Mister 220V

Фоторезисторы является наиболее простым типом приемники излучения. Их действие основано на явлении фотопроводимости. Для изготовления Фоторезисторов применяются полупроводниковые материалы в виде поликристаллических пленок, прессованных таблеток, монокристаллических пластинок. Используется фоточувствительность материалов как в области собственного поглощения, так и в примистний области. Схематическая конструкция фоторезистора с омическими струмовидвидними контактами показана на рис.1.1

1.1. Схематическая конструкция фоторезистора.

К преимуществам фоторезисторов следует отнести относительную дешевизну изготовления, ширину номиналов сопротивлений ,которые перекрываются, простоту выполнения фоточувствительных элементов со сложной конфигурацией, а также высокую технологическую совместимость из порошковыми и пленочными електролюминесцентними излучателями. Недостатками фоторезисторов является значительная инерционность, температурная и временная нестабильность характеристик.

Рабочее напряжение фотоприемника Up - постоянное напряжение, приложенное к фотоприемнику, при которому обеспечиваются номинальные параметры при продолжительной работе в заданных эксплуатационных условиях. Его выбирают с запасом относительно пробивного напряжения.

Максимально допустимое напряжение Umax – максимальное значение постоянного напряжения, при которому отклонение параметров прибора от номинальных значений не превышает установленных границ. При работе в импульсном режиме Umax может быть увеличенное.

Мощность рассеяния, которое выделяется при прохождении фототока, определяет розигрив фотоприемника. Большая мощность, которая рассеивается, может привести к необратимому изменению токов И_т и I_ф. Каждый приемник характеризуется определенным значением максимальной мощности рассеяния Р_доп, что не должно превышаться. Значение Р_доп зависит от условий теплоотвода, размеров рабочей площадки и других факторов.

Темновий сопротивление R_т – сопротивление фотоприемника при отсутствии падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности.

Дифференциальное сопротивление R_д – отношение малых приростов напряжения и тока па фотоприемники.

Темновий ток фотоприемника И_т - ток, который проходит через фотоприемник при указанному напряжению на нем при отсутствии потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности.

Коротковолновая (длинноволновая) граница спектральной чувствительности – наименьшая ( самая большая) длина волны монохроматического излучения, при которому монохроматическая чувствительность фотоприемника равняется 0,1 ее максимального значения.

Динамический диапазон линейности ( в децибелах) характеризует область значений лучистого потока Ф ( от Ф_mах до Ф_min), для которой энергетическая характеристика линейная: ( =101g(Ф_mах/Ф_min).

Максимум спектральной характеристики фотоприемника – длина волны, которая отвечает максимуму чувствительности фотоприемника. Положение максимума зависит от объемного времени жизни неуравновешенных носителей, скорости поверхностной рекомбинации, геометрических размеров светочувствительной площадки и других факторов.

Токовая фоточувствительность Si (А/лк или в А/Вт) определяет значение фототока, создаваемого единичным потоком излучения. Нередко вместо потока излучения, которое падает на фотоприемник, задается плотность падающего потока, который измеряется во Вт/ м ².

Вольтова фоточувствительность Su характеризует значение сигнала в вольтах, отнесенное единицы падающего потока излучения.

Токовая и вольтова чувствительности называются интегральными, если они характеризуют чувствительность к интегральному потоку излучения и монохроматическими, если характеризуют фоточувствительность к монохроматическому излучению. Обычно фотоприемники описывают или интегральной фоточувствительностью, или фоточувствительностью в максимуме излучения (Si _max, S Si _min ) из вказанням длин волн, при которых чувствительность уменьшается вдвое.

Интегральные токовую и вольтову чувствительности S_и и Su вычисляют за формулами:

Si = , Su =

где И, U и I_т, U_т - общие и темнови ток и напруга на фотоприемнике соответственно.

Предельная чувствительность Р_пор определяет уровень мощности светового потока, при которому сигнал равняется шуму.

Инерционность фотоприемников характеризуется постоянными времени фронта нарастания _н и убыли _сп фотоответа при импульсной засвитке. Ими определяются предельные рабочие частоты модуляции света, при которых еще не происходит заметного уменьшения фотоответа. Как правило, _н < _сп. Постоянная времени _сп определяется как интервал времени после прекращения влияния излучения, после окончания которого напряжение фотосигнала, который спадает по экспоненте , уменьшается в е раз. Если используется синусоидальная модуляция светового потока, то быстродействие фотоприемника характеризуется предельной частотой f_гр на которой фотоответ уменьшается к уровню 0,7 относительно стационарного значения.

