ватывает область от 0,6 до 1,2 мк с максимумом в области 0,9 мк. Для селенистосвинцовых, сернистосвинцовых и теллуристосвинцовых фоторезисторов граница спектральной чувствительности сдвинута в область 2-4,5 мк. Удельная чувствительность 5уд фоторезисторов {мка/лм в) определяется отношением изменения протекающего через него тока / к соответствующему изменению светового потока Ф при разности потенциалов t/=l в на выводах фоторезистора, т. е. 5у„=Д ДФ. Чувствительность фоторезисторов (мка/лм) при других значениях приложенного напряжения 5=5уд{У. Чувствительность сернистосвинцовых фоторезисторов превосходит на порядок чувствительность электровакуумных фотоэлементов. А наибольшей максимальной чувствительностью обладают селенистокадмиевые фоторезисторы. Для них максимальная чувствительность достигает 9-106 мка/лм.

Чувствительность фоторезисторов увеличивается с понижением температуры, а спектральная характеристика смещается при этом в длинноволновую часть спектра. При снижении температуры до температур твердой углекислоты и жидкого воздуха чувствительность может увеличиться в несколько десятков раз по сравнению с ее значением при комнатной температуре. Повышение чувствительности сопровождается увеличением темнового сопротивления (до значений Ш-10* ом) и ростом постоянной времени.

Фоторезисторы являются инерционными приборами. Время нарастания сигнала при подаче светового импульса у сернистокадмие-вых и селенистокадмиевых резисторов составляет 0,2-100 мсек. А наилучший частотный предел у сернистосвинцовых фоторезисторов равен 1 кгц. Несмотря на такую инерционность фоторезисторов, они находят применение во многих промышленных устройствах управления технологическими процессами, в оптико-электронных устройствах цифровой индикации, где указанное быстродействие является вполне достаточным.

Вентильные фотоэлементы. Вентильные или фотовольтаические элементы (пластины) представляют собой полупроводниковые приборы, которые под действием света генерируют фото-э. д. с. Фотовольтаические элементы принципиально отличаются от остальных фотоприемников тем, что они непосредственно преобразуют световую энергию в электрическую. В вентильных фотоэлементах действие света приводит к возникновению и пространственному разделению образующихся электрических зарядов (электронов и дырок). Такое разделение возникших электрических зарядов приводит к образованию разности потенциалов па выводах фотоэлемента.

В одном из вариантов фотовольтаического элемента, использующего в качестве фоточувствительного слоя закись меди, основанием прибора служит пластина меди. На ее поверхности создают слой закиси меди. На поверхность слоя закиси меди наносится в виде тонкой золотой сетки второй электрод (первым служит сама пластина). На границе медь - закись меди и образуется вентильный слой. Свет, падающий со стороны сетчатого электрода, генерирует в слое закиси меди электроны, которые в результате сообщенной им энергии переходят в медную пластину через запорный слой. Последний не позволяет электронам из меди вернуться обратно в слой закиси меди. Таким образом, слой закиси меди заряжается положительно, а медная пластина, где скапливаются электроны, отрицательно. При подключении к такому фотоэлементу нагрузочного сопротивления в цепи будет протекать электрический ток.

Широкое распространение среди фотовольтаических элементов получили также селеновые фотоэлементы. Основанием такого фотоэлемента служит металлический диск толщиной 1-2 мм и диаметром в несколько сантиметров. Одну из его сторон покрывают тонким слоем (около 0,1 мм) селена типа р и на поверхность этого слоя затем наносят полупрозрачный электрод в виде золотой пленки. В процессе нанесения золотой пленки в селене возникает слой типа п. К полупрозрачному электроду прикрепляют вы- мка водное контактное кольцо, герметизируют диск пленкой влагостойкого лака и помещают его в пластмассовый корпус.

Спектральная характеристика селенового фотоэлемента достаточно близко совпадает со спектральной чувствительностью человеческого глаза. Последнее обстоятельство используется при светотехнических измерениях. При помощи дополнительного фильтра можно полностью совместить чувствительность селенового фотоэлемента с чувствительностью глаза.

На рис. 10 приведено семейство световых характеристик селенового фотоэлемента, показывающих зависимость тока /, генерируемого фотоэлементом, от светового потока Ф, падающего на его поверхность при различных сопротивлениях нагрузки Rb- Как видно из этого рисунка, зависимость выход ного тока от падающего светового потока линейна только для режима короткого замыкания, т. е. при Rr=0. С ростом сопротивления нагрузки эта зависимость становится нелинейной. Другая световая характеристика, выражающая зависимость напряжения холостого хода t/i.i от светового потока Ф, показана на рис. 11.

Фотовольтаические элементы обладают большой инерционностью и малым быстродействием, поэтому они могут работать лишь на частотах в несколько десятков герц. Их основное назначение - свето-измерения в статических режимах. Для оценки чувствительности фотовольтаического элемента используется крутизна (мка/лм) наклона световой характеристики в режиме короткого замыкания (S = =/к.з/Ф). Интегральная чувствительность селеновых фотоэлементов лежит в пределах 300-750 мка/лм. Чувствительность сернистосере-бряных фотовольтаических элементов достигает 10 000-15 ООО жкс/лж.

Следует отметить, что в последние годы большое распространение получили кремниевые фотоэлементы. Эти фотоэлементы иашли применение в качестве источников питания (солнечных батарей), не-

3-1290 21

1000 гооо 3000 шо лк

Рис. 10. Семейство световых характеристик селенового фотоэлемента в режиме короткого замыкания /«.з и при различных сопротивлениях нагрузки /?н.

ЯОсредстВенно преобразующих свет в электрический ток. Они также могут найти применение в оптико-электронных схемах, где не требуется высокое быстродействие.

I Кремниевые фотоэлементы выполнены из монокристаллического кремния в виде дисков или прямоугольных пластин. Исходная проводимость пластин может быть типа п или р (рис. 12). В результате диффузии фосфора или мыщьяка в толщу пластины с проводимостью типа р на ее поверхности образуется слой кремния типа п.

мка 600

0,2 0,Г

О то 2000 3000 Шд л«

Рис. 11. Зависимость тока короткого замыкания /к.з и напряжения холостого хода Uz.% селенового фотоэлемента от светового потока Ф.

Рис. 12. Структура кремниевого фотоэлемента.

/ - кпемний р-тнпа; 2-кремний п--ипа; 3 - р-п переход;

4 - контакт к области р;

5 - контакт к области п.

а на границе типа п и типа р кремния формируется р-п переход, чувствительный к свету. При попадании света на лицевую поверхность фотоэлемента в ней возникают электроны и дырки. Электроны свободно переходят в толщу кремния с проводимостью типа п, а дырки остаются в кремнии типа р. Таким образом, слой кремния типа п заряжается отрицательно, а пластина кремния типа р положительно. Фото-э. д. с. на разомкнутых выводах кремниевого фотоэлемента может достигать 0,5-0,7 в.

Вольт-амперная характеристика кремниевого фотоэлемента приведена на рис. 13. Максимальная выходная мощность его соответствует выходному напряжению 0,3-0,45 в. Спектральная характеристика кремниевого фотоэлемента показана на рис. 14. Наибольшая чувствительность фотоэлемента получается при длине волны 0,8- 0,85 мк.

Фотодиоды. Другим типом фотопркемнкков, работающих на Принципе внутреннего фотоэффекта и преобразующих энергию света в фото-э. д. с, являются фотодиоды. Если фотовольтаические приемники света работают в вентильном режиме, то фотодиоды могут работать как в вентильном, так и в фотодиодном режимах. Последний режим отличается тем, что на диод в обратном (запирающем) направлении подается напряжение смещения (обычные вентильные фотоэлементы не могут работать в фотодиодном режиме из-за малых значений обратных пробивных напряжений).

Фотодиоды изготавливаются из монокрнсталлического германия или кремния и имеют с вольтаическими фотоэлементами большое сходство. Конструктивно фотодиод представляет собой пластину 22