光敏电阻的物理特性
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。
《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。
光敏电阻特性研究实验报告
课程名称：大学物理实验（一）实验名称：光敏电阻特性研究图3 光敏电阻光照特性光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光（可见光）的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可图4 无光照时的光敏电阻原理示意图图5 有光照时的光敏电阻原理示意图光敏电阻是一种能够感知光的电子元件，其原理在于光照射到光敏电阻表面时，会激发其中的电子发生跃迁，导致电阻值发生变化。
具体来说，光敏电阻中含有一种半导体材料的物质作为感光元件如硒化铋、硫化镉等，当光线照射到这种材料上时，会让一些电子从价带跃迁到导带，使得电子数量增加，从而导致电阻值降低。
导体材料在没有光照射时，其中的电子处于价带中，不能自由移动。
因此，当光线强度增加时，电阻值就会相应地减小；反之，当光线强度减小或消失时，电阻值则会增大。
4.光敏电阻的伏安特性：光敏电阻在光强一定的情况下（偏振片角度θ不变）时，电阻是一个定值电阻。
根据R = U/I,可得到光强不变时电阻是一条直线，它的斜率就是电阻的阻值。
图1 光敏电阻特性研究实验装置图图2偏振片角度θ=30°时光敏电阻的伏安特性曲线由图可知：直线斜率即为此时的光敏电阻的阻值。
由于电压单位是（V）而电流单位是（mA），根据欧姆定律，其中U的单位是（V），I的单位是（A），故此时光敏电阻阻值为1505Ω。
变形式R=UI3.光敏电阻的光照特性和电阻特性研究表3 光敏电阻电流随相对光照强度变化数据表θ0º10º20º30º40º50º60º70º80º90º图3 光敏电阻光照特性曲线由图可知：电压一定时，当相对光强增大时，电流也逐渐增大。
当相对光照强度达到最大时，电流也取到最大值。
当相对光照强度为0时，电流不为0，但接近0，因为光敏电阻的暗阻较大。
除此之外，实验时电压恒定为2V，故可根据欧姆定律变形式R=UI计算不同相对光照强度时的电阻。
光敏电阻的分类
光敏电阻的分类光敏电阻是一种利用半导体的光电导效应制成的特殊电阻器，它的电阻值能随着入射光的强弱而改变。
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）。
常用的光敏电阻器有硫化镉、硒化镉、硫化铅、碲化铅等材料制成的。
本文将介绍光敏电阻的分类、原理、参数、特性和应用。
光敏电阻的分类根据光敏电阻的材料、结构和光谱特性，可以将其分为以下几种类型：紫外光敏电阻：对紫外线比较敏感，包括硫化镉、硒化镉等材料制成的光敏电阻。
它们主要用于探测紫外线，如紫外线灯、紫外线计数器等。
红外光敏电阻：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅、锑化铟等材料制成的光敏电阻。
它们对红外线有较高的灵敏度，广泛应用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱、红外通讯等国防、科研、工农业生产等领域。
可见光光敏电阻：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌等材料制成的光敏电阻。
它们对可见光有较好的响应，与人眼对可见光的感受相近。
主要应用于各种光电控制系统，如出入口的光电自动启闭，导航灯、路灯等照明系统的自动开关，自动供水和自动停水装置，机械自动保护装置，及“位置探测器”、摄像头自动曝光装置、光电计数器、烟雾报警器、光电跟踪系统等。
其他类型的光敏电阻：还有一些特殊类型的光敏电阻，如氧化铟锡（ITO）光敏电阻，它是一种透明导电薄膜，具有高透明度和低表面电阻，可用于触摸屏和液晶显示器等；还有一些入射光弱时，电阻减小，入射光强时，电阻增大的反向型光敏电阻，如氧化钛（TiO2）和氧化锌（ZnO）等。
下表列出了一些常见的光敏电阻材料及其特点：材料特点硫化镉（CdS）对可见光较灵敏，暗电流小，响应速度快，价格低廉硒化镉（CdSe）对紫外线和可见光较灵敏，暗电流小，响应速度快，价格低廉硫化铅（PbS）对红外线较灵敏，暗电流大，响应速度慢，价格较高碲化铅（PbTe）对红外线较灵敏，暗电流大，响应速度慢，价格较高硒化铅（PbSe）对红外线较灵敏，暗电流大，响应速度慢，价格较高锑化铟（InSb）对红外线较灵敏，暗电流大，响应速度慢，价格较高硒（Se）对可见光和紫外线较灵敏，暗电流大，响应速度慢，价格较高砷化镓（GaAs）对可见光和紫外线较灵敏，暗电流小，响应速度快，价格较高硅（Si）对可见光和紫外线较灵敏，暗电流小，响应速度快，价格适中锗（Ge）对可见光和红外线较灵敏，暗电流小，响应速度快，价格适中硫化锌（ZnS）对可见光和紫外线较灵敏，暗电流小，响应速度快，价格适中氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜，对可见光和紫外线较灵敏，暗电流小，响应速度快，价格较高光敏电阻的原理光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。
简述光敏电阻的特点及其应用
简述光敏电阻的特点及其应用光敏电阻，也称为光敏电阻器或光敏电阻器件，是一种能够根据光线强度改变电阻值的元件。
