Фоторезисторы
Фоторезистором называется полупроводниковый прибор, обладающий внутренним фотоэффектом и увеличивающий свою электропроводность под действием светового излучения.
При изготовлении фоторезисторов используют полупроводники, которые обладают наиболее высокой фотопроводимостью. К ним относятся сульфиды, селениды и теллуриты некоторых металлов, а также селен, германий и кремний.
Устройство фоторезистора и схема его включения показаны на
рис. 2.1.
а) б)
Рис. 2.1
Слой полупроводника 2 с контактами 3 на концах, нанесен на диэлектрическую подложку – 1. Для защиты от влаги поверхность полупроводника покрывают прозрачным лаком. Полупроводниковая пластина с диэлектрическим основанием помещается в пластмассовый или металлический корпус с окном для проникновения света.
Фоторезистор
включают в электрическую цепь без учета
полярности, так как ток через него может
протекать в обоих направлениях. При
отсутствии освещенности и при приложенном
напряжении через фоторезистор протекает
темновой ток
,
обусловленный наличием некоторого
количества свободных носителей заряда.
,
(2.6)
где
– напряжение
источника питания;
– темновое сопротивление, т.е. сопротивление
фоторезистора при световом потоке,
равном нулю;
–
сопротивление нагрузки.
При освещении фоторезистора ток в цепи сильно возрастает за счет увеличения концентрации свободных носителей заряда. Разность токов при наличии и отсутствии освещенности называется фототоком, величина которого зависит от интенсивности освещения, величины приложенного напряжения, вида и размера полупроводника.
Энергетическая, или световая, характеристика фоторезистора представляет собой зависимость величины фототока от светового потока, приведена на рис. 2.2, а. Энергетические характеристики линейны лишь при малых световых потоках. Вольт-амперные характеристики фоторезистора линейны (рис. 2.2,б), но в пределах допустимой мощности рассеивания. При больших напряжениях вследствие перегрева может разрушиться светочувствительный слой.
Типичная
спектральная характеристика фотоприемника
изображена на рис. 2.2,в. Длинноволновая
граница спектра
определяет максимальную длину волны
падающего на фотоприемник излучения;
коротковолновая граница
обусловлена возрастанием поглощения
излучения в пассивных областях структуры
при уменьшении длины волны.
а) б) в)
Рис. 2.2
К
параметрам фоторезисторов, кроме
темнового сопротивления
и удельной чувствительности
,
следует еще отнести максимально
допустимое рабочее напряжение, кратность
изменения сопротивления, температурный
коэффициент фототока (ТКФ =
).
Фоторезисторы нашли широкое применение в системах автоматики и многих других устройствах благодаря высокой чувствительности, простоте конструкции, малым габаритам и весу и большому сроку службы.
К недостаткам фоторезисторов следует отнести значительную зависимость параметров от температуры и их большую инерционность, объясняющуюся довольно большим временем рекомбинации электронов и дырок после прекращения облучения.