Фоторезистор представляет из себя полупроводниковый радиоэлемент, который меняет свое сопротивление в зависимости от освещения. Для видимого света (солнечный свет или свет от ламп освещения) используют материал сульфид или селенид кадмия. Есть также фоторезисторы, которые регистрируют инфракрасное излучение. Они делаются из материала германия с некоторыми примесями других материалов. Свойство менять свое сопротивление под воздействием света очень широко используется в электронике. Это же сколько различных безделушек можно сделать из фоторезистора! Это могут быть будильники, сигналки да и вообще все, что связано с солнечным и искусственным светом! В основном фоторезисторы выглядят вот так: На схемах могут обозначаться так: или вот так: Ну что же, давайте рассмотрим одного из представителя семейства фоторезисторов: В нем, как и во всех фотоэлементах, есть окошечко, с помощью которого он «ловит» свет. Сбоку можно прочитать его маркировку: Главным параметром фоторезистора является его темновое сопротивление. Темновое сопротивление фоторезистора — это его сопротивление при полном отсутствии падения света на него. Судя по справочнику, темновое сопротивление нашего подопечного 15х10~8 Ом или словами — 1.5 ГигаОм. Можно даже сказать — полнейший обрыв. Так ли это? Давайте глянем. Для этого я использую свою записную книжку и прячу там фоторезистор: Даже в диапазоне 200МегаОм мультиметр показал единичку. Это означает, что сопротивление фоторезистора далеко за 200 МегаОм. Убираем нашего подопытного из книжки и включаем в комнате свет. Результат сразу же на лицо: 106,7 КилоОм. Теперь включаю свою настольную лампу. В комнате стало еще светлее. Смотрим на показания мультика: 76,2 КилоОма. А теперь просто тупо беру и подношу фоторезистор вплотную к настольной лампе: 18,6 КилоОм Делаем вывод: чем больше падает света на фоторезистор, тем меньше его сопротивление. Может быть есть фоторезисторы с обратным эффектом, то есть чем больше света, тем больше сопротивление, но такие я пока что не встречал. Широко используются фоторезисторы в полиграфии для обнаружения обрывов бумажной ленты, подаваемых в печатную машину. Они также осуществляют контроль уровня жидкости и сыпучих тел, защищают персонал от входа в опасные зоны. Автоматические выключатели уличного освещения и турникеты в метрополитене — вот далеко не полный перечень областей применения фоторезисторов. Фоторезисторы нашли применение в медицине, сельском хозяйстве и других областях. В настоящее время они вытесняются другими фото-радиоэлементами. Это могут быть фототранзисторы, фотодиоды, а также Бесконтактные датчики. www.ruselectronic.com 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. electrosam.ru Принцип работы фоторезистора основан на эффекте фотопроводимости полупроводников. Затемненный прибор имеет максимальное сопротивление, при засветке оно уменьшается в 20…150 раз! Фоторезисторы имеют высокую чувствительность к излучению в самом широком диапазоне — от инфракрасной до рентгеновской области спектра, сопротивление их может меняться на несколькопорядков. Фоторезисторам присущи высокая стабильность во времени, они имеют небольшие габариты и выпускаются на различные номиналы сопротивлений. Приборы оформлены в корпус с прозрачным окном и двумя выводами, полярность подключения значения не имеет. В таблице приведены средние значения, определенные (кроме Iт) при освещенности 200 лк. Rт – сопротивление затемненного прибора;Rс – сопротивление освещенного прибора; Iт – ток через затемненный прибор; Uр – максимально возможное рабочее напряжение Тип спектр приема, нм Rт., МОм Iт. мкА Uр., В Rт/Rс габариты При повышении температуры темновое сопротивление резисторов уменьшается. Габаритные размеры даны для корпуса без учета длины выводов в виде диаметр х высота или высота х ширина х толщина. Наибольшее распространение получили фоторезисторы, изготовленные из сернистого свинца, сернистого кадмия, селенистого кадмия. Название типа фоторезисторов слагается из букв и цифр, причем в старых обозначениях буквы А, К, Д обозначали тип использованного светочувствительного материала, в новом же обозначении эти буквы заменены цифрами. Буква, стоящая за дефисом, при старом обозначении, характеризовала конструктивное исполнение (Г-герметизированные, П-пленочные). В новой маркировке эти буквы также заменены цифрами. В таблице, ниже приведены наименования наиболее распространенных обозначений фоторезисторов. Чувствительность фоторезисторов меняется (уменьшается) в первые 50 часов работы, оставаясь в дальнейшем практически постоянной в течение всего срока службы, измеряемого несколькими тысячами часов. Интервал рабочих температур для сернисто-кадмиевых фоторезисторов составляет