблюдаетсяв пределах погрешности ±1 %.[2]
/>
Р — генератор фототока; D — идеальный диод; Сj — емкость рn-перехода; Rsh — сопротивлениешунта; Rie — поверхностное сопротивление
Рисунок 2.10 Спектральнаячувствительность (а), линейность измерения положения (б), температурнаязависимость спектральной чувствительности (в) и эквивалентная схема (г) датчикаположения
Типичными примерамиприменения оптических датчиков положения являются измерения протяженныхобъектов (например, туннелей, зданий, конструкций) с помощью луча лазера,направляемого на датчик. Отклонение луча от центра, датчика вследствие перемещенийили вибраций может быть измерено с большой точностью. 2.3 Двухкоординатное измерение положения
Двухкоординатноеизмерение положения добавляет еще одну степень свободы при определенииположения или размещении (позиционировании) объекта.
Датчик этого типа состоит из активной поверхности в формеквадрата, на каждой стороне которого имеется по электроду (рисунок 2.11).Противоположные электроды предназначены соответственно для определения смещенийпо осям X и У, как показано на рисунке 2.12.
/>
Рисунок 2.11 – Конструктивное исполнение двухкоординатного датчикаположения
/>
Рисунок 2.12 — Схема измерительного блока (вычислительнаясхема) двухкоординатного датчика положения
Сигналы Y1 и Y2 с помощьюпредусилителей согласуются с вычислительной схемой, формирующей отношениеразности сигналов к их сумме. Процесс вычисления аналогичен осуществляемому влинейных датчиках положения. Благодаря дополнительной степени свободы (по оси X) осуществляется двухкоординатное измерение положения.
Линейность XY-позиционированияпоказана на рисунке 2.13. Она представляет собой меру точности определенияположения. Область применения датчиков этого типа в принципе та же, что и улинейных.[2]
/>
Рисунок 2.13 — Типичная линейность измерения положения
2.4 Датчикишероховатости
Контроль качества поверхности деталей при автоматизированномпроизводстве оказывается возможным благодаря применению линейных датчиковизображения (или последовательного ряда фотодиодов). На рисунке 2.14иллюстрируется принципиальное устройство датчика шероховатости (тип RM400S, фирма Rodenstock). Действие этого датчика основано на измерении светорассеяния.
Пучок света, испускаемый ИК-светодиодом (λ0=810 нм), фокусируется объективом на детали. Световое пятно на поверхностидетали обычно имеет размер около 1,8 мм, а в специальных случаях – 0,2...4 мм.В зависимости от качества поверхности обследуемого объекта в зоне световогопятна происходит рассеяние света, который с помощью светоделительной пластинкинаправляется на датчик изображения. Дисперсия распределения рассеянного светадает характеристику оптической шероховатости поверхности SN
/> (2.1)
где i — номер фотодиода;
pi — интенсивность, регистрируемая i-м фотодиодом;
/> - номер фотодиода, усредненного по интенсивности;
g — нормирующий множитель.
Расчет выполняется, естественно, микропроцессором,позволяющим обрабатывать около 20 измерений за 1 с.
На рисунке 2.14 изображены поверхности различного качества,характерные для деталей, изготовленных точением, шлифованием и прокаткой. Приточении и шлифовании получается равномерный бороздчатый профиль, тогда какпрокатанная поверхность имеет нерегулярный рельеф. Это различие отчетливопроявляется в характере светорассеяния, так как в противоположность точеной ишлифованной поверхности прокатанная поверхность имеет центросимметричноераспределение интенсивности рассеянного света.
/>
Рисунок 2.14 — Внешний вид поверхности деталей, обработанныхразличным образом (а), соответствующие картины рассеяния света на датчикеизображения (б) и кривые распределения рассеянного света (в)
Оптические характеристики шероховатости SN точеной и шлифованной поверхностей,определенные по кривым распределения светорассеяния (рисунок 2.14) отличаютсянезначительно (72 и 78 соответственно), тогда как для прокатанной поверхности SN=48.[2]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работеописана общая характеристика внутреннего фотоэффекта, а также использованиепоследнего при измерении различных физических величин.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Р.А. Бейлина, Ю.Г. Гросберг, Д.А.Довгяло. Микроэлектронные датчики: Учебное пособие.- Новополоцк: ПГУ,2001.-308с.
2. Г.Виглеб. Датчики: Пер. с нем. — М.: Мир, 1989. — 196 с, ил.