半导体光电器件
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➢Hg1-xCdxTe碲镉汞系列光敏电阻是目前所有 探测器中性能最优良最有前途的探测器。
光电导效应：半导体受到光照射后， 其内部产生光生载流子，使半导体 中载流子数显著增加,在外电场的作 用下，半导体的电流增大，电导增 大而电阻减小的现象。
一、概述
➢在光电导体中，由于配制Cd组分(x量)的不同，可得到
光照度越大，其响应特性越好，惰性越小
几 种 光 敏 电 阻 的 频 率 特 性 曲 线 1 - 硒 2 - 硫 化 镉 3 - 硫 化 铊 4 - 硫 化 铅
6、前历效应
➢前历效应：是指光敏电阻的时间特性与工作前“历史”有 关的一种现象。
分类：
•暗态前历 •亮态前历
➢暗态前历效应是指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它 突然受到光照后表现为暗态前历越长，光电流上升越慢，其 效应曲线如下图所示。一般，工作电压越低，光照度越低， 则暗态前历效应就越严重。
流子的产生与复合都有一个时间过程，这个时间过程在 一定程度上影响了光敏电阻对变化光照的响应。
➢照度愈强，响应时间愈短；暗处放置的时间愈长，响 应时间也相应延长。 改善措施
实际应用中，尽量提高使用照明度，降低所加电压、 施加适当偏置光照、使光敏电阻不是从完全暗状态开始 受光照.
5、响应特性（频率特性）
3、光照特性
定义： 光敏电阻的光照特性：指的是光电流与光通量或 照度之间的关系。 ➢光电流I与外加直流电压V和入射光通量 或照 度E之间的关系可用下面关系式表示
I kV或E I kV
➢k为光敏电阻材料决定的常数 ➢V为外加直流电源电压 ➢ 为系数，其值一般在0.5-1。
光敏电阻的光照特性
wenku.baidu.com
4、伏安特性
半导体光电器件
3.1光电导型光电探测器件
➢一、概述 ➢二、光敏电阻的结构 ➢三、光敏电阻的工作原理 ➢四、光敏电阻的特性 ➢五、光敏电阻的特点 ➢六、注意事项
一、概述
➢光电导型光电探测器件是利用光电导效应制 成的均质型光电探测器件。典型的光电导器件 为光敏电阻。
➢常用的光敏电阻有CdS硫化镉、CdSe硒化镉、 以及TeCdHg碲镉汞等。其中CdS是工业应用 最多的，而PbS硫化铅主要用于军事装备。
不同的禁带宽度Eg，从而制造出波长响应范围不同的
Hg1-xCdxTe碲镉汞探测器。常用的有1-3μm、3-5μm、 8-14μm三种波长范围的探测器，所以对大气窗口波段
的探测非常重要太。阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，
性质：
迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具， 光控灯饰，灯具
其中：
g g gA
Rg
E
E
g：光电导，单位为西门子 S（Ω-1）。 E：光照度，单位为勒克斯（lx）。 R：单位为西门子/勒克斯（S/lx） A: 光敏面积 :光通量
2、光谱响应特性
光谱响应特性是指光敏电阻的输出光电流I与入射光
波长 之 间的关系。
性质： ➢不同的制作材料对同一入射波长的光吸收是不同的； ➢即使是同一材料，对不同波长的光吸收也是不同的； ➢可见，输出光电流值与光波长密切相关。
不同材料的光谱相应特性
各种光敏电阻的光谱特性可查阅有关的 手册和产品说明书。
在 可 见 光 区 灵 敏 的 几 种 光 敏 电 阻 的 光 谱 特 性 曲 线
1 - 硫 化 镉 单 晶 2 - 硫 化 镉 多 晶 3 - 硒 化 镉 多 晶 4 - 硫 化 镉 与 硒 化 镉 混 合 多 晶
在 红 外 区 灵 敏 的 几 种 光 敏 电 阻 的 光 谱 特 性 曲 线
本 征
有光照时：
半
• 本征半导体 ： a
导
• 杂质半导体 : b
