Fotokonduktif Sel

1

Apakah your fotokonduktif? 

Semikonduktor detektor cahaya dapat dibagi menjadi dua besarkategori: persimpangan dan perangkat efek massal. Junction perangkat, ketikadioperasikan dalam modus fotokonduktif, memanfaatkan sebaliknyakarakteristik sambungan PN. Dalam reverse bias, PN persimpanganbertindak sebagai sumber arus cahaya yang terkontrol. Output adalah sebanding denganpencahayaan insiden dan relatif independen dari tegangan tersirat sebagaiditunjukkan pada Gambar 1. Foto dioda silikon adalah contoh dari jenis inidetektor. 

Gambar 2Efek Massal fotokonduktor (photocell)

Sebaliknya, photoconductors efek massal memiliki persimpangan tidak. Seperti yang ditunjukkan padaGambar 2, resistivitas massal berkurang dengan pencahayaan meningkat,memungkinkan photocurrent lebih mengalir. Karakteristik resistif memberikanmassal photoconductors efek kualitas yang unik: sinyal arus daridetektor dapat divariasikan melalui berbagai dengan menyesuaikan terapantegangan. Untuk itu jelas membuat perbedaan, PerkinElmer Optoelektronik mengacu photoconductors massal itu efek sebagai sel fotokonduktif atauhanya photocells.

Photocells adalah perangkat film tipis dibuat dengan mendepositokan lapisan darifotokonduktif bahan pada substrat keramik. Kontak logam adalahmenguap lebih permukaan fotokonduktor dan eksternalsambungan listrik dibuat untuk kontak ini. Ini film tipis daribahan fotokonduktif memiliki resistansi lembar tinggi. Oleh karena itu,ruang antara dua kontak dibuat sempit dan interdigitated untuksel yang rendah hambatan pada tingkat cahaya sedang. Konstruksi ini ditunjukkanpada Gambar 3.

Gambar 1Junction fotokonduktor (Photodiode)

Gambar 3Khas Pembangunan fotosel Dilapisi Plastik

2

 

Fotokonduktif your Khas Aplikasi

Mengapa Menggunakan fotosel?

Photocells dapat memberikan solusi yang sangat ekonomis dan teknis lebih unggul untuk aplikasi di mana ada atau tidak adanya cahaya yang dirasakan(Operasi digital) atau di mana intensitas kebutuhan cahaya yang akan diukur (operasi analog). Karakteristik umum dan fitur dapatdiringkas sebagai berikut:• biaya terendah yang tersedia dan dekat-IR detektor foto• Tersedia dalam paket biaya rendah plastik dikemas serta paket hermetis (TO-46, KE-5, ke-8)• Responsif untuk kedua cahaya yang sangat rendah (sinar bulan) dan untuk tingkat cahaya yang sangat tinggi (sinar matahari langsung)• dynamic range luas: resistensi perubahan beberapa kali lipat antara "cahaya" dan "tidak ringan"• distorsi rendah kebisingan• tegangan operasi maksimum dari 50 hingga 400 volt cocok untuk operasi pada 120/240 VAC• Tersedia dalam konfigurasi sel keran pusat ganda serta rentang resistensi khusus dipilih untuk aplikasi khusus• Mudah digunakan di sirkuit DC atau AC - mereka adalah resistor variabel cahaya dan karenanya simetris terhadap bentuk gelombang AC• Usable dengan hampir semua sumber tampak atau cahaya inframerah dekat seperti LED, neon, neon, lampu pijar, laser, sumber api;sinar matahari; dllTersedia dalam berbagai nilai resistansi •

Aplikasi

Sel fotokonduktif digunakan dalam berbagai jenis sirkuit dan aplikasi.Analog Aplikasi• Kamera Exposure Kontrol• Auto Fokus Slide - sel ganda• Mesin Fotokopi - kepadatan toner• Peralatan Uji Colorimetric• Densitometer• Timbangan Elektronik - sel ganda• Automatic Gain Control - sumber cahaya termodulasi• Cermin Lihat Otomatis Belakang

