《zm光电导探测器》PPT课件.ppt

最 典 型 的 光 电 导 器 件 是 光 敏 电 阻 。 光 电 导 效 应 ： 在 光作 用 下 使 物 体 的 电阻 率 改 变 的 现 象 . 光 敏 电 阻 有 以 下 优 点 ：光 敏 电 阻 的 不 足 之 处 ： 图 所 示 为 光 敏 电 阻 的 原 理 图 与 光 敏 电 阻 的 符 号 ， 在均 匀 的 具 有 光 电 导 效 应 的 半 导 体 材 料 的 两 端 加 上 电极 便 构 成 光 敏 电 阻 。当 光 敏 电 阻 的 两 端 加上 适 当 的 偏 置 电 压 Ubb后 ， 当 光 照 射 到 光 电导 体 上 ， 由 光 照 产 生的 光 生 载 流 子 在 外 加电 场 作 用 下 沿 一 定 方向 运 动 ， 在 电 路 中 产生 电 流 I p， 用 检 流 计 可以 检 测 到 该 电 流 。 一 。 光 敏 电 阻 工 作 原 理 暗 电 流 （ 越 小 越 好 ） 光 电 导 增 益 参 见书 上 推 导 过 程p173 p175p heMIP dAnLVM 02 0 光 电 导 内 增 益说 明 载 流 子 已 经 渡 越 完 毕 ， 但 载 流 子 的 平 均 寿 命 还 未中 止 。 这 种 现 象 可 以 这 样 理 解 ： 光 生 电 子 向 正 极 运 动 ，空 穴 向 负 极 运 动 ， 可 是 空 穴 的 移 动 可 能 被 晶 体 缺 陷 和杂 质 形 成 的 俘 获 中 心 陷 阱 所 俘 获 。 因 此 ， 当 电 子 到达 正 极 消 失 时 ， 陷 阱 俘 获 的 正 电 中 心 （ 空 穴 ） 仍 留 在体 内 ， 它 又 会 将 负 电 极 的 电 子 感 应 到 半 导 体 中 来 ， 被诱 导 进 来 的 电 子 又 在 电 场 中 运 动 到 正 极 ， 如 此 循 环 直到 正 电 中 心 消 失 。 这 就 相 当 放 大 了 初 始 的 光 生 电 流 。dAnLVM 02 0 光 电 导 内 增 益选 用 平 均 寿 命 长 、 迁 移 率 大 的 半 导 体 材 料 ；减 少 电 极 间 距 离 ；加 大 偏 压 dAnLVM 02 0 光敏电阻分类 本征型掺杂型 EcEvEg EcEvEg)(12400 nmEEhc gg )(1240 0 nmEEhc gg 常 用 光 电 导 材 料 每 一 种 半 导 体 或 绝 缘 体 都 有 一 定 的 光 电 导 效 应 ， 但 只 有 其 中 一 部 分 材 料经 过 特 殊 处 理 ， 掺 进 适 当 杂 质 ， 才 有 明 显 的 光 电 导 效 应 。 现 在 使 用 的 光电 导 材 料 有 - 族 、 - 族 化 合 物 ， 硅 、 锗 等 ， 以 及 一 些 有 机 物 。 光 敏 电 阻 的 结 构 是 在 一 块 光 电 导 体 两 端 加 上 电 极 ， 贴 在 硬 质 玻璃 、 云 母 、 高 频 瓷 或 其 它 绝 缘 材 料 基 板 上 ， 两 端 接 电 极 引 线 ， 封 装在 带 有 窗 口 的 金 属 或 塑 料 外 壳 内 。 光 敏 面 作 成 蛇 形 ， 电 极 是 在 一 定 的 掩 模 下 向 光 电 导 薄 膜 上 蒸 镀 金 或铟 等 金 属 形 成 的 。 这 种 梳 状 电 极 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 减 小 极 间 电 子 渡 越 时 间 ， 提 高 灵 敏 度 。 1-光 导 层 ; 2-玻 璃 窗 口 ; 3-金 属 外 壳 ; 4-电 极 ;5-陶 瓷 基 座 ; 6-黑 色 绝 缘 玻 璃 ; 7-电 阻 引 线 。