基本介紹
規格型號,參數特性,主要參數,頻率特性,常用光敏電阻參數,原理,工作原理,結構原理,套用,概述,調光電路,光控開關,優缺點,優點,缺點,分類,光敏電阻的檢測,選用原則,
簡介
光敏電阻是用硫化隔或硒化隔等半導體材料製成的特殊電阻器，其工作原理是基於內光電效應。光照愈強，阻值就愈低，隨著光照強度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1KΩ以下。光敏電阻對光線十分敏感，其在無光照時，呈高阻狀態，暗電阻一般可達1.5MΩ。光敏電阻的特殊性能，隨著科技的發展將得到極其廣泛套用。
光敏電阻器一般用於光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料製成的。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.4~0.76）μm的回響很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。
規格型號
通常，光敏電阻器都製成薄片結構，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）內就激發出電子—空穴對，參與導電，使電路中電流增強。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常採用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般光敏電阻器結構如右圖所示。
光敏電阻外形圖和電路符號
光敏結構圖
光敏電阻外形圖和電路符號光敏結構圖光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示
光敏電阻常用硫化鎘（CdS）製成。它分為環氧樹脂封裝和金屬封裝兩款，同屬於導線型（DIP型），環氧樹脂封裝光敏電阻按陶瓷基板直徑分為Ø3mm、Ø4mm、Ø5mm、Ø7mm、Ø11mm、Ø12mm、Ø20mm、Ø25mm 。
參數特性
主要參數
光敏電阻的主要參數是：（1）光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。
光敏電阻的實驗圖
光敏電阻的實驗圖（2）暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示(用照度計測量光的強弱，其單位為拉克斯lx)。
（3）靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。
（4）光譜回響。光譜回響又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜回響的曲線。
（5）光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進一步增大光照強度，則電阻值變化減小，然後逐漸趨向平緩。在大多數情況下，該特性為非線性。
（6）伏安特性曲線。在一定照度下，加在光敏電阻兩端的電壓與電 流之間的關係稱為伏安特性。在給定偏壓下,光照度 較大，光電流也越大。在一定的光照度下，所加的電 壓越大，光電流越大，而且無飽和現象。但是電壓不 能無限地增大，因為任何光敏電阻都受額定功率、最 高工作電壓和額定電流的限制。超過最高工作電壓 和最大額定電流，可能導致光敏電阻永久性損壞。
（7）溫度係數。光敏電阻的光電效應受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。
（8）額定功率。額定功率是指光敏電阻用於某種線路中所允許消耗的功率，當溫度升高時，其消耗的功率就降低。
（9）指光敏電阻器從光照躍變開始到穩定亮電流的。
頻率特性
當光敏電阻受到脈衝光照射時，光電流要經過 一段時間才能達到穩定值，而在停止光照後，光電流 也不立刻為零，這就是光敏電阻的時延特性。由於不 同材料的光敏，電阻時延特性不同，所以它們的頻率 特性也不同。硫化鉛的使用頻率比硫化鎘高得多，但 多數光敏電阻的時延都比較大，所以，其不能用在要 求快速回響的場合。
常用光敏電阻參數
規格 | 型號 | 最大電壓 (VDC) | 最大功耗 (mW) | 環境溫度 （℃） | 光譜峰值 (nm) | 亮電阻 （10Lux) (KΩ) | 暗電阻 （MΩ） | 100 γ10 | 回響時間 mS | 照度電阻特性 | |
上升 | 下降 | ||||||||||
Φ3系列 | GL3516 | 100 | 50 | -30～+70 | 540 | 5-10 | 0.6 | 0.5 | 30 | 30 | 2 |
GL3526 | 100 | 50 | -30～+70 | 540 | 10-20 | 1 | 0.6 | 30 | 30 | 3 | |
GL3537-1 | 100 | 50 | -30～+70 | 540 | 20-30 | 2 | 0.6 | 30 | 30 | 4 | |
GL3537-2 | 100 | 50 | -30～+70 | 540 | 30-50 | 3 | 0.7 | 30 | 30 | 4 | |
GL3547-1 | 100 | 50 | -30～+70 | 540 | 50-100 | 5 | 0.8 | 30 | 30 | 6 | |