Digital Aplikasi

• dimmer Otomatis Headlight• Malam Cahaya Kontrol• Minyak Burner Api Out• Light Street Kontrol• Tidak adanya / Presence (balok pemutus)• Posisi Sensor

3

Fotokonduktif your Sirkuit Aplikasi Khas

Ambient cahaya PengukuranKamera Exposure Meter (VT900)Brightness Control (VT900)

DC RelayRear View Cermin Control (VT200)Kepala Ringan dimmer (VT300 atau VT800)

AC RelayMalam Cahaya Control (VT800 atau VT900)Light Street Control (VT400)Flame Detector (VT400 atau 500)

Obyek Sensing / PengukuranBeam Tempointeraktif Aplikasi (VT800)Sistem Keamanan (VT800 atau VT900)Uji kolorimetri Tetap (VT200 atau VT300)Densitometer (VT200 atau VT300)

Bridge SirkuitAuto Focus (VT300CT atau VT800CT)Timbangan Elektronik (VT300CT atau VT800CT)Fotolistrik Servo (VT300CT atau VT800CT)

4

Memilih fotosel 

Menentukan sel fotokonduktif terbaik untuk aplikasi anda membutuhkanpemahaman tentang prinsip-prinsip operasi. Ini mengulas bagianbeberapa dasar-dasar teknologi fotosel untuk membantu Anda mendapatkan yang terbaikberbaur parameter untuk aplikasi Anda.

Ketika memilih fotosel insinyur desain harus bertanya dua dasarpertanyaan:1. Apa kinerja diperlukan dari sel?2. Apa jenis lingkungan harus sel bekerja?

Kriteria Kinerja

Kepekaan

Kepekaan photodetektor adalah hubungan antara cahayajatuh pada perangkat dan sinyal output yang dihasilkan. Dalam kasus

fotosel, seseorang berhadapan dengan hubungan antara insiden ringandan resistensi yang sesuai dari sel. 

Susunan detektor. Untuk jenis tertentu dari fotokonduktorbahan, pada tingkat tertentu pencahayaan, film fotokonduktif akan;memiliki lembar resistivitas tertentu. Hambatan dari fotosel padatingkat cahaya ditentukan oleh geometri elektroda.RH = H (b / l)dimana:

RH = resistansi sel pada cahayatingkat H

H = lembar resistivitasfotokonduktif film di tingkat cahayaH

w = lebar celah elektrodal = panjang celah elektroda

Lembar sensitivitas ( H) untukfilm fotokonduktif pada 2 fc berada di kisaran 20 MQ per persegi. Rasio w / l dapat divariasikan melalui berbagai untuk mencapaidesain gol. Nilai-nilai khas untuk w / l menjalankan 0,002-0,5, memberikanfleksibilitas untuk ketahanan terminal dan tegangan sel yang maksimal.

Respon Spektral

Seperti mata manusia, kepekaan relatif dari sel fotokonduktif adalahtergantung pada panjang gelombang (warna) cahaya insiden. Setiapfotokonduktor jenis material memiliki respon spektral sendiri yang unikkurva atau plot dari respon relatif dari fotosel dibandingkanpanjang gelombang cahaya.Mendefinisikan sensitivitas yang diperlukan untuk aplikasi tertentu dapat membuktikanmenjadi salah satu aspek yang lebih sulit dalam menetapkan sebuah fotokonduktor.DiUntuk menentukan sensitivitas satu keharusan, untuk beberapa derajat, karakterisasisumber cahaya dalam hal intensitas dan isi spektralnya.

Dalam buku ini Anda akan menemukan kurva perlawanan terhadap cahayaintensitas atau pencahayaan untuk banyak photocells saham PerkinElmer. Itupencahayaan dinyatakan dalam satuan fc (foot candle) dan lux. Cahayasumber adalah sebuah lampu pijar. Lampu ini khusus hanya dalam bahwa

komposisi spektrum cahaya itu menghasilkan pertandingan yang dari hitamtubuh pada suhu warna 2850 K. Jenis sumber cahaya adalah industri sepakat untuk standar.

