1 Ãberblick über die Sensorik
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Seite 164<br />
326 6.4 Photokathoden und -multiplier 6.5 Photoleiter 327<br />
6.5 Photoleiter<br />
Photoleiter sind elektrische Widerstände, deren Wert durch optische Bestrahlung verändert<br />
und damit zur Messung der Bestrahlungsstärke herangezogen werden kann. Besonders<br />
große relative Empfindlichkeiten ergeben sich bei Verwendung von niedrigdotierten<br />
Halbleitern als Widerstandswerkstoffe, <strong>die</strong> im folgenden ausführlich behandelt werden.<br />
Die Berechnungen erfolgen ohne Beschränkung der Allgemeinheit für einen n-<br />
Halbleiter (Bild 6.5-1)<br />
Bild 6.4-3<br />
Abhängigkeit der Quantenausbeute η verschiedener Werkstoffe für Photokathoden<br />
von der Wellenlänge der einfallenden Strahlung (nach [6.9])<br />
Bild 6.4-4<br />
Verstärkung des Stroms aus Photokathoden durch Sekundärelektronenvervielfachung<br />
(Photomultiplier): Die emittierten Elektronen werden in einem elektrischen<br />
Spannungsfeld auf eine kinetische Energie der Größe W e beschleunigt und treffen<br />
damit auf eine Dynode auf. Dort geben sie ihre Energie ab durch Erzeugung von<br />
Sekundärelektroden, <strong>die</strong> ihrerseits <strong>die</strong> Dynode verlassen und weiter beschleunigt<br />
werden.<br />
a) zwei Ausführungen von Photovervielfachern (nach [6.4])<br />
b) Abhängigkeit der Sekundärelektronenmultiplikation (Multiplikationsfaktor<br />
M s ) von der Energie W e bei einer Beschichtung der Reflexionsdynoden mit<br />
verschiedenen Werkstoffen (nach [6.4]).<br />
Bild 6.5.-1:<br />
Photoleiter<br />
a) Ein gleichmäßig dotierter n-Halbleiter wird homogen optisch bestrahlt, so daß<br />
im aktiven Gebiet des Sensors eine konstante Überschußkonzentration von Elektron-Loch-Paaren<br />
erzeugt wird. Die relative Änderung der Majoritätsträgerdichte<br />
(Elektronen) ist dann viel kleiner als <strong>die</strong> der Minoritätsträgerdichte (Löcher).<br />
b) Zeitliche Abhängigkeit der Löcherkonzentration: Wird bei t = 0 eine optische<br />
Bestrahlung konstanter Intensität (d.h. konstanter Generationsrate G) eingeschaltet,<br />
dann steigt <strong>die</strong> Minoritätsträgerdichte innerhalb eines Zeitraums der Größenordnung<br />
τ p (Minoritätsträgerlebensdauer) auf den stationären Gleichgewichtswert<br />
ρ po + G p τ p an. Beim Abschalten der Bestrahlung bei t 1 geht sie innerhalb<br />
derselben Zeitspanne auf den Wert ρ po zurück.<br />
Die quantitative Behandlung der Photoleitung erfolgt durch Lösung der Kontinuitätsgleichungen<br />
(Band 2, Abschnitt 6.3, Band 11, Abschnitt 1.1.2), welche für Elektronen
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