GL3547-2 | 100 | 50 | -30～+70 | 540 | 100-200 | 10 | 0.9 | 30 | 30 | 6 | |
Φ4系列 | GL4516 | 150 | 50 | -30～+70 | 540 | 5-10 | 0.6 | 0.5 | 30 | 30 | 2 |
GL4526 | 150 | 50 | -30～+70 | 540 | 10-20 | 1 | 0.6 | 30 | 30 | 3 | |
GL4537-1 | 150 | 50 | -30～+70 | 540 | 20-30 | 2 | 0.7 | 30 | 30 | 4 | |
GL4527-2 | 150 | 50 | -30～+70 | 540 | 30-50 | 3 | 0.8 | 30 | 30 | 4 | |
GL4548-1 | 150 | 50 | -30～+70 | 540 | 50-100 | 5 | 0.8 | 30 | 30 | 6 | |
GL4548-2 | 150 | 50 | -30～+70 | 540 | 100-200 | 10 | 0.9 | 30 | 30 | 6 | |
Φ5系列 | GL5516 | 150 | 90 | -30～+70 | 540 | 5-10 | 0.5 | 0.5 | 30 | 30 | 2 |
GL5528 | 150 | 100 | -30～+70 | 540 | 10-20 | 1 | 0.6 | 20 | 30 | 3 | |
GL5537-1 | 150 | 100 | -30～+70 | 540 | 20-30 | 2 | 0.6 | 20 | 30 | 4 | |
GL5537-2 | 150 | 100 | -30～+70 | 540 | 30-50 | 3 | 0.7 | 20 | 30 | 4 | |
GL5539 | 150 | 100 | -30～+70 | 540 | 50-100 | 5 | 0.8 | 20 | 30 | 5 | |
GL5549 | 150 | 100 | -30～+70 | 540 | 100-200 | 10 | 0.9 | 20 | 30 | 6 | |
GL5606 | 150 | 100 | -30～+70 | 560 | 4-7 | 0.5 | 0.5 | 30 | 30 | 2 | |
GL5616 | 150 | 100 | -30～+70 | 560 | 5-10 | 0.8 | 0.6 | 30 | 30 | 2 | |
GL5626 | 150 | 100 | -30～+70 | 560 | 10-20 | 2 | 0.6 | 20 | 30 | 3 | |
GL5637-1 | 150 | 100 | -30～+70 | 560 | 20-30 | 3 | 0.7 | 20 | 30 | 4 | |
GL5637-2 | 150 | 100 | -30～+70 | 560 | 30-50 | 4 | 0.8 | 20 | 30 | 4 | |
GL5639 | 150 | 100 | -30～+70 | 560 | 50-100 | 8 | 0.9 | 20 | 30 | 5 | |
GL5649 | 150 | 100 | -30～+70 | 560 | 100-200 | 15 | 0.95 | 20 | 30 | 6 | |
Φ7系列 | GL7516 | 150 | 100 | -30～+70 | 540 | 5-10 | 0.5 | 0.6 | 30 | 30 | 2 |
GL7528 | 150 | 100 | -30～+70 | 540 | 10-20 | 1 | 0.6 | 30 | 30 | 3 | |
GL7537-1 | 150 | 150 | -30～+70 | 560 | 20-30 | 2 | 0.7 | 30 | 30 | 4 | |
GL7537-2 | 150 | 150 | -30～+70 | 560 | 30-50 | 4 | 0.8 | 30 | 30 | 4 | |
GL7539 | 150 | 150 | -30～+70 | 560 | 50-100 | 8 | 0.8 | 30 | 30 | 6 | |
Φ10系列 | GL10516 | 200 | 150 | -30～+70 | 560 | 5-10 | 1 | 0.6 | 30 | 30 | 3 |
GL10528 | 200 | 150 | -30～+70 | 560 | 10-20 | 2 | 0.6 | 30 | 30 | 3 | |
GL10537-1 | 200 | 150 | -30～+70 | 560 | 20-30 | 3 | 0.7 | 30 | 30 | 4 | |
GL10537-2 | 200 | 150 | -30～+70 | 560 | 30-50 | 5 | 0.7 | 30 | 30 | 4 | |
GL10539 | 250 | 200 | -30～+70 | 560 | 50-100 | 8 | 0.8 | 30 | 30 | 6 | |
Φ12系列 | GL12516 | 250 | 200 | -30～+70 | 560 | 5-10 | 1 | 0.6 | 30 | 30 | 3 |
