1、 第第2 2章章 光电导器件光电导器件光敏电阻光敏电阻 半导体光电导器件是利用半导体材料的半导体光电导器件是利用半导体材料的光电导效应制成的光电探测器。光电导效应制成的光电探测器。光电导效应是表示材料收到光辐射后，光电导效应是表示材料收到光辐射后，材料的电导率发生变化。材料的电导率发生变化。典型的光电导器件是光敏电阻。典型的光电导器件是光敏电阻。2.1 2.1 光敏电阻的原理与结构光敏电阻的原理与结构一、光敏电阻的基本原理一、光敏电阻的基本原理 在在均质均质的的光电导体两端加上光电导体两端加上电极后构成光敏电阻电极后构成光敏电阻，两电极加，两电极加上一定电压后，当光照射到光电上一定电压后，当光
2、照射到光电导体上，导体上，由光照产生的光生载流由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿一定方向子在外加电场作用下沿一定方向运动运动，在电路中产生电流，达到，在电路中产生电流，达到光电转换的目的。光电转换的目的。2.1 2.1 光敏电阻的原理与结构光敏电阻的原理与结构一、光敏电阻的基本原理一、光敏电阻的基本原理光敏电阻分类：光敏电阻分类：本征型半导体光敏电阻本征型半导体光敏电阻 掺杂型半导体光敏电阻掺杂型半导体光敏电阻电子能量电子能量导带导带价带价带禁带禁带EvEgEc电子能量电子能量导带导带价带价带施主能级施主能级EvEdEdEc2.1 2.1 光敏电阻的原理与结构光敏电阻的原理与结构Lg1.
3、24()mE一、光敏电阻的基本原理一、光敏电阻的基本原理本征型光敏电阻的长波限：本征型光敏电阻的长波限：LD1.24()mE掺杂型光敏电阻的长波限：掺杂型光敏电阻的长波限：由于由于EgEdEgEd，所以掺杂型半导体光敏电，所以掺杂型半导体光敏电阻对红外波段较为敏感。阻对红外波段较为敏感。2.1 2.1 光敏电阻的原理与结构光敏电阻的原理与结构二、光敏电阻的基本结构二、光敏电阻的基本结构 光敏电阻结构设计的基本原则光敏电阻结构设计的基本原则：由于光电导灵敏：由于光电导灵敏度度SgSg与两电极间距离与两电极间距离l l成反比。因此，为了提高光敏成反比。因此，为了提高光敏电阻的光电导灵敏度，要尽可能
4、地电阻的光电导灵敏度，要尽可能地缩短缩短光敏电阻两光敏电阻两电极间的距离。电极间的距离。2.1 2.1 光敏电阻的原理与结构光敏电阻的原理与结构二、光敏电阻的基本结构二、光敏电阻的基本结构2.1 2.1 光敏电阻的原理与结构光敏电阻的原理与结构三、典型光敏电阻三、典型光敏电阻 光敏电阻按照它的光谱特性及最佳工作波长范围分，可分光敏电阻按照它的光谱特性及最佳工作波长范围分，可分为三类：（为三类：（1 1）对紫外光灵敏的光敏电阻（）对紫外光灵敏的光敏电阻（CdSCdS、CdSeCdSe）；）；（2 2）对可见光灵敏的光敏电阻（）对可见光灵敏的光敏电阻（TiSTiS、CdSCdS、CdSeCdSe）
5、；）；（3 3）对红外光灵敏的光敏电阻（）对红外光灵敏的光敏电阻（PbSPbS、PbTePbTe、PbSePbSe、InSbInSb、HgHg1-x1-xCdCdx xTeTe、PbPb1-x1-xSnSnx xTeTe和锗掺杂等）。和锗掺杂等）。2.1 2.1 光敏电阻的原理与结构光敏电阻的原理与结构（1 1）CdSCdS光敏电阻光敏电阻 CdSCdS光敏电阻被广泛地应用于灯光的自动控制，自动调光调光敏电阻被广泛地应用于灯光的自动控制，自动调光调焦和自动照相机中。焦和自动照相机中。CdSe CdSe光敏电阻为光敏电阻为0.72m0.72m，一般调整，一般调整S S和和SeSe的比例，可使的比
6、例，可使CdCd（S S，SeSe）光敏电阻的峰值响应波长大致控制在）光敏电阻的峰值响应波长大致控制在0.520.520.72m0.72m范围内。范围内。若在若在CdSCdS中掺入微量杂质铜和氯，可使器件的光谱响应向远红外延中掺入微量杂质铜和氯，可使器件的光谱响应向远红外延伸。伸。CdS CdS光敏电阻是光敏电阻是可见光波段可见光波段内最灵敏的光电导器件，峰值波内最灵敏的光电导器件，峰值波长为长为0.520.52m m，它的光谱响应特性最接近人眼光谱光视效率它的光谱响应特性最接近人眼光谱光视效率。2.1 2.1 光敏电阻的原理与结构光敏电阻的原理与结构（2 2）PbSPbS光敏电阻光敏电阻 P
