【正文】 。 ? 隨著波長(zhǎng)減小，吸收系數(shù)增大，入射光功率幾乎全被材料吸收，量子效率增加，因此光電導(dǎo)率達(dá)到峰值。一般峰值靠近長(zhǎng)波限，實(shí)際定義長(zhǎng)波限為峰值一半處所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。 xe ??? ZnS； 2— CdS； 3— CdSe； 4— Si； 5— GaAs； 6— PbS；7— Ge； 8— PbTe， 90K； 9— InSb， 5K； 10— PbSe，90K。 1 234567891 01 0 08 06 04 02 04 . 0 3 . 0 2 . 5 2 . 0 1 . 5 1 . 2 1 . 0 0 . 5 0 . 2波 長(zhǎng) （ ）m?相對(duì)靈敏度(%)光 子 能 量 （ e V ）0 . 50 . 301 . 0 2 . 05 . 0 1 0 . 0 常用的光電導(dǎo)材料的光譜響應(yīng) 光敏電阻 ? 利用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的最典型的光電導(dǎo)器件是光敏電阻。光敏電阻種類繁多，有對(duì)紫外敏感的、有對(duì)可見光敏感的、有對(duì)紅外敏感的，主要由其所使用的材料所決定，光電導(dǎo)材料均可制作成光敏電阻。目前廣泛使用的光敏電阻主要品種有：硫化鎘（ CdS）、硒化鎘（ CdSe）、硫化鉛（ PbS）、硅（ Si）、鍺（ Ge）、銻化銦（ InSb）等。 光敏電阻 分類 本征型 摻雜型 入射光子的能量大于或等于半導(dǎo)體的禁帶寬度時(shí)能激發(fā)電子－空穴對(duì) Ec Ev Eg 入射光子的能量大于或等于雜質(zhì)電離能時(shí)就能激發(fā)電子空穴對(duì) Ec Ev ?Eg )(12400 nmEEhcgg???)(12400 nmEEhcgg ?????常用于可見光波段測(cè)試 常用于紅外波段甚至遠(yuǎn)紅外測(cè)試 光電導(dǎo)器件材料 禁帶寬度 （ eV） 光譜響應(yīng)范圍 （ nm） 峰值波長(zhǎng) （ nm） 硫化鎘（ CdS） 400～ 800 515～ 550 硒化鎘（ CdSe） 680～ 750 720～ 730 硫化鉛（ PbS） 500～ 3000 2022 碲化鉛（ PbTe） 600～ 4500 2200 硒化鉛（ PbSe） 700～ 5800 4000 硅（ Si） 450～ 1100 850 鍺（ Ge） 550～ 1800 1540 銻化銦（ InSb） 600～ 7000 5500 砷化銦（ InAs） 1000～ 4000 3500 常用光電導(dǎo)材料 每一種半導(dǎo)體或絕緣體都有一定的光電導(dǎo)效應(yīng)，但只有其中一部分材料經(jīng)過特殊處理，摻進(jìn)適當(dāng)雜質(zhì)，才有明顯的光電導(dǎo)效應(yīng)。現(xiàn)在使用的光電導(dǎo)材料有 Ⅱ Ⅵ 族、 Ⅲ Ⅴ 族化合物，硅、鍺等，以及一些有機(jī)物。 光敏電阻演示 當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，光生電子—空穴對(duì)增加，阻值減小，電流增大。 暗電流（越小越好） ? 光敏電阻和其它半導(dǎo)體光電器件（如光生伏特探測(cè)器）相比有以下特點(diǎn)： ? (1) 光 譜響應(yīng)范圍 寬 。根據(jù)材料不同，有的在可見光靈敏，有的靈敏域可達(dá)紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)。 ? (2) 工作 電流大 ，可達(dá)數(shù)毫安。 ? (3) 所測(cè)的光強(qiáng)范圍寬，即可測(cè)弱光，也可測(cè)強(qiáng)光。 ? (4) 靈敏度高 ，通過對(duì)材料、工藝和電極結(jié)構(gòu)的適當(dāng)選擇和設(shè)計(jì)，光電增益可大于 1。 ? (5) 無(wú)極性 之分，使用方便。 ? 缺點(diǎn)：在強(qiáng)光照下光電線性較差，光電馳豫時(shí)間長(zhǎng)，頻率特性較差，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制。 ? 光敏電阻的主要 用途 是：用于照相機(jī)、光度計(jì)、光電自動(dòng)控制、輻射測(cè)量等輻射接收元件。 ? 