от -60 до +85°С для селенисто-кадмиевых — от -60 до +40°С и для сернисто-свинцовых — от -60 до +70°С. Впервые фотопроводимость была обнаружена у Селена, впоследствии были обнаружены и другие материалы с аналогичными свойствами. Современные фоторезисторы выполнены из сульфида свинца, селенида свинца, антимонида индия, но чаще всего из сульфида кадмия и селенида кадмия. Популярные LDR из сульфида кадмия обозначаются как CDS фоторезистор. Спектральная кривая отклика сульфида кадмия совпадает с человеческим глазом. Длина волны пиковой чувствительности составляет около 560-600 нм, что соответствует видимой части спектра. Основной областью применения фоторезисторов является автоматика, где они в некоторых случаях с успехом заменяют вакуумные и газонаполненные фотоэлементы. Обладая повышенной допустимой мощностью рассеивания по сравнению с некоторыми типами фотоэлементов, фоторезисторы позволяют создавать простые и надежные фотореле без усилителей тока. Такие фотореле незаменимы в устройствах для телеуправления, контроля и регулирования, в автоматах для разбраковки, при сортировке и счете готовой продукции, для контроля качества и готовности самых различных деталей. Широко используются фоторезисторы в полиграфической промышленности при обнаружении обрывов бумажной ленты, контроле за количеством листов, подаваемых в печатную машину. В измерительной технике фоторезисторы применяются для измерения высоких температур, для регулировки температуры в различных технологических процессах. Контроль уровня жидкости и сыпучих тел, защита персонала от входа в опасные зоны, контроль за запыленностью и задымленностью самых различных объектов, автоматические выключатели уличного освещения и т.д. Применение фоторезисторов можно так же встретить в детских игрушках. Это далеко не полный перечень областей применения фоторезисторов. Схема автоматического регулятора освещенности: Популярность: 1 864 просм. www.mastervintik.ru Фоторезистор (фотосопротивление, LDR) – это резистор, электрическое сопротивление которого изменяется под влиянием световых лучей, падающих на светочувствительную поверхность и не зависит от приложенного напряжения, как у обычного резистора. Фоторезисторы чаще всего используются для определения наличия или отсутствия света или для измерения интенсивности света. В темноте, их сопротивление очень высокое, иногда доходит до 1 МОм, но когда датчик LDR подвергается воздействию света, его сопротивление резко падает, вплоть до нескольких десятков ом в зависимости от интенсивности света. Фоторезисторы имеют чувствительность, которая изменяется с длиной волны света. Они используются во многих устройствах, хотя уступают по своей популярности фотодиодам и фототранзисторам. Некоторые страны запретили LDR из-за содержащегося в них свинца или кадмия по соображению экологической безопасности. Определение: Фоторезистор - светочувствительный элемент, чье сопротивление уменьшается при интенсивном освещении и увеличивается при его отсутствии. На основании материалов, используемых при производстве, фоторезисторы могут быть разделены на две группы: с внутренним и внешним фотоэффектом. В производстве фоторезисторов с внутренним фотоэффектом используют нелегированные материалы, такие как кремний или германий. Фотоны, которые попадают на устройство, заставляют электроны перемещаться из валентной зоны в зону проводимости. В результате этого процесса появляется большое количество свободных электронов в материале, тем самым улучшается электропроводность и, следовательно, уменьшается сопротивление. Фоторезисторы с внешним фотоэффектом производятся из материалов, с добавлением примеси, называемой легирующая добавка. Легирующая добавка создает новую энергетическую зону поверх существующей валентной зоной, заселенную электронами. Этим электронам требуется меньше энергии, чтобы совершить переход в зону проводимости благодаря меньшей энергетической щели. Результат этого – фоторезистор чувствителен к различным длинам волн света. Несмотря на все это, оба типа демонстрируют уменьшение сопротивления при освещении. Чем выше интенсивность света, тем больше падает сопротивление. Следовательно, сопротивлением фоторезистора является обратная, нелинейная функция интенсивности света. Фоторезистор на схемах обозначается следующим образом: Чувствительность фоторезистора зависит от длины волны света. Если длина волны находится вне рабочего диапазона, то свет не будет оказывать никакого действия на LDR. Можно сказать, что LDR не чувствителен в этом диапазоне длин волн света. Различные материалы имеют различные уникальные спектральные кривые отклика волны по сравнению с чувствительностью. Внешне светозависимые резисторы, как правило, предназначены