Photorésistances. Donnée de référence. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Photocellules à semi-conducteurs - les photorésistances ont la capacité de modifier leur résistance active sous l'action de la lumière qui tombe sur elles. Les photorésistances ont une sensibilité élevée au rayonnement dans la plage la plus large - de l'infrarouge à la région des rayons X du spectre, et leur résistance peut varier de plusieurs ordres de grandeur. Les photorésistances se caractérisent par une grande stabilité dans le temps, elles sont de petite taille et sont disponibles en différentes valeurs de résistance. Les plus répandues sont les photorésistances constituées de sulfure de plomb, de sulfure de cadmium et de sélénium de cadmium.

Le nom du type de photorésistances est composé de lettres et de chiffres, et dans les anciennes désignations les lettres A, K, D désignaient le type de matériau photosensible utilisé, dans la nouvelle désignation ces lettres ont été remplacées par des chiffres. La lettre derrière le trait d'union, avec l'ancienne désignation, caractérisait le design (L-scellé, P-film). Dans le nouveau marquage, ces lettres sont également remplacées par des chiffres. Dans le tableau. 1 montre les noms des désignations les plus courantes de photorésistances.

Tableau 1. DÉSIGNATIONS TYPIQUES DES PHOTORÉSISTANCES

Type de photorésistances	ancienne désignation	Nouvelle désignation
Plomb sulfureux	FSA-0, FSA-1, FSA-6, FSA-G1, FSA-G2
Sulfure de cadmium	FSK-0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, FSK-G1, FSK-G2, FS'R;-G7, FSK-P1	SF2-1, 2, 4, 9, 12
Sélénium-cadmium	FSD-0, FSD-1, FSD-G1	SF3-1, 8

L'élément photosensible dans certains types de photorésistances est réalisé sous la forme d'une pastille ronde ou rectangulaire pressée à partir de sulfure ou de séléniure de cadmium en poudre, dans d'autres il s'agit d'une fine couche de semi-conducteur déposée sur une base de verre. Dans les deux cas, deux conducteurs métalliques sont connectés au matériau semi-conducteur. Schématiquement, le dispositif de la photorésistance et son inclusion sont illustrés à la Fig.

Ris.1

Selon le but, les photorésistances ont une conception complètement différente. Parfois, il s'agit simplement d'une plaque semi-conductrice sur une base en verre avec des conducteurs conducteurs de courant, dans d'autres cas, la photorésistance a un boîtier en plastique avec des broches rigides. Parmi ces photorésistances, il convient de mentionner en particulier la FSK-6, adaptée pour fonctionner à partir de la lumière réfléchie, pour laquelle son corps a un trou au centre pour que la lumière passe vers la surface réfléchissante. Les photorésistances sont réalisées dans un boîtier métallique avec une base ressemblant à une lampe, ou dans un boîtier, comme des condensateurs scellés ou des transistors.

Les photorésistances à film de petite taille sont produites dans des boîtiers en plastique et en métal avec un revêtement étanche à l'humidité de l'élément photosensible avec des résines époxy transparentes. L'apparence et les dimensions des types de photorésistances les plus courants sont illustrées à la Fig.2.

Ris.2

Les photorésistances sont caractérisées par les paramètres suivants (voir tableau 2) : - résistance à l'obscurité Rt - résistance active en l'absence d'éclairement.

Tableau 2. PARAMÈTRES DES PHOTORÉSISTANCES

Type FR	Ouwork, V	Rt, ohm.	Ça, mka	Iv, mka	dI=Isv-It, mA	Rt / Rsv	Sentiment spécifique, mA/lm-v	Sensibilité intégrale, a/lm	Puissance dissipée, 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	50 300-10 *3	-	-	-	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

Le tableau montre les valeurs moyennes déterminées (sauf pour It) à un éclairement de 200 lux.

