Основные характеристики и параметры фоторезистора
Вопът-амперная характеристика — это зависимость тока I через фоторезистор от напряжения и, приложенного к его выводам, при различных значениях светового потока Ф (рис. 6.21, в). Ток при Ф = 0 называется темновым током 1Т, при Ф > 0 — общим током /общ. Разность этих токов равна фототоку:
(6.46)
Энергетическая характеристика — это зависимость фототока (фоторезистора) от светового потока при U = const (рис. 6.21, г). В области малых Ф она линейна, а при увеличении Ф рост фототока замедляется из-за возрастания вероятности рекомбинаций носителей заряда через ловушки и уменьшения их времени жизни. Энергетическая характеристика иногда называется люкс-амперной, тогда по оси абсцисс откладывается не световой поток, а освещенность Е в люксах.
Чувствительность. Для фоторезисторов чаще используют токовую чувствительность S, под которой понимают отношение фототока (или его приращения) к величине, характеризующей излучение (или его приращение). При отношении приращений чувствительность называют дифференциальной.
В зависимости от того, какой величиной характеризуется излучение, различают токовую чувствительность к световому потоку Ф: = /ф/Ф; токовую чувствительность к осве
Щенности Е:
(6.47) |
Se = 1ф/Е.
При этом в зависимости от спектрального состава излученного света чувствительности могут быть либо интегральными 5ИНт (при немонохроматическом излучении), либо монохроматическими (при монохроматическом излучении).
(6.48) |
В качестве одного из основных параметров фоторезистора используют величину удельной интегральной чувствительности, которая характеризуют интегральную чувствительность, когда к фоторезистору приложено напряжение 1 В:
^'ф инт УД /ф/(Ф‘^)*
У промышленных фоторезисторов удельная интегральная чувствительность имеет пределы десятые доли — сотни мА/(В-лм) при освещенности Е = 200 лк.
Абсолютная и относительная ЛХХ.) спектральные характеристики. Абсолют
Ная спектральная характеристика представляет собой зависимость монохроматической чувствительности, выраженной в абсолютных единицах, от длины волны регистрируемого потока излучения.
(6.49) |
Относительная спектральная характеристика является зависимостью монохроматической чувствительности от длины волны, отнесенной к значению максимальной чувствительности:
5(А.) - З’абсМ/^тах-
Спектральная характеристика определяется материалом фоторезистора и введенными в него примесями. На рис. 6.21, д показаны спектральные характеристики фоторезисторов, выполненных на основе различных материалов. Вид спектральной характеристики свидетельствует о том, что для фоторезисторов некоторых типов необходимо тщательно подбирать пару «излучатель-фотоприемник».
Граничная частота — это частота Д, синусоидального сигнала, моделирующего световой поток, при котором - чувствительность фоторезистора уменьшается в л/2 раз по сравнению с чувствительностью при немодулированном потоке (/ф » 103...105 Гц).
В ряде случаев частотные свойства фоторезистора характеризуются переходной характеристикой, приведенной для полупроводника с высокой (кривая /) и низкой (кривая 2) темновой проводимостями (рис. 6.22, а, б). Хотя истинная переходная характеристика обычно не является строго экспоненциальной, в большинстве случаев инерционность характеризуют постоянной времени /.
А |
І |
В Т, град |
Б |
І |
Г |
Рис. 6.22. Входной сигнал (а), переходная (б) и температурная (в) характеристики фоторезистора и его условное обозначение (г) |
Температурный коэффициент фототока характеризует изменение параметров фоторезистора с изменением температуры
5/ф 1 Ат =^г£- — дТ /ф |
(6.50)
Ф = сог^
У промышленных фоторезисторов ат»(-10 3...10 4) град 1. Иногда используют температурную характеристику фоторезистора, показывающую относительное изменение сопротивления АЯ/Я при изменении температуры окружающей среды (рис. 6.22, в).
Пороговый поток — это минимальное значение потока Фп, которое может обнаружить фоторезистор на фоне собственных шумов. Определяется Фп как среднеквадратичное значение синусоидально-модулированного светового потока, при воздействии которого среднеквадратичное значение выходного электрического сигнала равно среднеквадратичному значению шумов фоторезистора.