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,其工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。光照愈強(qiáng),阻值就愈低,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。光敏電阻的特殊性能,隨著科技的發(fā)展將得到極其廣泛應(yīng)用。
光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器,又稱為光電導(dǎo)探測(cè)器;入射光強(qiáng),電阻減小,入射光弱,電阻增大。還有另一種入射光弱,電阻減小,入射光強(qiáng),電阻增大。
光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換(將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化)。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器,它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器對(duì)光的敏感性(即光譜特性)與人眼對(duì)可見光(0.4~0.76)μm的響應(yīng)很接近,只要人眼可感受的光,都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí),都用白熾燈泡(小電珠)光線或自然光線作控制光源,使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。
根據(jù)光敏電阻的光譜特性,可分為三種光敏電阻器:紫外光敏電阻器、紅外光敏電阻器、可見光光敏電阻器。
光敏電阻的工作原理和作用
你是否知道光敏電阻的定義嗎,所謂的光敏電阻(photocell又稱光敏電阻器(photoresistor or light-dependent resistor,后者縮寫為ldr)或光導(dǎo)管(photoconductor),常用的制作材料為硫化鎘,另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下,其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電,在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng),電子奔向電源的正極,空穴奔向電源的負(fù)極,從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。下面為大家介紹下光敏電阻原理,希望大家能夠了解更多相關(guān)知識(shí)。
光敏電阻的工作原理
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。
光敏電阻的作用
光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換(將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化)。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器,它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器對(duì)光的敏感性(即光譜特性)與人眼對(duì)可見光(0.4~0.76)μm的響應(yīng)很接近,只要人眼可感受的光,都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí),都用白熾燈泡(小電珠)光線或自然光線作控制光源,使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。
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。 可見光敏電阻具有靈敏度高,反應(yīng)速度快,
穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)嗎,根據(jù)光敏電阻的這個(gè)特性,可用它來設(shè)計(jì)光控可調(diào)光電路,光控開關(guān)等。
1、暗電阻、亮電阻
光敏電阻在室溫和全暗條件下測(cè)得的穩(wěn)定電阻值稱為暗電阻,或暗阻。此時(shí)流過的電流稱為暗電流。例如MG41-21型光敏電阻暗阻大于等于0.1M。
光敏電阻在室溫和一定光照條件下測(cè)得的穩(wěn)定電阻值稱為亮電阻或亮阻。此時(shí)流過的電流稱為亮電流。MG41-21型光敏電阻亮阻小于等于1k。 亮電流與暗電流之差稱為光電流。 顯然,光敏電阻的暗阻越大越好,而亮阻越小越好,也就是說暗電流要小,亮電流要大,這樣光敏電阻的靈敏度就高。
2、伏安特性 在一定照度下,光敏電阻兩端所加的電壓與流過光敏電阻的電流之間的關(guān)系,
稱為伏安特性。
3、光電特性
光敏電阻的光電流與光照度之間的關(guān)系稱為光電特性。如圖2.6.3所示,光敏電阻的光電特性呈非線性。因此不適宜做檢測(cè)元件,這是光敏電阻的缺點(diǎn)之一,在自動(dòng)控制中它常用做開關(guān)式光電傳感器。
4、光譜特性
對(duì)于不同波長(zhǎng)的入射光,光敏電阻的相對(duì)靈敏度是不相同的。各種材料的光譜特性如圖2.6.4所示。從圖中看出,硫化鎘的峰值在可見光區(qū)域,而硫化鉛的峰值在紅外區(qū)域,因此在選用光敏電阻時(shí)應(yīng)當(dāng)把元件和光源的種類結(jié)合起來考慮,才能獲得滿意的結(jié)果。
5、頻率特性
當(dāng)光敏電阻受到脈沖光照時(shí),光電流要經(jīng)過一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)值,光照突然消失時(shí),光電流也不立刻為零。這說明光敏電阻有時(shí)延特性。由于不同材料的光敏電阻時(shí)延特性不同,所以它們的頻率特性也不相同。圖2.6.5給出相對(duì)靈敏度Kr,與光強(qiáng)變化頻率f之間的關(guān)系曲線,可以看出硫化鉛的使用頻率比硫化鉈高的多。但多數(shù)光敏電阻的時(shí)延都較大,因此不能用在要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合,這是光敏電阻的一個(gè)缺陷。
光敏電阻 的檢測(cè):
光敏電阻隨入射光線的強(qiáng)弱其對(duì)應(yīng)的阻值變化不是線性的,也就不能用它作光電的線性變換,這是使用者應(yīng)注意的地方。初學(xué)者可購(gòu)置一只光敏電阻器(MG45型),在夜間點(diǎn)一盞60~100W的白熾燈,用萬用表直接測(cè)量光敏電阻器的阻值。測(cè)量時(shí),應(yīng)把光敏電阻對(duì)著白熾燈的光,再逐漸拉開與燈的距離(由近到遠(yuǎn)),觀察萬用表指示的阻值變化,可以直觀驗(yàn)證光敏電阻的特牲,以加深對(duì)它的感性認(rèn)識(shí)。
常用的光敏電阻器型號(hào)有密封型的MG41、MG42、MG43和非密封型的MG45(售價(jià)便宜)。它們的額定功率均在200mW以下。