Что такое фотосопротивление: фотосопротивление | это… Что такое фотосопротивление?

Фоторезисторы. Виды и работа. Применение и особенности

Фоторезисторы — это резисторы, у которых меняется сопротивление в зависимости от действия света на светочувствительную поверхность. Сопротивление не зависит от величины напряжения, в отличие от обычного резистора.

В основном фотосопротивления применяются для индикации или отсутствия света. В полной темноте сопротивление фоторезистора имеет большую величину, достигающую иногда до 1 мегаома. При воздействии на датчик (чувствительную часть фоторезистора) светового потока, его сопротивление в значительной степени снижается, и зависит от интенсивности освещенности. Величина сопротивления при этом может упасть до нескольких Ом.

Длина световой волны оказывает влияние на чувствительность фотосопротивления. Они применяются в различных устройствах, но не являются такими популярными, как фототранзисторы и фотодиоды. В некоторых зарубежных странах запрещено применение фотосопротивлений, так как в них содержится кадмий или свинец, вредные по экологическим требованиям.

Быстродействие фоторезисторов незначительное, поэтому они действуют только на низких частотах. В новых конструкциях устройств фоторезисторы редко применяются. Их можно встретить в основном при ремонте старых устройств.

Для проверки фотосопротивления к нему подключают мультитестер. Без света его значение сопротивления должно быть значительным, а при его освещении оно сильно падает.

 

Виды и принцип действия

По материалам изготовления фоторезисторы делятся на виды:

• С внутренним фотоэффектом.
• С внешним фотоэффектом.

При изготовлении фотосопротивлений с внутренним фотоэффектом применяют нелегированные вещества: германий или кремний.

При попадании на чувствительную часть фотоны воздействуют на электроны и заставляют их двигаться в зону проводимости. В итоге в материале возникает значительное число электронов, вследствие чего повышается электропроводность, а значит и снижается сопротивление.

Фоторезисторы с возникновением внешнего фотоэффекта изготавливают из смешанных материалов, в которые входят легирующие добавки. Эти вещества создают обновленную энергетическую зону сверху валентной зоны, насыщенной электронами, нуждающимися в меньшем количестве энергии для осуществления перехода в проводимую зону, с помощью энергетической щели малого размера. В результате фотосопротивление становится чувствительным к разной длине световой волны.

Несмотря на вышеописанные особенности этих видов, оба вида снижают сопротивление при освещении. При повышении интенсивности освещения снижается сопротивление. Поэтому, получается обратная зависимость сопротивления от света, причем нелинейная.

На электрических схемах фотосопротивления обозначаются:

 

Чувствительность и длина световой волны

Длина волны света оказывает влияние на чувствительность фотосопротивления. Если величина длины световой волны выходит за пределы диапазона работы, то освещенность уже не оказывает влияния на такой резистор, и он становится нечувствительным в этом интервале длин световых волн.

Разные материалы обладают различными спектральными графиками отклика волны. Фотосопротивления с внешней зависимостью чаще всего используются для значительной длины волны, с приближением к инфракрасному излучению. При эксплуатации светового резистора в этом диапазоне следует быть осторожным, во избежание чрезмерного нагрева, который влияет на показания измерения сопротивления в зависимости от степени нагревания.

Чувствительность фотосопротивления

Фоторезисторы обладают меньшей чувствительностью, по сравнению с фототранзисторами и фотодиодами, которые являются полупроводниковыми приборами, с управлением заряженными частицами от светового луча, посредством р-n перехода. У фотосопротивлений нет полупроводникового перехода.

При нахождении интенсивности света в стабильном диапазоне, сопротивление фоторезистора может все равно меняться в значительной степени из-за изменения величины температуры, так как она также оказывает большое влияние на сопротивление. Это свойство не позволяет использовать фоторезистор для измерения точной интенсивности света.

Инертность

Еще одним уникальным свойством обладает фотосопротивление. Оно состоит в том, что существует время задержки между изменением сопротивления и освещения, что называется инертностью прибора.

Для значительного падения сопротивления от воздействия луча света необходимо затратить время, равное около 10 миллисекунд. При обратном действии для восстановления значения сопротивления понадобится около 1 секунды.

Благодаря этому свойству такой резистор не применяется в устройствах с необходимостью учета резких скачков освещенности.