RG1 2 3 4567(a)结 构 (b)电 极 ( c )符 号CdS光 敏 电 阻 的 结 构 和 符 号 光 敏 电 阻 为 多 数 电 子 导 电 的 光 电 敏 感 器 件 ， 它 与其 他 光 电 器 件 的 特 性 的 差 别 表 现 在 它 的 基 本 特 性 参 数上 。 光 敏 电 阻 的 基 本 特 性 参 数 包 含 光 电 导 特 性 、 时 间响 应 、 光 谱 响 应 、 伏 安 特 性 与 噪 声 特 性 等 。 一 、 光 谱 响 应 率光 谱 响 应 率 表 示 在 某 一 特 定 波 长 下 ， 输 出 光 电流 (或 电 压 )与 入 射 辐 射 能 量 之 比光 谱 响 应 率 为 dAnp heLVheheMI 02 0)( )()( 由 pheMIP dAnLVM 02 0 和 光 谱 特 性 多 用 相 对 灵 敏 度 与 波 长 的 关 系 曲 线 表 示 。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 3-硒 化 镉 多 晶 4-硫 化 镉 与 硒 化 镉 混 合 多 晶 由 图 可 见 ， 硫 化 镉 单 晶 、 硫 化镉 与 硒 化 镉 混 合 多 晶 ， 硫 化 镉 多 晶 、硒 化 镉 多 晶 等 几 种 光 敏 电 阻 的 光 谱特 性 曲 线 覆 盖 了 整 个 可 见 光 区 ， 峰值 波 长 在 515 600nm之 间 。 这 与人 眼 的 光 谱 光 视 效 率 V()曲 线 的 范围 和 峰 值 波 长 （ 555nm） 是 很 接近 的 ， 因 此 可 用 于 与 人 眼 有 关 的 仪器 ， 例 如 照 相 机 、 照 度 计 、 光 度 计等 。 不 过 它 们 的 形 状 与 V()曲 线 还不 完 全 一 致 。 如 直 接 使 用 ， 与 人 的视 觉 还 有 一 定 的 差 距 ， 所 以 必 须 加滤 光 片 进 行 修 正 ， 使 其 特 性 曲 线 与V()曲 线 完 全 符 合 ， 这 样 即 可 得 到与 人 眼 视 觉 相 同 的 效 果 。 二 、 光 谱 特 性 在 红 外 区 灵 敏 的 几 种 光 敏 电 阻 的 光 谱 特 性 曲 线 1、 热 噪 声 （ 1MHz） )(1K4)( 202d2NJ R fTfI d2NJ K4)( R fTfI 2、 产 生 复 合 噪 声 (1kHz 1MHz) 2 022ngr 1 f4 IMeI f42ngr IMeI3、 低 频 噪 声 （ 电 流 噪 声 ） bffbdlIcI 212nf 2nf2ngr2NJ2 IIII N 总 噪 声高 频 低 频 高 频 低 频 /f 热 噪 声产 生 复 合 噪 声总 噪 声2ni ffc0 四 、 光 电 特 性 和 值光 电 特 性 ： 光 敏 电 阻 的 光 电 流 与 入 射 光 通 量 （ 照度 ） 之 间 的 关 系 2 0)()( LUheI np 1. 弱 光 照 射 时 ， 光 电 流 与 光 通 量 （ 照 度 ） 成 正 比 ， 即保 持 线 性 关 系 EUSUgI gpp 式 中 Sg为 光 电 导 灵 敏 度 ， E为 光 敏 电 阻 的 照 度 。 2. 强 光 照 射 时 ， 光 电 流 与 光 通 量 （ 照 度 ） 成 非 线 性 。EUSUgI gpp 为 光 电 转 换 因 子 ， 是 一 个 随 光 度 量 变 化 的 指 数gp称 为 光 敏 电 阻 的 光 电 导 。 在 通 常 的 照 度 范 围 内 (10-1104lx)， 的 值 接 近 于 1考 虑 到 光 敏 电 阻 的 暗 电 流 ， 流 过 光 敏 电 阻 的 电 流 为VgEVSVgVgIII dgdpDp 与 材 料 和 入 射 光 强 弱 有 关 ， 对 于 硫 化 镉 光 电 导 体 ，在 弱 光 照 下 1， 在 强 光 照 下 1/2， 一 般 0.5 1。 如 图 所 示 的 特 性 曲 线 反应 了 流 过 光 敏 电 阻 的 电 流 Ip与 入 射 光 照 度 E间 的 变 化 关系 ， 由 图 可 见 它 是 由 直 线 性渐 变 到 非 线 性 的 。 电 阻 照 度 关 系 曲 线 在 实 际 使 用 时 ， 常常 将 光 敏 电 阻 的 光 电 特性 曲 线 改 用 如 图 所 示 的两 种 坐 标 框 架 特 性 曲 线 。其 中 (a)为 线 性 直 角 坐 标系 中 光 敏 电 阻 的 阻 值 R与入 射 照 度 EV的 关 系 曲 线 ，而 (b)为 对 数 直 角 坐 标 系下 的 阻 值 R与 入 射 照 度 EV的 关 系 曲 线 。 值 为 对 数 坐 标 下 特 性 曲 线 的 斜 率 。 即 12 21 loglog loglog EE RR R1与 R2分 别 是 照 度 为 E1和 E2时 光 敏 电 阻 的 阻 值 。 在 不 同 光 照 下 加 在 光 敏 电 阻 两 端 的 电 压 U与 流 过 它 的 电 流Ip的 关 系 曲 线 ， 并 称 其 为 光 敏 电 阻 的 伏 安 特 性 。 图 所 示 为 典 型 CdS光 敏 电 阻 的 伏 安 特 性 曲 线 。 图 中 的 虚 线 为 额 定 功 耗 线 。使 用 光 敏 电 阻 时 ， 应 不 使 电 阻的 实 际 功 耗 超 过 额 定 值 。 从 图上 来 说 ， 就 是 不 能 使 静 态 工 作点 居 于 虚 线 以 内 的 区 域 。 按 这一 要 求 在 设 计 负 载 电 阻 时 ， 应不 使 负 载 线 与 额 定 功 耗 线 相 交 。 六 、 前 历 效 应前历效应是 指 光 敏 电 阻 的 时 间 特 性 与 工 作 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 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 态 。 前 历 越 长 ，光 电 流 上 升 越 慢 。其 效 应 曲 线 如 下 图 所 示 。 一 般 ， 工 作 电 压 越 低 ，光 照 度 越 低 ， 则 暗 态 前 历 效 应 就 越 重 。 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 亮态前历效应指 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 ，其 效 应 曲 线 如 下 图 所 示 。 一 般 ， 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 。 硫 化 镉 光 敏 电阻 亮 态 前 历 效应 曲 线 七 、 温 度 特 性光 敏 电 阻 的 温 度 特 性 很 复 杂 ， 在 一 定 的 照 度 下 ， 亮 电 阻的 温 度 系 数 有 正 有 负 )( 121 12 TTR RR R1、 R2分 别 为 与 温 度 T1、 T2相 对 应 的 亮 电 阻 。 温 度 对 光 谱 响 应 也 有 影 响 。 一 般 说 ， 光 谱 特 性 主 要 决 定于 材 料 ， 材 料 的 禁 带 宽 度 越 窄 则 对 长 波 越 敏 感 ， 但 禁 带很 窄 时 ， 半 导 体 中 热 激 发 也 会 使 自 由 载 流 子 浓 度 增 加 ，使 复 合 运 动 加 快 ， 灵 敏 度 降 低 。 因 此 ， 采 取 冷 却 灵 敏 面的 办 法 来 提 高 灵 敏 度 往 往 是 很 有 效 的 。 光 敏 电 阻 在 某 一 光 照 下 的 阻 值 ， 称 为 该 光 照 下 的 亮 电 阻 。 图 所 示 为 典 型 CdS（ 实 线 ）与 CdSe（ 虚 线 ） 光 敏 电 阻 在不 同 照 度 下 的 温 度 特 性 曲 线 。