Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия

Фоторезисторами называют полупроводниковые приборы, принцип действия которых основан на изменение сопротивления полупроводника под действием светового излучения.

На рис.7.31 показано устройство фоторезистора, состоящего из диэлектрической подложки 1, выполненной из стекла или керамики, на которую наносится слой полупроводника (сернистый свинец) 2, покрытый защитным лаком. По краям выведены два металлических электрода 3. Фоторезистор крепится в пластмассовом корпусе 4, снабжённым слюдяным или стеклянным окошком 5, через которое проникает световой поток Ф, и выводятся электроды 3.

Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия

Рис.7.31. Устройство фоторезистора

На рис.7.32 изображена схема подключения фоторезистора ФR к источнику питания E через нагрузочное сопротивление Rн.

Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия

Рис.7.32. Схема подключения фоторезистора к источнику питания

Вольтамперные характеристики фоторезистора приведены на рис.7.33, из которых видно, что при неосвещённом фоторезисторе ( Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия ), по цепи проходит темновой ток Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия . При этом фоторезистор имеет большое сопротивление, поэтому на нём падает значительное напряжение Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия . Если на фоторезистор направить световой поток, то, в зависимости от освещения, его сопротивление начнёт уменьшаться. Проходящий по цепи фототок Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия , будет равен разности светового и темнового токов Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия . При светововом потоке Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия , световой ток увеличивается до значения Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия . Падение напряжения фоторезистора уменьшиться до значения Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия . При полном освещении Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия , световой ток достигнет значения Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия , напряжение фоторезистора упадёт до значения Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия . Недостатком такого полупроводникового прибора является его инерционность.

Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия

Рис.7.33. Вольтамперные характеристики фоторезистора

К фотодиодам относятся полупроводниковые приборы, у которых область

р-n-перехода подвергается воздействию световой энергии. Рисунок 7.34 поясняет принцип работы светодиода, который имеет два электрода анод А и катод К.

Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия

Рис.7.34. Схема фотогенерации свободных зарядов фотодиода под действием фотонов света

При отсутствии светового потока Ф р-n-переход П заперт. При освещении запирающего р-n-перехода происходит фотогенерация, фотоны света образуют пары электрон-дырка свободных зарядов, при этом свободные электроны переходят в слой n, свободные дырки — в слой p.

Фотодиоды работают в двух режимах: генераторном и преобразовательном. На рис.7.35 изображён фотодиод, работающий в генераторном режиме.

Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия

Рис.7.35. Схема фотодиода, работающего в генераторном режиме

Под действием светового излучения генерируется фотоЭДС Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия (около одного вольта) с полярностью анода (+), катода (-). В режиме короткого замыкания во нешней цепи и между слоями n и р фотодиода проходит максимальный обратный ток Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия при нагрузке Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия . Если включена нагрузка, то фототок уменьшается. В режиме холостого хода при Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия , фотоЭДС Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия , так как фототок будет равен нулю.

Режим работы фотодиода Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия называется генераторным. Фотоэлементы, не требующие источника питания, находят широкое применение в электротехнике и автоматике. В генераторном режиме работают солнечные кремниевые батареи, в которых происходит преобразование солнечной энергии в электрическую энергию.

В режиме преобразователяв цепь фотодиода последовательно с нагрузкой включается источник ЭДС в запирающем (обратном) направлении. На рис.7.36 изображён преобразовательный режим работы фотодиода.

Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия

Рис.7.36. Схема фотодиода, работающего в преобразовательном режиме

Если фотодиод неосвещён, то через него проходит незначительный темновой ток Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия . При освещении запирающего перехода, фотодиод открывается и через него проходит световой ток Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия , величина которого зависит от значения светового потока.

На рис.7.37 приведены вольтамперные характеристики, поясняющие принцип работы фотодиода в генераторном и преобразовательном режимах.

Фоторезисторы и фотодиоды. устройство, принцип действия

Рис.7.37. Вольтамперные характеристики, поясняющие принцип работы фотодиода в генераторном и преобразовательном режимах

Случайные записи:

Отличие фотодиода от фототранзистора или Как вернуть деньги на AliExpress


Похожие статьи:

Добавьте постоянную ссылку в закладки. Вы можете следить за комментариями через RSS-ленту этой статьи.
Комментарии и трекбеки сейчас закрыты.