Определение. Фоторезисторами называют двухполюсные полупроводниковые приборы, электрическое сопротивление которых изменяется под действием светового потока.

Устройство. На рис. 14-2 для примера показано устройство одного из фоторезисторов. Светочувствительная пластина изготавливается либо прессованием из порошка полупроводникового материала, либо путем напыления этого материала на диэлектрическую подложку. В некоторых случаях пластину изготавливают из монокристалла полупроводника. На поверхность полупроводниковой пластины напыляют тонкопленочные металлические контакты, соединяемые затем с выводами. Поверхность светочувствительной пластины между металлическими контактами образует рабочую площадку фоторезистора, величина которой колеблется для различных приборов от 0,5 до 30 мм².

В качестве светочувствительных материалов чаще всего используют полупроводниковые соединения типа А "В^v1 (CdSe, CdS) или типа a^bvi (PbS, PbSe).

Характеристики и параметры. Вольт-амперная характеристика (рис.- 14-3, а) отображает зависимость тока I через фоторезистор от приложенного к его выводам напряжения U при различных значениях светового потока Ф. В темноте проводимость фоторезистора обусловлена наличием свободных носителей зарядов электронов и дырок, образовавшихся в результате теплового воз-бужденият-Ток через фоторезистор при некотором рабочем напряжении и Ф = 0 называется темновым люком ф ;> 0 — общим током - Разность этих токов равна фототоку:

(14-17)

Энергетическая характеристика фототока (рис. 14-3, б) — зависимость фототока от светового потока — линейна в области небольших значений Ф. При увеличении Ф рост фототока замедляется, так как с увеличением концентрации свободных носителей заряда возрастает вероятность их рекомбинации через ловушки [22} и, следовательно, уменьшается время жизни

Относительная спектральная характеристика показана на рис. 14-4, По оси ординат отложена монохроматическая чувствительность , — параметр, который мы определим ниже. На рис. 14-4 представлены спектральные характеристики материалов, максимум чувствительности которых соответствует собственному поглощению. Наряду с такими материалами при изготовлении фоторезисторов используются также материалы с максимумом чувствительности, соответствующей примесному поглощению. Их спектральные характеристики мы рассмотрим в конце этого параграфа.

Чувствительность — один из важнейших* параметров любого фотоэлектрического прибора. Для фоторезисторов используется чаще всего токовая чувствительность — отношение фототока к некоторой величине, количественно характеризующей излучение, вызвавшее измеряемый фототек¹. Так, если в качестве такой величины используется световой поток, то говорят о чувствительности фоторезистора к световому потому ; различают также чувствительность к лучистому потоку , чувствительность к освещенности и др. Если чувствительность определяется отношением постоянных значений измеряемых величин, то ее называют статической ,если же используется отношение малых приращений этих величин, то чувствительность называют дифференциальной .

Чувствительность зависит от спектрального состава облучающего света. Чувствительность прибора к немонохроматическому излучению называют интегральной , а к монохроматическому излучению — монохроматической .

(14-18)

Темновое сопротивление определяет электрическое сопротивление фоторезистора при Ф = 0. Его значение легко определить по ctg — угла наклона вольт - амперной темновой характеристики прибора (рис. 14-3, в). Сопротивление измеряется единицами и даже десятками МW .

Граничная частота. Этот параметр определяет частоту синусоидального сигнала, модулирующего световой поток, при которой чувствительность прибора падает в. раз по сравнению с чувствительностью при немодулированном потоке. Для большинства фоторезисторов частота .

Пороговый поток, отнесенный к полосе частот в один герц называют пороговым потоком в единичной полосе частот Величину , где s — площадь фотоприемника, называют удельным пороговым потоком. В качестве параметра фотоприемников чаще используют величину , называемую обнаружительной способностью, или же величину удельной обнаружительной способности . Параметр D* имеет размерность .

Параметры фоторезисторов различных типов. В режиме формирования электрических сигналов при облучении фоторезисторов лучистым потоком применяются фоторезйсторы из сульфида кадмия, селенида кадмия, сульфида и селенида свинца. Спектральные характеристики этих приборов показаны на рис. 14-4. Фоторезйсторы из сульфида кадмия отличаются высоким рабочим напряжением (до 400 В), значительными максимальными токами (несколько миллиампер) и очень высокой интегральной чувствительностью, достигающей нескольких ампер на один люмен. Темновое сопротивление этих приборов велико: Селенистокадмиевые фоторезисторы также отличаются высокой интегральной чувствительностью (15—20 А/лм) и высоким темновым сопротивлением (), но допускают менее высокие рабочие напряжения и токи.

В качестве фотопримеников в инфракрасном диапазоне применяются фоторезисторы на основе германия с примесями из золота, цинка, сурьмы и т. д., охлаждаемые до температуры жидкого азота. Спектральная характеристика их соответствует примесной фотопроводимости. Удельная обнаружительная способность .