Фоторезистор

Фоторезистор – полупроводниковый прибор, в котором используется явление фотопроводимости, т.е. изменение электропроводности полупроводника под воздействием света. Обозначение фоторезистора приведено на рис.1.33.

Рис 1.33. Обозначение фоторезистора

Внутренняя структура фоторезистора приведена на рис.1.34.

1 – полупроводник, материал;

2 – подложка (керамическая пластина);

3 – металлическая пластина;

Рис 1.34. Внутренняя структура фоторезистора

Схема подключения фоторезистора к источнику ЭДС показана на рис.1.35.

Е сли к неосвещенному фоторезистору подключить источник ЭДС Е, то в цепи появиться небольшой ток , который называют тепловым. Этот ток обусловлен небольшим количеством носителей заряда, которые есть в полупроводнике. Ток в цепи освещенного фоторезистора существенно возрастает за счет увеличения концентрации свободных носителей заряда.

Рис 1.35 Разность этих токов называется фототоком:

Фоторезистор характеризуется:

1. Вольт-амперной характеристикой: В АХ - это зависимость фототока от напряжения на резисторе при различной освещенности, характеризующейся световым потоком Ф. (Световой поток — физическая величина, характеризующая «количество» световой энергии в соответствующем потоке излучения. Обозначение: Φ_ν . Единица измерения в СИ: - люмен)

Рис 1.36

2. Энергетической (световой) характеристикой:

Энергетическая характеристика – зависимость фототока от освещенности (светового потока) при различных напряжениях на фоторезисторе

Рис 1.37

3. Спектральной характеристикой:

Спектральная характеристика – зависимость фототока I_Ф от длины волны света, падающего на фоторезистор.

Рис 1.38

4. Постоянная времени .

После освещения (затемнения) фототок изменяется по закону:

Постоянная времени - это время, в течение которого ток фоторезистора изменяется на 63% в е раз относительно изменения в установившемся режиме после освещения (затемнения).

5. Темновое сопротивление RT (Мом, доли Мом);

Это сопротивление затемненного фоторезистора.

6. Максимальное допустимое рабочее напряжение на фоторезисторе.

Фотодиод

П олупроводниковый фотодиод – диод, обратный ток которого зависит от освещенности. При поглощении квантов света в области р-n перехода и прилегающих областей идет генерация носителей заряда. На схеме электронной принципиальной фотодиод обозначают (рис 1.39):

Рис 1.39 Обозначение фотодиода

Неосновные носители заряда образуют дрейфовый (обратный) ток, величина которого зависит от освещенности. Таким образом, фотодиоды используют при обратном напряжении. Схема подключения фотодиода к источнику ЭДС и нагрузочному резистору показана на рис.1.40,а.

Р

ис 1.40

Характеристики фотодиода:

1. ВАХ

2. Интегральная чувствительность

;

Остальные характеристики аналогичные характеристикам фоторезистора.

Существенным преимуществом фотодиода перед фоторезистором является его меньшая постоянная времени. Темновой ток у германиевых фотодиодов равен 10 - 30 мкА, у кремниевых 1 - 3 мкА.

Ток и напряжение на нагрузочном резисторе R_н могут быть определены графически по точкам пересечения ВАХ фотодиода и линии нагрузки (см.рис.1.40,б), соответствующей сопротивлению резистора R_н.

При отсутствии освещенности фотодиод работает в режиме обычного диода. Темновой ток у германиевых фотодиодов равен 10 - 30 мкА, у кремниевых 1 - 3 мкА.