体
杂 质 半 导 体
四、光敏电阻的特性
➢1、光电导灵敏度 R ➢2、光谱响应特性 ➢3、光照特性 ➢4、伏安特性 ➢5、响应特性（频率特性） ➢6、前历效应 ➢7、温度特性 ➢8、暗电阻和亮电阻 ➢9、噪声
1、光电导灵敏度 R
按灵敏度定义（响应的变化量与输入的变化 量之比），可得
9、噪声
➢光敏电阻的固有 噪声主要有三种： 热噪声（1000Hz 左右）、 产生-复合噪声 （100Hz以上）、 及 1 f 噪声 （100Hz以下）
噪声随调制频率的分布关系
五、光敏电阻的特点
➢1、体积小，偏置电压低，光谱响应范围宽； ➢2、测光范围宽，灵敏度高，无极性之分。 ➢3、时间常数一般为10-2～10-7秒，特制的可达 10-10秒；响应时间长，频率特性差。 ➢4、强光线性差，受温度影响大。 ➢5、实际应用中，在紫外和可见光区，光敏电 阻的优点不突出，主要用在自动相机和控光系 统中。在红外区它的响应相对比较快、响应率 较高，机械性能好，因而得到广泛应用。
➢光敏电阻在光照下会改变自身的电阻率;
➢没有极性，只要把它当作阻值随光照强度而变化的可 变电阻来对待即可;
➢在电子电路、仪器仪表、光电控制、计量分析以及光 电制导等领域得到了广泛的应用。
二、光敏电阻的结构
光 敏 电 阻 电 路 符 号
三、光敏电阻的工作原理
无光照射时：
• 导带基本为空，电阻 率很高。
硫 化 镉 光 敏 电 阻 的 暗 态 前 历 效 应 曲 线
1 - 黑 暗 放 置 3 分 钟 后 2 - 黑 暗 放 置 6 0 分 钟 后 3 - 黑 暗 放 置 2 4 小 时 后
➢亮态前历效应 光敏电阻测试或工作前已处于亮态，当照度与工作时所要达
到的照度不同时，所出现的一种滞后现象。 一般，亮电阻由高照度状态变为低照度状态达到稳定值时所
光敏电阻的伏安特性曲线 无光照时的情况
➢伏安特性：在一定光照下，光敏电阻的光电流 与所加电压的曲线关系 ➢暗电导Gd，即无光照射时，该曲线的斜率。其 倒数为暗电阻Rd。
5、响应特性（频率特性）
➢光敏电阻受光照后或被遮光后，回路电流并不立即增 大或减小，而是有一定响应时间。
原因： 光敏电阻是依靠非平衡载流子效应工作的，非平衡载
需的时间要比由低照度状态变为高照度状态时短。
7、温度特性
➢灵敏度、光照特性、 响应率、光谱响应 率、峰值波长、长 波限都将发生变化， 而且这种变化缺乏 一定的规律。 ➢随着温度的升高光 电导值下降，随着 温度的下降光电导 值增大，而与照度 无关。
光敏电阻的温度特性
8、暗电阻和亮电阻
➢暗电阻：无光照射时，光敏电阻值的大 小。其值一般为几十千欧到几兆欧。 ➢亮电阻：有光照射时的电阻值，其值与 光照大小有关。
光电导效应：半导体受到光照射后， 其内部产生光生载流子，使半导体 中载流子数显著增加,在外电场的作 用下，半导体的电流增大，电导增 大而电阻减小的现象。
一、概述
➢在光电导体中，由于配制Cd组分(x量)的不同，可得到
光照度越大，其响应特性越好，惰性越小
几 种 光 敏 电 阻 的 频 率 特 性 曲 线 1 - 硒 2 - 硫 化 镉 3 - 硫 化 铊 4 - 硫 化 铅
6、前历效应
➢前历效应：是指光敏电阻的时间特性与工作前“历史”有 关的一种现象。
分类：
•暗态前历 •亮态前历
➢暗态前历效应是指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它 突然受到光照后表现为暗态前历越长，光电流上升越慢，其 效应曲线如下图所示。一般，工作电压越低，光照度越低， 则暗态前历效应就越严重。
流子的产生与复合都有一个时间过程，这个时间过程在 一定程度上影响了光敏电阻对变化光照的响应。
➢照度愈强，响应时间愈短；暗处放置的时间愈长，响 应时间也相应延长。 改善措施
实际应用中，尽量提高使用照明度，降低所加电压、 施加适当偏置光照、使光敏电阻不是从完全暗状态开始 受光照.
