Những nhược điểm khi sử dụng quang trở là:
_ Quá trình hồi đáp phụ thuộc không tuyến tính vào thông lượng . _ Thời gian hồi đáp lớn .
_ Các đặc trưng không ổn định ( già hóa ). _ Độ nhạy phụ thuộc vào nhiệt độ .
_ Một số loại đòi hỏi phải làm nguội .
Do đó người ta không dùng quang trở để xác định chính xác giá trị thông lượng mà được sử dụng để phân biệt mức ánh sáng : trạng thái sáng - tối hoặc xung ánh sáng.
Việc xác định giá trị điện trở của quang trở hoặc xác định sự thay đổi cần phải có mạch đo phù hợp , nghĩa là phải được cấp dòng không đổi và ghép theo sơ đồ đo điện thế hoặc
sơ đồ cầu Wheatstone, mạch khuếch đại thuật toán. Trong thực tế thường được ứng dụng 2 trường hợp là điều khiển reley và thu tín hiệu quang .
Hình 2.8 Sơ đồ ứng dụng quang trở
2.9.5 Diode Cảm Quang ( photo diode )1/ Nguyên tắc : 1/ Nguyên tắc :
Khi cho 2 chất bán dẫn P và N tiếp xúc với nhau sẽ tạo nên vùng nghèo hạt dẫn tại tiếp xúc , tại đó xuất hiện 1 điện trường gọi là ETX và hình thành 1 hàng rào điện thế VTX .
Khi không có điện thế ngoài thì dòng qua tiếp giáp có giá trị I=0 . Thực tế dòng I lúc đó chính là dòng tổng của 2 dòng ngược chiều nhau và có cùng độ lớn :
_ Dòng khuếch tán của các hạt dẫn cơ bản khi tiếp xúc 2 chất bán dẫn.
_ Dòng hạt dẫn không cơ bản nhờ tác dụng của điện trường trong vùng nghèo .
Khi đặt 1 điện áp lên vùng nghèo , chiều cao của hàng rào điện thế sẽ thay đổi kéo theo sự thay đổi của dòng hạt dẫn cơ bản và bề rộng vùng nghèo . Điện áp đặt lên vùng nghèo sẽ xác định giá trị dòng điện I O O I kT qV I I − = exp
Khi điện áp ngược đủ lớn , chiều cao của hàng rào điện thế lớn đến mức dòng khuếch tán của các hạt dẫn ( dòng cơ bản ) có thể bỏ qua và chỉ còn lại dòng không cơ bản , nghĩa là I = IO , đây chính là dòng ngược của diode .
Khi chiếu sáng diode bằng bức xạ có bước sóng nhỏ hơn bước song ngưỡng ( λ < λS ) sẽ hình thành thêm các cặp điện tử và lỗ trống . Để các hạt dẫn này tham gia làm tăng độ dẫn , từ đó làm tăng dòng I. Điều quan trọng là ánh sáng phải được chiếu đến vùng nghèo , sau khi đi qua 1 bề dày đáng kể của chất bán dẫn và tiêu hao năng lượng ( càng đi vào sâu thì thông lượng φ càng giảm )
Trong thực tế các vật liệu thường được dùng để chế tạo photodiode là Si, Ge, ( dùng để thu ánh sánh nhìn thấy được và hồng ngoại gần ) GaAs, InAs, InSb, HgCdTe ( dung để thu hồng ngoại )
2/ Độ nhạy :
Đối với 1 bức xạ có phổ xác định , dòng quang điện I tuyến tính với thông lượng trong 1 khoảng tương đối rộng . Độ nhạy được xác định :
( ) η( ) ( α )λφ φ λ hc X R q I S = − − ∆ ∆ = 1 exp ứng với λ ≤ λS
η hiệu suất lượng tử R hệ sồ phản xạ
α hệ số hấp thụ
h hằng số Planck h = 6,6256.10-34Js c vận tốc truyền trong chân không