Fotoresistores. Data de referência. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Fotocélulas semicondutoras - os fotorresistores têm a propriedade de alterar sua resistência ativa sob a influência da luz incidente sobre eles. Os fotorresistores têm alta sensibilidade à radiação na faixa mais ampla - do infravermelho à região de raios X do espectro, e sua resistência pode variar em várias ordens de magnitude. Os fotorresistores caracterizam-se pela elevada estabilidade ao longo do tempo, possuem pequenas dimensões e estão disponíveis em diversos valores de resistência. Os mais utilizados são os fotorresistores feitos de sulfeto de chumbo, sulfeto de cádmio e seleneto de cádmio.

O nome do tipo de fotorresistor é composto por letras e números, sendo que nas designações antigas as letras A, K, D indicavam o tipo de material fotossensível utilizado, mas na nova designação essas letras são substituídas por números. A letra atrás do hífen, na designação antiga, caracterizava o desenho (G-sealed, P-film). Na nova marcação, essas letras também são substituídas por números. Na tabela 1 mostra os nomes das designações mais comuns de fotorresistores.

Tabela 1. DESIGNAÇÕES TÍPICAS DE FOTORESISTORES

Tipo de fotorresistores	designação antiga	Nova designação
Chumbo sulfuroso	FSA-0, FSA-1, FSA-6, FSA-G1, FSA-G2
Sulfeto de cádmio	FSK-0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, FSK-G1, FSK-G2, FS'R;-G7, FSK-P1	SF2-1, 2, 4, 9, 12
Selênio-cádmio	FSD-0, FSD-1, FSD-G1	SF3-1, 8

O elemento fotossensível em alguns tipos de fotorresistores é feito na forma de um comprimido redondo ou retangular prensado a partir de sulfeto de cádmio ou seleneto em pó, em outros é uma fina camada de semicondutor depositada sobre uma base de vidro. Em ambos os casos, dois fios metálicos são conectados ao material semicondutor. Esquematicamente, o dispositivo do fotorresistor e sua inclusão são mostrados na Fig.

Figura.1

Dependendo da finalidade, os fotorresistores têm um design completamente diferente. Às vezes é apenas uma placa semicondutora em uma base de vidro com fios condutores de corrente, em outros casos o fotorresistor tem uma caixa de plástico com pinos rígidos. Dentre esses fotorresistores, destaque especial para o FSK-6, adaptado para operar a partir de luz refletida, para o qual seu corpo possui um orifício no centro para que a luz passe para a superfície refletora. Os fotoresistores são produzidos em uma caixa de metal com uma base semelhante a uma lâmpada, ou em uma caixa, como capacitores ou transistores selados.

Os fotorresistores de filme de pequeno porte são produzidos em caixas de plástico e metal com um revestimento à prova de umidade do elemento fotossensível com resinas epóxi transparentes. A aparência e as dimensões dos tipos mais comuns de fotorresistores são mostradas na Fig.2.

Figura.2

Os fotorresistores são caracterizados pelos seguintes parâmetros (ver Tabela 2): - resistência ao escuro Rt - resistência ativa na ausência de iluminação.

Tabela 2. PARÂMETROS DE FOTORESISTORES

Tipo FR	Uwork, V	Rt, ohm.	Isso, mka	Iv, mka	dI=Isv-It, mA	Rt / Rsv	Sentimentos específicos., mA/lm-v	Sensibilidade integral, a/lm	Poder de dissipação, W
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
FSA-0	4-100	40*103-106	-	-	-	1,2	500	-	0,01
FSA-1	4-100	40*103-106	-	-	-	1,2	500	-	0,01
FSA-G1	4-40	47*103-470 * 103	-	-	-	1,2	500	-	0,01
FSA-G2	4-40	40*103-106	-	-	-	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

A tabela mostra os valores médios determinados (exceto It) em uma iluminação de 200 lux.