它的特点在于在光照条件不同的情况下，电阻值会发生变化，从而实现对光线强度的检测和控制。
光敏电阻的工作原理是基于半导体材料的光电效应。
当光线照射在光敏电阻表面时，光子能量被半导体材料吸收，激发电子跃迁到导带中，从而使材料的电导率发生变化，导致电阻值发生变化。
光照越强，电导率越高，电阻值越小；光照越弱，电导率越低，电阻值越大。
这种特性使得光敏电阻在光敏传感器、光控开关、光敏电路等领域有着广泛的应用。
光敏电阻的应用非常广泛。
首先，在自动控制领域，光敏电阻常用于光控开关、光敏传感器等设备中，实现对环境光强度的检测和控制。
例如，在一些照明系统中，可以利用光敏电阻感应环境光强度的变化，自动调节灯光亮度，实现节能环保的目的。
其次，在安防监控领域，光敏电阻也可以用于光敏感测器、红外感应器等设备，实现对光线、热量等信号的检测和报警。
此外，在光电仪器、光电信息传输等领域，光敏电阻也扮演着重要的角色。
除了以上应用外，光敏电阻还可以用于光敏电路的设计。
通过光敏电阻和其他元件的组合，可以实现一些特定的功能，如光控开关、光敏报警器、光敏电压比较器等。
光敏电阻与其他传感器、执行器等元件的结合，可以构成各种光敏控制系统，为人们的日常生活带来便利和舒适。
光敏电阻作为一种能够根据光线强度改变电阻值的元件，在自动控制、安防监控、光电仪器等领域有着广泛的应用。
其特点在于灵敏度高、响应速度快、结构简单、成本低廉，能够实现对光线强度的检测和控制。
通过不同的电路设计和应用场景，光敏电阻可以发挥出更多的作用，为人们的生活和工作带来便利和智能化。
在未来的发展中，光敏电阻有望在智能家居、智能城市、工业自动化等领域发挥更大的作用，为人们的生活和工作带来更多的便利和舒适。
光敏电阻基本特性测量
实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：光敏电阻基本特性测量
五：数据处理
1、伏安特性：当保持偏振片夹角为0不变时(即光照强度不变)，根据测量得出的电压与电流值绘制电阻的伏安特性曲线，如下图
I/mA
将偏振片夹角变为30°（改变光强）所测得的伏安特性曲线如下图：
I/mA
由图可以得出，当光照不变时，电流随着电压线性增长，在实验误差允许范围内，电阻阻值R=U/I保持不变。
2、光照特性：当保持电阻电压不变时，通过改变偏振片夹角来改变光照强度，选取电压等于2.00V时绘制曲线，如下图：
由图可知，电压不变时，随着光照强度减小电流逐渐变小，而后趋于稳定，相同光照强度下，电压越大，对应光电流越大。
即光敏电阻阻值随光照强度的减小而增大，随光照强度增大而减小。
光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性
1、光电效应光敏传感器的物理基础是光电效应，在光辐射作用下电子逸出资料的表面，产生光电子发射称为外光电效应，或光电子发射效应，鉴于这类效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
电子其实不逸出资料表面的则是内光电效应。
光电导效应、光生伏殊效应则属于内光电效应。
即半导体资料的很多电学特征都因遇到光的照耀而发生变化。
光电效应往常分为外光电效应和内光电效应两大类，几乎大部分光电控制应用的传感器都是此类，往常有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等。
（1）光电导效应若光照耀到某些半导体资料上时，透过到资料内部的光子能量足够大，某些电子汲取光子的能量，从本来的约束态变为导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这类现象叫光电导效应。
它是一种内光电效应。
光电导效应可分为本征型和杂质型两类。
前者是指能量足够大的光子使电子走开价带跃入导带，价带中因为电子走开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参加电导，使电导增添。
杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃迁到导带或价带，进而使电导增添。
杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。
（2）光生伏殊效应在无光照时，半导体 PN 结内部自建电场。
当光照耀在 PN结及其邻近时，在能量足够大的光子作用下，在结区及其邻近就产生少量载流子（电子、空穴对）。
载流子在结区外时，靠扩散进入结区；在结区中时，则因电场 E 的作用，电子漂移到 N 区，空穴漂移到 P 区。
结果使 N 区带负电荷， P 区带正电荷，产生附带电动势，此电动势称为光生电动势，此现象称为光生伏殊效应。
2、实验原理（1）光敏电阻利用拥有光电导效应的半导体资料制成的光敏传感器称为光敏电阻。
当前，光敏电阻应用的极为宽泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有合用的光敏电阻。
利用光敏电阻制成的光控开关在我们平时生活中随地可见。
当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：（1）在（1）式中， e 为电荷电量，为空穴浓度的改变量，为电子浓度的改变量，表示迁徙率。
高中物理 传感器(原理及典型应用) (提纲、例题、练习、解析)
传感器（原理及典型应用）【学习目标】1．知道什么是传感器，常见的传感器有哪些。
2．了解一些传感器的工作原理和实际应用。
