一、光敏电阻的分类
为了介绍光敏电阻路的分类,需先了解一些有关“光”的知识。所谓光,通常是指频谱从无线电的毫米波到x射线的电磁波。在这个波段范围内可以进一步分为几个区,其大致划分如图1—15所示。
根据光敏电阻器的光谱特性,光敏电阻器可分为三种:
1、紫外光敏电阻器:这种电阻器对紫外光较灵敏。如硫化镉、硒化镉光敏电阻器等。可用于探测紫外线。
2、可见光敏电阻器:它包括硒、硫化镉、硒化镉、硫硒化镉以及硫化镉、砷化镓、硅、锗硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电自动控制、光电计数、光电跟踪以及照相机的自动爆光等场合。
3、红外光敏电阻器:主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅、锑化铟、锑镉汞、碲锡铅、锗掺汞、锗掺金等光敏电阻器。它广泛用于导弹创导、卫星姿态监视、气体分析、无损搽伤、人体病变探测、红外光谱、红外通信等国防、科研和工农业生产中。
二、光放电阻器的结构原理
光敏电阻器对光线非常敏感。没有光线照射时器件呈高阻。有光照时,材料中便激发出自由电子与空穴。使体电阻减小。随着照度的增高,电阻值迅速降低。光敏电阻的外形及符号 如图1—16所示。
光敏电阻器的结构特点是,把条状的光敏材料封装在圆形管壳内。有的还用玻璃等透明材料制成的管帽,起保护作用。和普通电阻器一样,它也有两个引线。
光敏电阻器的光照特性如图1—17所示,图中的曲线a、b,分别代表两种光敏电阻的光照特性,即电阻值R与照度E的关系曲线,图中采用对数座标。在没有光照(E=0)时,器件的电阻称为暗阻RD,暗阻—船在—百千欧至几十兆欧范围内。在规定照度(例如E=1000Lx)的情况下.电阻值降成几千欧,甚至几百欧,此时的电阻就叫作亮阻,用RL表示。显然,暗阻愈高愈好,亮阻越低越好。
三、光敏电阻器的特性
1、光敏电阻器主要参数的定义
①亮电阻(RL)——光敏电阻器在受到光照时所具有的阻值称亮电阻。—般规定在A光源,色温2854±50K,照度100Lx条件下测量。
②暗电阻(RD)——光敏电阻器在无光照〔0Lx)时所具有的阻值称为暗电阻。由于暗电阻随关闭光源的时间增长而增加,所以规定在关闭光源30s后测量暗电阻。
③亮电流(IL)——在一定的外加电压下,受到光照时,通过光敏电阻器的电流称为亮电流。
④暗电流(Io)——在一定的外加电压下,没有光照时,流过光敏电阻器的电流称为暗电流。
⑤光电流(IP)——充电流与暗电流之差称为光电流。
⑥灵敏度——表示光敏电阻器灵敏度的方法有多种.贯用的有阻值变化倍数、电阻灵敏度、电流灵敏度、比灵敏度和灵敏阀等。
暗电阻与亮电阻的比值称为电阻变化倍数。暗电阻与亮电阻之差同暗电阻之比称为电阻灵敏度。单位入射光质量下的光电流称为电流灵敏度。可表示为光电流Ir与照射在光敏电阻器上的光通量φ之比。电流灵敏度也称为光电灵敏度或积分灵敏度。实际上,光电流的大小除了与光通量有关外,还与外加电压有关。外加电压为1V时的光电灵敏度,称为比灵敏度。以上灵敏度的表示方法常用于可见光谱范围。而在微量辐射能的测量中,主要在红外技术中通常用灵敏阀的概念,其定义为:当光敏度电阻器外接负载中产生的信号S与其内部噪声N之比S/N=1时 ,所需的最小辐射功串(W)。光敏电阻器的内部噪声是由它们的电气特性所决定的。噪声电平越低,灵敏阀值越小,说明灵敏度高。
⑦时间常数——当光敏电阻器上的光照跃增(或跃减)时,亮电流并不能立刻跃增(或跃减)到相应的最终稳定值,而要经过—段时间才能达到。这就是光敏电阻器的时间延迟现象,也称惯性。为了表征光电流对光照响应的快慢,引入时间常数的概念。定义为:从光照跃变开始到达稳定亮电流的63%所需的时间,称为时间常数。用τ表示。显然τ越小说明响应越快,也称惯性小。在—定范围,测量光越强,上升时间越快。反之测量光越弱则越慢。因此一般规定在100LX、A光源条件下测试。
⑧光谱特性——光普特性表示光敏电阻器对不同波长光的敏感程度。相应于具有一定敏感程度的波长区间,称为光谱响应范围,也称光谱敏感范围。相应于光谱向应最敏感的波长数值称为光谱响应峰值。
⑨温度系数--光敏电阻温度系数是指温度每变化1℃,亮电阻的相对变化。温度系数随测试光照强弱而变化,所以该系数一般规定在照度为100Lx条件下测试。
⑩照度指数(τ)--表征光照与亮电阻关系特性的参数称为照度指数,又称τ值。其定义为:光照和光敏电阻亮电阻变化曲线在双对数坐标上的斜率。为了测试和计算的方便,一般在照度为1、10、100、1000LX分段测试和计算。