Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом (фоторезисторы).

Фоторезистор - полупроводниковый прибор, обладающий свойством изменять свое электрическое сопротивление под воздействием оптического излучения. Через фоторезистор, включенный в электрическую цепь, содержащую источник постоянного тока, протекает электрический ток.

При облучении фоторезистора ток увеличивается в результате появления фототока, который пропорционален уровню воздействующего сигнала и совсем не зависит от полярности приложенного к фоторезистору напряжения. Появление фототока в фоторезисторе используется для регистрации излучений.

Для изготовления фоторезисторов используют Se, Te, Ge (чистый либо легированный Au, Cu или Zn), Si, PbS, PbSe, PbTe, InSb, InAs, CdS, CdSe, HgCdTe. Характерная особенность этих полупроводниковых материалов – малая ширина запрещенной зоны (например, у InSb она составляет 0,18 эв). Полупроводник наносят в виде тонкого слоя на стеклянную или кварцевую подложку либо вырезают в виде тонкой пластинки из монокристалла. Слой фоторезистора (пластинку) снабжают двумя контактами (электродами). Подложку с фоточувствительным слоем и электроды фоторезистора помещают в защитный корпус.

Параметры фоторезистора: интегральная чувствительность, определяемая как отношение изменения напряжения на единицу мощности попадающего излучения при номинальном значении напряжения питания, составляет 103–108 в/вт; порог чувствительности, величина минимального сигнала, регистрируемого фоторезистором, отнесённая к единице полосы рабочих частот, достигает 10-12 вт/гц 1/2 постоянная времени, характеризующая инерционность фоторезистора, лежит в пределах 10-3–10-8 сек.

Для повышения порога чувствительности и расширения рабочего диапазона длин волн принимаемого излучения фоточувствительный слой некоторых фоторезисторов подвергают охлаждению. Так, охлаждение фоторезистора из PbS до 78 К позволяет на порядок повысить пороговую чувствительность и расширить диапазон длин волн принимаемого излучения с 3,3 мкм до 5 мкм; с глубоким охлаждением (до 4 К) фоторезисторы из Ge, легированного Zn, доводят границу его спектральной чувствительности до 40 мкм.

Применения фоторезисторов

1. Пожарные датчики открытого пламени, помехоустойчивы к естественному и искусственному освещению.

2. Пожарные датчики для обнаружения дыма, промышленные и квартирные, с высокой помехоустойчивостью к оптическим и электромагнитным помехам.

3. Датчики пересечения ИК-луча, для охранной сигнализации и промышленности с высокой помехоустойчивостью к оптическим помехам.

4. Датчики качества и контроля непрерывности горения газовых факелов в промышленных котлах, крупных энергетических и технологических установках.

5. Датчики контроля загрязнения воды для систем удаления шлама при водоподготовке на теплоэлектростанциях.

6. Приборы для измерения длины металлического проката на различных скоростях до 10 м/сек с высокой точностью до 0.04 м при длине до 10 м.

7. Измерители мощности импульсных ультрафиолетовых лазеров, фотоприемники для измерения распределения энергии по сечению пучка ультрафиолетового лазера.

8. Устройства для фотоприборов, измеряющих концентрацию сахара в жидкостях, и измеряющих влажность по отраженому свету от поверхности объекта.

9. Устройства и фоторезисторы для многоспектрального параллельного оптического анализа в цветной металлургии, геологии, для аэрокосмонавтики, и в других высокотехнологичных областях для научных исследований и контроля промышленных процессов.

Дата добавления: 2015-07-08