第十二讲 光敏电阻
光敏电阻的工作原理
光敏电阻的工作原理光敏电阻是一种能够根据光照强度变化而改变电阻值的电子元件。
它广泛应用于光敏控制、光敏检测、光敏测量等领域。
本文将详细介绍光敏电阻的工作原理及其应用。
一、光敏电阻的结构和特性光敏电阻由光敏材料、导电材料和封装材料组成。
光敏材料通常是一种半导体材料，其中掺杂了少量的杂质，使其能够对光敏感。
导电材料则用于提供电流的导通路径。
封装材料则用于保护光敏电阻的内部结构。
光敏电阻的特性主要有两个方面：光敏特性和电学特性。
光敏特性指的是光敏电阻对光照强度的响应程度。
电学特性则指的是光敏电阻的电阻值随光照强度变化的规律。
二、光敏电阻的工作原理基于光敏材料的特性。
当光照射到光敏电阻上时，光子会激发光敏材料内的电子。
这些激发的电子会跃迁到导电材料中，从而改变导电材料的电阻值。
具体来说，光敏电阻的工作原理可以分为两种模式：光电效应和光热效应。
1. 光电效应光电效应是指当光照射到光敏电阻上时，光子能量被光敏材料吸收，激发出电子-空穴对。
这些电子-空穴对会改变光敏材料的导电性质，从而改变整个电路的电阻值。
2. 光热效应光热效应是指当光照射到光敏电阻上时，光能被光敏材料吸收并转化为热能。
这些热能会导致光敏材料的温度升高，从而改变光敏材料的电阻值。
三、光敏电阻的应用光敏电阻由于其灵敏度高、响应速度快、体积小等特点，在许多领域得到广泛应用。
1. 光敏控制光敏电阻可以用于光敏控制电路，如自动补光控制、光敏开关等。
当光照强度超过或低于一定阈值时，光敏电阻的电阻值会发生变化，从而触发控制电路的开关操作。
2. 光敏检测光敏电阻可以用于光敏检测电路，如光敏传感器、光敏测距等。
通过测量光敏电阻的电阻值变化，可以获得光照强度的信息。
3. 光敏测量光敏电阻可以用于光敏测量电路，如光强测量、光谱分析等。
通过测量光敏电阻的电阻值变化，可以得到光照强度的定量数据。
4. 光敏控制系统光敏电阻可以与其他电子元件组成光敏控制系统，如光敏电阻与继电器、光敏电阻与可调电阻等。
《光敏电阻说》课件
光谱响应
表示光敏电阻在不同波长光线下的灵敏度。理想的光敏电阻 应在全光谱范围内具有均匀的光谱响应，但实际产品可能存 在偏差。
04
光敏电阻的选型与使 用
光敏电阻的主要参数
灵敏度
光敏电阻对光的敏感程 度，通常以暗电阻和亮 电阻之间的差异来表示
。
响应时间
光敏电阻从一种状态转 换到另一种状态所需的
时间。
当光照射在光敏电阻上时，光子穿过光敏层，将能量传递给电子，使电子获得 能量成为自由电子，形成光生电场。光生电场对电子进行收集，形成光电流。
光敏电阻的等效电路
等效电路的组成
光敏电阻的等效电路由光敏层、 电极和基底等组成。
等效电路的参数
光敏层的电阻率、电极的接触电阻 和基底的绝缘电阻等参数都会影响 光敏电阻的性能。
亮电阻与亮电流
亮电阻
在有光照条件下，光敏电阻的电阻值。亮电阻越小，说明光敏电阻对光的响应越 灵敏。
亮电流
在有光照条件下，流过光敏电阻的电流。亮电流越大，说明光敏电阻的性能越好 。
光电灵敏度与光谱响应
光电灵敏度
表示光敏电阻单位面积上产生光电流的能力，通常用微安/勒 克斯表示。光电灵敏度越高，说明光敏电阻的性能越好。
《光敏电阻说》 PPT课件
目 录
• 光敏电阻简介 • 光敏电阻的工作原理 • 光敏电阻的参数与性能指标 • 光敏电阻的选型与使用 • 光敏电阻的发展趋势与未来展望 • 总结
01
光敏电阻简介
什么是光敏电阻
定义
光敏电阻是一种光电传感器，能 够将光信号转换为电信号。
工作原理
光敏电阻由半导体材料制成，其 电阻值随光照强度的变化而变化 。当光敏电阻受到光照时，其阻 值会减小，从而产生电信号。
光敏电阻知识
全面认识光敏电阻光敏电阻在电子电路中应用很广泛，如下光控电路图，在无光线时，光敏电阻RG阻值较大，VT1截止，VT2导通，继电器动作，led发亮。
反之led熄灭，RP用于调节灵敏度。
这种电路光敏电阻可以接在上方，也可以接在下方，这时性质就相反了，变成了光线强时led亮。
今天就光敏电阻的原理结构、分类、特性等方面做一介绍。
光控电路第一部分光敏电阻原理结构在了解光敏电阻之前首先我们简单了解一下光电效应的有关知识：在光的照射下，电子逸出物体表面而产生光电子发射的现象称为外光电效应。
受到光照的半导体电阻率发生变化或产生光生电动势的现象称为内光电效应。
某些物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸收，从而改变了物质电导率的现象称为光电导效应，如光敏电阻、光电二极管等；而因光照产生电动势的现象称为光生伏特效应，如光电池。
利用具有光电导效应的材料（硅、锗等本征半导体与杂质半导体，硫化镉、硒化镉、氧化铅等）可以制成电导随入射光亮度变化的器件，称为光电导探测器件或光敏电阻，它无需形成pn结。
在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极便构成了光敏电阻。
光敏电阻光敏电阻是敏感电阻的一种，它对光线敏感，当照射的光线强弱发生变化时，其阻值也会随之发生变化，无光时呈现高阻，有光时呈现低阻。
