光控小夜燈

• 光敏電阻在電子電路中應用很廣泛，如下光控電路圖，無光時，VT1截止，VT2導通，繼電器動作，led發亮。反之led熄滅。RP用于調節靈敏度。這種電路光敏電阻可以接在上方，也可以接在下方，性質就相反了變成了光線強時led亮。

光控電路

• 在了解光敏電阻之前首先我們簡單了解一下光電效應的有關知識：
• 在光的照射下，電子逸出物體表面而産生光電子發射的現象稱為外光電效應。受到光照的半導體電阻率發生變化或産生光生電動勢的現象稱為内光電效應。
• 某些物質吸收了光子的能量産生本征吸收或雜質吸收，從而改變了物質電導率的現象稱為光電導效應，而因光照産生電動勢的現象稱為光生伏特效應，如光電池。
• 利用具有光電導效應的材料（矽、鍺等本征半導體與雜質半導體，硫化镉、硒化镉、氧化鉛等）可以制成電導随入射光亮度變化的器件，稱為光電導探測器件或光敏電阻，它無需形成pn結。在均勻的具有光電導效應的半導體材料的兩端加上電極便構成了光敏電阻。

光敏電阻

• 光敏電阻是敏感電阻的一種，它對光線敏感，當照射的光線強弱發生變化時，其阻值也會随之發生變化，無光時呈現高阻，有光時呈現低阻。
• 它的工作原理是當光照射光敏電阻的表面時，其内部被束縛的電子吸收光子能量成為自由電子，并形成空穴，在外界電場的作用下參與導電，照射越強，激發的電子-空穴越多，導電越強，電阻越小。
• 在微弱輻射作用下光電導靈敏度與光敏電阻兩電極間距離l的平方成反比；在強輻射作用下光電導靈敏度與光敏電阻兩電極l的二分之三次方成反比；
• 它由一塊塗在絕緣基底上的光電導材料薄膜和兩端接有兩個引線，封裝在帶有窗口的金屬或塑料、玻璃外殼内。為了提高光電導靈敏度，要盡可能的縮短兩極間的距離，在一塊均勻光電導體兩端加上電極，貼在硬質玻璃、韻母、高頻瓷工藝其它絕緣材料基闆上，兩端姐有電極引線，封裝在帶有窗口的塑料、金屬、玻璃殼内。光敏電阻易受濕度影響，因此應将光電導體密封裝在殼中。
• 有三種結結構，如下圖做成蛇形、梳型可保證有較大的受光表面。

光敏電阻結構

• 按照工作機理分類可分為本征型和雜質型（非本征型）兩大類。
• 1.本征型：硫化镉（CdS）、碲化铟（InSb）、硫化鉛（PbS）等，常用于可見光波段
• 2.雜質型：鍺摻汞（Ge-Hg）、鍺摻銅（Ge-CU）、鍺摻鋅（Ge-Zn），用于紅外波段
• 按光譜特性及最佳工作波長範圍
• 1.對紫外光敏感的光敏電阻：硫化镉、硒化镉
• 2.對可見光敏感的硫化铊
• 3.對紅外光敏感硫化鉛
• 幾種常見的光敏電阻：
• 1.硫化鉛（PbS）、硒化鉛（PbSe），硫化鉛光譜範圍1-2um，硒化鉛光譜範圍1.5-5.2um，硫化鉛用在輻射溫度計和火焰檢測器上，硒化鉛在分析設備、輻射溫度計和精密光度學得到廣泛應用。
• 2.硫化镉（CdS）為最常見的光敏電阻，光譜響應最接近人眼光譜，它在可見光範圍内靈敏度最高，被廣泛應用在燈光自動控制、照相機自動測光；峰值響應波長0.52um，硒化镉（CdSe）0.72um；
• 3.銻化铟（InSb）：為3-5um光譜範圍内最主要探測器件之一。峰值波長在6um附近
• 4.銻镉汞：由HgTe和CbTe兩種材料晶體混合組成，光譜響應範圍2-22um；
• 光敏電阻的主要參數：
• 1.暗電阻、暗電流：光敏電阻之室溫條件下，全暗（無光照射）後經過一段時間測量的電阻值，稱為暗電阻。此時正給定電壓下流過的電流就是暗電流；
• 2.亮電阻、亮電流：光敏電阻之某一光照下的阻值，稱為亮電阻，此時流過的電流稱為亮電流；
• 3.最高工作電壓;光敏電阻之額定功率下多允許承受的最大電壓；
• 4.時間常數：是指光敏電阻器從光照越變開始到穩定亮電流的63%時所用的時間
• 5.靈敏度：讀指光敏電阻之有光照射和無光照射時電阻值的相對變化
• 光敏電阻暗電阻越大，亮電阻越小則性能越好；靈敏度越高；
• 實用的光敏電阻的暗電阻往往超過1MΩ，甚至高達100MΩ，而亮電阻在幾千Ω以下，二者相差100-1000000倍，靈敏度較高。
• 光敏電阻特性
• 1.光照特性：在一定的外加電壓下，光敏電阻的光電流和光通量之間的關系，不同類型光敏電阻光照特性不同，但光照特性曲線均為非線性。因此它不宜作為定量檢測元件，這是它是不足之處；

