Un fotorezistor este un dispozitiv fotoelectric semiconductor cu efect fotoelectric intern, în care se folosește fenomenul de fotoconductivitate, adică modificarea conductivității electrice a unui semiconductor sub acțiunea radiației optice. Fenomenul fotoconductivității a fost descoperit pentru prima dată în seleniu de W. Smith în 1873.
Fotorezistul utilizate în dispozitivele electronice, care sunt factorii determinanți ai sensibilitate ridicată, valori ridicate ale fotocurentul, o zonă de lucru mare de fotodetector, iar inerția este nesemnificativă.
Circuit photoresistor includ orice sursă de EMF polaritate. Elementul principal este o plachetă photoresistor a cărui rezistență variază în funcție de iluminare. Ca un material semiconductor pentru Fotorezistul utilizate în mod obișnuit sulfură de cadmiu, sulfura de taliu, Seleniură, telur, sulfură de bismut, seleniură de cadmiu sau sulfură de zinc. Electrozii metalici sunt aplicați pe suprafața stratului fotosensibil, uneori electrozii sunt aplicați direct pe substratul dielectric înainte de depunerea stratului semiconductor.
Suprafața stratului fotosensibil semiconductor situat între electrozii se numește zona de lucru. În absența iluminării platformei de lucru, fotorezistorul are rezistența maximă, numită rezistența întunecată, care este de 10 4 ... 10 7 Ohm. Un mic curent întunecat trece prin circuit. datorită prezenței în unitatea semiconductoră a unui anumit număr de purtători de taxă liberă. Fotorezistorul are o conductivitate inițială s0. care se numește întuneric
unde q este sarcina de electron; m este mobilitatea purtătorului;
N0. p0 este concentrația purtătorilor de sarcină mobilă de electroni și găuri într-un semiconductor în starea de echilibru.
Sub acțiunea luminii, purtătorii excesivi sunt generați în semiconductori, concentrația purtătorilor de încărcătură mobilă crește cu valoarea Dn, Dp. Conductivitatea unui semiconductor se modifică cu o valoare
numita fotoconductivitate. Când luminozitatea luminii se schimbă, fotoconductivitatea semiconductorilor se schimbă. Concentrația purtătorilor de neechilibru, determinarea fotoconductivitatii depinde de parametrii de semiconductor (tip bandă decalaj de conductivitate, indicele de refracție, și altele.) Și un mecanism de absorbție. Conductivitatea totală a semiconductorului este.
Într-un semiconductor pur, concentrațiile transportatorilor în exces sunt egale. și fotoconductivitatea se numește bipolară (intrinsecă). Semiconductorii de impurități crește în mod avantajos, concentrația purtătoare de un singur semn - miez și într-o măsură mai mică - minoritatea și fotoconductie lor numită impuritate (unipolar).
Schimbarea conductivității unui semiconductor atunci când fotorezistorul este iluminat conduce la o creștere a curentului în circuit. Diferența dintre curenți în prezența și absența luminii se numește curent luminos sau fotocurent.
8.6. Caracteristicile fotorezistorului
Caracteristica curentului de tensiune este dependența curentului prin fotorezistorul I de tensiunea U aplicată la bornele sale, cu o valoare constantă a fluxului luminos (Figura 8.5). În domeniul de tensiune de operare, caracteristicile volt-amperi ale fotorezistoarelor la diferite valori ale fluxului luminos sunt practic liniar (liniar în puterea de disipare admisibilă pentru acestea).
Caracteristica energetică (lumină sau lux-ampere) este dependența fotocurentului de fluxul luminos incidențial la o tensiune constantă aplicată fotorezistorului. La fluxurile mici de lumină, este liniară și cu creșterea fluxului luminos, creșterea fotocurentului încetinește datorită creșterii recombinării purtătorilor prin capcane și scăderii duratei lor de viață. Dacă în loc de fluxul luminos se face iluminarea E în luxes, atunci caracteristica energetică se numește lux-ampere.
Caracteristica spectrală a unui fotorezistor este dependența fotocurentului de lungimea de undă a fluxului de lumină incidentă (Figura 8.6). pentru fiecare fotorezistor
există un maxim de caracteristică spectrală, care este legată de diferitele lățimi ale benzii interzise a unui material semiconductor. La lungimi de undă mari, adică la energii cuantice de lumină scăzută în comparație cu lărgimea benzii interzise a unui semiconductor, energia cuantică este insuficientă pentru transferul electronilor din banda de valență în banda de conducție. În acest sens, fiecare semiconductor și fotorezistor au cea mai mare lungime de undă (prag). Acesta este determinat de nivelul de 0,5'Imax din lateralul lungimilor de undă mari.
Datorită creșterii indicelui de refracție, cu o scădere a lungimii de undă a luminii incidente, caracteristica spectrală are o degradare la lungimi de undă mici. Datorită diferitelor materiale semiconductoare bandgap utilizate pentru fabricarea Fotorezistul, răspunsul spectral maximă poate fi în regiunile în infraroșu, vizibil sau în ultraviolet ale spectrului.