它的工作原理是当光照射光敏电阻的表面时，其内部被束缚的电子吸收光子能量成为自由电子，并形成空穴，在外界电场的作用下参与导电，照射越强，激发的电子-空穴越多，导电越强，电阻越小。
在微弱辐射作用下光电导灵敏度与光敏电阻两电极间距离l的平方成反比；在强辐射作用下光电导灵敏度与光敏电阻两电极l的二分之三次方成反比；它由一块涂在绝缘基底上的光电导材料薄膜和两端接有两个引线，封装在带有窗口的金属或塑料、玻璃外壳内。
为了提高光电导灵敏度，要尽可能的缩短两极间的距离，在一块均匀光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、韵母、高频瓷工艺其它绝缘材料基板上，两端姐有电极引线，封装在带有窗口的塑料、金属、玻璃壳内。
光敏电阻的工作原理
光敏电阻的工作原理光敏电阻，也被称为光敏电阻器或者光敏电阻元件，是一种能够根据光照强度变化而改变电阻值的元件。
它在光敏电子器件中广泛应用，如光电传感器、光控开关、光电耦合器等。
本文将详细介绍光敏电阻的工作原理以及其应用。
一、光敏电阻的基本原理光敏电阻的工作原理基于光敏材料的光电效应。
光敏电阻通常由半导体材料或者化合物材料制成，其中包含有光敏材料。
光敏材料能够吸收光能，并将其转化为电能。
当光照射到光敏电阻上时，光子的能量被光敏材料吸收，使得光敏材料内的电子跃迁到导带带或者价带中。
这个跃迁过程会导致光敏材料内部的电荷分布发生变化。
当光照强度增加时，光敏材料内的电子跃迁的数量也会增加，从而导致电阻值的变化。
二、光敏电阻的特性1. 光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，反之亦然。
这种变化是非线性的，通常呈指数关系。
2. 光敏电阻的响应速度相对较慢，通常在毫秒级别。
这是由于光敏材料内部电子跃迁的过程需要一定的时间。
3. 光敏电阻的光谱响应范围广，可覆盖可见光和红外光等多个波段。
4. 光敏电阻的温度特性较为稳定，可以在一定的温度范围内工作。
三、光敏电阻的应用光敏电阻由于其工作原理和特性的优势，被广泛应用于各种光敏电子器件中。
1. 光电传感器：光敏电阻可以用作光电传感器的核心元件。
通过测量光敏电阻的电阻值变化，可以获取光照强度的信息。
这种传感器常用于光照控制系统、环境监测仪器等领域。
2. 光控开关：光敏电阻可以用作光控开关的感应元件。
当光敏电阻所在的环境光照强度超过或者低于设定的阈值时，光控开关会自动打开或者关闭。
这种开关常用于照明系统、室内自动化控制等场合。
3. 光电耦合器：光敏电阻可以与发光二极管（LED）组成光电耦合器。
当LED 发出光线照射到光敏电阻上时，光敏电阻的电阻值会发生变化，从而实现信号的传输和隔离。
光电耦合器广泛应用于电力电子设备、通信系统等领域。
4. 光敏电阻的其他应用：除了上述应用外，光敏电阻还可以用于光电测量仪器、光敏电路的设计等领域。
光敏电阻
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光电效应
光电子的初动能决定于光的频率，与频率成线性关系，与入射 光强度无关 光电子逸出物体表面具有初始动能，故即使没有阳极电压也会 产生光电流，为了使零点稳定，应加反向截止电压，切电压大小 与入射光频率成正比。 电子吸收光子能量不需积累能量的时间，在光照射物质后，立 刻有光电子发射，据测该时间不超过10-9ｓ 基于外光电效应的光电器件属于光电发射型器件，有光电 管、光电倍增管等。
光敏电阻。后者性能稳定，特性较好，故目前大 都采用它。 (2)按光谱特性及最佳工作波长范围分: a.对紫外光敏感的光敏感电阻，如硫化镉和硒 化镉等。 b.对可见光敏感的光敏电阻，如硫化铊等。对 红外光敏感的光敏电阻，如硫化铅等。
光敏电阻的特性参数
光敏电阻的主要特性参数有：
1.伏安特性 2.光照特性 3.光谱特性 4.频率效应 5.温度特性
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光敏电阻的原理
光敏电阻的工作原理图中在光敏电阻的两极 间加上一定电压V，当光照射在光敏电阻上时，其 内部被束缚的电子吸收光子能量成为自由电子， 并留下空穴。光激发的电子—空穴对在外电场的 作用下同时参与导电，从而改变了光敏电阻的导 电性能。 随着光强的增加其导电性能变好即光敏电阻的 电导率增加，流过其内的电流(光电流)增加，其 本身的电阻值减小。随着光强的减小，其导电性 能变坏，即光敏电阻的电导率减小，流过其内的 电流(光电流)减小，其本身的电阻值增加。
光敏电阻
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光敏20
光敏电阻
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光控开关电路 图2-38所示是一种光控开关电路，这一光控开关电 路可以用在一些楼道、路灯等公共场所。通过光敏电 阻器，它在天黑时会自动开灯，天亮时自动熄灭。电 路中，VS1是晶闸管，Rl是光敏电阻器。
