浅析光敏电阻的应用

赵春阳

河南大学，河南 开封 475000



浅析光敏电阻的应用

赵春阳*

河南大学，河南 开封 475000

光敏电阻的应用已经几乎渗透到生活中各个领域，同时也让生产生活变得更方便、更美好。生活中的许多电路以及智能硬件都应用到了光敏电阻。本文分析了光敏电阻的概念、分类、优缺点以及生产工序等相关知识。 关键词：光敏电阻及其优缺点；CdSPGM

一、光敏电阻的基础概念以及相关性质

光敏电阻一般是用硫化隔或硒化隔等半导体材料制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的特殊电阻器，又称光导管，可用于检测可见光。通常在实验以及生产科研生活中应用于光的测量、光的控制和光电转换，一般是将光转换为对应的电能。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应(当入射光子入射到光敏电阻表面时，光敏电阻吸收入射光子产生电子空穴对，使其电导增大)。光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的。光照强度减小，则光敏电阻的阻值增大，光照强度增大，则光敏电阻的阻值减小。二者呈负相关的关系。光敏电阻的两端电极通常采用梳状图案以及设计为薄片结构，目的是为了获得更高的灵敏度和以便吸收更多的光能，梳状图案是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。通常，当光敏电阻的电极受到来自光的照射时，半导体内就激发出电子—空穴对，(其中空穴指的是共价键中的一些核外价电子因为无规则的热运动获得了一些能量，摆脱共价键的约束后就成为了自由电子，挣脱束缚的同时也在共价键上留下了空闲的位置，我们把这些空位称为空穴)参与导电，使电路中电流增强。

(一)光敏电阻特性

当用光照射光敏电阻时，若光子的能量大于或者等于光敏电阻半导体的禁带宽度，则价带中的自由电子吸收光子后进入导带，产生电子空穴对，这就是所谓的光生载流子。光敏电阻的导电能力往往受制于光敏电阻半导体导带内载流子数目的多少。光敏电阻在光照时，光生载流子的产生与消失都要经过一段时间，称为响应时间。这反映了光敏电阻的惰性。如果响应时间越长，则说明光敏电阻的惰性强，也就是对光的反应变化反应慢。随着温度不断升高，光敏电阻的电阻值会有增加的趋势，但是光敏电阻属于半导体材料，同时随着温度的升高，也可以使原本处于禁带中的电子获得足够能量而激发跃迁，从而使电阻值减小，光敏电阻在一段较小的范围内电阻值会略微的减小，这一点与金属导电材料存在了较大的不同。在给定电压的情况下，光照度较大，光电流越大。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。光敏电阻的亮电阻(RL)，简单的说是指当光线照射时，光敏电阻的电阻值大小。在日常测试中，影响光敏电阻测试结果误差的因素有很多种，例如：光源性质(自然光、人造光源、白炽灯、日光灯)，可能造成亮电阻阻值参数变化。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。一旦超过阈值电流和阈值电压，就会造成光敏电阻结构性损坏从而导致彻底性的毁灭。光敏电阻的相对灵敏度是指光入射到光敏电阻基板表面(光敏探测部位)与其之间发出的信号关系。对于光敏电阻来说，是指入射光与电阻之间产生相对应阻值之间的关糸。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，而一旦光照结束时，光电流不会立刻变为零值，这是因为光敏电阻的时延特性造成的特殊现象。当然电阻时延特性与光敏的不同材质的材料有紧密的联系。

二、CdS PGM5506光敏电阻的概念

光敏电阻CDS系列是种薄膜的电子元器件，阻值随着光源强度而变化。CdS PGM5506光敏电阻特点是环氧树脂或金属密封

(一)CdS PGM5506光敏电阻的应用领域

在日常生活中我们经常看见的应用领域为自动测光工业控制，光电控制光控开关，电子玩具、防盗报警系统、自动闪光灯相机等。

(二)CdS PGM5506光敏电阻的优点

封装光谱特性好、可靠性好、灵敏度高、反应速度快，体积小。

(三)CdS PGM5506光敏电阻的缺点

受温度影响较大，响应速度不快，在ms到s之间，延迟时间受入射光的光照度影响，是耗材。在强光照射下光电转换线性较差；光电驰豫过程历时较长，当光敏电阻这一系统受到光照后，光敏电阻这一类半导体的光电导伴随着光照时间而逐渐增加，经过一定的时间到达固定态值。其中，所谓弛豫时间指的是处于平衡态的光敏电阻受到外界光照的瞬时影响后，经过一定长的时间回复到原来的最初的平衡状态所经历的一段时间。

三、光敏电阻的生产工序

用于制造和生产光敏电阻的材料包括但不限于金属硫化物、硒化物和碲化物等半导体材料。在半导体的光敏材料的两端部分装上电极引线，将光敏材料的两端电极密封在带有透明薄膜的管壳中，从而组装为光敏电阻。往往采用涂敷等方法在绝缘衬底上制作稀薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极。最后一步是接出引线，并且封装在具有透光镜的密封壳体内，这样做的目的是为了防止受潮从而影响光敏电阻的灵敏度的问题发生。

四、光敏电阻的分类

根据光敏电阻器的光谱特性，光敏电阻器可分为三种：紫外光敏电阻器、以及红外光敏电阻器。

可见光敏电阻器

第一种紫外光敏电阻器如硫化镉、硒化镉光敏电阻器等。这种紫外光敏电阻器对紫外光较灵敏。可用于探测紫外线。

第二种红外光敏电阻器则主要有硫化铅、碲化铅等光敏电阻器。它主要大部分用于气体分析、无损搽伤、卫星姿态监视、人体病变探测等科研中。

第三种可见光敏电阻器。这种光敏电阻器广泛用于各种光电自动控制、光电计数、光电跟踪以及照相机的自动爆光等场合。类型有硒、硫化镉、硒化镉、硫硒化镉光敏电阻。

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赵春阳(1996-)，男，河南郑州人，河南大学，2014级本科生。

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