GL12528 | 250 | 200 | -30～+70 | 560 | 10-20 | 2 | 0.6 | 30 | 30 | 3 | |
GL12537-1 | 250 | 200 | -30～+70 | 560 | 20-30 | 3 | 0.7 | 30 | 30 | 4 | |
GL12537-2 | 250 | 200 | -30～+70 | 560 | 30-50 | 5 | 0.7 | 30 | 30 | 4 | |
GL12539 | 250 | 200 | -30～+70 | 560 | 50-100 | 8 | 0.8 | 30 | 30 | 6 | |
Φ20系列 | GL20516 | 500 | 500 | -30～+70 | 560 | 5-10 | 1 | 0.6 | 30 | 30 | 3 |
GL20528 | 500 | 500 | -30～+70 | 560 | 10-20 | 2 | 0.6 | 30 | 30 | 3 | |
GL20537-1 | 500 | 500 | -30～+70 | 560 | 20-30 | 3 | 0.7 | 30 | 30 | 4 | |
GL20537-2 | 500 | 500 | -30～+70 | 560 | 30-50 | 5 | 0.7 | 30 | 30 | 4 | |
GL20539 | 500 | 500 | -30～+70 | 560 | 50-100 | 8 | 0.8 | 30 | 30 | 6 | |
原理
工作原理
光敏電阻的工作原理是基於內光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼裡就構成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用於製造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常採用塗敷、噴塗、燒結等方法在絕緣襯底上製作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內，以免受潮影響其靈敏度。入射光消失後，由光子激發產生的電子—空穴對將複合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到一定波長的光線照射時，電流就會隨光強的增大而變大，從而實現光電轉換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導體的導電能力取決於半導體導帶內載流子數目的多少。
光敏電阻原理圖
光敏電阻原理圖結構原理
光敏電阻是用硫化隔或硒化隔等半導體材料製成的特殊電阻器，表面還塗有防潮樹脂，具有光電導效應。光敏電阻的工作原理是基於內光電效應，即在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼裡就構成光敏電阻。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。
半導體的導電能力取決於半導體導帶內載流子數目的多少。當光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量後躍遷到導帶，成為自由電子，同時產生空穴，電子—空穴對的出現使電阻率變小。光照愈強，光生電子—空穴對就越多，阻值就愈低。當光敏電阻兩端加上電壓後，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子—空穴對逐漸複合，電阻也逐漸恢復原值，電流也逐漸減小。
光敏電阻對光線十分敏感，其在無光照時，呈高阻狀態，暗電阻一般可達1.5MΩ。當有光照時，材料中激發出自由電子和空穴，其電阻值減小，隨著光照強度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1KΩ以下。
光敏電阻器的光照特性在大多數情況下是非線性的，只有在微小的範圍內呈線性，光敏電阻器的電阻值有較大的離散性（電阻變化、範圍大無規律）。
光敏電阻器的靈敏度是指光敏電阻器不受到光照是的電阻值（暗阻）和受到光照時電阻值（亮阻）的相對變化值。光敏電阻的暗阻和亮阻間阻值之比約為1500：1，暗阻值越大越好，使用時給其施加直流或交流偏壓，MG型光敏電阻器適用於可見光。其主要用於各種自動控制電路、光電計數、光電跟蹤、光控電燈、照相機的自動暴光及彩色電視機的亮度自動控制電路等場合。
套用
概述
光敏電阻屬半導體光敏器件，除具靈敏度高，反應速度快，光譜特性及r值一致性好等特點外，在高溫，多濕的惡劣環境下，還能保持高度的穩定性和可靠性，可廣泛套用於照相機，太陽能庭院燈，草坪燈，驗鈔機，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關，路燈自動開關以及各種光控玩具，光控燈飾，燈具等光自動開關控制領域。下面給出幾個典型套用電路。
調光電路
圖(1)是一種典型的光控調光電路，其工作原理是：當周圍光線變弱時引起光敏電阻的阻值增加，使加在電容C上的分壓上升，進而使可控矽的導通角增大，達到增大照明燈兩端電壓的目的。反之，若周圍的光線變亮，則RG的阻值下降，導致可控矽的導通角變小，照明燈兩端電壓也同時下降，使燈光變暗，從而實現對燈光照度的控制。