для больших длин волн, с тенденцией в сторону инфракрасного (ИК). При работе в ИК-диапазоне, необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать перегрева, который может повлиять на измерения из-за изменения сопротивления фоторезистора от теплового эффекта. На следующем рисунке показана спектральная характеристика фотопроводящих детекторов, изготовленные из различных материалов. Фотрезисторы имеют более низкую чувствительность, чем фотодиоды и фототранзисторы. Фотодиоды и фототранзисторы - полупроводниковые устройства, в которых используется свет для управления потоком электронов и дырок через PN-переход, а фоторезисторы лишеные этого PN-перехода. Если интенсивность светового потока находиться на стабильном уровне, то сопротивление по-прежнему может существенно изменяться вследствие изменения температуры, поскольку LDR также чувствительны и к изменениям температуры. Это качество фоторезистора делает его непригодным для точного измерения интенсивности света. Еще одно интересное свойство фоторезистора заключается в том, что существует инертность (время задержки) между изменениями в освещении и изменением сопротивления. Для того чтобы сопротивление упало до минимума при полном освещении необходимо около 10 мс времени, и около 1 секунды для того, чтобы сопротивление фоторезистора возросло до максимума после его затемнения. По этой причине LDR не может использоваться в устройствах, где необходимо учитывать резкие перепады освещения. Впервые фотопроводимость была обнаружена у Селена, впоследствии были обнаружены и другие материалы с аналогичными свойствами. Современные фоторезисторы выполнены из сульфида свинца, селенида свинца, антимонида индия, но чаще всего из сульфида кадмия и селенида кадмия. Популярные LDR из сульфида кадмия обозначаются как CDS фоторезистор. Для изготовления фоторезистора из сульфида кадмия, высокоочищенный порошок сульфида кадмия смешивают с инертными связующими материалами. Затем, эту смесь прессуют и спекают. В вакууме на основание с электродами наносят фоточувствительный слой в виде извилистой дорожки. Затем, основание помещается в стеклянную или пластиковую оболочку, для предотвращения загрязнения фоточувствительного элемента. Спектральная кривая отклика сульфида кадмия совпадает с человеческим глазом. Длина волны пиковой чувствительности составляет около 560-600 нм, что соответствует видимой части спектра. Следует отметить, что устройства, содержащие свинец или кадмий не соответствуют RoHS и запрещены для использования в странах, которые придерживаются законов RoHS. Фоторезисторы чаще всего используются в качестве датчиков света, когда требуется определить наличие или отсутствие света или зафиксировать интенсивность света. Примерами являются автоматы включения уличного освещения и фотоэкспонометры. В качестве примера использования фоторезистора, приведем схему фотореле для уличного освещения. Фотореле для уличного освещения Данная схема фотореле автоматически включает уличное освещение, когда наступает ночь и выключает когда светлеет. На самом деле вы можете использовать данную схему для реализации любого типа автоматического включения ночного освещения. При освещении фоторезистора (R1), его сопротивление уменьшается, падение напряжения на переменном резисторе R2 будет высоким, вследствие чего транзистор VT1 открывается. Коллектор VT1 (BC107) соединен с базой транзистора VT2 (SL100). Транзистор VT2 закрыт и реле обесточено. Когда наступает ночь, сопротивление LDR увеличивается, напряжение на переменном резисторе R2, падает, транзистор VT1 закрывается. В свою очередь, транзистор VT2 открывается и подает напряжение на реле, которое включает лампу. www.joyta.ru Датчик света. Датчик света – устройство, включающее или выключающее различные исполнительные механизмы в зависимости от наличия или отсутствия освещенности окружающей среды.Работа датчика основана на свойстве фоторезистора изменять величину своего сопротивления в зависимости от степени освещенности.
В отсутствии освещения величина сопротивления фоторезистора составляет 10 Ком.
А при освещении ярким солнечным светом или обычной лампочкой сопротивление фоторезистора уменьшиться в 10-20 раз.
Схему условно можно разделить на две части. Непосредственно датчик света – фоторезистор R1. Резистор R2 служит для установки режима работы транзистора. И исполнительная часть на транзисторе Q1.
Работа схемы. При наличии дневного или комнатного освещения сопротивление фоторезистора составляет примерно 1 кОм. Напряжение, которое создается на средней точке между фоторезистором R1 и резистором R2 способно открыть («включить») транзистор Q1. Через транзистор начинает протекать электрический ток и светодиод начинает светиться.