Selama bertahun-tahun telah mengembangkan PerkinElmer berbeda "jenis"bahan fotokonduktif melalui modifikasi yang dilakukan kimia 

5 Kurva respon spektral untuk jenis bahan PerkinElmer adalahdiberikan di buku pegangan dan harus dipertimbangkan dalam memilihfotosel untuk aplikasi tertentu. 

Memilih fotosel

Lereng Karakteristik

Plot perlawanan untuk photocells tercantum dalam katalog ini dibandingkanintensitas cahaya hasil dalam serangkaian kurva dengan karakteristik yang berbedalereng. Ini adalah karakteristik penting dari photocells karena dalambanyak aplikasi tidak hanya merupakan nilai absolut dari resistensi padadiberikan tingkat cahaya yang menjadi perhatian tetapi juga nilai resistansi sebagaisumber cahaya yang bervariasi. Salah satu cara untuk menentukan hubungan ini adalah dengan penggunaanparameter (gamma) yang didefinisikan sebagai garis lurus melewati melalui dua titik-titik tertentu pada kurva perlawanan. Dua titikdigunakan oleh PerkinElmer untuk mendefinisikan yang 10 lux (0,93 fc) dan 100 lux (9,3

fc). 

Demikian pula untuk photocells elemen ganda faktor yang cocok, yangdidefinisikan sebagai rasio dari perlawanan antara unsur-unsur, akan meningkat dengan menurunnya tingkat cahaya.Login Ra - Login RbLog a - b Lob

= ------------------------------

Gelap Perlawanan

Sesuai namanya, resistansi gelap adalah resistansi selbawah nol kondisi pencahayaan pencahayaan. Dalam beberapa aplikasi inibisa sangat penting karena perlawanan gelap mendefinisikan apamaksimum "kebocoran arus" dapat diharapkan ketika tegangan yang diberikan adalahditerapkan di seluruh sel. Terlalu tinggi saat ini kebocoran dapat menyebabkan palsu Aplikasi untuk photocells adalah salah satu dari dua kategori: digital atauanalog. Untuk jenis digital atau ON-OFF aplikasi seperti apidetektor, sel-sel dengan lereng curam untuk perlawanan mereka terhadap cahayakurva intensitas sesuai. Untuk jenis analog atau pengukuranaplikasi seperti kontrol eksposur untuk kamera, sel-sel dengan dangkallereng mungkin lebih cocok.

Perlawanan Toleransi

Kepekaan fotosel didefinisikan sebagai ketahanan pada spesifiktingkat iluminasi. Karena tidak ada dua photocells yang persis sama,sensitivitas dinyatakan sebagai nilai resistansi khas plus diijinkantoleransi. Kedua nilai resistensi dan toleransi yang ditentukanhanya satu tingkat cahaya. Untuk perjalanan yang moderat dari yang ditentukantingkat cahaya tingkat toleransi kurang lebih tetap konstan. Namun,ketika tingkat cahaya tingkat toleransi kurang lebih tetap konstan.Namun, ketika tingkat pencahayaan dekade lebih besar atau lebih kecil dari memicu dalam beberapa aplikasi.

Hambatan gelap sering didefinisikan sebagai resistensi minimum yangdapat diharapkan 5 detik setelah sel telah dihapus dariintensitas cahaya dari 2 fc. Nilai-nilai khas untuk resistensi gelap cenderung di500k ohm untuk rentang 20M ohm.

Koefisien Suhu Perlawanan.

Setiap jenis material memiliki ketahanan fotokonduktif sendiri dibandingkansuhu yang khas. Selain itu, koefisien suhuphotoconductors juga tergantung pada tingkat cahaya selberoperasi pada.Dari kurva dari berbagai jenis bahan itu jelas bahwakoefisien temperatur adalah funstin kebalikan dari tingkat cahaya. Jadi, untukuntuk meminimalkan masalah suhu itu diinginkan untuk memiliki selberoperasi pada tingkat cahaya tertinggi. tingkat referensi toleransi dapat sangat berbeda.Kecepatan ResponSebagai tingkat cahaya berkurang, penyebaran di tingkat toleransi meningkat. Untuk meningkatkan tingkat cahaya toleransi ketahanan akanmengencangkan. 

