光敏电阻光照特性曲线有什么含义？

光敏电阻光照特性曲线有什么含义？

光敏电阻      利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器称为光敏电阻。目前，光敏电阻应用的极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻。利用光敏电阻制成的光控开关在我们日常生活中随处可见。      当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：                                                                                    （1）   在（1）式中，e为电荷电量，为空穴浓度的改变量，   为电子浓度的改变量，   表示迁移率。      当两端加上电压U后，光电流为：                                                                                                   （2）      式中A为与电流垂直的表面，d为电极间的间距。在一定的光照度下，为恒定的值，因而光电流和电   压成线性关系。      光敏电阻的伏安特性如图2a所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，而且没有饱和现象。当然，与一般电阻一样光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。                                                      图2a   光敏电阻的伏安特性曲线                                          图2b      光敏电阻的光照特性曲线         

光敏电阻的光照特性则如图2b所示。不同的光敏电阻的光照特性是不同的，但是在大多数的情况下，曲线的形状都与图2b的结果类似。由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不适宜作线性敏感元件   ，这是光敏电阻的缺点之一。所以在自动控制中光敏电阻常用作开关量的光电传感器。            （2）光敏二极管      光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二极管，光敏二极管的伏安特性如图3所示。但光敏三极管的光电流比同类型的光敏二极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。原因是它们都能产生光生电动势，只因光电三极管的集电结在无反向偏压时没有放大作用，所以此时没有电流输出（或仅有很小的漏电流）。                                                                                                      图3   光敏二极管的伏安特性曲线                                                         光敏二极管的光照特性亦呈良好线性，这是由于它的电流灵敏度一般为常数。而光敏三极管在弱光时灵敏度低些，在强光时则有饱和现象，这是由于电流放大倍数的非线性所至，对弱信号的检测不利。故一般在作线性检测元件时，可选择光敏二极管而不能用光敏三极管。                                                                                             图4   光敏二极管的光照特性曲线                                    1、光敏电阻的特性测试                                                                                                                  图5   1.1光敏电阻的伏安特性测试      （a）按实验仪面板示意图接好实验线路，光源用标准钨丝灯将检测用光敏电阻装入待测点，连结+2--+12V电源，光源电压0--24V电源（可调）。      （b）先将可调光源调至一定的光照度，   每次在一定的光照条件下，测出加在光敏电阻上电压为+2V；+4V；+6V；+8V；+10V；+12V时电阻R1两端的电压UR，从而得到6个光电流数据，同时算出此时光   敏电阻的阻值，即。以后调节相对光强重复上述实验（要求至少在三个不同照度下重复以上实验）。      （c）根据实验数据画出光敏电阻的一族伏安特性曲线。               表1   光敏电阻伏安特性测试数据表（照度：         ）   
电压（伏）   2   4   6   8   10   12   UR（伏）                                             电阻（欧姆）                                 
     光电流                                                            表2   光敏电阻伏安特性测试数据表（照度：         ）   电压（伏）   2   4   6   8   10   12   UR（伏）                                                         
电阻（欧姆）                                       光电流                                                            表3   光敏电阻伏安特性测试数据表（照度：         ）   
电压（伏）   2   4   6   8   10   12   UR（伏）                                             电阻（欧姆）                                       光电流                                                                  1.2光敏电阻的光照特性测试      （a）按实验仪面板示意图(图5)接好实验线路，光源用标准钨丝灯将检测用光敏电阻   装入待测点，连结+2--+12V电源，光源电压0--24V电源（可调）。      （b）从UCC=0开始到UCC=12V，每次在一定的外加电压下测出光敏电阻在相对光照度从“弱光”到逐步增强的光电流数据，即：，同时算出此时光敏电阻的阻值，即：      。这里要求至少测出15个不同照   度下的光电流数据，尤其要在弱光位置选择较多的数据点，以使所得到的数据点能够绘出完整的光照特性   曲线。      表4   光敏电阻光照特性测试数据表（电压：      ）   
照度                                                                                             UR（伏）                                                                                                   光电流（安培）                                                                                                                                          表5   光敏电阻光照特性测试数据表（电压：      ）   
照度                                                                                             UR（伏）                                                                                                   光电流（安培）                                                                                                                                          表6   光敏电阻光照特性测试数据表（电压：      ）
  照度                                                                                             UR（伏）                                                                                                   光电流（安培）                                                                                                                                                （c）根据实验数据画出光敏电阻的一族光照特性曲线。   2、光敏二极管的特性测试实验                                    图6      3.1光敏二极管的伏安特性测试实验      （a）   按仪器面板示意图（图6）连接好实验线路,光源用标准钨丝灯,将待测硅光敏二极管装入待测点,光源电源电压用+0V～+24V(可调)。   
（b）   将可调光源调至一定的照度，每次在一定的照度下，测出加在光敏二极管上的反偏电压与产生的光电流的关系数据，其中光电流（   为取样电阻），以后逐步调大相对光强（3次），重复上述实   验。      表6光敏二极管伏安特性测试数据表（照度：         ）   
电压（伏）   2   4   6   8   10   12   UR（伏）                                             电阻（欧姆）                                       光电流                                                            表7光敏二极管伏安特性测试数据表（照度：         ）
  电压（伏）   2   4   6   8   10   12   UR（伏）                                             电阻（欧姆）                                       光电流                                                            表8   光敏二极管伏安特性测试数据表（照度：         ）
  电压（伏）   2   4   6   8   10   12   UR（伏）                                             电阻（欧姆）                                       光电流（安培）                                                         （c）根据实验数据画出光敏二极管的一族伏安曲线。   3.2光敏二极管的光照度特性测试   （a）   实验线路同图6。      （b）选择一定的反偏压，每次在一定的反偏压下测出光敏二极管在相对光照度为“弱光”到逐步增强的光电流数据，其中   （1.00K   为取样电阻）。这里要求至少测出3个不同的反偏电压下的数据。      表14   光敏二极管光照特性测试数据表（电压：      ）   
照度                                                                                             UR（伏）                                                                                                   光电流（安培）                                                                                                                                          表15   光敏二极管光照特性测试数据表（电压：      ）
  照度                                                                                             UR（伏）                                                                                                   光电流（安培）                                                                                                                                          表16   光敏二极管光照特性测试数据表（电压：      ）   
照度                                                                                             UR（伏）                                                                                                   光电流（安培）                                                                                                                                                （c）根据实验数据画出一族光敏二极管的一族光照特性曲线。