5、响应特性（频率特性）
3、光照特性
定义： 光敏电阻的光照特性：指的是光电流与光通量或 照度之间的关系。 ➢光电流I与外加直流电压V和入射光通量 或照 度E之间的关系可用下面关系式表示
I kV或E I kV
➢k为光敏电阻材料决定的常数 ➢V为外加直流电源电压 ➢ 为系数，其值一般在0.5-1。
光敏电阻的光照特性
wenku.baidu.com
4、伏安特性
半导体光电器件
3.1光电导型光电探测器件
➢一、概述 ➢二、光敏电阻的结构 ➢三、光敏电阻的工作原理 ➢四、光敏电阻的特性 ➢五、光敏电阻的特点 ➢六、注意事项
一、概述
➢光电导型光电探测器件是利用光电导效应制 成的均质型光电探测器件。典型的光电导器件 为光敏电阻。
➢常用的光敏电阻有CdS硫化镉、CdSe硒化镉、 以及TeCdHg碲镉汞等。其中CdS是工业应用 最多的，而PbS硫化铅主要用于军事装备。
不同的禁带宽度Eg，从而制造出波长响应范围不同的
Hg1-xCdxTe碲镉汞探测器。常用的有1-3μm、3-5μm、 8-14μm三种波长范围的探测器，所以对大气窗口波段
的探测非常重要太。阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，
性质：
迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具， 光控灯饰，灯具
其中：
g g gA
Rg
E
E
g：光电导，单位为西门子 S（Ω-1）。 E：光照度，单位为勒克斯（lx）。 R：单位为西门子/勒克斯（S/lx） A: 光敏面积 :光通量
2、光谱响应特性
光谱响应特性是指光敏电阻的输出光电流I与入射光
波长 之 间的关系。
性质： ➢不同的制作材料对同一入射波长的光吸收是不同的； ➢即使是同一材料，对不同波长的光吸收也是不同的； ➢可见，输出光电流值与光波长密切相关。
不同材料的光谱相应特性
各种光敏电阻的光谱特性可查阅有关的 手册和产品说明书。
在 可 见 光 区 灵 敏 的 几 种 光 敏 电 阻 的 光 谱 特 性 曲 线
1 - 硫 化 镉 单 晶 2 - 硫 化 镉 多 晶 3 - 硒 化 镉 多 晶 4 - 硫 化 镉 与 硒 化 镉 混 合 多 晶
在 红 外 区 灵 敏 的 几 种 光 敏 电 阻 的 光 谱 特 性 曲 线
本 征
有光照时：
半
• 本征半导体 ： a
导
• 杂质半导体 : b
体
杂 质 半 导 体
四、光敏电阻的特性
➢1、光电导灵敏度 R ➢2、光谱响应特性 ➢3、光照特性 ➢4、伏安特性 ➢5、响应特性（频率特性） ➢6、前历效应 ➢7、温度特性 ➢8、暗电阻和亮电阻 ➢9、噪声
1、光电导灵敏度 R
按灵敏度定义（响应的变化量与输入的变化 量之比），可得
9、噪声
➢光敏电阻的固有 噪声主要有三种： 热噪声（1000Hz 左右）、 产生-复合噪声 （100Hz以上）、 及 1 f 噪声 （100Hz以下）
噪声随调制频率的分布关系
五、光敏电阻的特点
➢1、体积小，偏置电压低，光谱响应范围宽； ➢2、测光范围宽，灵敏度高，无极性之分。 ➢3、时间常数一般为10-2～10-7秒，特制的可达 10-10秒；响应时间长，频率特性差。 ➢4、强光线性差，受温度影响大。 ➢5、实际应用中，在紫外和可见光区，光敏电 阻的优点不突出，主要用在自动相机和控光系 统中。在红外区它的响应相对比较快、响应率 较高，机械性能好，因而得到广泛应用。
➢光敏电阻在光照下会改变自身的电阻率;
➢没有极性，只要把它当作阻值随光照强度而变化的可 变电阻来对待即可;
➢在电子电路、仪器仪表、光电控制、计量分析以及光 电制导等领域得到了广泛的应用。
二、光敏电阻的结构
光 敏 电 阻 电 路 符 号
三、光敏电阻的工作原理
无光照射时：
• 导带基本为空，电阻 率很高。
硫 化 镉 光 敏 电 阻 的 暗 态 前 历 效 应 曲 线
1 - 黑 暗 放 置 3 分 钟 后 2 - 黑 暗 放 置 6 0 分 钟 后 3 - 黑 暗 放 置 2 4 小 时 后
➢亮态前历效应 光敏电阻测试或工作前已处于亮态，当照度与工作时所要达
到的照度不同时，所出现的一种滞后现象。 一般，亮电阻由高照度状态变为低照度状态达到稳定值时所
光敏电阻的伏安特性曲线 无光照时的情况
➢伏安特性：在一定光照下，光敏电阻的光电流 与所加电压的曲线关系 ➢暗电导Gd，即无光照射时，该曲线的斜率。其 倒数为暗电阻Rd。
5、响应特性（频率特性）
➢光敏电阻受光照后或被遮光后，回路电流并不立即增 大或减小，而是有一定响应时间。
原因： 光敏电阻是依靠非平衡载流子效应工作的，非平衡载
需的时间要比由低照度状态变为高照度状态时短。
7、温度特性
➢灵敏度、光照特性、 响应率、光谱响应 率、峰值波长、长 波限都将发生变化， 而且这种变化缺乏 一定的规律。 ➢随着温度的升高光 电导值下降，随着 温度的下降光电导 值增大，而与照度 无关。
光敏电阻的温度特性
8、暗电阻和亮电阻
➢暗电阻：无光照射时，光敏电阻值的大 小。其值一般为几十千欧到几兆欧。 ➢亮电阻：有光照射时的电阻值，其值与 光照大小有关。