馬愛霞+　梁妍

摘 要：光敏電阻是一種無極性的純電阻，其阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變。人們把電阻隨入射光的強(qiáng)弱改變的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。該文講述的是可見光光敏電阻的應(yīng)用，首先介紹了光敏電阻的結(jié)構(gòu)、工作原理、光敏電阻的特征等，隨后闡述了光敏電阻的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹的是其在照相機(jī)自動曝光控制電路中的應(yīng)用、應(yīng)急自動照明燈電路中的應(yīng)用及其在火災(zāi)報警電路中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：光敏電阻 自動曝光 火災(zāi)報警

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（a）-0115-02

光敏電阻是一種沒有極性的純電阻器件，它在電路應(yīng)用中既可用于直流電路，也可應(yīng)用在交流電路中。

光敏電阻其制作材料是半導(dǎo)體，工作原理就是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。它的電阻值會隨著入射光的強(qiáng)弱而發(fā)生改變，即當(dāng)入射光較強(qiáng)時，電阻較??；當(dāng)入射光變?nèi)鯐r，電阻比較大。

由此種原理制成的光敏電阻器可用于光的波長、單一色光的強(qiáng)弱測量，光信號的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）等。

1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)

光敏電阻的基本結(jié)構(gòu)是下面由陶瓷基板構(gòu)成，兩側(cè)是由兩只金屬電極形成引腳。整個結(jié)構(gòu)的外圍由一層透明樹脂防潮膜包裹著，一方面起到透光作用，同時又能起到防潮和加固的作用。它的兩片金屬電極的呈梳齒狀互相交錯，從波紋狀的梳齒間隙里露出來的物質(zhì)即為半導(dǎo)體光敏層。這一層很薄的半導(dǎo)體光敏層，是通過涂抹、噴涂或燒結(jié)在陶瓷基板上形成的。

這種制作既可保證較大的受光表面，又可以減小電極之間的距離，同時也能提高該器件的靈敏度。

1.2 光敏電阻的工作原理

光敏電阻的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。當(dāng)光線透過樹脂膜和梳齒間隙照射到半導(dǎo)體光敏層上時，半導(dǎo)體滿帶（價帶）中的電子會吸收到光線照射帶來的能量，當(dāng)吸收的能量達(dá)到一定值時，電子就可由半導(dǎo)體的滿帶躍遷到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶，這樣就產(chǎn)生了一對電子一空穴對，即在滿帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，在導(dǎo)帶中產(chǎn)生一個帶負(fù)電荷的自由電子。在外加電場的作用下，自由電子受正電荷的吸引奔向電源的正極，空穴則奔向電源的負(fù)極，這些參與導(dǎo)電的粒子形成電流，從而使電路中的電流增大。

2 光敏電阻的特征

光敏電阻是根據(jù)光電導(dǎo)效應(yīng)制成的光電探測器件。光敏電阻的特征是阻值會隨著光照強(qiáng)弱的變化而發(fā)生變化。當(dāng)無光照時，光敏電阻阻值（暗電阻）很大，一般是幾兆歐，甚至有的可達(dá)到幾百兆歐，此時電路中對應(yīng)產(chǎn)生的電流也很小。當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值（亮電阻）急劇減小，亮電阻一般是幾千歐姆，最小可達(dá)幾百歐姆，若兩者置于同一電路中，則電路中的電流會急劇增加。

3 光敏電阻的應(yīng)用

如上所述，光敏電阻的靈敏度受到入射光線的強(qiáng)度影響。不僅如此，經(jīng)測定還發(fā)現(xiàn)光敏電阻靈敏度也會受到入射光線的波長的影響。根據(jù)測定光敏電阻對不同波長的光，其所產(chǎn)生的靈敏度特征。把光敏電阻分為3種形式的電阻：一種是硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛，銻化銦等半導(dǎo)體光敏材料，對紅外光較為敏感的光敏電阻。這種光敏電阻主要用于紅外線探測；二是對紫外線比較靈敏的紫外光敏電阻，半導(dǎo)體光敏層的材質(zhì)主要有：硫化福 ，硒化福等，主要用于紫外線探測；三是對可見光比較靈敏的可見光光敏電阻，半導(dǎo)體光敏層的材質(zhì)主要有：硫化福、硒化福、篩化福、砷化稼、硫化鋅等，主要用于各種光控電路及光控裝置。如光控火災(zāi)報警器、照相機(jī)自動曝光裝置、光控防盜報警器、光控窗簾、光控塑料溫濕度大棚、自動給停水裝置以及光電溫度計等。

