金属电极
入射光
光电导材料
Ip Ubb
I
两种类型光敏电阻能带图
本征吸收
要发生本征吸收,光子能量必须大于 材料禁带宽度,即 hv≥Eg或hc/λ≥Eg本 征吸收在长波方向必存在一个界限 λo=h×c/Eg=1.24/Eg(μm) h----普朗克常数为 6.62*10-34JS c----光在真空中的传播速3*108m/s
光敏电阻响应特性曲线
光敏电阻采用交变光照时，其输出将随入 光敏电阻采用交变光照时， 射光频率的增加而减小。 射光频率的增加而减小。
几种光敏电阻的频率特性曲线 1-硒化镉 2-硫化镉 3-硫化铊 4-硫化铅 硒化镉 硫化镉 硫化铊 硫化铅
9、噪声特性 、
光敏电阻的固有噪声主要有三种：热噪 声、产生－复合噪声及 1/f 噪声。
4.7nF
150kΩ
C4
VDW
6V
820kΩ PbS
R3
1kΩ
32kΩ
光敏电阻的电极常采用梳状图案， 光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的 电极常采用梳状图案 掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。 掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。
光电导材料的两侧为金属导 电材料， 电材料，并在其上设置电极
为什么采用以上结构？ 为什么采用以上结构？ 减小光敏电阻两极间的距离可以大大提高增益； 减小光敏电阻两极间的距离可以大大提高增益； 光敏面作成蛇形，电极作成梳状是因为这 光敏面作成蛇形，电极作成梳状是因为这 蛇形 梳状 样即可以保证有较大的受光表面， 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，从而可减小极间电子渡越时间， 电极之间距离，从而可减小极间电子渡越时间， 有利于提高灵敏度。 有利于提高灵敏度。
在可见光区灵敏的几种光敏 电阻的光谱特性曲线 1-硫化镉单晶 2-硫化镉多晶 硫化镉单晶 硫化镉多晶 3-硒化镉多晶 硒化镉多晶 4-硫化镉与硒化镉混合多晶 硫化镉与硒化镉混合多晶
红外区灵敏的几种光敏 电阻的光谱特性曲线
5、伏安特性 、
6、温度特性 、
光敏电阻的特性受温度影响很大， 光敏电阻的特性受温度影响很大，而且这种变化 缺乏一定的规律，这是光敏电阻的一大缺陷。 缺乏一定的规律，这是光敏电阻的一大缺陷。为了 提高其灵敏度、稳定性，降低噪声和提高探测率等， 提高其灵敏度、稳定性，降低噪声和提高探测率等， 必须给光敏电阻降温。 必须给光敏电阻降温。
光敏电阻分类
按光谱特性及最佳工作波长范围分 对紫外光灵敏 对可见光灵敏 对红外光灵敏 如：硫化镉、硒化镉 硫化镉、 如：硒化镉、硫化铊、硫化镉 硒化镉、硫化铊、 如：硫化铅、碲化铅、 硫化铅、碲化铅、 硒化铅、 硒化铅、碲化铟
三、光敏电阻的工作原理
当入射光子使电子由价带跃升到导带时， 当入射光子使电子由价带跃升到导带时，导带中的电 子和价带中的空穴二者均参与导电，因此电阻显著减小。 子和价带中的空穴二者均参与导电，因此电阻显著减小。 电子仅发生能态变化而不向外发射， 电子仅发生能态变化而不向外发射，能态变化体现在载流 子的浓度和迁移率上，也即改变了物体的电导率。 子的浓度和迁移率上，也即改变了物体的电导率。
光电导效应
二、光敏电阻的结构和种类
光敏电阻的结构： 光敏电阻的结构：
1
二、光敏电阻的结构和种类
光敏电阻实物图
光敏电阻符号图
光敏电阻的结构类型 梳状式： 涂膜式： 刻线式：
1 1 2 3 2 1 3 1 4 3
1---光电导体 光电导体 2---电极 电极 3---绝缘基底 绝缘基底 4---导电层 导电层
光谱响应特性是指光敏电阻的输出光 电流与入射光波长之间的关系； 电流与入射光波长之间的关系；或光敏电 阻对各种光响应灵敏度随入射光的波长变 化而变化的特性称为光谱响应特性 光谱响应特性。 化而变化的特性称为光谱响应特性。 相对灵敏度与入射光波长的关系曲线. 不仅与材料中的杂质情况有关,而且与制 作工艺也有关.
