其结构如右下图所示。
▪ 2、光敏电阻在电路中的符号
Rp
12
▪ 注意：灵敏度与光电增益的区别
材料特性
（1）灵敏度是光电导体在光照下产生光电导 能力的大小。
结构参数
（2）增益指在工作状态下，各参数对光电导 效应的增强能力。
13
工作性能特点：
▪ 光谱响应范围相当宽。可见光、红外、远红外、紫外区域 ▪ 工作电流大，可达数毫安。 ▪ 所测光电强度范围宽，既可测弱光，也可测强光 ▪ 灵敏度高，光电增益可以大于1 ▪ 无选择极性之分，使用方便。
入射光线
N P
电极() 电极()
符号
34
3.2.2 硅光电池的特性参数
1、光照特性
伏安特性
Rs
IL
VD
RL
Ip
IL I+
RL VD
由光电池的电流方程： Rs很小，可忽略，上式变为：
qVILRs
IL Ip Ise kT 1
IL Ip IseqkTV 1
Ip=Sg·E
IL SgEIseqkTV1
35
15
3.1.2、光敏电阻特性参数
1、光电特性
光敏电阻的光电流I光与输入辐射照度有下列关系式： I光SgEU
其对中EC：为dIS光照光为度光电，电导γ为流体光，，照I光指=I数L-I，d；与材
I光
料弱的光入照射光射强下弱γ有=1关，，对CdS光电
导强体光，下弱光γ=照0.射5；下γ为=1什，么强光？下
20
3.1.2、光敏电阻特性参数 前历效应
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。
21
3.1.2、光敏电阻特性参数
5、频率特性
光敏电阻的时间常数较大，所以其上限频率f上低，只有
PbS光敏电阻的工作频率特性达到几千赫兹。
同时，时间特性与输
缺点：
强光下光电线性度较差，弛豫时间过长，频率特性差。
14
光敏电阻的种类及应用
➢主要材料：Si、Ge、II-VI族和III-V族化合物，以 及一些有机物。分紫外光、可见光、红外及远红外 敏感的光敏电阻。
➢应用：照相机、光度计、光电自动控制、辐射测 量、能量辐射、物体搜索和跟踪、红外成像和红外 通信等技术方面制成的光辐射接收器件。
3.1.2、光敏电阻特性参数
6、时间响应
光敏电阻的时间
常数较大，惯性大， 时间响应比其它光 电器件差。频率响 应低。
时间特性与光照 度、工作温度有明 显的依赖关系。
E
矩形光 脉冲
O
i(%)
100 63 37
O Τ’r τr
100lx
t 10lx
Τ’f τf
t
23
3.1.2、光敏电阻特性参数
7、光谱特性
非成像型 光信息转换成电信息
探测器
变像管
成像型 像增强器
摄像管 真空摄像管
固体成像器件CCD
3
热光电探测元件
探测器件 光电探测元件
气体光电探测元件
外光电效应
内光电效应
非放大型
真空光电管 充气光电管
放大型
光电倍增管 变像管 像增强器 摄像管
光电导探测 器
光磁电效应探测器
本征型
掺杂型
光敏电阻 红外探测器
碲锡铅（PbSnTe）系列光敏电阻：不同的锡组分比例，响 应波长不
同。主要用在8-10um波段探测 ，但探测率低，应用不广泛。
26
3.1.3、光敏电阻的应用电路
2、基本偏置电路
忽略暗电导Gd(暗电阻很大)：
I
G=Gp=SgE或G=SgΦ 即
1 R
Sg
E
对R求导得到 RR2SgE
UL RL
负号表示电阻是随输入辐射的增加而减小。
谱响应范围宽，广泛应用于微弱辐射信号的检测技 术领域。
5
3.1.1、光敏电阻的结构及工作原理
工作原理
金属电极
入射光
光电导材料
Ip Ubb
Ip
光敏电阻符号
光敏电阻原理及符号
6
工作原理
当入射光子使半导体物质中的电子由价带跃升
到导带时，导带中的电子和价带中的空穴均参与导
电，因此电阻显著减小，电导增加，或连接电源和
非放大
光电池 光电二极管
光生伏特探测 器
放大型
光电三极管 光电场效应管 雪崩型光电二极管
4
3.1 光敏电阻
利用具有光电导效应的材料（如Si、Ge等本征
半导体与杂质半导体，如CdS、CdSe、PbO）可以 制成电导率随入射光辐射量变化而变化的器件，这 类器件被称为光电导器件或光敏电阻。
结构特点：体积小、坚固耐用、价格低廉、光
RP
当光通量变化时，电阻变化ΔRp，
电流变化ΔI，即有：
IIUb RLRpRp U
I Ub RL Rp Rp Ub RL Rp
RpUb RL Rp 2
