光敏电阻的特性解析和典型应用.doc

班级：应用物理2班姓名：唐小林学号：08071010223

光敏电阻的特性解析和典型应用
唐小林
(四川理工学院应用物理学2班、08071010223)
摘要：随着科技的发展，电子技术已经不仅仅基于电信息领域，光电的交叉越加明
显，越加应用频繁，它即利用了电信息方便处理也利用了光信息方便远传输的特点，使电子技术向前发展一大步。基于光子效应、光热效应、光电发射效应、光电导效
应等的多种光电转换器件，为光信息和电信息的交叉使用提供了条件。其中利用光电
导效应制成的光敏电阻应用广泛、普遍，它是利用半导体的光电效应制成的一种电阻
值随入射光的强弱而改变的电阻器，光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转
（将光的变化转换为电的变化）。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4-0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。而且它具有灵敏度高、光谱响应范围宽、体积小、质量小、机械强度高、耐冲击、耐振动等特点。

关键词：光敏电阻，光电子，光电技术，光电导效应。

引言：随着信息、自动化和通信等技术的不断进步,智能控制系统在家居、公共设施等领域得到了广泛的使用,最大限度地满足人们各种需求。尤其在各种数码产品克服了传统的许多缺点,为人们提供了更方便、快捷、舒适安全的生活环境,提高了人类的生活质量。光明电阻具体应用在照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。

1光电导效应
在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过度到自由状态，从而引起材料电导率的变化，这种现象被称为光电导效应。
2光敏电阻（基于光电导效应的光电转换器件）

A
玻璃底板
半导体
（a）结构图
Rl
Rg
(b)电路连接
(c)实物图
原理：结构如图a所示，在玻璃底板上均匀的涂上一层半导体材料，半导体的两端装上金属电极，然后压入塑料封装体内（以使光敏电阻的灵敏度免受湿度的影响）。光导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表面薄层，虽然产生的载流子也有不少数扩散到内部去，但扩散深度有限，因此光电导体一般都做成薄层。
在外加电压的情况下，当光照射到光导体上时，若光电导体为本证半导体材料，而且逛辐射能量又足够强，光导材料价带上的电子被激发到导带上去，从而使导带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。为实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光导材料的禁带宽度Eg，即一种光电导体，存在一个照射光的波长限，只有小于波长限的关照射在光电导体上时，才能产生电子在能级间的跃迁，从而使光电导体的电导率增加。
根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：
紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。
红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。
可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯等
3光敏电阻主要参数和特性
（1）光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。
（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。
（3）灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。
(4)下图表示CdS光敏电阻的光照特性。在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之间的关系。不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电开关。光照特性
光谱特性

（5）光敏电阻的光谱特性光谱特性与光敏电阻的材料有关。从图中可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硒化镉的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。
伏安特性
频率特性

（6）光敏电阻的伏安特性（如上图）在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。图中曲线1、2分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。由曲线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象