当光线亮时，光敏电阻器Rl阻 值小，220V交流电压经VD1整流后 的单向脉冲性直流电压在RP1和Rl分 压后的电压小，加到晶闸管VS1控制 极的电压小，这时晶闸管VS1不能导通，所以灯HL回 路无电流，灯不亮。 当光线暗时，光敏电阻器Rl阻 值大，RPI和Rl分压后的电压大，加到晶闸管VS1控制 极的电压大，这时晶闸管VS1进入导通状态，所以灯 HL回路有电流流过，灯点亮。22
光敏电阻的原理
光敏电阻的原理光敏电阻是一种利用光敏材料的光电特性来变化阻值的电子元件，是一种常见的光电传感器件。
它广泛应用于光控、光电自动控制、遥感、仪表、医学、半导体检测等领域。
其原理是：当光线照射到光敏电阻的表面时，光线会激发光敏材料内的载流子发生大量的电离反应，电离反应会使得材料的电导率产生变化，从而导致器件阻值的变化。
本文将介绍光敏电阻的工作原理、结构和特性，并对其应用进行简要讨论。
第一节光敏电阻的工作原理光敏电阻利用光敏材料内的光生载流子的变化来改变器件的电阻值从而实现光电变换。
当光线照射到光敏电阻表面时，光子能量将被转移到光敏材料内，使得材料内产生一些自由电子和空穴（即电子和正电子对），这些电子和空穴在电场作用下产生漂移运动，在经过一段时间后被吸收或者再次复合，其速度、能力、散射截面等物理性质与光子能量密切相关。
当光照射强度发生改变时，电阻值也随之改变。
光敏电阻常见的检测方式是根据被测物体反射或发射出的光线，使用光电传感器件对信号进行检测，例如光电二极管、光敏三极管等。
在这种检测方式中，光敏电阻通常作为光敏元件之一，配合使用，从而实现对信号（如光线强度）的检测和转换。
第二节光敏电阻的结构和特性光敏电阻通常由光敏材料和电极组成，材料种类多样，常见的有硫化镉（CdS）、硫化锌（ZnS）、硫化铜（CuS）等。
其中CdS是应用最广泛的一种，它具有光敏电阻特性好、稳定性高、制造工艺简单等优良特性。
CdS光敏电阻的电阻值与其表面所照射光源的强度成反比，故其又称之为光敏电导或反光电阻。
值得注意的是，不同光敏材料对光的波长、温度、光照强度等有一定的适应性。
例如CdS光敏电阻对红外线、短波紫外线的敏感度较低，对可见光和长波紫外线的敏感度较高。
CdS材料的电阻值与温度、光照强度等因素均呈非线性变化，在实际应用中应注意这些因素的影响。
第三节光敏电阻的应用光敏电阻广泛应用于光控、光电自动控制、遥感、仪表、医学、半导体检测等领域。
光敏电阻光电池ppt课件
杂质吸收
• 掺有杂质的半导体材料，在光照时也会产生光 激发。对于n型半导体，施主杂质中的束缚电 子吸收了光子的能量跃迁到导带；对于p型半 导体，受主杂质中的束缚空穴吸收了光子能量 跃迁到价带。施主释放束缚电子到导带、受主 释放束缚空穴到价带所需的能量称为杂质的电 离能和。
光电导探测器的结构
• 光电导探测器的结构很简单，只要在一 块匀质的半导体两端装上电极就可以构 成一个光敏电阻。
灵敏度
• 灵敏度通常指的是在一定条件下，单位 照度所引起的光电流。由于各种器件使 用的范围及条件不一致，因此灵敏度有 各种不同的表示法。光电导体的灵敏度 表示在一定光强下光电导的强弱。它可 以用光电增益G来表示。根据定态条件下 电子与空穴的产生率与复合率相等
• 可推导出
• 为量子产额，即吸收一个光子所产生的 电子空穴对数； 为光生载流子寿命； 为 载流子在光电导两极间的渡越时间。
恒压偏置电路 恒压偏置电路如图所示。图 中，由于采用了稳压管D，
故 V b 不变, V e 也不变。
入射光通量的变化仅引起 I c
的变化，可以证明，恒压偏 置的最大特点是光敏电阻的 灵敏度与光敏电阻的暗阻值 无关，因而互换性好，调换 光敏电阻时不影响仪器的精 度。
增大加于探测器上的直流偏压可以增大信号和噪声输出， 但加偏压不能过大，只能在允许的条件下增大工作偏压。
7．暗电阻和暗电流
光敏电阻在黑暗时的电阻值一般大于10兆欧，如果它被光线照射， 电阻值显著降低，称为亮阻，约在几万欧以下。暗阻和亮阻之比 在 10 2 ～ 10 6 之间。这一比值越大，光敏电阻的灵敏度越高。随 着温度的升高，暗电阻下降，这对光敏电阻的工作不利。
光敏电阻有下列优点： 体积小，重量轻，结构简单而牢固，允许的光电流大，工作寿命长；
光敏电阻的工作原理
光敏电阻的工作原理引言概述：光敏电阻是一种能够感知光线强度并将其转化为电阻变化的器件。
它在许多领域中被广泛应用，例如光照控制、自动亮度调节和光电测量等。
本文将详细介绍光敏电阻的工作原理，包括光敏电阻的基本结构和原理、光敏电阻的特性以及光敏电阻的应用。
一、光敏电阻的基本结构和原理：1.1 光敏电阻的结构光敏电阻通常由光敏材料、电极和封装材料组成。
光敏材料是光敏电阻的关键部份，它能够对光线产生响应并引起电阻的变化。
电极用于连接光敏材料和电路，封装材料则对光敏电阻进行保护。
1.2 光敏电阻的原理光敏电阻的原理基于光敏材料的光电效应。
当光线照射到光敏电阻上时，光子能量会激发光敏材料中的电子，使其跃迁到导带中，从而导致电阻的变化。
光敏电阻的电阻值与光线强度呈反比关系，即光线越强，电阻越小；光线越弱，电阻越大。
