第二章 光电导器件.
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图2-1所示为光敏电阻的原理图与光敏电阻的符号，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（如图2-1所示 的电路）后，便有电流Ip流过，
பைடு நூலகம்
用检流计可以检测到该电流。
三. 光敏电阻的基本结构
光敏电阻在微弱辐射作用的情况下光电导灵敏度Sg 与光敏电阻两电极间距离l的平方成反比，参见(1-85)式；
第2章
光电导器件
-------光敏电阻(PC) Photoconductive
问题：什么是光电导效应？
物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸 收，引起载流子浓度的变化，从而改变了物质电 导率的现象称为光电导效应。
利用具有光电导效应的材料（如Si、Ge等本征半导体 与杂质半导体，以及CdS、CdSe、PbS等）可以制成电导率 随入射光辐射量变化而变化的器件，这类器件被称为光电 导器件或光敏电阻，简称PC。
5.5μ m，峰值波长也将移至5μ m，恰为大气的窗口范围，
峰值比探测率D*升高到2×1011cm· Hz· W-1。
4.Hg1-xCdxTe(碲镉汞)系列光电导探测器件 Hg1-xCdxTe系列光电导探测器件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，尤其是对于4~8μm大 气窗口波段辐射的探测更为重要。 Hg1-xCdxTe系列光电导体是由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宽 度Eg，便可以制造出不同波长响应范围的Hg1-xCdxTe探测 器件。
安特性与噪声特性等。
1. 光电特性
光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流 子使它具有一定的电导，该电导称为暗电导 。
当有光照射在光敏电阻上时，它的电导将变大，这时的
电导称为光电导。 电导随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏。这个特性 称为光敏电阻的光电特性。
在1.6.1节讨论光电导效应时我们看到，光敏电阻在弱辐
2.PbS(硫化铅)光敏电阻
PbS光敏电阻是近红外波段最灵敏的光电导器件， 因此，常用于火灾的探测等领域。
PbS光敏电阻的光谱响应和比探测率等特性与工作温度有关，
随着工作温度的降低其峰值响应波长和长波限将向长波方向延伸，
且比探测率D*增加。
例如，室温下的PbS光敏电阻的光谱响应范围为1~3.5μm，峰值
性最接近人眼光谱光视效率，它在可见光波段范围内的
灵敏度最高，因此，被广泛地应用于灯光的自动控制，
照相机的自动测光等。 CdS光敏电阻的峰值响应波长为0.52μm，CdSe光敏 光敏电阻的峰值响应波长大致控制在0.52~0.72μm范围 内。
电阻为0.72μm，一般调整S和Se的比例，可使Cd（S，Se）
蛇形结构
如图，光电导材料制成蛇形，光电导两侧为 金属导电材料，并在其上设置电极。
2.三种结构形式
刻线结构
在玻璃基片上镀制一层薄的金属箔，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。其结构如下图所示。
四、 典型光敏电阻
1.CdS(硫化镉)光敏电阻
CdS光敏电阻是最常见的光敏电阻，它的光谱响应特
dg q Sg de , hcl 2
在强辐射作用的情况下光电导灵敏度Sg与光敏电阻两 电极间距离l的二分之三次方成反比，参见(1-87)式；都与
两电极间距离 l 有关。
bd 1 2 e g q , hK l 3 f
1 2
1. 结构
射和强辐射作用下表现出不同的光电特性(线性与非线性)，式 (1-84)与(1-87)分别给出了它在弱辐射和强辐射作用下的光电导
与辐射通量的关系。
q g Φe , (1-84) 2 hl
x是Cd含量组分，变化范围0.18～0.4，长波限为3～
30μm
x=0.2，光谱响应8～14μm x=0.28，光谱响应3～5μm x=0.39，光谱响应1～3μm