При отсутствии освещения сопротивление фоторезистора увеличивается до 10кОм. При этом напряжение на средней точке между фоторезистором и резистором не способно открыть («включить») транзистор. Электрический ток не протекает. Светодиод не светится. Компоненты схемы: Транзистор
Обозначение на схеме Внешний вид Фоторезистор
обозначение на схеме внешний вид Сборку датчика мы рекомендуем начать с установки транзистора в макетную плату. Ножки транзистора устанавливаем в макетку так, что бы они находились в разных линиях. Затем начинаем устанавливать другие компоненты и соединять проволочными перемычками так, как указано в схеме.Соединяем перемычкой эмиттер транзистора (правая ножка) с минусом батареи. К коллектору транзистора (левая ножка) подключаем светодиод и резистор R3. При этом не надо забывать о соблюдении полярности светодиода. Т.е. катод светодиода (короткая ножка) к коллектору транзистора, а анод - к резистору R3. Теперь устанавливаем фоторезистор и резистор R2. И проволочной перемычкой соединяем резистор R2 с минусом батареи. Заканчиваем сборку схемы соединением средней точки между фоторезистором и резистором и базы транзистора. Схема ДАТЧИКА СВЕТА собрана.
Для проверки работоспособности датчика надо подать напряжение питания нажатием кнопки на батарейном адаптере.
При наличии освещения светодиод на макетке должен сразу начать светиться. Если закрыть фоторезистор рукой или другим предметом так, что бы исключить попадание света, то светодиод погаснет. После того, как мы проверили работоспособность собранного устройства, нам необходимо установить необходимый порог срабатывания датчика. Т.е. настроить выключение света при определенной освещенности.
Выше уже было написано, что резистор R2 определяет режим работы транзистора Q1. Соответственно от величины сопротивления R2 зависит открывание транзистора.
Для настройки порога срабатывания заменим резистор R2 резистором с сопротивлением 360 Ом. И мы увидим, что светодиод гаснет уже при даже слабой освещённости.
Таким образом, подобрав величину сопротивления R1, мы можем настроить наш датчик на требуемый нам порог выключения светодиода. startelectronics.ru Фоторезисторами называют полупроводниковые приборы, проводимость которых меняется под действием света. Монокристаллический фоторезистор Рис. 2.2. Монокристаллический фоторезистор Пленочный фоторезистор Рис. 2.3. Пленочный фоторезистор Рис. 2.4. Включение фоторезистора в цепь постоянного тока Конструкция монокристаллического и пленочного фоторезисторов показана на рис. 2.2, 2.3. Основным элементом фоторезистора является в первом случае монокристалл, а во втором — тонкая пленка полупроводникового материала. Если фоторезистор включен последовательно с источником напряжения (рис. 2.4) и не освещен, то в его цепи будет протекать темновой ток: где Е — ЭДС источника питания; RT — величина электрического сопротивления фоторезистора в темноте, называемая темновым сопротивлением; RH — сопротивление нагрузки. При освещении фоторезистора энергия фотонов расходуется на перевод электронов в зону проводимости. Количество свободных электронно-дырочных пар возрастает, сопротивление фоторезистора падает, и через него течет световой ток, обусловленный формулой: Разность между световым и темновым током дает значение тока 1ф, получившего название первичного фототока проводимости Когда лучистый поток мал, первичный фототок проводимости практически безынерционен и изменяется прямо пропорционально величине лучистого потока, падающего на фоторезистор. По мере возрастания величины лучистого потока увеличивается число электронов проводимости. Двигаясь внутри вещества, электроны сталкиваются с атомами, ионизируют их и создают дополнительный поток электрических зарядов, получивший название вторичного фототока проводимости. Увеличение числа ионизированных атомов тормозит движение электронов проводимости. В результате этого изменения фототока запаздывают во времени относительно изменений светового потока, что определяет некоторую инерционность фоторезистора. Основные характеристики фоторезисторов Фоторезистор (от фото- и резистор), представляет собой полупроводниковый резистор, омическое сопротивление которого определяется степенью освещенности. В основе принципа действия фоторезисторов лежит явление фотопроводимости полупроводников. Фотопроводимость — увеличение электрической проводимости полупроводника под действием света. Причина фотопроводимости — увеличение концентрации носителей заряда — электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Светочувствительный слой полупроводникового материала в таких сопротивлениях помещен между двумя токопроводящими электродами. Под воздействием светового потока электрическое сопротивление слоя меняется в несколько раз (у некоторых типов фотосопротивлений оно уменьшается на два-три порядка). В зависимости от применяемого слоя полупроводникового материала