Полупроводникови фоторезистори
Фоторезисторите са дискретни светлочувствителни резистори, чийто принцип се основава на промяна в проводимостта на полупроводниковия материал под действието на светлинно лъчение.
Фоторезисторите могат да бъдат чувствителни към електромагнитно излъчване в широк диапазон от дължини на вълните (от ултравиолетови до инфрачервени).
За производството на серийни фоторезистори в момента се използват главно два вида материали: кадмиев сулфид и кадмиев селен. За производството на резистори тип FSA се използва оловен сулфид.
Светлочувствителният елемент на фоторезистора е направен под формата на правоъгълна или кръгла таблетка, пресована от полупроводников материал или тънък филм върху стъклена подложка. Елементът може да бъде направен и от монокристални образци от полупроводникови материали. Светлочувствителният елемент на фоторезисторите обикновено се поставя в пластмасов или метален корпус. Отделни видове фоторезистори се изработват в безпакетна версия (FSA-1a, FSK-7a, FSD-1a и др.). Фоточувствителният елемент в тях е защитен от външната среда с прозрачен пластмасов филм.
Основните параметри на фоторезисторите са:
UP– работно напрежение е постоянно напрежение, приложено към фоторезистора, при което се осигуряват номиналните стойности на параметрите му при продължителна работа;Umax- максимално допустимото напрежение - това е максималната стойност на постоянното напрежение, приложено към фоторезистора, при което се осигурява зададената надеждност при продължителна работа;
Isv- светлинен ток - ток, протичащ през фоторезистора при работно напрежение и излагане на радиационен поток с даден интензитет и спектрално разпределение;То– тъмноток - ток, протичащ през фоторезистора при работно напрежение при липса на радиационен поток в диапазона на спектралната чувствителност;Рdis.max– максимално допустима разсейвана мощност – максимална стойност на разсейвана от фоторезистора мощност, при която се осигурява зададената надеждност при продължителна работа;Rm - тъмно съпротивление - съпротивлението на фоторезистора при липса на падащо върху него лъчение в обхвата на спектралната му чувствителност;K,–кратност на промяната на съпротивлението - съотношението на съпротивлението на фоторезистора при излагане на радиационен поток с даден интензитет и спектрално разпределение към неговото съпротивление при липса на радиация, падаща върху него; tsp - времеконстанта за затихване на тока - времето, през което светлинният ток намалява до стойност 37%от максимума при затъмняване на фоторезистора; tn - времеконстанта за нарастване на тока - времето, за което светлинният ток нараства до стойност 63% от максимума при правоъгълна форма на единичен светлинен импулс;к„ax- максимално спектрално разпределение - дължина на вълната, съответстваща на максималната спектрална чувствителност на фоторезистора.
Основните характеристики на фоторезисторите са спектрални, лукс-ампер, волт-ампер.
Спектралната характеристика показва чувствителността на фоторезистора при излагане на радиация с определена дължина на вълната. Чувствителността зависи от свойствата на материала на фоточувствителния елемент. Кадмиево-сулфидните фоторезистори имат висока чувствителност във видимата област на спектъра, кадмиевият селен - в червената и близката инфрачервена област, оловният сулфид - в инфрачервената област на спектъра.
Лукс-амперната характеристика на фоторезисторите показва зависимостсветлинен ток, протичащ през фоторезистора, от осветяване. Полупроводниковите фоторезистори обикновено имат нелинейни лукс-ампер характеристики.
Токовата характеристика на фоторезисторите показва зависимостта на светлинния ток, протичащ през фоторезистора, от приложеното към него напрежение. Характеристиката ток-напрежение на фоторезисторите е линейна в широк диапазон на напрежение. Линейността се нарушава само при ниски стойности на напрежението.
Зависимостта на светлинния ток на фоторезистора от промените в околната температура се определя от температурния коефициент на светлинния ток, който се изразява по формулата:
къдетоISV1е светлинният ток при околна температураT1, ICB2е светлинният ток при околна температураT2, T2–T1е специфицираният интервал на околна температура.
Множеството промяна на съпротивлението на фоторезисторите се изчислява по формулата:
Температурният ток се измерва при Tacr.av.= +20 °C, постоянно напрежение, равно наUp,и фоторезисторът е напълно затъмнен, а светлинният ток се измерва при осветеност от 200 ± 20 лукса. СтойносттаISVсе взема след излагане на светлина за 15 s, аITслед излагане на фоторезистора, затъмнен за 30 s.