即
IRp2SgUb
RLRp
2 27
3.1.3、光敏电阻的应用电路
2、基本偏置电路
I
UL RL
输出电压
U
UL RpUbRL RL Rp 2
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。
光电导体膜
绝缘基底
10
▪ ⑵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。
注意：与梳状式的区别
11
▪ ⑶涂膜式 ▪ 在玻璃基片上直接涂上光敏材料膜后而制成。
18
3.1.2、光敏电阻特性参数
温度特性
换句话说，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。为了提高灵敏度， 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。
I
200 150 100
50 T
0 20 40 60 80 100
19
3.1.2、光敏电阻特性参数
3.2.2 硅光电池的特性参数
1、光照特性
qV
IL SgEIsekT1
当E=0时
IL
qV Is ekT
1
当IL=0时
Voc
kqTln
4、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快慢程度。一般地，工作电压 越低，光照度越低，则暗态前历效应就越重，光电流上升越 慢。
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
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。
25
3.1.3、光敏电阻的应用电路
1、常用光敏电阻
CdS光敏电阻：峰值响应波长0.52um，掺铜或氯时峰值波长变长，光
谱响应向红外区延伸，其亮暗电导比在10lx照度上可达1011(一般约为106) ，其时间常数与入射光强度有关，100lx下可达几十毫秒。是可见光波段最 灵敏的光敏电阻。
相对灵敏度与波长的关系
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（2） 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。
可见光区光敏电阻的光谱特性 1-Se；2-CdS；3-TlS；4-PbS
24
3.1.2、光敏电阻特性参数 光谱特性
薄膜光电池：CdS增强抗辐射能力
紫光电池：PN结非常薄：0.2-0.3 µm,短波峰值
600nm
33
3.2.1 光电池的基本结构和工作原理
光电池是一种利用光生伏特效应制成的不需 加偏压就能将光能转化成电能的光电器件。
基本结构
1、金属-半导体接触型（硒光电池）
2、PN结型
几个特征： • 1、栅状电极 • 2、受光表面的保护膜 • 3、上、下电极的区分
UR=???
30
3.1.3、光敏电阻的应用电路
3、照明灯的光电控制电路
测光与控制
VD
R
~220V
灯 CdS C
K
常闭
半波整流
执行控制
31
3.1.4、光敏电阻使用的注意事项
1. 测光的光源光谱特性与光敏电阻的光敏特性相匹配。 2. 要防止光敏电阻受杂散光的影响。 3. 要防止使光敏电阻的电参数(电压,功耗)超过允许值。 4. 根据不同用途，选用不同特性的光敏电阻。
光电检测技术与应用第3章光电检测器件
第三章 半导体光电检测器件及应用
光敏电阻 光生伏特器件--光电池 光电二极管与光电三极管 光热辐射检测器件 各种光电检测器件的性能比较
2
光电器件的分类
▪ 一、按工作波段分
紫外光探测器
可见光探测器
红外光探测器
▪ 二、按应用分
换能器 将光信息（光能）转换成电信息（电能）
γ=0.5；
光U照为增光强敏的电同阻时两，端载所流加子电浓压度，不
断α为的电增压加指，数同，时与光光敏电电导阻体的和温电度极也在
升材高料，间从接而触导有致关载，流欧子姆运接动触加时剧α=，1 因
此，复非合欧几姆率接也触增时大α=，1.光1-1电.2流呈饱和趋
势。（Sg冷为却光可电以导改灵善敏）度，单位S/lx
Rp2SgUb
RL Rp
2 RL
28
3.1.3、光敏电阻的应用电路
1、火焰检测报警器