2. Фотосопротивления (фоторезисторы)

Фотосопротивление - это полупроводниковый прибор, в котором электрическое сопротивление изменяется под действием электромагнитного излучения. На рис.2 схематически изображено устройство фоторезистора. На изолирующую подкладку 1 наносится тонкий слой полупроводника 2.

Рис. 2

По краям этого слоя нано­сятся металлические элек­троды 3 (обычно напыленного в вакууме).

Фоторезистор обычно помещается в защитный корпус с открытым окошком, через которое освещается слой полупроводника. Для предохранения полупроводникового слоя от вредных воздействий внешней среды его покрывают прозрачным лаком. Фоторезистор включается в цепь последовательно с источником тока. В отсутствии освещения через фоторезистор проходит так называемый темновой ток I_т. При освещении фоторезистора ток в цепи возрастает. Ток, который появляется в цепи в результате освещения фоторезистора, называется фототоком. Сила фототока зависит от величины светового потока, падающего на фоторезистор, от длины волны падающего света, от температуры фоторезистора и от приложенного напряжения. Фоторезисторы обладают инерционностью. Определенная сила тока в цепи с фоторезистором при его освеще­нии устанавливается в цепи не мгновенно, а лишь через некоторый промежуток времени. Поэтому они мало пригодны в случае высокочастотной пульсации света.

3. Характеристики фоторезистора

Для характеристики фоторезистора и возможной области его применения вводится ряд параметров. Важнейшими из них являются: интегральная и спектральная чувствительности, вольтамперная характеристика, рабочее напряжение, световая характеристи­ка, отношение темнового сопротивления r_т к световому R_ф и др. Световая характеристика фоторезистора нелинейная (рис.З).

Она выражает зависимость фототека от величины светового потока, падающего на фоторезистор. Эта зависимость может быть выражена формулой, в которой  и n зависят от свойств фоторезистора

I

I_ф

_ф =Ф ⁿ

Рис. 3

Как правило, интегральной чувствительностью называют чувствительность к световому потоку от стандартного источника света.

= I_ф/Ф, (8)

где I_ф - фототок; Ф - световой поток.

Строго говоря, интегральная чувствительность определяется производной dI_ф/dФ в каждой точке световой характеристики. Поэтому интегральная чувствительность не является постоянной для данного фоторезистора. Она убывает с возрастанием светового потока. Спектральная чувствительность характеризуется величиной фототока при действии на фоторезистор единицы лучевого потока определенной длины при определенном приложенном к нему напряжении. Спектральные характеристики имеют обычно ярко выраженный максимум, соответствующий интервалу длин волн, к которому данное фотосопротивление наиболее чувствительно. ВАХ у большинства фоторезисторов имеют вид прямых, проходящих через начало координат.

Фототок I_ф, возникающий в фоторезисторе при данном напряжении определяется как разность тока при его освещении i_cb и темнового i_t тока.

I_Ф = i_cb - i_t (9)

Фоторезисторы находят широкое применение в автоматике и сигнализации, в системах контроля за качеством обработки поверхностей, в оптической спектроскопии и др. областях науки и техники.