7、bSPbS光敏电阻是光敏电阻是近红外波段近红外波段最灵敏的光电导器件。最灵敏的光电导器件。PbSPbS光敏电阻在光敏电阻在2m2m附近的红外辐射的探测灵敏度很高，因附近的红外辐射的探测灵敏度很高，因此，常用于火灾的探测等领域。此，常用于火灾的探测等领域。PbSPbS光敏电阻的光谱响应和比探测率等特性与工作温度有关，光敏电阻的光谱响应和比探测率等特性与工作温度有关，随着工作温度的降低其峰值响应波长和长波长将向长波方向延伸，随着工作温度的降低其峰值响应波长和长波长将向长波方向延伸，且比探测率且比探测率D D*增加。增加。例如，室温下的例如，室温下的PbS光敏电阻的光谱响应范围为光敏电阻的光谱响应范
8、围为13.5m，峰 值 波 长 为峰 值 波 长 为 2.4 m，峰 值，峰 值 比 探 测 率比 探 测 率 D*高 达高 达11011cmHzW-1。当温度降低到（。当温度降低到（195K）时，光谱响）时，光谱响应范围为应范围为14m，峰值响应波长移到，峰值响应波长移到2.8m，峰值波长，峰值波长的比探测率的比探测率D*也增高到也增高到21011cmHzW-1。比探测率：当探测器的接收面积为单位面积，放大器比探测率：当探测器的接收面积为单位面积，放大器的带宽为的带宽为1HZ时候，单位功率辐射所获得的信噪比为时候，单位功率辐射所获得的信噪比为比探测率比探测率2.1 2.1 光敏电阻的原理与结
9、构光敏电阻的原理与结构（3 3）InSbInSb光敏电阻光敏电阻 InSb InSb光敏电阻是光敏电阻是3 35m5m光谱范围内的主要探测器件之一。光谱范围内的主要探测器件之一。InSbInSb光敏电阻在室温下的长波长可达光敏电阻在室温下的长波长可达7.5m7.5m，峰值波长在，峰值波长在6m6m附近，比探测率附近，比探测率D D*约为约为1 110101111cmcmHzHzW W-1-1。当温度降低到。当温度降低到77K77K（液氮）时，其长波长由（液氮）时，其长波长由7.5m7.5m缩短到缩短到5.5m5.5m，峰值波长也将移，峰值波长也将移至至5m5m，恰为大气的窗口范围，峰值比探测率
10、，恰为大气的窗口范围，峰值比探测率D D*升高到升高到2 210101111cmcmHzHzW W-1-1。2.1 2.1 光敏电阻的原理与结构光敏电阻的原理与结构（3 3）HgHg1-x1-xCdCdx xTeTe系列光敏电阻系列光敏电阻 HgHg1-x1-xCdCdx xTeTe系列光电导探测器件是系列光电导探测器件是目前所有红外探测器中性能最目前所有红外探测器中性能最优良最有前途的探测器件优良最有前途的探测器件，尤其是对于，尤其是对于4 48m8m大气窗口波段辐射的大气窗口波段辐射的探测更为重要。探测更为重要。HgHg1-x1-xCdCdx xTeTe系列光电导体是由系列光电导体是由Hg
11、TeHgTe和和CdTeCdTe两种材料的晶体两种材料的晶体混合制造的，其中混合制造的，其中x x标明标明CdCd元素含量的组分。在制造混合晶体时选元素含量的组分。在制造混合晶体时选用不同用不同CdCd的组分的组分x x，可以得到不同的禁带宽度，可以得到不同的禁带宽度EgEg，便可以制造出不，便可以制造出不同波长响应范围的同波长响应范围的HgHg1-x1-xCdCdx xTeTe探测器件。一般组分探测器件。一般组分x x的变化范围为的变化范围为0.180.180.40.4，长波长的变化范围为，长波长的变化范围为1 130m30m。2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性一、光敏电阻
12、的光电特性一、光敏电阻的光电特性 光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流子光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流子使它具有的电导，称为使它具有的电导，称为暗电导暗电导。暗电导值很小。暗电导值很小。当有光照射在光敏电阻上时，它的电导将变大，这时的电当有光照射在光敏电阻上时，它的电导将变大，这时的电导称为导称为光电导光电导。电导随光照量变化越大的光敏电阻，其灵敏度越高，电导随光照量变化越大的光敏电阻，其灵敏度越高，这个特性称为光敏电阻的这个特性称为光敏电阻的光电特性光电特性。光敏电阻为多数电子导电的光电敏感器件，它光敏电阻为多数电子导电的光电敏感器件，它与其他光电器件的特性的差
