Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 79
Текст из файла (страница 79)
'Фоторезистор представляет собой (рис. 18-8, а, б) стек-- , лянную пластинку 1, на которую (путем испарения в ваку- 48Г уме) нанесен тонкий слой полупроводника 2, а по краям два металлических электрода д. Полупроводниковый слой покрывается прозрачным лаком для зашиты от влаги.
Пластину помещают в корпус с двумя штырьками, к которым присоединяются электроды. Условное обозначение и схема соединсния фоторезистора показаны на рис. 18-8, е и е. В качестве полупроводников применяют сернистый свинец (резистор ФСА), селеиид кадмия (фоторезистор ФСД), Оет б) Рнс. 18-8. Фоторезистор. о — устройство; б — внсшвид вид: г — усвовоии внии; г — схс.
ив сосдинснни. сернистый кадмий (фоторезистор ФСК). Первый пелесообразцо применять в инфракрасной, а остальные в видимой областях света. «1ерез пеосвещенныи фоторезистор проходит малый ток, назьваемый «темноеым», чему соответствует темноеое еопротнеление, которое для различных типов резисторов лежит в границах от сотен килоом до нескольких мегом. При освещении фоторези стор а через него идет «ееетоеой> ток. разность между «свстовым» и «темповым» токами называется «рототоком 1е = 1„— 1,. Фоторезистор имеет одинаковое сопротивление в обоих направлениях и можст работать только при питании от внешнего источника э.
д. с. 482 Фоторезнстор можно характеризовать н н т е г р а л ьной чувствительностью 5=/э/Ф, мкА/лм. Но так как ток фоторезнстора зависит от напряжения источника питания, то чаще пользуются понятием у д е л ьной чувствительности, т.е. 5 = — = —, мкА/лм В. Я /ф е и Фи Отечественные фоторезнсторы имеют удельную чувствнтельпость 5, = 2 500 — б 000 лжА/лм В. Учитывая нх рабочее напряжение от несколькнх десятков до нескольких со- г тен вольт, получим интегральную ага чувствительность нх на два порядка больше, чем электронных н ионных фотоэлементов.
18т Зависимость Хт / =/((/) прн Ф= сопи(, й о представляющаясобой в о л ь т рис. 18-8. Вольт.аииериаи а м и е р н у ю х а р а к т е - характеристика фоторезисрнстнку фоторезнсто- тоРа. р а (рнс. 18-9), обычно лннейна. Фоторезнсторы обладают зпачнтельной инерцией, нелинейной зависимостью фототока от светового потока (с в етовая характеристика /э=/(Ф) прн (/= = сопз1) н сильной завнснмоствю электрического сопротнвлепня от температуры, что является нх недостатком.
Фоторезнсторы нашли широкое применение в промышленной электронике, автоматике н вычислительной технике. Простейшне схемы применения фоторезнсторов рассмотрены в 8 18-4. 18-3. Полупроводниковые фотоэлементы Полупроводниковым фотоэле ° м е н т о м называется полупроводниковый прибор, в котором под действием падающего на него излучения возникает э, д. с., называемая фото-э.
д. с. Работа фотоэлемента с запирающим слоем, нлн, что то же, вентнльного фотоэлемента, основана на использовании запирающего слоя между полупроводпнкамн с разлнчнымн проводимостями (р н п). 483 Поглощение лучистой энергии при освещении поверхности фотоэлемента вблизи р-л-перехода вызывает ионизацию атомов кристалла и образование новых пар свободных носителей заряда электронов и дырок. Образующиеся электроны под действием электрического поля р-л-перехода (е'„,р) уходят в слой л, дырки — в слой р.
Это приводит к избытку дырок в слое р и электронов в слое л. Возникающая разность потенциалов (фото-э. д. с.) между слоями р и л вызываетток! во внешней цепи от электрода р к электроду и. Величина этого тока зависит от количества электронов н дырок, а следовательно, от светового потока. Схема устройства германиевого. фотоэ л е м е н т а с запирающим слоем показана на рис. 18-!О. ~)~7/ ! 2 свет Лагитииа и и и-х Вадииаонн Рис, 18-10. Гермвниевый фатаилемент и условный знак полупроводникового фотоэлемента.' Рнс.
18-11. Кремниевый фотоэлемент. 484 Он состоит из пластинки германия 1 с л-проводимостью, в которую вплавлен индий 2. В процессе изготовления в пластинке германия, расположенной над индиец, образуется область с р-проводимостью, на границе которой с германием и создается р-л-переход. Слой германия, расположенный над индием, настолько тонок, что световые лучи свободно проникают в,зону р-и-перехода Корпус фотоэлемента из органического стекла залит изолирующим компаундом 8, через который проходят два проводниковых вывода. Кремниевый фотоэлемент (рис.
18 11) состоит из пластины кремния с примесью, имеющей и-проводимость. На поверхность пластины путем диффузии в вакууме вводят примесь бора, образуя слой с р-проводимостью толщиной порядка 2 мкм. Батареи кремниевых элементов называются солнечными батареями и применяются для непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую, имея к. п.
д. около 11%. Они, в частности, применяются иа искусственных спутниках Земли для пита. ния их радиостанций. Фотоэлементы с запирающим слоем имеют высбкую чувствительность (до 1О мА/лм). Преимущество их перед другими фотоэлементами заключается в том, что они не требуют источника питания. Фотоэлементы нашли широкое применение в различных областях электроники, автоматики, измерительной техники и т.
