第5章光电导器件(光敏电阻).pdf

Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0光电技术第5章半导体光电导器件PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0本章知识点• 光敏电阻的工作原理• 常见光敏电阻的特性• 光敏电阻的基本偏置和噪声• 工程应用难点：•光敏电阻的工程应用分析和设计PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0半导体光电导器件：利用半导体材料的光电导效应制成的光电导效应（内光电效应）：表示材料（或器件）受到光辐射后，材料（或器件）材料的电导率发生变化PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0§5.1工作原理和结构1、原理：光敏电阻阻值对光照特别敏感，是一种典型的利用光电导效应制成的光电探测器件。

光电转换：当光照射到光电导体上，由光照产生的光生载流子在外加电场作用下，沿一定方向运动，电路中产生电流a.本征型：可用来检测可见光和近红外辐射b.非本征型（N型为主）：可以检测波长很长的辐射PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.02、结构：组成：它由一块涂在绝缘基底上的光电导材料薄膜和两端接有两个引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内电极和光电导体之间呈欧姆接触PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0三种形式⑴梳状式玻璃基底上蒸镀梳状金属膜而制成；或在玻璃基底上面蚀刻成互相交叉的梳状槽，在槽内填入黄金或石墨等导电物质，在表面再敷上一层光敏材料如图所示绝缘基底光电导体膜PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0⑵刻线式在玻璃基片上镀制一层薄的金属箔，将其刻划成栅状槽，然后在槽内填入光敏电阻材料层后制成。

其结构如下图所示PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0⑶涂膜式（夹层式）在玻璃基片上直接涂上光敏材料膜后而制成其结构如右下图所示2、光敏电阻在电路中的符号pRPDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0§5.2 主要特性参数1、光电流及增益无光照时流过器件的电流称暗电流，由入射光引起的称光电流LUPDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0增益可理解为：样品中每产生一个光生载流子所构成的流入外电路的载流子数 即：减少电极间的间距L，适当提高工作电压，对提高G值有利若G>1, 即单位时间流过器件的电荷数大于器件内光激发的电荷，从而使电流得到放大nrG t PCt= 自由载流子的寿命＝载流子在 间的有效渡越时间PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0由上式可知：①减小样品长度可以大大提高增益；②增加载流子的寿命也可提高增益。

光敏面作成蛇形，电极作成梳状是因为这样即可以保证有较大的受光表面，也可以减小电极之间距离，从而既可减小极间电子渡越时间，也有利于提高灵敏度nrG t PCt= 自由载流子的寿命＝载流子在 间的有效渡越时间PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.02.光电导灵敏度定义为光电导 与输入光照度E之比光电导（西门子S）E :照度（勒克斯lx）:入射通量（流明lm)Φ=Φ==AgAgEgS pppggSpgΦpgPDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0• 注意：灵敏度与光电增益的区别（1）灵敏度是光电导体在光照下产生光电导能力的大小2）增益指在工作状态下，各参数对光电导效应的增强能力材料特性结构参数PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.03、光电特性(P107)光电流与照度的关系：：光照指数由图可知：（1）弱光时, 与照度 成线性关系即得（2) 强光时，光电流与照度成抛物线，即得rgISUE=光r光I E1r =5.0r =PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0强光照下光电特性的分析：光照增强的同时，载流子浓度不断的增加，同时光敏电阻的温度也在升高，从而导致载流子运动加剧，因此复合几率也增大，光电流呈饱和趋势。

冷却可以改善）loglogloglogABBARREEg−−＝PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.04、伏安特性：在一定的光照下，光电流 与所加电压 的关系一定的光照下， 与 电压 的关系;相同的电压下， 与光照 的关系光I U50 100510)(VV0=ELx10Lx100Lx1000)(mAI0光I U光I EPDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0说明：（1) 光敏电阻为纯电阻，符合欧姆定律2）光照使光敏电阻发热，使得在额定功耗内工作，其最高使用电压由其耗散功率所决定，而功耗功率又和其面积大小、散热情况有关3）伏安特性曲线和负载线的交点即为 光敏电阻的工作点PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.05、温度特性：温度的变化，引起温度噪声，导致其灵敏度、光照特性、响应率等都发生变化。

为了提高灵敏度，必须采用冷却装置，尤其是杂质型半导体受温度影响更明显20 40 60 80 100T501001502000IPDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.06．前历效应指光敏电阻的时间特性与工作前“历史”有关的一种现象即测试前光敏电阻所处状态对光敏电阻特性的影响暗态前历效应：指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它突然受到光照后光电流上升的越慢程度一般，工作电压越低，光照度越低，则暗态前历效应就越重1-黑暗放置3分钟后2-黑暗放置60分钟后3-黑暗放置24小时后PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0亮态前历效应：光敏电阻测试或工作前已处于亮态，当照度与工作时所要达到的照度不同时，所出现的一种滞后现象其效应曲线如下图所示PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.07、暗电阻和暗电流：光敏电阻在黑暗时的阻值称为暗电阻，一般情况下，暗电阻都大于10兆，受光照时的阻值称为亮阻。

暗阻与亮阻的比值也可作为衡量灵敏度的高低，比值越大，灵敏度越高PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.08、噪声特性：热噪声、产生复合噪声、噪声与调制频率的关系如下所示：（1）红外：减小温漂，使信号放大，可调制较高的f （2）制冷可降低热噪声（3）恰当的偏置电路，可使信噪比最大f12NIflg0躁声f1复合躁声产生−热躁声PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.09、光谱特性：相对灵敏度与波长的关系可见光区光敏电阻的光谱特性光谱特性曲线覆盖了整个可见光区，峰值波长在515～600nm之间尤其硫化镉的峰值波长与人眼的很敏感的峰值波长（555nm）是很接近的，因此可用于与人眼有关的仪器，例如照相机、照度计、光度计等PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Copyright@2006College of Optoelectronic (CJLU) Version No: 1.0红外区光敏电阻的光谱特性注明：此特性与所用材料的光谱响应、制造工艺、掺杂浓度和使用的环境温度有关。

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