Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электроника.doc
Скачиваний:
16
Добавлен:
18.12.2018
Размер:
9.39 Mб
Скачать

Фоторезисторы.

Фоторезистор – полупроводниковый фотоэлектрический прибор, в котором используется явление фотопроводимости, т.е. изменение электрической проводимости (сопротивление) полупроводника при его освещении.

Впервые это явление было обнаруженного у селена в 1873 году Ч. Смитом.

Рис. 2.7 Схема включения фоторезистора.

При отсутствии освящения (Ф=0) фоторезистор обладает большим темновым сопротивлением (Rтемн), обусловленном собственной проводимостью полупроводника и темновый ток мал.

При освещении фоторезистора в нём возникают дополнительные свободные электрические заряды – электроны и дырки. Сопротивление (Rсв) уменьшается и световой ток увеличится .

Разность между световым и темновым токами называется фототоком.

Фототок Iф=Iсв-Iтемн.

Материалом для изготовления светочувствительного слоя фоторезистора служит сернистый свинец, сульфит кадмия, селенид кадмия. Этот материал наносится на диэлектрическую подложку (основание) и для механической прочности покрывается слоем прозрачного лака.

Подложка с фоточувствительным слоем помещается в металлический или пластмассовый корпус.

20.Характеристики фоторезисторов.

Характеристики фоторезисторов.

Рис. 2.8 Характеристики фоторезисторов:

а) – вольтамперная, б) – световая, в) – спектральная

Вольтамперная характеристика – зависимость фототока от прилаженного напряжения при постоянной освещенности Iф=f(U) при Е=const.

Световая (люкс - амперная) характеристика – зависимость фототока от освещенности полупроводникового слоя при постоянном приложенном напряжении

Iф=f (Е) при U =const

Эта характеристика нелинейная, небольшая чувствительность получается при малых освещениях.

Это позволяет использовать фоторезисторы при измерении очень малых интенсивностях светового потока.

Спектральная характеристика – характеризует чувствительность фоторезистора при действии на него потока излучения постоянной мощности определенной длины волны.

Определяется она материалом, используемым для изготовления светочувствительного элемента.

Сернисто-кадмиевые резисторы имеют высокую чувствительность в видимой области спектра, селенисто-кадмиевые – в красной, сернисто-свинцовые – в инфракрасный.

Применение:

Высокая чувствительность, простота конструкции, малые габариты и значительно большая по сравнению с вакуумными фотоэлементами допустимая мощность рассеивания позволяет использовать их во многих отраслях науки и техники, в фоторелейном и фотометрическом режимах.

21.Устройство и схема включения фотодиода.

Фотодиоды.

Фотодиод – полупроводниковый диод, обратный ток которого зависит от освещенности рn – перехода.

Устройство фотодиода.

Устройство аналогично устройству обычного плоскостного полупроводникового диода и выполнено так, что рn – переход с одной стороны обращен к стеклянному окну, через которое поступает световой поток, а с другой защищен от воздействия света.

Рис. 2.9 Схема включения фотодиода.

Напряжение источника питания приложено к диоду в обратном направлении.

Когда фотодиод не освящен, через него протекает небольшой обратный (темновой) ток (10 – 20 мкА) для германиевых и (1-2мкА) - для кремниевых диодов

При освещении появляется дополнительное число электронов и дырок, вследствие чего увеличивается переход неосновных носителей: электронов из р – области в n область и дырок в обратном направлении. Это увеличивает ток в цепи.

Фотодиод можно включать в схему с внешними источником – фотодиод, а без внешнего источника – вентильный фотоэлемент (фотогенератор).

В вентильном режиме в фотодиоде под действием светового потока возникает э.д.с.

22.Характеристики фотодиода

Характеристики фотодиода.

Рис. 2.10 Характеристики фотодиода:

а) – вольтамперная, б) – световая, в) – спектральная

(1 – германиевый, 2 – кремниевые фотодиоды)

Характеристики фотодиода аналогичны характеристикам фоторезистора.

Вольтамперная характеристика Iд =f(Uд), при Ф=const

При полном затемнении (световой поток Ф=0) через фотодиод протекает темновой ток Iт равный сумме обратного тока насыщения и тока утечки.

С ростом светового потока ток Iд увеличивается. Ток фотодиода практически не зависит от величины приложенного напряжения.

Световая характеристика Iд =f(Ф), при Uд=const

В широком диапазоне изменения светового потока световая характеристика фотодиода остается линейной.

Спектральная характеристика Iф/Iфmax=f ()

Показывает зависимость спектральной чувствительности от длины волны.

23.Устройство и схема включения фототранзистора.

Фототранзистор – полупроводниковый прибор с двумя рn – переходами, обладающий свойством усиления фототока под воздействием светового излучения.

Первоначально транзисторы использовались исключительно в двухполюсном включении. Схема такого фототранзистора приведена на рисунке.

Рис. 2.11 Двухполюсная схема включения фототранзистора.

При таком включении вывод базы остается свободным, значит Iб=0.

При освещении базы в ней появляются электроны и дырки. Дырки (неословные носители) втягиваются полем коллекторного перехода в коллектор, увеличивая ток в его цепи.

Оставшиеся в базе электроны (основные носители) уменьшают потенциальный барьер эмиттерного перехода, облегчая переход дырок из эмиттера в область базы, а затем в коллектор. Это приводит к еще большему увеличению коллекторного тока через нагрузку Rн.

Даже при небольшом световом потоке, падающем на базу, ток коллектора получается достаточно большим, т. е. такой прибор обладает высокой чувствительностью (сотни миллиампер на люмен).

Чувствительность такого фототранзистора выше, чем у фотодиода.

Фототранзистор с тремя выводами по конструкции не отличается от обычного плоскостного транзистора. Характеристики этих двух приборов одинаковые, если на вход фототранзистора подается только электрический сигнал.

Если кроме электрического подать и световой сигнал, то чувствительность такого прибора повышается.

Условное обозначение его на схемах