3.1 光敏電阻在照相機(jī)自動曝光控制電路中的應(yīng)用

構(gòu)成照相機(jī)自動曝光電路的主要元器件有：光敏電阻、電壓比較器、三極管、電容等。當(dāng)按動該電路的快門的按鈕時，電路中的開關(guān)S與光敏電阻所構(gòu)成的測光和充電電路被接通。接通時電容C兩端的電壓Uc（接于電壓比較器的負(fù)極）還是0，此時由于電壓比較器的負(fù)輸入端的電位低于正輸入端而使其輸出為高電平，使晶體管導(dǎo)通，電磁鐵將帶動快門的葉片打開快門，照相機(jī)開始曝光。

快門打開的同時，電源通過電位器與光敏電阻向電容充電，其充電的速度（即充電時間的長短）取決于由光敏電阻的阻值與電容的乘積大小產(chǎn)生的充電時間常數(shù)，二光敏電阻的大小受景物的照度控制，景物照度愈高時光敏電阻的阻值愈低，充電速度愈快。反之景物照度較低時光敏電阻的阻值較大，充電速度較慢。這就是為什么我們晚上照相時需要較長的曝光時間的原因。

3.2 光敏電阻在應(yīng)急自動照明燈電路中的應(yīng)用

如圖1所示是光敏電阻在應(yīng)急自動照明中的應(yīng)用。其工作原理是：一旦電網(wǎng)停電，光敏電阻RG就會會因為失去光照而阻值增大，使TWH8751的②腳產(chǎn)生低電位，觸發(fā)振蕩電路開始工作，TWH8751的輸出端輸出一系列脈沖電流，其脈沖電流經(jīng)變壓器T升壓后，啟動日光燈管，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)停電后的應(yīng)急照明。

3.3 光敏電阻在火災(zāi)報警器中的應(yīng)用

該應(yīng)用是利用光敏電阻的阻值受光照后產(chǎn)生變化的光電特性來檢測火災(zāi)。工作原理是工作前（正常照度下），適時調(diào)節(jié)電位器的阻值，使電路中的比較器LM393的反相輸入端電位高于同相端的電位，這時指示燈較暗。如果發(fā)生火災(zāi)，光敏電阻受到到火焰的照射，阻值相應(yīng)減小，致使同相端電位升高，報警指示變亮。同時利用光敏電阻受光照后阻值變化的特性控制555定時器的振蕩頻率。光照強(qiáng)，阻值變小，輸出頻率低；光照弱，阻值變大，輸出頻率高。555定時器的輸出信號經(jīng)音頻功率放大器LM386，從揚(yáng)聲器輸出，振蕩頻率的變化就反映在揚(yáng)聲器的呼叫頻率上。

火災(zāi)自動滅火系統(tǒng)使用可編程邏輯器件CPLD控制，報警系統(tǒng)可由八個獨(dú)立的報警器組成，這些報警器可均布于庫房內(nèi)部，由CPLD監(jiān)控八個報警器狀態(tài)。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時，臨近火災(zāi)現(xiàn)場的報警器工作，發(fā)出聲光報警信號；同時，火災(zāi)信號由CPLD采集到，控制相應(yīng)部位的滅火系統(tǒng)工作。

4 結(jié)語

該文前一部分講述的是光敏電阻的基本概念，包括光敏電阻的結(jié)構(gòu)、工作原理、光敏電阻的特征等。后一部分闡述的是光敏電阻的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹的是光敏電阻的幾個典型應(yīng)用，在各個具體應(yīng)用電路中講述了各個應(yīng)用的基本電路組成和詳細(xì)的原理及應(yīng)用。

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