Свойства и конструктивные особенности

Фотопроводность впервые обнаружили у элемента Селена. Затем были найдены и другие материалы с подобными свойствами. Фоторезисторы из сульфида кадмия являются наиболее популярными и имеют обозначение СDS-фоторезистора. Сегодня фотосопротивления производятся и из антимонида индия, сульфида свинца, селенида свинца.

Для производства фотосопротивлений из сульфида кадмия, порошок высокой степени очистки смешивают с веществами инертного действия. Далее, смесь спрессовывают и спекают.

На основание с электродами в вакууме напыляют светочувствительный слой в форме извилистой дорожки. Далее, это напыленное основание размещают в пластиковую или стеклянную оболочку, во избежание предотвращения попадания пыли и грязи на чувствительный элемент.

Спектральный график отклика чувствительного сульфида кадмия сочетается с временем отклика глаза человека. Длина волны света наибольшей чувствительности равна 600 нанометров. Это соответствует видимому спектру. Устройства с содержанием кадмия или свинца запрещены во многих зарубежных странах.

Сфера использования фоторезисторов

Такой вид светочувствительных сопротивлений применяется в виде датчиков света, если необходимо определять отсутствие или наличие света, либо фиксацию значения интенсивности освещения. Таким примером служит автоматическая система включения освещения улиц, а также работа фотоэкспонометра.

Световое реле для освещения улиц

В виде примера на схеме изображено уличное фотореле освещения. Эта система включает освещение улиц в автоматическом режиме, при наступлении темного времени суток, и отключает его при наступлении светлого времени. Такую схему можно применять для любых автоматических систем освещения.

При падении луча света на фоторезистор, его сопротивление снижается, становится значительным падение напряжения на переменном сопротивлении R2, транзистор VТ1 открывается. Коллектор этого транзистора соединен с базой VТ2 транзистора, который в это время закрыт, и реле отключено. При наступлении темноты сопротивление фоторезистора повышается, напряжение на переменном сопротивлении снижается, а транзистор VТ1 закрывается. Транзистор VТ2 открывается и выдает напряжение на реле, подключающее лампу освещения.

Похожие темы:

• Оптроны. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
• Фотоэлементы. Виды и устройство. Работа и применение
• Свойства полупроводников. Устройство и работа. Применение
• Солнечные элементы. Виды и работа. Применение и особенности
• Фототранзисторы. Устройство и работа. Применение и особенности
• Фотодиоды. Виды и устройство. Работа и характеристики

2. Фотосопротивления (фоторезисторы)

Фотосопротивление
— это полупроводниковый прибор, в котором
электрическое сопротивление изменяется
под действием электромагнитного
излучения. На рис.2 схематически изображено
устройство фоторезистора. На изолирующую
подкладку 1 наносится тонкий слой
полупроводника 2.

Рис. 2

По
краям этого слоя нано­сятся металлические
элек­троды 3 (обычно напыленного в
вакууме).

Фоторезистор
обычно помещается в защитный корпус с
открытым окошком, через которое освещается
слой полупроводника. Для предохранения
полупроводникового слоя от вредных
воздействий внешней среды его покрывают
прозрачным лаком. Фоторезистор включается
в цепь последовательно с источником
тока. В отсутствии освещения через
фоторезистор проходит так называемый
темновой ток I_т.
При освещении фоторезистора ток в цепи
возрастает. Ток, который появляется в
цепи в результате освещения фоторезистора,
называется фототоком. Сила фототока
зависит от величины светового потока,
падающего на фоторезистор, от длины
волны падающего света, от температуры
фоторезистора и от приложенного
напряжения. Фоторезисторы обладают
инерционностью. Определенная сила тока
в цепи с фоторезистором при его освеще­нии
устанавливается в цепи не мгновенно, а
лишь через некоторый промежуток времени.
Поэтому они мало пригодны в случае
высокочастотной пульсации света.

Для
характеристики фоторезистора и возможной
области его применения вводится ряд
параметров. Важнейшими из них являются:
интегральная и спектральная
чувствительности, вольтамперная
характеристика, рабочее напряжение,
световая характеристи­ка, отношение
темнового сопротивления r_т
к
световому R_ф
и др. Световая характеристика фоторезистора
нелинейная (рис.З).

