光敏电阻结构产品解析 | |
光敏电阻的如图所示。结构很简单,体形也比较小,常用光敏电阻的有直径为3mm、4mm、5mm、7mm、11mm、12mm、20mm、25mm。常用的光敏电阻型号一般是GM,比如常用的5mm全称GM5528,数值从左到右"5"表示5mm,"5"代表材料硫化镉,"8"代表伽马为0.8.
结构示意图如图所示。在顶部有两片呈梳状的金属电极,一般分为九线跟七线,且两片金属电极的梳齿是互相交错的,从波纹状的梳齿间隙里露出来的物质即为半导体光敏层,从金属电极的上面还可以看到两只金属引脚的顶部。
剖面图如图所示。上面是两片梳状金属电极,中间是半导体光敏层,实际上是通过涂抹、喷涂及烧结等方式,在陶瓷基板上形成一层很薄的半导体光敏层,下面是陶瓷基板,两侧是两只金属引脚。在整个结构的外部由一层透明树脂防潮膜包裹着,起到透光、防潮及加固的作用。
光敏电阻的工作原理是:
基于它的光电效应,当光线透过树脂膜和梳齿间隙照射到半导体光敏层上,半导体满带(价带)中的电子吸收一个光子的能量后,就可由半导体的满带跃迁到半导体的导带,产生电子—空穴对,即在满带中产生一个带正电荷的空穴,在导带中产生一个带负电荷的自由电子,在外加电场的作用下,自由电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,形成电流并参与导电,使电路电流增大。这时用如剖面图所示的电路进行实验,LED发光二极管会被点亮。用万用表检测光敏电阻的电阻值,其电阻很小,一般仅为800KΩ~70Ω左右。而当入射光线消失后,由光子激发产生的电子—空穴对进行复合,使电路的电流减小,同时光敏电阻的电阻变得很大,一般可达1MΩ以上。以上分析为两种极端情况,要么光线很强,要么光线很弱,实际光敏电阻的电阻及电流都是随入射光线强弱变化而变化的,当入射光线增强时,电阻变小、电流变大;当入射光线减弱时,电阻变大、电流变小。可用下列公式来表达光敏电阻的电流与入射光线强弱的变化关系:I=KUaLb
式中I为通过光敏电阻的电流;U为外加的工作电压;L为入射到光敏电阻上的光线照度;K为比例系数;a为电压指数(一般接近于1);b为照度指数。另外,为了增强光敏电阻的灵敏度,特将金属电极制作成梳状,利用互相交错的梳齿,来增长正、负电极的交界线,使在同样的入射光线条件下,能够产生更多的电子—空穴对。
光敏电阻的灵敏度不但与入射光线的强度有关,而且还与入射光线的波长有关。根据光敏电阻的光谱特性,可分为三种光敏电阻:一是红外光敏电阻,对红外线比较灵敏,半导体光敏层的材质主要有:硫化铅、碲化铅、硒化铅,锑化铟等,主要用于红外线探测;二是紫外光敏电阻,对紫外线比较灵敏,半导体光敏层的材质主要有:硫化镉、硒化镉等,主要用于紫外线探测;三是可见光光敏电阻,对可见光比较灵敏,半导体光敏层的材质主要有:硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硫化锌等,主要用于各种光控电路及光控装置。如光控路灯、光控航标灯、光控窗帘、光控塑料大棚、光控火灾报警器、光控防盗报警器、照相机自动曝光装置、自动给水和停水装置以及光电计数器、光电温度计等。同时需要说明,光敏电阻没有极性,属纯电阻型器件,它既可用于直流电路,也可用于交流电路。 |
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