以 室 温 （ 25 ） 的 相 对 光 电导 率 为 100%， 观 测 光 敏 电 阻的 相 对 光 电 导 率 随 温 度 的 变化 关 系 ， 可 以 看 出 光 敏 电 阻的 相 对 光 电 导 率 随 温 度 的 升高 而 下 降 ， 光 电 响 应 特 性 随着 温 度 的 变 化 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 。I / A 100150200-50 -10 30 5010-30 T / C 204060801000 1.0 2.0 3.0 4.0 /mI/mA+20 C -20 C硫 化 镉 的 光 电 流 I和 温 度 T的 关 系 l一 般 n型 半 导 体 的 EF位 于 Ei之 上 Ec之 下 的 禁 带 中 。lEF既 与 温 度 有 关 ， 也 与 杂 质 浓 度 ND有 关 ： 一 定 温 度 下 掺 杂 浓 度 越 高 ， 费 米 能 级 EF距 导 带 底 Ec越 近 ； 如 果 掺 杂 一 定 ， 温 度 越 高 EF距 Ec越 远 ， 也 就 是 越 趋 向 Ei。 Si中 不 同 掺 杂 浓 度 条 件 下 费 米 能 级 与 温 度 的 关 系 光 敏 电 阻 的 响 应 时 间 （ 又 称 为 惯 性 ） 比 其 他 光 电 器件 要 差 （ 惯 性 要 大 ） 些 ， 频 率 响 应 要 低 些 ， 而 且 具 有 特殊 性 。 当 用 一 个 理 想 方 波 脉 冲 辐 射 照 射 光 敏 电 阻 时 ， 光生 电 子 要 有 产 生 的 过 程 ， 光 生 电 导 率 要 经 过 一 定 的时 间 才 能 达 到 稳 定 。 当 停 止 辐 射 时 ， 复 合 光 生 载 流 子 也需 要 时 间 ， 表 现 出 光 敏 电 阻 具 有 较 大 的 惯 性 。 通 常 光 敏 电 阻 的 响 应 时 间 与 入 射 辐 射 的 强 弱 有 关 ，光 照 越 强 其 时 间 常 数 越 小 ， 光 照 越 弱 其 时 间 常 数 越 大 。下 面 分 别 讨 论 。 00)1( /0 te )1( /0 teII 00 /0 te /0 teII 显 然 ， 光 敏 电 阻 在 弱 辐 射 作 用 下 的上 升 时 间 常 数 r与 下 降 时 间 常 数 f近 似 相 等 。 00 00 /1 10 t /1 10 tII ttanh0 tII tanh0 )2/()2(/coshhstanh xxxx eeeexxinx 双 曲 正 切 函 数 频 率 响 应 特 性 1-硒 2-硫 化 镉 3-硫 化 铊 4-硫 化 铅 U f3dB 2120 )2(1)( ff 02 1cf 2 0LVM An 常 量 22 00 221 LVLVMf AnAnc 增 益 带 宽 积 3.2.3 光 敏 电 阻 的 变 换 电 路 一 、 基 本 偏 置 电 路RLRp Vb IVPmax 由 电 路 图 ： bpL LL pL b VRR RV RR VI 当 光 通 量 变 化 时 ， 光 敏 电 阻 变 化 Rp， 电 流 变 化 I： ppL b RRR VII 2)( pL bppL bppL b RR VRRR VRRR VI gp gg ggggp gppp SR SS SSSSR SRVIg 2 1212 1212 11 1 L pL bgpLL pL bgp RRR VSRRIV RR VSRI 2222 )()( a.恒 流 偏 置 (RL Rp)LbRVI bgLp VSRRI 22b.恒 压 偏 置 (RL Rp) LbgL RVSVc.