【图文】光电子技术_王俊波_光敏电阻

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

光敏电阻基本特性测量

光敏电阻基本特性测量教学目的：光传感器是测量端与信息处理系统的中间环节,可以理解为把光信息变换为电信息的一个元件, 光敏电阻就是基于内光电效应的一种光传感器,光敏电阻具有灵敏度高,光谱特性好,使用寿命长,稳定性高,体积小以及制造工艺简单等特点,因此作为开关式光电信号传感器广泛应用在自动化技术中。自然界中有很多信息是通过光辐射形式传播的，用常规的仪器无法检测,而通过光电器件则可获得这些信息；光敏电阻体型小,灵敏度高,价格便宜，灵敏度峰值Gds(520mm),根据其特性可实际用于摄像机的露点计﹑光控制器﹑光联结器﹑光电继电器等方面。制造光敏电阻的材料主要有金属的硫化物,硒化物和锑化物等半导体材料,在可见光范围内,常用的光敏电阻是硫化镉(CdS)本实验即采用该种光敏电阻,光敏电阻的主要参量有暗电阻,亮电阻,光谱范围,峰值波长和时间常量等,基本特性有伏安特性,光谱特性,光照特性等通过本次实验,学生不仅能对光敏电阻的特性有一定的了解,还可以学习到光路的调整方法,有助于学生动手能力的培养. 教学安排：本实验学时数为4学时。原理综述：光照下物体电导率改变的现象称为内光电效应(光导效应)光敏电阻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,同时在价带留下空穴,由于材料中载流子数目增加,材料的电导率增加,电导率的改变量为 p n pe ne σμμ?=?+? (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, μΡ为空穴的转移率, μn 为电子的迁移率. 当光敏电阻两端加上电压U 之后,光电流为 ph A I U d σ=? (2) 其中A 为与电流垂直的截面积,d 为电极间的距离,由(1)和(2)可知,光照一定时,光敏电阻两端电压与光电流为线性关系,呈电阻特性,该直线经过零点,其斜率反映在该光照下的阻值状态. 光照特性是指在一定的外加电压下,光敏电阻的光电流与光通量之间的关系.。光电流随着照度的变化而改变的规律称为光照特性。不同类型的光敏电阻的光照特性不同，当入射光很强或很弱时,光敏电阻的光电流与光照之间会呈现非线性关系。其他照度区域近似呈线性关系"不同类型的光敏电阻的光照特性不同,但大多数光敏电阻的光照特性是非线性的。仪器平台：本仪器是一种测量光敏电阻基本特性的实验装置，包括伏-安特性和光照特性。结构如图（一）所示，在导轨上安置五个磁力滑座，分别将光源、两个聚光镜、偏振器、接收器插入滑座內。打开光源，调整聚光镜，使平行光均匀入射到偏振片上，调整聚光镜及接收器使它们处于同一光轴。旋转偏振器的手轮刻度为零时通过的光能最强、刻度为90°时通过的光能最弱。通过旋转手轮改变入射到接收器的光强。根据光敏电阻特性：在一定照度下测

常用光敏电阻的规格参数

常用光敏电阻的规格参数超高亮LED/5毫米聚光圆头紫光紫外光光触媒LED灯珠/发光二极管芯片来源: 芯片全部由国外进口，封装方式为环氧树脂紫光LED性能参数： 1、发光波段：400-405nm 2、工作电压：3.2-3.6V 3、工作电流：20mA 4、光强参数：150-200mcd 5、芯片功率：3-4mW 高质量进口灯：3528(仪表改装)1210LED蓝光贴片发光二极管 ·产品型号：1210(3528) ·产品体积：3.5*2.8*1.9 ·产品波长：452-462NM ·产品亮度：750-800MCD ·电压:3.0-3.4V ·电流:20MA ·焊接温度：250 ·发光角度：120

超高亮度发光二极管5mm白光草帽LED 5流明白光 LED参数: 电压:3.0-3.2v 电流:20mA 发光强度:1500-1800mcd(4-5流明）发光角度:120度(散光) 色温:6000-7000K(正白光) 蓝色聚光led灯珠/LED/LED灯/led发光二极管，led节能灯专用无光衰0.32元