13、别表现在它的基本特性与其他光电器件的特性的差别表现在它的基本特性参数上。光敏电阻的基本特性参数包含参数上。光敏电阻的基本特性参数包含光电导特性光电导特性、伏安特性、时间响应、光谱响应、与噪声特性伏安特性、时间响应、光谱响应、与噪声特性等。等。2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性光敏电阻的电导随光照量有怎样的变化规律呢？光敏电阻的电导随光照量有怎样的变化规律呢？2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性12,egCE,egCE一、光敏电阻的光电特性一、光敏电阻的光电特性弱辐射弱辐射 强辐射强辐射？一般辐射一般辐射,egCE光电转换因子在弱辐光电转换因子在弱辐射作用的情况
14、下为射作用的情况下为1(=1)，随着入射，随着入射辐射的增强，辐射的增强，值减值减小，当入射辐射很强小，当入射辐射很强时时值降低到值降低到0.5。在恒定电压的作用下，流过光敏电阻的光电流为：在恒定电压的作用下，流过光敏电阻的光电流为：2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性,ppegeIg UCE UUS E一、光敏电阻的光电特性一、光敏电阻的光电特性2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性,ppegeIg UCE UUS E当照度范围为当照度范围为 小于小于1010-1-1 lx lx 时，时，此时此时,光电流为光电流为1一、光敏电阻的光电特性一、光敏电阻的光电特性,
15、pgepIUS Eg U,()pDpDgeDIIIg Ug US EgUgU 其中，其中，为暗电导；为暗电导；为亮电导；为亮电导；为光电导，单为光电导，单位为位为“西门子西门子”，简称，简称“西西”，符号为，符号为S S。pDggggDg若考虑暗电导产生的电流，则流过光敏电阻的电流为若考虑暗电导产生的电流，则流过光敏电阻的电流为思考：思考：亮电阻，亮电阻，暗电阻暗电阻大好还大好还是小好？是小好？2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性一、光敏电阻的光电特性一、光敏电阻的光电特性值为对数坐标下值为对数坐标下特性曲线的斜率。特性曲线的斜率。即即 1221loglogloglogRREE
16、R1与与R2分别是照度分别是照度为为E1和和E2时光敏电时光敏电阻的阻值。阻的阻值。012345I/mA L/lx10002000光敏电阻光敏电阻不宜作定量检测元件，这是光敏电阻不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电开关。开关。2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性二、光敏电阻的伏安特性二、光敏电阻的伏安特性 光敏电阻的本质是光敏电阻的本质是电电阻阻，符合，符合欧姆定律欧姆定律。因此，。因此，它具有与普通电阻相似的伏它具有与普通电阻相似的伏安特性。定义安特性。定义不同光照下，不同光照下，加在光敏电阻两端的电
17、压加在光敏电阻两端的电压U U与流过它的电流与流过它的电流I Ip p的关系曲的关系曲线线，为光敏电阻的，为光敏电阻的伏安特性伏安特性。2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性三、光敏电阻的温度特性三、光敏电阻的温度特性2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性四、时间响应四、时间响应 光敏电阻在光照时，光生载流子的产生或者消失都光敏电阻在光照时，光生载流子的产生或者消失都要经过一段时间，这就是光敏电阻的响应时间或驰豫时间，要经过一段时间，这就是光敏电阻的响应时间或驰豫时间，它反映了光敏电阻的惰性，响应时间长说明光敏电阻对光它反映了光敏电阻的惰性，响应时间长说明光敏电阻对