恒 功 率 偏 置 (RLRp)LbLL RVVIP 4 2 设 入 射 于 光 敏 电 阻 的 辐 射 为 调 制 辐 射 正 弦 ， 如 ： )sin1()( tt RLRp Vb RLRpip Cp VL等 效 微 变 电 路基 本 偏 置 电 路 tVSti bgp sin)( 输 出 的 交 流 部 分 电 流 Lp pLLp LppbgL RR RRRR RRC tVStV 2/1)(1 sin)( 输 出 的 交 流 电 压 二 、 噪 声 和 等 效 电 路用 光 敏 电 阻 检 测 微 弱 信 号 时 需 考 虑 器 件 的 固 有 噪 声热 噪 声 、 产 生 复 合 噪 声 及 /f噪 声光 敏 电 阻 若 接 收 调 制 辐 射 ， 其 噪 声 的 等 效 电 路 如图 所 示 i p ingr int inf RLRp C噪 声 等 效 电 路 光 谱 响 应 范 围 宽 ，测 光 范 围 宽 ，灵 敏 度 高 ，无 极 性 之 分 ,价 格 便 宜 。 光 敏 电 阻 的 重 要 特 点 是 ：光 敏 电 阻 按 光 谱 范 围 可 分 为 紫 外 、 可 见 光 、 红 外 ；按 晶 体 结 构 分 为 单 晶 和 多 晶 ； 按 制 作 工 艺 分 为 薄膜 烧 结 型 和 真 空 蒸 发 型 。 几种常用的光敏电阻光敏电阻 紫 外 硫 化 镉 (CdS)和 硒 化 镉 (CdSe)可 见 硫 化 铊 (TiS)、 硫 化 镉 (CdS)和硒 化 镉 (CdSe)红 外 硫 化 铅 (PbS)、 碲 化 铅 (PbTe)、锑 化 铟 (InSb)、 碲 汞 镉 （ 光敏电阻常用光电导材料 1、 CdS光 敏 电 阻 CdS光 敏 电 阻 是 最 常 见 的 光 敏 电 阻 ， 它 的 光 谱 响 应特 性 最 接 近 人 眼 光 谱 光 视 效 率 ， 它 在 可 见 光 波 段 范 围 内的 灵 敏 度 最 高 ， 因 此 ， 被 广 泛 地 应 用 于 灯 光 的 自 动 控 制 ，照 相 机 的 自 动 测 光 等 。 CdS光 敏 电 阻 的 峰 值 响 应 波 长 为 0.52 m， CdSe光 敏电 阻 为 0.72 m， 一 般 调 整 S和 Se的 比 例 ， 可 使 Cd（ S，Se） 光 敏 电 阻 的 峰 值 响 应 波 长 大 致 控 制 在 0.520.72 m范 围 内 。 CdS光 敏 电 阻 的 光 敏 面 常 为 蛇 形 光 敏 面 结 构 。 PbS光 敏 电 阻 是 近 红 外 波 段 最 灵 敏 的 光 电 导 器 件 。 PbS光 敏 电 阻 在 2 m附 近 的 红 外 辐 射 的 探 测 灵 敏 度很 高 ， 因 此 ， 常 用 于 火 灾 的 探 测 等 领 域 。 PbS光 敏 电 阻 的 光 谱 响 应 和 比 探 测 率 等 特 性 与 工 作温 度 有 关 ， 随 着 工 作 温 度 的 降 低 其 峰 值 响 应 波 长 和 长 波长 将 向 长 波 方 向 延 伸 ， 且 比 探 测 率 D*增 加 。 例 如 ， 室 温下 的 PbS光 敏 电 阻 的 光 谱 响 应 范 围 为 13.5 m， 峰 值 波 长为 2.4 m， 峰 值 比 探 测 率 D*高 达 1 1011cmHzW-1。 当温 度 降 低 到 （ 195K） 时 ， 光 谱 响 应 范 围 为 14 m， 峰 值响 应 波 长 移 到 2.8 m， 峰 值 波 长 的 比 探 测 率 D*也 增 高 到2 10 11cmHzW-1。 InSb光 敏 电 阻 是 35 m光 谱 范 围 内 的 主 要 探 测 器 件之 一 。 InSb材 料 不 仅 适 用 于 制 造 单 元 探 测 器 件 ， 也 适 宜 制 造阵 列 红 外 探 测 器 件 。 InSb光 敏 电 阻 在 室 温 下 的 长 波 长 可 达 7.5 m， 峰 值 波长 在 6 m附 近 ， 比 探 测 率 D*约 为 1 1011cmHzW-1。 