Основные характеристики и параметры фоторезистора

Вольт-амперная характеристика – это зависимость тока I через фоторезистор от напряжения U, приложенного к его выводам, при различных значениях светового потока Ф (в соответствии с рис. 6.23, в). Ток при Ф=0 называется темновым током I_T, при Ф>0 – общим током I_ОБЩ. Разность этих токов равна фототоку

I _Ф = I_ОБЩ – I_Т . (5.46)

Энергетическая характеристика – это зависимость фототока (фоторезистора) от светового потока при U = const (в соответствии с рис. 5.21, 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 всего используют токовую чувствительность S, под которой понимают отношение фототока (или его приращения) к величине, характеризуюшей 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: S_Ф=I_Ф/Ф; токовую чувствительность к освещенности Е

S_Е = I_Ф/Е. (5.47)

При этом в зависимости от спектрального состава излученного света чувствительности могут быть либо интегральными S_ИНТ (при немонохроматическом излучении), либо монохроматическими S_l (при монохроматическом излучении).

В качестве одного из основных параметров фоторезистора используют величину удельной интегральной чувствительности, которая характеризуют интегральную чувствительность, когда к фоторезистору приложено напряжение 1В

S_{Ф.ИНТ.УД.}=I_Ф/(ФU). (5.48)

У промышленных фоторезисторов удельная интегральная чувствительность имеет пределы десятые доли-сотни мА/(В×лм) при освещенности Е=200 лк.

Абсолютная S_абс(l) и относительная S(l) спектральные характеристики. Абсолютная спектральная характеристика представляет собой зависимость монохроматической чувствительности, выраженной в абсолютных единицах, от длины волны регистрируемого потока излучения.

Относительная спектральная характеристика является зависимостью монохроматической чувствительности от длины волны, отнесенной к значению максимальной чувствительности

S(l)=S_абс(l)/S_{l max}. (5.49)

Спектральная характеристика определяется материалом фоторезистора и введенными в него примесями. На рис. 5.21, д показаны спектральные характеристики фоторезисторов, выполненных на основе материалов: 1-CdS; 2-CdSe; 3-CdTe. Вид спектральной характеристики свидетельствует о том, что для фоторезисторов некоторых типов необходимо тщательно подбирать пару излучатель-фотоприемник.

Граничная частота-это частота ¦_гр синусоидального сигнала, моделирующего световой поток, при котором чувствительность фоторезистора уменьшается в раз по сравнению с чувствительностью при немодулированном потоке (¦_гр»10³¸10⁵ Гц).

В ряде случаев частотные свойства фоторезистора характеризуются переходной характеристикой, приведенной для полупроводника с высокой (кривая 1) и низкой (кривая 2) темновой проводимостями (в соответствии с рис. 5.22, а, б). Хотя истинная переходная характеристика обычно не является строго экспоненциальной, в большинстве случаев инерционность характеризуют постоянной времени t.

Температурный коэффициент фототока характеризует изменение параметров фоторезистора с изменением температуры

. (5.50)

Рис. 5.22. Входной сигнал (а), переходная (б) и температурная (в) характеристики фоторезистора и его условное обозначение (г)

У промышленных фоторезисторов a_Т » (-10^-3¸10^-4) град^-1. Иногда используют температурную характеристику фоторезистора, показывающую относительное изменение сопротивления при изменении температуры окружающей среды (в соответствии с рис. 5.22, в).

Пороговый поток – это минимальное значение потока Ф_П, которое может обнаружить фоторезистор на фоне собственных шумов. Определяется Ф_П как среднеквадратичное значение синусоидально-модулированного светового потока, при воздействии которого среднеквадратичное значение выходного электрического сигнала равно среднеквадратичному значению шумов фоторезистора.