Полупроводниковые фоторезисторы

Механическая прочность варисторов достигается за счет применения специальных наполнителей связующих веществ, например, керамических материалов, жидкого стекла, кремнийорганических лаков и т.д. Эти вещества определяют режимы обжига и термообработки РЭ. Например, ультрафарфор начинает спекаться при температуре около 1550К, отличается высокой термостойкостью. Глина имеет более низкую температуру спекания (около 1300К), более пластична по сравнению с ультрафарфором, но обладает меньшей механической прочностью и меньшим температурным коэффициентом линейного расширения.

Для изготовления варисторов используют промышленные сорта карбида кремния черной и зеленой модификаций с размерами кристаллитов 20-180 мкм. Содержание связующего компонента в массе выбирают в зависимости от требуемых параметров варисторов и размера кристаллитов карбида кремния (обычно связующее составляет от10 до 40%).

Исходные компоненты смешивают в шаровых мельницах в целях получения однородной массы. Прессование заготовок производят при давлении

(1-2)∙108 Н/м на гидравлических прессах, на выходе которых массу разрезают на заготовки необходимого размера. Затем производят обжиг методом, зависящим от назначения данного варистора. Закончив обжиг, на поверхность заготовки наносят методом вжигания или шоопирования (разбрызгивания расплавленного металла)  на контактные электроды, после чего происходит отбраковка заготовок, и далее осуществляют пайку выводов. Причем к электродам, полученным вжиганием серебра, выводы обычно припаиваются легкоплавкими припоями с небольшим процентным содержанием серебра.

Стабилизация параметров варисторов достигается путем термообработки при температуре 400-450К. Для защиты от воздействия внешней среды рабочие участки варисторов покрывают специальными эмалями и лаками.

Полупроводниковые варисторы с симметричной нелинейной функциональной характеристикой, имеющей участок отрицательного динамического сопротивления, получают при использовании многослойных полупроводниковых структур типа pnpn, по полупроводниковой технологии причем РЭ варистора состоит из двух pnpn – структур, имеющих общие омические контакты.

Варисторы с симметричной вольтамперной характеристикой получают также на основе пленочных полупроводниковых элементов путем последовательного нанесения слоев металл-бор-металл. В качестве электродов используют различные металлы – алюминий, золото и др.

Полупроводниковые фоторезисторы

Фоторезисторы являются полупроводниковыми приборами, сопротивление которых зависит от освещенности, то есть принцип их действия основан на фоторезистивном эффекте (изменении проводимости полупроводникового материала, обусловленного действием электромагнитного излучения и не связанного с нагреванием). Различают положительный фоторезистивный эффект, сопровождающийся увеличением проводимости, и отрицательный, когда проводимость уменьшается. В полупроводниковых материалах, используемых для получения фоторезисторов, обычно используется положительный фоторезистивный эффект.

Основной частью конструкции фоторезистора является полупроводниковый фоточувствительный слой, который может быть выполнен в виде монокристаллической или полукристаллической пластинки полупроводника либо в виде полукристаллической пленки полупроводника, нанесенной на диэлектрическую подложку. В качестве полупроводникового материала часто используют сульфид кадмия, селенид кадмия, сульфид свинца и др. На поверхность фоточувствительного слоя наносят металлические электроды (иногда электроды наносят перед формированием пленочного РЭ на диэлектрическую подложку). Подложку или пластину со сформированными РЭ и электродами обычно помещают в пластмассовый либо металлостеклянный корпус.

Исследования свойств различных полупроводниковых материалов привели к созданию сернистоталлиевых фоторезисторов – таллофидов с лучшей удельной интегральной чувствительностью.

Преимущество фоторезисторов (по сравнению с вакуумными аналогами) состоит в том, что они дают возможность получать фототоки, измеряемые миллиамперами, и осуществлять простую и надежную конструкцию прибора, например, фотореле. Большинство выпускаемых фоторезисторов могут работать при питании схем непосредственно от сети (220, 127 В), т.е. не требуют специальных понижающих трансформаторов.

Полупроводниковые фоторезисторы, например, на основе Zn, Sb, In, As, Ge (легированной Zn) и др. обладают высокой чувствительностью к излучению в широком диапазоне длин волн – от инфракрасной области до рентгеновских и гамма-лучей, они стабильны в работе, имеют простую конструкцию и малые габариты. Все это позволяет применять фоторезисторы в самой разнообразной аппаратуре, например, в качестве приемников излучения, в том числе в оптопарах; для регистрации излучений и т.д.

 

Основные параметры фоторезисторов

Основными параметрами полупроводниковых фоторезисторов являются: темновое сопротивление, кратность изменения сопротивления, темновой и световой ток, удельная и интегральная чувствительность, номинальная мощность рассеяния, рабочее напряжение, постоянная времени. Для их определения важно знать вольтамперные, световые (люксамперные) и спектральные характеристики фоторезистора.

Темновое сопротивление – это сопротивление фоторезистора при полной защите чувствительного элемента от излучения.

Кратность изменения сопротивления характеризует чувствительность фоторезистора, показывая степень изменения сопротивления фоторезистора под действием определенного светового потока; обычно это отношение темнового сопротивления фоторезистора к сопротивлению при освещенности в 200 лк от источника с цветовой температурой 2850К.

Темновой ток фоторезистора ограничивается верхним предельным значением тока, причем его минимальное значение может быть на 1-2 порядка меньше указанного предельного значения.

Световой ток фоторезистора в соответствии с ГОСТом определяют при рабочем напряжении и освещенности в 200 лк от источника света с цветовой температурой 2850К. Часто для фоторезисторов устанавливают только нижний предел светового тока.

Удельная интегральная чувствительность фоторезистора характеризуется отношением фототока ΔI, к величине падающего на него светового потока Ф и приложенному к нему напряжению U; К= ΔIU, где ΔI – фототок, равный разности токов, протекающих по фоторезистору при определенной освещенности (200 лк) и в темноте. Чувствительность называют интегральной потому, что ее измеряют при освещении фоторезистора светом сложного спектрального состава.

Номинальной мощностью рассеяния фоторезистора называют максимально допустимую мощность, которую фоторезистор может рассеивать при непрерывной электрической нагрузке, а также температуре и давлении окружающей среды, указанной в технической документации и напряжении на фоторезисторе, не превышающем предельного.

Рабочее напряжение фоторезистора – это напряжение, при котором фоторезистор работоспособен в течение данного срока службы.

Спектральная характеристика – это зависимость фототока от длины волны падающего на фоторезистор света, она определяет чувствительность фоторезистора при

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector