光敏電阻器原理及檢測方法

王彥華，劉希璐

（商丘職業技術學院，河南 商丘 476000）

光敏電阻是用硫化隔或硒化隔等半導體材料制成的特殊電阻器，其工作原理是基于內光電效應。光照愈強，阻值就愈低，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。光敏電阻對光線十分敏感，其在無光照時，呈高阻狀態，暗電阻一般可達1.5 MΩ。光敏電阻的特殊性能，隨著科技的發展將得到極其廣泛應用。

1 結構原理及參數

1.1 結構原理

光敏電阻是用硫化隔或硒化隔等半導體材料制成的特殊電阻器，表面還涂有防潮樹脂，具有光電導效應。光敏電阻的工作原理是基于內光電效應，即在半導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成光敏電阻。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。

半導體的導電能力取決于半導體導帶內載流子數目的多少。當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帶，成為自由電子，同時產生空穴，電子—空穴對的出現使電阻率變小。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—空穴對逐漸復合，電阻也逐漸恢復原值，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，暗電阻一般可達1.5 MΩ。當有光照時，材料中激發出自由電子和空穴，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情況下是非線性的，只有在微小的范圍內呈線性，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1 500：1，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、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。

1.2 光敏電阻的主要參數

（1）光電流、亮電阻

光敏電阻器在一定的外加電壓下，當有光照射時，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(用照度計測量光的強弱，其單位為拉克斯lx)條件下測得的電阻制。

（2）暗電流、暗電阻

光敏電阻在一定的外加電壓下，當沒有光照射的時候，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（照度為0lx）的電阻值，由于暗阻隨關閉光源的時間增長而增加，所以規定在關閉電源30 s 后測量暗電阻值。

（3）靈敏度

靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。

（4）時間常數

指光敏電阻器從光照躍變開始到穩定亮電流的63﹪時所需的時間，這是光敏電阻器的延時現象，也稱慣性。

2 光敏電阻的特性

2.1 光敏電阻的光照特性

光敏電阻的光照特性是指在一定外加電壓下，光敏電阻的光電流和光通量之間的關系。不同類型光敏電阻光照特性不同，但光照特性曲線均呈非線性。因此，其不宜作定量檢測元件，這是光敏電阻的不足之處。一般在自動控制系統中用作光電開關。

2.2 影響光敏電阻光譜特性的因素

硫化鉛光敏電阻在較寬的光譜范圍內均有較高的靈敏度，峰值在紅外區域；硫化鎘、硒化鎘的峰值在可見光區域。因此，在選用光敏電阻時，應把光敏電阻的材料和光源的種類結合起來考慮，才能獲得滿意的效果。

2.3 光敏電阻的伏安特性

在一定照度下，加在光敏電阻兩端的電壓與電流之間的關系稱為伏安特性。在給定偏壓下,光照度較大，光電流也越大。在一定的光照度下，所加的電壓越大，光電流越大，而且無飽和現象。但是電壓不能無限地增大，因為任何光敏電阻都受額定功率、最高工作電壓和額定電流的限制。超過最高工作電壓和最大額定電流，可能導致光敏電阻永久性損壞。

2.4 光敏電阻的頻率特性

當光敏電阻受到脈沖光照射時，光電流要經過一段時間才能達到穩定值，而在停止光照后，光電流也不立刻為零，這就是光敏電阻的時延特性。由于不同材料的光敏，電阻時延特性不同，所以它們的頻率特性也不同。硫化鉛的使用頻率比硫化鎘高得多，但多數光敏電阻的時延都比較大，所以，其不能用在要求快速響應的場合。如圖1 所示是光控報警電路，可監視學習環境的亮度。當光線較亮時，光敏電阻值很小，調整微調電位器RP 使三極管VT1 基極電壓較低，則三極管VT1 和VT2 不能導通，蜂鳴器不鳴叫。若環境光線變暗，光敏電阻器的電阻值變大，三極管VT1 基極電壓升高，三極管VT1 和VT2 都導通，蜂鳴器發出鳴叫，提醒人們打開電燈。調整微調電位器RP可以改變蜂鳴器開始鳴叫的照度，微調電位器RP 的阻值越小，蜂鳴器開始發聲時的照度要求就越高。

圖1 光控報警電路

3 光敏電阻的選擇

根據電路的具體要求，選擇暗阻、亮阻合適的光敏電阻，一般選擇暗電阻大的光敏電阻器，并且暗阻和亮阻相差越大越好。當將光敏電阻接入電路后受到光照時和不受到光照時，電路反應的靈敏度要符合電路的要求，選用光敏電阻的額定功率要大于其在電路實際消耗的功率。

4 光敏電阻的檢測

（1）用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住，此時萬用表的指針基本保持不變，阻值接近無窮選擇大。此值越大說明光敏電阻性能越好；若此值很小或接近為零，說明光敏電阻損壞，不能使用。

（2）將一光源對準光敏電阻的透光窗口，此時萬用表的指針應有較大幅度的向右擺動，阻值明顯減小，此值越小說明光敏電阻性能越好。若此值很大甚至無窮大，說明光敏電阻內部開路損壞，不能使用。

（3）將光敏電阻透光窗口對準入射光線，用小黑紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動，使其間斷受光，此時，萬用表指針應隨黑紙片的晃動而左右擺動，如果萬用表指針始終停在某一位置，不隨紙片晃動而擺動，說明光敏電阻損壞。

5 結束語

根據光敏電阻的特性和使用環境不同，選用不同種類和不同型號光敏電阻，以滿足我們不同的工作需要。

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