宝贝参数：额定电压：3.0V-3.4V 额定电流：20毫安亮度：5000mcd 光型：蓝色聚光发光角度：20度波长：465-468 光衰：首1000小时内无光衰，千小时光衰3‰。千小时光衰值：即：在有效使用寿命内，以千小时为单位的平均光衰值。这一标准更能充分体现灯珠的使用寿命、长效性等综合品质。宝贝应用参数：工作电压：3.0-3.4V；工作电流：14-16mA ；工作温度：-20℃-+40℃；焊接温控：240-260℃,请在离灯管底部1.5mm以上进行焊接，烙铁头温度不得高于280℃，焊接停留时间不得超过2秒； 5mm大草帽白色LED发光二极管 LED灯泡 0.12元主要参数：光管直径 5 mm 波长范围 6 2 0 - 6 2 5 nm 发光颜色白色外观颜色白色透明发光角度 140 度发光强度 1000-1200 mcd 正常工作电压 3.2-3.4 V 正常工作电流 20 mA 最大反向电压 5 V 产地：深圳

光敏电阻伏安特性光敏二极管光照特性

光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性(FB815型光敏传感器光电特性实验仪 ) 凡是将光信号转换为电信号的传感器称为光敏传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接由光照明度变化引起的非电量，如光强、光照度等;也可间接用来检测能转换成光量变化的其它非电量，如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。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，通常分为外光电效应和内光电效应两大类，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射现象，则称为外光电效应或光电子发射效应。基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。另一种现象是电子并不逸出材料表面的，则称为是内光电效应。光电导效应、光生伏特效应都是属于内光电效应。好多半导体材料的很多电学特性都因受到光的照射而发生变化。因此也是属于内光电效应范畴，本实验所涉及的光敏电阻、光敏二极管等均是内光电效应传感器。通过本设计性实验可以帮助学生了解光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池与光学纤维的光电传感特性及在某些领域中的应用。【实验原理】 1(光电效应: (1)光电导效应: 当光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，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，这种现象叫光电导效应。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离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。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，从而使电导增加。杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。 (2)光生伏特效应: 在无光照时，半导体结内部有自建电场。当光照射在结及其附近时，在能量PNPN 足够大的光子作用下，在结区及其附近就产生少数载流子(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，则因电场的作用，电子漂移到区，空穴漂移EN到区。结果使区带负电荷，区带正电荷，产生附加电动势，此电动势称为光生电动PPN 势，此现象称为光生伏特效应。 2(光敏传感器的基本特性: 光敏传感器的基本特性则包括:伏安特性、光照特性等。伏安特性: 光敏传感器在一定的入射光照度下，光敏元件的电流与所加电压之间的关系称为IU光敏器件的伏安特性。改变照度则可以得到一族伏安特性曲线。它是传感器应用设计时的重要依据。光照特性: 光敏传感器的光谱灵敏度与入射光强之间的关系称为光照特性，有时光敏传感器的输出电压或电流与入射光强之间的关系也称为光照特性，它也是光敏传感器应用设计时选择参数的重要依据之一。

光敏电阻的工作原理及应用

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光敏电阻原理图及梳状欧姆电极，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。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，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，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。编辑本段应用概述光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，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，灯具等光自动开关控制领域。下面给出几个典型应用电路。光敏电阻调光电路图(1)是一种典型的光控调光电路，其工作原理是：当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加，使加在电容C上的分压上升，进而使可控硅的导通角增大，达到增大照明灯两端电压的目的。反之，若周围的光线图(1) 变亮，则RG的阻值下降，导致可控硅的导通角变小，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制。上述电路中整流桥给出的是必须是直流脉动电压，不能将其用电容滤波变成平滑直流电压，否则电路将无法正常工作。原因在于直流脉动电压既能给可控硅提供过零关断的基本条件，又可使电容C的充电在每个半周从零开始，准确完成对可控硅的同步移相触发。光敏电阻式光控开关

光敏电阻基本特性及主要参数的测试

光敏电阻特性测试及分析

理工大学紫金学院光电综合实验室光敏电阻主要参数及基本特性的测试一、工作原理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的强弱而改变的电阻器；半导体的导电能力取决于半导体导带载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。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）光敏电阻的主要参量有暗电阻，亮电阻、光谱围、峰值波长和时间常量等。基本特性有伏安特性、光照特性、光谱特性等。伏安特性是指在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压和光电流之间的关系。光照特性是指在一定外加电压下，光敏电阻的光电流与光通亮的关系。根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器： 1．紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。 2．红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红

外通信等国防、科学研究和工农业生产中。 3．可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。二、实验目的 1、学习掌握光敏电阻工作原理 2、学习掌握光敏电阻的基本特性 3、掌握光敏电阻特性测试的方法 4、了解光敏电阻的基本应用三、实验容 1、光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻测试实验（基本参数测试） 2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流测试实验（基本参数测试） 3、光敏电阻的光谱特性测试实验（特性测试） 4、光敏电阻的伏安特性测试实验（特性测试）四、测试仪器的技术参数及结构原理 1、仪器的测量精度：电压：0.01V 电流：0.01mA 2、光学参数偏振片口径：35mm

光敏电阻的应用

1. 举例说明光敏电阻的应用（画出原理图及工作过程）路灯自动点熄控制由两部分组成：电阻R 、电容C 和二极管D 组成半波整流滤波电路；RCds 光敏电阻和继电器组成光控继电器。路灯接在继电器常闭触点上，由光控继电器来控制路灯的点燃和熄灭．光暗时，光敏电阻的阻值很高，继电器关，灯亮；光亮时，光敏电阻的阻值降低，继电器开，灯灭。 2. 硅光电池的工作原理和等效电路为下图：（a ）光电池工作原理图（b ）光电池等效电路图（c ）进一步简化从图（b ）中可以得到流过负载R L 的电流方程为： )1()1(/0/0--=--==KT qV s E KT qV s p D p e I E S e I I I I I －其中，S E 为光电池的光电灵敏度，E 为入射光照度，I s0是反向饱和电流，是光电池加反向偏压后出现的暗电流。当I L ＝0时，R L ＝∞（开路），此时曲线与电压轴交点的电压通常称为光电池开路时两端的开路电压，以V OC 表示，由式（1）解得：

??? ? ??+=1ln 0 I I q kT U p OC 当Ip 》Io 时，)/ln()/(0I I q kT U p OC ≈ 当R L ＝0（即特性曲线与电流轴的交点）时所得的电流称为光电流短路电流，以Isc 表示，所以 Isc ＝I p ＝Se ·E 从上两式可知，光电池的短路光电流Isc 与入射光照度成正比，而开路电压Uoc 与光照度的对数成正比。 3. 光外差检测只有在下列条件下才可能得到满足： ①信号光波和本征光波必须具有相同的模式结构，这意味着所用激光器应该单频基模运转。 ②信号光和本振光束在光混频面上必须相互重合，为了提供最大信噪比，它们的光斑直径最好相等，因为不重合的部分对中频信号无贡献，只贡献噪声。 ③信号光波和本振光波的能流矢量必须尽可能保持同一方向，这意味着两束光必须保持空间上的角准直。 ④在角准直，即传播方向一致的情况下，两束光的波前面还必须曲率匹配，即或者是平面，或者有相同曲率的曲面。 ⑤在上述条件都得到满足时，有效的光混频还要求两光波必须同偏振，因为在光混频面上它们是矢量相加。 4.光电检测系统的定义：是指对待测光学量或由非光学待测物理量转换成的光学量，通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统。光电检测系统的构成：光源，照明光学系统，，被测对象，光学变换，光信号匹配处理，光电转换，电信号的放大与处理，计算机，控制，存储和显示等部分。 5.在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点？为什么把光敏电阻

