光敏电阻是采用半导体材料制作

光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。

它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。

根据光敏电阻器的光谱特性，光敏电阻器可分为三种：
1、紫外光敏电阻器：这种电阻器对紫外光较灵敏。

如硫化镉、硒化镉光敏电阻器等。

可用于探测紫外线。

2、可见光敏电阻器：它包括硒、硫化镉、硒化镉、硫硒化镉以及硫化镉、砷化镓、硅、锗硫化锌光敏电阻器等。

主要用于各种光电自动控制、光电计数、光电跟踪以及照相机的自动爆光等场合。

3、红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅、锑化铟、锑镉汞、碲锡铅、锗掺汞、锗掺金等光敏电阻器。

它广泛用于导弹创导、卫星姿态监视、气体分析、无损搽伤、人体病变探测、红外光谱、红外通信等国防、科研和工农业生产中。

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，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。

图表 1 光敏电阻结构图片图表 2光敏电阻特性曲线
光敏电阻的原理结构如图所示。

在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。

光照愈强，阻值愈低。

入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。

在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，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，也可以加交流电压。

基本特性及其主要参数
1、暗电阻、亮电阻
①亮电阻(R L)——光敏电阻器在受到光照时所具有的阻值称亮电阻。

—般规定在A光源，色温2854±50K，照度100Lx条件下测量。

②暗电阻（R D)——光敏电阻器在无光照〔0Lx)时所具有的阻值称为暗电阻。

由于暗电阻随关闭光源的时间增长而增加，所以规定在关闭光源30s后测量暗电阻。

③亮电流(I L)——在一定的外加电压下，受到光照时，通过光敏电阻器的电流称为亮电流。

④暗电流（I o）——在一定的外加电压下，没有光照时，流过光敏电阻器的电流称为暗电流。

⑤光电流(I P)——充电流与暗电流之差称为光电流。

光敏电阻在室温和全暗条件下测得的稳定电阻值称为暗电阻，或暗阻。

此时流过的电流称为暗电流。

例如MG41-21型光敏电阻暗阻大于等于0.1M。

光敏电阻在室温和一定光照条件下测得的稳定电阻值称为亮电阻或亮阻。

此时流过的电流称为亮电流。

MG41-21型光敏电阻亮阻小于等于1k。

亮电流与暗电流之差称为光电流。

显然，光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大，这样光敏电阻的灵敏度就高。

2\灵敏度——表示光敏电阻器灵敏度的方法有多种．贯用的有阻值变化倍数、电阻灵敏度、电流灵敏度、比灵敏度和灵敏阀等。

暗电阻与亮电阻的比值称为电阻变化倍数。

暗电阻与亮电阻之差同暗电阻之比称为电阻灵敏度。

单位入射光质量下的光电流称为电流灵敏度。

可表示为光电流Ir与照射在光敏电阻器上的光通量φ之比。

电流灵敏度也称为光电灵敏度或积分灵敏度。

实际上，光电流的大小除了与光通量有关外，还与外加电压有关。

外加电压为1V时的光电灵敏度，称为比灵敏度。

以上灵敏度的表示方法常用于可见光谱范围。

而在微量辐射能的测量中，主要在红外技术中通常用灵敏阀的概念，其定义为：当光敏度电阻器外接负载中产生的信号S与其内部噪声N之比S/N＝1时，所需的最小辐射功串(W)。

光敏电阻器的内部噪声是由它们的电气特性所决定的。

噪声电平越低，灵敏阀值越小，说明灵敏度高。

3、伏安特性
在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与流过光敏电阻的电流之间的关系，称为伏安特性。

由图2.6.2可知，光敏电阻伏安特性近似直线，而且没有饱和现象。

受耗散功率的限制，在使用时，光敏电阻两端的电压不能超过最高工作电压，图中虚线为允许功耗曲线，由此可确定光敏电阻正常工作电压。

图2.6.2 光敏电阻的伏安特性图2.6.3 光敏电阻的光电特性图 2.6.4 光敏电阻的光谱特性
4、光电特性
光敏电阻的光电流与光照度之间的关系称为光电特性。

