Основные характеристики фоторезистора.
Основными характеристиками фоторезистора являются вольт-амперная, световая и спектральная.
Ток ФР зависит от напряжения U,энергетической освещенности P и длины волны λ. Для изучения закономерностей фотопроводимости исследуются зависимости фототока I от:
1) напряжения U при постоянных Р и λ, т.е. вольтамперная характеристика (ВАХ) фоторезистора;
2) освещенности при постоянных U и λ — световая характеристика;
3) длины волны при постоянных U и Р — спектральная характеристика. Из спектральной характеристики находятся значение красной границы λКР и ширина запрещенной зоны Eg.
Вольт-амперной характеристикой называется зависимость тока, протекающего через фоторезистор, от величины приложенного напряжения при постоянном световом потоке :
, (2.23)
где
называется световым током;
— темновой ток;
— фототок; σ, σТ,
σФ — соответственно полная, темновая и фото-
проводимости.
В частности, если световой поток равен нулю, то характеристика называется темновой. Из уравнения (2.23) видно, что вольт-амперная характеристика как темновая, так и при освещении является линейной, поскольку при постоянной температуре и постоянном световом потоке электропроводность не зависит от напряжения. Следует отметить, что в области обычно реализуемых освещенностей световой ток намного больше темнового, т. е. .
С
Рис.13.
ветовой характеристикойфоторезистора называется зависимость фототока от величины падающего светового потока при постоянном значении приложенного напряжения . Эту зависимость можно заменить зависимостью от освещенности
Световая
характеристика обычно нелинейная
(рис.13). При больших освещенностях
увеличение фототока отстает от роста
светового потока, намечается тенденция
к насыщению.
Это объясняется тем, что
при увеличении светового потока наряду
с ростом концентрации генерируемых
носителей заряда растет вероятность
их рекомбинации, однако при небольших
и средних освещенностях характеристика
практически совпадает с прямой линией.
Спектральной характеристикой
, (2.24)
где — ширина запрещенной зоны полупроводника; — край собственного поглощения (красная граница фотоэффекта). Казалось бы, что спектральная характеристика должна иметь вид ступени (рис.14, кривая «а»), но такой вид она могла бы иметь лишь при абсолютном нуле. При повышении температуры тепловое движение ««размывает» край собственного поглощения (рис.14, кривая «б»).
Рис.
14. а) — идеальная и б) — реальная
спектральная характеристика
фоторезистора.
14. а) — идеальная и б) — реальная
спектральная характеристика
фоторезистора.Вблизи края собственного поглощения у некоторых полупроводников возникает так называемое экситонное поглощение, несколько снижающее величину фототока. (Электрон, возбужденный фотоном, покидает валентную зону, но зоны проводимости не достигает; эта система электрон-дырка, связанная кулоновским взаимодействием, и называется экситоном. Экситоны, будучи нейтральными образованиями, вклада в электропроводность не дают.)
С увеличением
энергии фотона в реальной спектральной
характеристике фототок быстро достигает
максимума, а затем начинает уменьшаться
(рис.5, кривая «б»), хотя энергии фотона
более чем достаточно для возникновения
фотопроводимости. Это объясняется тем,
что с уменьшением
растет коэффициент оптического
поглощения, а это приводит к поглощению
света в тонком приповерхностном слое
вещества, к повышению концентрации
неравновесных носителей и соответственно
повышенной скорости рекомбинации в
этом слое.
Другими словами, носители
заряда активно рекомбинируют на
поверхности, не успевая диффундировать
в объеме полупроводника, что приводит
к уменьшению фотопроводимости.
Край примесного поглощения , соответствующий равенству:
, (2.25)
с
Рис. 15. спектральная характеристика фоторезистора с примесной проводимостью.
мещается в сторону больших длин волн относительно собственной фотопроводимости (рис.15). Очевидно, что по спектральной характеристике, определив, можно оценить ширину запрещенной зоны полупроводника, из которого сделан фоторезистор, а определив, — энергию активации примеси.