光敏电阻主要参数和特性   (1)光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。      (2)暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。      (3)灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值(暗电阻)与受光照射时的电阻值(亮电阻)的相对变化值。      (4   )   下图表示CdS光敏电阻的光照特性。在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之间的关系。不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电开关。      (5)光敏电阻的光谱特性光谱特性与光敏电阻的材料有关。从图中可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰值在红外区域;硫化镉、硒化镉的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。    (6)   光敏电阻的伏安特性(如上图)   在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。图中曲线1、2分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。由曲线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。 (7)光敏电阻的频率特性(如上图) 当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后，光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的时延特性。由于不同材料的光敏， 电阻时延特性不同，所以它们的频率特性也不同，如图。硫化铅的使用频率比硫化镉高得多，但多数光敏电阻的时延都比较大，所以，它不能用在要求快速响应的场合。   (8)光敏电阻的温度特性(如上图) 其性能(灵敏度、暗电阻)受温度的影响较大。随着温度的升高，其暗电阻和灵敏度下降，光谱特性曲线的峰值向波长短的方向移动。硫化镉的光电流I和温度T的关系如图所示。有时为了提高灵敏度，或为了能够接收较长波段的辐射，将元件降温使用。例如，可利用制冷器使光敏电阻的温度降低。 4   典型应用      (1)通过光照的改变，改变光敏电阻的组织，使其改变分压，从而改变灯的亮度，这是一种光敏电阻调光电路。   (2)下左图是一种简单的暗激发继电器开关电路。其工作原理是:当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发VT1导通，VT2的激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点断开，实现对外电路的控制。      (3)下右图是一种精密的暗激发时滞继电器开关电路。其工作原理是:当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升使运放IC的反相端电位升高，其输出激发VT导通，VT的激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点断开，实现对外电路的控制

光敏电阻（photocell，注意：光电池室photovoltaic   cell）又称光敏电阻器（photoresistor   or   light-dependent   resistor，后者缩写为ldr）或光导管（photoconductor），常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。 光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。