Com alguns tipos de fotorresistores, a resistência ao escuro pode variar consideravelmente; - a multiplicidade de mudanças na resistência Rt / Rsv, um parâmetro que mostra a relação entre a resistência escura e a resistência no estado iluminado. Este é um dos parâmetros mais importantes que caracterizam a sensibilidade do fotorresistor. Com um aumento na iluminação, a multiplicidade aumenta de acordo com uma lei linear, com uma diminuição, ela diminui. Os fotoresistores de chumbo-enxofre têm a menor sensibilidade, em que a multiplicidade na iluminação de 200 lux não é inferior a 1,2. Para outros tipos de fotorresistores, a sensibilidade é muito maior; - tensão de operação, que se refere à tensão que garante o funcionamento contínuo do fotorresistor. Ao operar em modo pulsado, para fotoresistores de sulfeto de cádmio e selênio de cádmio, a tensão permitida pode ser 2-3 vezes maior que a tensão de operação. Para fotoresistores de chumbo-enxofre, a tensão de operação pode ser tomada igual a 0,1 Rt, onde Rt está em quiloohms; - dissipação de potência admissível, permitindo a operação de longo prazo do fotorresistor a +20°C no ambiente sem o risco de alterações irreversíveis na camada fotossensível; - características espectrais mostrando em qual parte do espectro o fotoresistor tem a maior sensibilidade. As características espectrais aproximadas são mostradas na Fig.3.

Figura.3

Como pode ser visto a partir dessas características, os fotorresistores com um elemento fotossensível de sulfeto de cádmio têm uma sensibilidade máxima na parte visível do espectro, os fotorresistores feitos à base de cádmio selênio são mais sensíveis nas partes vermelha e infravermelha do espectro e levam fotoresistores de sulfeto têm uma sensibilidade máxima no espectro da região do infravermelho. Um parâmetro importante dos fotorresistores é a sensibilidade específica, que é calculada pela fórmula:

onde: DI - fotocorrente, mA; L - iluminação, lx; S - o tamanho da área fotossensível, cm²; U é a tensão aplicada ao fotorresistor, B. Se o valor da sensibilidade for multiplicado pela tensão operacional, você obtém a sensibilidade integral. Além disso, as propriedades dos fotorresistores são caracterizadas por características corrente-tensão, que mostram a dependência da corrente através do fotorresistor da tensão aplicada a ele (ver Fig. 4, a). Esta característica é linear em uma faixa bastante ampla. Para alguns tipos de fotorresistores, a não linearidade é observada em tensões inferiores à tensão de operação (Fig. 4, b).

Figura.4

Os fotoresistores têm inércia, que pode ser julgada pela resposta de frequência mostrada na Fig. 5. Esta característica expressa a relação entre a magnitude da fotocorrente e a frequência de modulação do fluxo de luz incidente no fotorresistor. Como pode ser visto pelas características, a magnitude do sinal retirado do fotorresistor diminui com o aumento da frequência da modulação do fluxo de luz.

Fig. 5

A sensibilidade dos fotorresistores muda (diminui) nas primeiras 50 horas de operação, permanecendo praticamente constante durante toda a vida útil, medida em vários milhares de horas. A faixa de temperatura de operação para fotoresistores de sulfeto de cádmio é de -60 a +85°С, para selênio de cádmio - de -60 a +40°С e para sulfeto de chumbo - de -60 a +70°С.

O principal campo de aplicação dos fotorresistores é a automação, onde em alguns casos eles substituem com sucesso as fotocélulas a vácuo e a gás. Possuindo uma maior potência de dissipação admissível em comparação com alguns tipos de fotocélulas, os fotorresistores permitem criar fotorelés simples e confiáveis ​​sem amplificadores de corrente. Esses fotorrelés são indispensáveis ​​em dispositivos de controle remoto, monitoramento e regulação, em máquinas de triagem automática, na triagem e contagem de produtos acabados, para controle de qualidade e prontidão de uma variedade de peças. Os fotorresistores são amplamente utilizados na indústria de impressão para detectar quebras de fita de papel, controlar o número de folhas alimentadas na máquina de impressão. Na tecnologia de medição, os fotoresistores são usados ​​para medir altas temperaturas, para controlar a temperatura em vários processos tecnológicos. Controle do nível de líquidos e corpos soltos, proteção do pessoal contra a entrada em áreas perigosas, controle dos níveis de poeira e fumaça de vários objetos, interruptores automáticos de iluminação pública e catracas no metrô - esta não é uma lista completa de aplicações para fotorresistores. Os fotorresistores encontraram aplicação na medicina, agricultura e outros campos. Atualmente, é difícil encontrar tal ramo da economia nacional, onde não sejam utilizados para aumentar a produtividade do trabalho, melhorar a qualidade do produto e facilitar o trabalho humano.

Literatura

1. Rádio, nº 12 1969 p.53

Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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