3．了解传感器的应用模式，能够运用这一模式去理解传感器的实际运用。
4．了解传感器在生活、科技中的运用和发挥的巨大作用。
【要点梳理】要点一、传感器1．现代技术中，传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。
把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。
2．传感器原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。
传感器原理如下图所示。
3．传感器的分类常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的。
根据测量目的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型三类。
物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质（如电阻、电压、电容、磁场等）发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等。
化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的。
生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等等。
要点二、光敏电阻光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量，一般随光照的增强电阻值减小。
要点诠释：光敏电阻是用半导体材料制成的，硫化镉在无光时，载流子（导电电荷）极少，导电性能不好，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好。
要点三、热敏电阻和金属热电阻1．热敏电阻热敏电阻用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显。
如图为某一热敏电阻的电阻—温度特性曲线。
要点诠释：（1）在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数（PTC）热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数（NTC）热敏电阻器。
《传感器实验指导》光敏电阻传感器特性及应用实验
《传感器实验指导》光敏电阻传感器特性及应用实验1.了解光敏电阻的光电特性2.了解光敏电阻暗电流、光电流的测量方法3.掌握光敏电阻的伏安特性、负载特性的测量方法1.分析光敏电阻传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测亮度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.光敏电阻亮度测量模块；3.导线若干。
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。
实际上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。
图5-1 光敏电阻的电极实验原理及内容：光敏电阻的主要参数及测试方法：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。
在测量光敏电阻的暗电流时，应先将光敏电阻置于黑暗环境中30分钟以上，否则电压表的读数会较长时间后才能稳定。
将光敏电阻完全置入黑暗环境中（用遮光罩为光敏电阻遮光，且不通电），使用万用表电阻档测量光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R暗。
由于光敏电阻的个体差异，某些暗电阻可能大于200兆欧，属于正常现象。
利用图5-2，可以测量光敏电阻的暗电流，图中取E=12V，RL=10M，由电压表读数除以RL，即可得出光敏电阻的暗电流I暗。
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。
亮电阻的测试：在一定的光照条件下（移除遮光罩）由Counter输出PWM波驱动LED光源，使用万用表电阻档测量光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R亮。
利用图5-3，取E=12V，RL=2k。
光敏电阻特性
光敏电阻特性【实验目的】1.了解光敏电阻的基本特性。
2.测量光敏电阻的伏安特性曲线和光照特性曲线。
【实验仪器】DH-CGOP1光电传感器实验仪1套（包括灯泡盒，光敏电阻LDR ，九孔板实验箱,1K 电阻）；DH-VC3直流恒压源1台；万用表1块；导线若干【实验原理】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。
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，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。
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一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，从而造成光敏电导率增加，电导率的改变量为p n pe ne σμμ∆=∆+∆\*MERGEFORMAT (1)式中e 为电荷电量，∆p 为空穴浓度的改变量，∆n 为电子浓度的改变量，μp 为空穴的迁移率，μn 为电子的迁移率。
