西安电子科技大学：《光电探测技术与系统》课程电子教案（PPT课件讲稿）光敏电阻

S43、光敏电阻 43.1光敏电阻的结构与工作原理 光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。 光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压， 也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电 流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值 (亮电阻)急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越 好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗 电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。 2022/10/7 1

2022/10/7 1 S4.3 、光敏电阻 4.3.1 光敏电阻的结构与工作原理 光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。 光敏电阻没有极性， 纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压， 也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电 流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值 （亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。 一般希望暗电阻越大越 好，亮电阻越小越好， 此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗 电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下

光敏电阻的结构很简单，(a)为金属封装的硫化镉光敏电阻 的结构图。在玻璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为 光导层。半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接， 光敏电阻就通过引出线端接入电路。为了防止周围介质的影响，在 半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏 感的波长范围内透射率最大。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极 般采用梳状图案(b)所示。(C)为光敏电阻的接线图。 2022/10/7 2

2022/10/7 2 光敏电阻的结构很简单，（a）为金属封装的硫化镉光敏电阻 的结构图。在玻璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为 光导层。半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接， 光敏电阻就通过引出线端接入电路。为了防止周围介质的影响，在 半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏 感的波长范围内透射率最大。为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一 般采用梳状图案（b）所示。 （c）为光敏电阻的接线图

金属电极 半导体 4 NWWN 安 电源 玻璃底板 E 检流计 (a (b) (c) (a)光敏电阻结构；b)光敏电阻电极；(c)光敏电阻接线图 2022/10/7 3

2022/10/7 3 (a) 光敏电阻结构； (b) 光敏电阻电极； (c) 光敏电阻接线图 金属电极 半导体 玻璃底板 电 源 检流计 RL E I (a) (b) (c) Ra

4.3.2.光敏电阻的主要参数 光敏电阻的主要参数有： )暗电阻光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时 流过的电流称为暗电流。 (2)亮电流光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流 过的电流称为亮电流。 (3)光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。 2022/10/7 4

2022/10/7 4 4.3.2. 光敏电阻的主要参数 光敏电阻的主要参数有： (1) 暗电阻 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此时 流过的电流称为暗电流。 (2) 亮电流 光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流 过的电流称为亮电流。 (3) 光电流 亮电流与暗电流之差称为光电流

433.光敏电阻的基本特性 )伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称 为光敏电阻的伏安特性。图2为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可 见，光敏电阻在一定的电压范围内，其曲线为直线。说明其阻值与入 射光量有关，而与电压电流无关。 (2)）光照特性 光敏电阻的光照特性是描述光电流和光照强度之间的关系，不同材料的 光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。图3为硫化 镉光敏电阻的光照特性。 2022/10/7 5

2022/10/7 5 4.3.3. 光敏电阻的基本特性 (1) 伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称 为光敏电阻的伏安特性。图2为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可 见，光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U曲线为直线。说明其阻值与入 射光量有关，而与电压电流无关。 （2）光照特性 光敏电阻的光照特性是描述光电流I和光照强度之间的关系，不同材料的 光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。图3为硫化 镉光敏电阻的光照特性

图2硫化镉光敏电阻的伏安特性 40 30 功率 10001x 500mW 20 1001x 10 ---101x 0 100 200 UIV 2022/10/7 6

2022/10/7 6 图2 硫化镉光敏电阻的伏安特性 40 30 20 10 0 I / mA 100 10001 x 500 mW 1001 x 功 率 200 U / V 101 x

图3光敏电阻的光照特性 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 015 0.10 0.05 0 0.20.40.60.81.01.21.4 Φ/1m 2022/10/7 7

2022/10/7 7 图3 光敏电阻的光照特性 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 I / mA  / lm

图4光敏电阻的光谱特性 100 80 硫化铅 40 硫化铊 20 硫化镐 0 1.5 3 1IA 2022/10/7 8

2022/10/7 8 图4光敏电阻的光谱特性 Sr / (%)  / A 20 40 60 80 100 0 1.5 3 硫化铅 硫化铊 硫化镉

(3) 光谱特性光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用， 即光敏 电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。光敏电阻的相对光敏灵敏 度与入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦称为光谱响应。图 4为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。对应于不同波长，光敏电阻 的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻光谱响应曲线也不同。 从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，常被用 作光度量测量（照度计）的探头。而硫化铅光敏电阻响应于近红外和 中红外区，常用做火焰探测器的探头。 2022/10/7 9

2022/10/7 9 (3) 光谱特性 光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏 电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。光敏电阻的相对光敏灵敏 度与入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦称为光谱响应。图 4 为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。 对应于不同波长，光敏电阻 的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻光谱响应曲线也不同。 从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，常被用 作光度量测量（照度计）的探头。而硫化铅光敏电阻响应于近红外和 中红外区， 常用做火焰探测器的探头

图5光敏电阻的频率特性 100 硫化铅 80 60 硫化镉 40 20 10100 100010000 f/Hz 2022/10/7 10

2022/10/7 10 图5 光敏电阻的频率特性 100 80 60 40 20 0 10 100 1 000 10 000 硫 化 镉 硫 化 铅 S /( %) f / Hz