Устройство и характеристики фоторезисторов

Фоторезистор – это полупроводниковый резистор, действие которого основано на фоторезистивном эффекте.

Конструктивно фоторезистор представляет собой тонкий слой полупpоводника (фоточувствительный слой), нанесенный на диэлектрическую подложку. На поверхность фоточувствительного слоя или на диэлектрическую подложку наносят металлические электроды. Наиболее распространенные фоторезисторы изготовлены из сульфида свинца, сульфида кадмия, селенида кадмия. Форма фоточувствительного слоя между электродами может быть различной (прямоугольной, в виде меандра, в виде кольца). Фоторезистор обычно помещают в защитный корпус с прозрачным окошком.

Основными характеристиками фоторезистора являются: спектральная, световая (люкс-ампеpная) и вольт-амперная.

Спектральная характеристика – это зависимость фотопроводимости или фототока от длины волны света, падающего на фоторезистор, пpи постоянном напряжении. Спектральная характеристика определяет пригодность фоторезистора к работе в том или ином диапазоне длин волн.

Типичная зависимость спектральной чувствительности от длины волны (спектральная характеристика) представлена на рис.4.

Энергия кванта уменьшается с увеличением длины волны. Пpи достаточно больших значениях длины волны (малых частотах) энергия кванта становится меньше ширины запрещенной зоны. Такое излучение не поглощается полупроводником и фотопроводимость отсутствует. При появляется фотопроводимость. Пpи дальнейшем уменьшении длины волны (увеличении энергии кванта) поглощение света полупроводником продолжает расти, а фотопроводимость, тем не менее, падает. Это объясняется тем, что глубина проникновения излучения в вещество уменьшается, избыточные электроны и дырки образуются в тонком поверхностном слое, где вероятность рекомбинации велика из-за наличия всевозможных дефектов. Среднее время жизни носителей уменьшается, и они "не успевают" принять участие в переносе тока.

Световая характеристика – это зависимость фототока от падающего светового потока или освещенности пpи постоянном напряжении на фоторезисторе. Вольт-амперная характеристика – это зависимость тока от напpяжения пpи постоянном световом потоке (постоянной освещенности) и неизменном спектральном составе света. Световая и вольт-амперная характеристики фоторезисторов, как правило, имеют вид прямой линии.

Применение фоторезисторов

Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом, называемые полупроводниковыми фотоэлементами или фотосопротивлениями (фоторезисторами), обладают гораздо большей интегральной чувствительностью, чем вакуумные. Для их изготовления используются PbS, CdS, PbSeи некоторые другие полупроводники. Если фотокатоды вакуумных фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей имеют «красную границу» не выше 1,1 мкм, то применение фотосопротивлений позволяет производить измерения в далекой инфракрасной области спектра (34 мкм), а также в областях рентгеновского и гамма-излучений. Кроме того, они малогабаритны и имеют низкое напряжение питания. Недостаток фотосопротивлений – их заметная инерционность, поэтому они непригодны для регистрации быстропеременных световых потоков.