6 Kecepatan respon adalah ukuran kecepatan di mana fotoselmerespon perubahan dari terang ke gelap atau dari gelap-terang ke-. Kenaikan iniwaktu didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk konduktansi terangfotosel untuk mencapai 1-1 / e (atau sekitar 63%) dari nilai akhir. 

Memilih fotosel 

Peluruhan atau waktu jatuh didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk cahayakonduktansi dari fotosel membusuk sampai 1 / e (atau sekitar 73%) dari yangditerangi negara. Pada 1 fc penerangan waktu respon biasanyadi kisaran 5 msec 100 msec untuk.

Kecepatan respon tergantung pada sejumlah faktor termasuk cahayatingkat sejarah, cahaya, dan suhu lingkungan. Semua jenis bahan menunjukkanlebih cepat kecepatan pada tingkat cahaya yang lebih tinggi dan kecepatan yang lebih lambat pada cahaya rendahtingkat. Penyimpanan dalam gelap akan menyebabkan respon lebih lambat daripada jika sel-seldisimpan dalam terang. Semakin lama photocells disimpan dalam gelaplebih jelas efek ini akan. Selain itu, photocells cenderungmerespon lebih lambat dalam suhu dingin.

Cahaya SejarahSemua sel fotokonduktif menunjukkan fenomena yang dikenal sebagai hysteresis,cahaya memori, atau efek cahaya sejarah. Secara sederhana, fotosel cenderungingat penyimpanan yang paling baru-baru ini kondisi (terang atau gelap) dan yangkonduktansi sesaat adalah fungsi dari kondisi sebelumnya. Itubesarnya efek cahaya sejarah tergantung pada tingkat cahaya baru,dan pada waktu yang dihabiskan pada setiap tingkat cahaya. efek inireversibel.

Untuk memahami efek cahaya sejarah, maka sering lebih baik untuk membuatanalogi antara respon fotosel dan yang dari mata manusia.Seperti sel, sensitivitas mata manusia terhadap cahaya tergantung pada tingkat apacahaya itu baru-baru ini terkena. Kebanyakan orang telah memilikipengalaman datang dari luar rumah pada hari musim panas yang cerah itudan menjadi sementara tidak dapat melihat di bawah tingkat normal ruanganiluminasi. mata Anda akan menyesuaikan tetapi waktu tertentu harusberlalu pertama. seberapa cepat mata seseorang menyesuaikan tergantung pada seberapa terang ituberada di luar dan berapa lama Anda tinggal di luar rumah.

Panduan berikut menunjukkan hubungan umum antara cahayasejarah dan perlawanan cahaya pada berbagai tingkat cahaya. Nilai-nilai yang ditunjukkanditentukan dengan membagi perlawanan dari sel yang diberikan, setelahcahaya tak terbatas sejarah (RLH), dengan perlawanan dari sel yang sama berikut"Tak terbatas" sejarah gelap (RDH). Untuk tujuan praktis, 24 jam dalamgelap akan mencapai RDH atau 24 jam pada sekitar 30 fc akan mencapaiRLH.

Variasi Khas Perlawanan dengan Sejarah Cahaya Disajikan sebagai sebuah Rasio RLH / 

Panduan ini menggambarkan kenyataan bahwa fotosel yang telah disimpan untukwaktu yang lama di lampu akan memiliki resistansi cahaya jauh lebih tinggidaripada jika itu disimpan untuk waktu yang lama dalam gelap. Juga, jika sel disimpan

untuk jangka waktu yang panjang pada tingkat cahaya yang lebih tinggi daripada tingkat uji, ia akanmemiliki ketahanan cahaya yang lebih tinggi daripada jika disimpan pada tingkat cahaya lebih dekatke tingkat uji cahaya.Efek ini dapat diminimalisir secara signifikan dengan menjaga fotoselterkena beberapa tingkat rendah yang konstan iluminasi (sebagai lawansetelah itu duduk dalam gelap). Ini adalah spesifikasi alasan perlawananditandai setelah 16 jam cahaya mahir.