1.3 光敏电阻的灵敏度光敏电阻的灵敏度是衡量其对光线变化响应的能力。
光敏电阻的灵敏度取决于光敏材料的特性和结构设计。
普通来说，光敏电阻的灵敏度越高，对光线变化的响应越敏感。
二、光敏电阻的特性：2.1 光敏电阻的光谱响应光敏电阻的光谱响应是指其对不同波长的光线的响应程度。
不同类型的光敏电阻对光线的响应范围有所差异，有些光敏电阻对可见光敏感，而有些对红外光敏感。
2.2 光敏电阻的时间响应光敏电阻的时间响应是指其对光线变化的响应速度。
光敏电阻的时间响应受到光敏材料的特性和结构设计的影响，普通来说，光敏电阻的时间响应越快，对光线变化的响应速度越高。
2.3 光敏电阻的温度特性光敏电阻的温度特性是指其在不同温度下的电阻变化情况。
光敏电阻的温度特性与光敏材料的特性密切相关，普通来说，光敏电阻的温度特性应尽可能稳定，以确保其在不同环境下的可靠性。
三、光敏电阻的应用：3.1 光敏电阻在光照控制中的应用光敏电阻可以用于光照控制系统中，通过感知环境光线的强弱来自动调节光源的亮度。
例如，在室内照明系统中，光敏电阻可以根据环境光线的变化自动调节灯光的亮度，以提供舒适的照明效果。
【实用】光敏电阻的原理及应用PPT资料
光敏电阻伏安特性近似直线，而且没有饱象 如下图所示
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。
4、光谱特性
对于不同波长的 进射光，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
光敏电阻的原理及 应用
光敏电阻的原理
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。 进射光消失后，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。
此时流过的电流称为暗电流。 一 基本特性及其主要参数 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。
6、温度特性
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 是非的方向移动。因此，有 时为了进步灵敏度，或为了 能接受远红外光而采取降温 措施。
5、 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，光照忽然消失时，光电流 也不立即为零。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。下图给出相对灵敏度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。
光敏电阻-PPT
(2)转换电路把输出转换成电学量信号 通过元件把敏感元件的输出转换成电学量信号，最 后借助于转换电路把电学量信号转换为便于处理、 显示、记录或控制的量．下面通过力传感器来进一 步学习．
力传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号 (位移、速度、加速度等)转换为电学信号(电压、电 流等)的仪器．力传感器广泛地应用于社会生产、 现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞 船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等．
【精讲精析】 (1)电子秤需要将重力所产生的压力 这个力学量转换成电流这个电学量，需要力传感 器． (2)要控制恒温箱内的温度达到恒定值或在某一确定 范围内，需要将温度这个热学量转换成易测量的电 流这个电学量，应该用温度传感器． (3)根据要求，这个开关与亮度有关，可用光传感器 控制；还与有没有人经过有关，有人经过可用人走 动发出的声音控制，所以可用光和声传感器，也就 是平时商店里卖的声光控电子开关． 【答案】 (1)力传感器 (2)温度传感器 (3)声传 感器和光传感器
3．力敏电阻 通常电子秤中就有力敏电阻，它属于压力传感 器．常用的压力传感器有金属应变片和半导体 力敏电阻．力敏电ห้องสมุดไป่ตู้一般以桥式连接，受力后 就破坏了电桥的平衡，使之输出相应的电信 号．
4．气敏电阻 有一种煤气泄漏报警器，在瓦斯泄漏后会报 警，甚至启动抽油烟机通风．这种报警器内 就是装置了一种气敏电阻．这种半导体在表 面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反 应，而使自身的电阻值改变．气敏电阻根据 型号对不同的气体敏感．有的是对汽油，有 的是对一氧化碳，有的是对酒精．
(2)a 传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力 F1′＝0，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右 弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为 F2′ ＝20 N，滑块所受合力产生加速度，由牛顿第