Она
выражает зависимость фототека от
величины светового потока, падающего
на фоторезистор. Эта зависимость может
быть выражена формулой, в которой 
и n
зависят от свойств фоторезистора

I

I_ф

_ф
=Ф
ⁿ

Рис.
3

Как
правило, интегральной чувствительностью

называют чувствительность к световому
потоку от стандартного источника света.

=
I_ф/Ф,
(8)

где
I_ф
—
фототок;
Ф
— световой поток.

Строго
говоря, интегральная чувствительность
определяется производной dI_ф/dФ
в
каждой точке световой характеристики.
Поэтому интегральная чувствительность
не является постоянной для данного
фоторезистора. Она убывает с возрастанием
светового потока. Спектральная
чувствительность характеризуется
величиной фототока при действии на
фоторезистор единицы лучевого потока
определенной длины при определенном
приложенном к нему напряжении. Спектральные
характеристики имеют обычно ярко
выраженный максимум, соответствующий
интервалу длин волн, к которому данное
фотосопротивление наиболее чувствительно.
ВАХ у большинства фоторезисторов имеют
вид прямых, проходящих через начало
координат.

Фототок
I_ф,
возникающий в фоторезисторе при данном
напряжении определяется как разность
тока при его освещении i_cb
и
темнового i_t
тока.

I_Ф
= i_cb
—
i_t
(9)

Фоторезисторы
находят широкое применение в автоматике
и сигнализации, в системах контроля за
качеством обработки поверхностей, в
оптической спектроскопии и др. областях
науки и техники.

Фоторезистор – определение, работа, типы и применение

Резисторы Резисторы Типы резисторов на основе сопротивления Фиксированный резистор Переменная резистор Проволочная обмотка резистор углерод композиционный резистор углеродная пленка резистор Металлопленка резистор Оксид металла пленочный резистор Металлическая глазурь резистор Фольговый резистор Что такое потенциометр? Реостат Термистор Магнеторезистор Фоторезистор Гумистор Сила чувствительный резистор Цвет резистора код Серия и параллельные цепи резисторов Резистор с нулевым сопротивлением

