Fotorezisztek - studopediya

Photoresistor nevezzük félvezető eszköz, az elektromos ellenállása, amely megváltoztatja a fény hatására. A fő része a fotoelektromos cella egy félvezető elem ellátva terminálok, és elhelyezni, hogy a fény esik rá.

Photoresistor elv azon alapul, a kialakulását komplement-nyos mennyiségű mobil töltéshordozók a félvezető abszorpció a sugárzó energia, amellyel az ellenállása csökken, azaz van egy további vezetőképesség, fényvezető úgynevezett félvezető. Ha megvilágítja a féivezetőfelüiet folyamatos, akkor a számos kiegészítő hordozók növeli, míg a dinamikus egyensúly, amikor a számos újonnan megjelent számával megegyező fuvarozók rekombinálódik. Megszűnése után megvilágítás feleslegben hordozók rekombinálódnak egymással, és a vezetési helyreáll előző érték jellemző nem besugárzott tagja.

A koncentráció töltéshordozók által gerjesztett fény, adott kifejezés

ahol F - intenzitása expozíció; b1 - arányossági tényező gyakoriságától függően a beeső fény és a mértéke rekombináció töltéshordozók.

Ha a koncentráció a hordozók által gerjesztett fény, kevésbé sötét koncentráció,

A kifejezés a fényvezető van a forma:

A energetikai szempontból növekvő vezetőképességének félvezetők magyarázható az átmenet az elektronok által fény a vegyértéksáv a vezetési sáv és a többi átmenetek (ábra 7.1.1). Ebben az esetben a fotonenergia hn nagyobbnak kell lennie, mint a gerjesztési energia # 916; E. Valence mozgó elektronok egy szabad zónába, így a lyuk a helyén. Ezek a további vivőanyagok bizonyos ideig vannak szabad állapotban, majd rekombinálódnak, azaz át sem a vegyérték
övezet vagy a szennyezési szintek. Azonban néhány útján elnyelt fotonok a félvezető felülete, szóródik a kristályrácsban, intenzitásának növelésével a termikus mozgás. A fotoelektromos szükséges az áramkörben sorba a fényérzékeny közé idegen forrás EMF A kifejezés a fotoelektromos felírható

ahol SF -fotoprovodimost, E - elektromos mező, S - keresztmetszeti felület a félvezető. IPH különbség a fény és a sötét jelenlegi Isv IT:

Sötét árama photoresistor paramétereket. Néha sokkal kényelmesebb használni a koncepció a sötét ellenállás, amely a meghatározás szerint az ellenállást a fényérzékeny világít. A legtöbb fényálló jelzi az alsó határ a sötét ellenállás. Általában sötét ellenállás értéke a tartományban tíz kiloohm több megaohm.

Átvitele egy elektront vegyértékelektronját a vezetési sáv tájékoztatnia kell őt bizonyos energiát. Tekintettel arra, hogy a különböző anyagok különböző sávú, van egy küszöbérték fényvédő hullámhossz, eltérő a különböző anyagokat. Például, a szélessége a tiltott sávban germánium 0,72 eV és 1,12 eV szilícium. És ennek megfelelően, a küszöbérték hullámhossz germánium 1,8 mikron és 1,2 mikron a szilícium. Átvitele egy elektront a szennyezés szintjén a vezetési sávban igényel lényegesen kevesebb energiát (kevesebb, mint 0,1 eV), és ennek megfelelően a hatása sokkal nagyobb hullámhosszúságú fény (infravörös tartomány). Ezért általában több maximumok figyelhetők meg: egy fő rövidhullámú és hosszúhullámú gyengébb miatt a gerjesztés szennyező központok elektronok interimpurity átmenetek, abszorpciós szabad hordozók, a exciton abszorpciós, stb

Az áram-feszültség jellemzőit a fotocella lineáris belül a megengedett legnagyobb teljesítmény disszipáció őket. Amikor egy nagy feszültséget a fotoellenállásra miatt túlzott fűtés van a megsemmisítése a fényérzékeny réteg.