光敏电阻的工作原理
光敏电阻的工作原理光敏电阻是一种能够根据光照强度变化而改变电阻值的电子元件。
它利用光敏材料的光电效应，将光信号转换为电信号。
光敏电阻的工作原理可以简单描述为：光照射到光敏电阻上时，光子能量被光敏材料吸收，导致光敏材料内部的电子发生激发，从而改变电阻值。
具体来说，光敏电阻一般由光敏材料和电极组成。
光敏材料通常是一种半导体材料，常见的有硒化铟、硒化镉等。
光敏材料的电阻值与光照强度成反比，即光照强度越强，电阻值越小；光照强度越弱，电阻值越大。
在光敏电阻中，光敏材料与电极之间形成一个电场。
当光照射到光敏电阻上时，光子能量被光敏材料吸收，导致光敏材料内部的电子被激发到导带中，形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对在电场的作用下会发生分离，电子移动到导电层，而空穴则移动到价带。
由于电子的移动，光敏材料的导电能力增加，电阻值减小。
反之，如果光照强度减弱或消失，电子-空穴对的形成减少，电子移动减慢，光敏材料的导电能力下降，电阻值增大。
光敏电阻的工作原理可以通过以下公式表示：R = R0 * (1 + K * I)其中，R是光敏电阻的电阻值，R0是光照强度为零时的电阻值，K是光敏电阻的灵敏度系数，I是光照强度。
通过光敏电阻的工作原理，我们可以将其应用于各种光敏控制电路中。
例如，当光敏电阻与其他元件（如电位器、电容器等）串联时，可以构成一个光敏电阻分压电路，用于测量光照强度。
当光照强度变化时，电阻值也会相应变化，从而改变电路的电压或电流。
光敏电阻还可以用于光敏开关、光敏报警器、光敏控制器等设备中。
通过光敏电阻感知光照强度的变化，可以实现对设备的自动控制和调节。
需要注意的是，光敏电阻的工作原理受到光敏材料的特性和环境条件的影响。
光敏材料的选择和光敏电阻的灵敏度系数会影响其在不同光照强度范围内的工作效果。
此外，光敏电阻对于不同波长的光照的响应程度也不同，需要根据具体应用场景选择合适的光敏电阻。
总结起来，光敏电阻是一种能够根据光照强度变化而改变电阻值的电子元件。
光敏电阻的物理特性
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。
Ⅲ.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）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。
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。
Ⅳ.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“0LX”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。
第十二讲光敏电阻
为什么要做成 蛇形？
②、增加载流子的寿命也可提高增益。
光敏面作成蛇形，电极作成梳状是可保证有较大的受光表面，减小电 极之间距离，减小极间电子渡越时间，也有利于提高灵敏度。
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二、特性参数
2.光电导灵敏度
S g定义为光电导g p 与输入光照度E之比。
Sg
gp E
gp gpA
Φ A
Φ
g p ： 光电导（西门子S）
： 光照指数
：电压指数
（1）弱光时，I 光与照度 E成线性关系 1
（2) 强光时，光电流与照度成抛物线 0.5
19
二、特性参数
3、光电特性
光照增强的同时，载流子浓度不断的 增加，同时光敏电阻的温度也在升高，从 而导致载流子运动加剧，因此复合几率也 增大，光电流呈饱和趋势。（冷却可以改 善）
相
当负载电阻(RL)与暗电阻(Rd)相同
对 输 出
(%)
时，可获得最大的信号输出。
信号输出与RL/Rd的关系曲线
35
一、原理与结构
2 基本结构 在微弱辐射作用下光电导灵敏度与光敏电阻两电极间距离l的平方成 反比；在强辐射作用下光电导灵敏度与光敏电阻两电极间距离l的二分之 三次方成反比。
它由一块涂在绝缘基底上的光电导 材料薄膜和两端接有两个引线，封装在 带有窗口的金属或塑料外壳内。电极和 光电导体之间呈欧姆接触。
一般，其光谱响应范围从2μm～22μm。
26
二、特性参数
1、光电流及增益 无光照时流过器件的电流称暗电流，由入射光引起的称光电流。
U
L
在外电场作用下向阳极漂移，如果大于tr，那么在时间内τn ，从 阳极输出的电子就不是一个，而是τn/tr 。
光敏电阻资料
教学资料光敏电阻特性及其应用1.光敏电阻的结构与工作原理光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
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。