Электроника устройства и схемы >> Пассивные Компоненты >> Резисторы >> Фоторезистор Фоторезистор определение Название фоторезистор представляет собой комбинацию слова: фотон (частицы света) и резистор. Фоторезистор тип резистора, который сопротивление уменьшается при увеличении интенсивности света. В Другими словами, протекание электрического тока через фоторезистор увеличивается при увеличении интенсивности света. Фоторезисторы также иногда называют LDR (Light Dependent Resistor), полупроводниковый фоторезистор, фотопроводник или фотоэлемент. Фоторезистор меняет свой сопротивление только при воздействии света. Как фоторезистор работает? Когда свет падает на фоторезистор, какая-то валентность электроны поглощают энергию от света и разрывает связь с атомами. Валентность электроны, разрывающие связь с атомами, называются свободными электроны. При подаче световой энергии на фоторезистор сильно увеличен, большое число валентностей электроны получают достаточно энергии от фотонов и разрушают связи с родительскими атомами. Большое количество валентностей электроны, которые разрывают связь с родительскими атомами, будут переходит в зону проводимости. Электроны в зоне проводимости не принадлежит ни одному атому. Следовательно, они свободно перемещаются из одного место в другое место. Электроны, которые свободно перемещаются из одного места в другое место называются свободными электронами. Когда валентный электрон покинул атом, вакансия создается в определенном месте атома из которую покинул электрон. Эта вакансия называется дыркой. Следовательно свободные электроны и дырки генерируются парами. Свободно движущиеся электроны из одного места в другое место переносят электрический ток. В аналогичным образом дырки, движущиеся в валентной зоне, несут электрический ток. Точно так же и свободные электроны, и дырки будут проводить электрический ток. Количество протекающего электрического тока через фоторезистор зависит от количества заряда генерируются носители (свободные электроны и дырки). При подаче световой энергии на увеличивается фоторезистор, количество генерируемых носителей заряда в фоторезисторе тоже увеличивается. В результате электрический ток, протекающий через фоторезистор, увеличивается. Увеличение электрического тока означает уменьшение в сопротивлении. Таким образом, сопротивление фоторезистора снижается при увеличении интенсивности применяемого света. Фоторезисторы изготовлены из высокоомного полупроводника Например, кремний или германий. Они также сделаны из других материалы, такие как сульфид кадмия или селенид кадмия. При отсутствии света фоторезисторы действует как материалы с высоким сопротивлением, тогда как в присутствии свет, фоторезисторы действуют как материалы с низким сопротивлением. Типы фоторезисторов на основе материала, из которого они изготовлены Фоторезисторы делятся на два типа в зависимости от материала, использованного для их изготовления: Внутренний фоторезистор Внешний фоторезистор Собственные фоторезисторы изготовлены из чистые полупроводниковые материалы, такие как кремний или германий. внешняя оболочка любого атома способна удерживать до восьми валентные электроны. Однако в кремнии или германии каждый атом состоит всего из четырех валентных электронов. Эти четыре валентности электроны каждого атома образуют четыре ковалентные связи с соседние четыре атома, чтобы полностью заполнить самую внешнюю оболочку. В результате ни один электрон не остается свободным. Когда мы применяем световую энергию к внутреннему фоторезистор, только небольшое количество валентных электронов получает достаточно энергии и становится свободным от родительского атома. Следовательно, образуется небольшое количество носителей заряда. В результате только небольшой электрический ток течет через собственное фото резистор. Мы уже знаем, что увеличение электрический ток означает уменьшение сопротивления. во внутреннем фоторезисторов, сопротивление немного уменьшается с увеличение световой энергии. Следовательно, собственные фоторезисторы менее чувствительны к свету. Поэтому они ненадежны для практических приложений. Внешние фоторезисторы изготовлены из посторонние полупроводниковые материалы. Рассмотрим пример Внешний фоторезистор, который сделан из комбинации кремния и примесных (фосфорных) атомов. Каждый атом кремния состоит из четырех валентных электронов, а каждый атом фосфора состоит из пяти валентных электроны. Четыре валентных электрона атома фосфора образуют четыре ковалентные связи с соседними четырьмя кремниевыми атомы. Однако пятый валентный электрон фосфора атом не может образовать ковалентную связь с атомом кремния потому что атом кремния имеет только четыре валентных электрона. Следовательно, пятый валентный электрон каждого атома фосфора становится свободным из атома. Таким образом, каждый атом фосфора образует свободный электрон. Образовавшийся свободный электрон будет сталкивается с валентными электронами других атомов и делает их бесплатно. Точно так же один свободный электрон порождает несколько свободные электроны. Поэтому добавление небольшого количества примеси атомы (фосфора) генерируют миллионы свободных электронов. Во внешних фоторезисторах уже есть большое количество носителей заряда. Поэтому предоставление небольшого количества световой энергии порождает еще большее количество носителей заряда. Таким образом, электрический ток быстро увеличивается. Увеличение электрического тока означает уменьшение в сопротивлении. Следовательно, сопротивление внешней фоторезистор быстро уменьшается с небольшим увеличением приложенная световая энергия. Внешние фоторезисторы надежны для практические приложения. Фоторезистор символ Американский стандартный символ и Международный стандартный символ фоторезистора показан на рисунок ниже. Приложения фоторезисторов Фоторезисторы используются в уличных фонарях для управления свет должен включаться и когда свет должен выключаться. Когда окружающий свет падает на фоторезистор, это вызывает уличный фонарь выключить. Когда нет света, фоторезистор приводит к включению уличного освещения. Это уменьшает трата электроэнергии. Они также используются в различных устройствах, таких как устройства сигнализации, солнечные уличные фонари, ночные фонари и радиочасы. Преимущества и недостатки фоторезистора Преимущества фоторезистора Малый размер Низкая стоимость Легко переносить из одного места в другое. Недостатки фоторезистора Точность фоторезистора очень низкая.

Основы фоторезистора: типы, принцип действия и применение

В статье представлены основные характеристики и принципы работы фоторезистора, включая принцип работы и конструктивный принцип. Существует три типа фоторезисторов: ультрафиолетовые фоторезисторы, инфракрасные фоторезисторы, фоторезисторы видимого света. Схема затемнения и выключатель света — два применения фоторезистора.

