3． 光敏电阻的主要参数
（１） 暗电阻光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻, 此时流过的电流称为暗电流。
（２） 亮电阻光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻, 此时流过的电流称为亮电流。
（３） 光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。
4． 光敏电阻的基本特性 （1） 伏安特性：在一定光照度下, 流过光敏电阻的
光电管结构
在一个真空泡内装有两个电 极：光电阴极和光电阳极。 光电阴极通常是用逸出功小 的光敏材料涂敷在玻璃泡内 壁上做成，其感光面对准光 的照射孔。当光线照射到光 敏材料上，便有电子逸出， 这些电子被具有正电位的阳 极所吸引，在光电管内形成 空间电子流，在外电路就产 生电流。
光电倍增管
由于真空光电管的灵敏度较低，因此人们 便研制了光电倍增管，其工作原理如下图。
电流与光敏电阻两端的电压的关系
I随着光照E增强而增大。 E↑→R↓→I↑。
(2) 光照特性（I～E）
光敏电阻的光照特性为非线性，不宜作检测元 件，主要用于自动控制中。
如光照度计：农作物日照时数测定。
VH
无光照V0=VL 。有光照V0=VH。
Rw
RC
输出接单片机的I/O口，每2分
A
V0 钟对此口查询1次，为高电平， 9013 计数一次，为低电平，不计
自动干手器
手放入干手器时，手遮住灯泡发出的光，光电 池不受光照，晶体管基极正偏而导通，继电器 吸合。风机和电热丝通电，热风吹出烘手。手 干抽出后，灯泡发出光直接照射到光电池上， 产生光生电动势，使三极管基射极反偏而截止， 继电器释放，从而切断风机和电热丝的电源。
(2) 温度特性 光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和 短路电流随温度变化的情况。
第七章 光电式传感器
• 光电式传感器的工作原理是：首先把被测 量的变化转换成光信号的变化，然后通过
光电器件变换成电信号。
光电式传感器的组成
光电式传感器特点：
• 频谱宽 • 不受电磁干扰的影响 • 非接触测量 • 体积小 • 重量轻 • 造价低
第一节 光源
一、热辐射光源 二、气体放电光源 三、电致发光器件－－发光二极管 四、激光器
1.气体激光器 2.固体激光器 3.半导体激光器
第二节 光电器件
光电器件的作用是将光信号转变为电信号。 其工作的物理基础是光电效应。
h
Rg
h E
内光电效应：光作 用，使光电器件的 电阻率变化。
器件：光敏电阻。
阻挡层光电效应：光作用，使光 电器件产生一定方向的电动势。
器件：光电池，光敏二极管、光 敏三极管。
h Eg
或 hc
Eg
产生内光电效应的临界波长为
0
1293 Eg
(nm)
0越小，Eg 越大, 需光子能量越高。
制作光敏电阻的材料一般是金属硫化物和金 属硒化物。
（三）光电结型探测器
1.光电二极管
工作原理与光电导型探测器相似，利用光子引 起的电子跃迁将光信号转变成电信号，光生电 流与光强成正比。
阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。
2.光敏电阻的结构
它是涂于玻璃底板上的 一薄层半导体物质, 半导 体的两端装有金属电极, 金属电极与引出线端相 连接, 光敏电阻就通过引 出线端接入电路。
为了防止周围介质的影响, 在半导体光敏层上覆
盖了一层漆膜, 漆膜的成分应使它在光敏层最敏
感的波长范围内透射率最大。
开路电压随温度升高而下降的速度较快, 短路电流随温度升高而缓慢增加。
所以把光电池作为测量器件应用时, 应保证温度 恒定或采取温度补偿措施。
（二）光电导探测器
半导体材料在光线作用下，其电阻值变小，这种现象称为 光导效应，具有光导效应的材料称为光敏电阻，也叫光导 管。
一、
１． 光敏电阻的结构与工作原理
没有光照射时, 反向电阻很大, 反向电流很小, 这反向 电流称为暗电流。二极管处于截止状态。
当光照射在PN结上时, 光子打在PN结附近, 使PN结附 近产生光生电子和光生空穴对。它们在PN结处的内电场 作用下作定向运动, 形成光电流。二极管处于导通状态。 光的照度越大, 光电流越大。
2.雪崩二极管
光电池工作原理图
uA
输出电流
mV
输出电压映短路电流、开路电压与光照度的关系。
短路电流在很大范围内与光照强度成线性关 系,光电池工作于短路电流状态，可做检测元件。
开路电压（负载电阻RL无限大时）与光照度 的关系是非线性的。光电池工作于开路电压状态， 可做开关元件。
光电器件按探测原理分为：热探测型和光子探测型 一、热探测器： 基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的传感器 （一）测辐射热电偶 （二）测辐射热敏电阻 （三）热释电探测器 二、光子探测器
基于一些物质的光电效应 光子的能量与频率的关系为
E hf
h——普朗克常数，h=6.626×10-34J.S
（一）光电发射探测器
光敏电阻又称光导管, 它几乎都是用半导体材料制成 的光电器件。 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, 也可以加交流电压。无光照时, 光敏 电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小。
当光敏电阻受到一定波长范围的光照时, 它的阻 值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大。 一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此 时光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电
光电池
光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。 光电 池在有光线作用下实质就是电源, 电路中有了这种器件就不 需要外加电源。
光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。 它实质上 是一个大面积的PN结, 当光照射到PN结的一个面, 例如p型面 时, 若光子能量大于半导体材料的禁带宽度, 那么p型区每吸 收一个光子就产生一对自由电子和空穴, 电子空穴对从表面 向内迅速扩散, 在结电场的作用下, 最后建立一个与光照强度 有关的电动势。
RG
VL
数。1天查询720次。 H N 24(h) 720
二、光敏电阻工作原理 内光电效应。
光照射到本征半导体上，材料中的价带电子吸收 了光子能量跃迁到导带，激发出电子、空穴对，增强 了导电性能，使阻值降低。光照停止，电子空穴对又 复合，阻值恢复。
导带
uA
h
Eg
E
I Rg
价带
要使价带电子跃迁到导带，入射光子的能量满足