Фоторезистор – це напівпровідниковий резистор, опір якого залежить від освітлення.
Існують різні види поглинання світла. При поглинання напівпровідником квантів світла – фотонів їх
енергія передається електронам в валентній зоні, які під дією цієї енергії можуть переходити в зону провідності.
Значить енергія квантів іде на іонізацію
атомів. Чим більше квантів світла падає на напівпровідник, тим більша кількість
електронів переходить з валентної зони в зону провідності, а значить
провідність напівпровідника зростає.
Технологія виготовлення і конструкція
Основним
елементом фоторезистора являється напівпровідниковий світлочутливий шар
напівпровідника, який може бути виконаний у вигляді монокристалічної або
полікристалічної пластини напівпровідника або у вигляді полікристалічної
плівки, яка нанесена на діелектричну підложку. В якості напівпровідникового
матеріалу для фоторезисторів
найчастіше використовують сульфід
кадмію, селенід кадмію або сульфід свинцю. На поверхню світлочутливого шару
наносять металічні електроди. Іноді електроди наносять безпосередньо на діелектричну підложку перед осадженням
напівпровідникового шару.
Поверхню
напівпровідникового світлочутливого шару, який розташований між електродами
називають, називають робочою площадкою. Фоторезистори виготовляють з
робочими площадками у вигляді прямокутників, міандра та кільця. Площа робочих
площадок різних фото резисторів найчастіше складає від десятих частин до
десятків квадратних міліметрів.
Пластину з нанесеною на неї напівпровідниковим
світлочутливим шаром або пластину напівпровідника розміщують в пластмасовий або
металічний корпус. Навпроти робочої площадки роблять вікно з прозорого
матеріалу.
Основні характеристики і параметри
Вольт-амперні характеристики фоторезистора представляють собою залежність
струму через фоторезистор (фотострум) від прикладеної напруги, при постійній освітленості (рис
1). Розрізняють два струми: світловий
(1 при освітленні фоторезистора) і темновий (2 в темряві). В
робочому діапазоні напруг вольт-амперні характеристики фоторезисторів при
різних значеннях світлового потоку практично лінійні. Але у більшості плівкових фоторезисторів лінійність
вольт-амперної характеристики порушується при малих напругах. Ця не лінійність
зв’язана з явищем на контактах між окремими зернами або кристалами
напівпровідника.
Світлова або люкс-амперна характеристика фоторезистора представляє собою залежність
фотоструму Iф=Iсв-Iтем від освітленості. Фоторезистори звичайно мають сублінійну світлову характеристику (рис.2).
Спектральна
характеристика фоторезистора – це залежність фотоструму від
довжини хвилі падаючого світла на робочу площадку фоторезистора. Тому при
виготовленні фоторезисторів враховується довжина хвилі, при якій буде працювати
фоторезистор. Наприклад інфрачервоні фоторезистори мають найбільшу чутливість
при інфрачервоному освітленні, ніж при звичайному.
Постійна часу – це швидкість зміні опору фоторезистора, при
зміні освітленості - інерція
Для визначення швидкості спочатку фоторезистор на деякий час розміщують під
джерелом світла (200лк), потім повністю затемнюють фоторезистор і вимірюють час
за який фоторезистор відновить свій опір на 63% (в е раз).
Звичайні фоторезистори звичайно мають
порівняно велику інерцію, і тому фоторезистори можуть сприймати світлові
імпульси з частотою декілька кілогерц. Темновий опір – це опір фоторезистора при відсутності світла. Темновий опір прийнято
вимірювати через 30 секунд після затемнення фоторезистора, який перед цим
знаходився під освітленістю 200лк.
Питома чутливість – це відношення фотоструму до світлового потоку і прикладеної напруги:
Чутливість називають інтегральною, тому, що її вимірюють при освітленні
фоторезистора світлом складного спектрального складу: від джерела світла з
кольором температури 2840К при освітленості 200лк. Питомі інтегральні
чутливості різних фоторезисторів від 1 до 600 мА/(В×лм).
