Исследование характеристик фоторезистора

Генерация свободньп~ носителей заряда в полупроводнике под действием облучения приводит к увеличенвхо проводимости полупроводущка. Принцип действия фоторезистора основан на этом эффекте, т.е. фоиюрезисиыу - это фотоэлектрический прибор с двумя вьшодамхх, сопротивление которого изменяется под действием излучения. В отсутствие светового потока темповое сопротивление фоторезистора определяется концентрацией свободнью носителей за счет термогенерации и примерно равно 1-10 МОм.

Под действием облучения конпентращхя своболньс~ носителей значительно увеличивается за счет фотоносителей и сопротивление фоторезистора уменьшается до сотен Ом. Семейство вольт-амнерис характеристик фоторезпстора 1е =1(Щ при Ф=соп81 показано на рис.1. Параметром семейства ВАХ является световой поток Ф. При Ф= О наклон зарактеристпкхх определяется темновым сопротивлением фоторазистора. В днапазоне рабочих напряжений ВАХ фоторезисхора практически линайна.

При большхг~ напря'кенххяк и большх~ световык потоках ВАХ ста~~~ится нелинейной (нагревается фоторезисторнхяй слой). Световая ~энергетическая) характеристика фоторезпстора1ф =КФ) показана на рис.". Ни:сия граьлща лннейного участка световой характеристики Ф„,„соответствует пороговому световому потоку. который для фотоприемнцка определяется уровнем его шумов. При световых потоках больплю Ф из-за высокой концентрации фотоносптелей резко увеличивается вероятность гьч рекомбинации, и линейность световой характеристики также нарушается.

Время нарастания сигнала в фоторезисторе определяется скоростью генерации фотоносителей и временем нх яптзнн, а время спада сигнала— скоростью процесса рекомбинации фотоносителей. Для наиболее чувствительных фотарезисторов значения этт~ времен — десяткп мс, а для малочувствптельньо: — едпницы нс. Основой лабораторной установки является прибор ХАРАКТЕРИОГРАФ (ТР-480э), позволяющий исследовать следующие характериспгки и параметры фоторезпстора: семейство вольт-амперных характеристик ~ВАЕ) при разлнчнью млпчлнах светового потока; световую (энергетическую) характерпстпку зависимость сопротивления фоторезпстора от светового потока; токовую чувствительность; максимальное и минимальное сопротивления фоторезпстора.

Экспериментально снимается только семейство ВАХ. а остальные характерватшпг и параметры определяются по этому семейству графп- чески. Конструктивно фоторезистор выполнен в одном непрозрачном корпусе со светоизлучателем, в качестве которого используется миниатюрная лампа накаливания. К внешним электрическим цепям фото- резистор и светоизлучатель подключаются тремя проводниками 1один общий).

Поряоок выполнения работы. Для выполнения работы необходимо собрать электрическую схему показанную на рис.З. Рис.З 1. На ХЛРЛКТЕРИОГРАФЕ установите ручки управления в следующие положению - тумблер «ОРРп в нейтральное положение; - переключатель «НОКХОЕТЯ» в положение О 5У; -.переключатель <СЕКТ.СБККЕМТ» в положение 0,1 мА; — переключатель «ВАЗЕ АКТЕРЕ» в положение 4... 5; — кнопка « ОКЕ С1)КТЕ» - нажата; - переключатель «ЯТЕР АМР1.1Т1ЛЭЕ» в положение 5 мА. 2. Включите питание прибора ручкой «ЯСА1.Е П.И)М» и установите .удобный уровень освещенности шкалы. Время прогрева прибора — не. менее 5 минут.

3. После прогрева ручками «СЕКТ РОЯ» и «НОК РОЯ» установите удобное положение начала координат ВАХ на экране прибора. 4. Тумблером «ОГГ» подключите фоторезистор и светоизлучатель к прибору. 5. Устанавливая ручкой <<ОГНЯ,Т» не менее шести значении тока светоизлучателя 1,, с экрана прибора снимите семейство ВАХ фоторезистора.

Значения тока 1, следует устанавливать в пределах от минимального до максимального и фиксировать с помощью миллиамперметра. Световой поток светоизлучателя для каждого значения тока 1с рассчитывать по формуле Ф=К*1с, где К=10 лм/мА. 6. Постройте семейство ВАХ 1~=1(Б) при Ф=сопя1. 7. По семейству ВАХ для выбранного значения напряжения Б, графически постройте световую характеристику фоторезистора 1~=Г(Ф).

В . Для того же значения напряжения П~ по семейству ВАХ фоторезистора графически постройте зависимость сопротивления фоторезистора от светового потока К.=1(Ф). 9 . Для выбранной рабочей точки на световой характеристике рассчитайте токовую чувствительность фоторезистора 8=1~/ Ф,мМлм. 10. По зависимости сопротивления фоторезистора от светового потока оцените величину максимального и минимального сопротивлений фоторезистора в пределах выбранного интервала светового потока Ф. .