фотосопротивления подразделяются на сернисто-свинцовые, сернисто-кадмиевые, сернисто-висмутовые и поликристаллические селено-кадмиевые. Фотосопротивления обладают высокой чувствительностью, стабильностью, они экономичны и надежны в эксплуатации. В целом ряде случаев они с успехом заменяют вакуумные и газонаполненные фотоэлементы. Основные характеристики фотосопротивлений: • Рабочая площадь. • Темновое сопротивление (сопротивление в полной темноте), варьируется в обычных приборах от 1000 до 100000000 Ом. • Удельная чувствительность где Ai — фототок, равный разности токов в темноте и на свету; Ф — световой поток; U — приложенное напряжение. • Предельное рабочее напряжение (как правило от 1 до 1000 В). • Среднее относительное изменение сопротивления в процентах (обычно лежит в пределах 10…99,9%): где RT и Rc — сопротивление в темноте и в освещенном состоянии соответственно. • Средняя кратность изменения сопротивления (как правило от 1 до 1000). Определяется соотношением: RT/RC. Схема включения фоторезисторов показана на рис. 2.5. При определенном освещении сопротивление фотоэлемента уменьшается, а, следовательно, сила тока в цепи возрастает, достигая значения, достаточного для работы какого-либо Рис. 2.5. Электрическая схема включения фоторезистора Рис. 2.6. ВАХ фоторезистора устройства (схематично показано в виде некоторого сопротивления нагрузки). Полезный сигнал для дальнейшего усиления или управления другими устройствами снимают параллельно RHarp. Основными характеристиками фоторезисторов являются: • Вольт-амперная (ВАХ), характеризующая зависимость фототока (при постоянном световом потоке Ф) или темнового тока от приложенного напряжения. Для фоторезисторов эта зависимость практически линейна (рис. 2.6). Закон Ома нарушается только при высоких напряжениях, приложенных к фоторезистору. Световая (люкс-амперная), характеризующая зависимость фототока от падающего светового потока постоянного спектрального состава. Полупроводниковые фоторезисторы имеют нелинейную люкс-амперную характеристику (рис. 2.7). Наибольшая чувствительность получается при малых освещенностях. Это позволяет использовать фоторезисторы для измерения очень малых интенсивностей излучения. При увеличении освещенности световой ток растет примерно пропорционально корню квадратному из освещенности. Наклон люкс-амперной характеристики зависит от приложенного к фоторезистору напряжения. Рис, 2.7. Зависимость тока от светового потока, падающего на рабочую поверхность фоторезистора Рис. 2.8. Зависимость спектральной характеристики от материала фоторезистора Рис. 2.9. Зависимость фототока фоторезистора от частотной модуляции светового потока • Спектральная, характеризующая чувствительность фоторезистора при действии на него потока излучения постоянной мощности определенной длины волны. Спектральная характеристика определяется материалом, используемым для изготовления светочувствительного элемента. Сернисто-кад- миевые фоторезисторы имеют высокую чувствительность в видимой области спектра, селенисто-кадмиевые — в красной, а сернисто-свинцовые — в инфракрасной. Это хорошо демонстрирует рис. 2.8. Частотная, характеризующая чувствительность фоторезистора при действии на него светового потока, изменяющегося с определенной частотой. Наличие инерционности у фоторезисторов приводит к тому, что величина их фототока зависит от частоты модуляции падающего на них светового потока — с увеличением частоты светового потока фототок уменьшается (см. рис. 2.9). Инерционность ограничивает возможности применения фоторезисторов при работе с переменными световыми потоками высокой частоты. Параметры фоторезисторов Рабочее напряжение Up — постоянное напряжение, приложенное к фоторезистору, при котором обеспечиваются номинальные параметры при длительной его работе в заданных эксплуатационных условиях. Максимально допустимое напряжение фоторезистора Umax — максимальное значение постоянного напряжения, приложенного к фоторезистору, при котором отклонение его параметров от номинальных значений не превышает указанных пределов при длительной работе в заданных эксплуатационных условиях. Темновое сопротивление RT — сопротивление фоторезистора в отсутствие падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности. Световое сопротивление Rc — сопротивление фоторезистора, измеренное через определенный интервал времени после начала воздействия излучения, создающего на нем освещенность заданного значения. Кратность изменения сопротивления KR — отношение тем- нового сопротивления фоторезистора к сопротивлению при определенном уровне освещенности (световому сопротивлению). Допустимая мощность рассеяния — мощность, при которой не наступает необратимых изменений параметров фоторезистора в процессе его эксплуатации. Общий ток фоторезистора — ток, состоящий из темнового тока и фототока. Фототок — ток, протекающий через фоторезистор при указанном напряжении на нем, обусловленный только воздействием потока излучения с заданным спектральным распределением. Удельная чувствительность — отношение фототока к произведению величины падающего на фоторезистор светового потока на приложенное к нему напряжение, мкА/(лм-В): где 1ф — фототок, равный разности токов, протекающих по фоторезистору в темноте и при определенной (200 лк) освещенности, мкА; Ф — падающий световой поток, лм; U — напряжение, приложенное к фоторезистору, В. Интегральная чувствительность — произведение удельной чувствительности на предельное рабочее напряжение: Постоянная времени тф — время, в течение которого фото- ток изменяется на 63%, т.