ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Электроника
ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Генератор сигналов специальной формы
Изучение статических характеристик
полевых транзисторов
Основные параметры полевого транзистора
Изучение оптоэлектронных приборов
оптопара (оптрон)
Вольтамперная характеристика
Классификация изделий микроэлектроники.
Эпитаксия
Нанесение тонких пленок.
Полевой транзистор с изолированным затвором
ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
Фоторезисторы

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ
Переходные процессы в линейных цепях первого порядка
Переходные процессы в RLC цепях.
Спектральное представление периодических процессов
Исследование характеристик линейных четырехполюсников
Аппаратно-программный комплекс PClab – 2000
Методика выполнения лабораторного практикума
в лаборатории электротехники
Исследование неразветвленной и разветвленной
электрических цепей постоянного тока
Исследование нелинейных цепей постоянного тока
Переходные процессы в электрических цепях

Фоторезисторы

Полупроводниковые приборы, работа которых основана на использовании внутреннего фотоэффекта, называются фоторезисторами.


Конструкция фоторезистора и включение его в электрическую цепь схематично показаны на рис. 4. Фоторезистор представляет собой тонкий слой поликристаллического полупроводникового материала, нанесенного на диэлектрическую подложку. В качестве фоточувствительного материала обычно используют сульфид кадмия CdS, селенид кадмия CdSe, сульфид свинца PbS или селенид свинца PbSe. На поверхность фоточувствительного слоя наносят металлические электроды.

Если фоторезистор включен во внешнюю цепь последовательно с источником напряжения U, то в отсутствие освещения через него течет темновой ток

Iт = σтU. (1.6)

При освещении его поверхности в цепи течет световой ток

Iс = σсU = σтU+σфU. (1.7)

Разность между световым током и темновым током называется фототоком

Iф = Iс−Iт.= σфU. (1.8)

Вольтамперными характеристиками (ВАХ) фоторезистора называются зависимости темнового тока, светового тока и фототока от приложенного к фоторезистору напряжения при постоянной величине светового потока, падающего на фоторезистор (рис. 5).

ВАХ имеют слабую нелинейность при малых напряжениях, что связанно с потерей энергии при туннелировании электронов через небольшие потенциальные барьеры, между отдельными зернами или кристаллами полупроводника. При повышении U энергия электронов становится существенно больше энергии необходимой для туннелирования, и ВАХ становится линейной. При больших напряжениях температура фоторезистора повышается из-за мощности электрического тока (Джоулева тепла), выделяющейся в фоторезисторе P = UI и ВАХ снова становится нелинейной.


1.5. Основные характеристики и параметры фоторезисторов

1. Темновое сопротивление фоторезистора Rтем, т.е. сопротивление при отсутствии освещения (Rтем = 104÷108 Ом).

2. Максимально допустимая мощность рассеяния Рmax (Рmax =0.05÷0.10 Вт).

3. Максимальное рабочее напряжение Umax (Umax =10÷100 В).

4. Спектральная характеристика, т.е зависимость фототока Iф фотопроводимости σф или фотосопротивления Rф = 1/σф от длины волны падающего света. Максимумы этих характеристик лежат в видимой или инфракрасной частях спектра (рис. 2).

5. Световая характеристика фоторезистора, т.е. зависимость фототока или фотопроводимости от величины освещенности Iф = f(Е) или σф = f(Е) (или падающего светового потока Ф = ЕS) при постоянном напряжении, приложенном к резистору (рис. 6).

При малых освещенностях световые характеристики близки к линейным. При больших освещенностях начинается отступление от линейности и зависимость фототока (фотопроводимости) может быть описана законом (1.5)

(1.9)

На практике обычно используют интегральные световые (люкс-амперные) характеристики фоторезисторов, полученные при освещении фоторезистора светом лампы накаливания, вольфрамовая нить которой нагнета до температуры Т = 2849 К (рис. 6).

6. Интегральная чувствительность Kинт фоторезистора, т.е. отношение фотопроводимости к величине освещенности его поверхности

. (1.10)

При определении интегральной чувствительности освещение фоторезисторов производят лампой накаливания, вольфрамовая нить которой нагрета до 2840 К.

Из световой характеристики следует, что интегральная чувствительность фоторезисторов убывает с возрастанием освещенности.

7. Кратность изменения сопротивления, т.е. отношение

Rтем/Rcв = Ic/Iт, (1.11)

где Rтем – темновое, а Rcв – световое сопротивление, которые определяяются в темноте и при освещенности Е = 200 лк соответственно.

8. Постоянная времени спада фототока τ, т.е. время, в течение которого фототок уменьшается в e раз после прекращения освещения фоторезистора. Постоянная времени τ характеризует инерционность фоторезистора и определяется временем жизни неосновных носителей. Фоторезисторы различных типов имеют постоянные времени от 0.1 до 100 мс.