光敏电阻检测光照亮度资料

摘要本题设计一个光照强度自动检测、显示、报警系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）。使用光敏电阻光照强度的测量并进行显示，采取单片机对光敏电阻输出变化进行处理转换成数字量再使用数码管进行显示。在单片机上加外围器件三个LED，通过采样到的光照射强度选择，在数码管上显示电压的大小。本设计具有有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等特点。关键词：光照亮度；光敏电阻；单片机；数码管器

Abstract Subject to design a light intensity to be automatic detection, display, alarm system, the realization on the outside three different conditions of light intensity FenDang instructions and alarm (weak, appropriate, stronger). Use photoconductive resistance of light intensity measurement that take the monolithic integrated circuit to change photoconductive resistance output processing converted into digital quantity to use digital tube displayed. In the single peripheral devices with three LED, by sampling the light to illuminate intensity choice, in digital tube display voltage size. This design has a simple lines, compact structure, low prices, superior performance etc. Characteristics. Key words: light brightness; Photoconductive resistance; Single chip microcomputer; Digital pig

光敏电阻的暗电阻亮电阻光电流

（1）光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电流暗电流：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流。亮电流：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻。此时流过的电流。光电流：亮电流与暗电流之差。光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越好。也就是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光敏电阻的灵敏度越高。实用的光敏电阻的暗电阻往往超过1MΩ,甚至高达100MΩ，而亮电阻则在几kΩ以下，暗电阻与亮电阻之比在102～106之间，可见光敏电阻的灵敏度很高。（2）光敏电阻的光照特性下图表示CdS光敏电阻的光照特性。在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之间的关系。不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电开关。（3）光敏电阻的光谱特性光谱特性与光敏电阻的材料有关。从图中可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硒化镉的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。（4）光敏电阻的伏安特性在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。图中曲线1、2分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。由曲线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流

的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。（5）光敏电阻的频率特性当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后，光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的时延特性。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同，如图。硫化铅的使用频率比硫化镉高得多，但多数光敏电阻的时延都比较大，所以，它不能用在要求快速响应的场合。（6）光敏电阻的稳定性图中曲线1、2分别表示两种型号CdS光敏电阻的稳定性。初制成的光敏电阻，由于体内机构工作不稳定，以及电阻体与其介质的作用还没有达到平衡，所以性能是不够稳定的。但在人为地加温、光照及加负载情况下，经一至二周的老化，性能可达稳定。光敏电阻在开始一段时间的老化过程中，有些样品阻值上升，有些样品阻值下降，但最后达到一个稳定值后就不再变了。这就是光敏电阻的主要优点。光敏电阻的使用寿命在密封良好、使用合理的情况下，几乎是无限长的。

光敏电阻原理及应用大全

光敏电阻的应用光敏电阻可广泛应用于各种光控电路，如对灯光的控制、调节等场合，也可用于光控开关，下面给出几个典型应用电路。 1、光敏电阻调光电路图1是一种典型的光控调光电路，其工作原理是：当周围光线变弱时引起光敏电阻R G的阻值增加，使加在电容C上的分压上升，进而使可控硅的导通角增大，达到增大照明灯两端电压的目的。反之，若周围的光线变亮，则R G的阻值下降，导致可控硅的导通角变小，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制。图1光控调光电路注意：上述电路中整流桥给出的是必须是直流脉动电压，不能将其用电容滤波变成平滑直流电压，否则电路将无法正常工作。原因在于直流脉动电压既能给可控硅提供过零关断的基本条件，又可使电容C的充电在每个半周从零开始，准确完成对可控硅的同步移相触发。 2、光敏电阻式光控开关以光敏电阻为核心元件的带继电器控制输出的光控开关电路有许多形式，如自锁亮激发、暗激发及精密亮激发、暗激发等等，下面给出几种典型电路。图2是一种简单的暗激发继电器开关电路。其工作原理是：当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发VT1导通，VT2的激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点断开，实现对外电路的控制。

