Фотосопротивление для чего и где применяется

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.

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.

3. Характеристики фоторезистора

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

_ф =Ф n

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.

Фотосопротивление для чего и где применяется

Фоторезисторы ФСК-Г1 предназначены для применения в качестве приемников и датчиков оптического излучения в составе оптико-электронной аппаратуры, систем фотоэлектрической автоматики и телемеханики, счетно-измерительных и экспонометрических приборов.
Могут использоваться в цепях постоянного, переменного и импульсного токов.
Выпускаются в герметичном металлостеклянном корпусе.

Характеристики:

• Рабочее напряжение — постоянное напряжение, при котором обеспечены номинальные значения его параметров: 50 В
• Световой ток — ток, протекающий через фоторезистор при рабочем напряжении и воздействии потока излучения заданных интенсивности и спектрального распределения: не менее 1500 мкА
• Темновой ток — ток, протекающий через фоторезистор при рабочем напряжении в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности: не более 15 мкА
• Темновое сопротивление — сопротивление фоторезистора в отсутствие падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности: не менее 3,3 мОм
• Кратность изменения сопротивления — отношение сопротивления фоторезистора при воздействии на него потока излучения: не менее 100
• Постоянная времени по спаду тока — время, в течение которого световой ток уменьшается до значения 37 % от максимума при затемнении фоторезистора: не более 130 мс
• Постоянная времени по нарастанию тока — время, в течение которого световой ток увеличивается до значения 63 % от максимума при прямоугольной форме единичного импульса света: не более 150 мс

Есть вопросы по этому товару?

Вы можете задать нам вопрос(ы) с помощью следующей формы.

Каталог товаров

• РАСПРОДАЖА.
• Аккумуляторы
  • Аккумуляторы автомобильные
  • Аккумуляторы щелочные
  • Блоки усиленные
  • Домкраты
  • Стропы
  • Тали
  • Цепи
  • Вентили
  • Изоляторы
  • Клапаны, краны
  • Фланцы
  • Автоинструменты, автонаборы
  • Бокорезы, кусачки
  • Болторезы
  • Валики, ролики малярные
  • Длинногубцы
  • Дрели и комплектующие
  • Зажимы для троса
  • Захваты монтажные
  • Зубила, керны
  • Измерительный инструмент
  • Кирки
  • Кисти малярные
  • Клещи
  • Ключи
  • Крепежный инструмент
  • Круги отрезные, наждачные, шлиф. и т. д.
  • Круглогубцы
  • Молотки, кувалды, киянки
  • Монтировки, гвоздодеры, ломы
  • Напильники, надфили, рашпили
  • Ножовки и комплектующие
  • Отвертки
  • Пассатижи, плоскогубцы
  • Пистолеты для герметиков, монтажной пены
  • Прочий инструмент
  • Резьбонарезной инструмент
  • Скотч, лента, изолента
  • Столярный инструмент
  • Тиски и струбцины
  • Труборезы
  • Утконосы
  • Хозяйственный инструмент
  • Шлифовальные машинки и комплектующие
  • Штукатурный инструмент
  • Гильзы
  • Кабель АВВГ
  • Кабель ВВГ, ВВГнг
  • Кабель КГ
  • Кабель КНР, НРШМ
  • Кабель разный
  • Кабель РКГМ
  • Болты, гайки, винты
  • Гвозди
  • Шурупы
  • Автоматы
    • А
    • АЕ
    • АЗС
    • АП
    • ВА
    • Разные
    • УЗО
    • Общепромышленные манометры, мановак.
    • Гидранты
    • Головки и гайки пожарные
    • Инструменты пожарные
    • Лестницы
    • Наклейки пожарные
    • Огнетушители
    • Пожарное оборудование разное
    • Пропитки противопожарные
    • Рукава пожарные
    • Стволы пожарные
    • Шкафы пожарные
    • Кастрюли, баки, ведра, сковороды
    • Проволока
    • Удлинители
    • Установочные изделия для прокладки кабеля
    • Эмаль-провод
    • Диоды
    • Конденсаторы
    • Микросхемы
    • Резисторы
    • Тиристоры
    • Транзисторы
    • Бытовая техника
    • Бытовое оборудование
    • Знаки
    • Канцелярия
    • Металл
    • Разъемы штырьевые
    • Химия
      • Бытовая химия
      • ГСМ
      • Моющие средства
      • Химия разная
      • Манжеты, кольца, сальники
      • Резина, расходные материалы
      • Трубка изоляционная
      • Шланги
      • Лампы
        • ДБ (бактерицидные)
        • ДНаТ, ДНаС
        • ДРЛ, ДРИ, ДРВ
        • ДС, ДШ
        • Зеркальные
        • Кварцевогалогенные
        • Коммутаторные
        • Лампы разные
        • Люминесцентные
        • Местного освещения
        • Общего назначения
        • Прожекторные
        • Самолетные, миниатюрные
        • Светодиодные
        • Тлеющего разряда
        • Цилиндрические
        • Электропатроны
        • Энергосберегающие
        • Арматура светосигнальная
        • Взрывобезопасные
        • Прожекторы галогеновые
        • Светильник бытовой
        • Светильники люминисцентные
        • Светильники разные
        • Стекла и комплектующие
        • Фонарики
        • Обувь
        • Одежда
        • Перчатки, рукавицы
        • Клей
        • Лакокрасочная группа
          • Алкидная эмаль
          • Растворитель
          • Эмаль ПФ-115
          • Автоматы
            • АК 25
            • АК 50
            • АС
            • Выключатели дверные
            • Выключатели конечные
            • Выключатели путевые
            • СС 0 — 199
            • СС 1000-2000
            • СС 300-399
            • СС 400-499
            • СС 500-599
            • СС 600-699
            • СС 800-899
            • СС 900-999
            • Канат
            • Коуши
            • Скобы
            • Смычки, талрепы, блоки
            • Трос