• 2.光譜特性：光敏電阻對不同波長的入射光有不同的靈敏度，與材料、波長有關，從圖中可知，硫化鉛光敏電阻之較寬的光譜範圍内均有較高的靈敏度，峰值下紅外區域；硫化镉、硒化镉的峰值在可見光區域。

• 3.光敏電阻的伏安特性：在一定照度下，加在光敏電阻兩端的電壓與電流之間的關系，它是純電阻，符合歐姆定律。圖中曲線1、2表示照度為零及照度為某值時的伏安特性。由曲線可知，在給定偏壓下，照度越大，光電流越大。在一定照度下，所加電壓越大，光電流越大，而且無飽和現象；但是電壓不能無限制增大，因否則會永久性損壞；

• 4.頻率特性：當光敏電阻受到照射時，光電流要經過一段時間才能達到穩定值，而在停止光照後，光電流也不是立刻為零，這就是光敏電阻的延時特性或惰性，用時間常數表示。由于不同材料的光敏電阻時延性不同，所以它們的頻率特性也不同，如圖。硫化鉛的使用頻率比硫化镉高，但多數光敏電阻的延時比較大，所以不能用在要求快速響應 場合；

• 5.光敏電阻的穩定性；初制成的光敏電阻由于體内機構工作不穩定，以及電阻體及其介質的作用還沒有達到平衡，所以性能不穩定。但在人為的加溫、光照以及負載下，經過一段時間，性能達到穩定。光敏電阻之開始一段時間的老化過程中，有些樣品阻值上升，有些下降，但最後都達到一定穩定值後就不再變化了。這就是光敏電阻的主要優點。

• 6.光敏電阻的溫度特性;其性能受溫度影響較大。随着溫度的升高，其暗電阻和靈敏度下降，光譜特性曲線的峰值向波長短的方向移動。
• 7.時間響應特性：當光敏電阻突然受到光照時，電導率上升到最終值63%所花的時間，稱為上升時間，突然降低黑暗是，其電導率降到初始值的37%所花的時間。

• 典型應用：幻燈機自動聚焦、閉塞測試設備、比重計、電子秤、自動後視鏡、路燈控制等，前燈自動減光器
• 照相機自動曝光電路，關照強，曝光時間短，光照弱曝光時間長。

照相機曝光電路圖

• 火焰檢測報警器：采用光敏電阻為探測元件，硫化鉛光敏電阻的峰值響應波長為2.2um，正好為火焰的峰值輻射光譜。

火焰偵測器

• 暗激開關：

暗激開關

• 光敏電阻的優點
• 光譜響應範圍相當廣，可見光、紅外、遠紅外、紫外區
• 工作電流大
• 所測光電強度範圍廣，既可測弱光又可測強光；
• 靈敏度高
• 無極性之分，使用方便。
• 缺點;強光下光電線性度差，頻率特性差，響應時間長，受溫度影響大，型号相同的光敏電阻參數不同

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