Спектральная чувствительность фоторезисторов

Спектральная чувствительность фоторезистора определяется, по существу, его материалом. На рис. 4 представлены зависимости чувствительности некоторых материалов фоторезисторов от длины волны облучающего света (λ). Для сравнения приведена характеристика чувствительности человеческого глаза (пунктирная кривая А) для цветов от фиолетового (0,4 мк) до тёмно – красного (0,75 мк).

Наличие максимума в спектральных характеристиках фотосопротивлений может быть объяснёно следующим образом. При малых длинах волн низкая чувствительность объясняется тем, что облучающий свет полностью поглощается уже в тонком поверхностном слое фоторезистора (поглощение основной решёткой). С увеличением длины волны свет проникает в фоторезистор и светочувствительность при этом повышается, а при некоторой длине волны становится опять равной нулю, так как энергия светового кванта уже недостаточна для того, чтобы освободить электрон.

Чувствительность сернисто-кадмиевого фотосопротивления хорошо совпадает с чувствительностью человеческого глаза, однако максимум этой чувствительности может смещаться введением соответствующих примесей. Максимальная чувствительность фотосопротивления из CdS расположена в области красных лучей, а чувствительность фотосопротивления из PbS- в области инфракрасных лучей (2,8мк).

Рис. 4 - Спектральные характеристики некоторых

фоторезистивных материалов

Соответственно ширина запрещенной зоны в энергетической схеме этих материалов равна для CdS- 2,4 эВ, для PbS- 0,37 эВ.

Фоторезисторы широко используются в схемах защиты контролируемого технологического процесса, сортировки деталей по окраске или размерам, измерения силы света и автоматической регулировке освещённости, дистанционного управления температуры, кино- и фотоаппаратуры. Обозначаются фоторезисторы буквами СФ или ФС (фотосопротивление), за которыми следуют буква и цифра, характеризующая состав материала полупроводника и конструктивное оформление (А – PbS, K – CdS, Г – герметизированная конструкция).

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться со схемой экспериментальной установки (рис. 5).
2. Включить стенд с помощью тумблера «Сеть», расположенного на передней панели стенда.
3. Поставить тумблер «Люкс – ампер – спектр. чувств.» в положение «Люкс – ампер».
4. Снять зависимости последовательно для трёх фоторезисторов СФ2-5, ФСК-1 и СФ3-2. Освещённость фоторезисторов изменять регулятором «Ф» в пределах, указанных на стенде, выбрать максимальную чувствительность микроамперметра для каждого фоторезистора. Результаты занести в таблицу 1, форму которой выбрать произвольной.
5. Поставить тумблер «Люкс – ампер – спектр. чувств.» в положение «Спектр. чувств.».

Рисунок 5 – Схема экспериментальной установки: В – выпрямители;

СФ – светофильтр

1. Снять зависимость спектральной чувствительности последовательно для трёх фоторезисторов СФ3-1 и СФ2-1. Длину волны света задавать с помощью таблицы, расположенной на крышке стенда. Результаты занести в таблицу 2, форму которой выбрать произвольной.
2. Рассчитать величины фотосопротивлений в соответствии с формулами:

1. Построить графики зависимостей:

и .

1. Определить материалы, из которых выполнены фоторезисторы, сформулировать выводы.

Вопросы к коллоквиуму

1. Чем отличается внутренний и внешний фотоэффект?
2. Из каких материалов изготовляются фоторезисторы?
3. Каков механизм электропроводности в фоторезисторах?
4. Почему ток, протекающий через резистор, зависит от частоты падающего светового потока?
5. Как должны изменяться спектральные чувствительности фоторезисторов с понижением температуры?
6. По каким характеристикам можно определить область применения фоторезистора?

Библиографический список.

1. Пасынков, В.В. Материалы электронной техники/ В.В. Пасынков, В.С. Савинков. - М: Высш. шк., 1986. —367 с.
2. Пасынков, В.В. Материалы электронной техники/ В.В. Пасынков. - М.: Высш. шк., 1980. — 406 с.

Работа №5