Оптоэлектронные преобразователи. 
Основы функционирования систем сервиса. В 2 ч. Часть 1

Принцип действия оптоэлектронных преобразователей основан на преобразовании энергии оптического излучения в электрический сигнал. Основу таких преобразователей составляют различные фотоприемники.

Фотоэлектрические явления, на основе которых строятся фотоприемники, можно разделить на три основных вида:

• 1) изменение электропроводности вещества при его освещенности — внутренний фотоэффект;
• 2) возникновение ЭДС на границе двух материалов под действием света — фотоэффект в запирающем слое (используется в полупроводниковых фотоэлементах);
• 3) испускание веществом электронов под действием света — внешний фотоэффект (используется в вакуумных и газонаполненных фотоэлементах) .

В качестве фотоприемников в основном используются фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры и т. д.

Фоторезисторы

Фоторезистор — это светочувствительный резистор, в котором используется явление изменения сопротивления вещества (внутренний фотоэффект) под действием инфракрасного, видимого или ультрафиолетового излучения. Фоторезистор представляет собой полупроводниковую пластину, сопротивление которой изменяется при освещении.

В качестве исходного материала фоторезистора чаще всего используются сернистый таллий, сернистый теллур, сернистый свинец, теллуристый свинец и т. д.

Основными характеристиками фоторезистора являются вольтамперная характеристика (ВАХ) и энергетическая характеристика. ВАХ показывает зависимость тока I, протекающего через фоторезистор, от напряжения U, приложенного к его выводам, при различных значениях светового потока Ф = const. Ток при Ф = 0 называется темновъш током /_т, при Ф > 0 — общим током /_общ. Разность этих токов равна фототоку:

Энергетическая характеристика — это зависимость фототока /_ф фоторезистора от светового потока Ф при U = const.

Условное графическое обозначение фоторезистора на принципиальных электрических схемах, его ВАХ и энергетическая характеристика приведены на рис. 10.12.

Основные параметры фоторезисторов:

• • рабочее напряжение U_p;
• • световой ток /_св — ток, протекающий через фоторезистор при рабочем напряжении и воздействии потока излучения заданных интенсивности и спектрального распределения;
• • темновой ток 1_Т — ток, протекающий через фоторезистор при рабочем напряжении в отсутствии потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности;
• • темновое сопротивление R_T — сопротивление фоторезистора в отсутствии падающего на него потока излучения в диапазоне его спектральной чувствительности;
• • максимально допустимая мощность рассеяния Р_тах;
• • чувствительность Sj = /_ф/Ф — отношение фототока к световому потоку;
• • максимум спектрального распределения Х_тах — длина волны, соответствующая максимуму спектральной чувствительности фоторезистора.

Примеры обозначений фоторезисторов: ФСК-la, СФ2−12, СФЗ-9А.

Благодаря высокой чувствительности, простоте, возможности использования в цепях постоянного и переменного тока фоторезисторы нашли широкое применение в устройствах дистанционного управления, оптической связи, автоматических регуляторах освещенности, устройствах блокировки и т. д.

Рис. 10.12. Условное обозначение фоторезистора (а), ВАХ (б) и энергетическая характеристика (в).