Фоторезисторы – это фотоэлектрические полупроводниковые приборы с внутренним фотоэффектом. Физическая сущность внутреннего фотоэффекта состоит в том, что при освещении поверхности полупроводника (селен, сернистый висмут, сернистый кадмий, сернистый свинец и т.д.) часть световой энергии поглощается веществом и расходуется на освобождение электронов от связей с атомами; при этом количество свободных электронов в веществе сильно возрастает, что приводит к увеличению электропроводности полупроводника.

В зависимости от типа и назначения, фоторезисторы выполняют с естественным воздушным (неохлаждаемые) и с жидкостным охлаждением. Неохлаждаемые фоторезисторы по конструкции разделяются на бескорпусные и корпусные.

Они имеют тонкий слой светочувствительного материала (2), нанесенного на изолирующую подложку (1) путем пульверизации исходного материала из суспензии (реже – путем испарения материала в вакууме или спекания в таблетки порошкообразной массы). В качестве электродов (4) обычно применяют пленки металлов, не подвергающихся коррозии (золото, платина, серебро), наносимые испарением в вакууме. Для защиты от влияния влаги, воздуха и других внешних воздействий, чувствительные элементы фоторезисторов покрывают слоем защитного лака (3) – герметика. При этом требуется, чтобы слой лака обладал достаточной прозрачностью в той области спектра, для работы в которой предназначен фоторезистор, был влагостойким и не изменял своих свойств в пределах всего диапазона рабочих температур.

Фоторезистор имеет одинаковую проводимость в обоих направлениях, включается последовательно с управляемым им устройством и источником энергии. Фоторезистор может реагировать не только на появление светового потока. Но и на его исчезновение, т.е. является световым реле. При отсутствии освещения или при постоянном освещении фоторезистор представляет собой активное сопротивление, и ток, протекающий по нему, пропорционален приложенному напряжению, а в случае постоянной величины приложенного напряжения величина тока пропорциональна интенсивности действующего светового потока.

Неосвещенный фоторезистор характеризуется темновым током (I_т) и темновым сопротивлением. Темновой ток очень мал и обусловлен наличием в полупроводнике небольшого числа свободных электронов, освобожденных действием тепла окружающей среды.

Фоторезисторы обладают избирательным фотоэффектом. Например в видимой части спектра наиболее чувствительны приборы с сульфидом кадмия, а с сульфидом свинца – к инфракрасным лучам (это дает возможность использовать их для наблюдения и регистрации излучений слабо нагретых тел).

Если фоторезистор включен последовательно с источником энергии Е с резистором r_н (рис. 2), то изменения светового потока Ф сопровождаются изменением тока в цепи, т.е. фоторезистор может работать как вакуумный фотоэлемент для преобразования световой энергии в электрическую.

Литература

1. Зорохович А. Е., Калинин В. К. Электротехника с основами промышленной электроники. – М.: Высшая школа, 1975.
2. Ухин П. Н., Федосеева Е. О. Электровакуумные и полупроводниковые приборы. – М.: Искусство, 1968.