1. Tính chất và đơn vị đo ánh sáng
3.2. Các đặc trưng
3.2.1. Điện trở:
Giá trịđiện trở tối RC0 của các quang điện trở phụ thuộc rất lớn vào hình dạng hình học, kích thước, nhiệt độ và bản chất hoá lý của vật liệu chế Các chất PbS, CdS, CdSe có điện trở tối rất lớn ( từ 104 Ω - 109 Ω ở 25oC), trong khi đó SbIn, SbAs, CdHgTe có điện trở tối tương đối nhỏ ( từ 10 Ω - 103 Ω ở 25oC). Điện trở Rc của cảm biến giảm rất nhanh khi độ rọi tăng lên. Trên hình 2.6 là một ví dụ về sự thay đổi của điện trở cảm biến theo độ rọi sáng.
Hình 2.6. Sự phụ thuộc của điện trở vào độ rọi sáng
Tế bào quang dẫn có thể coi như một mạch tương đương gồm hai điện trở Rc0 và Rcp mắc song song:
Trong đó:(2.12)
Rco - điệntrở trong tối.
Rcp - điện trở khi chiếu sáng.
a - hệ số phụ thuộc vào bản chất vật liệu, nhiệt độ,phổbứcxạ. Φ- hệ số có giá trịtừ 0,5 - 1.
Thông thường Rcp <<Rc0, nên có thể coi Rc=Rcp. Công thức (2.12) cho thấy sự phụ thuộc của điện trở của tế bào quang dẫn vào thông lượng ánh sáng là không tuyến tính, tuy nhiên có thể tuyến tính hóa bằng cách sử dụng một điện trở mắc song song với tế bào quang dẫn. Mặt khác, độnhạy nhiệt củatế bào quang dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ, khi độ rọi càng lớn độnhạy nhiệt càng nhỏ.
3.2.2. Độ nhạy: Theo sơ đồ tương đương của tế bào quang dẫn, độ dẫn điện của tế bào quang dẫn là tổng độ dẫn trong tối và độ dẫn khi chiếu sáng:
Trong đó:
+ Gco là độ dẫn trong tối: Gco = 1/Rco. + Gcp là điện trở khi chiếu sáng:
Khi đặt điện áp V vào tế bào quang dẫn, dòng điện qua mạch: I = VGco + VGcp = I0 + IP
Trong điều kiện sử dụng thông thường I0<<IP, do đó dòng quang điện của tế bào quang dẫn xác định bởi biểu thức:
Đối vớiluồngbứcxạ có phổ xác định, tỉ lệchuyển đổi tĩnh: Từ hai biểu thức (2.16) và (2.17) có thể thấy:
+ Tế bào quang dẫn là một cảm biến không tuyến tính, độ nhạy giảm khi bứcxạtăng (trừ khi ).
+ Khi điện áp đặt vào đủ nhỏ, độ nhạy tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào tế bào quang dẫn. Khi điện áp đặt vào lớn, hiệu ứng Joule làm tăng nhiệt độ, dẫn đến độ nhạy giảm (hình 2.7).
Trườnghợpbứcxạ ánh sáng là đơnsắc, Ip phụ thuộc vàoλ, độ nhạy phổcủa tế bào quang dẫn xác định nhờ đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của hồi đáp vào bước sóng (hình 2.8a)
Hình 2.7 ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy củatế bào quang dẫn
Hình 2.8 Độ nhạy củatế bào quang dẫn
Độ nhạy phổ của tế bào quang dẫn là hàm phụ thuộc nhiệt độ nguồn sáng, khi nhiệt độtăng độnhạy phổ tăng.
Khi bức xạ không phải là đơn sắc, dòng Ip và do đó độ nhạy toàn phần phụ thuộc phổ bức xạ (hình 2.8b).