Фоторезистор: определение, условно-графическое обозначение, принцип работы, характеристики, параметры и назначение.

Фоторезистор – это полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при облучении светом

Фоторезисторы выполняются в самых различных конструктивных вариантах, различного назначения, по различным технологиям и с различными параметрами, но в общем виде это - чувствительный к излучению слой полупроводника, прикреплённый к изоляционной подложке, по краям которого смонтированы токоведущие электроды. Принципиально возможно две конструкции фоторезисторов: поперечная и продольная.

В первом случае электрическое поле, прикладываемое к фоторезистору, и возбуждающий свет действуют во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 6.8, а), во втором - в одной плоскости. В продольном фоторезисторе возбуждение осуществляется через электрод прозрачный для светового излучения. Поперечный фоторезистор представляет собой почти омическое сопротивление до частот порядка десятков - сотен мегагерц. Продольный фоторезистор из-за конструктивных особенностей имеет значительную электрическую ёмкость, которая не позволяет считать фоторезистор чисто омическим сопротивлением на частотах сотни - тысячи герц.

В качестве исходного материала фоторезистора чаще всего используется теллуристый кадмий ( ), селенистый теллур ( ), сернистый висмут ( ), сернистый кадмий ( ) .

Для защиты от атмосферных воздействий верхняя поверхность фотослоя покрыта прозрачным лаком. Вся сборка может быть помещена в защитный корпус, в котором сделано окно для прохождения излучения. Он может включаться как в цепь постоянного тока, так и переменного (рис. 6.9).

При облучении фоторезистора возрастает его проводимость, и соответственно возрастает ток. Выходное напряжение, пропорциональное потоку излучения, снимается с сопротивления нагрузки  .

Рис. 6.9. Схема включения фоторезистора

Основными характеристиками фоторезистора являются:

1. Вольт-амперные характеристики  .

Это зависимости тока в фоторезисторе от напряжения источника питания   при постоянном потоке излучения  . Эти характеристики практически линейны (рис. 6.10). При   через фоторезистор протекает маленький темновой ток; при освещении ток возрастает за счёт увеличения фотопроводимости.

Рис. 6.10. Вольт-амперные характеристики фоторезистора

2. Световая характеристика  .

Это зависимость фототока от потока излучения при постоянном напряжении источника. Существенная нелинейность этих характеристик (рис. 6.11) объясняется не только увеличением количества носителей с увеличением потока излучения  , но и процесса их рекомбинации.

Рис. 6.11. Световая характеристика фоторезистора

3. Спектральная характеристика  , где   – длина волны электромагнитного излучения.

Эта характеристика обусловлена материалом и технологией изготовления фотослоя. Типовой вид этой характеристики представлен на рис. 6.12.

Рис. 6.12. Относительные спектральные характеристики фоторезисторов

Основными параметрами фоторезисторов являются:

1. Чувствительность:  .

2. Номинальное значение фототока  .

3. Темновое сопротивление  .

4. Отношение  .

5. Рабочее напряжение  .

Значительная зависимость сопротивления фоторезистора от температуры, характерная для полупроводников, является их недостатком. Существенным недостатком фоторезисторов также является их инерционность, объясняющуюся большим временем рекомбинации электронов и дырок после прекращения воздействия излучения. На практике фоторезисторы применяются на частотах сотен герц – единиц килогерц. Собственные шумы их довольно значительны. Несмотря на эти недостатки, фоторезисторы широко применяются в различных схемах автоматики и во многих других устройствах.