当光敏电阻两端加上电压U 后，光电流为ph A I U d σ=∆\*MERGEFORMAT (2)其中A 为与电流垂直的截面积，d 为电极间的距离。
由和可知，光照一定时，光敏电阻两端所加电压与光电流为线性关系，呈电阻特性。
光照愈强，阻值愈低。
入射光消失后，由光子激发产生的电子一空穴对将逐渐复合，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。
1.伏安特性光敏传感器在一定的入射照度下，光敏元件的电流I与所加电压U之间的关系称为光敏器件的伏安特性。
光敏电阻原理
光敏电阻原理
光敏电阻原理
光敏电阻是一种利用光能量来直接影响电阻值变化的特种电阻，也称为光电阻、光敏元件、光变阻器，它可以感应输入的光信号并产生电信号。
光敏电阻是通过材料本身内部的光敏作用产生电学效应而发挥作用的，它将外界光照强度转换成小电流或者小电压，所以它也被称为光敏传感器。
光敏电阻的原理非常简单，它的工作原理是利用光子的能量来影响电子系统的物理性质，而这个“影响”和光子的波长有关，例如在给定的光子波长下，电子将被吸收，而电子系统将变得热，从而让电子能级的矩阵改变，从而因此使得导通的能量随之改变而发生变化。
根据不同的电子系统，不同的光敏电阻材料会有不同的光学传输特性，从而可以转换出不同的光学特性，从而来实现不同的功能。
光敏电阻的也有许多应用，它常用于照明控制、电路自动调节以及许多其他光感应装置中，例如安全系统、光控开关、照度仪表、GPS定位系统等。
光敏电阻是一种可以直接接受光信号，改变电阻值并提供电信号输出的可编程电阻，可用于测量光强度、照度和频率等。
因此，光敏电阻具有多种特性，高效、精确、灵敏、稳定，在很多现代电子设备中有重要的应用。
它可大大简化电子产品的设计，使产品更加简单、高效，从而满足用户的需要。
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。
光敏电阻特性
实验6 光敏电阻特性光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器，也称为光电式传感器。
光敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。
光敏传感器的物理基础是光电效应，即光敏材料的电学特性都因受到光的照射而发生变化。
光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。
外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应。
内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应。
大多数光电控制应用的传感器，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都是内光电效应类传感器。
本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性以及光纤传感器基本特性和光纤通讯基本原理。
实验目的1. 了解光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性，包括伏安特性和光照特性。
2. 了解光纤传感器基本特性。
3. 了解光纤通讯基本原理。
实验预习思考题1. 什么是伏安特性？2. 什么是光照特性？3. 普通电阻的伏安特性是怎样的？4. 光敏电阻的基本工作原理。
5. 硅光电池的基本工作原理。
6. 光敏二极管的基本工作原理。
7. 光敏三极管和普通三极管的区别。
8. 在实验过程中如何改变光照强度？9. 了解光纤传感的基本原理与应用优势。
10. 光纤通信系统的基本构成？实验原理1、伏安特性光敏传感器在一定的入射光强照度下，光敏元件的电流I与所加电压U之间的关系称为光敏器件的伏安特性。
改变光强照度则可以得到一组伏安特性曲线，它是传感器应用设计时的重要参数依据。
例如，某种光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管的伏安特性曲线分别如图1、图2、图3、图4所示。
从这四种光敏器件的伏安特性可以看出：（1）光敏电阻类似一个纯电阻，其伏安特性线性良好，在一定照度下，电压越大光电流越大，但必须考虑光敏电阻的最大耗散功率，超过额定电压和最大电流都可能导致光敏电阻的永久性损坏。
高一物理必修光敏电阻知识点总结
高一物理必修光敏电阻知识点一光敏电阻知识介绍光敏电阻外观光敏电阻结构光敏电阻器以硫化隔制成，所以简称为CDS，通常使用热压结晶体之光电传导零件，其特性有：1.光传导零件之特性:CDS之相对灵敏度与照射光线之灵敏度有关，波长从5500至6500A(1A=1.10-8cm)之间有最大的灵敏度。
2.照度特性：在同样之电压下，照度愈强，光电流愈大，亦即是电阻愈小，适当的添加杂质，便能使照度在小1~1000 lux范围内保持与光电时间的直线关系。
3.时间响应特性:光照射到度件，光电流达到正常值之63%的时间，称为"上升时间"，反之一，将光遮断，而光电流减少为原来的63%之时间，则叫做"衰弱时间"。