Рефераты

Существует три типа фоторезисторов: ультрафиолетовые фоторезисторы, инфракрасные фоторезисторы, фоторезисторы видимого света. Обычно используемыми материалами являются сульфид кадмия, селен, сульфид алюминия, сульфид свинца и сульфид висмута. Принцип работы фоторезистора основан на внутреннем фотоэффекте. Светочувствительные резисторы образованы путем монтажа выводов электродов на обоих концах полупроводникового светочувствительного материала и помещения их в корпус трубки с прозрачным окном. Схема затемнения и выключатель света — два применения фоторезистора.

Каталог

I. Введение

 

Рис. 1. Фоторезистор

Фоторезистор также известен как фоторезистор (сокращенно LDR) или фотопроводник. Обычно используемыми материалами являются сульфид кадмия, селен, сульфид алюминия, сульфид свинца и сульфид висмута. Эти производственные материалы обладают тем свойством, что значение сопротивления быстро уменьшается при облучении светом определенной длины волны. Это связано с тем, что все носители, генерируемые светом, участвуют в проводимости и совершают дрейфовое движение под действием внешнего электрического поля. Электроны движутся к положительному полюсу источника питания, а дырки перемещаются к отрицательному полюсу источника питания, так что сопротивление фоторезистора быстро уменьшается.

Фоторезистор — это специальный резистор, изготовленный из полупроводниковых материалов, таких как сульфированные или селенированные прокладки, принцип работы которого основан на внутреннем фотоэлектрическом эффекте. Чем сильнее свет, тем ниже значение сопротивления. По мере увеличения интенсивности света значение сопротивления быстро уменьшается, и значение сопротивления яркого света может составлять всего 1 кОм или меньше. Фоторезистор очень чувствителен к свету. Когда нет света, фоторезистор находится в состоянии высокого сопротивления, а сопротивление в темноте обычно составляет до 1,5 МОм.

Фоторезистор представляет собой тип резистора, изготовленного с использованием фотопроводящего эффекта полупроводника для изменения значения его сопротивления в зависимости от интенсивности падающего света. Его также называют фотопроводящим детектором; уменьшается интенсивность падающего света, затем снижается сопротивление; падающий свет слабый, а сопротивление увеличивается. Есть еще фоторезистор. Когда падающий свет слаб, сопротивление уменьшается; падающий свет сильный, сопротивление увеличивается.

Фоторезисторы обычно используются для измерения освещенности, управления освещенностью и фотоэлектрического преобразования (преобразования изменений света в изменения электричества). Обычно используемый фоторезистор представляет собой фоторезистор из сульфида кадмия, который изготовлен из полупроводникового материала. Чувствительность фоторезистора к свету (то есть его спектральные характеристики) очень близка к реакции человеческого глаза на видимый свет (0,4~0,76) мкм. При проектировании схемы управления освещением в качестве источника управляющего света используется свет ламп накаливания (маленьких электрических шариков) или естественный свет, что значительно упрощает конструкцию.

II. Технические характеристики

Как правило, фоторезистор выполнен в виде листа для поглощения большего количества световой энергии. При облучении светом в полупроводниковой пластине (фоточувствительном слое) возбуждается электронно-дырочная пара, которая участвует в проводимости и увеличивает ток в цепи. Для получения высокой чувствительности на электроде фоторезистора часто используется гребенчатый рисунок, который формируется осаждением из паровой фазы металла, например золота или индия, на фотопроводящую пленку под определенной маской. Структура общего фоторезистора показана ниже.

 

Рисунок 2. Структура обычного фоторезистора

Фоторезистор обычно состоит из фоточувствительного слоя, стеклянной подложки (или полимерной влагозащитной пленки) и электродов. Фоторезисторы обозначаются на схеме буквами «R» или «RL», «RG».

Фоторезистор изготовлен из сульфида кадмия (CdS). Он разделен на корпус из эпоксидной смолы и металлический корпус, оба из которых являются проволочными (тип DIP). Фоторезисторы в эпоксидной упаковке делятся на Ø3мм, Ø4мм, Ø5мм, Ø7мм, Ø11мм, Ø12мм, Ø20мм, Ø25мм в зависимости от диаметра керамической подложки.

