這是光敏電阻,它是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小的電阻器,所以它也叫光導(dǎo)管。
光敏電阻的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,它包含兩根電極引線,一片陶瓷基體。光敏電阻的核心部分是光導(dǎo)電體。光導(dǎo)電體的膜越長(zhǎng),面積越大,受光后電阻值變化也越大,那么靈敏度就越高。
圖2 光敏電阻的結(jié)構(gòu)
為了得到高的靈敏度,光導(dǎo)電體常常被做成梳狀。這就是我們所看到的效果。
圖3 梳妝電極的外形
相應(yīng)的,這是兩片梳狀電極。為了抵抗外部潮濕環(huán)境的影響,在電阻體外部涂覆防潮環(huán)氧樹脂,或直接用金屬管殼封裝。
圖4 光敏電阻的兩種封裝形式
光導(dǎo)電體材料不同,則適用不同頻率的光譜,所以根據(jù)材料不同,光敏電阻可以分為三種:紫外光敏電阻,紅外光敏電阻和可見光光敏電阻,這三種光敏電阻常用的半導(dǎo)體材料如下圖。而我們生活中常用的是硫化鎘可見光光敏電阻。
圖5 光敏電阻常用的材料
半導(dǎo)體光敏材料在光線的照射下,會(huì)發(fā)生光電導(dǎo)效應(yīng),那么,具體是如何變化的呢?光的波粒二象性告訴我們,當(dāng)光線照射到光敏材料上時(shí),價(jià)帶中的電子就會(huì)獲取光子的能量,躍遷至導(dǎo)帶,這樣就形成了一對(duì)可以導(dǎo)電的電子—空穴對(duì)。
圖6 光照條件下產(chǎn)生電子空穴對(duì)
自由電子和空穴在外加電場(chǎng)的作用下,會(huì)自發(fā)的流向電源的正極和負(fù)極,宏觀就表現(xiàn)為導(dǎo)電體的導(dǎo)電性能增加,電阻值下降。這里的電子并未逸出而形成光電子,所以也被稱為內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)光照停止時(shí),自由電子與空穴又逐漸復(fù)合,電阻又恢復(fù)到原來值。
圖7 外加電場(chǎng)的作用下導(dǎo)電率下降
光敏電阻的這種特性使它被廣泛運(yùn)用在光控電路、光信號(hào)檢測(cè)電路中。
審核編輯:劉清