Lingkungan / Sirkuit Pertimbangan

Pengemasan

Untuk dilindungi dari lingkungan yang berpotensi bermusuhanphotocells dikemas dalam paket baik kaca / logam (kedap udara)atau ditutupi dengan lapisan plastik bening. Sementara hermetis yangpaket memberikan tingkat terbesar perlindungan, lapisan plastikmerupakan pendekatan biaya lebih rendah.Kerugian dari lapisan plastik adalah bahwa mereka tidak mutlakpenghalang untuk penetrasi akhirnya oleh kelembaban. Ini dapat memiliki merugikanberpengaruh pada kehidupan sel. Namun, photocells dilapisi plastik telah digunakansukses selama bertahun-tahun di lingkungan yang bermusuhan seperti lampu jalankontrol.

Suhu Rentang

Sifat kimia bahan fotokonduktif menentukan operasi sebuahdan penyimpanan suhu kisaran -40 ° C hingga 75 ° C. Perlu dicatatbahwa operasi sel di atas 75 ° C tidak biasanya menyebabkanbencana kegagalan namun permukaan fotokonduktif mungkin rusakmenyebabkan perubahan ireversibel pada sensitivitas.

Jumlah perubahan resistansi adalah fungsi dari waktu sertasuhu. Sementara perubahan beberapa ratus persen akan terjadi padahitungan beberapa menit pada 150 ° C, akan memakan waktu bertahun-tahun pada 50 ° C untuk menghasilkanbahwa banyak perubahan.

Disipasi Daya RDH di Tingkat Iluminasi Uji Berbagai.Selama operasi, sel harus berada dalam internal yang maksimumsuhu peringkat 75 ° C. Setiap daya yang digunakan akan mengangkat sel

suhu di atas ambien dan harus dipertimbangkan.

7 

Memilih fotosel 

Banyak situasi tegangan rendah melibatkan daya yang sangat kecil, sehinggafotosel dapat kecil dalam ukuran, di mana tegangan dan / atau arus yanglebih tinggi, fotosel harus secara fisik lebih besar sehinggafilm semikonduktor dapat mengusir panas.Kurva berikut disipasi daya dibandingkan suhu lingkunganmenggambarkan seluruh rangkaian sel untuk operasi di udara bebas di kamarambien (25 ° C). Perhatikan bahwa tanpa ukuran, semua photocells deratelinear ke nol pada suhu sekitar 75 ° C. Panas yang memadaisink dapat meningkatkan disipasi sebanyak empat kali tingkatditampilkan dalam grafik ini. 

8 

Maksimum your Tegangan

Pada saat tidak ada yang harus tegangan puncak sel melebihi maksimumtegangan. perancang harus menentukan operasi maksimum ataupuncak tegangan bahwa sel akan mengalami dalam rangkaian dan memilihtepat dinilai sel. Tingkat tegangan khas berkisar dari 100V ke 300V.

Apa Jenis Bahan adalah Terbaik?

Setiap jenis bahan tertentu merupakan libur perdagangan antara beberapakarakteristik. Memilih bahan terbaik adalah proses penentuanyang karakteristik adalah timah paling penting aplikasi.

Photocells standar PerkinElmer dalam katalog ini diproduksimenggunakan salah satu dari dua jenis material yang berbeda yang ditawarkan: ketik "Ø" atau ketik "3".

Secara umum, jenis bahan "Ø" digunakan untuk aplikasi sepertinightlights, sensor otomotif. Bahan ketik "3" terutama digunakan dalamkamera, kontrol lampu jalan, dan api detektor aplikasi. 

Fotokonduktif your Kurva Karakteristik Khas

@ 25 ° C Tipe Ø Bahan

Jenis Ø Bahan

Ini adalah bahan tujuan umum. Karakteristiknya termasuk koefisien suhu yang baik dan waktu respons yang cepat, terutama pada sangatcahaya rendah tingkat. Sel jenis ini memiliki sejarah gelap yang relatif rendah. Ø Jenis bahan ini sering digunakan dalam kontrol pencahayaan seperti nightlights,dan keamanan pencahayaan.

Hambatan untuk setiap sel katalog standar dikendalikan hanya pada satu tingkat cahaya. Jika hambatan pada tingkat cahaya lainnya adalah kekhawatiran,silahkan hubungi pabrik.