无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。
当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。
一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好， 此时光敏电阻的灵敏度高。
实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级， 亮电阻值在几千欧以下。
光敏电阻的结构很简单，图1（a ）为金属封装的硫化镉光敏电阻的结构图。
在玻璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。
半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电路。
为了防止周围介质的影响，在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。
为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案， 如图1（b ）所示。
图1（c ）为光敏电阻的接线图。
2. 光敏电阻的主要参数光敏电阻的主要参数有：（1）暗电阻 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。
（2）亮电阻 光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。
（3）光电流 亮电流与暗电流之差称为光电流。
3. 光敏电阻的基本特性(1) 伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。
图2为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。
由图可见，光敏电阻在一定的电压范围内，其I -U 曲线为直线。
（2）光照特性 光敏电阻的光照特性是描述光电流I 和光照强度之间的关系，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。
图3为硫化镉光敏电阻的光照特性。
(3) 光谱特性 光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。
光敏电阻工作原理
光敏电阻工作原理
光敏电阻是一种能够根据光照强度变化而改变电阻值的元件，它在光敏元件中
起到了重要的作用。
光敏电阻的工作原理涉及到光照对电阻值的影响，下面我们就来详细了解一下光敏电阻的工作原理。
光敏电阻的工作原理主要是基于光照对半导体材料的影响。
在光照下，光子能
量会激发半导体中的电子，使得电子跃迁到导带，从而增加了导带中的自由电子浓度，导致电阻值减小。
因此，光敏电阻在光照强度增大时，电阻值会减小；在光照强度减小时，电阻值会增大。
光敏电阻的工作原理可以用电子能带理论来解释。
在光照下，光子的能量会激
发半导体中的价带电子跃迁到导带，形成了导带中的自由电子和价带中的空穴。
这些自由电子和空穴的增加使得半导体中的电子浓度增大，从而导致了电阻值的减小。
另外，光敏电阻的工作原理还与半导体材料的能隙有关。
能隙是指固体中价带
和导带之间的能量差，光敏电阻的工作原理中，光照能够提供足够的能量，使得价带中的电子跃迁到导带中，从而改变了半导体材料的电阻值。
在实际应用中，光敏电阻常常用于光敏传感器、光控开关、光敏电路等领域。
通过光敏电阻的工作原理，我们可以利用光照强度的变化来实现对电路的控制和调节，从而实现自动化、智能化的功能。
总的来说，光敏电阻的工作原理是基于光照对半导体材料的影响，通过激发半
导体中的电子，使得电阻值发生变化。
光敏电阻在光敏元件中具有重要作用，广泛应用于光敏传感器、光控开关等领域。
通过对光敏电阻工作原理的深入了解，我们可以更好地应用和设计光敏电路，实现更多的智能化功能。
光敏电阻的工作原理
光敏电阻的工作原理光敏电阻，也被称为光敏电阻器或者光敏电阻元件，是一种能够根据光照强度变化而改变电阻值的电子元件。
它主要由光敏材料、电极和封装材料组成。
光敏电阻的工作原理可以归结为光敏材料的光电效应。
光敏材料通常是一种半导体材料，常见的有硒化铟、硒化铟铜、硒化镉等。
这些材料具有特殊的能带结构，当光照射到光敏电阻上时，光子能量被吸收，导致材料中的电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。
这些电子空穴对的生成和挪移会导致电阻值的变化。
光敏电阻的电阻值与光照强度成反比关系。
当光照强度增加时，光敏材料中的电子空穴对数量增加，电阻值减小；当光照强度减小或者光照消失时，电子空穴对重新复合，电阻值增加。
这种光照强度与电阻值之间的关系可以用以下公式表示：R = R₀ × (1 + k × I)其中，R是光敏电阻的电阻值，R₀是在无光照条件下的电阻值，k是光敏电阻的灵敏度系数，I是光照强度。
光敏电阻的灵敏度系数k是一个重要的参数，它决定了光敏电阻对光照强度变化的响应程度。