一般其值为10毫秒至数秒，若置于黑暗的时间较短而有照度愈强，向应时间就有愈短之倾向，此外，负载电阻增大，则上升时间就变短而衰弱时间就变长。
4.温度特性:CDS之禁带宽度高达2.4eV(eV为电子伏特)，故可以在-20°C～70°C 之范围内工作，当温度上升，光灵敏度减少，在低照度时特别显著。
.光敏电阻符号光敏电阻光谱图高一物理必修光敏电阻知识点二分析光敏电阻要从有光照、无光照和光照的强弱程度三种情况来考虑。
通过特殊的生产工艺可以生产出对特定波长范围光线更敏感的电阻,但是自然光、阳光的波长范围太宽,所以一定会影响光敏电阻或者其它光敏器件的应用。
这里提供两点改善方法:1、加装光路。
光是直线传播的,制作特定的光通路和一些光路屏障(例如收发端使用圆管、孔洞、反射镜、透镜、滤光器等)2、编码光信号。
对发射出的光信号按一定的规则进行编码或者调试。
这样接收端就容易根据规则挑选信号了。
以上两点相结合是应用得最多的情况。
例如电视机、VCD都加有红褐色的滤镜,外壳又起到的光路屏障,发射二极管的玻璃体又相当于是透镜聚光确定指向。
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(PPT课件)
电流
电压 电压
电磁感应 电磁感应
牛顿第 二定律
加速度
电压
五、小结： 1、传感器的概念： 传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、 声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换 为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。 2、传感器的工作原理： 非电学量 敏感元件 转换器件 转换电 路 电学量
4)应用：光控电路、光电计数器、报警器
实验一 : 光控开关
实验原理及知识准备
（1）如图所示光控电路， 用发光二极管LED模仿路灯， RG为光敏电阻，R1的最大电 阻为51 kΩ，R2为 330 kΩ， 试分析其工作原理。
（2）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1 的阻值调大些还是调小些？为什么？
图乙中，用白炽 灯模仿路灯，为何 要用到继电器？
（2）光敏传感器部件
1、光敏电阻
1）特性： 当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。
一般随着光照强度的增大电阻值减小。
2）材料： 制作光敏电阻的材料一般为半导体。如：硫化镉
3）半导体的导电原理： 半导体靠其中的载流子（自由电子和空穴） 来导电
光敏电阻能够把光照强弱这个光学量 转换为电 阻这个电学量
3、敏感元件： （1）光敏电阻 （光电传感器）
（2）热敏电阻和热电阻 （ 温度传感器） （3）电容式传感器 （位移传感器）
（4）霍尔元件 （磁传感器）
二、常用的几种传感
1、干簧管 2、光敏电阻 3、热敏电阻 4、金属热电阻 是一种能感知磁场的传感器 电阻随光照的增强而减小 （半导体材料） 一般随温度升高电阻减小 （半导体材料） 温度升高电阻增大
5、电容式位移传感器 6、霍尔元件
【课后设计】火警报警器 设计要求：温度过高，发生警报 学生分组讨论：①需要什么器材？ ②提出设计方案； ③讨论并提出改进意见； ④还可以用于生活中的哪些方面？
光敏电阻特性的实验研究
光敏电阻特性的实验研究王玉清;任新成【摘要】简要介绍了光敏电阻的工作原理及基本特性,用实验方法研究了光敏电阻的伏安特性、光照特性、光谱特性,光照强度与光电流之间以及入射光波长与亮电阻之间的关系.实验结果表明,在光照强度较弱时,光敏电阻的电压与电流满足线性关系,在光照强度较强时,电压增大的同时,电流增大的更快;在一定工作电压下,当受到一定波长范围的光照时,对于同一波长的入射光,随着光照强度的增强,光电流在增大,亮电阻在减小;对于不同波长的入射光,在相同光照强度下,随着入射光波长的增大,光电流先增大,后减小,而亮电阻先减小,后增大.表明光敏电阻对光具有选择性.【期刊名称】《延安大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】5页(P85-89)【关键词】光敏电阻;伏安特性;光照特性;光谱特性;光照强度【作者】王玉清;任新成【作者单位】延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000;延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000【正文语种】中文【中图分类】TN361光敏电阻是一种基于内光电效应的半导体元件。
在无光照的条件下，光敏电阻的暗电阻一般很大，当受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧变化，电路中电流将迅速增加。
光敏电阻独特的光电导特性使其在各个控制领域有着极为广泛的应用[1-12]。
掌握光敏电阻特性是充分利用光敏电阻的基础。
目前，关于光敏电阻特性的基础研究较少[13-16]。
为了能更好地利用光敏电阻的特性，达到最有效的应用，本文用实验的方法对光敏电阻特性进行了探讨，所得结果为光敏电阻的应用提供参考。
在光照作用下能使物体的电导率改变的现象称为内光电效应。
本实验所用的光敏电阻就是基于内光电效应的光电元件。
当内光电效应发生时，固体材料吸收的能量使部分价带电子迁移到导带，同时在价带中留下空穴。
