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光敏电阻:由特殊半导体材料制成,基于内光电效应工作且应用广泛

 2025年04月09日  阅读 29

摘要:光敏电阻由硫化隔或硒化隔等半导体材料制成,是一种特殊电阻器。它的工作原理依据内光电效应。光照越强,阻值越低。随着光照强度上升,电阻值会迅速降低,亮电阻值能小到1KΩ以下。光敏电阻对光线极为敏感,在无光照时呈高阻状态,暗电阻通常可达1.5MΩ。随着科技的发...

光敏电阻由硫化隔或硒化隔等半导体材料制成,是一种特殊电阻器。它的工作原理依据内光电效应。光照越强,阻值越低。随着光照强度上升,电阻值会迅速降低,亮电阻值能小到 1KΩ 以下。光敏电阻对光线极为敏感,在无光照时呈高阻状态,暗电阻通常可达 1.5MΩ。随着科技的发展,光敏电阻的特殊性能将得到极为广泛的应用。

光敏电阻工作原理

光敏电阻的工作原理是以内光电效应为基础。半导体光敏材料两端装上电极引线后,将其封装在带有透明窗的管壳里,就形成了光敏电阻。为提升灵敏度,两电极常被做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要有金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。

通常会使用涂敷、喷涂、烧结这类方法,在绝缘衬底上制作出很薄的光敏电阻体以及梳状欧姆电极,然后接出引线,将其封装在带有透光镜的密封壳体内,这样做是为了避免受潮而影响其灵敏度。当入射光消失后,由光子激发产生的电子—空穴对会进行复合,此时光敏电阻的阻值就会恢复到原来的值。

光敏电阻如何工作_光敏电阻工作原理_光敏电阻例子

在光敏电阻的两端金属电极加上电压后,就会有电流通过。当受到一定波长的光线照射时,电流会随着光强的增大而变大,这样就能实现光电转换。光敏电阻没有极性,它纯粹是一个电阻器件,在使用时既可以加直流电压,也可以加交流电压。半导体的导电能力是由半导体导带内载流子数目的多少所决定的。光照射到光电导体上时,若光电导体是本征半导体材料,且光辐射能量足够强,那么光导材料价带上的电子会被激发到导带上去,这样就会使导带的电子和价带的空穴增多,进而导致光导体的电导率变大。要实现能级的跃迁,入射光的能量必须要大于光导体材料的禁带宽度 Eg,也就是式中ν和λ分别表示入射光的频率和波长。

在黑暗的环境里,它的阻值处于较高状态;当有光照出现,并且光辐射能量达到足够大的程度时,光导材料禁带中的电子会被能量大于其禁带宽度ΔEg 的光子所激发,从价带越过禁带跃迁到导带,这样就使得导带的电子增多,价带的空穴也增多,电阻率随之变小。

光敏电阻工作原理图详解

上图展示的是光敏电阻原理图。光敏电阻是由硫化隔或硒化隔等半导体材料制成的特殊电阻器,其表面涂有防潮树脂,具备光电导效应。光敏电阻的工作原理是以内光电效应为基础,在半导体光敏材料的两端装上电极引线,然后将其封装在带有透明窗的管壳内,就构成了光敏电阻。为了提升灵敏度,两电极通常做成梳状。

光敏电阻如何工作_光敏电阻例子_光敏电阻工作原理

半导体的导电能力与半导体导带内载流子数目有关。光敏电阻受光照时,价带中的电子会吸收光子能量并跃迁到导带,从而成为自由电子,同时会产生空穴。电子—空穴对的出现会使电阻率变小。光照越强,光生电子—空穴对就越多,阻值也就越低。当给光敏电阻两端加上电压后,流过光敏电阻的电流会随着光照的增大而增大。入射光消失后,电子—空穴对开始逐渐复合。随着电子—空穴对的复合,电阻逐渐恢复到原值。同时,电流也逐渐减小。

光敏电阻对光线极为敏感。在无光照的情况下,它呈高阻状态,暗电阻通常能达到 1.5MΩ。而当有光照出现时,材料中会激发出自由电子和空穴,此时其电阻值会减小。随着光照强度不断升高,电阻值会迅速降低,亮电阻值能够小到 1KΩ以下。

光敏电阻器的电阻值存在较大的离散性,即电阻会有变化且范围大且无规律。

光敏电阻器的灵敏度指的是光敏电阻器在未受光照时的电阻值(暗阻)与受到光照时的电阻值(亮阻)的相对变化值。光敏电阻的暗阻和亮阻之间的阻值之比大概为 1500:1。暗阻值越大越好。在使用时,要给它施加直流或交流偏压。MG 型光敏电阻器适用于可见光。它主要在各种自动控制电路中被使用,还可用于光电计数、光电跟踪,能用于光控电灯,也能在照相机的自动曝光中发挥作用,同时可用于彩色电视机的亮度自动控制电路等场合。

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