普通来说，灵敏度系数越大，光敏电阻对光照强度变化的响应越敏感。
灵敏度系数的大小与光敏材料的特性有关，不同的光敏材料具有不同的灵敏度系数。
除了光照强度，光敏电阻的电阻值还受到其他因素的影响，如温度和电压。
在实际应用中，为了减小这些外界因素对光敏电阻的影响，往往采用电路设计和外部控制等方法进行补偿和稳定。
光敏电阻在许多领域都有广泛的应用。
例如，在自动光控系统中，光敏电阻可以用于监测环境光照强度，从而实现自动调节照明设备的亮度。
在光电测量中，光敏电阻可以用于测量光源的强度和变化。
此外，光敏电阻还可以应用于光电传感器、光电开关、光电报警器等设备中。
总结起来，光敏电阻的工作原理是基于光敏材料的光电效应。
当光照射到光敏电阻上时，光敏材料中的电子空穴对的生成和挪移会导致电阻值的变化。
光敏电阻的电阻值与光照强度成反比关系，可以通过灵敏度系数进行调节和控制。
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22
二、特性参数
2.光电导灵敏度
S g定义为光电导g p与输入光照度E之比。
gp gpA Sg Φ E Φ A gp
g p ： 光电导（西门子S）
： 照度（勒克斯lx）
A：入射通量（流明lm)
21
二、特性参数
2.光电导灵敏度 灵敏度与光电增益的区别 材料特性 （1）灵敏度是光电导体在光照下产生光电导能力的大小。 结构参数 （2）增益指在工作状态下，各参数对光电导效应的增强能力。
U G ( n n p p ) 2 L
U
L
样品长度可以大大提高增益； ②、增加载流子的寿命也可提高增益。 光敏面作成蛇形，电极作成梳状是可保证有较大的受光表面，减小电 极之间距离，减小极间电子渡越时间，也有利于提高灵敏度。
为什么要做成 蛇形？
电阻的前历效应。
2
知识应用
1、光敏电阻适于作为 ( B ) A、光的测量元件 B、光电导开关元件 C、加热元件 D、发光元件 2、光敏电阻的性能好、灵敏度高，是指给定 电压下 ( C )
A、暗电阻大
B、亮电阻大 C、暗电阻与亮电阻差值大 D、暗电阻与亮电阻差值小
1
本讲小结
1、光敏电阻的原理和三种结构
Rf V0 I s Rd 1 R i
Is：信号电流 光敏电阻工作电路图
36
一、原理与结构
1 基本原理
当负载电阻(RL)与暗电阻(Rd)相同 时，可获得最大的信号输出。
相对输出(%)
信号输出与RL/Rd的关系曲线
35
一、原理与结构
2 基本结构 在微弱辐射作用下光电导灵敏度与光敏电阻两电极间距离l的平方成 反比；在强辐射作用下光电导灵敏度与光敏电阻两电极间距离l的二分之 三次方成反比。 它由一块涂在绝缘基底上的光电导
18
二、特性参数
4、伏安特性 在一定的光照下，光电流 I光与所加电压Ｕ的关系
I (mA)
10 1000 Lx
100 Lx
一定的光照下，Ｉ光与电压Ｕ的关系; 相同的电压下，Ｉ光与光照Ｅ的关系
5
10 Lx E 0
0
50
100
V (V )
17
二、特性参数
4、伏安特性 说明：
（1) 光敏电阻为纯电阻，符合欧姆定律，对多数半导体，当电场强度超 过104伏特/厘米 （强光时），不遵守欧姆定律。硫化镉例外，其伏安特性 在100多伏就不成线性了。
20
二、特性参数
3、光电特性 光电流与照度的关系：
I 光 S g P γu α
： 光照指数
：电压指数
（1）弱光时， I 光 与照度 E 成线性关系 （2) 强光时，光电流与照度成抛物线
1
0.5
19
二、特性参数
3、光电特性
光照增强的同时，载流子浓度不断的 增加，同时光敏电阻的温度也在升高，从 而导致载流子运动加剧，因此复合几率也 增大，光电流呈饱和趋势。（冷却可以改 善）
本征型：硫化镉 (CdS) 、锑化铟 (InSb) 、硫化铅 (PbS) 、碲镉汞 (Hg1xCdxTe)等
杂质型：锗掺汞 (Ge： Hg)、锗掺铜 (Ge： Cu)、锗掺锌 (Ge： Zn)、硅 掺砷(Si：As)等
30
一、原理与结构
3 基本类型 (1) PbS/PbSe
利用入射红外线和减小阻抗产生光电导效应应用的红外线探测器件
到5.5μm，峰值波长也将移至5μm，D*升高到2×1011cm· Hz· W-1。
27
一、原理与结构
3 基本类型 (4) Hg1-xCdxTe(碲镉汞)系列 是目前所有红外探测器中性能最优良最有前途的探测器件。 由 HgTe 和 CdTe 两种材料的晶体混合制造的，其中 x标明 Cd元素含量
的组分。在制造混合晶体时选用不同 Cd的组分 x，可以得到不同的禁带
25
二、特性参数
1、光电流及增益 增益：样品中每产生一个光生载流子所构成的流入外电路的载流子数。
τn G tr
若G>1, 即单位时间流过器件的电荷数大于器件内光激发的电荷，从而 使电流得到放大。
24
二、特性参数
1、光电流及增益 增益系数：光电流与入射光引起的单位时间电荷量的比值。
G
Ip e
本征半导体与杂质半导体，硫化镉、硒化镉、
氧化铅等）可以制成电导随入射光度量变化器 件，称为光电导器件或光敏电阻。
38
一、原理与结构