图2 简单的暗激发光控开关图3是一种精密的暗激发时滞继电器开关电路。其工作原理是：当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升使运放IC的反相端电位升高，其输出激发VT导通，VT的激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点断开，实现对外电路的控制。图3精密的暗激发光控开关光敏电阻原理及应用简介 1、光敏电阻器是利用的制成的一种电阻值随入射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。 2、结构。光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。一般光敏电阻器结构如右图所示。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。

光敏电阻工作原理、类型及主要参数图文说明

光敏电阻工作原理、类型及主要参数图文说明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。所谓光电导效应是指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。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示，下图1.19为光敏电阻符号和实物图示。 (a)逻辑符号(c)实物图1.19 光敏电阻一、光敏电阻结构在光敏电阻的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。下图为光敏电阻的封装结构。玻璃金属壳电极CdS或CdSe 陶瓷基座引线金属基座 (a)结构(b)顶部视图图1.20 光敏电阻结构按光敏电阻的电极及光敏材料封装形状，光敏电阻分为梳状结构、蛇形结构、刻线式结

构。如下图1.21所示。注：1.光电材料；2.电极；3.衬底材料 (a)梳状结构(b) 蛇形结构(c) 刻线式结构图1.21 光敏材料形状梳型结构：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。蛇形结构：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。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。二、光敏电阻工作原理在光敏电阻的光敏材料中，由于受不同光照会产生不同电子空穴。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。其工作过程如下图1.22所示。图1.22 光敏电阻工作原理【放置动画】三、光敏电阻主要参数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。光敏电阻的主要参数是： (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

光敏电阻应用电路

光敏电阻的应用 1．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V S1进入导通状态，所以灯HL回路有电流流过，灯点亮。 2．灯光亮度自动调节电路图2-39所示是灯光亮度自动调节电路，这一电路能根据外界光线的强弱来自动调节灯光亮度。电路中，VS1是晶闸管，N是氖管，HL是灯，R3是光敏电阻器。

电路中，晶闸管VS1和二极管VD1～VD4组成全波相控电路，用氖管N作为VS1的触发管。 220V交流电通过负载HL加到VD1～VD4桥式整流电路中，整流后的单向脉冲直流电压加到晶闸管VS1阳极和阴极之间，VS1导通与截止受控制极上的电压控制。整流后的电路还加到各电阻和电容上。直流电压通过Rl和RP1对电容Cl进行充电，Cl上充到的电压通过氖管N加到晶闸管VS1控制极上，当Cl上电压上升到一定程度时，氖管N启辉，将电压加到晶闸管VS1控制极上，使晶闸管VS1导通，灯HL点亮。电容Cl上平均电压大小决定了晶闸管VS1交流电一个周期内平均导通时间长短，从而决定了灯的亮度。当外界亮度高时，光敏电阻器R3阻值小，Cl的充电电压低，晶闸管VS1平均导通时间短，HL灯光就暗。当外界亮庋低时，光敏电阻器R3阻值大，Cl的充电电压高，晶闸管VS1平均导通时间长，HL灯光就亮。由于R3的阻值是随外界光线强弱自动变化的，所以灯HL的亮度也是受外界光线强弱自动控制的。调节可变电阻器RP1阻值可以改变对电容Cl的充电时间常数，即改变VS1的导通角，调节HL灯光的亮度。 3．停电自动报警电路图2—41所示是停电自动报警电路。电路中，VD2是