Полупроводниковите фоторезистори могат да работят и в импулсен режим, при условие че максималната мощност на разсейване на фоторезистора в импулс не се превишава десет пъти, като средната мощност не надвишава допустимата стойност. Фоторезисторите могат да работят при висока интензивност на светлината, при условие че не се превишава допустимата стойност на мощността на разсейване.
Фоторезисторите се обозначават с буквите SF (фоточувствително съпротивление) или FS (старо обозначение). Буквите A, K, D показват материала, използван за фоточувствителния елемент (A -PbS\K -CdS;D -CdSe).В новото обозначение буквите се заменят съответно с цифрите 1,2 или 3 след индекса SF. Цифрите след тирето характеризират конструкцията на фоторезистора. Номерът може да бъде предшестван от буквата G, което показва запечатана структура.
КОНДЕНЗАТОРИ
Обща информация
Електрическият кондензатор е елемент от електрическа верига, предназначен да използва нейния капацитет. Кондензаторът е система от два електрода (плочи), разделени от диелектрик и има способността да съхранява електрическа енергия.
Капацитет на кондензатора - електрически капацитет между електродите на кондензатора (GOST 19880-74), определен от съотношението на натрупания в него електрически заряд към приложеното напрежение. Капацитетът на кондензатора зависи от материала на диелектрика, формата и взаимното разположение на електродитеC=q/U,къдетоС– капацитет, F;q– заряд, C;U– потенциална разлика между пластините на кондензатора, V.
Единицата за капацитет в международната система SI се приема като капацитет на такъв кондензатор, в който потенциалът се увеличава с един волт, когато му се придаде заряд на един висулка (C). Тази единица се нарича фарад (F). За практически цели той е твърде голям, следователно на практика се използват по-малки единици капацитет: микрофарад (uF), нанофарад (nF), пикофарад (pF). 1 F = 10 6 uF = 10 9 nF = 10 12 pF.
Класификация
Класификацията на кондензаторите се основава на разделянето им на групи според вида на използвания диелектрик и според конструктивните характеристики, които определят използването им в конкретни вериги на оборудването. Класификацията на кондензаторите е показана на фиг. 3.1.
Типът диелектрик определя основните електрически параметри на кондензаторите:изолационно съпротивление, стабилност на капацитета, стойност на загубата и др. Характеристиките на дизайна определят характерните области на приложение: шумопотискане, настройка, дозиметрия, импулс и др.
По-нататъшното разделяне на групите кондензатори според вида на диелектрика е свързано с тяхното използване в специфични вериги на оборудване, предназначение и изпълнявана функция, например ниско напрежение и високо напрежение, нискочестотни и високочестотни, импулсни и др.
В зависимост от предназначението, кондензаторите могат условно да се разделят на кондензатори с общо и специално предназначение. Кондензаторите с общо предназначение се използват в почти повечето видове и класове оборудване. Традиционно те включват най-често срещаните нисковолтови кондензатори, които нямат специални изисквания. Всички останали кондензатори са специални. Те включват: високоволтови, импулсни, шумопотискащи, дозиметрични, стартови и др.
По естеството на промяната на капацитета се разграничават кондензатори с постоянен капацитет, променлив капацитет и тримери.
От името на постоянните кондензатори следва, че техният капацитет е фиксиран и не се регулира по време на работа.
Кондензаторите с променлив капацитет позволяват промяна на капацитета по време на работа на оборудването. Капацитетът може да се контролира механично, чрез напрежение (variconds) и чрез температура (термокондензатори). Използват се за плавна настройка на колебателни кръгове, в схеми за автоматизация и др.
Капацитетът на тримерните кондензатори се променя по време на еднократна или периодична настройка и не се променя по време на работа на оборудването. Те се използват за регулиране и подравняване на първоначалните мощности, свързващи вериги, запериодична настройка и настройка на вериги, където се изисква лека промяна в капацитета.
Фиг. 3.1.Класификация на кондензаторите
Голите кондензатори (покрити или непокрити) не могат да докосват шасито на оборудването с корпуса си. Напротив, изолираните кондензатори имат доста добро изолационно покритие (компаунди, пластмаси) и позволяват контакт с корпуса на шасито или части под напрежение на оборудването.
Запечатаните кондензатори имат органично запечатана структура на тялото.
Херметически затворените кондензатори имат херметичен дизайн на корпуса, който изключва възможността за комуникация между околната среда и нейното вътрешно пространство. Запечатването се извършва с помощта на керамични и метални кутии или стъклени колби.
Според вида на диелектрика е възможно също така да се разделят кондензаторите с органичен, неорганичен, газообразен и оксиден диелектрик, който също е неорганичен, но поради особената специфика на характеристиките си се отделя в отделна група.