1 基本原理 在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极便构成光敏 电阻。 当光敏电阻的两端加上适当的偏
置电压Ubb后，便有电流Ip流过。
37
一、原理与结构
1 基本原理 信号电压由下式表示：
（2）光照使光敏电阻发热，使得在额定功耗内工作，其最高使用电压 由其耗散功率所决定，而功耗功率又和其面积大小、散热情况有关。
（3）伏安特性曲线和负载线的交点即为光敏电阻的工作点。
16
二、特性参数
5、温度特性 温度的变化，引起温度噪声，导致其灵敏度、光照特性、响应率等都 发生变化。为了提高灵敏度，必须采用冷却装置，尤其是杂质型半导体受 温度影响更明显。 I
200 150 100
50
0
20
40
60
80 100
T
15
二、特性参数
6、前历效应 指时间特性与工作前“历史”有关的一种现象。即测试前光敏电阻 所处状态对光敏电阻特性的影响。 暗态前历效应：指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它突然受到 光照后光电流上升的越慢程度。工作电压越低，光照度越低，则暗态前 历效应就越重。 1-黑暗放置3分钟后 2-黑暗放置60分钟后 3-黑暗放置24小时后
12
二、特性参数
8、时间与频率响应 时间响应（又称为惯性）比其他光电器件要差（惯性要大）些， 频率响应要低些，而且具有特殊性。当用一个理想方波脉冲辐射照射 光敏电阻时，光生电子要有产生的过程，光生电导率Δσ 要经过一定的 时间才能达到稳定。当停止辐射时，复合光生载流子也需要时间，表 现出光敏电阻具有较大的惯性。 时间特性与光照度、工作温度有明显的依赖关系。
28
一、原理与结构
3 基本类型 (3) InSb(锑化铟) 为3~5μm光谱范围内的主要探测器件之一。
在 室 温 下 的 长 波 长 可 达 7.5μm ， 峰 值 波 长 在 6μm 附 近 ， D* 约 为
1×1011cm· Hz· W-1。当温度降到77K（液氮）时，其长波长由7.5μm缩短
。在一定的波长范围内探测效率高。 室温下的 PbS 光敏电阻的光谱响应范围为 1~3.2μm ， PbSe 为 1.5 ～
5.2μm。当温度降低到（195K）时，光谱响应范围为1~4μm，峰值响应波
长移到2.8μm，D*也增高到2×1011cm· Hz· W-1。 PbS在辐射温度计和火焰监测器，PbSe在分析设备、辐射温度计和精 密光度学都得到广泛应用。
的梳状槽，在槽内填黄金或石墨等导电物质，在表面敷上一层光敏材料。
光电导体膜 绝缘基底
32
一、原理与结构
2 基本结构 ⑵刻线式 在玻璃基片上镀一层薄的金属箔，将其刻划成栅 状槽，然后在槽内填入光敏电阻材料层后制成。
⑶涂膜式（蛇形） 在玻璃基片上直接涂上光敏材料膜后而制成。
31
一、原理与结构
3 基本类型 按照工作机理分类，光电导探测器 (光敏电阻 )可以分为本征型和杂 质 型(非本征型)两大类。
4
三、典型应用
3 火焰探测报警器 采用PbS光敏电阻为探测元件的火焰探测报 警器。PbS光敏电阻暗电阻为1MΩ，亮电阻的 阻值为0.2 MΩ(辐射照度1mW/cm2下测试的)， 其峰值波长为2.2μm，恰为火焰的峰值辐射光谱。
3
四、器件特点
1、优点： 灵敏度高，光电导增益大于1，工作电流大，无极性之分光谱响应范 围宽，尤其对红外有较高的灵敏度所测光强范围宽，可测强光、弱光。 2、不足： 强光下光电转换线性差，光电导弛豫时间长，受温度影响大，由伏 安特性知，设计负载时，应考虑额定功耗进行动态设计时，应考虑光敏
5
三、典型应用
2 照明灯自动控制电路 采用CdS光敏电阻作为光的传感器件。当室内 外自然光较暗时，CdS光敏电阻的阻值很大，继电
器K绕组电流变得很小，继电器不能工作，继电器
常闭点闭合，使照明灯点亮；当自然光增强到一 定亮度时(照度)，当光敏电阻的阻值减小到一定值 时，就有一定的电流流过继电器，使继电器工作， 常闭点断开，灯熄灭。
材料薄膜和两端接有两个引线，封装在
带有窗口的金属或塑料外壳内。电极和 光电导体之间呈欧姆接触。
34
一、原理与结构
2 基本结构
为提高光电导灵敏度，要尽可 能地缩短两电极间的距离l。根据这 一设计原则可以设计出3种基本结构。
33
一、原理与结构
⑴梳状式 2 基本结构
玻璃基底上蒸镀梳状金属膜而制成；或在玻璃基底上面蚀刻成互相交叉
《光电子技术》
Photoelectronic Technique
光敏电阻 周自刚
本讲主要内容
一、原理与结构 二、特性参数 三、典型应用
四、器件特点
39
一、原理与结构
某些物质吸收了光子的能量产生本征吸收
或杂质吸收，从而改变了物质电导率的现象称
为物质的光电导效应。 利用具有光电导效应的材料（如硅、锗等
7
三、典型应用
幻灯机自动聚焦、比色测试设备、比重计、电子秤(双光敏电阻)、 自动后视镜。或用于前灯自动减光器、夜灯控制、燃油灯控制、街灯 控制、无光/有光检测(光束断路器)。
6
三、典型应用
1 照相机电子快门控制电路 照相机自动曝光控制电路图
采用与人眼视觉函数相接近的CdS光敏电