光敏電阻是用硫化隔或硒化隔等半導(dǎo)體材料制成的特殊電阻器，其工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。光照愈強(qiáng)，阻值就愈低，隨著光照強(qiáng)度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1KΩ以下。光敏電阻對(duì)光線十分敏感，其在無(wú)光照時(shí)，呈高阻狀態(tài)，暗電阻一般可達(dá)1.5MΩ。光敏電阻的特殊性能，隨著科技的發(fā)展將得到極其廣泛應(yīng)用。

　　光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱(chēng)為光電導(dǎo)探測(cè)器;入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。

　　光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換(將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化)。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器對(duì)光的敏感性(即光譜特性)與人眼對(duì)可見(jiàn)光(0.4~0.76)μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡(小電珠)光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。

　　光敏電阻原理

　　工作原理

　　光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體

　　光敏電阻原理圖 及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到一定波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增大而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒(méi)有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。

　　結(jié)構(gòu)原理

　　光敏電阻是用硫化隔或硒化隔等半導(dǎo)體材料制成的特殊電阻器，表面還涂有防潮樹(shù)脂，具有光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)，即在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。

　　半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子—空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子—空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過(guò)光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子—空穴對(duì)逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。

　　光敏電阻對(duì)光線十分敏感，其在無(wú)光照時(shí)，呈高阻狀態(tài)，暗電阻一般可達(dá)1.5MΩ。當(dāng)有光照時(shí)，材料中激發(fā)出自由電子和空穴，其電阻值減小，隨著光照強(qiáng)度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1KΩ以下。

　　光敏電阻器的光照特性在大多數(shù)情況下是非線性的，只有在微小的范圍內(nèi)呈線性，光敏電阻器的電阻值有較大的離散性(電阻變化、范圍大無(wú)規(guī)律)。

　　光敏電阻器的靈敏度是指光敏電阻器不受到光照是的電阻值(暗阻)和受到光照時(shí)電阻值(亮阻)的相對(duì)變化值。光敏電阻的暗阻和亮阻間阻值之比約為1500：1，暗阻值越大越好，使用時(shí)給其施加直流或交流偏壓，MG型光敏電阻器適用于可見(jiàn)光。其主要用于各種自動(dòng)控制電路、光電計(jì)數(shù)、光電跟蹤、光控電燈、照相機(jī)的自動(dòng)暴光及彩色電視機(jī)的亮度自動(dòng)控制電路等場(chǎng)合。

　　光敏電阻參數(shù)特性

　　根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器、紅外光敏電阻器、可見(jiàn)光光敏電阻器。

　　主要參數(shù)

　　光敏電阻的主要參數(shù)是：

　　光敏電阻的實(shí)驗(yàn)圖 (1)光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時(shí)，流過(guò)的電流稱(chēng)為光電流，外加電壓與光電流之比稱(chēng)為亮電阻，常用“100LX”表示。

　　(2)暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒(méi)有光照射的時(shí)候，流過(guò)的電流稱(chēng)為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱(chēng)為暗電阻，常用“0LX”表示(用照度計(jì)測(cè)量光的強(qiáng)弱，其單位為拉克斯lx)。

　　(3)靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值(暗電阻)與受光照射時(shí)的電阻值(亮電阻)的相對(duì)變化值。

　　(4)光譜響應(yīng)。光譜響應(yīng)又稱(chēng)光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長(zhǎng)的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長(zhǎng)下的靈敏度畫(huà)成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。

　　(5)光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開(kāi)始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。

　　(6)伏安特性曲線。在一定照度下，加在光敏電阻兩端的電壓與電 流之間的關(guān)系稱(chēng)為伏安特性。在給定偏壓下,光照度 較大，光電流也越大。在一定的光照度下，所加的電 壓越大，光電流越大，而且無(wú)飽和現(xiàn)象。但是電壓不 能無(wú)限地增大，因?yàn)槿魏喂饷綦娮瓒际茴~定功率、最 高工作電壓和額定電流的限制。超過(guò)最高工作電壓 和最大額定電流，可能導(dǎo)致光敏電阻永久性損壞。

