35. Фоторезисторы и их основные параметры.

При освещении однородного полупроводника его электропроводность увеличивается. Это явление называется фотопроводимостью, а основанный на этом явлении прибор для регистрации оптического излучения – фоторезистором.

Если под действием оптического излучения в полупроводнике возникают только электроны в зоне проводимости, то добавочный ток (фототок) равен Iф =qnфvds, где q – заряд электрона; nф – концентрация неравновесных (избыточных) электро- нов; vd = µЕ – дрейфовая скорость; µ – подвижность электронов; Е – напряженность электрического поля; s – сечение образца.

Вольт-амперной характеристикой фоторезистора называется зависимость темнового тока, светового тока и фототока от прило­женного к фоторезистору напряжения при неизменной величине светового потока, падающего на фоторезисторы

Вах фоторезистора. 

Основные параметры фоторезисторов:

Рабочее напряжение Uр– постоянное напряжение, приложенное к фоторезистору

Максимально допустимое напряжение фоторезистора Umax– максимальное значение постоянного напряжения, приложенного к фоторезистору

Темновое сопротивление Rт– сопротивление фоторезистора в отсутствие падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности

Световое сопротивление Rс– сопротивление фоторезистора, измеренное через определенный интервал времени после начала воздействия излучения, создающего на нем освещенность заданного значения..

Фототок– ток, протекающий через фоторезистор при указанном напряжении на нем, обусловленный только воздействием потока излучения с заданным спектральным распределением.

Удельная чувствительность – отношение фототока к произведению величины падающего на фоторезистор светового потока на приложенное к нему напряжение, мкА / (лм • В)

К0=Iф/ (ФU), (7)

где Iф– фототок, равный разности токов, протекающих по фоторезистору в темноте и при определенной (200 лк) освещенности, мкА; Ф – падающий световой поток, лм; U – напряжение, приложенное к фоторезистору, В.

Интегральная чувствительность – произведение удельной чувствительности на предельное рабочее напряжение Sинт=К0Umax.

Постоянная времени tф– время, в течение которого фототок изменяется на 63%, т. е. в e раз. Постоянная времени характеризует инерционность прибора и влияет на вид его частотной характеристики.

36 Фотодиоды и их параметры

В фотодиодах светочувствительным элементом является переходная область, расположенная между материалами с электронной и дырочной проводимостью.

При освещении p-n-перехода светом с энергией фотонов больше ширины запрещенной зоны (ΔE = EС – EV) по обе стороны от перехода и в самом переходе возникают пары электрон – дырка.

Зависимость фототока Iф и фото-э.д.с. Uф от величины потока оптического излучения Ф

вольт-амперные характеристики фотодиода при различных потоках оптического излучения

Параметры фотодиодов следующие:

1. Темновой ток I_Т – начальный обратный ток, протекающий через диод при отсутствии внешнего смещения и светового излучения (10…20 мкА для германиевых и 1…2 мкА для кремниевых диодов).

2. Рабочее напряжение U_p – номинальное напряжение, прикладываемое к фотодиоду в фотодиодном режиме (U_p=10…30 В).

3. Интегральная чувствительность S_инт показывает, как изменяется фототок при единичном изменении светового потока:

 . (8.8)

4. Граничная частота f_гр – частота, на которой интегральная чувствительность уменьшается в   раз (10⁷…10¹² Гц).

Характеристики:

• вольт-амперная характеристика (ВАХ)

зависимость выходного напряжения от входного тока. {\displaystyle U_{\Phi }=f(I_{\Phi })}

• спектральные характеристики

зависимость фототока от длины волны падающего света на фотодиод.

• световые характеристики

зависимость фототока от освещённости, соответствует прямой пропорциональности фототока от освещённости.

• постоянная времени

это время, в течение которого фототок фотодиода изменяется после освещения или после затемнения фотодиода в е раз (63 %) по отношению к установившемуся значению.

• темновое сопротивление

сопротивление фотодиода в отсутствие освещения.

• инерционность