Fotoresistenze. Dati di riferimento. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Fotocellule a semiconduttore: le fotoresistenze hanno la capacità di modificare la loro resistenza attiva sotto l'azione della luce che le colpisce. I fotoresistori hanno un'elevata sensibilità alle radiazioni nella gamma più ampia, dall'infrarosso alla regione dei raggi X dello spettro, e la loro resistenza può variare di diversi ordini di grandezza. Le fotoresistenze sono caratterizzate da un'elevata stabilità nel tempo, sono di piccole dimensioni e sono disponibili in vari valori di resistenza. Le più diffuse sono le fotoresistenze a base di solfuro di piombo, solfuro di cadmio e selenio di cadmio.

Il nome del tipo di fotoresistenza è composto da lettere e numeri, e nelle vecchie designazioni le lettere A, K, D indicavano il tipo di materiale fotosensibile utilizzato, nella nuova designazione queste lettere erano sostituite da numeri. La lettera dietro il trattino, con la vecchia designazione, caratterizzava il design (L-sealed, P-film). Nella nuova marcatura, anche queste lettere sono sostituite da numeri. A tavola. 1 mostra i nomi delle designazioni più comuni di fotoresistenze.

Tabella 1. DENOMINAZIONI TIPICHE DEI FOTORESISTENZE

Tipo di fotoresistenze	vecchia designazione	Nuova designazione
Piombo solforoso	FSA-0, FSA-1, FSA-6, FSA-G1, FSA-G2
solfuro di cadmio	FSK-0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, FSK-G1, FSK-G2, FS'R;-G7, FSK-P1	SF2-1, 2, 4, 9, 12
Selenio-cadmio	FSD-0, FSD-1, FSD-G1	SF3-1, 8

L'elemento fotosensibile in alcuni tipi di fotoresistenze è costituito da una compressa rotonda o rettangolare pressata da solfuro di cadmio o seleniuro in polvere, in altri è un sottile strato di semiconduttore depositato su una base di vetro. In entrambi i casi, due conduttori metallici sono collegati al materiale semiconduttore. Schematicamente, il dispositivo del fotoresistenza e la sua inclusione è mostrato in Fig.

Ris.1

A seconda dello scopo, le fotoresistenze hanno un design completamente diverso. A volte è solo una piastra a semiconduttore su una base di vetro con conduttori che trasportano corrente, in altri casi la fotoresistenza ha una custodia in plastica con perni rigidi. Tra tali fotoresistenze, va menzionata in particolare l'FSK-6, atto a funzionare a luce riflessa, per il quale il suo corpo ha un foro al centro per il passaggio della luce alla superficie riflettente. Le fotoresistenze sono prodotte in una custodia di metallo con una base simile a una lampada, o in una custodia, come condensatori sigillati o transistor.

Le fotoresistenze a film di piccole dimensioni sono prodotte in custodie di plastica e metallo con un rivestimento resistente all'umidità dell'elemento fotosensibile con resine epossidiche trasparenti. L'aspetto e le dimensioni dei tipi più comuni di fotoresistenze sono mostrati in Fig.2.

Ris.2

I fotoresistenze sono caratterizzati dai seguenti parametri (vedi Tabella 2): - resistenza al buio Rt - resistenza attiva in assenza di illuminazione.

Tabella 2. PARAMETRI DELLE FOTORESISTENZE

tipo FR	Uwork, V	Rt, ohm.	Sì, mka	Iv, mka	dI=Isv-It, mA	Rt / Rsv	Sentimenti specifici., mA/lm-v	Sensibilità integrale, a/lm	Potenza dissipativa, W
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
FSA-0	4-100	40*103 all'10 ottobre6	-	-	-	1,2	500	-	0,01
FSA-1	4-100	40*103 all'10 ottobre6	-	-	-	1,2	500	-	0,01
FSA-G1	4-40	47*103-470*103	-	-	-	1,2	500	-	0,01
FSA-G2	4-40	40*103 all'10 ottobre6	-	-	-	1,2	500	-	0,01
FSA-6	5-30	50-300 * 103	-	-	-	1,2	500	-	0,01
FSK-0	50	5*106	10	2000	1990	200	7000	1,4	0,125
FSK-1	50	5*106	10	2000	1990	200	7000	1,4	0,125
FSK-2	100	10*106	10	800	790	80	1500	-	0,125
FSK-4	50	5*106	10	2000	1990	200	7000	1,4	0,125
FSK-5	50	5*106	10	1000	1990	100	6000	1,2	0,05
FSK-6	50	3,3*106	15	2000	1885	-	9000	1,8	0,2
FSK-7a	50	106	50	350	300	-	1500	-	0,35
FSK-7b	50	105	50	800	750	-	6000	1,2	0,35
FSK-G7	50	5*106	10	2000	1990	200	3500	0,7	0,35
FSK-G1	50	5*106	10	1500	1490	150	6000	1,2	0,12
FSK-G2	50	5*106	10	4000	3990	400	12000	2,4	0,2
FSK-P1	100	1010	0,01	1000-2000	1000-2000	-	4000	-	0,1
SF2-1	15	30*106	0,5	1000	1000	2000	400000	-	0,01
SF2-2	2 (10)	4*106	0,5	1500	1500	3000	75000	-	0,05
SF2-4	15	-	1,0	> 750	-	-	-	-	0,01
SF2-9	25	> 3,3 * 106	-	240-900	-	-	-	-	0,125
SF2-12	15	> 15 * 106	-	200-1200	-	-	-	-	0,01
FSD-0	20	20*108	1	2000	2000	2000	40000	-	0,05
FSD-1	20	20*106	1	2000	2000	2000	40000	-	0,05
FSD-G1	20	20*106	1	2000	2000	2000	40000	-	0,05
SF3-1	15	15*108	0.01	1500	1500	150000	600000	-	0,01
SF3-8	25	-	<1	750	-	-	-	-	0,025

La tabella mostra i valori medi determinati (tranne It) con un'illuminazione di 200 lux.

