光敏电阻伏安特性、光敏二极管光照特性剖析
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。
7光电二极管和光敏电阻的特性研究
7光电二极管和光敏电阻的特性研究光电二极管和光敏电阻是光电转换器件中常见的两种，可以将光信号转换为电信号，并且在不同的光照条件下表现出不同的特性。
本篇文章将深入研究这两种器件的特性。
光电二极管是一种将光能转化为电能的电子元件，其工作原理基于内照射效应，也就是当光线照射到PN结的一个极化面上时，光激发了电子从价带跃迁到导带，从而产生了电流。
光电二极管具有高灵敏度、快速响应、线性传输、宽动态范围等特点，广泛应用于光通信、测量和光功率控制等领域。
光电二极管的主要特性包括光电流、响应时间和谱响应特性。
其中，光电流是指当光照射到光电二极管上时，从结的外部产生的电流。
光电流与光强之间呈线性关系，即光强越大，光电流越大。
响应时间是指光电二极管从光刺激到输出电流达到稳定的时间，这个时间一般较短，可以达到纳秒甚至亚纳秒级别。
谱响应特性是指光电二极管对不同波长光的响应情况，它可以由光电二极管的材料特性和结构参数决定。
与光电二极管相比，光敏电阻是一种将光信号转化为电阻信号的器件。
光敏电阻的工作原理是光照射到其表面时，导致其电阻发生变化，光照强度越大，电阻值越小。
光敏电阻具有简单、成本低、响应时间短等优点，在光控制、光测量等领域有广泛应用。
光敏电阻的主要特性包括光敏电阻特性曲线、光敏电阻的光照饱和特性、响应时间和稳定性。
光敏电阻特性曲线是指光敏电阻的电阻值与入射光照强度之间的关系，一般为非线性特性。
光敏电阻的光照饱和特性是指当光照强度足够大时，光敏电阻的电阻值不再发生变化，达到饱和状态。
响应时间是指光敏电阻由无光状态切换到有光状态，并且电阻值达到稳定的时间，一般较短。
稳定性是指光敏电阻的电阻值在长时间使用过程中是否稳定，不发生明显的漂移。
在实际应用中，可以根据具体的需求选择光电二极管或光敏电阻。
如果需要高灵敏度、快速响应和线性传输特性时，可以选择光电二极管；如果对成本、响应时间和简单性要求较高时，可以选择光敏电阻。
无论选择哪种器件，都需要根据具体的应用需求来设计和搭配其他电路元件。
【精选】实验二光敏二极管特性实验
实验二光敏二极管特性实验一:实验原理:光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。
无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。
当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。
光敏二极管结构见图(6)。
二:实验所需部件:光敏二极管、稳压电源、负载电阻、遮光罩、光源、电压表(自备4 1/2位万用表).、微安表三:实验步骤:按图(7)接线,注意光敏二极管是工作在反向工作电压的。
由于硅光敏二极管的反向工作电流非常小，所以应提高工作电压，可用稳压电源上的+10V。
1、暗电流测试用遮光罩盖住光电器件模板,电路中反向工作电压接±12V,打开电源，微安表显示的电流值即为暗电流，或用4 1/2位万用表200mV档测得负载电阻RL上的压降V暗，则暗电流L暗=V暗/RL。
一般锗光敏二极管的暗电流要大于硅光敏二极管暗电流数十倍。
可在试件插座上更换其他光敏二极管进行测试比较。
2、光电流测试:取走遮光罩，读出微安表上的电流值,或是用4 1/2位万用表200mv档测得RL上的压降V光,光电流L光=V光/RL。
3、灵敏度测试:改变仪器照射光源强度及相对于光敏器件的距离，观察光电流的变化情况。
4、光谱特性测试:不同材料制成的光敏二极管对不同波长的入射光反应灵敏度是不同的。
由图（8）可以看出，硅光敏二极管和锗光敏二极管的响应峰值约在80~100μm，试用附件中的红外发射管、各色发光LED、光源光、激光光源照射光敏二极管，测得光电流并加以比较。
图（8）光敏管的伏安特性曲线图（9）光敏二极管的光谱特性曲线注意事项:本实验中暗电流测试最高反向工作电压受仪器电压条件限制定为±12V （24V），硅光敏二极管暗电流很小，不易测得。
光敏管的应用-----光控电路一:实验目的:了解光敏管在控制电路中的具体应用。
