光敏电阻及其特性.docx

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第1章光敏电阻及其特性

光敏电阻的功能与构造

光敏电阻是依据光电导效应制成的光电探测器件，所谓光电导效应就是光电材料受到光辐射后，材料的电导率发生变化。它可以这样理解：材料的电导率、电阻与该材料内部电子受到的束缚力有关，束缚力越大，电子越难自由运动，电导率越小，电阻越大；当电子吸取外来的肯定能量的光子后，依据能量守恒原则，动能增加，材料对电子的束缚力减弱，电导率减小，电阻减小。从而等到结论：光敏电阻的阻值会随着光照强弱的变化而变化。光照强，光敏电阻的阻值就小；光照弱，光敏电阻的阻值就大。暗电阻光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻，亮电阻光敏电阻在受光照耀时的电

阻称为亮电阻。

光敏电阻在应用时，通常承受的电路形式

如图1-1所示。R为光敏电阻，R为负载电阻，

p L

V为偏置电压，V为光敏电阻两端电压。

b L

光敏电阻在使用时呈现肯定的电路特性：光敏电阻的两极加上肯定电压后，当光照耀在光电

图1-1光敏电阻根本应用电路

导体时，由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿肯定方向运动，在电路中产生电流。光敏电阻的电路特性〔电阻、转换效率等〕和光电导体长度有关。通常将光敏电阻的光敏面作成蛇形，电极作成梳状，如图1-2所示；这样既可

保证有较大的受光外表，也可以减小电极之间距离，从而既可减小极间电子渡越时间，也有利于提高灵敏度。

光敏电阻的特性

光敏电阻的材料和构造不同，会使光敏电阻 图1-2光敏电阻的电路符号及蛇形构造呈现不同的特性。在不同的应用场合下，就应选用不同特性的光敏电阻。光敏电阻的选择通常应考虑光电材料的光谱特性、光电电路的转换效率和响应时间等因素。

光谱特性

光敏电阻的光电导效应不是在任意的光照下都能呈现，只有光子能量大于材料的间接能隙〔原子的能级之差〕时，光敏电阻才能呈现光电导效应。光敏电阻与入射光光谱之间的特

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性，称之为光敏电阻的光谱特性。不同光敏材料的光谱特性有很大差异。

光敏电阻按材料分类有两种类型：本征型光敏电阻和掺杂型光敏电阻。由于掺杂材料敏捷转变了光敏电阻的光谱特性，目前市场上所承受的根本上是掺杂型光敏电阻。其光谱特性及最正确工作波长范围可分为三类：一类是紫外光

敏感型光敏电阻，如硫化镉和硒化镉等。另一类是可见光敏感型光敏电阻，如硫化铊等。还有一类是红外光敏感型光敏电阻，如硫化铅等。常见的光敏电阻有硫化镉光敏电阻、硫化铅光敏电阻、锑化铟光敏电阻、碲镉汞系列光敏电阻等。特别

提示的是：硫化镉与人眼的光谱光视效率曲线的范围和峰值波长(555nm)格外接近，因此可用于

与人眼有关的仪器，例如照相机、照度计、光度计等。

照度特性

图1-3光敏电阻的光谱特性曲线

在光敏电阻上加上肯定电压时，光敏电阻的光电流或光电阻与入射光照度之间的关系称为光敏电阻的照度特性。CdS光敏电阻在恒定电压作

用下的光照特性曲线如图1-4所示，当照度很低时，曲线近似为线性，随着照度的增高，线性关系变坏，当照度很高时，曲线近似为抛物线形。图中，曲线的斜率表示的是光敏电阻的转换效率〔入射光辐射与光

生电流〕。在光电测量场合下，比照度曲线线性度要求较高；但在光电开关应用中，对线性度要求不高。

响应时间

图1-4硫化镉光敏电阻的光电特性曲线

光敏电阻在光照时，光生载流子的产生或消逝都要经过一段时间，这就是光敏电阻的响应时间，它反映了光敏电阻的惰性。光敏电阻的响应时间约为10-2~10-3s，与其他光电器件相比，其响应时间是最慢的。CdSe光敏电阻的响应时间约为10ms，CdS的响应时间约为100ms。因此，光敏电阻通常都工作于直流或低频状态下。

温度特性

温度特性温度变化影响光敏电阻的光谱响应，同时，光敏电阻的灵敏度和暗电阻都要转变，尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。图1-5为硫化铅光敏电阻的光

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谱温度特性曲线，它的峰值随着温度上升向波长短的方向移动。因此，硫化铅光敏电阻要在低温、恒温的条件下使用。对于可见光的光敏电阻，其温度影响要小一些。

光敏电阻的应用

图1-5硫化铅光敏电阻的温度特性

光敏电阻可将光转换为电信号，是一种典型的光电器件，但光敏电阻和其它半导体光电器件相比有以下特点：〔1〕光谱响应范围相当宽。依据光电导材料的不同，光谱响应可从紫外光、可见光、近红外扩展到远红外，尤其对红光和红外辐射有较高的响应度〔。2〕工作电流大，可达数毫安。〔3〕所测光强范围宽。既可测强光，也可测弱光。〔4〕灵敏度高。光导电增益大于1。〔5〕偏置电压低，无极性之分，使用便利。其缺点是在强光照耀下光电转换线性较差。光电驰豫过程较长，频率响应很低