Фоторезисторы

Полупроводниковые приборы, работа которых основана на использовании внутреннего фотоэффекта, называются фоторезисторами.

Конструкция фоторезистора и включение его в электрическую цепь схематично показаны на рис. 4. Фоторезистор представляет собой тонкий слой поликристаллического полупроводникового материала, нанесенного на диэлектрическую подложку. В качестве фоточувствительного материала обычно используют сульфид кадмия CdS, селенид кадмия CdSe, сульфид свинца PbS или селенид свинца PbSe. На поверхность фоточувствительного слоя наносят металлические электроды.

Если фоторезистор включен во внешнюю цепь последовательно с источником напряжения U, то в отсутствие освещения через него течет темновой ток

I_т = σ_тU. (1.6)

При освещении его поверхности в цепи течет световой ток

I_с = σ_сU = σ_тU+σ_фU. (1.7)

Разность между световым током и темновым током называется фототоком

I_ф = I_с−I_т.= σ_фU. (1.8)

Вольтамперными характеристиками (ВАХ) фоторезистора называются зависимости темнового тока, светового тока и фототока от приложенного к фоторезистору напряжения при постоянной величине светового потока, падающего на фоторезистор (рис. 5).

ВАХ имеют слабую нелинейность при малых напряжениях, что связанно с потерей энергии при туннелировании электронов через небольшие потенциальные барьеры, между отдельными зернами или кристаллами полупроводника. При повышении U энергия электронов становится существенно больше энергии необходимой для туннелирования, и ВАХ становится линейной. При больших напряжениях температура фоторезистора повышается из-за мощности электрического тока (Джоулева тепла), выделяющейся в фоторезисторе P = UI и ВАХ снова становится нелинейной.