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光敏电阻的物理特性

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光敏电阻的物理特性_第1页
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I・光敏电阻的物理特性光敏电阻:常用的制作材料为硫化镉,另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化 铋等材料这些制作材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性 这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子 奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降 II •组成特性光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱 而改变的电阻器,又称为光电导探测器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻 增大还有另一种入射光弱,电阻减小,入射光强,电阻增大血作用光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电 的变化)常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器,它是由半导体材料制成的光 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) ym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(小电珠)光线或自然光线作控制光源,使设计大为简化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、红外 光敏电阻器、可见光光敏电阻器M参数特性( 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"OLX ”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) 光谱响应光谱响应又称光谱灵敏度,是指光敏电阻在不同波长的单色 光照射下的灵敏度若将不同波长下的灵敏度画成曲线,就可以得到光谱响应的 曲线5) 光照特性光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性 从光敏电阻的光照特性曲线可以看出,随着的光照强度的增加,光敏电阻的阻值开始迅速下降若进一步增大光照强度,则电阻值变化减小,然后逐渐趋向平缓 在大多数情况下,该特性为非线性6)伏安特性曲线伏安特性曲线用来描述光敏电阻的外加电压与光电流的 关系,对于光敏器件来说,其光电流随外加电压的增大而增大7)温度系数光敏电阻的光电效应受温度影响较大,部分光敏电阻在低温 下的光电灵敏较高,而在高温下的灵敏度则较低8)额定功率额定功率是指光敏电阻用于某种线路中所允许消耗的功率, 当温度升高时,其消耗的功率就降低V・工作原理光敏电阻的工作原理是基于内光电效应 在半导体光敏材料两端装上电极引线,将其封 装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻,为 了增加灵敏度,两电极常做成梳状。

用于制造 光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物 和碲化物等半导体通常采用涂敷、喷涂、烧 结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体 及梳状欧姆电极,接出引线,封装在具有透光镜的密封壳体内,以免受潮影响其 灵敏度入射光消失后,由光子激发产生的电子—空穴对将复合,光敏电阻的阻 值也就恢复原值在光敏电阻两端的金属电极加上电压,其中便有电流通过,受 到一定波长的光线照射时,电流就会随光强的增大而变大,从而实现光电转换 光敏电阻没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也加交流电 压半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少兀优缺点 优点 内部的光电效应和电极无关(光电二极管才有关),即可以使用直流电源 灵敏度和半导体材料、以及入射光的波长有关 环氧树脂胶封装,可靠性好,体积小,灵敏度高,反应速度快,光谱特性好 缺点受温度影响较大,响应速度不快,在ms到s之间,延迟时间受入射光的光照度影 响(光电二极管无此缺点,光电二极管灵敏度比光敏电阻高).W・伏安特性曲线光敏电阻在未受到光照射时的阻值称为暗电阻,此时流过的电流称为暗电流, 光敏电阻受到光照射时的阻值称为亮电阻,此时流过的电流称为亮电流,亮电流 与暗电流之差称为光电流,一般暗电阻越大,亮电阻越小,光敏电阻的灵敏度越 高,光敏电阻的暗电阻一般在兆欧数量级,亮电阻在几千欧以下,暗电阻与亮电 阻之比一般在IO2〜106之间。

一般光敏电阻(如硫化铅、硫化铊)的伏安特性曲线如图(2)所示,由该曲线 可知,所加的电压越高,光电路越大,而且没有饱和现象,在给定的电压下,光 电流的数值将隋光照增强而增大,在设计光敏电阻变换电路时,应使光敏电阻的 工作电压或电流控制在额定功耗线之内图(2)光敏电阻伏安特性曲线光敏电阻的光电流与光照强度之间的关系,称为光敏电阻传感器的光照特 性,不同类型的光敏电阻,其光照特性也不同,多数光敏电阻传感器光照特性类 似于图(3)的特性曲线,光敏电阻的光照特性呈现出一定程度的非线性特性, 光敏电阻的光照度——电阻值的典型特性曲线如图(4)所示,低照度 a 区曲线 斜率较大,中间照度区b区可近似视为直线区,也是光敏电阻的主要工作区,因 而光电流随光照度增长较快,在高照度区,电阻值随照度下降慢,光电流随照度 增长也变慢0.0. 050 0.2 0.4 0.6 0.6 1.0光逋B/lm图(3)光敏电阻光照特性曲线阻特性曲线几种常用光敏电阻的光谱特性曲线如图(5)所示,对于不同波长的光,光敏电阻的灵敏度是不同的从图中可以看出,硫化镉的峰值在可见光区域,而硫化铅 的峰值在红外区域因此,在选用光敏电阻时应当把元件和光源的种类结合起来 考虑,才能获得满意的结果。

5拠星啤夜辱图(5)光敏电阻光谱特性曲线当光敏电阻元件温度升高时,光敏电阻的阻值会下降,并且暗电阻比亮电阻下降 更多环境温度对低照度时电阻值的影响比在高照度时影响更大,因此,当环境 温度升高时,光敏电阻的亮电阻与暗电阻之差值会减小,这意味着光敏电阻的光 电流会有所降低,图(6)示出了 Cds光敏电阻在光照度一定时光电流与环境温 度的关系曲线,可以看出环境温度上升时CdS光敏电阻的光电流会有所下降图(6)光敏电阻温度特性曲线.。

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