这样由于材料中载流子个数的变化，使材料的电导率的改变量为△σ=△p·e·μp+△n·e·μn(1)式中e为电荷电量，△p为空穴浓度的改变量，△n为电子浓度的改变量，μp为空穴的迁移率，μn为电子的迁移率。
广西专版新教材高中物理第5章传感器2常见传感器的工作原理及应用课件新人教版选择性必修第二册
(2)实验的主要步骤:
①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节
并记录电源输出的电流值;
②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,记录
和
的数值,断开开关;
③重复第②步操作若干次,测得多组数据。
(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘
得如图乙所示的R-t关系图像,请根据图像写出该热敏电阻的
中的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,路端电压将减小,
报警器的电压U减小;电路中的总电流增大,所以R1两端的电
压增大,由于路端电压减小,则并联部分的电压减小,通过R3的
电流I变小,所以显示器的电流I变小,选项B正确。
特别提醒
含有热敏电阻的电路的动态分析顺序。
学以致用
如图所示,R1为定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,L为小
阻表面的漆涂层除去一些,使里面的导电膜露出来接受光照。
对普通电阻重复对光敏电阻的操作,结果相同吗?
提示:不相同。普通电阻的阻值与光照的强度无关。
二、金属热电阻和热敏电阻
1.金属热电阻。
金属的电阻率随温度的升高而增大。用金属丝可以制作温度
传感器,称为热电阻。图甲为某金属导线电阻的温度特性曲
线。
2.热敏电阻。
三 观察热敏电阻特性
重难归纳
方案1:(简易实验)将多用电表的选择开关调到电阻挡(注意选
择适当的倍率),将一只热敏电阻(负温度系数)连接到多用电
表表笔的两端。分别用手和冷水改变热敏电阻的温度 ,观察
电阻的变化情况。
实验结果:随着温度的升高,热敏电阻的阻值在减小。
方案2:
【实验原理】
热敏电阻的电阻率会随着温度的升高而变化。
光敏电阻原理
光敏电阻原理光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件,它是构成光电式传感器最主要的部件。
光电器件响应快、结构简单、使用方便,而且有较高的可靠性,因此在自动检测、计算机和控制系统中,应用非常广泛。
光电器件工作的物理基础是光电效应。
在光线作用下,物体的电导性能改变的现象称为内光电效应,如光敏电阻等就属于这类光电器件。
在光线作用下,能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应,如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。
在光线作用下,能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应,如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。
在光线作用下,能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应,即阻挡层光电效应,如光电池、光敏晶体管等就属于这类光电器件。
一、光敏电阻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）急剧减少,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级,亮电阻在几千欧以下。
图8-1为光敏电阻的原理结构。
它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质,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。
光敏电阻的结构图２．光敏电阻的主要参数（１）暗电阻光敏电阻在不受光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。
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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。
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。
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。
Ⅵ.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）.
Ⅶ.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102～106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。
图（３）光敏电阻光照特性曲线图（４）光敏电阻照度—电阻特性曲线
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。
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.。