光敏电阻光照特性曲线有什么含义？

光敏电阻(photocell，注意：光电池室photovoltaic cell)又称光敏电阻器(photoresistor or light-dependent resistor，后者缩写为ldr)或光导管(photoconductor)，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性(即光谱特性)与人眼对可见光(0.4~0.76)μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡(小电珠)光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

光敏电阻 利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器称为光敏电阻。目前，光敏电阻应用的极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻。利用光敏电阻制成的光控开关在我们日常生活中随处可见。 当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为： (1) 在(1)式中，e为电荷电量，为空穴浓度的改变量， 为电子浓度的改变量， 表示迁移率。 当两端加上电压U后，光电流为： (2) 式中A为与电流垂直的表面，d为电极间的间距。在一定的光照度下，为恒定的值，因而光电流和电 压成线性关系。 光敏电阻的伏安特性如图2a所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，而且没有饱和现象。当然，与一般电阻一样光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。 图2a 光敏电阻的伏安特性曲线 图2b 光敏电阻的光照特性曲线

光敏电阻的光照特性则如图2b所示。不同的光敏电阻的光照特性是不同的，但是在大多数的情况下，曲线的形状都与图2b的结果类似。由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不适宜作线性敏感元件 ，这是光敏电阻的缺点之一。所以在自动控制中光敏电阻常用作开关量的光电传感器。 (2)光敏二极管 光敏二极管的伏安特性相当于向下平移了的普通二极管，光敏二极管的伏安特性如图3所示。但光敏三极管的光电流比同类型的光敏二极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。原因是它们都能产生光生电动势，只因光电三极管的集电结在无反向偏压时没有放大作用，所以此时没有电流输出(或仅有很小的漏电流)。 图3 光敏二极管的伏安特性曲线 光敏二极管的光照特性亦呈良好线性，这是由于它的电流灵敏度一般为常数。而光敏三极管在弱光时灵敏度低些，在强光时则有饱和现象，这是由于电流放大倍数的非线性所至，对弱信号的检测不利。故一般在作线性检测元件时，可选择光敏二极管而不能用光敏三极管。 图4 光敏二极管的光照特性曲线 1、光敏电阻的特性测试 图5 1.1光敏电阻的伏安特性测试 (a)按实验仪面板示意图接好实验线路，光源用标准钨丝灯将检测用光敏电阻装入待测点，连结+2--+12V电源，光源电压0--24V电源(可调)。 (b)先将可调光源调至一定的光照度， 每次在一定的光照条件下，测出加在光敏电阻上电压为+2V；+4V；+6V；+8V；+10V；+12V时电阻R1两端的电压UR，从而得到6个光电流数据，同时算出此时光 敏电阻的阻值，即。以后调节相对光强重复上述实验(要求至少在三个不同照度下重复以上实验)。 (c)根据实验数据画出光敏电阻的一族伏安特性曲线。 表1 光敏电阻伏安特性测试数据表(照度： )
电压(伏) 2 4 6 8 10 12 UR(伏) 电阻(欧姆)
光电流 表2 光敏电阻伏安特性测试数据表(照度： ) 电压(伏) 2 4 6 8 10 12 UR(伏)
电阻(欧姆) 光电流 表3 光敏电阻伏安特性测试数据表(照度： )
电压(伏) 2 4 6 8 10 12 UR(伏) 电阻(欧姆) 光电流 1.2光敏电阻的光照特性测试 (a)按实验仪面板示意图(图5)接好实验线路，光源用标准钨丝灯将检测用光敏电阻 装入待测点，连结+2--+12V电源，光源电压0--24V电源(可调)。 (b)从UCC=0开始到UCC=12V，每次在一定的外加电压下测出光敏电阻在相对光照度从“弱光”到逐步增强的光电流数据，即：，同时算出此时光敏电阻的阻值，即： 。这里要求至少测出15个不同照 度下的光电流数据，尤其要在弱光位置选择较多的数据点，以使所得到的数据点能够绘出完整的光照特性 曲线。 表4 光敏电阻光照特性测试数据表(电压： )
照度 UR(伏) 光电流(安培) 表5 光敏电阻光照特性测试数据表(电压： )
照度 UR(伏) 光电流(安培) 表6 光敏电阻光照特性测试数据表(电压： )
照度 UR(伏) 光电流(安培) (c)根据实验数据画出光敏电阻的一族光照特性曲线。 2、光敏二极管的特性测试实验 图6 3.1光敏二极管的伏安特性测试实验 (a) 按仪器面板示意图(图6)连接好实验线路,光源用标准钨丝灯,将待测硅光敏二极管装入待测点,光源电源电压用+0V～+24V(可调)。
(b) 将可调光源调至一定的照度，每次在一定的照度下，测出加在光敏二极管上的反偏电压与产生的光电流的关系数据，其中光电流( 为取样电阻)，以后逐步调大相对光强(3次)，重复上述实 验。 表6光敏二极管伏安特性测试数据表(照度： )
电压(伏) 2 4 6 8 10 12 UR(伏) 电阻(欧姆) 光电流 表7光敏二极管伏安特性测试数据表(照度： )
电压(伏) 2 4 6 8 10 12 UR(伏) 电阻(欧姆) 光电流 表8 光敏二极管伏安特性测试数据表(照度： )
电压(伏) 2 4 6 8 10 12 UR(伏) 电阻(欧姆) 光电流(安培) (c)根据实验数据画出光敏二极管的一族伏安曲线。 3.2光敏二极管的光照度特性测试 (a) 实验线路同图6。 (b)选择一定的反偏压，每次在一定的反偏压下测出光敏二极管在相对光照度为“弱光”到逐步增强的光电流数据，其中 (1.00K 为取样电阻)。这里要求至少测出3个不同的反偏电压下的数据。 表14 光敏二极管光照特性测试数据表(电压： )
照度 UR(伏) 光电流(安培) 表15 光敏二极管光照特性测试数据表(电压： )
照度 UR(伏) 光电流(安培) 表16 光敏二极管光照特性测试数据表(电压： )
照度 UR(伏) 光电流(安培) (c)根据实验数据画出一族光敏二极管的一族光照特性曲线。