III. Параметры и характеристики

По спектральным характеристикам фоторезисторы можно разделить на три типа фоторезисторов: ультрафиолетовые фоторезисторы, инфракрасные фоторезисторы и фоторезисторы видимого света.

1.  Основные параметры

(1) Фототок и яркостное сопротивление. При определенном приложенном напряжении протекающий ток называется фототоком при облучении светом, а отношение приложенного напряжения к фототоку называется яркостным сопротивлением, которое обычно выражается как «100LX».

(2) Темновой ток и темновое сопротивление. При определенном приложенном напряжении фоторезистор называется темновым током, когда нет света. Отношение приложенного напряжения к темновому току называется темновым сопротивлением и обычно выражается как «0LX» (сила света измеряется с помощью измерителя освещенности, и его единицей измерения является слабое люкс).

(3) Чувствительность. Чувствительность относится к относительному изменению значения сопротивления (сопротивление в темноте), когда фоторезистор не освещается светом, и значения сопротивления (сопротивление при ярком освещении) при освещении светом.

(4) Спектральная характеристика. Спектральную характеристику также называют спектральной чувствительностью, которая относится к чувствительности фоторезистора при облучении монохроматическим светом с различными длинами волн. Если построить график чувствительности на разных длинах волн, можно получить кривую спектрального отклика.

(5) Характеристики освещения. Характеристики освещения относятся к характеристикам выходного электрического сигнала фоторезистора в зависимости от освещения. Из кривой световой характеристики фоторезистора видно, что с увеличением интенсивности света значение сопротивления фоторезистора начинает быстро уменьшаться. При дальнейшем увеличении интенсивности света изменение значения сопротивления уменьшается, а затем постепенно становится плавным. В большинстве случаев эта характеристика нелинейна.

(6) Вольт-амперная характеристика. При определенном освещении зависимость между напряжением и током, приложенным к фоторезистору, называется вольт-амперной характеристикой. При заданном смещении, чем больше интенсивность света, тем больше фототок. При определенной интенсивности света, чем больше приложенное напряжение, тем больше фототок. Однако бесконечно повышать напряжение нельзя, так как любой фоторезистор ограничен номинальной мощностью, максимальным рабочим напряжением и номинальным током. Превышение максимального рабочего напряжения и максимального номинального тока может привести к необратимому повреждению фоторезистора.

(7) Температурный коэффициент. На фотоэлектрический эффект фоторезистора сильно влияет температура. Некоторые фоторезисторы имеют более высокую фотоэлектрическую чувствительность при низких температурах, но более низкую чувствительность при высоких температурах.

(8) Номинальная мощность. Под номинальной мощностью понимается мощность, которую фоторезистор может потреблять в определенной линии. При повышении температуры потребляемая мощность уменьшается.

2.  Частотные характеристики

Когда фоторезистор облучается импульсным светом, фототоку требуется время, чтобы достичь стабильного значения. После того, как свет остановлен, фототок не сразу становится равным нулю, что является характеристикой временной задержки фоторезистора. Из-за различных характеристик задержки фоточувствительности и сопротивления различных материалов различаются и их частотные характеристики. Частота использования сульфида свинца намного выше, чем у сульфида кадмия, но задержка большинства фоторезисторов относительно велика, поэтому его нельзя использовать в приложениях, требующих быстрого отклика.

IV. Как работает фоторезистор?

1.  Принцип работы

Принцип работы фоторезистора основан на внутреннем фотоэлектрическом эффекте. Светочувствительные резисторы образованы путем монтажа выводов электродов на обоих концах полупроводникового светочувствительного материала и помещения их в корпус трубки с прозрачным окном. Для повышения чувствительности два электрода часто имеют форму гребенки. Материалы, используемые для изготовления фоторезисторов, в основном представляют собой полупроводники, такие как сульфиды металлов, селениды и теллуриды. Нанесение покрытия, напыление, спекание и другие методы используются для изготовления очень тонкого фоторезистора и гребенчатого омического электрода на изолирующей подложке. Выводы соединены и загерметизированы в герметичном корпусе со светопропускающим зеркалом для предотвращения влияния влаги на его чувствительность. После того как падающий свет исчезнет, ​​электронно-дырочные пары, образованные фотонным возбуждением, рекомбинируют, и сопротивление фоторезистора вернется к исходному значению. Когда к металлическим электродам на обоих концах фоторезистора приложено напряжение, через него проходит ток. Когда фоторезистор облучается светом с определенной длиной волны, ток будет увеличиваться с увеличением интенсивности света, тем самым достигается фотоэлектрическое преобразование. Фоторезистор не имеет полярности и является чисто резистивным устройством. Он может использоваться как с постоянным напряжением, так и с переменным напряжением. Проводимость полупроводника зависит от количества носителей в зоне проводимости полупроводника.