18、光的变化反应慢或惰性大。的变化反应慢或惰性大。PbSPbS光敏电阻的响应时间，在室温时，一般为光敏电阻的响应时间，在室温时，一般为100100300300微秒，低温时则长到几十毫秒；微秒，低温时则长到几十毫秒；PbSePbSe光敏电阻的响应时间，光敏电阻的响应时间，在室温时为在室温时为5 5微秒，当温度低到干冰温度时，响应时间为微秒，当温度低到干冰温度时，响应时间为3030微秒。微秒。25当当用一个理想方波脉冲辐射照射光敏电阻时，光生电子要有产用一个理想方波脉冲辐射照射光敏电阻时，光生电子要有产生的过程，光生电导率生的过程，光生电导率要经过一定的时间才能达到稳定。当要经过一定的时间才能达到稳定
19、。当停止辐射时，复合光生载流子也需要时间，表现出光敏电阻具停止辐射时，复合光生载流子也需要时间，表现出光敏电阻具有较大的惯性。有较大的惯性。光敏电阻的惯性与入射辐射信号的强弱有关，下面分别讨光敏电阻的惯性与入射辐射信号的强弱有关，下面分别讨论。论。(1).弱辐射作用情况下的时间响应弱辐射作用情况下的时间响应 00t0t=026)1(/0 te )1(/0 teII 当当t=r时，时，=0.630，I=0.63Ie0；r定义为光敏电阻的上升时间常数定义为光敏电阻的上升时间常数 停止辐射时，入射辐射通量停止辐射时，入射辐射通量e与时间的关系为与时间的关系为 00t=0t0光电导率和光电流随时间变化
20、的规律为光电导率和光电流随时间变化的规律为 对于本征光电导器件在非平衡状态下光电导率对于本征光电导器件在非平衡状态下光电导率和光电流和光电流I随时间变化的规律为随时间变化的规律为 27光电导率和光电流随时间变化的规律为光电导率和光电流随时间变化的规律为 /0te /0teII 显然，光敏电阻在弱辐射作用显然，光敏电阻在弱辐射作用下的上升时间常数下的上升时间常数r与下降时与下降时间常数间常数f 近似相等。近似相等。(2).强辐射作用情况下的时间响应强辐射作用情况下的时间响应 00t=0t0 00t0t=028光敏电阻电导率的变化规律为光敏电阻电导率的变化规律为 ttanh0 tIItanh0 其
21、光电流的变化规律为其光电流的变化规律为 停止辐射时光电导率和光停止辐射时光电导率和光电流的变化规律可表示为电流的变化规律可表示为 /110t /110tII 光敏电阻的主要噪声有热噪声、产生复合和低频光敏电阻的主要噪声有热噪声、产生复合和低频噪声噪声(或称或称1/f1/f噪声噪声)。2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性2204ngrIfiN222041(2)ngrIfiNf 五、噪声特性五、噪声特性1 1、热噪声、热噪声2NJ22d04K()(1)T fifR 2NJd4K()T fifR2 2、产生复合噪声、产生复合噪声 12222NJngrnf()Niiii2nfCIiff
22、3 3、低频噪声（电流噪声）、低频噪声（电流噪声）总噪声总噪声202040406060808010010040408080120120160160200200240240/m/m3 31 12 2相相对对灵灵敏敏度度1 1硫化镉硫化镉2 2硒化镉硒化镉3 3硫化硫化铅铅在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。六、光谱响应六、光谱响应2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性31 指光敏电阻的时间特性与工作前指光敏电阻的时间特性与工作前“历史历史”有关的一种现象有
23、关的一种现象。即测试前光敏电阻所处状态对光敏电阻特性的影响。即测试前光敏电阻所处状态对光敏电阻特性的影响。暗态前历效应：暗态前历效应：指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当指光敏电阻测试或工作前处于暗态，当它突然受到光照后光电流上升的快慢程度。一般地，工作电它突然受到光照后光电流上升的快慢程度。一般地，工作电压越低，光照度越低，则暗态前历效应就越重，光电流上升压越低，光照度越低，则暗态前历效应就越重，光电流上升越慢。越慢。1-黑暗放置黑暗放置3分钟后分钟后 2-黑暗放置黑暗放置60分钟后分钟后 3-黑暗放置黑暗放置24小时后小时后七、前例效应七、前例效应2.2 2.2 光敏电阻的基本特性光敏电阻的
24、基本特性32 亮态前历效应：亮态前历效应：光敏电阻测试或工作前已处于亮光敏电阻测试或工作前已处于亮态，当照度与工作时所要达到的照度不同时，所出态，当照度与工作时所要达到的照度不同时，所出现的一种滞后现象。现的一种滞后现象。3.1.2、光敏电阻特性参数、光敏电阻特性参数33l光谱响应范围相当宽。可见光、红外、远红外、光谱响应范围相当宽。可见光、红外、远红外、紫外区域紫外区域l工作电流大，可达数毫安。工作电流大，可达数毫安。l所测光电强度范围宽，既可测弱光，也可测强光所测光电强度范围宽，既可测弱光，也可测强光l灵敏度高，光电增益可以大于灵敏度高，光电增益可以大于1l无选择极性之分，使用方便。无选择
25、极性之分，使用方便。缺点：缺点：强光下光电线性度较差，弛豫时间过长，频率特强光下光电线性度较差，弛豫时间过长，频率特性差。性差。工作特点：工作特点：2.3 2.3 光敏电阻的变换电路光敏电阻的变换电路一、基本偏置电路一、基本偏置电路 设在某照度设在某照度E Ev v下，光敏电阻的阻值为下，光敏电阻的阻值为R R，电，电导为导为g g，则，则11gvRgS E用微变量表示用微变量表示 LLR RbbUI 根据偏置电路，可得到流过偏置电阻根据偏置电路，可得到流过偏置电阻R RL的的电流为电流为I IL L Rd)RR(d2LLbbUI2.3 2.3 光敏电阻的变换电路光敏电阻的变换电路一、基本偏置
26、电路一、基本偏置电路 负号的物理意义是：当光敏电阻上的照度增加，电导负号的物理意义是：当光敏电阻上的照度增加，电导增大（增大（dg0dg0），阻值减小（），阻值减小（dR0dR00）。）。由由 1gvRS E代入代入 得到得到Rd)RR(d2LLbbUI1gvddS ER2gvdRS dER2gvdRS R dE 2L2Ld(R R)bbgvU S RIdE2.3 2.3 光敏电阻的变换电路光敏电阻的变换电路一、基本偏置电路一、基本偏置电路把变化量表示成微变量把变化量表示成微变量bbRLUURRR2L2L(R R)bbgvU S Rie加在光敏电阻加在光敏电阻R R上的电压为上的电压为bbRR
27、gvgvLUUU RigS eS eRR光电流的微变量为光电流的微变量为 2.3 2.3 光敏电阻的变换电路光敏电阻的变换电路一、基本偏置电路一、基本偏置电路2代入代入 得到得到iRRRiLL偏置电阻偏置电阻R RL L两端的输出电压为两端的输出电压为 v2LgL2LLLLL)RR(UeSRRiRRRRiRubb 可见，当电路参数确定后，输出电压信号与弱辐射入射辐可见，当电路参数确定后，输出电压信号与弱辐射入射辐射量（照度射量（照度e ev v）成线性关系。）成线性关系。2.3 2.3 光敏电阻的变换电路光敏电阻的变换电路二、恒流偏置电路二、恒流偏置电路 在简单偏置电路中，当在简单偏置电路中，
28、当R RL LR R时，流过光敏电阻的电流基本不时，流过光敏电阻的电流基本不变，此时的偏置电路称为恒流电路。变，此时的偏置电路称为恒流电路。稳压管稳压管D DW W将晶体三极管的基极将晶体三极管的基极电压稳定，即电压稳定，即U UB B=U=UW W，流过晶体三极，流过晶体三极管发射极的电流管发射极的电流I Ie e 为为 BbeWbeeeeUUIUURR2.3 2.3 光敏电阻的变换电路光敏电阻的变换电路二、恒流偏置电路二、恒流偏置电路在晶体管恒流偏置电路中在晶体管恒流偏置电路中,输出电压输出电压U Uo o为为 RIUUcbbo22occdd()wbepgpvpgveUUUIRIS R d