е. в е раз. Постоянная времени характеризует инерционность прибора и влияет на вид его частотной характеристики. Рис. 2.10. Иллюстрация нарастания и спада фототока в зависимости от освещенности фоторезистора При включении и выключении света фототок возрастает до максимума (рис. 2.10) и спадает до минимума не мгновенно. Характер и длительность кривых нарастания и спада фототока во времени существенно зависят от механизма рекомбинации неравновесных носителей в данном материале, а также от величины интенсивности света. При малом уровне инжекции нарастание и спад фототока во времени можно представить экспонентами с постоянной времени т, равной времени жизни носителей в полупроводнике. В этом случае при включении света фототок будет нарастать и спадать во времени по закону: где 1ф — стационарное значение фототока при освещении. По кривым спада фототока во времени можно определить время жизни т неравновесных носителей. Изготовление фоторезисторов В качестве материалов для фоторезисторов широко используются сульфиды, селениды и теллуриды различных элементов, а также соединения типа AlMBv. В инфракрасной области могут быть использованы фоторезисторы на основе PbS, PbSe, PbTe, InSb, в области видимого света и ближнего спектра ультрафиолета — CdS. Применение фоторезисторов Сегодня фоторезисторы широко применяются во многих отраслях науки и техники. Это объясняется их высокой чувствительностью, простотой конструкции, малыми габаритами и значительной допустимой мощностью рассеяния. Значительный интерес представляет использование фоторезисторов в опто- электронике. В радиолюбительских конструкциях фоторезисторы применяются как световые датчики в устройствах слежения и автоматики, автоматических и фотореле в быту, в охранных системах. Регистрация оптического излучения Для регистрации оптического излучения его световую энергию преобразуют в электрический сигнал, который затем измеряют обычным способом. При этом преобразовании обычно используют следующие физические явления: • генерацию подвижных носителей в твердотельных фотопрово- дящих детекторах; • изменение температуры термопар при поглощении излучения, приводящее к изменению термо-ЭДС; • эмиссию свободных электронов в результате фотоэлектрического эффекта с фоточувствительных пленок. Наиболее важными типами оптических детекторов являются: • фотоумножитель; • полупроводниковый фоторезистор; • фотодиод; • лавинный фотодиод. Полупроводниковый фотодетектор Схема включения полупроводникового фотодетектора приведена на рис. 2.11. Рис. 2.11. Схема подключения полупроводникового фотоэлемента Полупроводниковый кристалл последовательно соединен с резистором R и источником постоянного напряжения U. Оптическая волна, которую нужно зарегистрировать, падает на кристалл и поглощается им, возбуждая при этом электроны в зону проводимости (или в полупроводниках р-типа — дырки в валентную зону). Такое возбуждение приводит к уменьшению сопротивления Rd полупроводникового кристалла и, следовательно, к увеличению падения напряжения на сопротивлении R, которое при ARd/Rd « 1 пропорционально плотности падающего потока. В качестве примера рассмотрим энергетические уровни одного из наиболее распространенных полупроводников — германия, легированного атомами ртути. Атомы Нд в германии являются акцепторами с энергией ионизации 0,09 эВ. Следовательно, для того чтобы поднять электрон с верхнего уровня валентной зоны и чтобы атом Нд (акцептор) сумел захватить его, необходим фотон с энергией не менее 0,09 эВ (т.е. фотон с длиной волны короче 14 мкм). Обычно кристалл германия содержит небольшое количество ND донорных атомов, которым при низких температурах энергетически выгодно отдавать свои валентные электроны большому количеству NA акцепторных атомов. При этом возникает равное количество положительно ионизированных донорных и отрицательно ионизированных акцепторных атомов. Так как концентрация акцепторов NA » ND, большинство атомов-акцепторов остается незаряженными. Главным преимуществом полупроводниковых фотодетекторов по сравнению с фотоумножителями является их способность регистрировать длинноволновое излучение, поскольку создание подвижных носителей в них не связано с преодолением значительного поверхностного потенциального барьера. Недостатком же их является небольшое усиление по току. Чтобы выходной импульс мог управлять различными электронными системами, его необходимо многократно усилить. Таким усилителем может быть одно-двухкаскадный транзисторный усилитель или операционный усилитель. Чтобы фотовозбуждение носителей не маскировалось тепловым возбуждением, полупроводниковые фотодетекторы не должны эксплуатироваться в средах с высокими температурами, иначе их необходимо охлаждать. nauchebe.net Фоторезистор работает только от внешнего источника питания и имеет одинаковое сопротивление в обоих направлениях.