 

Рис. 3. Схема фоторезистора

2.  Принцип конструкции

Фоторезисторы представляют собой специальные резисторы, изготовленные из вулканизированных или селенизированных полупроводниковых материалов. Поверхность также покрыта влагозащитной смолой, обладающей фотопроводящим эффектом. Принцип работы фоторезистора основан на внутреннем фотоэффекте, то есть выводы электродов закреплены на обоих концах полупроводникового светочувствительного материала, а фоторезистор выполнен путем его упаковки в корпус трубки с прозрачным окном. Для повышения чувствительности два электрода часто имеют форму гребня.

Проводимость полупроводника зависит от количества носителей в зоне проводимости полупроводника. Когда фоторезистор освещается, электроны в валентной зоне поглощают энергию фотона, а затем переходят в зону проводимости и становятся свободными электронами. При этом образуются дыры. Появление электронно-дырочной пары уменьшает удельное сопротивление. Чем сильнее свет, тем больше фотогенерируемых электронно-дырочных пар и тем меньше значение сопротивления. Когда на фоторезистор подается напряжение, ток, протекающий через фоторезистор, увеличивается с увеличением освещенности. Падающий свет исчезает, электронно-дырочная пара постепенно рекомбинирует, сопротивление постепенно возвращается к исходному значению, а ток постепенно уменьшается.

Фоторезистор очень чувствителен к свету. Когда нет света, фоторезистор находится в состоянии высокого сопротивления, а сопротивление в темноте обычно составляет до 1,5 МОм. При наличии света в материале возбуждаются свободные электроны и дырки, и его сопротивление уменьшается. По мере увеличения интенсивности света значение сопротивления быстро уменьшается, и значение сопротивления яркого света может составлять всего 1 кОм или меньше.

Световые характеристики фоторезистора в большинстве случаев нелинейны, линейны только в небольшом диапазоне, а значение сопротивления фоторезистора имеет большой разброс (изменение сопротивления, большая неравномерность диапазона).

Чувствительность фоторезистора относится к относительному изменению значения сопротивления (темнового сопротивления) фоторезистора, когда он не подвергается воздействию света, и значения сопротивления (яркого сопротивления), когда он подвергается воздействию света. Отношение темнового сопротивления к световому сопротивлению фоторезистора примерно 1500:1. Чем больше темновое сопротивление, тем лучше. Подайте напряжение смещения постоянного или переменного тока на фоторезистор. Фоторезистор MG подходит для видимого света. Он в основном используется в различных схемах автоматического управления, фотоэлектрическом подсчете, фотоэлектрическом отслеживании, электрических лампах управления освещением, автоматической экспозиции камер и схемах автоматической регулировки яркости цветных телевизоров.

V. Классификация

Разделенные полупроводниковым материалом: собственный фоторезистор, легированный фоторезистор. Последний имеет стабильную работу и хорошие характеристики, поэтому используется в основном.

По спектральным характеристикам фоторезистор можно разделить на три типа фоторезисторов:

1. Ультрафиолетовый фоторезистор: более чувствительный к ультрафиолетовому свету, включая фоторезисторы из сульфида кадмия, селенида кадмия и т. д.

2. Инфракрасный фоторезистор : в основном сульфид свинца, теллурид свинца, селенид свинца. Фоточувствительные резисторы, такие как антимонид индия, широко используются в наведении ракет, астрономическом обнаружении, бесконтактных измерениях, обнаружении повреждений человека, инфракрасной спектроскопии, инфракрасной связи и других оборонных, научных исследованиях, а также в промышленном и сельскохозяйственном производстве.