Con alcuni tipi di fotoresistenze, la resistenza al buio può variare considerevolmente; - la molteplicità delle variazioni della resistenza Rt / Rsv, parametro che mostra il rapporto tra la resistenza al buio e la resistenza nello stato illuminato. Questo è uno dei parametri più importanti che caratterizzano la sensibilità del fotoresistenza. Con un aumento dell'illuminazione, la molteplicità aumenta secondo una legge lineare, con una diminuzione, diminuisce. Le fotoresistenze piombo-zolfo hanno la sensibilità minore, in cui la molteplicità all'illuminazione di 200 lux non è inferiore a 1,2. Per altri tipi di fotoresistenze, la sensibilità è molto più alta; - tensione di esercizio, che si riferisce alla tensione che garantisce il funzionamento continuo della fotoresistenza. Quando si opera in modalità pulsata per fotoresistenze al solfuro di cadmio e al selenio di cadmio, la tensione consentita può essere 2-3 volte superiore alla tensione operativa. Per le fotoresistenze piombo-zolfo, la tensione di esercizio può essere assunta pari a 0,1 Rt, dove Rt è in kiloohm; - dissipazione di potenza ammissibile, consentendo il funzionamento a lungo termine della fotoresistenza a +20°C nell'ambiente senza il rischio di alterazioni irreversibili dello strato fotosensibile; - caratteristiche spettrali che mostrano in quale parte dello spettro la fotoresistenza ha la sensibilità più alta. Le caratteristiche spettrali approssimative sono mostrate in Fig.3.

Ris.3

Come si può vedere da queste caratteristiche, le fotoresistenze con un elemento fotosensibile al solfuro di cadmio hanno una sensibilità massima nella parte visibile dello spettro, le fotoresistenze realizzate a base di selenio di cadmio sono più sensibili nella parte rossa e infrarossa dello spettro, e il piombo le fotoresistenze al solfuro hanno una sensibilità massima nello spettro della regione dell'infrarosso. Un parametro importante delle fotoresistenze è la sensibilità specifica, che viene calcolata dalla formula:

dove: DI - fotocorrente, mA; L - illuminazione, lx; S - la dimensione dell'area fotosensibile, cm²; U è la tensione applicata alla fotoresistenza, B. Se il valore della sensibilità viene moltiplicato per la tensione operativa, si otterrà la sensibilità integrale. Inoltre, le proprietà delle fotoresistenze sono caratterizzate da caratteristiche corrente-tensione, che mostrano la dipendenza della corrente attraverso la fotoresistenza dalla tensione ad essa applicata (vedi Fig. 4, a). Questa caratteristica è lineare su un intervallo abbastanza ampio. Per alcuni tipi di fotoresistenze, a tensioni inferiori alla tensione operativa, si osserva non linearità (Fig. 4b).

Ris.4

I fotoresistenze hanno inerzia, che può essere giudicata dalla risposta in frequenza mostrata in Fig. 5. Questa caratteristica esprime la relazione tra l'ampiezza della fotocorrente e la frequenza di modulazione del flusso luminoso incidente sulla fotoresistenza. Come si evince dalle caratteristiche, l'ampiezza del segnale prelevato dalla fotoresistenza diminuisce con l'aumentare della frequenza della modulazione del flusso luminoso.

Fig. 5

La sensibilità delle fotoresistenze cambia (diminuisce) nelle prime 50 ore di funzionamento, rimanendo praticamente costante per tutta la vita utile, misurata in diverse migliaia di ore. L'intervallo di temperatura di esercizio per le fotoresistenze al solfuro di cadmio va da -60 a +85°C, per il selenio di cadmio - da -60 a +40°C e per il solfuro di piombo - da -60 a +70°C.

Il principale campo di applicazione delle fotoresistenze è l'automazione, dove in alcuni casi sostituiscono con successo le fotocellule sottovuoto e riempite di gas. Possedendo una maggiore potenza di dissipazione ammissibile rispetto ad alcuni tipi di fotocellule, le fotoresistenze consentono di realizzare fotorelè semplici ed affidabili senza amplificatori di corrente. Tali fotorelè sono indispensabili nei dispositivi per il controllo remoto, il monitoraggio e la regolazione, nelle macchine di smistamento automatico, durante lo smistamento e il conteggio dei prodotti finiti, per il controllo della qualità e la disponibilità di una varietà di parti. Le fotoresistenze sono ampiamente utilizzate nell'industria della stampa per rilevare le rotture del nastro di carta, controllare il numero di fogli inseriti nella macchina da stampa. Nella tecnologia di misurazione, le fotoresistenze vengono utilizzate per misurare le alte temperature, per controllare la temperatura in vari processi tecnologici. Controllo del livello di liquidi e corpi sciolti, protezione del personale dall'ingresso in aree pericolose, controllo del livello di polvere e fumo di vari oggetti, interruttori automatici dell'illuminazione stradale e tornelli nella metropolitana: questo non è un elenco completo di applicazioni per fotoresistenze. I fotoresistenze hanno trovato applicazione in medicina, agricoltura e altri campi. Al momento, è difficile trovare un tale ramo dell'economia nazionale, dove non sarebbero utilizzati per aumentare la produttività del lavoro, migliorare la qualità dei prodotti e facilitare il lavoro umano.

Letteratura

1. Radio, n. 12 1969 p.53

Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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