logo
датчики

Тема 10. Детекторы светового излучения.

Фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы. Детекторы ИК-излучения.

Для преобразования световых сигналов в электрические используют фотодиоды, фототранзисторы, фоторезисторы, фототиристоры и другие приборы.

Рис. 7. Фотодиод.

Фотодиод представляет собой смещенный в обратном направлении p-n-переход, обратный ток насыщения которого определяется количеством носителей заряда, порождаемых в нем действием падающего света. Параметры фотодиода выражают через значения тока,

протекающего в его цепи. Чувствительность фотодиода, которую принято называть интегральной, определяют как отношение фототока к вызвавшему его световому потоку Фυ. Порог чувствительности фотодиодов оценивают по известным значениям интегральной (токовой) чувствительности и темнового тока Id, т.е. тока, протекающего в цепи в отсутствие облученности чувствительного слоя.

Основными материалами для фотодиодов являются германий и кремний.

Рис. 8. Фототранзистор

Фототранзисторы представляют собой приемники лучистой энергии с двумя или с большим числом р-п-переходов, обладающие свойством усиления фототока при облучении чувствительного слоя. Фототранзистор соединяет в себе свойства фотодиода и усилительные свойства транзистора (рис.8). Наличие у

фототранзистора оптического и электрического входов одновременно позволяет создать смещение, необходимое для работы на линейном участке энергетической характеристики, а также компенсировать внешние воздействия. Для обнаружения малых сигналов напряжение, снимаемое с фототранзистора, должно быть усилено. В этом случае следует увеличить сопротивление выхода переменному току при минимальном темновом токе в цепи коллектора, создавая положительное смещение на базе.

Фоторезистор - это пластина полупроводника, на противоположных концах которого расположены омические контакты.

Рис 9. Фоторезистор

В качестве детекторов ИК - излучения чаще всего применяются пироэлект­рические элементы. Пироэлектрические материалы вырабатывают электрические заряды в ответ ни тепловой поток, проходящий через них. В упрощенном виде можно считать, что пироэлектричество появляется вследствие теплового расширения материалов. Поглощенное тепло заставляет расширяться переднюю часть чувствительного элемента. Поскольку все пироэлектрики также обладают пьезоэлектрическими свойствами, возникшее в результате расширения напряжение приводит к появлению зарядов на электродах элемента. Это означает, что между электродами, расположенны­ми с двух сторон элемента, возникает разность потенциалов.