Фоторезисторы.

Их электрическое сопротивление зависит от освещенности. Фоторезисторы изготавливают чаще всего из полупроводников путем напыления тонких слоёв или намазывания толстых слоёв с последующим спеканием пластин, реже – из монокристаллов. Изменение их электрического сопротивления под действием света происходит благодаря внутреннему фотоэффекту, т.е. благодаря тому, что при поглощении квантов света в полупроводнике появляются дополнительные свободные носители электрического заряда.

От материала, из которого изготовлен фоторезистор, и от внесенных в него примесей зависит спектральная характеристика, т.е. зависимость чувствительности фоторезистора от длины волны падающего света. Спектры чувствительности существующих фоторезисторов перекрывают весь широкий оптический диапазон спектра от ультрафиолетовой до далекой инфракрасной области. Синтезированы также фоторезисторы, которые практически повторяют спектральную кривую чувствительности человеческого глаза. Именно их рекомендуют применять для точной фотометрии, т.е. для измерений характеристик света в так называемых " световых единицах" (люменах, люксах, канделах и т.п.).

Зависимость электрического сопротивления фоторезистора от интенсивности падающего света далеко не всегда является линейной. Эта зависимость несколько изменяется также с температурой. В простых сенсорах это часто создавало проблемы. Однако для интеллектуальных сенсоров это не является помехой, поскольку и нелинейность, и влияние температуры можно легко учесть путем перерасчета на микрокомпьютере.

С использованием фоторезисторов можно построить многие виды интеллектуальных сенсоров как исследовательского, так и прикладного характера. В качестве примеров можно упомянуть схемы автоматического определения выдержки в фотоаппаратах, в автоматах печати фотоснимков, схемы автоматического управления искусственным освещением и т.д.

19.Пьезорезисторы.

Если на металлическую проволоку действует сила, которая растягивает ее, то в результате деформации длина проволоки несколько увеличивается, а площадь поперечного сечения несколько уменьшается. Из-за этого электрическое сопротивление проволоки возрастает. Такое явление называют пьезорезистивным. Металлические пьезорезисторы из константана или из нихрома используют для обнаружения и измерения значительных сил растягивания и деформации в строительных и в механических силовых конструкциях. С их помощью можно своевременно обнаружить, например, явление усталости металлических опор, начало их пластической деформации и предотвращать разрушения.

Значительно более высокую тензочувствительность, чем металлические, имеют полупроводниковые пьезорезисторы, поскольку механизм изменения электрического сопротивления в них намного сложнее. Тензочувствительность резисторов, например, из кремния в десятки раз выше, чем у металлических. Но их электрическое сопротивление также значительно сильней зависит от температуры. Для уменьшения влияния на результаты измерений неконтролируемых изменений температуры применяют мостовые схемы. В одно их плечо включен нагруженный пьезорезистор (на который действует измеряемая сила), а в другое – точно такой же резистор, но механически не нагруженный. При изменениях температуры соотношение сопротивлений и баланс моста не изменяются.

Высокий уровень развития современной микроэлектронной технологии позволил формировать из кремния миниатюрные прецизионные пьезорезистивные структуры вместе с элементами термокомпенсации, усиления и электронной обработки сигналов. На этой основе созданы и промышленно выпускаются сотни наименований разнообразных микроэлектронных сенсоров для измерения силы, давления, механического напряжения, для фиксации даже легчайших прикосновений. Еще более высокую тензочувствительность имеют пьезорезисторы из эластомеров, которые изготавливают из резины, полиуретана и подобных упругих синтетических материалов, в состав которых включены электропроводящие частицы или волокна (например, графитовый или угольный порошок)