Исследование параметров и характеристик фоторезистора

Лабораторная работа N

Исследование параметров и характеристик фоторезистора.

Цель работы: Изучить зависимость параметров фоторезистора от длины волны излучения.

Оборудование: Лабораторный макет, люксметр, набор светофильтров, фоторезисторы разных типов.

Теоретическая часть

Фоторезистором называют полупроводниковый прибор, проводимость которого меняется под воздействием света; принцип его действия основан на эффекте фотопроводимости.

Фотопроводимость - изменение электропроводности полупроводника под действием электромагнитного излучения. Обычно фотопроводимость обусловлена увеличением концентрации подвижных носителей заряда под действием света (конценрационная фотопроводимость). Ее величина пропорциональна квантовому выходу (относительного числа образующихся носителей к общему числу поглащенных фотонов) и времени жизни неравновесных носителей заряда, возбуждаемых светом.

При достаточно низкой плотности электромагнитного излучения, падающего на поверхность полупроводника, можно считать, что взаимодействие фотонов с электронами полупроводника, происходит лишь в виде передачи энергии одного фотона одному электрону. При этом электрон из начального состояния переходит в свободное состояние. Фотоэлектрон может перейтит в зону проводимости, если энергия сообщаемая электрону больше работы выхода, ниже которой фотоэффект не наблюдается. Соответствующая длина волны электромагнитного излучения, раная X==C/Vo. называется длинноволновым порогом фотоэффекта (или красной границей фотоэффекта).

В зависимости от спектральной чувствительности, фоторезисторы делятся на:

1. Для видимой части спектра;

2. Для инфрокрасной части света.

Параметры фоторезистора:

1. Темновой ток;

2. Световой ток;

3. Наибольшее изменение светового тока по истечении гарантийного срока;

4. Фототок;

5. Температурный коэффициент фототока;

6. Рабочее напряжение;

7. Напряжение собственных шумов;

8. Темновое сопротивление(1к0м - 10 МОм);

9. Кратность изменения сопротивления;

10. Интегральная чувствительность;

11. Удельная чувствительность;

12. Пороговая чувствительность;

13. Мощность рассеивания;

14. Сопротивление изоляции;

15. Длина волны, соответствующая максимальной чувствительности (0,5 - 12 мкм);

16. Постоянная времени ( 10 мс - 1 нс);

17. Вольтовая чувствительность (10 кВ/Вт - 1 МВ/Вт );

18. Обнаружительная способность;

19. Температурный коэффициент чувствительности (0,1 - 5 %/К).

Основные характеристики фоторезисторов

1.  Вольт-амперная характеристика - зависимость светового, темнового или фототока (при постоянном световом потоке) от приложенного напряжения.

	мА
			, В

 

Вольт-амперная характеристика фоторезистора имеет, таким образом, линейный характер; линейность нарушается лишь при больших напряжениях на фоторезисторе.

2. 

мА

Световая или люкс-амперная характеристика - зависимость фототока от падающего потока или освещенности (при постоянном напряжении на фотрезисторе)

	, лк

 

При малом потоке светового излучения, фототок зависит от нелинейно, но при больших значениях потока, фототок равен  I = Ф.

3. 

Спектральная характеристика - зависимость фототока от длины волны падающего светового потока (при постоянном напряжении на фоторезисторе).

Интегральная чувствительность - чувствительность фоторезистора к свету сложного спектрального состава.

Следует отметить, что резисторы обладают избирательной способностью по отношению к длине волны падающего излучения, которая обусловлена материалом фоточувствительного слоя ( в основном используют материалы CdS, CdSe).

График зависимости чувствительности от материала фоторезистора.

На графике:

1 - CdS, 2 - CdSe, 3 - PbS, 4 - тв. Раствор PbS-PbSe, 5 - PbSe, 6 - PbSn(Te).

Если к фоторезистору приложено напряжение и он не освещен, то в его цепи будет протекать темновой ток: