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第2章 光电导器件 某些物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸收，从而改变了物质电导率的现象称为物质的光电导效应。利用具有光电导效应的材料（如硅、锗等本征半导体与杂质半导体，硫化镉、硒化镉、氧化铅等）可以制成电导随入射光度量变化器件，称为光电导器件或光敏电阻。 光敏电阻具有体积小，坚固耐用，价格低廉，光谱响应范围宽等优点。广泛应用于微弱辐射信号的探测领域。 2.1 光敏电阻的原理与结构 1. 光敏电阻的基本原理 2 光敏电阻的基本结构 3 典型光敏电阻 (2)、PbS光敏电阻 （3）、InSb光敏电阻 （4）Hg1-xCdxTe系列光电导探测器件 2.2 光敏电阻的基本特性 1 光电导特性 2 伏安特性 3 温度特性 4 时间响应 本征光电导器件在非平衡状态下 光敏电阻电导率的变化规律为 5 噪声特性 光敏电阻的主要噪声有热噪声、产生复合和低频噪声(或称1/f噪声)。 6 光谱响应 光敏电阻的光谱响应主要由光敏材料禁带宽度、杂质电离能、 材料掺杂比与掺杂浓度等因素有关。 2.3 光敏电阻的变换电路 1 基本偏置电路 （ RLR：恒流， RLR：恒压） 2 恒流电路 3 恒压电路 4 例题 2.4 光敏电阻的应用实例 2.4.2 火焰探测报警器 2.4.3 照相机电子快门 输出电压为9V时，设流过光敏电阻的电流为I3，阻值为R3 R3=900Ω 代入γ值的计算公式，可计算出输出电压为9V时的入射照度E3 E3=196(lx) 由γ值的计算公式可以找到500lx时的阻值R4及三极管的输出电流I4为 R4=214Ω I4=24.7(mA) 而此时的输出电压UO为 UO=Ubb－I4R4=6.7(V) 即，在500lx的照度下恒压偏置电路的输出电压为6.7V。 1 照明灯的光电控制电路 如图2-15所示为一种最简单的由光敏电阻作光电敏感器件的照明灯光电自动控制电路。 它由3部分构成 半波整流滤波电路 测光与控制的电路 执行电路 设使照明灯点亮的光照度为EV 继电器绕组的直流电阻为RJ，使继电器吸合的最小电流为Imin，光敏电阻的光电导灵敏度为Sg，暗电导go=0，则 显然，这种最简单的光电控制电路还有很多缺点，还需要改进。在实际应用中常常要附加其他电路，如楼道照明灯常配加声控开关或微波等接近开关使灯在有人活动时照明灯才被点亮；而路灯光电控制器则要增加防止闪电光辐射或人为的光源（如手电灯光等）对控制电路的干扰措施。 图2-16所示为采用光敏电阻为探测元件的火焰探测报警器电路图。PbS光敏电阻的暗电阻的阻值为1MΩ，亮电阻的阻值为0.2MΩ(幅照度1mw/cm2下测试)，峰值响应波长为2.2μm，恰为火焰的峰值辐射光谱。 组成： 恒压偏置电路 高输入阻抗放大器 中心站放大器 图2-17所示为利用光敏电阻构成的照相机自动曝光控制电路，也称为照相机电子快门。 组成： 控制电路 时间检出电路 驱动放大电路 执行单元等组成。 t =（RW2+R）C ·ln Ubb/ Vth * * 图2-1所示为光敏电阻的原理图与光敏电阻的符号，在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极便构成光敏电阻。 当光敏电阻的两端加上适当的偏置电压Ubb（如图2-1所示的电路）后，便有电流Ip流过，用检流计可以检测到该电流。 光敏电阻在微弱辐射作用的情况下光电导灵敏度Sg与光敏电阻两电极间距离l的平方成反比；在强辐射作用的情况下光电导灵敏度Sg与光敏电阻两电极间距离l的二分之三次方成反比；都与两电极间距离l有关。 3种基本结构: (1) CdS光敏电阻 （蛇形光敏面结构） CdS光敏电阻是最常见的光敏电阻，它的光谱响应特性最接近人眼光谱光视效率，它在可见光波段范围内的灵敏度最高，因此，被广泛地应用于灯光的自动控制，照相机的自动测光等。 CdS光敏电阻的峰值响应波长为0.52μm，CdSe光敏电阻为0.72μm，一般调整S和Se的比例，可使Cd（S，Se）光敏电阻的峰值响应波长大致控制在0.52~0.72μm范围内。 近红外波段（ 2μm附近）最灵敏的光电导器件。 常用于火灾的探测等领域。 例如，室温下的PbS光敏电阻的光谱响应范围为1~3.5μm，峰值波长为2.4μm，峰值比探测率D*高达1×1011cm·Hz·W-1。当温度降低到（195K）时，光谱响应范围为1~4μm，峰