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

光敏电阻

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光敏电阻光敏电阻又称光导管，为纯电阻元件，其工作原理是基于光电导效应(半导体材料受光照射后，其导电率发生变化的现象）。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。半导体材料受到光照时会产生电子一空穴对，使其导电性能增强，其阻值随光照增强而减小，光线越强，阻值越低。光敏电阻是一种没有极性的电阻器件。光敏电阻的响应时间一般为2---50ms 。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻器在电路中用字母“R ”或“RL ”、“RG ”表示。光敏电阻的工作原理当光照射到光电导体上时，若光电导体为本征半导体材料，而且光辐射能量又足够强，光导材料价带上的电子将激发到导带上去，从而使导带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。为实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光导体材料的禁带宽度Eg ，即 h ν= = ≥Eg (eV) 式中ν和λ—入射光的频率和波长。一种光电导体，存在一个照射光的波长限λC ，只有波长小于λC 的光照射在光电导体上，才能产生电子在能级间的跃迁，从而使光电导体电导率增加。光敏电阻的灵敏度易受湿度的影响，因此要将导光电导体严密封装在玻璃壳体中。如果把光敏电阻连接到外电路中，在外加电压的作用下，用光照射就能改变电路中电流的大小，其连线电路如图所示。光敏电阻具有很高的灵敏度，很好的光谱特性，光谱响应可从紫外区到红外区范围内。而且体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜，因此应用比较广泛。光敏电阻分类按半导体材料分：本征型光敏电阻、掺杂型光敏电阻。后者性能稳定，特性较好，故目前大都采用它。根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器： 1、紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。 2、红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用 A 玻半导体（a ） R Rg (b)电 (c)实 λc h ?λ 24.1

光敏电阻的主要参数与特性(精)

光敏电阻的主要参数与特性 1.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。 2．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。硫化镉光敏电阻的伏安特性（2）光谱特性 ◆光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性，亦称为光谱响应。下图为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。对应于不同波长，光敏电阻的灵敏度是不同的。光敏电阻的光谱特性（3）光照特性 ◆光敏电阻的光照特性是光敏电阻的光电流与光强之间的关系，如图8-10所示。 ◆由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件，一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。

光敏电阻的光照特性（4）温度特性 ◆光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时，它的暗电阻和灵敏度都下降。 ◆温度变化影响光敏电阻的光谱响应，尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。下图为硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线。硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线（5）光敏电阻的响应时间和频率特性 ◆实验证明，光电流的变化对于光的变化，在时间上有一个滞后，通常用时间常数t来描述，这叫做光电导的弛豫现象。所谓时间常数即为光敏电阻自停止光照起到电流下降到原来的63%所需的时间，因此，t越小，响应越迅速，但大多数光敏电阻的时间常数都较大，这是它的缺点之一。下图所示为硫化镉和硫化铅的光敏电阻的频率特性。光敏电阻的频率特性

光敏电阻的原理及应用

（一）光敏电阻的概念光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射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。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）。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。一般光敏电阻器结构如图所示。（二）光敏电阻的分类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：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生

产中。可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。（三）光敏电阻的材料及原理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。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。（四）光敏电阻的应用光敏电阻可广泛应用于各种光控电路，如对灯光的控制、调节等场合，也可用于光控开关，下面给出几个典型应用电路。

1光敏电阻特性参数及其测量

实验2.1 光敏电阻特性参数及其测量 1. 实验目的通过本实验，认识并学习光敏电阻，掌握光敏电阻的基本工作原理、暗电阻、亮电阻、光照特性等基本参数及其测量方法。 2. 实验器材 ①光电平台主机1台； ②LED光源实验装置1个； ③发光二极管R、G、B、W四色各1个； ④光敏电阻1个； ⑤光电探测实验装置1个； ⑥表座3个； ⑦光电器件支杆3个； ⑧连接线20条； ⑨照度计探头1个； 3.实验原理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的强弱而改变的电阻器。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，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。 4. 实验步骤（1）元件组装 ①将光敏电阻牢固地安插在光电探测实验装置上，将延长接圈拧到装置上，使光敏电阻固定不动且与装置同轴，从光敏电阻实验装置后面引出正负两个电极。 ②将LED发光二极管（白色）牢固地安插在LED光源装置上，二极管的长脚插入白色螺钉一侧的插孔内（正极），短脚插入黑色螺钉一侧的插孔内（负极）。将延长接圈拧到装置上，让LED固定不动且与装置同轴。光源装置后面引出正负两个电极。 ③将光源装置与光敏电阻实验装置相对安装在一起，使LED发出的光恰好被光敏电阻所接收，并能够排除外界杂光的干扰为最好。 ④将照度计探头用支撑杆安装在导轨上。（2）测量光敏电阻的亮电阻 ①将LED实验装置按照如图1.3-4所示搭建LED供电电路，其中电流表量程为20mA。 ②将光电探测实验装置按照如图1.3-5所示搭建光敏电阻亮电阻测量电路，其中电源+12V电流表量程为200mA，电压表量程为20V。

