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光敏電阻介紹
大家有沒有想過為什么路燈白天不亮，天一黑就自動(dòng)亮了呢？這其中涉及到一個(gè)元器件--光敏電阻，今天讓小編來給大家介紹光敏電阻介紹。
光敏電阻介紹
光敏電阻（Photoresistor 或 Light-Dependent Resistor，簡(jiǎn)稱 LDR）是一種特殊的電阻器，其電阻值會(huì)因入射光線的強(qiáng)度而發(fā)生變化。它們通常由半導(dǎo)體材料制成，如硫化鎘（CdS）、硒（Se）、硫化鋁（AlSx）、硫化鉛（PbSx）和硫化鉍（BiSx），并利用內(nèi)光電效應(yīng)來工作。當(dāng)沒有光線照射到光敏電阻上時(shí)，它們的電阻值較高，通常在千歐姆級(jí)別。一旦有光線照射，特別是特定波長(zhǎng)的光，光敏電阻內(nèi)部的半導(dǎo)體材料會(huì)產(chǎn)生自由電子和空穴對(duì)，這些載流子會(huì)在外加電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)，導(dǎo)致電阻值迅速降低。因此，光敏電阻能夠用于檢測(cè)光線的存在與否，并在光控電路和光信號(hào)檢測(cè)電路中有廣泛應(yīng)用。
光敏電阻的外部可能有一層透明的樹脂防潮膜或者金屬管殼進(jìn)行封裝，以保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)并防止水分侵入。在電路設(shè)計(jì)中，光敏電阻可以用作傳感器，通過與外部元件（如電阻器和三極管）串聯(lián)或并聯(lián)來控制電路的狀態(tài)。例如，在路燈的控制電路中，光敏電阻可以感知環(huán)境的光照強(qiáng)度，并根據(jù)這個(gè)信息來調(diào)節(jié)電燈的開閉。當(dāng)光敏電阻的電阻值降至一定水平時(shí)，它可以觸發(fā)電路中的三極管導(dǎo)通，從而點(diǎn)亮燈泡。
規(guī)格型號(hào)
通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般光敏電阻器結(jié)構(gòu)如右圖所示。
光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示
光敏電阻常用硫化鎘（CdS）制成。它分為環(huán)氧樹脂封裝和金屬封裝兩款，同屬于導(dǎo)線型（DIP型），環(huán)氧樹脂封裝光敏電阻按陶瓷基板直徑分為3mm、4mm、5mm、7mm、11mm、12mm、20mm、25mm 。
原理
工作原理
光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到一定波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增大而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。
結(jié)構(gòu)原理
光敏電阻是用硫化隔或硒化隔等半導(dǎo)體材料制成的特殊電阻器，表面還涂有防潮樹脂，具有光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)，即在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。
半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子—空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子—空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子—空穴對(duì)逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。
光敏電阻對(duì)光線十分敏感，其在無光照時(shí)，呈高阻狀態(tài)，暗電阻一般可達(dá)1.5MΩ。當(dāng)有光照時(shí)，材料中激發(fā)出自由電子和空穴，其電阻值減小，隨著光照強(qiáng)度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1KΩ以下。
光敏電阻器的光照特性在大多數(shù)情況下是非線性的，只有在微小的范圍內(nèi)呈線性，光敏電阻器的電阻值有較大的離散性（電阻變化、范圍大無規(guī)律）。
光敏電阻器的靈敏度是指光敏電阻器不受到光照是的電阻值（暗阻）和受到光照時(shí)電阻值（亮阻）的相對(duì)變化值。光敏電阻的暗阻和亮阻間阻值之比約為1500：1，暗阻值越大越好，使用時(shí)給其施加直流或交流偏壓，MG型光敏電阻器適用于可見光。其主要用于各種自動(dòng)控制電路、光電計(jì)數(shù)、光電跟蹤、光控電燈、照相機(jī)的自動(dòng)暴光及彩色電視機(jī)的亮度自動(dòng)控制電路等場(chǎng)合。
光敏電阻的分類
根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：
紫外光敏電阻
對(duì)紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測(cè)紫外線。
紅外光敏電阻
主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。
可見光光敏電阻
包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測(cè)器”，極薄零件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。
光敏電阻選型參數(shù)
1、光電流、亮電阻
光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時(shí)，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。
2、暗電流、暗電阻
光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時(shí)候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示(用照度計(jì)測(cè)量光的強(qiáng)弱，其單位為拉克斯lx)。
3、靈敏度
靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗電阻）與受光照射時(shí)的電阻值（亮電阻）的相對(duì)變化值。
4、光譜響應(yīng)
光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長(zhǎng)的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長(zhǎng)下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。
5、光照特性
光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。
6、最大工作電壓
最大工作電壓限制了加在光敏電阻兩端的電壓。
7、最大功耗
最大功耗表示光敏電阻所能耗散的最大功率。
8、回應(yīng)時(shí)間
光敏電阻的阻值在不同光照強(qiáng)度下的阻值變化需要反應(yīng)時(shí)間，通常都在30mS左右，所以光敏電阻不適合高速變化的光信號(hào)。
光敏電阻的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
1、其光譜響應(yīng)范圍相當(dāng)寬；
2、工作電流大，可達(dá)數(shù)毫安；
3、所測(cè)光強(qiáng)范圍寬，既可測(cè)強(qiáng)光，也可測(cè)弱光；
4、體積小、質(zhì)量輕，靈敏度高，光導(dǎo)電增益大于1；
5、偏置電壓低，無極性之分，使用方便。
缺點(diǎn)
1、在強(qiáng)光照射下光電轉(zhuǎn)換線性較差;
2、光電馳豫過程較長(zhǎng)，馳豫過程即光照后，半導(dǎo)體的光電導(dǎo)隨光照時(shí)間逐漸上升，經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)定態(tài)值.光照停止后，光電導(dǎo)逐漸下降;
3、頻率響應(yīng)(器件檢測(cè)變化很快的光信號(hào)的能力)很低，受溫度影響較大，響應(yīng)速度不快，在ms到s之間，延遲時(shí)間受入射光的光照度影響。
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