第三章-光敏電阻

1、Photoconductive-光敏電阻光敏電阻(PC)利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的材料利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的材料（如（如SiSi、GeGe等本征半導(dǎo)體等本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體，以及與雜質(zhì)半導(dǎo)體，以及CdSCdS、CdSeCdSe、PbSPbS等）等）可以制成電導(dǎo)率可以制成電導(dǎo)率隨入射光輻射量變化而變化的器件，這類器件被稱為隨入射光輻射量變化而變化的器件，這類器件被稱為光電光電導(dǎo)器件或光敏電阻導(dǎo)器件或光敏電阻，簡稱簡稱PC。物質(zhì)吸收了光子的能量產(chǎn)生本征吸收或雜質(zhì)吸物質(zhì)吸收了光子的能量產(chǎn)生本征吸收或雜質(zhì)吸收，引起載流子濃度的變化，從而改變了物質(zhì)電收，引起載流子濃度的變化，從而改變了物質(zhì)電導(dǎo)率的現(xiàn)象稱為光電

2、導(dǎo)效應(yīng)。導(dǎo)率的現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。3.1 3.1 結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理3.2 3.2 主要特性參數(shù)主要特性參數(shù)3.4 3.4 偏置電路和應(yīng)用偏置電路和應(yīng)用3.1.1 3.1.1 材料及分類材料及分類本征型光敏電阻：本征型光敏電阻：雜質(zhì)型光敏電阻：雜質(zhì)型光敏電阻：本征光電導(dǎo)探測器本征光電導(dǎo)探測器利用利用本征光電導(dǎo)本征光電導(dǎo)效應(yīng)效應(yīng)制成的器件，如硫化鎘制成的器件，如硫化鎘(CdS)(CdS)、碲鎘、碲鎘汞汞(Hg(Hg1-1-x xCdCdx xTe)Te)、硫化鉛、硫化鉛(PbS)(PbS)等。一般等。一般在室溫下工作，適用于可在室溫下工作，適用于可見光和近紅外見光和近紅外輻射探測。輻射

3、探測。 雜質(zhì)光電導(dǎo)探測器雜質(zhì)光電導(dǎo)探測器利用利用雜質(zhì)光電雜質(zhì)光電導(dǎo)效應(yīng)導(dǎo)效應(yīng)制成的器件，如鍺摻汞制成的器件，如鍺摻汞(Ge:Hg)(Ge:Hg)、鍺摻銅鍺摻銅(Ge:Cu)(Ge:Cu)、和硅摻砷、和硅摻砷(Si:As)(Si:As)等。等。通常通常必須在低溫必須在低溫下工作，常用于下工作，常用于中、中、遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紅外輻射探測輻射探測 )m(24. 10ggEEhc)m(24. 10EEhc多晶光電導(dǎo)探測器多晶光電導(dǎo)探測器( (自學(xué)自學(xué)) ) 雜質(zhì)型光敏電阻：極低溫度下工作雜質(zhì)型光敏電阻：極低溫度下工作? ? 以以N N型為例：型為例：Ed Ec EdR RRUILbLbRUI USRRRIgb

4、2L2RRUSIg2Lb負(fù)載電流與光敏電阻無關(guān)，近似負(fù)載電流與光敏電阻無關(guān)，近似保持常數(shù)。保持常數(shù)。特點(diǎn)：輸出信號電流取決于光敏電阻和負(fù)載電阻的比特點(diǎn)：輸出信號電流取決于光敏電阻和負(fù)載電阻的比值，與偏置電壓成正比；電壓信噪比高，適于弱信號值，與偏置電壓成正比；電壓信噪比高，適于弱信號檢測。檢測。b b 恒壓偏置電路恒壓偏置電路RLRP 特點(diǎn)特點(diǎn): : 輸出信號與光敏電阻無關(guān)輸出信號與光敏電阻無關(guān) 便于檢測電路時(shí)光敏電阻的更換便于檢測電路時(shí)光敏電阻的更換LbIRUUbUU USRUgbLLUSRRRRUgbL2L2L光敏電阻上的電壓保持不變。光敏電阻上的電壓保持不變。C C微變等效電路微變等效電

5、路: :UeSigp1 1、照明燈的光電控制電路、照明燈的光電控制電路CKVDRCdS常閉常閉燈燈220V半波整流半波整流測光與控制測光與控制執(zhí)行控制執(zhí)行控制3.3.33.3.3光敏電阻的應(yīng)用實(shí)例光敏電阻的應(yīng)用實(shí)例 數(shù)碼相機(jī)為什么能實(shí)現(xiàn)自動曝光？數(shù)碼相機(jī)為什么能實(shí)現(xiàn)自動曝光？3.3.33.3.3光敏電阻的應(yīng)用實(shí)例光敏電阻的應(yīng)用實(shí)例 2.2.光敏電阻用于照相機(jī)自動曝光電路光敏電阻用于照相機(jī)自動曝光電路 ： 光照強(qiáng)：光照強(qiáng)： 曝光時(shí)間短曝光時(shí)間短光照弱：光照弱： 曝光時(shí)間長曝光時(shí)間長數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)NIKON53 3、火焰檢測報(bào)警器、火焰檢測報(bào)警器3光電導(dǎo)探測器噪聲主要包括：光電導(dǎo)探測器噪聲主要包

6、括： 熱噪聲、熱噪聲、g-r噪聲和噪聲和1f噪聲噪聲本章小結(jié)：本章小結(jié)：1利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的器件稱為光電導(dǎo)探測器：利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的器件稱為光電導(dǎo)探測器： 本征光電導(dǎo)探測器和雜質(zhì)光電導(dǎo)探測器本征光電導(dǎo)探測器和雜質(zhì)光電導(dǎo)探測器 光譜響應(yīng)范圍可從紫外遠(yuǎn)紅外波段光譜響應(yīng)范圍可從紫外遠(yuǎn)紅外波段2光電流光電流Ip=(e/hv)M，M內(nèi)增益，與器件材料、性質(zhì)內(nèi)增益，與器件材料、性質(zhì)和外加電場大小有關(guān)和外加電場大小有關(guān)4上限截止頻率上限截止頻率fc或響應(yīng)時(shí)間或響應(yīng)時(shí)間，與光電導(dǎo)探測器的光生，與光電導(dǎo)探測器的光生載流子的平均壽命有關(guān)。響應(yīng)頻率僅在幾兆赫的數(shù)量級。載流子的平均壽命有關(guān)。響應(yīng)頻率僅

7、在幾兆赫的數(shù)量級。5偏置電路：恒流電路、恒壓電路、交流等效電路偏置電路：恒流電路、恒壓電路、交流等效電路 1 1、P91P91：3-33-3，3-43-4，3-53-5，3-93-9 2 2、P92:3-7P92:3-7 3 3、上網(wǎng)查找：光敏電阻的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例并、上網(wǎng)查找：光敏電阻的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例并說明原理。說明原理。習(xí)題習(xí)題3-9指導(dǎo)：指導(dǎo)：3-9 如圖如圖324所示的電路，耦合電容所示的電路，耦合電容C足夠大，在交流回足夠大，在交流回路中其容抗可以忽略不計(jì)。光敏電阻路中其容抗可以忽略不計(jì)。光敏電阻Rp的參數(shù)為的參數(shù)為Sg=210-5 Slx， 10-3 s，Rl4k，R2=2k，Ub=50V，暗電阻，暗電阻Rd=1M，若光敏電阻所受的光照度為：，若光敏電阻所受的光照度為：e = (16+4sint)1x.(1)畫出等效電路圖；畫出等效電路圖；(2)