光敏电阻种类和特点
光敏电阻种类和特点
光敏电阻是一种特殊的电阻，它的电阻值会随着光照强度的变化而发生改变。
光敏电阻通过光敏效应来实现光电转换，将光能转化为电能，而光敏电阻的特点主要表现在以下几个方面。
1.种类
根据光敏电阻的材料和工作原理不同，可以分为多种不同的类型。
其中常见的有硫化镉电阻、硫化锌电阻、碲化铋电阻、硒化银电阻等。
2.特点
光敏电阻具有以下几个特点：
(1)灵敏度高：光敏电阻对光的响应速度非常快，能够在微弱的光照下产生响应，因此具有很高的灵敏度。
(2)阻值变化范围大：光敏电阻的阻值可以根据光照强度的变化而发生很大的变化，这种变化范围可以达到几十倍甚至几百倍。
(3)频率响应范围窄：由于光敏电阻的内部构造和工作原理的限制，它对光照强度的响应是有一定的延迟的，因此其频率响应范围相对较窄。
(4)温度稳定性差：光敏电阻的阻值会随着温度的变化而发生变化，
因此其温度稳定性相对较差。
3.应用
光敏电阻广泛应用于光控开关、光电测量、光电转换、光电传感器、光电导航、光电通讯等领域。
在自动控制、电子仪器、机电一体化等方面也有着广泛的应用。
光敏电阻的种类和特点多种多样，具有灵敏度高、阻值变化范围大等特点，应用范围广泛。
随着科技的不断发展，光敏电阻的应用前景也会越来越广阔。
光敏二极管和光敏电阻的工作原理
光敏二极管和光敏电阻都是基于半导体材料的光电器件，它们的工作原理基本相同，都是基于半导体的光电效应。
当光敏二极管或光敏电阻受到光照时，半导体材料中的电子吸收光子的能量，从价带跃迁到导带，从而产生电子-空穴对。
这些电子和空穴在电场的作用下，分别向相反的方向运动，形成光电流。
光敏二极管和光敏电阻的区别在于它们的结构和工作方式不同。
光敏二极管是一种具有PN结结构的半导体器件，它的PN结面积比普通二极管要大。
当光照射到光敏二极管的PN结时，PN结中的电子-空穴对数量增加，光电流也随之增大，从而实现了对光信号的检测。
光敏电阻是一种由半导体材料制成的电阻器，它的电阻值随着光照强度的变化而变化。
当光照射到光敏电阻时，半导体材料中的电子-空穴对数量增加，电阻值减小，从而实现了对光信号的检测。
光敏二极管和光敏电阻都具有很高的灵敏度和响应速度，广泛应用于各种光检测和光控制系统中。
700234光敏传感器光电特性研究(实验34) (2)
光敏传感器光电特性研究实验报告【一】实验目的及实验仪器实验目的1.了解光敏电阻的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线。
2.了解硅光电池的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线。
3.了解硅光敏二极管的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线。
4.了解硅光敏电阻三极管的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线。
实验仪器FD-LS-B型光敏传感器光电特性实验仪，仪器由光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池4种光敏传感器及可调电源、电阻箱、数字电压表等组成。
【二】实验原理及过程简述实验原理1.光敏传感器的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。
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选择电参数的重要依据。
光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管的伏安特性典型曲线如图5-34-1、图5-34-2、图5-34-3、图5-34-4所示。
从上述4种光敏器件的伏安特性可以看出，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。
光敏二极管的伏安特性和光敏三极管的伏安特性类似，但光敏三极管的光电流比同类型的光敏二极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。
