光敏电阻器原理及检测方法

王彦华，刘希璐

（商丘职业技术学院，河南 商丘 476000）

光敏电阻是用硫化隔或硒化隔等半导体材料制成的特殊电阻器，其工作原理是基于内光电效应。光照愈强，阻值就愈低，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，亮电阻值可小至1KΩ 以下。光敏电阻对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，暗电阻一般可达1.5 MΩ。光敏电阻的特殊性能，随着科技的发展将得到极其广泛应用。

1 结构原理及参数

1.1 结构原理

光敏电阻是用硫化隔或硒化隔等半导体材料制成的特殊电阻器，表面还涂有防潮树脂，具有光电导效应。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应，即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。

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。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子—空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。

光敏电阻对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，暗电阻一般可达1.5 MΩ。当有光照时，材料中激发出自由电子和空穴，其电阻值减小，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，亮电阻值可小至1KΩ以下。

光敏电阻器的光照特性在大多数情况下是非线性的，只有在微小的范围内呈线性，光敏电阻器的电阻值有较大的离散性（电阻变化、范围大无规律）。

光敏电阻器的灵敏度是指光敏电阻器不受到光照是的电阻值（暗阻）和受到光照时电阻值（亮阻）的相对变化值。光敏电阻的暗阻和亮阻间阻值之比约为1 500：1，暗阻值越大越好，使用时给其施加直流或交流偏压，MG 型光敏电阻器适用于可见光。其主要用于各种自动控制电路、光电计数、光电跟踪、光控电灯、照相机的自动暴光及彩色电视机的亮度自动控制电路等场合。

1.2 光敏电阻的主要参数

（1）光电流、亮电阻

光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示(用照度计测量光的强弱，其单位为拉克斯lx)条件下测得的电阻制。

（2）暗电流、暗电阻

光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示（照度为0lx）的电阻值，由于暗阻随关闭光源的时间增长而增加，所以规定在关闭电源30 s 后测量暗电阻值。

（3）灵敏度

灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。

（4）时间常数

指光敏电阻器从光照跃变开始到稳定亮电流的63﹪时所需的时间，这是光敏电阻器的延时现象，也称惯性。

2 光敏电阻的特性

2.1 光敏电阻的光照特性

光敏电阻的光照特性是指在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之间的关系。不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。因此，其不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电开关。

2.2 影响光敏电阻光谱特性的因素

硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硒化镉的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。

2.3 光敏电阻的伏安特性

在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。

2.4 光敏电阻的频率特性

当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后，光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的时延特性。由于不同材料的光敏，电阻时延特性不同，所以它们的频率特性也不同。硫化铅的使用频率比硫化镉高得多，但多数光敏电阻的时延都比较大，所以，其不能用在要求快速响应的场合。如图1 所示是光控报警电路，可监视学习环境的亮度。当光线较亮时，光敏电阻值很小，调整微调电位器RP 使三极管VT1 基极电压较低，则三极管VT1 和VT2 不能导通，蜂鸣器不鸣叫。若环境光线变暗，光敏电阻器的电阻值变大，三极管VT1 基极电压升高，三极管VT1 和VT2 都导通，蜂鸣器发出鸣叫，提醒人们打开电灯。调整微调电位器RP可以改变蜂鸣器开始鸣叫的照度，微调电位器RP 的阻值越小，蜂鸣器开始发声时的照度要求就越高。

图1 光控报警电路

3 光敏电阻的选择

根据电路的具体要求，选择暗阻、亮阻合适的光敏电阻，一般选择暗电阻大的光敏电阻器，并且暗阻和亮阻相差越大越好。当将光敏电阻接入电路后受到光照时和不受到光照时，电路反应的灵敏度要符合电路的要求，选用光敏电阻的额定功率要大于其在电路实际消耗的功率。

4 光敏电阻的检测

（1）用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不变，阻值接近无穷选择大。此值越大说明光敏电阻性能越好；若此值很小或接近为零，说明光敏电阻损坏，不能使用。

（2）将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的向右摆动，阻值明显减小，此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，说明光敏电阻内部开路损坏，不能使用。

（3）将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时，万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动，如果万用表指针始终停在某一位置，不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻损坏。

5 结束语

根据光敏电阻的特性和使用环境不同，选用不同种类和不同型号光敏电阻，以满足我们不同的工作需要。

[1]高卫斌.电子线路[M].北京:电子工业出版社，2006.

[2]李中发.电子技术基础[M].北京:中国水利水电出版社，2006.

[3]康华光.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社，1988.

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