　　(7)溫度系數(shù)。光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。

　　(8)額定功率。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率就降低。

　　(9)指光敏電阻器從光照躍變開(kāi)始到穩(wěn)定亮電流的。

　　頻率特性

　　當(dāng)光敏電阻受到脈沖光照射時(shí)，光電流要經(jīng)過(guò) 一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定值，而在停止光照后，光電流 也不立刻為零，這就是光敏電阻的時(shí)延特性。由于不 同材料的光敏，電阻時(shí)延特性不同，所以它們的頻率 特性也不同。硫化鉛的使用頻率比硫化鎘高得多，但 多數(shù)光敏電阻的時(shí)延都比較大，所以，其不能用在要 求快速響應(yīng)的場(chǎng)合。

　　光敏電阻應(yīng)用

　　概述

　　光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點(diǎn)外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應(yīng)用于照相機(jī)，太陽(yáng)能庭院燈，草坪燈，驗(yàn)鈔機(jī)，石英鐘，音樂(lè)杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開(kāi)關(guān)，路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸?，燈具等光自?dòng)開(kāi)關(guān)控制領(lǐng)域。下面給出幾個(gè)典型應(yīng)用電路。

　　調(diào)光電路

　　圖(1)是一種典型的光控調(diào)光電路，其工作原理是：當(dāng)周?chē)饩€變?nèi)鯐r(shí)引起光敏電阻的阻值增加，使加在電容C上的分壓上升，進(jìn)而使可控硅的導(dǎo)通角增大，達(dá)到增大照明燈兩端電壓的目的。反之，若周?chē)墓饩€

　　圖(1) 變亮，則RG的阻值下降，導(dǎo)致可控硅的導(dǎo)通角變小，照明燈兩端電壓也同時(shí)下降，使燈光變暗，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光照度的控制。

　　上述電路中整流橋給出的是必須是直流脈動(dòng)電壓，不能將其用電容濾波變成平滑直流電壓，又可使電容C的充電在每個(gè)半周從零開(kāi)始，準(zhǔn)確完成對(duì)可控硅的同步移相觸發(fā)。

　　光控開(kāi)關(guān)

　　圖(2) 以光敏電阻為核心元件的帶繼電器控制輸出的光控開(kāi)關(guān)電路有許多形式，如自鎖亮激發(fā)、暗激發(fā)及精密亮激發(fā)、暗激發(fā)等等，下面給出幾種典型電路。

　　圖(2)是一種簡(jiǎn)單的暗激發(fā)繼電器開(kāi)關(guān)電路。其工作原理是：當(dāng)照度下降到設(shè)置值時(shí)由于光敏電阻阻值上升激發(fā)VT1導(dǎo)通，VT2的激勵(lì)電流使繼電器工作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外電路的控制。

　　圖(3) 圖(3)是一種精密的暗激發(fā)時(shí)滯繼電器開(kāi)關(guān)電路。其工作原理是：當(dāng)照度下降到設(shè)置值時(shí)由于光敏電阻阻值上升使運(yùn)放IC的反相端電位升高，其輸出激發(fā)VT導(dǎo)通，VT的激勵(lì)電流使繼電器工作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外電路的控制。

　　優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)

　?、僭趶?qiáng)光照射下光電轉(zhuǎn)換線性較差;②光電馳豫過(guò)程較長(zhǎng),何為光電導(dǎo)的馳豫現(xiàn)象?即光照后,半導(dǎo)體的光電導(dǎo)隨光照時(shí)間逐漸上升,經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)定態(tài)值。光照停止后,光電導(dǎo)逐漸下降;③頻率響應(yīng)(器件檢測(cè)變化很快的光信號(hào)的能力)很低。

　　內(nèi)部的光電效應(yīng)和電極無(wú)關(guān)(光電二極管才有關(guān))，即可以使用直流電源

　　靈敏度和半導(dǎo)體材料、以及入射光的波長(zhǎng)有關(guān)

