Постоянная времени и частотная характеристика фр

В случае линейной рекомбинации постоянные времени нарастания _н и спада _сп равны времени жизни носителей  в собственном полупроводнике. У примесных полупроводников при большой концентрации рекомбинационных ловушек _н = _сп, а при малой концентрации рекомбинация пропорциональна квадрату концентрации носителей и _н  _сп. Следует также отметить, что _н, _сп и стационарное значение фотопроводимости зависят от потока излучения, падающего на фоторезистор, и его температуры. Увеличение освещенности ФР приводит к возрастанию числа свободных носителей, а при их увеличении возрастает их рекомбинация, что вызывает ускорение процесса нарастания и спада фотопроводимости, т. е. уменьшение _н и _сп. Степень уменьшения _н больше степени уменьшения _сп. Этот процесс в начале зависимости идет быстро, а затем замедляется (рис. 2.2). Чаще всего _н и _сп измеряют при освещенности 200 лк.

2. Рис. 2.2

Зависимость постоянной времени ФР от освещенности:

1 — _сп, 2 — _н для СФЗ-1; 3 — _н, 4 — _сп для ФСК-4А.

Увеличение температуры вызывает повышение скорости рекомбинации, т. е. уменьшение _н и _сп, и, наоборот, охлаждение увеличивает _н и _сп [11].

На постоянную времени нарастания ФР влияет выдержка его в темноте. При длительной выдержке ФР в темноте _н увеличивается в три-четыре раза.

На рис. 2.3б приведены частотные характеристики некоторых ФР, которые также обусловливают их инерционность.

3. Рис. 2.3

Вольт-амперная (а), частотная (б) и зависимость сопротивления от потока излучения (в) для ФР

Спектральная характеристика чувствительности и шумы ФР.

Спектральная чувствительность ФР зависит от материала чувствительного слоя и охлаждения. Она изменяется от 0,3 до 40 мкм (рис. 2.4). Абсолютная спектральная чувствительность неохлаждаемых ФР при понижении температуры повышается, так как уменьшается тепловая генерация носителей тока.

4. Рис. 2.4

Относительные спектральные характеристики чувствительности некоторых ФР:

1 — напыленный CdS (295 К); 2 — ФСК-М1 (CdS при 295 К); 3 — ФСД (CdSe при 295 К); 4 — монокристалл p-типа из Ge:Au при 77 К; 5 — ФСА (PbS при 295 К); 6 — PbSe (295 К); 7 — монокристалл n-типа из InAs при 295 К; 8 — монокристалл из InSb при 295 К; 9 — Ge:Hg (30 К); 10 — Ge:Zn:Sb (53 К); 11 — Ge:Cd (4,2 К); 12 — Ge:Cu (4,2 К); 13 — Ge:Zn (4,2 К).

Световая характеристика фототока ФР I_ф() и его зависимость сопротивления от светового потока R(E), как правило, нелинейны. Характер их изменения зависит в сильной степени от примесей.

Вольт-амперные характеристики ФР I(U) при  = const линейны в широких пределах (рис. 2.3а). Нелинейность вольт-амперной характеристики наблюдается в ФР на основе CdS и CdSe при нагреве чувствительного слоя при больших освещенностях.

Кроме общепринятых параметров чувствительность ФР иногда характеризуют относительным изменением его сопротивления S_R, не зависящим от схемы включения [54, 55]:

S_R = R_ф/(R_ф), (2.14)

где R_ф — сопротивление фоторезистора при потоке ; R_ф — изменение сопротивления ФР при приращении потока на ; S_R — в 1/Вт.

На рис. 2.3в приведена кривая изменения сопротивления R_ф ФР от потока излучения, которую можно аппроксимировать следующим образом: на участке 1 — R_ф = R_т – k; 2 — R_ф = R_т + B/; 3 — R_ф = const, где k и B — некоторые постоянные коэффициенты, характеризующие крутизну зависимости; R_т — темновое сопротивление ФР.

дельта необходима? не просто «фи»? дельта пропущена для второго участка.

При работе ФР на участке 1 R_ф = k. Подставляя это значение в выражение (2.14), получим при R_ф = R_т

S_R = k/(R_т) = k/R_т.