表征光敏電阻器特征的參數(shù)主要有 光照靈敏度 、 伏安特性 、 光譜響應(yīng) 、 溫度特性 、 γ值 等，下面就簡(jiǎn)述其結(jié)構(gòu)和特性。 光敏電阻的結(jié)構(gòu) A K I I = I p + I d G = G p + G d 光敏電阻器均制作在陶瓷基體上，光敏面均做成蛇形，目的是要保證有較大的受光表面。上面帶有光窗的金屬管帽或直接進(jìn)行塑封，其目的是盡可能減少外界（主要是濕氣等有害氣體）對(duì)光敏面及電極所造成的不良影響，使光敏電阻器的性能長(zhǎng)期穩(wěn)定，工作長(zhǎng)期可靠。 光敏電阻實(shí)物圖 當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)， 阻值減小 。 光敏電阻的特性 ? 1．光電特性 ? 光電流與照度的關(guān)系稱為光電特性 Ip=SgEγUa I p E (lx ) 光電特性 : Ip=SgEγUa Ip——光電流，即光敏電阻兩端加上一定電壓后，亮電 流 I與暗電流 Id之差； E——光照度； γ——光照指數(shù)，它與材料和入射光強(qiáng)弱有關(guān)，對(duì)于 CdS、 PbS等，在弱光照下 γ=1，在強(qiáng)光照射下 γ=1/2，一般 γ=~1； U ——光敏電阻兩端所加的電壓； a——電壓指數(shù)，它與光電導(dǎo)體和電極材料之間的接觸有關(guān)，歐姆接觸時(shí) a=1，非歐姆接觸 a=~； Sg——光電導(dǎo)靈敏度。 Ip E (lx ) ? 如 a=1，在弱光照下 γ=1： ? Ip=SgEU ? 在弱光照下， Ip與 E具有良好的線性，在強(qiáng)光照射下則為非線性，其它光敏電阻也有類似的性質(zhì)。因此光敏電阻在 強(qiáng)光時(shí)線性特性變差 。 光電特性 : Ip=SgEγUa 2．光電阻的光電導(dǎo)靈敏度 ? 歐姆接觸時(shí)， a=1 ? Ip=GpU ? Gp——光電導(dǎo)值，此式即歐姆定律。 ? Gp=SgEγ ? 線性系數(shù) γ值 代表亮阻與光照之間呈非線性， γ值 是光敏電阻器的一個(gè)重要參考數(shù)據(jù)， (1 / )?E ( l x )1 0 1 021 03非 線 性Gp Ip=SgEγUa ? 響應(yīng)量光電導(dǎo)與輸入量之比，所以 Sg為光電導(dǎo)靈敏度。 ? 如 γ=1， （ 1134） ? 單位為西門子 /勒克斯（ s/lx）。 ? 對(duì)于光敏電阻來說，電流有暗電流 Id，亮電流 I與光電流 Ip ，電導(dǎo)也有暗電導(dǎo) Gd，亮電導(dǎo) G和光電導(dǎo)Gp之分，即 I=Ip+Id ， G=Gp+Gd。 ? 所以亮電流 I： ? I=(SgE+Gd)U EGS pg ?3． 伏安特性 mA 15 10 5 10 20 30 V 100lx 300lx 550lx 1000lx 50m W 兩個(gè)明顯的特點(diǎn) 一 :在額定功率范圍內(nèi)（如 50mW）光電流與所加電壓成線性，即電流正比于所施加外電壓。 二 :當(dāng)光敏電阻器上承受的功率超過它本身的額定功率后，曲線開始變彎，趨向飽和，電流并未繼續(xù)增大，即大部分光生載流子已參與為光電流。 4． 溫度特性 10% 20 20 100 lx 10 lx 10% 20% 溫度℃ 亮阻相對(duì)變化率 R 0 Δ R 100% α 為負(fù)值 α E 值 40 60 60 40 10 20 10 20 亮阻相對(duì)變化率 (%) 溫度℃ R 0 Δ R 100% 亮電阻的溫度系數(shù) 100 1 0()RRR T T? ???5．頻率特性 光敏電阻頻率特性 1硒 2硫化硒 3硫化鉈 4硫化鉛 頻率 (Hz ) 104 103 1 2 3 4 1 . 0 相對(duì)輸出 光敏電阻采用交變光照時(shí)，其輸出隨入射光頻率的增加而減少，這是因?yàn)楣饷綦娮枋且揽糠瞧胶廨d流子效應(yīng)工作的，非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合都有一個(gè)時(shí)間過程，這個(gè)時(shí)間過程即在一定程度上影響了光敏電阻對(duì)變化光照的響應(yīng)。 光敏電阻 頻帶寬度 都比較窄，在室溫下，一般不超過幾千赫茲， 6．光譜響應(yīng)特性 ? 光敏電阻的 光譜響應(yīng)特性 主要 由 所用的 半導(dǎo)體材料所 決定 。光敏電阻可用于與人眼有關(guān)的儀器，如照相機(jī)、照度計(jì)、光度計(jì)等，它們的光譜響應(yīng)曲線形狀與人眼的光譜光視