Фоторезистор характеризуется также такими параметрами как интегральная и спектральная чувствительности. Величина фототока зависит не только от лучистого потока, но и от приложенного напряжения, поэтому при задании чувствительности необходимо либо указывать рабочее напряжение
Интегральной
удельной чувствительностью называется
величина фототока, приходящаяся на
единицу потока белого света и на единицу
напряжения, приложенного к фоторезистору:. (2.26)
Если фоторезистор облучается монохроматическим светом, то будет спектральной чувствительностью.
Спектральные характеристики некоторых типов фоторезисторов приведены на рис. 16.
М
Рис. 16. Спектральные характеристики некоторых типов фоторезисторов.
аркировка фоторезисторов (рис. 16)
расшифровывается следующим образом:
ФС или СФ – фоторезистор. В выпусках
прежних лет материал фоторезисторов
обозначался третьей буквой (теперь
цифрой): А – сернисто-свинцовые; К(2) –
сернисто-кадмиевые; Д(3) – селенисто-кадмиевые;
последняя цифра – номер разработки.
Фоторезисторы находят широкое применение
в различных устройствах автоматизации
и контроля.
ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ § 1.1. РЕЗИСТОРЫ Основные параметры резисторов § 1.2. КОНДЕНСАТОРЫ Основные параметры постоянных конденсаторов 1.3. КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ Основные параметры катушки индуктивности (ГОСТ 20718—75) § 1.4. ТРАНСФОРМАТОРЫ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Основные параметры трансформаторов питания ГЛАВА 2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ § 2.1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Основные положения теории электропроводности. Примесная электропроводность. § 2.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Уравнения непрерывности. § 2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ Контакт металл — полупроводник.  Контакт двух полупроводников p- и n-типов. Свойства несимметричного p-n-перехода. p-n-переход смещен в прямом направлении Переход, смещенный в обратном направлении. Переходы p-i, n-i-, p+-p-, n+-n-типов. 2.4. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛЬНЫХ p-n-ПЕРЕХОДОВ Пробой p-n-перехода. § 2.5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ § 2.6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ Основные параметры выпрямительных диодов и их значения у маломощных диодов Импульсные диоды. Полупроводниковые стабилитроны. Варикапы. Диоды других типов. § 2.7. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Математическая модель транзистора. Три схемы включения транзистора. Инерционные свойства транзистора. Шумы транзистора. Н-параметры транзисторов. § 2.8. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ИНЖЕКЦИОННЫМ ПИТАНИЕМ § 2.9. ТИРИСТОРЫ Симметричные тиристоры. Основные параметры тиристоров и их ориентировочные значения § 2.  10. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫОсновные параметры полевых транзисторов и их ориентировочные значения § 2.11. ОСОБЕННОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ В МИКРОМИНИАТЮРНОМ ИСПОЛНЕНИИ Пассивные компоненты ИС. Конденсаторы. Индуктивности. Транзисторы ИС. Изоляция компонентов в монолитных интегральных узлах. ГЛАВА 3. КОМПОНЕНТЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ § 3.2. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА Основные параметры и характеристики светодиодов § 3.3. ФОТОПРИЕМНИКИ Основные характеристики и параметры фоторезистора Фотодиоды. Основные характеристики и параметры фотодиода Фототранзисторы. Основные характеристики и параметры фототранзистора Фототиристоры. Многоэлементные фотоприемники. Фотоприемники с внешним фотоэффектом. § 3.4. СВЕТОВОДЫ И ПРОСТЕЙШИЕ ОПТРОНЫ § 3 5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ УСТРОЙСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.6.  ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ§ 3.7. ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Основные параметры газонаполненных матричных панелей неременного тока § 3.8. ВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ГЛАВА 4. УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, ИХ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРАХ И ХАРАКТЕРИСТИКАХ § 4.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСИЛИТЕЛЯМ § 4.3. СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ § 4.4. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ Каскад с общим стоком. § 4.5. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ Входное сопротивление. § 4.6. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ § 4.7. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ Сложные эмиттерные повторители. § 4.  8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ§ 4.9. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ И С КАСКОДНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ТРАНЗИСТОРОВ § 4.10. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА И УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ИХ ОСНОВЕ 4.11. