50. Фоторезисторы и их измерительные цепи.

Фоторезисторы представляют собой однородную полупроводниковую пластину с контактами, которая при освещении уменьш. свое сопротивление в результате внутреннего фотоэффекта. Спектральные характеристики фоторезисторов представлены на рис и определяются свойствами используемых полупроводниковых материалов.

Вольт – амперные характеристики фоторезисторов линейны в пределах допустимых мощностей рассеяния. Световая характеристика фоторезистора линейна только при малых уровнях светового потока, практически до освещенности 200…300 лк.

при применении фоторезисторов необходим фильтр, позволяющий ограничить чувствительность датчика в области частот, близких к инфракрасному диапазону. Без такого фильтра изменения насыщения крови кислородом, которые наиболее выражены в видимой части спектра, приводят к изменению чувствительности датчика.

Измерительные цепи фоторезисторов строятся с использованием как постоянного, так и переменного напряжения питания. Допустимое напряжение питания определяется допустимой мощностью рассеяния и сопротивлением максимально освещенного фоторезистора как U≤. Наиболее распространенной является мостовая цепь. При выборе элементов мостовой цепи следует иметь в виду, что сопротивление фоторезистора меняется очень существенно и измерительная цепь может внести дополнительную нелинейность.

выходное напряжение усилителя U_вых= - ЕG₁/ G₂ пропорционально отношению проводимостей фоторезисторов дифференциального преобразователя. В схеме рис. 8 возможна замена одного из фоторезисторов резистором R₀, тогда U_вых =-Е R₀/ R₂ или U_вых =-Е R₂/ R₀.

Датчики меньших размеров изготавливают на основе кремниевых фототранзисторов. Со всеми типами датчиков желательно использовать фильтры, пропускающие только инфракрасное излучение, которые прикрывают датчик от люминесцентного освещения, вызывающего наводку с двойной сетевой частотой 100 Гц. Такой фильтр не препятствует прохождению солнечного света или света от ламп накаливания, что способно сместить нулевую линию.

48. Фотопримники фотоэлектрических ячеек на фотодиодах и фототранзисторах.

Фотодиоды и фототранзисторы относятся к группе полупроводниковых фотоприемников. В фототранзисторе совмещены фотодиод и усилитель фототока.

На практике в качестве приемников излучения чаще всего применяют pin-диоды, которые имеют слоистую структуру. Особенностью этой структуры является то, что тонкие полупроводниковые слои p и n – типа разделены областью высокоомного кремния (i). При попадании на pi-переход световых лучей достаточно высокой энергии возникает фототок I_sh (ток короткого замыкания) порядка 0,1…1 А/Вт.

Структура РIN- фотодиода, подсоединенного к преобразователю ток-напряжение

Рис: Зависимость чувствительности такого фотодиода от длины волны, зависимость фототока (I_sh) от энергии падающего света

Существует два основных режима работы фотодиодов: фотоэлектрический и фотопроводящий. В первом случае к фотодиоду не прикладывается никакого напряжения смещения. Это приводит к отсутствию темнового тока, поэтому здесь присутствует только тепловой шум. Такой режим дает возможность получить наилучшую чувствительность при низких уровнях излучения. Однако из-за увелич. емкости перехода ухудшается быстродействие диода и чувствительность к излучениям больших длин волн.