光敏电阻(photoresistor or light-dependent resistor,后者缩写为ldr)或光导管(photoconductor),常用的制作资料为硫化镉,别的还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等资料。这些制作资料具有在特定波长的光照耀下,其阻值敏捷减小的特性。这是由于光照发作的载流子都参加导电,在外加电场的效果下作漂移运动,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敏捷下降。
一般,光敏电阻器都制成薄片结构,以便吸收更多的光能。当它遭到光的照耀时,半导体片(光敏层)内就激宣布电子—空穴对,参加导电,使电路中电流增强。为了取得高的灵敏度,光敏电阻的电极常选用梳状图画,它是在必定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属构成的。一般光敏电阻器结构如右图所示。
光敏电阻器一般由光敏层、玻璃基片(或树脂防潮膜)和电极等组成。光敏电阻器在电路顶用字母“R”或“RL”、“RG”表明
光敏电阻常用硫化镉(CdS)制成。它分为环氧树脂封装和金属封装两款,同归于导线型(DIP型),环氧树脂封装光敏电阻按陶瓷基板直径分为Ø3mm、Ø4mm、Ø5mm、Ø7mm、Ø11mm、Ø12mm、Ø20mm、Ø25mm 。
1.光敏电阻的作业原理
在光照效果下能使物体的电导率改动的现象称为内光电效应。本试验所用的光敏电阻便是依据内光电效的光电元件。当内光电效应发作时,固体资料吸收的能量使部分价带电子迁移到导带,一起在价带中留下空穴。这样由于资猜中载流子个数添加,使资料的电导率添加。电导率的改动量为:
Δσ=Δp&TImes;e&TImes;μp+Δn&TImes;e&TImes;μn (1)
式中e为电荷电量;Δp为空穴浓度的改动量;Δn为电子浓度的改动量;μp为空穴的迁移率;μn为电子的迁移率。当光敏电阻两头加上电压U后,光电流为
Iph=Ad×Δσ×U (2)
式中A为与电流笔直的截面积,d为电极间的间隔。 用于制作光敏电阻的资料首要有金属的硫化物、硒化物和锑化物等半导体资料.现在出产的光敏电阻首要是硫化镉。光敏电阻具有灵敏度高、光谱特性好、运用寿命长、安稳功能高、体积小以及制作工艺简略等特色,被广泛地用于自动化技能中。
本试验光敏电阻得到的光照Φ由一对偏振片来操控。当两偏振片之间的夹角为α时,光照Φ为Φ=Φ0D cos2α,其间:Φ0为不加偏振片时的光照,D为当量偏振片平行时的透明度。
2 光敏电阻的根本特性
光敏电阻的根本特性包含伏-安特性、光照特性、光电灵敏度、光谱特性、频率特性和温度特性等。本试验首要研讨光敏电阻的伏-安特性和光照特性。
1. 光敏电阻的电压U与光电流Iph的联系
表中的记载的光电流Iph的单位是毫安(mA)
对表中数据作图成果如下:
可以从图表中发现,光敏电阻的光电流和cos2α没有显着的线性联系,依据偏振片的照度公式Φ=Φ0D cos2α,可知光敏电阻的光电流和光照强度不是线性联系,在cos2α比较小的时分;I改变较快,当cos2α增大时,I改变趋于平稳。由于每一组数据都是在电压持平的情况下丈量的,因而可以揣度,跟着光强的增大,光敏电阻的阻值会变小,并且当光强较弱时,增大光强可以让光敏电阻的阻值敏捷变小,而之后跟着光强的增大,电阻改变趋于缓慢。
剖析图画,发现第二部分的试验中每次最终一个数据总是与趋势线有较大的违背,猜想或许是由于cos2α=1时,α=0,此刻两偏振镜能透过的光线强度最大,导致光敏电阻阻值较小,由于电流表内接的原因影响了数据。
另一方面,经过与其他同学的试验报告比较后发现,我的第二部分试验数据的图画没有呈现出比较润滑的抛物线形。剖析得出这是由于我的试验操作有误形成的。在丈量同一电压下的光电流I和cos2α的联系时,半途改变了电流表的量程,不只导致了试验数据有用数字的差异,更导致电流表的内阻发作了改变,影响了试验成果。