Az áram-feszültség karakterisztika általános esetben felírható

ahol egy - együtthatója nemlinearitás jellemzőit a fény, g - nemlinearitás együtthatója az áram-feszültség jellemzők, Ao - állandókat határoztuk paraméterei félvezető, U - az alkalmazott feszültség, E - megvilágítás.

Fény (energia) funkciók photoresistor (ris.7.1.2) általában nemlineáris. Feature fény jellemzőit a jelenléte sötétáram, azaz átfolyó áram a fotocella hiányában környezeti fény (sötétben). Az egy bizonyos tartományban megvilágítás fény jellemző lehet közelíteni az expressziós

A főbb jellemzői a fényérzékeny szerves részét képezi, és a spektrális érzékenységét. Integrál réteggel érzékenység aránya határozza meg az aktuális különbség, ha világít, és sötét Isv azt a beeső fényáram az ellenállás névleges feszültség Unom:

ahol F - a fényáram határozzuk meg az expressziós

S - a munkaterületet a fotoellenállás m 2; E - megvilágítás lux.

Integral réteggel érzékenység erősen függ a hőmérséklettől. A növekvő hőmérséklet a beépített érzékenység drasztikusan csökken, mivel növeli a egyensúlyi koncentrációja töltéshordozók és a valószínűsége a rekombináció a felesleges hordozók merülnek fel, amikor a fény, amely csökkenéséhez vezet a fényáram.

Növekvő hordozót koncentráció növekedését a hőmérséklet növekedéséhez vezet sötét aktuális. Ebben a tekintetben, egyes esetekben, amikor egy nagy érzékenységű fényvédő alkalmazott hűtés. Integral réteggel érzékenysége eléri a 4 A / lm.

Mivel a kapcsolat áram és feszültség lineáris érzékenységét bemeneti paraméterek az adott réteggel. A sajátos érzékenységét az aránya a fotoáram a fényáram a feltétellel, hogy az alkalmazott feszültség egyenlő a fotókonduktort 1:

Így a sajátos érzékenységét csökkenti a növekedést a fényáram. Néha érzékenység jellemzői a fotocella kényelmesen használható a relatív ellenállás-változás

vagy multiplicitás ellenállás változás reprezentáló paraméter aránya a sötét ellenállása az ellenállás Rt megvilágítás / RSV. ahol Rt - sötét ellenállás; RSV - ellenállást, amikor megvilágítás E.

Nyilvánvaló, hogy a sok ellenállás változás növekedésével nő a megvilágítás, mert RSV ellenállása csökken, és az Rt változatlan marad. Ezért az értéke sokfélesége jelzi bizonyos fényviszonyok. Például, ha a megvilágítás mértéke 200 lx szeres változások ellenállás a ólom-szulfid photoresistor az egység, és a kén-kadmium eléri május 10 .Spektralnaya fotoreziszt érzékenységi érték határozza meg a fotoáram vagy annak fényvezető szerinti világító egység fényáramot specifikus hullámhosszon. On ris.7.1.3 mutatja a spektrális jellemzői kadmium-szulfid fotoellenállások. A maximális történik hullámhossza megfelel a szükséges energiát, hogy át elektronok a vezetési sávban. Ha a vezeték adalékolt szennyeződések, majd egyenként a gráf felel meg a maximumot.

Ezért, például a kén-kadmium fotoellenállások maximális érzékenységet a vörös és a közeli infravörös tartományban a spektrum, kén-ólom - az infravörös. Mivel sok félvezető maximális szélessége jelentős, az érzékenysége a legtöbb fényelektromos elegendően nagy, mint egy széles hullámhossz (a gyakorlatban az infravörös röntgensugárzás).

Ahogy a hőmérséklet növekszik nézet spektrális jellemző változik. Ez eltolható hosszú-hullám, és a rövid hullámhosszú tartományában a spektrum. Ez azért van, mert a gerjesztési növelhető, és csökken a hőmérséklet.