2.2 光敏电阻的基本特性
光敏电阻为多数电子导电的光电敏感器件，它与其他光
电器件的特性的差别表现在它的基本特性参数上。光敏电阻 的基本特性参数包含光电导特性、时间响应、光谱响应、伏
2.1 2.2 2.3
光敏电阻的原理与结构 光敏电阻的基本特性 光敏电阻的变换电路
2.4
光敏电阻的应用实例
2.1 光敏电阻的原理与结构
一、光敏电阻的材料及分类 本征型光敏电阻： hc 1.24 0 ( m) Eg Eg
本征光电导探测器——利用本征光电导 效应制成的器件，如硫化镉(CdS)、碲 镉汞(Hg1-xCdxTe)、硫化铅(PbS)等。一 般在室温下工作，适用于可见光和近红 外辐射探测。
杂质型光敏电阻： 杂质光电导探测器——利用杂质光电
hc 1.24 0 ( m) E E
导效应制成的器件，如锗掺汞(Ge:Hg)、 锗掺铜(Ge:Cu)、和硅掺砷(Si:As)等。 通常必须在低温下工作，常用于中、 远红外辐射探测
多晶光电导探测器(自学)
2.1 光敏电阻的原理与结构
二. 光敏电阻的基本原理
在一块均匀光电导体两端加上电极，贴在硬质玻 璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上，两端接有
电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。
2.三种结构形式
2.三种结构形式
梳型结构
在玻璃基底上面蚀刻成互相交叉的梳状槽，在 槽内填入黄金或石墨等导电物质，在表面再敷上一 层光敏材料。如图所示。
2.三种结构形式
波长为2.4μm，峰值比探测率D*高达1×1011cm· Hz· W-1。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，峰值波长的比探测率D*也增高到2×1011cm· Hz· W-1。
3.InSb(锑化铟)光敏电阻
InSb光敏电阻是3~5μ m光谱范围内的主要探测器件 之一。 InSb材料不仅适用于制造单元探测器件，也适宜制造 阵列红外探测器件。 InSb光敏电阻在室温下的长波长可达7.5μ m，峰值 波长在6μ m附近，比探测率D*约为1×1011cm· Hz· W-1。 当温度降低到77K（液氮）时，其长波长由7.5μ m缩短到
光敏电阻。
当光敏电阻的两端加上适 当的偏置电压Ubb（如图2-1所示 的电路）后，便有电流Ip流过，
பைடு நூலகம்
用检流计可以检测到该电流。
三. 光敏电阻的基本结构
光敏电阻在微弱辐射作用的情况下光电导灵敏度Sg 与光敏电阻两电极间距离l的平方成反比，参见(1-85)式；
第2章
光电导器件
-------光敏电阻(PC) Photoconductive
问题：什么是光电导效应？
物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸 收，引起载流子浓度的变化，从而改变了物质电 导率的现象称为光电导效应。
利用具有光电导效应的材料（如Si、Ge等本征半导体 与杂质半导体，以及CdS、CdSe、PbS等）可以制成电导率 随入射光辐射量变化而变化的器件，这类器件被称为光电 导器件或光敏电阻，简称PC。
5.5μ m，峰值波长也将移至5μ m，恰为大气的窗口范围，
峰值比探测率D*升高到2×1011cm· Hz· W-1。
4.Hg1-xCdxTe(碲镉汞)系列光电导探测器件 Hg1-xCdxTe系列光电导探测器件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，尤其是对于4~8μm大 气窗口波段辐射的探测更为重要。 Hg1-xCdxTe系列光电导体是由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宽 度Eg，便可以制造出不同波长响应范围的Hg1-xCdxTe探测 器件。
安特性与噪声特性等。
1. 光电特性
光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流 子使它具有一定的电导，该电导称为暗电导 。
当有光照射在光敏电阻上时，它的电导将变大，这时的
电导称为光电导。 电导随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏。这个特性 称为光敏电阻的光电特性。
