Фоторезисторы Конструкция и схема включения фоторезистора. Темновой и световой ток
Фоторезисторами называют двухполюсные полупроводниковые приборы, электрическое сопротивление которых изменяется под действием светового потока.
В последние годы фоторезисторы широко применяются во многих отраслях науки и техники. Это объясняется их высокой чувствительностью, простотой конструкции, малыми габаритами и значительной допустимой мощностью рассеяния. Фоторезисторы служат для формирования электрических сигналов под действием облучающих световых сигналов, интенсивность которых может быть неизменной во времени (немодулированный сигнал) или же меняться по синусоидальному или любому другому закону (модулированный сигнал). Кроме того, фоторезисторы используются также для обнаружения и регистрации световых сигналов. В этом режиме они, как и другие фотоприемники (фотодиоды, фототранзисторы и т.п.) служат чувствительным элементом на входе приемников в системах оптической связи, обнаружения инфракрасного излучения, радиоастронамических системах и т.д.
На рис. 6 показано два варианта конструкции фоторезистора-монокристаллический и пленочный. Основным элементом в первом случае является пластина из монокристалла полупроводника, а во втором - светочувствительная пластина, которая изготавливается либо прессованием порошка полупроводникового материала, либо путем напыления этого материала на диэлектрическую подложку. На поверхность полупроводниковой пластины напыляют тонкопленочные металлические контакты, соединенные затем с выводами. Поверхность светочувствительной пластины между металлическими контактами образует рабочую площадку фоторезистора, величина которой для различных приборов составляет от 0,5 до 30 мм2.
Рис. 6. Конструкции фоторезисторов.
Если фоторезистор включен последовательно с источником напряжения (рис. 7 ) и не освещен, то в его цепи будет протекать темновой ток
Iт=E / (Rт+ Rн),
где Е – э. д. с. источника питания; Rт– величина электрического сопротивления фоторезистора в темноте, называемая темновым сопротивлением; Rн– сопротивление нагрузки.
При освещении количество свободных электронно-дырочных пар возрастает, сопротивление фоторезистора падает и через него течет световой ток
Iс=E / (Rс+ Rн).
Разность между световым и темновым током дает значение тока Iф, получившего название первичного фототока проводимости
Iф=Iс– Iт.
Когда лучистый поток мал, первичный фототок проводимости практически безынерционен и изменяется прямо пропорционально величине лучистого потока, падающего на фоторезистор. По мере возрастания величины лучистого потока увеличивается число электронов проводимости. Двигаясь внутри вещества, электроны сталкиваются с атомами, ионизируют их и создают дополнительный поток электрических зарядов, получивший название вторичного фототока проводимости. Увеличение числа ионизированных атомов тормозит движение электронов проводимости. В результате этого изменения фототока запаздывают во времени относительно изменений светового потока, что определяет некоторую инерционность фоторезистора.