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЬЮ 4.12. МОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ Каскад с ОБ трансформаторным входом и трансформаторным выходом. Двухтактные выходные каскады. § 4.13. БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ МОЩНЫЕ ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ ГЛАВА 5. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ § 5.1. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ Параметры RC-цепи связи. § 5.2. УСИЛИТЕЛИ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ 5.3. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ § 5.4. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ § 5.5. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ § 5.6. ОСОБЕННОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, ОХВАЧЕННЫХ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ § 5.7. УСТОЙЧИВОСТЬ УСИЛИТЕЛЕЙ И КОРРЕКЦИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛАВА 6. АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.  1. МАСШТАБНЫЕ УСИЛИТЕЛИ6.2. ЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 6.3. ИНТЕГРИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Интеграторы на основе операционных усилителей. § 6.4. ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Активные дифференцирующие устройства. § 6.5. АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ § 6.6. МАГНИТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.7. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.8. ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВА, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ § 6.9. ДЕТЕКТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ § 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ И УСТРОЙСТВАХ § 7.2. ДИОДНЫЕ КЛЮЧИ § 7.3. КЛЮЧИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ § 7.4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧЕВЫХ ЦЕПЯХ С БИПОЛЯРНЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ 7.5. КЛЮЧИ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ § 7.6. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧАХ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ ГЛАВА 8. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ТРИГГЕРЫ, АВТОГЕНЕРАТОРЫ § 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ § 8.2. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 8.  3. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА МОП-ТРАНЗИСТОРАХ§ 8.4. ТРИГГЕРЫ § 8.5. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ТРИГГЕРЫ § 8.6. ГЕНЕРАТОРЫ КОЛЕБАНИЙ Генераторы напряжения прямоугольной формы. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Генераторы напряжения треугольной формы. Генераторы синусоидальных колебаний. Генераторы LC-типа. Генераторы с кварцевыми резонаторами и электромеханическими резонансными системами. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Приложение Схемы включения операционных усилителей ЛИТЕРАТУРА |
Будет полезен студентам других направлений электротехнического профиля: «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», «Электроэнергетика» и др.
Характеристики фоторезисторного датчика — руководство по электротехнике
Когда электромагнитное излучение, такое как инфракрасный свет, видимый свет или ультрафиолетовый (УФ) свет, попадает на фотопроводящий материал, сопротивление материала уменьшается. Это происходит потому, что электроны в валентной зоне фотопроводящего материала возбуждаются светом и перемещаются в зону проводимости, что увеличивает проводимость материала.
Величина изменения сопротивления зависит от плотности света. Большинство фоторезистивных датчиков изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как сульфид кадмия (CdS).
Фоторезистор также называют светочувствительным резистором (LDR), фотопроводником или фотоэлементом, поскольку его сопротивление изменяется при изменении интенсивности падающего света. В темноте его сопротивление достигает 1 МОм, а при ярком свете падает до 400 Ом.
Ключевые рабочие характеристики фоторезистивных датчиков следующие:
Чувствительность R d : отношение выходного сигнала детектора к входному свету. Он измеряет эффективность детектора в преобразовании электромагнитного излучения в электрическое напряжение или ток. Если на выходе датчика напряжение, R d – отношение среднеквадратичного значения (RMS) выходного напряжения V RMS к мощности падающего излучения Φ e (в ваттах):
R d = V RMS /Φ e (2.
37)
Если выход датчика токовый, R d – отношение среднеквадратичного значения выходного тока I RMS к мощности падающего излучения Φ e (в ваттах):
R d = I СКЗ /Φ e (2.38)
Кривая спектрального отклика : график зависимости чувствительности от длины волны, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. спектральный отклик ISL2902.Эквивалентная мощность шума (NEP): минимальный обнаруживаемый уровень сигнала, определяемый как мощность излучения, при которой выходное напряжение равно шумовому напряжению датчика:
NEP = (E e A d )/( V s /V n )
Где E e — плотность мощности на поверхности датчика в Вт·см −2 , A d — чувствительная площадь фотоприемника в см 2 , V S /V n — отношение сигнал/шум. NEP имеет единицу измерения ватт (Вт).
