2. Фоторезистор. Общие сведения и характеристики.

Ф оторезистор – полупроводниковый прибор, в котором используется явление фотопроводимости, т.е. изменение электропроводности полупроводника под воздействием света. Условное графическое изображение фоторезистора на принципиальных электрических схемах приведено на рис.1.31.

Рис 1.31. Изображение фоторезистора на принципиальных схемах

Внутренняя структура фоторезистора показана на рис.1.32. Фоторезистор представляет из себя пластину из полупроводника 1, закреплённую (напылённую) на основе 2 из диэлектрика (подложке), имеющей одинаковый с полупроводником температурный коэффициент линейного расширения. По краям пластины из полупроводника выполнены контакты из металла 3, от которых сделаны выводы.

Рис 1.32. Внутренняя структура фоторезистора

Схема подключения фоторезистора к источнику напряжения (источнику ЭДС) показана на рис.1.33.

Рис.1.33 Схема подключения фоторезистора к источнику ЭДС

Если к неосвещенному фоторезистору подключить источник ЭДС Е, то в цепи появиться небольшой ток , который называют темновым. Этот ток обусловлен небольшим количеством носителей заряда, которые есть в полупроводнике. При освещении фоторезистора ток в цепи освещенного фоторезистора существенно возрастает и называется световым током . Рост тока вызван увеличения концентрации свободных носителей заряда. Разность этих токов называется фототоком: .

Фоторезистор характеризуются следующими основными параметрами:

1. Вольт-амперными характеристиками – . ВАХ – зависимость фототока от напряжения на резисторе при различной освещенности, характеризующейся световым потоком Ф (Световой поток — физическая величина, характеризующая «количество» световой энергии в соответствующем потоке излучения. Обозначение: Φ_ν . Единица измерения в СИ: - люмен) . На рис.1.34 приведены ВАХ фоторезистора для различных световых потоков . Вольт-амперные характеристики одного и того же прибора, полученные для различных внешних воздействий на прибор и расположенные в одной системе координат называют семейством ВАХ.

Рис. 1.34 Семейство ВАХ фоторезистора

2. Энергетической (световой) характеристикой. Энергетическая характеристика – зависимость фототока от освещенности (светового потока Ф) при различных напряжениях на фоторезисторе . Семейство световых характеристик, полученные для двух значений на фоторезисторе , приведено на рис.1.35.

Рис 1.35 Семейство световых характеристик фоторезистора

3. Спектральной характеристикой. Спектральная характеристика – зависимость относительного фототока от длины волны света, падающего на фоторезистор (рис. 1.36).

Рис 1.36 Спектральная характеристика фотодиода

4. Постоянная времени .

После освещения (затемнения) фототок изменяется по закону:

, где – установившееся значение приращение тока после момента освещения (затемнения) фоторезистора. Постоянная времени - это время, в течение которого, после момента освещения (затемнения), свободная составляющая тока фоторезистора изменяется в раз. Постоянные времени у фоторезисторов находятся в диапазоне от долей до единиц миллисекунд.

5. Темновое сопротивление фоторезистора R_T. Это сопротивление затемненного фоторезистора. Темновое сопротивление у фоторезисторов находится в диапазоне от долей до единиц мегаом.

6. Максимальное допустимое рабочее напряжение на фоторезисторе . Это максимальное напряжение на фоторезисторе, при котором он сохраняет работоспособность.