Неосвещенный фоторезистор обладает большим «темновым» сопротивлением Rт (от сотен килоом до нескольких мегаом) и через него проходит малый «темновой» токIт. При освещенном фоторезисторе его сопротивление резко уменьшается и ток увеличивается до некоторого значения Iс, зависящего от интенсивности освещения. Разность между токами при освещении и «темновым» называется фототоком, т. е.Iф = Iс - Iт. Вольт амперная характеристика фоторезистора (изо, в), т. е. зависимость фототока от напряжения источника питания при неизменном световом потокеIф = f(U) приФ = constлинейна. Видно, что прямая затенённого положе, чем освещённого.Это говорит о меньшей чувствительности неосвещённого элемента. К недостаткам фоторезисторов относится их инерционность (при освещении фототок не сразу достигает своего конечного значения, а лишь через некоторое время), нелинейность световой характеристики (фототок возрастает медленнее, чем сила света), зависимость электрического сопротивления и фототока от температуры окружающей среды. Фотоэлементы с фотоэффектом в запирающем слое, называющиеся вентильными фотоэлементами, имеют запирающий слой между полупроводниками с р-и n-проводимости. В этих фотоэлементах под воздействием светового излучения возникает ЭДС, называемая фото-эдс. Для изготовления вентильных фотоэлементов применяют селен, сернистый таллий, сернистое серебро, германий и кремний. Фотодиод - это полупроводниковый диод, у которого ток зависит от освещенности. Обычно под этим током подразумевают обратный ток фотодиода, потому что его зависимость от освещенности выражена на порядки сильнее, чем прямого тока. В дальнейшем мы будем говорить именно про обратный ток. В общем случае фотодиод представляет собой p-n переход, открытый для светового излучения. Под воздействием света в области p-n перехода генерируются носители заряда (электроны и дырки), которые проходят через него и вызывают напряжение на выводах фотодиода или протекание тока в замкнутой цепи. Фотодиод, в зависимости от его материала, предназначен для регистрации светового потока в инфракрасном, оптическом и ультрафиолетовом диапазоне длин волн. Фотодиоды изготавливают из кремния, германия, арсенида галлия, арсенида галлия индия и других материалов. Фотодиоды широко используются в системах управления, метрологии, робототехнике и других областях. Также они используются в составе других компонентов, например, оптопар, оптореле. Применительно к микроконтроллерам, фотодиоды находят применение в качестве различных датчиков - концевых датчиков, датчиков освещенности, расстояния, пульса и т.д. Обозначение на схемах На электрических схемах фотодиод обозначается как диод, с двумя направленными к нему стрелочками. Стрелки символизируют падающее на фотодиод излучение. Не путайте с обозначением светодиода, у которого стрелки направлены от него. Буквенное обозначение фотодиода может быть VD или BL (фотоэлемент). Режимы работы фотодиода Фотодиод работает в двух режимах: фотодиодном и фотогальваническом (фотовольтаическом, генераторном). В фотодиодном режиме используется источник питания, который смещает фотодиод в обратном направлении. В этом случае через фотодиод течет обратный ток, пропорциональный падающему на него световому потоку. В рабочем диапазоне напряжений (то есть до наступления пробоя), этот ток практически не зависит от приложенного обратного напряжения. В фотогальваническом режиме фотодиод работает без внешнего источника питания. В этом режиме он может работать в качестве датчики или в качестве элемента питания (солнечной батареи), так как под воздействием света на выводах фотодиода появляется напряжение, зависящее от потока излучения и нагрузки. pdnr.ruФоторезисторы Конструкция и схема включения фоторезистора. Фоторезистор обозначение на схеме
Фоторезистор - Практическая электроника
Фоторезисторы. Виды и работа. Применение и особенности
Виды и принцип действия
По материалам изготовления фоторезисторы делятся на виды:
На электрических схемах фотосопротивления обозначаются:
Чувствительность и длина световой волны
Чувствительность фотосопротивления
Инертность
Свойства и конструктивные особенности
Сфера использования фоторезисторов
Световое реле для освещения улиц
Основные характеристики фоторезисторов | Мастер Винтик. Всё своими руками!