Érzékenységeket jellemzi a minimális fényáramot az áramkörben létrehoz egy photoresistor elektromos jel, jellemzően 2-3 alkalommal fotoellenállás feszültség zaj.

A csökkenő hőmérséklettel érzékenységeket növekszik. Ezért mélyhűtés fényérzékeny használják, hogy magas érzékenységi küszöb. Hűtés végezzük kriogén folyadékok vagy hűtőeszközök. Megjegyezzük azonban, hogy a hűtést csökkentjük bandgap bekövetkezik spektrális érzékenységi maximuma eltolódás hosszabb hullámhosszak.

Mint már említettük, a fényáram eléri a maximális értéket csak bizonyos idő kezdete után besugárzást. Hasonlóképpen, bizonyos idő elteltével megszűnik megszűnése után megvilágítás fényáram. Így a fényáram nem volt ideje, hogy kövesse nyomon a megvilágítás. Ez annak köszönhető, hogy véges felfutási és lefutási idejét a felesleges hordozók, ami által meghatározott élettartama kisebbségi töltéshordozók a félvezető anyagban. Másfelől, az élettartam kisebbségi töltéshordozók miatt nagy csapdák számát a polikristályos félvezető. Csapdák elfog hordozók, amikor a fény és engedje el őket a leállítás után.

A tehetetlenség időállandó jellemzi a fényérzékeny # 964;. amelyekre a fotoelektromos csökken e tartás után pillanatnyi áramszünet photoresistor. A tehetetlenség az photoresistor hatása van, ha esik modulált fényt bocsát ki. A növekvő gyakorisága a teljesítmény moduláció a fotoelektromos csökkenni fog. photoresistor időállandó értéket ér el 10 -7 s (ólom-szulfid fotoellenállások). A legtöbb tehetetlenségi szulfid-kadmium fotoellenállások. A növekedést a besugárzott és a hőmérséklet időállandó lecsökken. Mert fényelektromos jellemző, hogy az elülső és hátulsó photocurrent jelentősen eltérhet.

Termikus tulajdonságok A fényérzékeny érzékeli a hőmérsékleti együtthatója a fotoáram (TCP), kifejezett tömeg / térfogat% S. A értéke TKF meghatároztuk a hőmérsékletfüggését fotoáram egy adott feszültség és megvilágítás.

A maximális megengedett üzemmódok réteggel tartalmazza: Umah - maximális üzemi feszültség, amelynél nincs irreverzibilis változásokat a fényérzékeny szerkezettel; Pmah - maximális teljesítmény veszteség, ahol a fénysorompó működőképes a garantált élettartam. A felesleges teljesítménydisszipáció vezet meghaladó megengedett hőmérséklet és visszafordíthatatlan változások fényelektromos tulajdonságait. A növekvő környezeti hőmérséklet, a maximálisan megengedhető teljesítmény lineárisan csökken.

Photoresistor sajátos öregedési folyamat. Ő a fokozatos csökkentése az ohmos ellenállás, a változás a fotoelektromos és az érzékenység növelése. Ez a folyamat folytatódik több száz órán át, ami után a paraméterek stabilizálódott.

Tekintsük photoresistor eszköz (ris.7.1.4). Egy szigetelő szubsztrát üveg, csillám, kerámia fémréteg alkalmazva 1 - arany, ezüst vagy platina. A fémréteg van vágva hasíték szétválni két elektromosan szigetelt elektróda 2. Azután, a fém felületet alkalmaznak a félvezető 3 réteg védelme érdekében a külső behatások ellen fénysorompó borító lakkréteg vagy epoxigyanta 4, csak a fényáteresztő tartományban a kívánt területre, és vannak szerelve egy fém vagy műanyag egy házat, amely fel van szerelve csapok vagy huzalvégek felvétele a diagramon. A könnyű penetráció test az ablak felett helyezkedik félvezető réteg. Kizárólag a chipek, valamint azokban az esetekben, amikor a különös követelményeket a méretei a berendezés, fotorezisztekhez termelnek keret nélküli kialakítás. Konstrukciók photoresistor nyújtanak beépülését az áramkör keresztül nyomás érintkezők (FS-R0), a felvétel a hagyományos panel (FS-K1) forrasztással (FS-K7), például, a felvétel egy hídkapcsolás. Fotorezisztek felhasználásra szánt magas páratartalom vannak zárt házban.