Обнаруживающая способность D : мера внутренних качеств сенсорного материала. Это функция чувствительной площади фотоприемника A d (см 2 ), ширины полосы измерительной системы B (Гц) и NEP (Вт):
D = (A d B) 1/2 /НЭП
Единицей обнаружения D* является см ⋅ Гц 1/2 ⋅ Вт −1 .
D часто используется для сравнения различных типов извещателей. Чем выше значение D, тем лучше детектор.
Производители часто указывают D, за которым следуют три цифры в скобках, например, D (850, 900, 5), что означает, что измерение было выполнено на длине волны 850 нм, с частотой прерывания 900 Гц и полосой пропускания 5 Гц.
Квантовая эффективность (КЭ) : эффективность фотодетектора в производстве электрического тока при воздействии лучистой энергии. QE (в процентах) можно описать как
QE = количество испущенных электронов × 100/количество падающих фотонов
Конструкция фоторезистивного датчика
На рис.
2 показана типичная конструкция фоторезистора. Чтобы увеличить значения «темнового» сопротивления и уменьшить «темновой» ток, резистивный путь часто проектируют в виде зигзага на керамической подложке.
Материалы, используемые в фоторезисторах, включают сульфид кадмия (CdS), сульфид свинца (PbS), селенид кадмия (CdSe), селенид свинца (PbSe) и антимонид индия (InSb).
CdS является наиболее чувствительным фоторезистором к видимому свету. Значение его сопротивления может изменяться от многих мегаом в темноте до нескольких килоом на свету. PbSe является наиболее эффективным фоторезистором в ближнем инфракрасном диапазоне. CdS, PbSe и CdSe можно заставить работать при уровне освещенности 10 -3 — 10 3 фут-кандел. Фоторезисторные датчики CdS имеют очень низкую стоимость. Они часто используются для автоматического затемнения, обнаружения темноты или сумерек для включения и выключения уличных фонарей, а также для фотоэкспонометров.
Фоторезисторы, по сравнению с фотодиодами или фототранзисторами, относительно медленно реагируют на изменения освещенности.
Например, фоторезистор не может определить характерное мигание люминесцентных ламп (включение и выключение при частоте сети 60 Гц), а фототранзистор (имеющий частотную характеристику до 10 000 Гц) может.
Если оба датчика используются для измерения одного и того же флуоресцентного света, фоторезистор будет показывать, что свет всегда включен, а фототранзистор будет показывать, что свет мигает и выключается. Таким образом, фототранзисторы можно использовать для обнаружения лампы накаливания, которая действует как индикатор начала отсчета времени.
Фотоэлементы обычно используются для обнаружения определенных объектов путем измерения отражательной способности источника света, такого как красный светодиод (светоизлучающий диод), но они чувствительны к внешнему освещению и обычно должны быть экранированы.
Применение фоторезистивных датчиков
Фоторезисторы обычно отличаются низкой стоимостью, малыми размерами, быстрым откликом, высокой чувствительностью и простотой использования.
Они широко применяются в световых, радиационных и пожарных извещателях; датчик движения; измерение силы света; и чтение штрих-кода инвентаря.
На рис. 3 показан фоторезистивный датчик пламени. Он содержит анод и чувствительный к УФ-излучению фоторезистивный компонент (обычно в качестве катода). Когда на фотокатод попадает УФ-свет от пламени, фотоэлектроны возбуждаются и испускаются с катода и движутся к аноду под действием напряжения, обеспечиваемого батареями. Схема считывания измеряет заряды, движущиеся к аноду, чтобы указать на наличие пламени.
РИСУНОК 4. Светодиодная схема, управляемая светом. На рис. 4 показана светодиодная схема, управляемая светом. Он включает светодиод, когда фоторезистор CdS подвергается воздействию света, или выключает светодиод, когда фоторезистор заблокирован от света. Механизм управления — изменение базового напряжения транзистора V BE или базового тока I B . Когда транзистор включен или АКТИВЕН, ток коллектора I C управляет светодиодом.
Светодиод можно заменить реле или двигателем для приведения в действие других цепей или устройств.
