Фоторезистори

Фоторезистори - це напівпровідникові резистори, які змінюють свій опір під впливом світлового потоку (рис.1.47). В залежності від спектральної чутливості фоторезистори поділяють на дві групи: для видимої частини спектру та для інфрачервоної частини спектру. Для виготовлення фоторезисторів використовують з¢єднання Cd та Pb. Чутливі елементи виготовляють із монокристалів або полікристалів цих з¢єднань.

Позначення фоторезисторів ранніх випусків: 1 елемент - літери, які означають тип приладу (ФС - фотоопір), 2 елемент - літера, яка означає матеріал світлочутливого елементу (А - сернистий свінець, К - сернистий кадмій, Д - селеністий кадмій), 3 елемент - цифра, яка означає тип конструктивного виконання. Літера Б перед цифрою - герметичний варіант виконання, П - плівковий матеріал фоточутливого елемента, М - монокристалічний матеріал фоточутливого елемента. Літера Т - тропічний варіант, призначений для експлуатації в умовах підвищзених температур та вологості.

Рисунок 1.47 - Принцип будови та схема ввімкнення фоторезистора

Позначення сучасних фоторезисторів: 1 елемент - літери, які означають тип приладу (СФ - опір фоточутливий), 2 елемент - цмфра, яка означає матеріал світлочутливого елементу (2 - сернистий кадмій, 3 - селеністий кадмій, 4 - селенистий свінець), 3 елемент - цифра, яка означає порядковий номер розробки.

Фоторезистори мають високу стабільність параметрів. Зміна фотоструму є достатньо точною характеристикою його стану. При подовжній експлуатації спостерігається стабілізація фотоструму, при цьому його величина може змінюватись на 20 - 30%. Фоторезистори є чутливими до швидкої зміни температур. Зберігати фоторезистори слід при температурі 5 - 35 ^оС та вологості не більше за 80%.

До основних параметрів фоторезисторів відносять:

1. Темновий струм (I_т) - струм, який проходить через фоторезистор при робочій напрузі через 30 с після зняття освітленості 200 лк.

2. Світловий струм (I _с) - струм, який проходить через фоторезистор при робочій напрузі та освітленості 200 лк від джерела світла з кольоровою температурою 2850 К.

3. Температурний коефіцієнт фотоструму (ТК I_ф) - зміна фотоструму при зміні температури фоторезистора на 1 ^оС.

4. Робоча напруга (U_ф) - напруга, яку можна прикласти до фоторезистора при тривалій експлуатації без зміни його параметрів більше за встановлені.

5. Темновий опір (R_т) - опір фоторезистора при температурі 20^оС через 30 с після зняття освітленості 200 лк.

6. Питома чутливість (К₀) - відношення фотоструму до добутку величин світлового потоку, який падає на нього та прикладеної напруги: К₀= I_ф/(Ф U_ф), де Ф - світловий потік, лм.

7. Постійна часу (t) - час, продовж якого фотострум змінюється в е разів при його освітленні.

8. Потужність розсіювання (Р_{роз .}) - максимально допустима потужність, яку фоторезистор може розсіювати при безперервному електричному навантажуванні та температурі навколишнього середовища, не змінюючи параметрів більше норми, яка встановлена технічними умовами.

9. Опір ізоляції (R_і).

10. Довгохвильова межа (l).

Основними характеристиками фоторезисторів є такі:

1. Вольт-амперна (I = f(U)) - залежність світлового, темнового або фотоструму (при Ф = const) від прикладеної напруги (рис.1.49).

2. Світлова або люкс-амперна (I = f(Е)) - залежність фотоструму від світлового потоку, який падає або освітленості (при U = const).

3. Спектральна (I = f(l)) - залежність фотоструму від довжини хвилі світлового потоку (при U = const).

4. Частотна (I_Ф= f(F_Ф)) - залежність фотоструму від частоти модуляції світлового потоку (при U = const).

Сімейство вольт-амперних характеристик фоторезиcтора Iф = f(U) при Ф = const показано на рис.1. Параметром сімейства ВАХ є світловий потік Ф.

При Ф = 0 наклон характеристики визначається темновим опором фоторезистора. В діапазоні робочих напруг ВАХ фоторезистора практично лінійна. При більших напругах і більших светлових потоках ВАХ стає нелінійною (нагріваєтся фоторезисторний шар).

Світлова (енергетична) характеристика фоторезистора Iф =f(Ф) показана на рис.2. Нижня межа лінійної ділянки Фмин відповідає пороговому світловому потоку, який визначається рівнем шумів фотоприймача. Пр світлових потоках більших, ніж Фнакс через високу концентрацію фотоносіїв різко збільшується ймовірність рекомбінації, лінійність світлової характеристики порушується. Час наростання сигналу в фоторезисторі визначається швидкістю генерації фото носіїв та часом їх життя, а час спаду – швидкістю процеса рекомбінації фото носіїв: мс – нс.

Рисунок 1.48 – Вольт – амперна характеристика фоторезистора ФСК-2

Висока інтегральна чутливість дозволяє використовувати резистори іноді без підсилювачів, а малі габарити є причинами їхнього широкого застосування. Основні недоліки фоторезисторів - їх інерційність і сильний вплив температури, що приводить до великого розкиду характеристик.

Дата добавления: 2014-01-06