            Фотосопротивления

            Фотосопротивлениями называют фотоэлектрические приборы, в которых используется свойство полупроводников увеличивать проводимость под действием света.

            Электроны полупроводника, связанные с атомами, под действием света переходят в свободное состояние. Для этого требуется значительно меньшая энергия работы выхода, чем для выхода электронов с поверхности металла. Поэтому внутренний фотоэффект может происходить при воздействии светового потока более длинных воли. Для фотосопротивлений используют светочувствительные полупроводники из сернистых соединений свинца, талия, висмута или кадмия.

            Устройство фотосопротивления и схема его включения показаны на рис. 66 . На изолированное основание (подложку) 1 наносится (обычно методом испарения в вакууме) тонкий слой полупроводника 2. При помощи металлических электродов 5, расположенных по краям полупроводникового слоя, и выводных клемм фотосопротивление включается в электрическую цепь.

            Рис. 66. Устройство фотосопротивления и схема его включения в электрическую цепь. 1 — изолированная подложка; 2 — слой полупроводника; 3 — металлические электроды; 4 — источник света.

            В темноте через фотосопротивление течет темновой ток

            где Е — э. д. с. источника питания; R т — темновое сопротивление фотосопротивления; R н — сопротивление нагрузки.

            При воздействии светового потока на полупроводниковый слой его сопротивление становится меньше. Поэтому световой ток фотосопротивления равен

            где R с — световое сопротивление фотосопротивления.

            Разность между световым и темновым токами называют фототоком:

            На рис. 67 приведена световая характеристика фотосопротивления, представляющая собой зависимость фототока от освещенности поверхности светочувствительного слоя. Под освещенностью ε понимают отношение светового потока Ф к площади освещаемой поверхности полупроводникового слоя Q:

            Рис. 67. Световая характеристика фотосопротивления.

            Пока световой поток мал, фототок изменяется пропорционально освещенности (световому потоку), так как при малой освещенности его можно практически считать безынерционным. Однако по мере увеличения освещенности рост фототока замедляется и фотосопротивление становится инерционным прибором. Из рассмотрения световой характеристики также следует, что наибольшей чувствительностью фотосопротивление обладает при малой освещенности.

            Ток фотосопротивления зависит не только от светового потока, но и от величины приложенного к нему напряжения. Вольт-амперная характеристика фотосопротивления представляет собой зависимость фототока от величины приложенного напряжения при постоянной освещенности поверхности фотосопротивления. Эта зависимость обычно линейна.

            Основным параметром фотосопротивления является удельная чувствительность Ку, численно равная фототоку, при освещении поверхности фотосопротивления световым потоком в 1 люмен при разности потенциалов на зажимах фотосопротивления в 1 вольт:

            где К 0 = I ф /Ф — чувствительность фотосопротивления при R н =0.

            Другими параметрами фотосопротивления являются также диапазон частот, мощность рассеивания и кратность изменения сопротивления, определяемая отношением R т -R с / R т.

            Фотосопротивления очень стабильны в работе, имеют практически неограниченный срок службы, обладают высокой удельной чувствительностью, доходящей до нескольких тысяч, малогабаритны.

            Фотосопротивления находят самое разнообразное применение в различных автоматических устройствах и измерительной технике.

            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.

            Фоторезисторы

            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
            • ПЗС матрицы. Виды и устройство. Параметры и особенности
            Похожие публикации:

            1. Вентиль перекрывающий воду в квартире чья зона ответственности
            2. Как собрать москитную сетку своими руками
            3. Как увеличить давление воды на даче для полива газона
            4. Какую толщину стен каркасного дома выбрать