Спасибо, что прочитали статью «Характеристики фоторезисторного датчика».
Что такое фоторезистор? Типы, конструкция, работа, характеристики и применение фоторезистора
Определение : Фоторезистор — это тип устройства, сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности падающего излучения. Он обладает огромной способностью изменять свое сопротивление под воздействием света. LDR — это аббревиатура от Light Dependent Resistor . это нелинейное устройство .
Фоторезистор также называют светочувствительным резистором или фотопроводником, поскольку он демонстрирует свойство фотопроводимости .
Что такое фотопроводимость?
Это явление, которое улучшает проводимость материала за счет поглощения электромагнитного излучения.
Излучение может быть гамма-, УФ-, ИК-излучением или видимым светом.
Типы фоторезисторов
Он бывает двух типов: внутренний или внешний. Светозависимый резистор.
1. Внутренний фоторезистор
Фоторезисторы этой категории состоят из нелегированного полупроводникового материала, т. е. из чистого полупроводникового материала, кремния или германия. Чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости, необходимо достаточное количество световой энергии.
2. Внешний фоторезистор
Этот тип LDR состоит из легированного полупроводникового материала. Легирование образует новый энергетический уровень над валентной зоной. Тем самым уменьшая световую энергию, необходимую для возбуждения электрона.
Основная структура и конструкция фоторезистора
Фоторезистор состоит из светочувствительного полупроводникового материала. Обычно он состоит из сульфида кадмия, имеющего незначительное количество свободных электронов в отсутствие какого-либо падающего излучения.
При отсутствии света , LDR обладает очень высоким сопротивлением около нескольких мегаом . Однако в присутствии света он проявляет свойство низкого сопротивления , имея сопротивление около несколько сотен Ом .
На рисунке ниже показана основная конструкция и символ фоторезистора:
Устройство состоит из змеевидной или зигзагообразной дорожки , состоящей из сульфида кадмия. Змеевидное расположение сделано для того, чтобы получить ожидаемую номинальную мощность и сопротивление.
Эта дорожка разделяет пару металлических контактов. Вся конструкция помещена в пластиковый корпус для прямого воздействия падающего излучения. Так как в LDR требуется изменение сопротивления под действием света, то сопротивление металлических контактов должно быть низким.
Работа фоторезистора
Теперь мы знаем, что LDR или фоторезистор являются фотопроводящими материалами.
При поглощении световых лучей электроны валентной зоны переходят в зону проводимости. Здесь следует отметить, что электрону требуется надлежащая световая энергия для возбуждения в зону проводимости.
Таким образом, чем выше энергия света, тем выше будет присутствие носителей заряда, что приводит к большей проводимости.
Посмотрим теперь на приблизительную зависимость между сопротивлением и освещенностью, которая задается как
Здесь, R обозначает устойчивость в OHM
E Обозначает Olmination и
A и α . постоянная α.
LDR Характеристики
На рисунке ниже показана характеристическая кривая зависимости сопротивления от интенсивности света
Здесь на рисунке выше видно, что когда интенсивность света меньше, т.е. в более темной области сопротивление выше что приводит к меньшей электропроводности материала.
Дальнейшее увеличение интенсивности приводит к снижению сопротивления. Таким образом, повышая проводимость. Следовательно, можно сказать, что сопротивление падает с увеличением интенсивности света.
Во введении о фоторезисторе мы уже упоминали, что это нелинейное устройство. Это связано с тем, что длина волны света, падающего на его поверхность, изменяет чувствительность прибора. Так как существуют некоторые фоторезисторы, которые не реагируют на определенный диапазон длин волн светового сигнала.
Изменение сопротивления происходит примерно через 8-12 мс после падения радиации. Однако требуется более 1 с, чтобы сопротивление увеличилось до более высокого значения в случае меньшей интенсивности света.
Другими словами, мы можем сказать, что когда устройство подвергается воздействию темной области с определенным уровнем освещения, оно не увеличивается быстро. Это известно как Скорость восстановления сопротивления .
Преимущества фоторезистора
- LDR обеспечивает хорошее напряжение и допустимая мощность .