　　環(huán)氧樹(shù)脂膠封裝 (Coated with epoxy) 可靠性好 (Good reliability) 體積小 (Small volume) 靈敏度高 (High sensitivity) 反應(yīng)速度快 (Quick response) 光譜特性好 (Good spectrum characteristic)

　　缺點(diǎn)

　?、僭趶?qiáng)光照射下光電轉(zhuǎn)換線性較差;②光電馳豫過(guò)程較長(zhǎng),何為光電導(dǎo)的馳豫現(xiàn)象?即光照后,半導(dǎo)體的光電導(dǎo)隨光照時(shí)間逐漸上升,經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)定態(tài)值。光照停止后,光電導(dǎo)逐漸下降;③頻率響應(yīng)(器件檢測(cè)變化很快的光信號(hào)的能力)很低。[2]

　　受溫度影響較大，響應(yīng)速度不快，在ms到s之間，延遲時(shí)間受入射光的光照度影響(光電二極管無(wú)此缺點(diǎn)，光電二極管靈敏度比光敏電阻高)，是耗材。

　　光敏電阻規(guī)格型號(hào)

　　通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片(光敏層)內(nèi)

　　光敏電阻外形圖和電路符號(hào) 就激發(fā)出電子—空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成

　　光敏結(jié)構(gòu)圖的。一般光敏電阻器結(jié)構(gòu)如右圖所示。

　　光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片(或樹(shù)脂防潮膜)和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示

　　光敏電阻常用硫化鎘(CdS)制成。它分為環(huán)氧樹(shù)脂封裝和金屬封裝兩款，同屬于導(dǎo)線型(DIP型)，環(huán)氧樹(shù)脂封裝光敏電阻按陶瓷基板直徑分為?3mm、?4mm、?5mm、?7mm、?11mm、?12mm、?20mm、?25mm 。

　　光敏電阻分類(lèi)

　　一、按半導(dǎo)體材料分：本征型光敏電阻、摻雜型光敏電阻。后者性能穩(wěn)定，特性較好，故大都采用它。

　　二、根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：

　　1、紫外光敏電阻器：對(duì)紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測(cè)紫外線。

　　2、紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜，紅外通信等國(guó)防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

　　3、可見(jiàn)光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測(cè)器”，極薄零件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。

　　光敏電阻的檢測(cè)

　　(1)用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住，此 時(shí)萬(wàn)用表的指針基本保持不變，阻值接近無(wú)窮選擇 大。此值越大說(shuō)明光敏電阻性能越好;若此值很小或 接近為零，說(shuō)明光敏電阻損壞，不能使用。 (2)將一光源對(duì)準(zhǔn)光敏電阻的透光窗口，此時(shí)萬(wàn) 用表的指針應(yīng)有較大幅度的向右擺動(dòng)，阻值明顯減 小，此值越小說(shuō)明光敏電阻性能越好。若此值很大甚 至無(wú)窮大，說(shuō)明光敏電阻內(nèi)部開(kāi)路損壞，不能使用。 (3)將光敏電阻透光窗口對(duì)準(zhǔn)入射光線，用小黑 紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動(dòng)，使其間斷受光， 此時(shí)，萬(wàn)用表指針應(yīng)隨黑紙片的晃動(dòng)而左右擺動(dòng)，如 果萬(wàn)用表指針始終停在某一位置，不隨紙片晃動(dòng)而 擺動(dòng)，說(shuō)明光敏電阻損壞。

　　光敏電阻選用原則

　　硫化鉛光敏電阻在較寬的光譜范圍內(nèi)均有較高 的靈敏度，峰值在紅外區(qū)域;硫化鎘、硒化鎘的峰值 在可見(jiàn)光區(qū)域。因此，在選用光敏電阻時(shí)，應(yīng)把光敏 電阻的材料和光源的種類(lèi)結(jié)合起來(lái)考慮，才能獲得 滿意的效果。