 

Untuk mendapatkan perlawanan terhadap karakteristik khas iluminasiuntuk beberapa bagian tertentu:1. Carilah 2 resistensi footcandle dalam tabel.2. Masukkan perlawanan diberikan dan menggambar kurva melalui titik itudan sejajar dengan anggota terdekat dari keluarga kurvaditampilkan untuk jenis yang sesuai foto-sensitif material.

Waktu Respon vs Iluminasi(Waktu Naik)

9

 

Perlawanan vs Iluminasi

Waktu Respon vs Iluminasi(Time Decay) 

Fotokonduktif your Kurva Karakteristik Khas

@ 25 ° C Tipe Ø BahanRelatif spektral Respon

Relatif Perlawanan vs Suhu

10

Fotokonduktif your Kurva Karakteristik Khas

@ 25 ° C Tipe 3 Bahan

Ketik 3 Bahan

Ini adalah bahan kecepatan tinggi dengan respon spektral lekat mata manusia.Bahan ini cocok untuk beralihdari satu tingkat cahaya yang lain dan menawarkan stabilitas suhu yang terbaik dan waktu respon. Bahan ini sering digunakan dalam kamera danindustri kontrol.

Hambatan untuk setiap sel katalog standar dikendalikan hanya pada satu tingkat cahaya. Jika hambatan pada tingkat cahaya lainnya adalah kekhawatiran,silahkan hubungi pabrik. 

Untuk mendapatkan perlawanan terhadap karakteristik khas iluminasiuntuk beberapa bagian tertentu:1. Carilah 2 resistensi footcandle dalam tabel.2. Masukkan perlawanan diberikan dan menggambar kurva melalui titik itudan sejajar dengan anggota terdekat dari keluarga kurvaditampilkan untuk jenis yang sesuai foto-sensitif material.

Waktu Respon vs Iluminasi(Waktu Naik)

11 

Perlawanan vs Iluminasi

Waktu Respon vs Iluminasi(Time Decay) 

Fotokonduktif your Kurva Karakteristik Khas

@ 25 ° C Tipe 3 Bahan

Relatif spektral Respon

Relatif Perlawanan vs Suhu

12

Your fotokonduktif Pengujian dan Catatan Umum

Produksi Pengujian photocells - Pendekatan Baru PerkinElmer

Secara historis dalam industri ini, vendor telah menetapkan merekaproduksi penguji untuk batas yang ditentukan padapelanggan cetak. Pengukuran karena ambien kesalahantemperatur, kalibrasi sumber cahaya sejarah, cahayaefek, ditambah tester kesalahan selalu menjamin bahwapersentase tertentu dari sel dikirim berada di luarspesifikasi.

Praktek ini tidak sesuai dengan realitas saat inipasar, di mana tingkat kualitas sedang diukur dalambagian per juta.

Dengan katalog baru, PerkinElmer adalah mengambilkesempatan untuk memperbaiki situasi ini. untuk bagian dalamkatalog, PerkinElmer telah menarik dalam batas uji pada kamiproduksi penguji untuk mengkompensasi pengukurankesalahan.

Catatan Umum

(Lihat halaman spesifikasi data sebagai berikut.) 

1 

Photocells dipasok dikategorikan ke dalam kelompok dengan perlawanan. Semua kelompok

harus dibeli bersama-sama dan memelihara PerkinElmer hak untuk menentukan bauran produk antara kelompok tersebut. 

2

3

4

5 

Dimensi dikendalikan di dasar paket.

Photocells diuji pada baik 1 fc atau 10 lux. 2 fc nilai-nilai khas yang terlihat pada tabel adalah untuk referensi saja.

Sel cahaya disesuaikan pada 30 - 50 fc.

Fotosel "grid" pola dapat bervariasi dari yang ditampilkan. PerkinElmer berhak mengubah pola campuran kotak pada setiap standar produk. 

6 

Hambatan untuk setiap sel standar dikendalikan hanya pada satu tingkat cahaya.Jika hambatan pada tingkat cahaya lainnya adalah kekhawatiran, silahkan hubungi pabrik.