在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓,其中便有電流通過,受到適當(dāng)波長的光線照射時,電流就會隨光強的增加而變大,從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性,純粹是一個電阻器件,使用時既可加直流電壓,也可以加交流電壓。
光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作,利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。它在光線的作用下其阻值往往變小,這種現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng),因此,光敏電阻又稱光導(dǎo)管。
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,價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶,成為自由電子,同時產(chǎn)生空穴,電子—空穴對的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強,光生電子—空穴對就越多,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。
光敏電阻對光線十分敏感,其在無光照時,呈高阻狀態(tài),暗電阻一般可達1.5MΩ。當(dāng)有光照時,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)和受到光照時電阻值(亮阻)的相對變化值。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控制電路、光電計數(shù)、光電跟蹤、光控電燈、照相機的自動暴光及彩色電視機的亮度自動控制電路等場合。
它的工作原理是:
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,然后接出引線,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。光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。
在黑暗環(huán)境里,它的電阻值很高,當(dāng)受到光照時,只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度,則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶,并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴,這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目,使其電阻率變小,從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強,阻值愈低。入射光消失后,由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將逐漸復(fù)合,光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。
在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓,其中便有電流通過,受到適當(dāng)波長的光線照射時,電流就會隨光強的增加而變大,從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性,純粹是一個電阻器件,使用時既可加直流電壓,也可以加交流電壓。
光敏電阻是利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)現(xiàn)象來探測光信號的器件。它可以是單晶薄片、多晶薄片、燒結(jié)成的多晶薄膜、真空蒸發(fā)薄膜、化學(xué)淀積薄膜或濺射膜等。
光敏電阻又稱為光導(dǎo),幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成。光敏電阻的結(jié)構(gòu)和接線圖如圖所示。
光敏電阻在受到光的照射時,由于內(nèi)光電效應(yīng)使其導(dǎo)電性能增強,電阻值下降,所以流過負(fù)載電阻RL的電流及其兩端電壓也隨之變化。光線越強,電流越大,阻值也變得越低。當(dāng)光照停止時,光電效應(yīng)消失,電阻恢復(fù)原值。若把光敏電阻接成閉合回路,通過改變光照的強度就可改變回路中的電流大小,可將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
光敏半導(dǎo)體材料有硅、鍺、硫化鎘、硫化鉛、銻化銦、硒化鎘等。對于不具備發(fā)光特性的純半導(dǎo)體可以加入適量雜質(zhì)使之產(chǎn)生光電效應(yīng)特性。用來產(chǎn)生這種效應(yīng)的物質(zhì)由金屬的硫化物、硒化物、碲化物等組成,如硫化鎘、硫化鉛、硫化鉈、硫化鉍、硒化鎘、硒化鉛、碲化鉛等。光敏電阻應(yīng)用取決于它的一系列特性,如暗電流、光電流、光敏電阻的伏安特性、光照特性、光譜特性、頻率特性、溫度特性以及光敏電阻的靈敏度、時間常數(shù)和最佳工作電壓等。