圖(1)
圖(1)光控開關
圖(2)圖(2)是一種簡單的暗激發繼電器開關電路。其工作原理是：當照度下降到設定值時由於光敏電阻阻值上升激發VT1導通，VT2的激勵電流使繼電器工作，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，實現對外電路的控制。
圖(3)是一種精密的暗激發時滯繼電器開關電路。其工作原理是：當照度下降到設定值時由於光敏電阻阻值上升使運放IC的反相端電位升高，其輸出激發VT導通，VT的激勵電流使繼電器工作，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，實現對外電路的控制。
圖(3)
圖(3)優缺點
優點
①在強光照射下光電轉換線性較差;②光電馳豫過程較長,何為光電導的馳豫現象?即光照後,半導體的光電導隨光照時間逐漸上升,經一段時間到達定態值。光照停止後,光電導逐漸下降;③頻率回響(器件檢測變化很快的光信號的能力)很低。
內部的光電效應和電極無關（光電二極體才有關），即可以使用直流電源
靈敏度和半導體材料、以及入射光的波長有關
環氧樹脂膠封裝 (Coated with epoxy) 可靠性好 (Good reliability) 體積小 (Small volume) 靈敏度高 (High sensitivity) 反應速度快 (Quick response) 光譜特性好 (Good spectrum characteristic)
缺點
①在強光照射下光電轉換線性較差;②光電馳豫過程較長,何為光電導的馳豫現象?即光照後,半導體的光電導隨光照時間逐漸上升,經一段時間到達定態值。光照停止後,光電導逐漸下降;③頻率回響(器件檢測變化很快的光信號的能力)很低。
受溫度影響較大，回響速度不快，在ms到s之間，延遲時間受入射光的光照度影響（光電二極體無此缺點，光電二極體靈敏度比光敏電阻高），是耗材。
分類
一、按半導體材料分：本徵型光敏電阻、摻雜型光敏電阻。後者性能穩定，特性較好，故大都採用它。
二、根據光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：
1、紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用於探測紫外線。
2、紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用於飛彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農業生產中。
3、可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、矽、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用於各種光電控制系統，如光電自動開關門戶，航標燈、路燈和其他照明系統的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數器，煙霧報警器，光電跟蹤系統等方面。
二、根據光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：
1、紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用於探測紫外線。
2、紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用於飛彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農業生產中。
3、可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、矽、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用於各種光電控制系統，如光電自動開關門戶，航標燈、路燈和其他照明系統的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數器，煙霧報警器，光電跟蹤系統等方面。
光敏電阻的檢測
（1）用一黑紙片將光敏電阻的透光視窗遮住，此 時萬用表的指針基本保持不變，阻值接近無窮選擇 大。此值越大說明光敏電阻性能越好；若此值很小或 接近為零，說明光敏電阻損壞，不能使用。 （2）將一光源對準光敏電阻的透光視窗，此時萬 用表的指針應有較大幅度的向右擺動，阻值明顯減 小，此值越小說明光敏電阻性能越好。若此值很大甚 至無窮大，說明光敏電阻內部開路損壞，不能使用。 （3）將光敏電阻透光視窗對準入射光線，用小黑 紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動，使其間斷受光， 此時，萬用表指針應隨黑紙片的晃動而左右擺動，如 果萬用表指針始終停在某一位置，不隨紙片晃動而 擺動，說明光敏電阻損壞。
選用原則
硫化鉛光敏電阻在較寬的光譜範圍內均有較高 的靈敏度，峰值在紅外區域；硫化鎘、硒化鎘的峰值 在可見光區域。因此，在選用光敏電阻時，應把光敏 電阻的材料和光源的種類結合起來考慮，才能獲得 滿意的效果。
