§ 70. Фотосопротивления

Сопротивление некоторых полупроводников зависит от их освещения. Убедимся в этом на опыте. Соберем электрическую цепь из гальванометра, источника тока и полупроводника А (рис. 99, а). Гальванометр показывает прохождение в цепи небольшого тока. Закроем ладонью полупроводник от комнатного света. Заметим, что при неосвещенном полупроводнике сила тока в цепи очень мала.

Добавочно осветим полупроводник лампочкой. При этом сила тока в цепи увеличивается. Приближая лампочку к полупроводнику и удаляя ее от него, т. е. меняя тем самым его освещение, замечаем изменение силы тока в цепи. Следовательно, при освещении полупроводника уменьшается его сопротивление электрическому току: чем сильнее освещен полупроводник, тем меньше становится его сопротивление. Оно уменьшается по следующей причине: за счет поглощенной энергии света атомами кристалла полупроводника происходит освобождение из них валентных электронов, отчего увеличивается число носителей тока - электронов. Это приводит к уменьшению сопротивления, а следовательно, к увеличению силы тока.

Полупроводниковое устройство, сопротивление которого меняется в зависимости от изменения его освещения, называется фотосопротивлением. Фотосопротивление (например, ФС-А4) состоит из пластинки 4, на которую нанесен тонкий слой полупроводника 3 (селен, сернистый свинец, сернистый висмут), покрытый сверху прозрачной пластинкой 2. С противоположных сторон полупроводника укреплены электроды 1 для включения фотосопротивления в цепь.

Рис. 99. Уменьшение сопротивления полупроводника при его освещении и включение лампочки фотосопротивлением

Фотосопротивления просты по устройству, не требуют за собой почти никакого ухода, имеют большой срок службы. Обычна они используются совместно с электромагнитным реле (фотореле), которое само автоматически включается и выключается в зависимости от освещения фотосопротивления. На панели смонтирована цепь, состоящая из электромагнитного реле В, в которую (рис. 99, б) включено фотосопротивление А, и из исполнительной цепи реле, в которую включена лампа. При слабом свете в комнате сопротивление фотосопротивления велико и сила тока в его цепи недостаточна для приведения в действие реле. Осветим фотосопротивление или повернем к окну. Сопротивление его уменьшается, отчего сила тока в цепи увеличивается, реле срабатывает, и замыкает электрическую цепь лампочки.

В зависимости от освещенности (светло или туман, ночь) фотореле автоматически зажигают и тушат фонари в бакенах фарватеров рек, морей. В типографиях при работе печатных машин иногда происходит разрыв бумаги, идущей от рулона. Для остановки машины при разрыве бумаги по одну сторону ее ленты располагается источник света, а по другую - фотосопротивление, включенное в цепь реле. Как только происходит разрыв бумажной ленты, сопротивление фотосопротивления резко уменьшается, отчего ток в цепи реле увеличивается. Реле срабатывает: выключает электродвигатели, останавливает машину и дает предупредительный сигнал о разрыве бумаги.