在1.6.1节讨论光电导效应时我们看到，光敏电阻在弱辐
2.PbS(硫化铅)光敏电阻
PbS光敏电阻是近红外波段最灵敏的光电导器件， 因此，常用于火灾的探测等领域。
PbS光敏电阻的光谱响应和比探测率等特性与工作温度有关，
随着工作温度的降低其峰值响应波长和长波限将向长波方向延伸，
且比探测率D*增加。
例如，室温下的PbS光敏电阻的光谱响应范围为1~3.5μm，峰值
性最接近人眼光谱光视效率，它在可见光波段范围内的
灵敏度最高，因此，被广泛地应用于灯光的自动控制，
照相机的自动测光等。 CdS光敏电阻的峰值响应波长为0.52μm，CdSe光敏 光敏电阻的峰值响应波长大致控制在0.52~0.72μm范围 内。
电阻为0.72μm，一般调整S和Se的比例，可使Cd（S，Se）
蛇形结构
如图，光电导材料制成蛇形，光电导两侧为 金属导电材料，并在其上设置电极。
2.三种结构形式
刻线结构
在玻璃基片上镀制一层薄的金属箔，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。其结构如下图所示。
四、 典型光敏电阻
1.CdS(硫化镉)光敏电阻
CdS光敏电阻是最常见的光敏电阻，它的光谱响应特
dg q Sg de , hcl 2
在强辐射作用的情况下光电导灵敏度Sg与光敏电阻两 电极间距离l的二分之三次方成反比，参见(1-87)式；都与
两电极间距离 l 有关。
bd 1 2 e g q , hK l 3 f
1 2
1. 结构
射和强辐射作用下表现出不同的光电特性(线性与非线性)，式 (1-84)与(1-87)分别给出了它在弱辐射和强辐射作用下的光电导
与辐射通量的关系。
q g Φe , (1-84) 2 hl
x是Cd含量组分，变化范围0.18～0.4，长波限为3～
30μm
x=0.2，光谱响应8～14μm x=0.28，光谱响应3～5μm x=0.39，光谱响应1～3μm
2.2 光敏电阻的基本特性
光敏电阻为多数电子导电的光电敏感器件，它与其他光
电器件的特性的差别表现在它的基本特性参数上。光敏电阻 的基本特性参数包含光电导特性、时间响应、光谱响应、伏
2.1 2.2 2.3
光敏电阻的原理与结构 光敏电阻的基本特性 光敏电阻的变换电路
2.4
光敏电阻的应用实例
2.1 光敏电阻的原理与结构
一、光敏电阻的材料及分类 本征型光敏电阻： hc 1.24 0 ( m) Eg Eg
本征光电导探测器——利用本征光电导 效应制成的器件，如硫化镉(CdS)、碲 镉汞(Hg1-xCdxTe)、硫化铅(PbS)等。一 般在室温下工作，适用于可见光和近红 外辐射探测。
杂质型光敏电阻： 杂质光电导探测器——利用杂质光电
hc 1.24 0 ( m) E E
导效应制成的器件，如锗掺汞(Ge:Hg)、 锗掺铜(Ge:Cu)、和硅掺砷(Si:As)等。 通常必须在低温下工作，常用于中、 远红外辐射探测
多晶光电导探测器(自学)
2.1 光敏电阻的原理与结构
二. 光敏电阻的基本原理
在一块均匀光电导体两端加上电极，贴在硬质玻 璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上，两端接有
电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。
2.三种结构形式
2.三种结构形式
梳型结构
在玻璃基底上面蚀刻成互相交叉的梳状槽，在 槽内填入黄金或石墨等导电物质，在表面再敷上一 层光敏材料。如图所示。
2.三种结构形式
波长为2.4μm，峰值比探测率D*高达1×1011cm· Hz· W-1。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，峰值波长的比探测率D*也增高到2×1011cm· Hz· W-1。
3.InSb(锑化铟)光敏电阻
InSb光敏电阻是3~5μ m光谱范围内的主要探测器件 之一。 InSb材料不仅适用于制造单元探测器件，也适宜制造 阵列红外探测器件。 InSb光敏电阻在室温下的长波长可达7.5μ m，峰值 波长在6μ m附近，比探测率D*约为1×1011cm· Hz· W-1。 当温度降低到77K（液氮）时，其长波长由7.5μ m缩短到