Фоторезистори. Фізичне явище що покладенов основу роботи пристроїв
Фоторезистор являє собою недротяні напівпровідниковий резистор, омічний опір якого визначається ступенем освітленості. В основі принципу дії фоторезисторів лежить явище фотопровідності напівпровідників. Фотопровідність-збільшення електричної провідності напівпровідника під дією світла. Причина фотопровідності - збільшення концентрації носіїв заряду - електронів у зоні провідності і дірок у валентній зоні. Світлочутливий шар напівпровідникового матеріалу в таких опорах поміщений між двома струмопровідними електродами. Під впливом світлового потоку електричний опір шару змінюється в кілька разів (у деяких типів фотосопротивлений воно зменшується на два-три порядки)
Фоторезистори відносяться до rрупи фотоелектричних приладів, що носять загальне найменування «фотоелементи». Принцип дії фотоелементів заснований на використанні фотоелектричноro ефекту. Розрізняють три види фотоефекту: зовнішній, вентильний і внутрішній. Першим був відкритий внутрішній фотоефект, а потім фотоефект в замкнутому шарі. Основні закономірності фотоелектричноrо ефекту були встановлені назовнішньому фотоефекті. Зовнішній фотоефект переважно спостерігається у металів, а вентильний і внутрішній у напівпровідників.
На основі внешнеrо фотоефекту розроблені вакуумні і rазонаповнені фотоелементи і фотоелектронні помножувачі. Фотоефект в замкнутому контурі покладено в основу так званих вентильних фотоелементів. Внутрішній фотоефект лежить в основі роботи фоторезисторів.
З фотоелементів першими широке застосування отримали вакуумні фотоелементи. Фотоелектричні пристрої на фоторезисторах тільки недавно почали займати значне місце в загальному комплексі засобів автоматики. Це обумовлено появою в останні роки фоторезисторів, що відрізняються високою чутливістю в широкій області спектру від інфрачервоного випромінювання до рентrенівських і rамма-променів і рядом інших їхніх властивостей. З їх допомогою вирішено багато завдань, пов'язаних з автоматизацією різних виробничих процесів.
Практично вже немає жодної галузі народноrо господарства, в якій не працювали б прилади з фоторезисторами. Застосування фотоелектричних автоматів дає великий економічний ефект, покращує якість своєї продукції і збільшує виробництво за рахунок заміни праці людини роботою систем автоматики.
Основними характеристиками фоторезисторів є:
Вольт - амперна, що характеризує залежність фотоструму (при постійному світловому потоці Ф) чи темнового струму від прикладеної напруги. Для фоторезисторів ця залежність практично лінійна (рисунок 3, а).
Світлова (люксамперная), що характеризує залежність фотоструму від падаючого світлового потоку постійного спектрального складу. Напівпровідникові фоторезистори мають нелінійну люксамперную характеристику (рисунок 3, б). Найбільша чутливість виходить при малих освітленостях. Це дозволяє використовувати фоторезистори для виміру дуже малих інтенсивностей випромінювання. При збільшенні освітленості світловий струм росте приблизно пропорційно кореню квадратному з освітленості. Нахил люксамперної характеристики залежить від прикладеної до фоторезистора напруги.
Спектральна, що характеризує чутливість фоторезистора при дії на нього потоку випромінювання постійної потужності визначеної довжини хвилі. Спектральна характеристика визначається матеріалом, який використовується для виготовлення світлочутливого елемента. (рисунок 3, в).
Частотна, що характеризує чутливість фоторезистора при дії на нього світлового потоку, що змінюється з визначеною частотою. Наявність інертності в фоторезисторів приводить до того, що величина їхнього фотоструму залежить від частоти модуляції падаючого на них світлового потоку — зі збільшенням частоти світлового потоку фотострум зменшується (рисунок 3, г).
Рисунок 3 – Характеристики фоторезисторів:
а – вольт – амперна; б – світлова (люксамперна); в – спектральні; г – частотні