1)结构与原理
光敏电阻的结构很简单,如图8.13(a)所示,在玻璃底板上均匀地涂上一层半导体材料,半导体的两端装上金属电极,然后压入塑料封装体内。如果把光敏电阻连接到外电路中,在外加电压作用下,用光照射就能改变电路中电流的大小。图8.13(b)所示是接线电路。
图8.13 光敏电阻的结构及原理
光敏电阻在受到光照后,由于内光电效应的作用,使其导电性能增强,电阻值R下降,所以流过负载电阻RL的电流及两端电压也随之增大。光照越强,电流越大。当光照停止时,光电效应消失,电阻又恢复原值,因而光敏电阻可将光信号转换为电信号。
2)光敏电阻的特性
(1)暗电阻、明电阻与光电流
光敏电阻在无光照时的阻值称为暗电阻,此时流过的电流为暗电流;而在有光照时的电阻为明电阻,此时的电流为明电流。明电流与暗电流之差为光电流。
暗电阻越大,明电阻越小,光敏电阻的灵敏度越高。光敏电阻的暗电阻的阻值一般在兆欧数量级,明电阻在几千欧以下,暗电阻与明电阻之比为102~106。
(2)伏安特性
光敏电阻的伏安特性如图8.14所示,所加电压越高,光电流越大,且没有饱和现象。
图8.14 光敏电阻的伏安特性
(3)光照特性
光敏电阻的光照特性用于描述光电流I和光照强度之间的关系,如图8.15所示。绝大多数光敏电阻的光照特性曲线是非线性的,因此,不宜作线性测量元件,一般用作开关式的光电转换器。
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图8.15 光敏电阻的光照特性
不同光敏电阻的光照特性是不相同的。
(4)光谱特性
对于不同波长的光,光敏电阻的灵敏度是不同的。图8.16所示是几种常用光敏材料的光谱特性。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与光源的种类结合起来考虑。
图8.16 光敏电阻的光谱特性
(5)响应时间和频率特性
实验证明,光敏电阻的光电流不能随着光照量的改变而立即改变,而是有一定的惰性,用时间常数τ来描述。τ越小,响应越迅速。大多数光敏电阻的时间常数都较大,这是它的不足之一。
图8.17所示是光敏电阻的频率特性,硫化铅的使用频率范围最大。
图8.17 光敏电阻的频率特性
(6)温度特性
随着温度升高,光敏电阻的暗电阻和灵敏度均下降,同时温度变化也影响其光谱特性曲线。如图8.18所示,由硫化铅的光谱温度特性曲线可以看出,峰值随温度上升向波长短的方向移动。因此,采用制冷措施,可提高光敏电阻的灵敏度,并能接收较长波段的红外辐射。
图8.18 硫化铅光敏电阻的光谱温度特性
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