29、ER S dER 显然，恒流偏置电路的电压灵敏度显然，恒流偏置电路的电压灵敏度S SV V为为 g2eWvSRRUS 微变量为微变量为 2wopgveUuR S eR2.3 2.3 光敏电阻的变换电路光敏电阻的变换电路三、恒压偏置电路三、恒压偏置电路 在简单偏置电路中，当在简单偏置电路中，当R RL LRR时，加在时，加在光敏电阻上的电压近似为电源电压，为不光敏电阻上的电压近似为电源电压，为不随入射辐射量变化的恒定电压，此时的偏随入射辐射量变化的恒定电压，此时的偏置电路称为恒压偏置电路。置电路称为恒压偏置电路。EWbeUUU0.7beUVWbeUUEWUU2.3 2.3 光敏电阻的变换电路光敏
30、电阻的变换电路三、恒压偏置电路三、恒压偏置电路恒压偏置电路的输出电压为恒压偏置电路的输出电压为 obbccbbecUUI RUI R取微分，则得到输出电压的变化量为取微分，则得到输出电压的变化量为 WpWpWgvpUIU gU S ERpWgvdIU S dEocecWgvdUR dIR U S dE 42例例 在如图在如图2-13所示的恒流偏置电路中，已知电源电压所示的恒流偏置电路中，已知电源电压为为12V，Rb为为820，Re为为3.3k，三极管的放大倍率，三极管的放大倍率不小于不小于80，稳压二极管的输出电压为，稳压二极管的输出电压为4 V，光照度为，光照度为40lx时输出电压为时输出电
31、压为6V，80 lx时为时为8V。(设光敏电阻在设光敏电阻在30到到100lx之间的之间的 值不变值不变)试求：试求：(1)输出电压为输出电压为7伏的照度伏的照度为多少勒克司？为多少勒克司？(2)该电路的电压灵敏度该电路的电压灵敏度(V/lx)。解解 根据已知条件，流过稳压根据已知条件，流过稳压管管DW的电流的电流43满足稳压二极管的工作条件满足稳压二极管的工作条件(1)根据题目给的条件，可得根据题目给的条件，可得到不同光照下光敏电阻的阻值到不同光照下光敏电阻的阻值 K6V6ebb1IURp K4V8ebb2IURp 将将Re1与与Re2值代入值代入值计算公式，得到光照度在值计算公式，得到光照
32、度在4080lx之间的之间的值值 59.0lg40lg80lg4lg6lglglglg1221 EERRpp 输出为输出为7V时光敏电阻的阻值应为时光敏电阻的阻值应为 mA)(13300V7.0V4ebeWRUUIemA6.9wbbbWRUUI44此时的光照度可由此时的光照度可由值计算公式获得值计算公式获得 59.0lg40lglg5lg63 E 736.1lg400.59lg5lg6lg3 VEE3=54.45（lx）（2）电路的电压灵敏度）电路的电压灵敏度SV(V/lx)069.04045.5467V EUS K5V7ebb3IURp 例例2-2 2-2 在如图所示的恒压偏置电路中，已知在
33、如图所示的恒压偏置电路中，已知DWDW为为2CW122CW12型稳型稳压二极管，其稳定电压值为压二极管，其稳定电压值为6V6V，设，设R Rb b=1k=1k，R RC C=510,=510,三极管三极管的电流放大倍率不小于的电流放大倍率不小于8080，电源电压，电源电压U Ubbbb=12V=12V，当，当CdSCdS光敏电阻光光敏电阻光敏面上的照度为敏面上的照度为150lx150lx时恒压偏置电路的输出电压为时恒压偏置电路的输出电压为10V,10V,照度为照度为450lx450lx时输出电压为时输出电压为8V,8V,试计算输出电压为试计算输出电压为9V9V时的照度（设光敏时的照度（设光敏电
34、阻在电阻在100100500lx500lx间的间的值不变）为多少值不变）为多少lxlx？照度到照度到500lx500lx时的时的输出电压为多少？输出电压为多少？解解:bbw1266mA1WbUUVVIRk满足稳压二极管的工作条件满足稳压二极管的工作条件,三极管的基极三极管的基极被稳定在被稳定在6V 6V 设光照度为设光照度为150lx150lx时的输出电流为时的输出电流为I I1 1，与光，与光敏电阻的阻值敏电阻的阻值R R1 1，则，则)mA(92.3510101210cbb1 RUIk4.192.37.067.01W1IUR同样同样,照度为照度为450lx450lx时流过光敏电阻的电流时流
