光敏电阻的物理特性
光敏电阻、光敏二极管的特性研究
实验十一、十二【实验目的】见讲义【实验仪器】见讲义【实验原理】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材料的表面，产生光电子发射称为外光电效应，或光电子发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
电子并不逸出材料表面的则是内光电效应。
光电导效应、光生伏特效应则属于内光电效应。
即半导体材料的许多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，几乎大多数光电控制应用的传感器都是此类，通常有光敏电阻、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、实验原理（1）光敏电阻利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器称为光敏电阻。
目前，光敏电阻应用的极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻。
利用光敏电阻制成的光控开关在我们日常生活中随处可见。
光敏电阻 3.3v -回复
光敏电阻3.3v -回复光敏电阻是一种能够探测光线强弱并将其转化为电信号的电子元器件。
它由一个感光电阻器件和一个电路模块组成，通常被用于自动控制系统、光敏控制设备以及环境光感知等场景中。
在这篇文章中，我们将一步一步回答关于光敏电阻的基本原理、工作原理、应用以及使用中的注意事项。
第一部分：光敏电阻的基本原理光敏电阻的基本原理是光伏效应。
当光照射到光敏电阻上时，光子的能量会被转化为电子能量，使得光敏电阻的电阻值发生变化。
光敏电阻器件通常由一层光敏电阻薄膜以及电极组成。
光照越强，电阻值越小；光照越弱，电阻值越大。
第二部分：光敏电阻的工作原理光敏电阻与电路模块连接后，当光照射到光敏电阻时，电子会获得足够的能量从价带跃迁到导带，形成导电通路。
这个通路上会有一个电流通过，可以被电路模块检测到。
第三部分：光敏电阻的应用光敏电阻可以广泛应用于自动控制系统中，用来感知光线强弱并做出相应的控制。
例如，它可以应用于自动补光系统中，当环境光线暗时自动打开补光灯。
此外，光敏电阻也可以应用于智能家居系统中，来感知光线条件并控制窗帘、灯光等设备的开关。
第四部分：使用光敏电阻时的注意事项1. 光敏电阻在使用前应注意其引线位置，避免连接错误，导致电阻无法正常工作；2. 光敏电阻对光线的敏感度受环境温度的影响，高温环境可能会导致光敏电阻的灵敏度变差；3. 光敏电阻应远离高热源和强磁场等干扰源，以保证其正常工作；4. 光敏电阻的电性能在使用过程中可能会发生变化，应定期进行检测和校准；5. 光敏电阻在安装时应避免直接暴露在阳光下，并设置合适的遮挡物，以免影响其感光效果。
总结：光敏电阻作为一种能够将光线转化为电信号的光敏元件，在自动控制系统、光敏控制设备以及智能家居等领域中起到了重要的作用。
了解光敏电阻的基本原理和工作原理，能够更好地理解其应用和使用注意事项。
希望本文对读者有所帮助。
初中物理竞赛——电路设计
初中物理竞赛——电路设计电路设计是初中物理竞赛中的一项重要内容，它要求参赛者根据题目要求设计一个满足特定功能的电路。
电路设计既考察了学生对于电路基本原理的理解，也要求学生能够通过创新思维设计出符合题目要求的电路。
下面将介绍一个电路设计的例子。
假设题目要求设计一个能够检测室内光线强度的电路，当光线强度低于一定阈值时，电路中的灯泡会自动亮起。
首先，我们需要了解光敏电阻的原理。
光敏电阻是一种能够根据光照强度的变化改变自身电阻的元件。
当光照强度高时，光敏电阻的电阻值较小；而当光照强度低时，光敏电阻的电阻值较大。
我们可以利用光敏电阻的这一特性设计一个能够感应光线强度的电路。
接下来，我们需要设计一个电路，能够根据光敏电阻的电阻值来控制灯泡的亮灭。
为此，我们可以使用一个双刀双掷的触点开关、一个电池和一个灯泡来完成这个电路。
首先，将电池的正极连接到触点开关的一端。
然后，将触点开关的另一端分别连接到灯泡的一端和光敏电阻的一端。
将灯泡的另一端和光敏电阻的另一端分别接地。
在这个电路中，当光敏电阻的电阻值较小时，触点开关的接点会接通，电流会从电池的正极流向灯泡，使灯泡亮起。
当光敏电阻的电阻值较大时，触点开关的接点会断开，电流无法传导到灯泡，使灯泡熄灭。
此外，为了确保光线强度低于一定阈值时灯泡能亮起，我们可以在光敏电阻的一端接上一个可调电阻，用来调节阈值。
根据光敏电阻的电阻值和可调电阻的数值，我们可以通过调节可调电阻的大小来达到灯泡亮起的阈值。
综上所述，我们设计的这个电路能够检测室内光线强度，并根据光线强度的变化来控制灯泡的亮灭。
这个电路的设计不仅需要对电路基本原理的理解，还需要创新的思维。
可以根据题目的要求和条件进行适当的调整和改进，使电路设计更加符合实际情况和实际需求。
参加初中物理竞赛的同学们，在电路设计这一项中，需要熟练掌握电路基本原理和电路元件的特性，灵活运用创新思维，根据题目要求设计出满足功能需求的电路。
通过合理的设计和创新的思维，能够展示出自己扎实的物理基础和出色的解题能力。
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：光敏电阻特性研究二、实验原理1.光敏电阻：基于内光电效应的一种光传感器探头，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）图1 光敏电阻外观图2 光敏电阻符号图3 光敏电阻光照特性2.光敏电阻的结构和基本特性：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）可达1～10 M欧，在强光条件（100 LX流明）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧。
3.光敏电阻的原理：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6 光敏电阻伏安特性表5.光敏电阻光照特性：光敏电阻又称光导管，在特定波长的光照射下，其阻值会迅速减小。
原因：光照后产生的载流子都参与导电，从而使光敏电阻的阻值迅速下降（百兆欧到百欧）。
6.光敏电阻其他特性参数：1)暗电流、暗电阻：在一定的电压下，没有光照时，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。
2)灵敏度：灵敏度是指暗电阻与受光照射时的亮电阻的相对变化值。
3)光谱响应：是指光敏电阻在不同波长的光照下的灵敏度。
光敏电阻原理
光敏电阻原理
光敏电阻（Photoresistor）是一种光控器件，其基本原理是利
用光的照射强度对电阻值产生变化。
光敏电阻由导电材料和敏感层组成，敏感层通常是半导体材料，如硒化铟或硫化镉。
当光照射在敏感层上时，光子能量会激发半导体材料中的电子，使其跃迁到导带中，从而增加了导电能力，电阻值降低。
因此，光照强度增大时，光敏电阻的电阻值会减小。
光敏电阻的工作原理与光敏效应相关，光敏效应是光照射对物质性质产生的影响。
在光敏电阻中，光子的能量被敏感层中的电子吸收后，使电荷在材料中的移动受到影响，进而引起电阻变化。
光敏电阻通常被应用于光感应电路中，用来检测光的存在和强度。
例如，在街道照明系统中，光敏电阻可以用来控制灯光的亮度。
当周围环境变暗时，光敏电阻的电阻值增加，触发相应的电路，使灯光自动调亮。
相反，当周围环境变亮时，光敏电阻的电阻值减小，触发相应的电路，使灯光自动调暗。
除了灯光控制，光敏电阻还广泛应用于日光灯、相机曝光控制、室内照明系统、太阳能电池等领域。
它的敏感性高、响应速度快、体积小巧等特点使得它成为光控制领域中不可或缺的元件之一。
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。
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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，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载流子数目的多少。
Ⅵ.优缺点
优点
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。
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.。