光敏电阻及其参数

什么是光敏电阻及其参数分类光敏电阻器是一种对光敏感的元件，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示，图1-25是其电路图形符号。（一）光敏电阻器的结构、特性及应用 1．光敏电阻器的结构与特性光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成，如图1-26所示。光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感。它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。 2．光敏电阻器的应用光敏电阻器广泛应用于各种自动控制电路（如自动照明灯控制电路、自动报警电路等）、家用电器（如电视机中的亮度自动调节，照相机中的自动曝光控制等）及各种测量仪器中。图1-27是光敏电阻器的应用电路。

（二）光敏电阻器的种类光敏电阻器可以根据光敏电阻器的制作材料和光谱特性来分类。 1．按光敏电阻器的制作材料分类光敏电阻器按其制作材料的不同可分为多晶光敏电阻器和单晶光敏电阻器，还可分为硫化镉（CdS）光敏电阻器、硒化镉(CdSe) 光敏电阻器、硫硫化铅(PbS) 光敏电阻器、硒化铅(PbSe) 光敏电阻器、锑化铟(InSb) 光敏电阻器等多种。 2．按光谱特性分类光敏电阻器按其光谱特性可分为可见光光敏电阻器、紫外光光敏电阻器和红外光光敏电阻器。可见光光敏电阻器主要用于各种光电自动控制系统、电子照相机和光报警器等电子产品中。紫外光光敏电阻器主要用于紫外线探测仪器。红外光光敏电阻器主要用于天文、军事等领域的有关自动控制系统中。（三）光敏电阻器的主要参数光敏电阻器的主要参数有亮电阻（RL）、暗电阻（RD）、最高工作电压（VM）、亮电流（IL）、暗电流（ID）、时间常数、温度系数灵敏度等。 1．亮电阻亮电阻是指光敏电阻器受到光照射时的电阻值。 2．暗电阻暗电阻是指光敏电阻器在无光照射（黑暗环境）时的电阻值。3．最高工作电压最高工作电压是指光敏电阻器在额定功率下所允许承受的最高电压。 4．亮电流视电流是指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压受到光照时所通过的电流。 5．暗电流暗电流是指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压下通过的电流。

光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性(精)

光敏传感器的光电特性研究 (FB815型光敏传感器光电特性实验仪) 凡是将光信号转换为电信号的传感器称为光敏传感器，也称为光电式传感器，它可用于检测直接由光照明度变化引起的非电量，如光强、光照度等；也可间接用来检测能转换成光量变化的其它非电量，如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。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，通常分为外光电效应和内光电效应两大类，在光辐射作用下电子逸出材料的表面，产生光电子发射现象，则称为外光电效应或光电子发射效应。基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。另一种现象是电子并不逸出材料表面的，则称为是内光电效应。光电导效应、光生伏特效应都是属于内光电效应。好多半导体材料的很多电学特性都因受到光的照射而发生变化。因此也是属于内光电效应范畴，本实验所涉及的光敏电阻、光敏二极管等均是内光电效应传感器。通过本设计性实验可以帮助学生了解光敏电阻、光敏二极管的光电传感特性及在某些领域中的应用。【实验原理】 1．光电效应：（1）光电导效应：当光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，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，这种现象叫光电导效应。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离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。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，从而使电导增加。杂质型光电导的长波限比本征型光电导的要长的多。（2）光生伏特效应：在无光照时，半导体PN结内部有自建电场。当光照射在PN结及其附近时，在能量足够大的光子作用下，在结区及其附近就产生少数载流子（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，产生附加电动势，此电动势称为光生电动势，此现象称为光生伏特效应。 2．光敏传感器的基本特性：光敏传感器的基本特性则包括：伏安特性、光照特性等。