Фоторезисторы

Фотоэлектрические приемники лучистой энергии — приборы для обнаружения и измерения электромагнитного излучения, основанные на фотоэффекте, находят все более широкое применение в различ­ных областях техники и для научных исследований.

Явление фотопроводимости (уменьшение электрического сопро­тивления материала при поглощении им излучения) было открыто в 1873 г. У. Смитом. Практическое начало создания фоторезисторов как приемников излучения относится к 19.17 г., когда были созданы сернисто-таллиевые фоторезисторы (таллофиды). Дальнейшему раз­витию фоторезисторов способствовала возможность использования невидимого человеческим глазом инфракрасного излучения многих объектов в военных целях. В 1940 г. были получены первые сведе­ния о фотопроводимости в PbS и PbSe. Последующие исследования привели к созданию сернисто-свинцовых фоторезисторов, исполь­зованных Германией в конце второй мировой войны для обнаруже­ния военных объектов. С этого момента начинается быстрое разви­тие фоторезисторов, нашедших применение не только в военной тех­нике, но и в различных областях народного хозяйства.

В нашей стране большую роль в деле изучения фотоэффекта в полупроводниках, в создании и изучении новых полупроводни­ковых материалов, пригодных для изготовления фоторезисторов, сы­грали работы А. Ф. Иоффе и его сотрудников. Большой вклад в изу­чение механизма фотопроводимости был внесен также работами Б. Т. Коломийца, С. М. Рывкина, Л. Н. Курбатова, В. В. Балакова, Д. В. Начгледова. Всеобщее признание получили работы В. Е. Лошкарева и его сотрудников в области исследования фотоэлектриче­ских явлений в сернистом кадмии.

Серийный выпуск фоторезисторов в нашей стране начался в 1948 г., когда были освоены сернисто-висмутозые фоторезисторы. Позже они были заменены сернисто-кадмиевыми и селенисто-кадмиевыми фоторезисторами, обладающими значительно лучшими параме­трами.

В настоящее время трудно найти такую отрасль народного хо­зяйства, науки или техники, где бы не применялись фоторезисторы.

Высокая обнаружительная способность фоторезисторов позволяет использовать их в устройствах для дистанционного измерения не­значительных местных перегревов различных объектов (например, двигателей или электронных схем), в приборах для спектрального анализа состава различных материалов, в системах световой сигна­лизации и защиты и т. д.

Важностью задач, решаемых аппаратурой, в которой использу­ются фоторезисторы, и объясняется то внимание, которое уделяется в настоящее время в технически развитых странах их разработке и выпуску.

Высокие требования, предъявляемые к надежности аппаратуры, могут быть реализованы только при условии правильного выбора и соблюдения правил эксплуатации фоторезисторов.

Неохлаждаемые фоторезисторы

В зависимости от типа и назначения фоторезисторов их конструкция может быть выполнена различным образом. Конструкции неохлаждаемых фоторезисторов можно разделить на два типа: корпусные и бескорпусные. Наиболее распространенные типы неохлаждаемых фоторезисторов изготавливаются с чувствительными элементами из сульфида кадмия, селенида кадмия, сульфида свинца и селенида свинца. Основной частью любой из конструкций является чувствительный элемент. Он состоит из тонкого слоя фоточувствительного полупроводнико­вого материала, нанесенного на изолирующую подложку. По краям фоточувствительного элемента нанесены металлические элек­троды (контакты).

Фоточувствительный слой из CdS и CdSe чаще всего наносится на стеклянной или керамической подложке в виде тонкой пленки, полученной путем пульверизации исходного материала из суспен­зии, реже — путем испарения материала в вакууме. Иногда фоточувствительный слой получают в виде таблеток путем спекания порошкообразной массы. Для некоторых типов фоторезисторов фо­точувствительные элементы изготавливаются также из монокристаллов CdS. В качестве электродов обычно применяют пленки метал­лов, не подвергающихся коррозии (золото, платина, серебро), нано­симые испарением в вакууме. Если фоторезистор предназначается для длительной работы в условиях повышенной влажности и температуры, то его конструк­ция выполняется герметичной — фоточувствительный элемент рас­полагается в металлическом корпусе с окном из стекла или другого оптического материала, например из германия, сапфира или кремния. В случае применения окон из германия и кремния ле­вая граница спектрального диапазона чувствительности фоторези­стора определяется спектральной характеристикой пропускания окна. Соединение входных окон с металлическим корпусом осу­ществляется склейкой эпоксидным клеем, либо путем пайки или сварки.