д. Ф о т о д и о д о м называется полупроводниковый фотоэлемент с двумя электродами, разделейными р-и-переходом. в) Рис. 18-!2. Фбтодиод. е = схема; б — усноаное обоанаеенве; а — схема соедине ннн нри работе его и генераторном режиме., Фотодиоды могут работать как с внешним источником питания — фотопреобраэввательный режим, так и без внеишего источника — генераторный режим. На рис. 18-12 показано устройство диода, его условное обозначение и схема включения в генераторном режиме. При освещении фотодиода создаются дополнительные пары электрон — дырка, часть которых, перемещаясь, достигают р-и-перехода. Здесь под действием электрического поля р-а-перехода дырки переходят в р-область, а электроны остаются в п-области, так как они не могут преодолеть потенциального барьера.
Происходит накопление дырок в р-области и электронов в п-области, при этом между элек' тродами устанавливается некоторая разность потенциалов, , представляющая собой фото-э. д. с., которая может достигнуть значения 1 В. При наличии сопротивления нагрузки через него будет протекать ток (рнс. 18-12, в). В фотопреобразовательном режиме (рис. 18-13) напряжение источника питания приложено в обратном направлении. Прн отсутствии освещения через фотодиод проходит не- большой обратный ток — таииовой ток. При освещении электронной области фотодиода возникают пары электрон — дырка.
Дырки, доходят до р-а-перехода, под действием его электрического поля переходят в р-область. Следовательно, свет вы- п зывает рост тока неосновпых иосиф гелей из л-области в р-область, ток в цепи возрастает, т. е. появляется свепювай ток. Изменение р й тока' в цепи, зависящее от освещенности диода, вызывает в нагрузке падение напряжения, пропорциональное величине светового потока, действующего на фотодиод.
иопии фотодиода при ра- Фотодиод, работающий в режиме соти его и фотопреоври- фотопреобразователя, подобепфотозоиитольиом режиме. резистору, обладающему большей интегральной чувствительностью. Например, у кремниевых диодов типа ФД-К! она имеет значение 4 — 5 мА/лм, а у германиевых типа ФД-2 20— 25 мА/лм. Темновой ток первого из указанных фотодиодов составляет 1 — 3 мкА, а второго 10 мкА. 4$-4. Элентронлые и ленные реле в! Общие замвчайми Р е л е — это автоматический аппарат, в котором при достижении известного значения входной (возденствующей) величиной х, например тока г', выходная (управлшощая) величина у, например напряжение У, изменяется скачком.
Из характеристики реле (рнс. 18-14) видно, что прн изменении входной величины х от пуля до х, выходная величина у остается неизменной и равной у, (У,). В момент достижения воздействующей величиной значения х =- = х, (1,р), называемого параметрол срабатывания, реле производит скачкообразное изменение выходной величины от значения у, до значения у, (У,). Дальнейшее изменение величины х не изменяет у. При уменьшении входной величины до значения х, выходная величина уи пе меняется.
В момент достижения входной величиной значения х, (!„,),называемой параметром возврата, реле скачкообразно уменьшает выходную величину до начального значения у, (Ц), которое сохраняется при уменьшении х до пулевого значения. Отношение параметров возврата и срабатывания носит название коэффициента возврата реле два хт1хе ~ва(~ср Он имеет значение 0,3 — 0,95. Реле можно разделить на две группы: ко н т а к тн ы е (~ 11-13) и б е с к о н т а к т и ы е. Контакты первой группы реле являются наиболее ненадежной частью их, Бесконтактпые электронные и ночные реле обладают большей точностью, безынерциоп. постыл, надежностью и долговечностью вследствие отсутствия подвижных частей и по- зт этому находят себе все более широкое и разнообразное применение в технике.
Электронными реле иногда называются . р сочетания электромеханиче- рис, 18-14, Характеристика реле. ских реле с электронными усилителями. Простейшее реле такого типа состоит из электромагнитного реле, включенного в анодную цепь электронной лампы. Такие схемы часто применяются в автоматике и теле- механике, так как позволяют свести к минимуму мощности управления. В этих реле сохраняются подвижные части и контакты и поэтому быстродействие их определяется временем работы электромеханического реле.
б) Реле напринсанын с неоновой лампой Простейшее реле с неоновой лампой (рис. 18-15, а) состоит из неоновой лампы, ограничительного сопротивления )се и электромагнитного реле Р. При увеличении вход- А И1) Рис. 18.18. Реле напряжения с ясововоа ланвоИ. 487 ного напряжения до напряжения зажигания лампы У, в цепи проходит ничтожный ток. При напряжении зажигания !/, = У,р произойдет скачок тока 1рис.
18-15, б) и электро-' магнитное реле замкнет исполнительную цепь ИЦ. При уменьшении напряжения до величины потухания лампыУ„ ток скачком уменьшится до ничтожной величины вследствие увеличения сопротивления лампы, и электромагнитное реле разомкнет исполнительную цепь. Рассмотренное реле потребляет ничтожную энергию, оио просто и дешево. Главный недостаток — его зависимость срабатывания от температуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
