Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные характеристики и параметры фоторезисторов

Вольтамперные характеристики (ВАХ) фоторезистора представляют собой зависимости светового тока I_св при неизменном световом потоке, а также темнового тока I_тем от приложенного к фоторезис­тору напряжения (рисунок 1).

1 – без облучения (в темноте); 2 – при облучении

Рисунок 1 - ВАХ фоторезистора

В рабочем диапазоне напряжения ВАХ фоторезисторов при различных значениях светового потока практически линейны. Однако у большинства пленочных фоторезисторов и у фоторезисторов с фоточувствительным слоем из поликристаллического полупроводникового материала линейность ВАХ нарушается при малых напряжениях. Эта нелинейность связана с явлениями на контактах между отдельными зернами или кристаллами полупроводника.

При больших напряжениях на фоторезисторе ВАХ опять может отклоняться от линейной, становясь сверхлинейной. Сверхлинейность связана с повышением температуры всего фото­чувствительного слоя из-за большой выделяющейся мощ­ности.

Световая, или люкс-амперная, характеристика фоторезистора представляет собой зависимость фототока I_ф == I_св — I_тем от ос­вещенности, или от падающего на фоторезистор светового по­тока.

Фоторезисторы имеют обычно сублинейную световую характеристику (рисунок 2).

Рисунок 2 – Световая характеристика фоторезистора

В узком диапазоне освещенностей для описания свето­вой характеристики часто используют зависимость

I_ф = АЕ^х, (2)

где А и х — коэффициенты, являющиеся постоянными для данного фоторезистора в выбранном диапазоне освещенностей;

Е — освещенность.

Спектральная характеристика фоторезистора — это зависисимость фототока от длины волны падающего на фоторезистор света (рисунок 3).

1 — ФСК, 2 — ФСД, 3 — ФСА, 4 — СФ4

Рисунок 3 - Усредненные спектральные характеристики различных фоторезисторов

При больших длинах волн, т. е. при малых энергиях квантов света по сравнению с шириной запрещенной зоны полупроводника, энергия кванта оказывается недостаточной для переброса электрона из валентной зоны в зону проводимости. Поэтому для каждого полупроводника и соответственно для каждого фоторезистора существует пороговая длина волны (наибольшая), которую обычно определяют как длину волны, соответствующую спаду фототока на 50% со стороны больших длин волн.

При малых длинах волн с уменьшением длины волны падающего на фоторезистор света растет показатель поглощения. Поэтому глубина проникновения квантов света в полупроводник уменьшается, т. е. основная часть неравновесных носителей заряда возникает вблизи освещаемой поверхности фоточувствительного слоя. При этом увеличивается роль поверхностной рекомбинации и уменьшается среднее время жизни неравновесных носителей. Таким образом, спектральная характеристика имеет спад и при малых длинах волн.

Различные полупроводники имеют ширину запрещенной зоны от десятых долей до 3 эВ. Поэтому максимум спектральной характеристики различных фоторезисторов может находиться в инфракрасной, видимой или ультрафиолетовой частях электромагнитного спектра.

Постоянная времени — это время, в течение которого фототок фоторезистора изменяется после освещения или после затемнения фоторезистора на 63% (в е раз) по отношению к установившемуся значению. Таким образом, постоянные времени характе­ризуют скорость реакции фоторезистора на изменение светового потока, т. е. характеризуют инерционность фоторезистора.

В связи с тем, что скорость нарастания фототока при освеще­нии несколько отличается от скорости его спада после затемне­ния фоторезистора, различают постоянные времени нарастания τ_н и спада τ_сп. Числовые значения постоянных времени различных фоторезисторов от десятков микросекунд до десятков миллисе­кунд.

Наличие существенной инерционности у фоторезисторов при­водит к тому, что с увеличением частоты модуляции светового потока эффективное значение возникающего переменного фото­тока уменьшается. Максимальная частота модуляции светового потока для фоторезисторов не превосходит десятков килогерц.

Темновое сопротивление — это сопротивление фоторезистора в отсутствие освещения.

Удельная интегральная чувствительность — это отношение фототока к световому потоку и к приложенному напряжению

К ₀ = I_ф/ (ФU). (3)

Чувствительность называют интегральной, потому что измеря­ют ее при освещении фоторезистора светом сложного спектрального состава. Удельные интегральные чувствительности различных фоторезисторов составляют от 1 до 600 мА/ (В·лм).