硅光电池在零偏置时，流过PN结的电流I=Ip(反相光电流)，故硅光电池在零偏置无光照时，输出电压为0，只有在硅光电池处于负偏置时，流过PN结的电流I=Ip-Is(反相饱和电流)=0，才能使硅光电池的输出电压为零。
在一定的光照度下，硅光电池的伏安特性呈非线性。
2.光敏传感器的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。
光敏二极管与光敏电阻有何相同点和不同点
光敏二极管与光敏电阻有何相同点和不同点
相同点二极管
光敏二极管和光敏电阻的不同点
1、功能不同
光敏电阻，是利用半导体材料和其他材料的光特性实现可变电阻的功能，而光敏二极管，是利用半导体材料的光特性实现二极管的开关功能。
2、材料不同
虽然有些时候两者用同样的材料如硅，砷化镓，但是光敏电阻的材料范围比光敏二极管的更广。
3、参数不同
光敏电阻，标称电阻值、使用环境温度（最高工作温度）、测量功率、额定功率、标称电压（最大工作电压）、工作电流、温度系数、材料常数、时间常数等，而光敏二极管，最高工作电压，暗电流，光电流，光电灵敏度、响应时间、结电容和正向压降等。
4、结构不同
光敏电阻，只需要两个电极就行了，而光敏二极管，两个电极间要求能够形成一个PN结，而且为了加大导通电流，把一个电极的面积设计的很大，另一个相对很小。
光敏电阻知识点总结
光敏电阻知识点总结一、工作原理光敏电阻的工作原理主要是基于半导体在光照下电阻发生变化的特性。
在暗光条件下，光敏电阻的电阻值较大；而在强光照射下，电阻值则会减小。
这是因为在光照条件下，半导体中的电子受光子激发，会从价带跃迁至导带，造成导电性能的增加。
因此，光敏电阻的电阻值与环境光照强度成反比，当光照强度增加时，电阻值减小，当光照强度减小时，电阻值增加。
二、特性1、感光特性：光敏电阻属于感光元件，能够根据光照强度的变化来改变自身的电阻值。
2、响应速度快：光敏电阻对光照的变化具有较快的响应速度，当环境光照发生变化时，它的电阻值可以迅速调整。
3、线性特性：光敏电阻在一定范围内，其电阻值与光照强度成线性关系。
4、温度特性：光敏电阻的温度特性较强，温度升高会导致电阻值减小，而温度降低则会导致电阻值增加。
5、稳定性高：在一定的工作条件下，光敏电阻的稳定性较高，能够长时间保持其性能稳定。
三、应用领域1、光控开关：光敏电阻可以应用在光控开关中，根据光照强度的变化来控制开关的状态。
2、光敏灯控：光敏电阻可以应用在光敏灯控系统中，根据环境光照强度的变化来控制灯光的亮度。
3、光敏电子设备：光敏电阻也被广泛应用于光敏电子设备中，如光敏传感器、光敏探测器等。
4、环境检测：光敏电阻可以用于环境光照强度的检测，例如用于户外环境光照强度监测等。
5、照相器件：光敏电阻也可以应用在照相器件中，例如测光装置等。
总结：光敏电阻作为一种能够感应光照强度变化的敏感元件，具有很高的实用价值。
它的工作原理简单，特性稳定，应用领域广泛，因此在工程和电子领域中得到了广泛的应用。
未来，随着智能化、自动化领域的不断拓展，光敏电阻将会有更广阔的发展前景。
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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。
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。
掌握光敏传感器基本特性的测量方法，为合理应用光敏传感器打好基础。
本实验主要是研究光敏电阻、光敏二极管的基本特性。
（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，其工作过程为，当光敏电阻受到光照时，发生内光电效应，光敏电阻电导率的改变量为：
n p e n e p μ∙∙∆+μ∙∙∆=σ∆ （1）
在（1）式中，e 为电子电荷量，p ∆为空穴浓度的改变量，n ∆为电子浓度的改变量，
μ表示迁移率。
当两端加上电压U 后，光电流为：
U d
A
I ph ∙σ∆∙=
（2） 式中A 为与电流垂直的表面积，d 为电极间的间
距。