当 温度 降 低 到 77K（ 液 氮 ） 时 ， 其 长 波 长 由 7.5 m缩 短 到5.5 m， 峰 值 波 长 也 将 移 至 5 m， 恰 为 大 气 的 窗 口 范 围 ，峰 值 比 探 测 率 D*升 高 到 2 10 11cmHzW-1。 Hg1-xCdxTe系 列 光 电 导 探 测 器 件 是 目 前 所 有 红 外 探 测 器中 性 能 最 优 良 最 有 前 途 的 探 测 器 件 ， 尤 其 是 对 于 48 m大 气 窗 口 波 段 辐 射 的 探 测 更 为 重 要 。 Hg1-xCdxTe系 列 光 电 导 体 是 由 HgTe和 CdTe两 种 材 料 的晶 体 混 合 制 造 的 ， 其 中 x标 明 Cd元 素 含 量 的 组 分 。 在 制 造混 合 晶 体 时 选 用 不 同 Cd的 组 分 x， 可 以 得 到 不 同 的 禁 带 宽度 Eg， 便 可 以 制 造 出 不 同 波 长 响 应 范 围 的 Hg1-xCdxTe探 测器 件 。 一 般 组 分 x的 变 化 范 围 为 0.180.4， 长 波 长 的 变 化 范围 为 130 m。 1 照 明 灯 的 光 电 控 制 电 路 如 图 所 示 为 一 种 最 简 单 的 由 光 敏 电 阻 作 光 电 敏 感 器件 的 照 明 灯 光 电 自 动 控 制 电 路 。 它 由 3部 分 构 成 ：半 波 整 流 滤 波 电 路 （ 整 流 二极 管 D和 滤 波 电 容 C） 测 光 与 控 制 的 电 路 （ 限流 电 阻 R、 光 敏 电 阻 及 继电 器 绕 组 ）执 行 电 路 （ 继 电 器 的 常 闭 触 头 ） 设 使 照 明 灯 点 亮 的 光 照 度 为 EV ， 继 电 器 绕 组 的 直 流 电阻 为 RJ， 使 继 电 器 吸 合 的 最 小 电 流 为 Imin， 光 敏 电 阻 的光 电 导 灵 敏 度 为 Sg， 暗 电 导 go=0， 则 g Jminv S RRIUE 显 然 ， 这 种 最 简 单 的 光 电 控 制 电 路 还 有 很 多 缺 点 ， 还 需要 改 进 。 在 实 际 应 用 中 常 常 要 附 加 其 他 电 路 ， 如 楼 道 照明 灯 常 配 加 声 控 开 关 或 微 波 等 接 近 开 关 使 灯 在 有 人 活 动时 照 明 灯 才 被 点 亮 ； 而 路 灯 光 电 控 制 器 则 要 增 加 防 止 闪电 光 辐 射 或 人 为 的 光 源 （ 如 手 电 灯 光 等 ） 对 控 制 电 路 的干 扰 措 施 。 图 所 示 为 采 用 光 敏 电 阻 为 探 测 元 件 的 火 焰 探 测 报 警 器 电 路图 。 PbS光 敏 电 阻 的 暗 电 阻 的 阻 值 为 1M， 亮 电 阻 的 阻 值为 0.2M(幅 照 度 1mw/cm2下 测 试 )， 峰 值 响 应 波 长 为 2.2m，恰 为 火 焰 的 峰 值 辐 射 光 谱 。 图 所 示 为 利 用 光 敏 电 阻 构 成 的 照 相 机 自 动 曝 光 控 制 电 路 ，也 称 为 照 相 机 电 子 快 门 。 电 子 快 门 常 用 于 电 子 程 序 快 门的 照 相 机 中 ， 其 中 测 光 器 件 常 采用 与 人 眼 光 谱 响 应 接 近 的 硫 化 镉(CdS)光 敏 电 阻 。 照 相 机 曝 光 控制 电 路 是 由 光 敏 电 阻 R、 开 关 K和 电 容 C构 成 的 充 电 电 路 ， 时 间检 出 电 路 (电 压 比 较 器 )， 三 极 管 T构 成 的 驱 动 放 大 电 路 ， 电 磁 铁 M带 动 的 开 门 叶 片 （ 执 行 单 元 ） 等组 成 。 