半導體材料受到光照射時，吸收入射光子能量，若光子能量大於或等於半導體材料的禁頻寬度，就激發出電子-空穴對，使載流子濃度增加，半導體的導電性增加，阻值降低，這種光電效應稱光導效應。基於這種效應的光電器件有光敏電阻（或稱光導管）。
基本介紹
- 中文名：光導效應
- 外文名：photoconductive effect
- 含義：半導體受到光照時導電性增加
- 套用：光敏電阻
光導效應簡介,光導效應的套用,光敏電阻特徵,
光導效應簡介
物體受到光照時，其內部原子釋放的電子留在內部而使物體的導電性增加，電阻值下降的現象稱為光導效應或稱內光電效應。絕大多數的高電阻率半導體都具有光導效應。基於光導效應的光電器件有光敏電阻（亦稱光電導管），其常用的材料有硫化鎘（CdS）、硫化鉛（PbS）、銻化銦（InSb）、非晶矽等。
純半導體在光線照射下，其禁帶中的電子受到能量大於或等於禁頻寬度Eg（eV）的光子的激發，由價帶越過禁帶躍遷到導帶，成為自由電子。同時，價帶也因此而形成自由空穴。致使純半導體中導帶的電子和價帶的空穴濃度增大，半導體電阻率減小。如下圖（a）所示。電子和空穴統稱為載流子。它們在端電壓作用下均可形成光電流。當光照停止後，自由電子被失去λe稱為截止波長，λe≈1240/Eg（nm）。
n型或p型摻雜半導體在光照射下，光子能量只要分別大於施主能級與導帶底能級差或受主能級與滿帶頂能級差Ei（eV），如下圖（b）或下圖（c）所示，光能即被吸收，激發出能參與導電的光生電子或空穴。摻雜半導體產生光生載流子的截止波長為λe=1240/Ei（nm）。
隨光能的增加，光生載流子濃度雖也因之劇增，但同時電子與空穴間的複合速度也加快，因此低於截止波長的光能量與半導體所產生的光電流的特性曲線不是線性關係。
光導效應機理圖光導效應的套用
半導體材料受到光照射時，吸收入射光子能量.若光子能量大於或等於半導體材料的禁頻寬度，就激發出電子空穴對，使載流子濃度增加，半導體的導電性增加，阻值降低。這種光電效應稱光導效應。基於這種效應的光電器件有光敏電阻（或稱光導管）。
光敏電阻的阻值隨光照度的增加而減小，當光照停止，其阻值又恢復原值。光敏電阻的種類很多，最常見的是硫化鎘和硒化鎘製成的器件。由於所用的材料不同，工藝不同，它們的光電性能相差很大。
光敏電阻RG的符號和連線見下圖。使用時可加直流電壓或交流電壓。由於光敏電阻的阻值隨光照強度而變化，所以流過負載電阻RL的電流及其兩端的電壓也隨之變化，因而可將光信號轉換為電信號。
光敏電阻符號和連結光敏電阻特徵
光敏電阻的參數和主要特性如下：
1.光電流
光敏電阻在黑暗時所具有的阻值稱暗電阻，此時流過的電流稱暗電流；受光照射時的阻值稱亮電阻，此時流過的電流稱亮電流。亮電流和暗電流之差稱光電流。光敏電阻的暗電阻一般是兆歐數量級，而亮電阻則在幾千歐姆以下。光敏電阻的暗電阻越大，亮電阻越小，則性能越好，也即光電流要儘可能大，這樣光敏電阻的靈敏度高。
2.光照特性
光敏電阻的光電流，和光照度Ev的關係，稱光照特性。不同類型的光敏電阻，光照特性是不同的，但在大多數情況下，曲線形狀似下圖（a）所示的硫化鎘光敏電阻的光照特性，它是非線性的。
光敏電阻特性3.光譜特性
光敏電阻對於不同波長的入射光，其靈敏度是不同的。圖上圖（b）是硫化鎘和硒化鎘的光譜特性，它們在可見光或近紅外區，其光譜回響峰很尖銳，對照度變化有較高的靈敏度，因此選用光敏電阻時應當把元件和光源種類結合起來考慮，才能獲得滿意的結果。
4.伏安特性
在一定照度下，光電流I與光敏電阻兩端所加電壓U的關係，稱為光敏電阻的伏安特性，如上圖（c）所示。由特性可知，在一定的光照度下，所加的電壓越大，光電流越大，且沒有飽和現象。但也不能無限制地提高電壓，因為任何光敏電阻都有最大額定功率，使用時可查閱手冊。
5.頻率特性
光敏電阻的光電流不是隨光強改變立刻作出相應的變化，而是具有一定的惰性，這也是光敏電阻的缺點之一。這種惰性常用時間常數來表示。時間常數是指光敏電阻突然由黑暗變為受到光照時，電導率變化到終值的63%所需的時間。
不同材料的光敏電阻具有不同的時間常數（毫秒數量級），因而它們的頻率特性也就各不相同。上（d）所示為兩種不同材料的光敏電阻的頻率特性。顯然，光敏電阻的頻率範圍比光電管差得多。
6.溫度特性
光敏電阻和其它半導體器件一樣，受溫度的影響較大。當溫度升高時，它的暗電阻和靈敏度將下降，同時對光譜特性也有很大影響。例如硫化鉛光敏電阻，隨著溫度的升高，其光譜特性向短波方向移動。為了穩定測量系統的靈敏度，需採取溫度補償措施。
光敏電阻的靈敏度高，允許的光電流大，體積小，重量輕，壽命長，所以套用廣泛。此外由於許多光敏電阻對紅外線敏感，適宜於紅外線光譜區工作。
光敏電阻的缺點是型號相同的光敏電阻的參數也參差不齊，並且由於光照特性的非線性，不適宜於測量要求線性的場合，常用作開關式光電信號感測元件。