在一定的光照度下，σ∆为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。
光敏电阻的伏安特性如图a 5所示，不同的光强以得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。
光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，而且没有饱和现象。
当然，与一般电阻一样光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。
(2）光敏二极管：
光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二
极管，如图a 7所示。
零偏压时，光敏二极管有光电流输出。
光敏二极管的光照特性亦呈良好线性，如图c 7。
光敏二极管的的电流灵敏度一般为常数。
一般在作线性检测元件时，选择光敏二极管。
实验（一）光敏电阻的伏安特性测试
【实验目的】
１．了解内光效应。
２．通过实验掌握光敏电阻工作原理。
３．了解光敏电阻的基本特性，测出它的伏安特性曲线曲线。
【实验仪器】
FB815型光敏传感器光电特性设计性实验仪，万用电表一只，导线若干。
【实验步骤】
1、按实验仪面板示意图8接好实验线路，
光源用标准钨丝灯。
将检测用光敏电阻 装入待测点，连结12V ~2V ++电源，光源电压V 12~0电源（可调）。
2、 先将可调光源调至一定的光照度， 每次
在一定的光照条件下，测出电源电压为：
12V
10V, 8V, 6V, 4V, 2V,++++++时电阻1R 两端的电压R U ，从而得到6个光电流数据
0k Ω
0.1U I R
ph =
，同时算出此
时光敏电阻的阻值，即Ph
R
cc g I U U R -=。
以后调节相对光强重复上述实验（要求至少在
三个不同照度下重复以上实验）。
3、根据实验数据画出光敏电阻的一族伏安特性曲线。
实验（二）光敏二极管的光照度特性测试【实验目的】
１．了解光敏二极管的工作原理。
２．了解硅光敏二极管的基本特性，并测出它的光照特性曲线。
【实验仪器】
FB815型光敏传感器光电特性设计性实验仪，万用电表一只，导线若干。
【实验步骤】
1、按实验仪面板示意图１０接好实验线路。
2、选择一定的偏压，每次在一定的偏压下测出光敏二极管在相对光照度为“弱光”到逐步增强的光电流数据，其中k Ω
00.1U I R
ph
（k Ω00.1为取样电阻）。
这里要求至少测出3个不同的反偏电压下的数据。
3、根据实验数据画出光敏二极管的一族光照特性曲线。
FB815型光敏传感器光电特性设计性实验仪，其结构如图1所示。
该实验仪由光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池四种光敏传感器及可调电源、电阻箱（自备）、数字万用表，九孔接线板与光学暗箱所组成。
具体介绍如下。
1.光学暗箱(见图2)：
光学暗箱的大小为3
mm 110280360⨯⨯，中间位置是九孔实验板，学生可以在上面按自己的需要搭建实验电路，在箱子的左里边有编号821L ,L ,L ⋯的接线孔，从里面直接连到箱子左侧的外面，实验时将外用电源，测量万用表及变阻箱通过不同的接线口接入箱
里的实验电路，当箱子密封以后，里面就与外界完全隔绝，工作时照明光路是置于暗箱中进行，从而消除杂散光对实验的影响。
图2是暗箱分布示意图。
2 . JK--30工作电源(见图3)：
本实验仪配有JK--30工作电源，图3为专用电源面板功能分布图。
主要提供两路工作电压，一路光电源输出，供白帜灯发光，电压V 12~0可变，另一路传感器工作电源，有
12V 10V, 8V, 6V, 4V, 2V,±±±±±±等量值变化，以保证实验的不同需要。
光敏传
感器的照度可以通过调节可调光源的电压或改变光源与传感器之间的距离来调节。
3. 其他实验配件(见图4)：
【附录1】FB815光敏传感器光电特性实验仪相对照度（Lux）参考表
【附录2】九孔实验板插亏孔距离参考
【思考题】
1.光敏传感器感应光照有一个滞后时间，即光敏传感器的响应时间，如何来测试光敏传
感器的响应时间？
2.光照强度与距离的关系，验证光照强度与距离的平方成反比（把实验装置近似为点光
源）。