在 初 始 状 态 ， 开 关 K处 于 如 图 所 示 的 位 置 ，电 压 比 较 器 的 正 输 入 端 的 电 位 为 R1与 RW1分电 源 电 压 Ubb所 得 的 阈 值 电 压 Vth（ 一 般 为11.5V） ， 而 电 压 比 较 器 的 负 输 入 端 的 电位 VR近 似 为 电 源 电 位 Ubb， 显 然 电 压 比 较 器负 输 入 端 的 电 位 高 于 正 输 入 端 的 电 位 ， 比较 器 输 出 为 低 电 平 ， 三 极 管 截 止 ， 电 磁 铁不 吸 合 ， 开 门 叶 片 闭 合 。 当 按 动 快 门 的 按 钮 时 ， 开 关 K与 光 敏 电 阻 R及 R W2构 成 的 测 光 与 充 电 电 路 接 通 ，这 时 ， 电 容 C两 端 的 电 压 UC为 0， 由 于 电 压 比 较 器 的 负 输 入 端 的 电 位 低 于 正 输 入端 而 使 其 输 出 为 高 电 平 ， 使 三 极 管 T导 通 ， 电 磁 铁 将 带 动 快 门 的 叶 片 打 开 快 门 ，照 相 机 开 始 曝 光 。 快 门 打 开 的 同 时 ， 电 源 Ubb通 过 电 位 器 RW2与 光 敏 电 阻 R向 电 容C充 电 ， 且 充 电 的 速 度 取 决 于 景 物 的 照 度 ， 景 物 照 度 愈 高 光 敏 电 阻 R的 阻 值 愈 低 ，充 电 速 度 愈 快 。 VR的 变 化 规 律 可 由 电 容 C的 充 电 规 律 得 到 VR=Ubb1 exp( t/ ) 式 中 为 电 路 的 时 间 常 数 =（ RW2+R） C 光 敏 电 阻 的 阻 值 R与 入 射 的 光 照 度 EV有 关 gSEgR 1当 电 容 C两 端 的 电 压 UC充 电 到 一 定 的 电 位 （ VR Vth） 时 ，电 压 比 较 器 的 输 出 电 压 将 由 高 变 低 ， 三 极 管 T截 止 而 使 电磁 铁 断 电 ， 快 门 叶 片 又 重 新 关 闭 。 快 门 的 开 启 时 间 t可 由 下 式 推 出 t =（ RW2+R） C ln Ubb/ Vth a. 光 电 导 探 测 器 具 有 内 增 益 M特 性 ， M与 材 料 器 件 性质 和 外 加 电 场 大 小 有 关 。b. 当 用 于 模 拟 量 测 量 时 ， 因 光 照 指 数 与 光 照 强 弱 有 关 ，只 有 在 弱 光 照 下 光 电 流 与 入 射 辐 射 通 量 成 线 性 关 系 。c. 用 于 光 度 量 测 试 仪 器 时 ， 必 须 对 光 谱 特 性 曲 线 进 行修 正 ， 保 证 其 与 人 眼 的 光 谱 光 视 效 率 曲 线 符 合 。d. 光 敏 电 阻 的 光 谱 特 性 与 温 度 有 关 ， 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 灵敏 面 的 办 法 来 提 高 光 敏 电 阻 在 长 波 区 的 灵 敏 度 。 e. 光 敏 电 阻 的 温 度 特 性 很 复 杂 ， 电 阻 温 度 系 数 有 正 有负 ， 一 般 说 ， 光 敏 电 阻 不 适 于 在 高 温 下 使 用 ， 温 度高 时 输 出 将 明 显 减 小 ， 甚 至 无 输 出 。f. 光 敏 电 阻 频 带 宽 度 都 比 较 窄 ， 在 室 温 下 只 有 少 数 品种 能 超 过 1kHz， 而 且 光 电 增 益 与 带 宽 之 积 为 一 常 量 ，如 要 求 带 宽 较 宽 ， 必 须 以 牺 牲 灵 敏 度 为 代 价 。g. 设 计 负 载 电 阻 时 ， 应 考 虑 到 光 敏 电 阻 的 额 定 功 耗 ，负 载 电 阻 值 不 能 很 小 。h. 进 行 动 态 设 计 时 ， 应 意 识 到 光 敏 电 阻 的 前 历 效 应 。 特 点 环 氧 树 脂 封装 反 应 速 度 快 体 积 小可 靠 性 好 光 谱 特 性 好 灵 敏 度 高应 用 照 相 机 自 动测 光 光 电 控 制 室 内 光 线 控制光 控 音 乐I.C. 工 业 控 制 光 控 开 关光 控 灯 电 子 玩 具