Фоторезисторы

Фоторезисторы

Приборы, действие которых основано на изменении сопротивления полупроводника под действием света.

В этом случае электроны не освобождаются из вещества, а лишь переходят из заполненной зоны в зону проводимости, увеличивая электропроводность полупроводника. Электропроводность, возникающая под действием света, называется фотопроводностью. Однако не любой свет может вызвать фотопроводимость, а лишь тот, энергия фотонов которого не менее $ω_0$; под $ω_0$ понимают энергию активации, или ширину запрещенной зоны.

Изготавливают фоторезисторы или из чистых полупроводников, или полупроводников с примесями. Чаще всего применяют для этого сульфат свинца (фоторезисторы ФС-А), сульфат кадмия (ФСК-М), сульфид кадмия (ФМ-К) и др.

Фоторезисторы, как и другие фотоэлементы, характеризуются селективным восприятием света, то есть в них свет одинаковой интенсивности, однако разной длины волны вызывает неодинаковые токи.

Так, в фоторезисторах ФС-А, которые используют для работы в инфракрасной части спектра, максимум чувствительности приходится на длину волн 2,1-2,7 мкм, в фоторезисторах ФС-52 – на длину волны 0,52 мкм.

Строение фоторезисторов

Строение фоторезисторов изображено на рисунке ниже:

На изолирующую подложку 1 наносят полупроводниковое вещество 2, на концах ее испарением в вакууме напыляют металлические электроды 3. Эти электроды обеспечивают надежный электрический контакт с полупроводником. Для защиты от вредного воздействия окружающего воздуха фоточувствительной поверхности фоторезистора её покрывают прозрачной пленкой лака.
Особенностью фоторезисторов является отсутствие полярности, то есть они одинаково проводят ток в обоих направлениях.

Вольт-амперная характеристика отмечается отсутствием тока насыщения, она линейная.

Фоторезисторы имеют большую чувствительность (в 105 раз больше, чем фотоэлементы с внешним фотоэффектом) их можно использовать в сравнительно мощных цепях, причем срок службы фоторезисторов практически неограничен.

Фотореле

Фоторезисторы широко применяют в специальных фотореле.

Фотореле

Прибор автоматического управления различными установками, использующий безынерционность фотоэффекта, то есть он практически мгновенно реагирует на световое воздействие или его изменение.

Простое фотореле представляет собой следующую схему:

Если световой поток $Ф$ падает на фоторезистор, то в цепи I проходит такой ток, при котором электромагнит в этой цепи удерживает железный якорь $K_1$, и ключ $К_2$ в кругу II разомкнут. Если какое-то тело, движущееся (например, на конвейере), перекроет световой поток, то ток в цепи II снизится, пружина П оторвет якорь $К_1$ от электромагнита и запрет ключ $К_2$, в цепи II начнут работать включенные в неё приборы: звонок, счетчик и т. п.

Применения фотореле чрезвычайно разнообразны. Оно включает и выключает в нужное время освещение улиц, сортирует различные детали по форме и размеру, мгновенно останавливает станок, если рука человека окажется в опасной зоне перекрыв ход света.
В частности, на шахтах оно используется для контроля перемещения вагонетки, в устройствах автоматизации процесса отката и погрузки угля в железнодорожные вагоны, определения уровня загрузки бункеров и т. д.

Не знаете, где заказать написание статьи по физике на заказ? Авторы Студворк к вашим услугам!

Тест по теме «Фоторезисторы»