如图2.6.3所示，光敏电阻的光电特性呈非线性。

因此不适宜做检测元件，这是光敏电阻的缺点之一，在自动控制中它常用做开关式光电传感器。

5、光谱特性
光谱特性——光普特性表示光敏电阻器对不同波长光的敏感程度。

相应于具有一定敏感程度的波长区间，称为光谱响应范围，也称光谱敏感范围。

相应于光谱向应最敏感的波长数值称为光谱响应峰值。

对于不同波长的入射光，光敏电阻的相对灵敏度是不相同的。

各种材料的光谱特性如图2.6.4所示。

从图中看出，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。

6、频率特性
当光敏电阻受到脉冲光照时，光电流要经过一段时间才能达到稳态值，光照突然消失时，光电流也不立刻为零。

这说明光敏电阻有时延特性。

由于不同材料的光敏电阻时延特性不同，所以它们的频率特性也不相同。

图2.6.5给出相对灵敏度Kr，与光强变化频率f之间的关系曲线，可以看出硫化铅的使用频率比硫化铊高的多。

但多数光敏电阻的时延都较大，因此不能用在要求快速响应的场合，这是光敏电阻的一个缺陷。

图2.6.5 光敏电阻的频率特性图2.6.6 硫化铅的光谱温度特
性
7、温度特性
温度系数--光敏电阻温度系数是指温度每变化1℃，亮电阻的相对变化。

温度系数随测试光照强弱而变化，所以该系数一般规定在照度为100Lx条件下测试。

光敏电阻和其他半导体器件一样，受温度影响较大，当温度升高时，它的暗电阻会下降。

温度的变化对光谱特性也有很大影响。

图2.6.6是硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线。

从图中可以看出，它的峰值随着温度上升向波长短的方向移动。

因此，有时为了提高灵敏度，或为了能接受远红外光而采取降温措施。

常用的光敏电阻器是硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。

光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10MΩ；在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

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。

所以设计光控电路时，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。

光敏电阻随入射光线的强弱其对应的阻值变化不是线性的，也就不能用它作光电的线性变换，这是使用者应注意的地方。

初学者可购置一只光敏电阻器（MG45型），在夜间点一盏60~100W的白炽灯，用万用表直接测量光敏电阻器的阻值。

测量时，应把光敏电阻对着白炽灯的光，再逐渐拉开与灯的距离（由近到远），观察万用表指示的阻值变化，可以直观验证
8\时间常数——当光敏电阻器上的光照跃增(或跃减)时，亮电流并不能立刻跃增(或跃减)
到相应的最终稳定值，而要经过—段时间才能达到。

这就是光敏电阻器的时间延迟现象，也称惯性为了表征光电流对光照响应的快慢，引入时间常数的概念。

定义为：从光照跃变开始到达稳定亮电流的63％所需的时间，称为时间常数。

用τ表示。

显然τ越小说明响应越快，也称惯性小。

在—定范围，测量光越强，上升时间越快。

反之测量光越弱则越慢。

因此时间常数——当光敏电阻器上的光照跃增(或跃减)时，亮电流并不能立刻跃增(或跃减)到相应的最终稳定值，而要经过—段时间才能达到。

这就是光敏电阻器的时间延迟现象，也称惯性。

为了表征光电流对光照响应的快慢，引入时间常数的概念。

定义为：从光照跃变开始到达稳定亮电流的63％所需的时间，称为时间常数。

用τ表示。

显然τ越小说明响应越快，也称惯性小。

在—定范围，测量光越强，上升时间越快。

反之测量光越弱则越慢。

因此一般规定在100L X、A光源条件下测试。

⑩照度指数(τ)--表征光照与亮电阻关系特性的参数称为照度指数，又称τ值。

其定义为：光照和光敏电阻亮电阻变化曲线在双对数坐标上的斜率。

为了测试和计算的方便，一般在照度为1、10、100、1000LX分段测试和计算。