3. Фоторезистор видимого света: включая фоторезисторы из селена, сульфида кадмия, селенида кадмия, теллурида кадмия, арсенида галлия, кремния, германия и сульфида цинка. Он в основном используется в различных фотоэлектрических системах управления, таких как фотоэлектрическое автоматическое открытие и закрытие порталов, автоматическое включение и выключение ходовых огней, уличных фонарей и других систем освещения, устройства автоматической подачи и автоматического отключения воды, механические автоматические устройства защиты, и «детекторы положения», устройство автоматического экспонирования камеры, фотоэлектрический счетчик, датчик дыма, фотоэлектрическая система слежения и т. д.

VI. Заявка

Фоторезистор представляет собой полупроводниковый светочувствительный прибор. В дополнение к его высокой чувствительности, быстрой скорости отклика, хорошим спектральным характеристикам и хорошей постоянству значения r, он может поддерживать высокую стабильность и надежность в суровых условиях с высокой температурой и влажностью, что может широко использоваться в камерах, солнечных садовых светильниках, газонные светильники, детекторы валюты, кварцевые часы, музыкальные чашки, подарочные коробки, мини-ночники, фотоакустические переключатели управления, автоматические выключатели уличного освещения и различные игрушки управления освещением, освещение управления освещением, лампы и другие автоматические выключатели света Поле управления. Несколько типичных схем применения приведены ниже.

1.  Схема диммирования

 

Рис. 4. Типовая схема диммирования управления освещением

Рис. 4 представляет собой типичную схему диммирования управления освещением. Его принцип работы таков: когда окружающий свет становится слабым, сопротивление фоторезистора увеличивается, так что увеличивается разделенное напряжение, подаваемое на конденсатор С, и затем достигается цель увеличения напряжения на лампе. И наоборот, если окружающий свет станет ярче, значение сопротивления RG уменьшится, что вызовет уменьшение угла проводимости тиристора, а вместе с этим уменьшится и напряжение на лампе.

Выпрямительный мост, указанный в приведенной выше схеме, должен представлять собой пульсирующее постоянное напряжение, которое не может быть отфильтровано конденсатором в плавное постоянное напряжение.

2.  Выключатель света

Существует много форм цепей выключателей, управляемых светом, с релейным выходом, в которых в качестве основных компонентов используются фоторезисторы, такие как самоблокирующееся яркое возбуждение, темновое возбуждение, точное возбуждение светом и темное возбуждение. Несколько типовых схем приведены ниже.

 

Рис. 5. Простая схема переключения реле темнового возбуждения

На Рис. 5 представлена ​​простая схема переключения реле темнового возбуждения. Принцип его работы: при снижении освещенности до заданного значения включается VT1 за счет роста сопротивления фоторезистора, ток возбуждения VT2 приводит в действие реле, нормально открытый контакт замыкается, а нормально замкнутый открывается для обеспечения внешнего управления цепями.

 

Рис. 6. Схема прецизионного реле задержки темнового возбуждения

На рис. 6 показана схема прецизионного переключателя реле времени темнового возбуждения. Принцип его работы: когда освещенность падает до заданного значения, потенциал инвертирующего вывода ИМС ОУ увеличивается за счет роста сопротивления фоторезистора, и его выход возбуждает ТН на включение. Ток возбуждения ТН заставляет реле сработать, а нормально разомкнутый контакт замкнут. Нормально замкнутый контакт размыкается для управления внешней цепью.

VII. Преимущество и недостаток

1.  Преимущество

(1) Внутренний фотоэлектрический эффект не имеет ничего общего с электродом (связан только с фотодиодом), то есть можно использовать источник питания постоянного тока;

(2) Чувствительность зависит от полупроводникового материала и длины волны падающего света;

(3) Покрыт эпоксидной смолой, Хорошая надежность, Малый объем, Малая чувствительность, Быстрый отклик, Хорошие спектральные характеристики.

2.  Недостаток

(1) Плохая линейность фотоэлектрического преобразования при сильном освещении;

(2) Процесс фотоэлектрической релаксации более длительный. То есть после светового облучения фотопроводимость полупроводников постепенно увеличивается со временем освещения и через некоторое время достигает стационарного значения. После прекращения света фотопроводимость постепенно уменьшается;

(2) Частотная характеристика (способность устройства обнаруживать быстро меняющиеся световые сигналы) очень низкая;

(2) На него сильно влияет температура, а скорость отклика невысокая.