Avec certains types de photorésistances, la résistance à l'obscurité peut varier considérablement ; - la multiplicité des variations de résistance Rt/Rsv, paramètre indiquant le rapport de la résistance à l'obscurité sur la résistance à l'état éclairé. C'est l'un des paramètres les plus importants caractérisant la sensibilité de la photorésistance. Avec une augmentation de l'éclairement, la multiplicité augmente selon une loi linéaire, avec une diminution, elle diminue. Les photorésistances au plomb-soufre ont la moindre sensibilité, dans lesquelles la multiplicité à un éclairement de 200 lux n'est pas inférieure à 1,2. Pour les autres types de photorésistances, la sensibilité est beaucoup plus élevée ; - la tension de fonctionnement, qui fait référence à la tension qui garantit le fonctionnement continu de la photorésistance. Lors du fonctionnement en mode pulsé pour les photorésistances au sulfure de cadmium et au sélénium de cadmium, la tension admissible peut être 2 à 3 fois supérieure à la tension de fonctionnement. Pour les photorésistances plomb-soufre, la tension de fonctionnement peut être prise égale à 0,1 Rt, où Rt est en kiloohms ; - dissipation de puissance admissible, permettant un fonctionnement à long terme de la photorésistance à +20°C dans l'environnement sans risque d'altérations irréversibles de la couche photosensible ; - des caractéristiques spectrales indiquant dans quelle partie du spectre la photorésistance a la sensibilité la plus élevée. Les caractéristiques spectrales approximatives sont indiquées sur la Fig.3.

Ris.3

Comme on peut le voir à partir de ces caractéristiques, les photorésistances à élément photosensible au sulfure de cadmium ont une sensibilité maximale dans la partie visible du spectre, les photorésistances à base de cadmium sélénium sont les plus sensibles dans les parties rouge et infrarouge du spectre, et le plomb les photorésistances au sulfure ont une sensibilité maximale dans le spectre infrarouge. Un paramètre important des photorésistances est la sensibilité spécifique, qui est calculée par la formule :

où : DI - photocourant, mA ; L - éclairage, lx; S - la taille de la zone photosensible, cm²; U est la tension appliquée à la photorésistance, B. Si la valeur de sensibilité est multipliée par la tension de fonctionnement, alors la sensibilité intégrée sera obtenue. De plus, les propriétés des photorésistances sont caractérisées par des caractéristiques courant-tension, qui montrent la dépendance du courant traversant la photorésistance sur la tension qui lui est appliquée (voir Fig. 4, a). Cette caractéristique est linéaire sur une plage assez large. Pour certains types de photorésistances, à des tensions inférieures à la tension de fonctionnement, une non-linéarité est observée (Fig. 4b).

Ris.4

Les photorésistances ont une inertie, qui peut être jugée par la réponse en fréquence illustrée à la Fig. 5. Cette caractéristique exprime la relation entre l'amplitude du photocourant et la fréquence de modulation du flux lumineux incident sur la photorésistance. Comme on peut le voir sur la caractéristique, l'amplitude du signal provenant de la photorésistance diminue avec l'augmentation de la fréquence de modulation du flux lumineux.

Fig. 5

La sensibilité des photorésistances change (diminue) au cours des 50 premières heures de fonctionnement, restant pratiquement constante tout au long de la durée de vie, mesurée en plusieurs milliers d'heures. La plage de température de fonctionnement des photorésistances au sulfure de cadmium est de -60 à +85°С, pour le sélénium de cadmium - de -60 à +40°С et pour le sulfure de plomb - de -60 à +70°С.

Le principal domaine d'application des photorésistances est l'automatisation, où, dans certains cas, elles remplacent avec succès les photocellules sous vide et remplies de gaz. Possédant une puissance de dissipation admissible accrue par rapport à certains types de photocellules, les photorésistances permettent de créer des photorelais simples et fiables sans amplificateurs de courant. De tels photorelais sont indispensables dans les dispositifs de télécommande, de surveillance et de régulation, dans les machines de tri automatique, dans le tri et le comptage des produits finis, pour le contrôle qualité et la préparation d'une grande variété de pièces. Les photorésistances sont largement utilisées dans l'industrie de l'impression pour détecter les ruptures de bande de papier, contrôler le nombre de feuilles introduites dans la machine d'impression. Dans la technologie de mesure, les photorésistances sont utilisées pour mesurer des températures élevées, pour contrôler la température dans divers processus technologiques. Contrôle du niveau des liquides et des corps en vrac, protection du personnel contre l'entrée dans les zones dangereuses, contrôle des niveaux de poussière et de fumée de divers objets, interrupteurs automatiques d'éclairage public et tourniquets dans le métro - il ne s'agit pas d'une liste complète des applications des photorésistances. Les photorésistances ont trouvé une application en médecine, en agriculture et dans d'autres domaines. À l'heure actuelle, il est difficile de trouver un tel secteur de l'économie nationale, où ils ne seraient pas utilisés pour augmenter la productivité du travail, améliorer la qualité des produits et faciliter le travail humain.

littérature

1. Radio, n°12 1969 p.53

Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru

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