Anyag fotoreziszteket szolgál ólom-szulfid, kadmium-szulfid vegyületet, bizmut, stb amelynek a tulajdonságait a félvezetők. Semiconductor réteget kell vékony úgy, hogy a relatív változás a vezetőképesség akkora volt, mint lehetséges. Ez azért van, mert a vezetőképesség növekedés csak a rétegekben, ahol az elnyelt fény, és a parttól nem több, mint a diffúziós hossza között, ami egyenletessé teszi a felszabaduló töltéshordozók. A félvezető réteget fotoreziszt kapunk vákuumban való bepárlással, összenyomásával és zsugorításával porok félvezető vékony lemezek, kémiai hűtése az egykristály ostya gyártója. Miután lerakódása a félvezető lemez sütik levegő vagy bármely más oxigéntartalmú atmoszférában. Ez a feldolgozás nagy hatással van a jellemzői a fénysorompó. A természet és a természet a hőkezelés függ a spektrális érzékenysége a napelem. Működtetéséhez az infravörös tartományban a spektrum fotoreziszt típusú DAF és JAF, és a munka terén a látható fény FGC. Ha fényálló közelében kell elhelyezni a fényforrás, míg fotoreziszteket használnak, a félvezető réteg, amely csak a visszavert fény esik. Rendeltetése fotókonduktort betűkből FS és SF (photoresistor), majd egy betű vagy szám jellemző összetétele a félvezető anyag és a tervezési hézag (A - PBS K - CdS, T - kapszulázott kialakítás).

Mivel a egyszerűség és a megbízhatóság, a magas érzékenység és a kis méretek fényelektromos talál széles és változatos alkalmazása a technika számos területén. Ezeket fel lehet használni, mint a napelemek, mérőműszerek, fotovoltaikus relék és szabályozók. Néhány fotoellenállások (FC-K0, K1-FS, FC-R6) egy nagy megengedett disszipált teljesítmény (a sorrendben a 10 - 30 W), és van egy magas üzemi feszültség (több mint 100 V). Széleskörű alkalmazásra találtak a fényelektromos fotoelektromos mérésére szolgáló mérőeszközök intenzitásának és spektrális összetételét sugárzás, mérésére különböző optikai tulajdonságokkal (reflexiós tényező, a törésmutató, az optikai sűrűség) mérésére deformációk automatikus mérleg in-line és mások.

Meg kell jegyezni, egy másik körét fényelektromos -fotoelektricheskie átalakítók televíziós átviteli csövek, optikai képek fotoelektrolyuministsentnye erősítők, erősítők és photocompensation csomópontok stabilizátorokat DC és munkatársai.

Az előnyök fotókonduktort közé tartozik a magas szerves érzékenysége meghaladó érzékenységét néhány vákuum fotocellával 10 5 alkalommal, jelentős teljesítmény disszipáció, amely lehetővé teszi, hogy ellenőrizzék a villamos áramkör tápfeszültségét több watt, kis mérete és súlya, hosszú élettartam, nagy stabilitás tulajdonságok, könnyű technológia gyártására.

Hátrányai fotókonduktort vannak tehetetlenség, hőmérsékletfüggése fényelektromos korlátozó működés széles hőmérséklet-tartományban, egy nemlineáris függését a fotoáram a besugárzás intenzitásának, jelentős terjedését paraméterek fotókonduktort az azonos típusú.