[发明专利]一种光控可变电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容器，具体的说是一种电容量能够改变的光控可变电容器。

背景技术

光电技术在国民经济、军事安全、科学研究等领域有着广泛应用。光电技术的物理基础是各种光电效应。通常，光电效应分为外光电效应和内光电效应。外光电效应指在光的照射下，金属或半导体内的电子逸出表面向外发射的现象，主要应用有光电管和光电倍增管等。内光电效应指在光的照射下，半导体内部产生电子-空穴对所引发的电效应。内光电效应比较复杂，常见的有光电导效应、光伏效应等。光电导效应的主要应用有光敏电阻、光电导摄像管等；光伏效应的主要应用有光伏电池、光(电)敏二极管、光(电)敏三极管等。

光电容效应是一种内光电效应，指在光的照射下，半导体/绝缘体的介电常数或电容常数发生变化的现象。通常条件下，多数半导体/绝缘体的光电容效应不显著。但在较强辐射条件下（如航空航天）或者某些特殊材料 (如ZnS-CdS、SrTiO₃、有机聚合物)里，光电容效应非常显著[H.Kallman, B. Kramer, and A. Perlmutter, Phys. Rev. 89, 700(1953)；S.Kronenberg and C.A.Accardo，Phys.Rev.101，989(1956)；T.Hasegawa，S.Mouri，Y.Yamada,and K.Tanaka,J.Phys. Soc.Jpn 72,41 (2003)]。在精密电子仪器设计中，有必要考虑光电容效应的影响。例如，航空/航天仪器中的电容元件在太阳光照射下可能发生电容数值的较大改变，进而影响甚至破坏仪器的正常工作状态，因此需要对其电容元件做必要的避光防护。在太阳能光电转换领域,光电容效应也有着重要潜在应用[R.W. Glazebrook and A.Thomas, J. Chem. Soc.Faraday Trans.II78, 2053 (1982)]。

在某些特殊的氧化物半导体中，如金红石相TiO₂、MnO₂、WO₃、BaTiO₃、SrTiO₃等，存在小极化子类型的载流子。所谓小极化子指半导体中电子/空穴与其周边小范围的晶格发生强烈耦合而形成的一种准粒子。在强烈的电子-声子耦合作用下，小极化子类型半导体能带边的光生电子/空穴将衰变为位于带隙中的小极化子[G.L. Li, W.X. Li, and C. Li, Phys. Rev. B 82, 235109 (2010)]。与普通半导体比较，小极化子类型半导体具有一些特殊的光电效应，如光伏效应[李国岭、李立本、王丹丹、曹京晓、王赵武，一种基于界面极化子效应的半导体太阳能电池及其制备方法，ZL201210028953.X，2014.06]。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电容量能够改变的光控可变电容器。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种光控可变电容器，该光控可变电容器包括控制部分和光敏电容，所述控制部分设有LED光源、为LED光源供电的电源和接在供电线路中的可变电阻器，所述光敏电容具有介电材料层，该介电材料层由具有小极化子效应的光敏材料制成，在介电材料层的两侧均依次设有导电层和封装层，所述介电材料层一侧或两侧的导电层及封装层由透光材料构成，以便使LED光源发出的光线能够透过导电层及封装层照射在介电材料层上，并通过调整可变电阻器的阻值改变LED光源的光线强度，从而改变介电材料层的介电常数。

所述LED光源的供电线路中接有用于测量其供电电流的电流计。

所述的光敏材料为金红石相二氧化钛、钛酸钡或钛酸锶。

所述的封装层为玻璃板，导电层为附在玻璃板上的导电膜。

所述的封装层为玻璃板，导电层由附在玻璃板上的导电膜和镀在介电材料层表面的导电银浆构成。

所述介电材料层两侧的导电层分别连接有正极引线和负极引线。

所述的介电材料层由具有小极化子效应的光敏材料经压制成型后烧制而成。

经研究发现，常用的介电材料如TiO₂、BaTiO₃ 、SrTiO₃等，属于小极化子类型半导体。在光照条件下，该类介电材料里的光生小极化子将显著增强其介电常数。由该类介电材料组成的电容器可作为光敏电容器，具有重要的工业应用和学术研究价值。