光敏電阻原理

光電器件是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件, 它是構(gòu)成光電式傳感器最主要的部件。 光電器件響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、 使用方便, 而且有較高的可靠性, 因此在自動檢測、計算機(jī)和控制系統(tǒng)中, 應(yīng)用非常廣泛。 ?
??????? 光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。 在光線作用下, 物體的電導(dǎo)性能改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng), 如光敏電阻等就屬于這類光電器件。在光線作用下, 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng), 如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。

在光線作用下, 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng), 如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。在光線作用下, 能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng), 即阻擋層光電效應(yīng), 如光電池、 光敏晶體管等就屬于這類光電器件。 ?
??????? 一、 光敏電阻?
?????? １． 光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理?
??????? 光敏電阻又稱光導(dǎo)管, 它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。 光敏電阻沒有極性, 純粹是一個電阻器件, 使用時既可加直流電壓, 也可以加交流電壓。無光照時, 光敏電阻值（暗電阻）很大, 電路中電流（暗電流）很小。
當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時, 它的阻值（亮電阻）急劇減少, 電路中電流迅速增大。 一般希望暗電阻越大越好, 亮電阻越小越好,此時光敏電阻的靈敏度高。 實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級, 亮電阻在幾千歐以下。 ???? 圖8 - 1 為光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)。它是涂于玻璃底板上的一薄層半導(dǎo)體物質(zhì), 半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極, 金屬電極與引出線端相連接, 光敏電阻就通過引出線端接入電路。 為了防止周圍介質(zhì)的影響, 在半導(dǎo)體光敏層上覆蓋了一層漆膜, 漆膜的成分應(yīng)使它在光敏層最敏感的波長范圍內(nèi)透射率最大。

光敏電阻的結(jié)構(gòu)圖

??????? ２． 光敏電阻的主要參數(shù)?
????? （１） 暗電阻光敏電阻在不受光時的阻值稱為暗電阻, 此時流過的電流稱為暗電流。 ?
????? （２） 亮電阻光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻, 此時流過的電流稱為亮電流。 ??
????? （３） 光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流。 ?
?????? ３． 光敏電阻的基本特性?
????? （1） 伏安特性在一定照度下, 流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。圖8 - 2 為硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線。 由圖可見, 光敏

硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線

??????? 電阻在一定的電壓范圍內(nèi), 其I-U曲線為直線，說明其阻值與入射光量有關(guān), 而與電壓、電流無關(guān)。 ?
???? （2） 光譜特性光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光譜特性, 亦稱為光譜響應(yīng)。 圖8 - 3 為幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。 對應(yīng)于不同波長, 光敏電阻的靈敏度是不同的。從圖中可見硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見光區(qū)域, 常被用作光度量測量（照度計）的探頭。而硫化鉛光敏電阻響應(yīng)于近紅外和中紅外區(qū), 常用做火焰探測器的探頭。 ?

????? （3） 溫度特性溫度變化影響光敏電阻的光譜響應(yīng), 同時, 光敏電阻的靈敏度和暗電阻都要改變, 尤其是響應(yīng)于紅外區(qū)的硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。 圖8 - 4 為硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線, 它的峰值隨著溫度上升向波長短的方向移動。因此, 硫化鉛光敏電阻要在低溫、恒溫的條件下使用。 對于可見光的光敏電阻, 其溫度影響要小一些。 ?