Напряжение шума фотоприемника U_ш – среднее квадратичное значение флюктуации напряжения на заданной нагрузке в цепи фотоприемника в указанной полосе частот.

Ток шума фотоприемника И_ш – среднее квадратичное значение флюктуации тока, который проходит через фотоприемник в указанной полосе частот.

Эффективная фоточувствительная площадь S_еф – площадь фоточувствительного элемента эквивалентного по фотосигналу фотоприемника, чувствительность которого равномерно распределенная по фоточувствительному элементу и равняется максимальному значению локальной чувствительности Smax данного фотоприемника.

Эффективное поле зрения фотоприемника _еф – телесный угол, обусловленный соотношениям:

_еф = S( , )sin cos d d ,

где S – чувствительность фотоприемника; – угол между направлением падающего излучения и нормалью к фоточувствительному элементу; – азимутальный угол.

Коэффициент фотоэлектрической связи багатолементного фотоприемника Кф._с – отношение напряжения сигнала из неозаренного элемента в многоэлементном фотоприемнике к напряжения фотосигнала из соседнего озаренного элемента, определенное на линейном участке энергетической характеристики и при рабочему напряжению на всех элементах.

Фотоприемники являются приборами, которые реагируют на поток излучения.

Вольт-амперная характеристика отображает зависимость тока, который проходит в цепи фотоприемника, от напряжения на нем. Световой (общий) ток I = I_Т + I_Ф де И_Т - ток при отсутствии освещения; I_Ф – фототок.

Спектральная характеристика определяет реакцию фотоприемника на влияние излучения с разной длиной волны. Она определяет спектральную область применения приемника, а также его спектральную и интегральную чувствительности. Энергетическая (световая) характеристика отображает зависимость фотоотдачи от интенсивности возбуждающего потока излучения (ампер-ваттная, вольт-ваттная, люкс-амперная характеристики).

Энергетической характеристикой называют также зависимость интегральной или спектральной чувствительности приемника от интенсивности засвитки.

Температурные характеристики определяют зависимость ряда параметров (темновий ток, темновий сопротивление, чувствительность и др.) от температуры окружающего среды. При этом обуславливаются значения основных параметров в крайних точках рабочего диапазона при рабочему напряжению питания фотоприемника. Температурный коэффициент фототока (ТК) определяется отношением

ТК = [(И₂ - И₁) / И₁(Т₂ - Т₁)]100%,

где И₁ и И₂ – световой ток при температуре Т₁ и Т₂ соответственно.

Предельные характеристики описывают способность фотоприемника реагировать на световые сигналы слабой интенсивности. В значительной степени эти характеристики определяются собственными шумами прибора, что является флюктуацией тока, который проходит через него при отсутствии засвитки или при влиянии немодулированного светового потока.

Тепловой шум есть белым и оказывается в виде беспорядочных колебаний на выводах фотоприемника. Напряжение этого шума можно уменьшить нагрузкам приемника согласованным сопротивлением. В состав токового (1/f), или избыточного, шума входят модуляционный и контактный шумы. Иногда ( при частотах f 1/2 до этого типа шумов относят и генерацийно-рекомбинационный шум.

Радиационный шум обусловлен случайными флюктуациями потока излучения. Спектр мощности радиационного (фотонного) шума имеет постоянную амплитуду, которая слабо зависит от частоты.

Важными свойствами фотоприемников является стабильность – способность сохранять фотоэлектрические параметры в определенных границах на протяжении заданного времени - и долговечность - способность продолжительной работы в определенном режиме при условии хранения фотоэлектрических параметров в пределах норм. Как правило, в качестве критериев оценки стабильности и долговечности выступают темновой ток и чувствительность ( для фотодиодов) и темновий сопротивление ( для фоторезисторов). Долговечность характеризует непрерывный режим работы прибора на протяжении указанного времени в определенных условиях.

Условия работы устройств, в которых применяются фотоприемники, очень часто отличаются от нормальных. Приборы при этом подвергаются разного рода механическим и климатическим влияниям (вибрация, удары, трясения, наличие повышенной влажности и линейные ускорения). Трудоспособность фотоприемников в разных условиях обеспечивается рядом технологических и конструктивных мер.

Частотные характеристики определяют зависимость фоточувствительности от частоты модуляции света. Они являются характеристикой инерционности фотоприемника.