摘 要：光敏電阻作為一種重要的電子元件，由于其具有靈敏度高、反應(yīng)速度快、體積小和可靠性好等特點而不斷被開發(fā)，但科學(xué)研究以及市場應(yīng)用對光敏電阻的性能要求也越來越高。文章首先介紹了光敏電阻的工作原理及主要參數(shù)，然后針對光敏電阻光照特性的測量需要進行了實驗設(shè)計，完成了對光敏電阻響應(yīng)時間和頻率特性等參數(shù)的測量，并分析其中的規(guī)律。

關(guān)鍵詞：光敏電阻；特性；分析；實驗

引言

光敏電阻是利用材料或器件的電導(dǎo)率會隨外加光源的改變而變化的性質(zhì)制作的一種不同于普通定值電阻的可變電阻。由于其靈敏度高、反應(yīng)速度快、體積小和可靠性好等原因，被廣泛運用于各種光控電路之中。光敏電阻在無光照的條件下電阻一般很大，當(dāng)存在光照時，其電阻便會大大下降。文章針對光敏電阻的伏安特性和光照特性的測量需要進行了實驗設(shè)計，完成了對光敏電阻響應(yīng)時間和頻率特性等參數(shù)的測量，并分析其中的規(guī)律，為以后對光敏電阻的研究提供了資料。

1 光敏電阻的工作原理及主要參數(shù)

1.1 光敏電阻的工作原理

材料或器件受到光照時電導(dǎo)率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為內(nèi)光效應(yīng)。當(dāng)光源存在時，發(fā)生內(nèi)光效應(yīng)，材料或器件吸收的能量使部分價帶電子變遷到導(dǎo)帶，與此同時，在價帶中便形成了空穴，由于載流子個數(shù)的增加，材料或器件的導(dǎo)電率也隨之增加。光源消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子─空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也將恢復(fù)原值。光敏電阻是利用內(nèi)光效應(yīng)原理制作的光電元件。光敏電阻是一個可變電阻器件，沒有極性，在直流電和交流電壓下都可以正常工作。

1.2 主要參數(shù)

暗電流：在一定溫度下，光敏電阻不受光照時，通過的電流稱為暗電流。

亮電流：在一定溫度下，光敏電阻受到光照時，通過的電流稱為亮電流。

光電流：在相同外在和內(nèi)在條件下，亮電流與暗電流之差稱為光電流。

1.3 光敏電阻的特性

頻率特性：光敏電阻光電流的變化有一定的滯后，這種滯后用時間常數(shù)來表示。時間常數(shù)定義為光敏電阻從光照停止時所擁有的光電流下降到原有電流值63%所經(jīng)過的時間。

2 實驗內(nèi)容與步驟

實驗元件主要有LED燈1、示波器2、光敏電阻3、信號發(fā)生器4、電源5、開關(guān)6和變阻箱7，LED燈和信號發(fā)生器用于產(chǎn)生脈沖光，示波器用于顯示光敏電阻兩端電壓隨時間的變化。

實驗步驟：（1）連接電路：按圖1的方式連接好電路；（2）測量反應(yīng)時間：調(diào)整LED燈的信號為10V的方波，改變不同的頻率，從示波器的熒光屏上讀出光敏電阻的時間常數(shù)；（3）測量不同光強下的頻率特性：改變LED信號源的頻率，從示波器的熒光屏上讀出光敏電阻的兩端電壓的變化△U；（4）改變光敏電阻受到的光強，重復(fù)步驟（3）。

3 數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

3.1 時間常數(shù)

LED燈的信號源為方形波，幅度為10V，頻率依次為20Hz、40Hz、100Hz。

由表1可以看出：（1）相同頻率下，電壓下降至63%所用的時間比上升至63%所用的時間短，說明載流子的產(chǎn)生比復(fù)合快。（2）頻率增大時，t1和t2都變小。光強不變時，反應(yīng)時間常數(shù)不變。但由于信號波的頻率變大，周期變小，導(dǎo)致光敏電阻兩端的電壓沒有到達最大值就開始下降，所以t1和t2都變小了。（3）光敏電阻兩端電壓的變化幅度△U隨頻率的變化。

由圖2可以看出：（1）同一光強下，△U隨頻率的增大而變??；當(dāng)頻率f趨近于無窮大時，△U趨于零。光強一定時，光敏電阻的反應(yīng)時間常數(shù)是一定的，當(dāng)信號源的頻率變大，周期變短，光敏電阻兩端的電壓還沒到最大值就開始下降，所以測得△U變小。（2）不同光強的數(shù)據(jù)線不重合，但光強的影響較小。在信號源頻率相同時，照射光強越強，載流子產(chǎn)生速度越快，光敏電阻兩端的電壓變化，△U變大。

4 結(jié)束語

光敏電阻是被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的光電轉(zhuǎn)化元件，現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展對光敏電阻在性能上提出了越來越高的要求，對光敏電阻基礎(chǔ)的研究、工作原理的深入挖掘以及對光敏電阻的特性研究，可以為光敏電阻今后的發(fā)展起指導(dǎo)性作用。

參考文獻

[1]舒泰，王瑞平，孫向紅.光敏電阻特性的研究[J].西安科技學(xué)院學(xué)報，2000（4）.

[2]張斌，李文啟，易小月.光敏電阻的特性研究及應(yīng)用[J].才智，2009（30）.

作者簡介：何乾偉，男，漢族，23歲，西南石油大學(xué)2012級本科生。