Добавил: Chip,Дата: 13 Июн 2017 
Фоторезистор — это неполярный прибор, изменяющий своё сопротивление под действием источника света.Обозначение фоторезистора на схемах
Основные параметры отечественных фоторезисторов
ТипФР Uраб,В Rт,ом. Iт,мка Iсв,мка dI=Iсв-Iт,мка Rт/Rсв Удельнаячувств.,мка/лм-в Интегр.чувств., а/лм Мощностьрассеяния, Вт 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ФСА-0 4-100 40*103-106 — — — 1,2 500 — 0,01 ФСА-1 4-100 40*103-106 — — — 1,2 500 — 0,01 ФСА-Г1 4-40 47*103-470*103 — — — 1,2 500 — 0,01 ФСА-Г2 4-40 40*103-106 — — — 1,2 500 — 0,01 ФСА-6 5-30 50-300*103 — — — 1,2 500 — 0,01 ФСК-0 50 5*106 10 2000 1990 200 7000 1,4 0,125 ФСК-1 50 5*106 10 2000 1990 200 7000 1,4 0,125 ФСК-2 100 10*106 10 800 790 80 1500 — 0,125 ФСК-4 50 5*106 10 2000 1990 200 7000 1,4 0,125 ФСК-5 50 5*106 10 1000 1990 100 6000 1,2 0,05 ФСК-6 50 3,3*106 15 2000 1885 — 9000 1,8 0,2 ФСК-7а 50 106 50 350 300 — 1500 — 0,35 ФСК-7б 50 105 50 800 750 — 6000 1,2 0,35 ФСК-Г7 50 5*106 10 2000 1990 200 3500 0,7 0,35 ФСК-Г1 50 5*106 10 1500 1490 150 6000 1,2 0,12 ФСК-Г2 50 5*106 10 4000 3990 400 12000 2,4 0,2 ФСК-П1 100 1010 0,01 1000-2000 1000-2000 — 4000 — 0,1 СФ2-1 15 30*106 0,5 1000 1000 2000 400000 — 0,01 СФ2-2 2(10) 4*106 0,5 1500 1500 3000 75000 — 0,05 СФ2-4 15 — 1,0 >750 — — — — 0,01 СФ2-9 25 >3,3*106 — 240-900 — — — — 0,125 СФ2-12 15 >15*106 — 200-1200 — — — — 0,01 ФСД-0 20 20*108 1 2000 2000 2000 40000 — 0,05 ФСД-1 20 20*106 1 2000 2000 2000 40000 — 0,05 ФСД-Г1 20 20*106 1 2000 2000 2000 40000 — 0,05 СФ3-1 15 15*108 0.01 1500 1500 150000 600000 — 0,01 СФ3-8 25 — <1 750 — — — — 0,025 
ФСК-1 300…900 3,3 15 50 100 28×5 ФСК-2 300…900 3,3 15 50 20 28х12,5×5 ФСД-1 300…900 3 10 20 150 18×5 ФР1-3 300…900 0,047…0,33 320 15 10,7×6 ФР-118 400…750 0,3…0,2 30 6 7,8 х 4,5 ФР-121 400…750 10 1 10 4,2 х 1,4 ФР-162А(Б) 750…1200 5 2 10 9.6×3.5 ФР-764 300…900 3.3 15 50 150 10,7×6 ФР-765 300…900 2 10 20 150 10,7×6 ФПФ7-1 300…900 1 6 6 50 7,8 х 3,2 СФ2-18 20…900 10 0.01 100 — 10.3×5,8 СФ2-19 20…900 0.25 0.08 20 — 10.3×5,8 
ТИПОВЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ФОТОРЕЗИСТОРОВ
Вид фоторезисторов Старое обозначение Новое обозначение Сернисто-свинцовые ФСА-0, ФСА-1, ФСА-6, ФСА-Г1, ФСА-Г2 Сернисто-кадмиевые ФСК-0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, ФСК-Г1,ФСК-Г2, ФС’Р;-Г7, ФСК-П1 СФ2-1, 2, 4, 9, 12 Селенисто-кадмиевые ФСД-0, ФСД-1, ФСД-Г1 СФ3-1, 8 Конструкция фоторезистора
Область применения фоторезисторов
Практическое применение фоторезистора
П О П У Л Я Р Н О Е:
>>
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ:
Фоторезистор. Принцип работы, характеристики | joyta.ru
Характеристики фоторезистора
Виды фоторезисторов и принцип работы
Чувствительность фоторезистора от длины волны
Чувствительность фоторезистора
Инертность фоторезистора
Конструкция и свойства фоторезистора
Примеры применения фоторезисторов
Датчик света
Схема датчика
Резисторы R2 и R3 - 1 кОм
Фоторезисторы Конструкция и схема включения фоторезистора
Фоторезистор:а - схема устройства,б - схема включения и условное обозначение ФР,в - вольт амперная характеристика;1 - пластинка, 2
Обратная связь
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: