Фотореле. УРОК. Основные параметры фоторезисторов
 Скачать 20.04 Kb.
|
|
Реле называют фотоэлектронным, если на его входе включен элемент, обладающий свойством изменять электропроводность под действием света. Фотоэлектронные реле служат в автоматике для контроля и измерения оптических величин. Элемент реле, осуществляющий преобразование оптического входного сигнала в электрический, называется фотоприемником. Различают полупроводниковые, электровакуумные и ионные фотоприемники. Наиболее широко применяются полупроводниковые фотоприемники (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы), имеющие меньшие габариты по сравнению с электровакуумными и ионными. Основные параметры фоторезисторов: а) темновое сопротивление, т.е. сопротивление фоторезистора при отсутствии светового воздействия; значения темнового сопротивления различных типов фоторезисторов лежат в пределах от 40 кОм до 10 МОм; б) удельная интегральная чувствительность, т.е. значение фототока, приходящегося на единицу светового потока, отнесенное к номинальному напряжению. Чувствительность фоторезисторов показывает степень изменения сопротивления при изменении светового потока и имеет значение от 500 до 20 000 мкА/ (лм·В). Большое быстродействие переключения фотореле можно получить при использовании фотодиодов и фототранзисторов. Фотодиоды могут работать в вентильном режиме (без внешнего источника питания), когда при освещении фотодиода на его электродах при разомкнутой внешней цепи возникает так называемая фото-ЭДС Uфд= ϕтln(1+ Iф/ I0), где ϕт ≈ 0,025 В — температурный потенциал; Iф — фототок, прямо пропорциональный световому потоку Ф; I0 — обратный темновой ток фотодиода при Ф = 0. Для кремниевых фотодиодовI0 = 1...2 мкА, для германиевыхI0 = 10...20 мкА. При подключении к фотодиоду внешнего сопротивления через фотодиод и внешнюю цепь потечет ток нагрузки Iн . В результате напряжение на фотодиоде уменьшится до значения
Таким образом, фотодиод при работе в вентильном режиме можно рассматривать как маломощный источник питания. Проводя нагрузочную прямую на семействе вольт-амперных характеристик фотодиода, положение которой соответствует выбранным (или заданным) значениям Rн иЕ, можно найти ток в цепи при воздействии некоторого светового потока Ф. При отсутствии освещения (Ф = 0) в цепи будет протекать ток Iн ≈I0 и почти все напряжение источника приложено к фотодиоду. При изменении светового потока по определенному закону рабочая точка А перемещается по нагрузочной прямой, а ток в цепи изменяется в соответствии с законом изменения Ф. При Ф = Ф3 ток в цепи максимален и равенIн max =E/Rн. Напряжение батареи Е практически приложено к нагрузке Rн, a падение напряжения на фотодиоде близко к нулю. Основной параметр фотодиода — интегральная чувствительность, характеризующая изменение фототока Iф через диод при изменении интенсивности светового потока Ф: Kф =dIф /dФ. В исходном состоянии, например при Ф = 0, ток, протекающий через фотодиод, не превышает значения темнового тока фотодиода. Поэтому транзистор закрыт. При освещении фотодиода световым потоком с интенсивностью, большей заданного уровня, ток через фотодиод, соответствующий току базы транзистора, увеличивается. Транзистор открывается, в его коллекторной цепи появляется ток, вызывающий срабатывание электромеханического реле. |