i =i
2 n
2 ngr
+i +i
2 nf
2 nt
在几百赫兹以内以1/f噪声为主；随着频率的升高 噪声为主； 在几百赫兹以内以 噪声为主 产生复合噪声变的明显；频率很高时以热噪声为主。 产生复合噪声变的明显；频率很高时以热噪声为主。
六、光敏电阻的特点
1、体积小，重量轻，偏置电压低，工作电流 体积小，重量轻，偏置电压低 光电导增益大 灵敏度高 大；光电导增益大，灵敏度高； 2、光谱响应范围宽，无极性之分。 光谱响应范围宽 无极性之分。 3、时间常数一般为10-2～10-7秒，特制的可达 时间常数一般为10 10-10秒；响应时间长，频率特性差。 响应时间长 频率特性差 4、动态范围宽，可测强光，也可侧弱光，但 动态范围宽 可测强光，也可侧弱光， 强光线性差 受温度影响大。 强光线性差，受温度影响大。 5、实际应用中，在紫外和可见光区，光敏电 实际应用中，在紫外和可见光区， 阻的优点不突出，主要用在自动相机和控光系 阻的优点不突出，主要用在自动相机和控光系 在红外区它的响应相对比较快、 统中。在红外区它的响应相对比较快、响应率 较高，机械性能好，因而得到广泛应用。 较高，机械性能好，因而得到广泛应用。
硫化镉光敏电阻的暗态前历效应曲线 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
亮态前历效应是指光敏电阻测试或工作前已 处于亮态， 处于亮态，当照度与工作时所要达到的照度不同 所出现的一种滞后现象， 时，所出现的一种滞后现象，其效应曲线如下图 所示。一般情况下， 所示。一般情况下，亮电阻由高照度状态变为低 照度状态达到稳定值时所需的时间要比由低照度 状态变为高照度状态时短。 状态变为高照度状态时短。
8、响应特性 、
光敏电阻是依靠非平衡载流子效应工作的， 光敏电阻是依靠非平衡载流子效应工作的， 非平衡载流子的产生与复合都有一个时间过 程，这个时间过程在一定程度上影响了光敏 电阻对变化光照的响应。光敏电阻的响应特 电阻对变化光照的响应。光敏电阻的响应特 性都比较差，它与光照度 工作温度有明显 光照度、 性都比较差，它与光照度、工作温度有明显 的依赖关系。 的依赖关系。
七、使用中应注意： 使用中应注意：
1、因光照指数γ与光照强弱有关，只有在弱光 与光照强弱有关， 因光照指数 与光照强弱有关 只有在弱光 下光电流与入射光通量成线性关系。 照下光电流与入射光通量成线性关系。 2、用于光度量测试仪器时，必须对光谱特性曲 、用于光度量测试仪器时， 线进行修正， 线进行修正，保证其与人眼的光谱光视效率曲线 符合。 符合。 3、光敏电阻的光谱特性与温度有关，光敏电阻 、光敏电阻的光谱特性与温度有关， 不适于在高温下使用，温度低时， 不适于在高温下使用，温度低时，灵敏范围和峰 值波长都向长波方向移动，可采取冷却光敏面的 值波长都向长波方向移动，可采取冷却光敏面的 来提高光敏电阻在长波区的灵敏度。 办法来提高光敏电阻在长波区的灵敏度 办法来提高光敏电阻在长波区的灵敏度。
概述 光敏电阻的结构和工作原理 几种典型的光敏电阻 光敏电阻的特性 光敏电阻的特点 使用中的注意事项
一、 概述
1、特点 光电导型光电探测器件是利用光 电导效应制成的均质型光电探测器件 均质型光电探测器件。 电导效应制成的均质型光电探测器件。典型的 光电导器件为光敏电阻 光敏电阻。 光电导器件为光敏电阻。即它的电阻值能随着 外界光照强弱（明暗）变化而变化。 外界光照强弱（明暗）变化而变化。 由于光敏电阻没有极性， 只要把它当作阻 由于光敏电阻 没有极性， 没有极性 值随光照强度而变化的可变电阻来对待即可。 值随光照强度而变化的可变电阻来对待即可。 常用的光敏电阻有CdS、PbS 、 2、分类 常用的光敏电阻有 、 CdSe、InSb以及 以及HgCdTe等。其中 、 以及 等 其中CdS是工业 是工业 应用最多的， 主要用于军事装备。 应用最多的，而PbS主要用于军事装备。 主要用于军事装备
p
（三）光敏，称为电阻变化 之比， 倍数，即 KR = Rd/ RL。电阻灵敏度为 倍数， SR=(Rd- RL)/ Rd
五、光敏电阻的特性
3、光电特性
光敏电阻I与输入辐射通量P 光敏电阻I与输入辐射通量P有下列关系式
4、光谱响应特性 、
硫化铅光敏电阻在不同温度情况下 相对光谱灵敏度的变化
7、前历效应 、
前历效应是指光敏电阻的时间特性与工作 历史”有关的一种现象。 前“历史”有关的一种现象。前历效应有 暗态前历与亮态前历之分。 暗态前历与亮态前历之分。 暗态前历效应是指光敏电阻测试或工作前 处于暗态，当它突然受到光照后表现为暗 处于暗态，当它突然受到光照后表现为暗 态前历越长，光电流上升越慢。 态前历越长，光电流上升越慢。
温度的变化，引起温度噪声， 温度的变化，引起温度噪声，导致光敏电 阻灵敏度、光照特性、响应率等都发生变化。 阻灵敏度、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， 了提高灵敏度，必须采用冷却装置，尤其是杂质 型半导体对长波长红外 辐射检测领域更为重要。 辐射检测领域更为重要。
掺杂型杂质吸收
中性施主的束缚电子可以吸收光子而跃迁 到导带;中性受主的束缚空穴可以吸收光子而 跃迁到价带,所需能量称为电离能△E则杂质 吸收光子的长波限: λ0=hc/△E=1.24/△E(μm) 由于△E<<Eg,所以杂质吸收的光谱也 就在本征吸收的长波限以外,对红外波段较为 敏感.
一般在室温 室温下 本征型光敏电阻 —— 一般在室温下 工作适用于可见光和 工作适用于可见光和 近红外辐射探测 近红外辐射探测 非本征型光敏电阻—— 通常在低温条 通常在低温 低温条 非本征型光敏电阻 件下工作常用于中 件下工作常用于中、 远红外辐射探测 远红外辐射探测
八、光敏电阻的应用
1、照明灯的光电控制电路
测光与控制 VD
R
CdS ~220V C K
灯
常闭
半波整流