35、过光敏电阻的电流I I2 2与电阻与电阻R R2 2为为7.8(mA)8Icbb2RUR2=680 由于光敏电阻在由于光敏电阻在500500到到100lx100lx间的间的值不变，因此该光敏电阻的值不变，因此该光敏电阻的值应为值应为 66.0lglglglg1221EERR当输出电压为当输出电压为9V9V时，设流过光敏电阻的电流为时，设流过光敏电阻的电流为I I3 3，阻值为，阻值为R R3 3，则，则(mA)88.59cbb3RUIR3=900 代入代入值的计算公式便可以计算出输出电压为值的计算公式便可以计算出输出电压为9V9V时的入射照度时的入射照度E E3 366.0lglglglg23
36、32EERR292.20.66lglglglg3223RREEE3=196(lx)由由值的计算公式可以找到值的计算公式可以找到500lx500lx时的阻值时的阻值R R4 4及及三极管的输出电流三极管的输出电流I I4 4为为 R4=214 I4=24.7(mA)而此时的输出电压而此时的输出电压U UO O为为 U UO O=U=UbbbbI I4 4R R4 4=6.7(V)=6.7(V)即，在即，在500lx500lx的照度下恒压偏置电路的输出电压为的照度下恒压偏置电路的输出电压为6.7V6.7V。49CKVDRCdS常闭常闭灯灯220V半波整流半波整流测光与控制测光与控制执行控制执行控制
37、2.4 2.4 光敏电阻的应用举例光敏电阻的应用举例一、照明灯的光电控制电路一、照明灯的光电控制电路 RkminvSRRIUE50R R1 12k2k中心站中心站放大器放大器V VDWDW6V6VR R2 2200k200kR R3 3PbSPbSC C1 168nF68nFC C2 268uF68uFR R4 43.9M3.9MR R5 5820k820kR R7 71k1kR R8 832k32kR R6 63.9k3.9kR R9 9150k150kC C4 44.7nF4.7nF+C+C3 3 100uF 100uFV V1 1V V2 2V V3 3PbS光敏电阻：光敏电阻：Rd=1
38、M,Rl=0.2M，峰值波长，峰值波长2.2um。恒压恒压偏置偏置电路电路高输入高输入阻抗放阻抗放大电路大电路Vo2.4 2.4 光敏电阻的应用举例光敏电阻的应用举例二、火焰探测报警器二、火焰探测报警器 51快门快门按钮按钮驱动驱动单元单元UthURUth=?UR=?+_ARw210kRw110kR2300R15.1kC11uFMVDVRCdSUbb2.4 2.4 光敏电阻的应用举例光敏电阻的应用举例三、照相机电子快门三、照相机电子快门 照相机照相机光度计光度计光电自动控制光电自动控制辐射测量辐射测量能量辐射能量辐射物体搜索和跟踪物体搜索和跟踪红外成像和红外通信等技术方面制成的光辐红外成像和红
39、外通信等技术方面制成的光辐射接收器件。射接收器件。实际应用实际应用 例例 1 1、光敏电阻、光敏电阻R R与与R RL L=2k=2k的负载串联后接于的负载串联后接于U Ub b=12V=12V的直流的直流电源上，无光照时负载上的输出电压电源上，无光照时负载上的输出电压U U1 1=20mV=20mV，有光照时负载，有光照时负载上的输出电压上的输出电压U U2 2=2V=2V。求（。求（1 1）光敏电阻的暗电阻和亮电阻（）光敏电阻的暗电阻和亮电阻（2 2）若光敏电阻的光电灵敏度若光敏电阻的光电灵敏度S Sg g=6=61010-6-6S/lxS/lx，求光敏电阻所受的求光敏电阻所受的照度？照度
40、？2 2、CdSCdS光敏电阻的光电导灵敏度光敏电阻的光电导灵敏度S Sg g=0.5=0.51010-6-6S/lx.gS/lx.gD D=0=0，用，用此光敏电阻控制继电器，其原理如图，如果继电器的线圈电此光敏电阻控制继电器，其原理如图，如果继电器的线圈电阻为阻为4k4k，继电器的吸合电流为，继电器的吸合电流为2mA2mA，问需要多少照度才能使，问需要多少照度才能使继电器吸合？如果需要在继电器吸合？如果需要在400lx400lx时继电器才能吸合，则此电路时继电器才能吸合，则此电路需作如何改造？需作如何改造？12VJ54思考题与习题思考题与习题 2 P41 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 题题
