第二章光敏電阻(編輯修改稿)
2024-09-11 23:30 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 hbdqg ?????????? 如圖 23所示為 CdS光敏電阻的光電特性曲線。給出了 在恒定電壓的作用下， 流過光敏電阻的電流 Ip與入射光照度 E間的變化關(guān)系，由圖可見它是由線性漸變到非線性的。 EUSUgI gpp ?? 式中 Sg為光電導(dǎo)靈敏度， E為光敏電阻的照度。顯然，當(dāng)照度很低時(shí)，曲線近似為線性；隨照度的增高，線性關(guān)系變壞，當(dāng)照度變得很高時(shí)， 曲線近似為拋物線形。 （ 21） 光敏電阻的光電特性可用一個(gè)隨光度量變化的指數(shù) γ來(lái)描述，并定義 γ為 光電轉(zhuǎn)換因子 。并將式（ 21）改為 ?EUSUgIgpp ??光電轉(zhuǎn)換因子 在弱輻射作用的情況下為 γ=1），隨著入射輻射的增強(qiáng)， γ值減小，當(dāng)入射輻射很強(qiáng)時(shí) γ值降低到 。 （ 22） 在實(shí)際使用時(shí)，常常將光敏電阻的光電特性曲線改用如圖 24所示的特性曲線。 如圖 24(b)所示的對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中光敏電阻的阻值 R在 某段照度EV范圍內(nèi)的光電特性表現(xiàn)為線性，即（ 22）式中的 γ保持不變 。 γ值為對(duì)數(shù)坐標(biāo)下特性曲線的斜率。即 1221lglglglgEERR????（ 23） R1與 R2分別是照度為 E1和 E2時(shí)光敏電阻的阻值。 ? 2 伏安特性 光敏電阻的本質(zhì)是電阻，符合歐姆定律。 可以測(cè)出在不同光照下加在光敏電阻兩端的電壓 U與流過它的電流 Ip的關(guān)系曲線，并稱其為光敏電阻的 伏安特性 。 ? 3 溫度特性 光敏電阻具有復(fù)雜的溫度特性。 以室溫（ 25℃ ）的相對(duì)光電導(dǎo)率為 100%，觀測(cè)光敏電阻的相對(duì)光電導(dǎo)率隨溫度的變化關(guān)系，可以看出光敏電阻的 相對(duì)光電導(dǎo)率隨溫度的升高而下降 。 ? 4 時(shí)間響應(yīng) 光敏電阻的 時(shí)間響應(yīng) （ 又稱為慣性 ） 比其他光電器件要差 （ 慣性要大 ） 些 ， 頻率響應(yīng)要低些 ， 而且具有特殊性 。 當(dāng)用一個(gè)理想方波脈沖輻射照射光敏電阻時(shí) ， 光生電子要有產(chǎn)生的過程 ， 光生電導(dǎo)率 Δ σ要經(jīng)過一定的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定 。 當(dāng)停止輻射時(shí) ， 復(fù)合光生載流子也需要時(shí)間 ， 表現(xiàn)出光敏電阻具有較大的慣性 。 光敏電阻的慣性與入射輻射信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān) ， 下面分別討論 。 ? 4 時(shí)間響應(yīng) 1. 弱輻射作用情況下的時(shí)間響應(yīng) ??????00 t≥0 t=0 光電導(dǎo)率 Δ σ 和光電流IΦ 隨時(shí)間變化的規(guī)律為 )1( /0 ??? te ?????)1( /0 ?te eII ??? ??當(dāng) t =τ r時(shí)， Δ σ = σ0， IΦ = e0； τ r定義為光敏電阻的 上升時(shí)間常數(shù) 。 ??? /0 te ?????/0 te eII ??? ?當(dāng) t =τ f時(shí)， Δ σ = σ0， IΦ = e0； τ f定義為光敏電阻的 下降時(shí)間常數(shù) 。 停止輻射時(shí) ， 入射輻射通量 Φe與時(shí)間的關(guān)系為： ??????00t=0 t≥0 光電導(dǎo)率和光電流隨時(shí)間變化的規(guī)律為： 對(duì)應(yīng)脈沖前沿，光敏電阻電導(dǎo)率的變化規(guī)律為： ???tt a n h0????tIIe ta n h0?? ?其光電流的變化規(guī)律為： （ 210） （ 211） 停止輻射時(shí) ,光電導(dǎo)率和光電流的變化規(guī)律可表示為 ： ??? /110 t?????/110 tII ?? ??（ 28） （ 29） 2. 強(qiáng)輻射作用情況下的時(shí)間響應(yīng) 當(dāng) t =τ r時(shí)， Δ σ = σ0， IΦ = e0.； 當(dāng) t =τ f時(shí)， Δ σ = σ0， IΦ = e0. 5 光譜響應(yīng) ? 光敏電阻的光譜響應(yīng)主要由光敏材料禁帶寬度、雜質(zhì)電離能、材料摻雜比與摻雜濃度等因素有關(guān)。 6 噪聲特性 ? 光敏電阻的主要噪聲有 熱噪聲 、 產(chǎn)生復(fù)合 和 低頻噪聲 (或稱1/f噪聲 )。 熱噪聲 : 由光敏電阻內(nèi)載流子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。 產(chǎn)生復(fù)合噪聲： 低頻噪聲（電流噪聲）： 與調(diào)制頻率成反比。 ? 在幾百赫茲以內(nèi)以電流噪聲為主；隨著頻率的升高產(chǎn)生復(fù)合變得明顯；頻率很高時(shí)以熱噪聲為主。 光敏電阻的變換電路 ? 1 基本偏置電路 設(shè)在某照度 Ev下，光敏電阻的阻值為 R，電導(dǎo)為 g，流過偏置電阻 RL的電流為 IL LbbL RRUI??用微變量表示 Rd)RR(d 2LL ???bbUI而， dR=d(1/g)=(1/g )dg dg=S dE 因此 2 g v （ 219） v2g EdRd RS?? （ 2補(bǔ) 1） 偏置電阻 RL兩端的輸出電壓為 v2LgL2LLLLL )RR(UeSRRiRRRRiRu bb????
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