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六月 3 2020

光敏电阻的工作原理与结构


目录

1.工作原理
2.结构

  光敏电阻是一种特殊的电阻,简称光电阻,又名光导管,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。光敏电阻除具灵敏度高,反应速度快,光谱特性及r值一致性好等特点外,在高温,多湿的恶劣环境下,还能保持高度的稳定性和可靠性。下面将介绍其的原理:

光敏电阻

光敏电阻

  1.工作原理

  光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线,将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻,为了增加灵敏度,两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极,接出引线,封装在具有透光镜的密封壳体内,以免受潮影响其灵敏度。

  入射光消失后,由光子激发产生的电子—空穴对将复合,光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压,其中便有电流通过,受到一定波长的光线照射时,电流就会随光强的增大而变大,从而实现光电转换。光敏电阻没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。

工作原理图

  光敏电阻的工作原理图

  在黑暗的环境下,它的阻值很高;当受到光照并且光辐射能量足够大时,光导材料禁带中的电子受到能量大于其禁带宽度ΔEg 的光子激发,由价带越过禁带而跃迁到导带,使其导带的电子和价带的空穴增加,电阻率变小。

  当光照射到光电导体上时,若光电导体为本征半导体材料,而且光辐射能量又足够强,光导材料价带上的电子将激发到导带上去,从而使导带的电子和价带的空穴增加,致使光导体的电导率变大。为实现能级的跃迁,入射光的能量必须大于光导体材料的禁带宽度Eg,即

公式

  式中ν和λ—入射光的频率和波长。

  一种光电导体,存在一个照射光的波长限λC,只有波长小于λC的光照射在光电导体上,才能产生电子在能级间的跃迁,从而使光电导体电导率增加。

  2.结构

  光敏电阻都制成薄片结构,以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时,半导体片(光敏层)内就激发出电子—空穴对,参与导电,使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度,光敏电阻的电极常采用梳状图案,它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。一般光敏电阻器结构如右图所示。

光敏电阻结构图

  金属封装的硫化镉光敏电阻结构图

  光敏电阻通常由光敏层、玻璃基片(或树脂防潮膜)和电极等组成,在电路中通常用字母“R”或“RL”、“RG”表示。

  以上就是光敏电阻的工作原理与结构的介绍了。目前光敏电阻可广泛应用于照相机,太阳能庭院灯,草坪灯,验钞机,石英钟,音乐杯,礼品盒,迷你小夜灯,光声控开关,路灯自动开关以及各种光控玩具,光控灯饰,灯具等光自动开关控制领域。

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