光敏电阻及其应用
18页1、光敏电阻及其应用报告人:张志远光敏电阻的定义 光敏电阻又称光电导管。它是利用半导体 的内光电效应制成的光敏元件。所谓内光 电效应是指半导体材料在光线辐射作用下 改变其导电率的一种光电效应。相对而言 ,外光电效应是指金属表面受光照后发射 电子的一种现象,各种发光管都具有这种 现象。光敏电阻是一种典型的光电导器件。所谓光电导 效应是表示材料(或器件)受到光辐射后,材料(或 器件)的电导率发生变化。光敏电阻和其它半导体 光电器件相比有以下特点:1.光谱响应范围宽。根据光电导材料的不同,光谱响应 可从紫外光、可见光、近红外扩展到远红外,尤其对红光 和红外辐射有较高的响应度。2.工作电流大,可达数毫安。3.所测光强范围宽,既可测强光也可测弱光。4.灵敏度高,光导电增益大于1。5.偏置电压低,无极性之分,使用方便。其缺点是在强 光照射下光电转换线性较差。光电驰豫过程较长,频率响 应很低。光敏电阻的分类有两种分类方法: (1)按半导体材料分:a.本征型光敏电阻;b.掺杂型 光敏电阻。后者性能稳定,特性较好,故目前大 都采用它。 (2)按光谱特性及最佳工作波长范围分: a.对紫外光敏感的光敏感电阻,如
2、硫化镉和硒 化镉等。b.对可见光敏感的光敏电阻,如硫化铊等。对 红外光敏感的光敏电阻,如硫化铅等。光敏电阻的原理图1所示为光敏电阻的工作原理图中在光敏电 阻的两极间加上一定电压V,当光照射在光敏电阻 上时,其内部被束缚的电子吸收光子能量成为自 由电子,并留下空穴。光激发的电子空穴对在 外电场的作用下同时参与导电,从而改变了光敏 电阻的导电性能。随着光强的增加其导电性能变好即光敏电阻的 电导率增加,流过其内的电流(光电流)增加,其 本身的电阻值减小。随着光强的减小,其导电性 能变坏,即光敏电阻的电导率减小,流过其内的 电流(光电流)减小,其本身的电阻值增加。根据热平衡状态下半导体电导率公式,可推 算出在光辐射作用下产生的光电流:式中,qN是光电子形成的内部电流,V是光敏电阻两端电压,L是光电 导体的长度,np是光辐射下每单位时间产生N个电子-空穴对的各自 寿命,np分别是电子和空穴的迁移率。由此可见,光敏电阻的光电流与入射的光子数、量子效率和光电导体 长度L以及加在其两端的电压大小等因素有关。其电流大小与L的平方 成反比,因此在设计光敏电阻时,常设法将L减小,使光电流增大。光敏电阻的特性
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