光敏电阻 - 工作、类型和应用

光是电磁辐射的一种形式。电磁光谱分为许多波段，其中光通常指的是可见光谱。但在物理学中，伽马射线、X 射线、微波和无线电波也被视为光。可见光谱的波长范围为 400-700 纳米，介于红外线光谱和紫外线光谱之间。光以光子的形式携带能量。当这些光子与其他粒子接触时，能量会因碰撞而转移。利用这种光的原理，发明了许多有用的产品，如光电二极管、光敏电阻、太阳能电池板等。

什么是光敏电阻？

光具有波粒二象性。这意味着光具有粒子状和波状性质。当光落在半导体材料上时，光中存在的光子被电子吸收并被激发到更高的能带。

光敏电阻是一种光敏电阻，其电阻值会根据入射光的不同而变化。随着入射光强度的增加，这些光敏电阻的电阻值趋于降低。

光敏电阻表现出光电导性。与光电二极管和光电晶体管相比，这些器件的光敏性较低。光敏电阻的光阻随环境温度的变化而变化。

工作原理

光敏电阻没有像光电二极管那样的 P-N 结。它是一个被动元件。它们由高阻半导体材料制成。

当光入射到光敏电阻上时，光子会被半导体材料吸收。来自光子的能量被电子吸收。当这些电子获得足够的能量来破坏键时，它们就会跳入导带。因此，光敏电阻的电阻降低。随着电阻的降低，电导率增加。

根据用于光敏电阻的半导体材料的类型，其电阻范围和灵敏度有所不同。在没有光的情况下，光敏电阻的电阻值可能以兆欧为单位。并且在有光的情况下，其电阻可以降低到几百欧姆。

光敏电阻的类型

根据用于设计光敏电阻的半导体材料的特性，它们分为两种类型——外在和内在光敏电阻。这些半导体在不同波长条件下反应不同。

本征光敏电阻是使用本征半导体材料设计的。这些本征半导体有自己的电荷载流子。在它们的导带中不存在自由电子。它们在价带中含有空穴。

因此，要激发本征半导体中存在的电子，从价带到导带，应提供足够的能量，以便它们可以跨越整个带隙。因此，我们需要更高能量的光子来触发设备。因此，本征光敏电阻被设计用于更高频率的光检测。

另一方面，本征半导体是通过用杂质掺杂本征半导体而形成的。这些杂质为传导提供自由电子或空穴。这些自由导体位于更靠近导带的能带中。因此，少量的能量可以触发它们跳入导带。外在光敏电阻用于检测更长波长和更低频率的光。

光强越高，光敏电阻的阻值越大。光敏电阻的灵敏度随施加的光的波长而变化。当没有足够的波长、足够的时间触发设备时，设备不会对光做出反应。外在光敏电阻可以对红外波作出反应。本征光敏电阻可以检测更高频率的光波。

光敏电阻的符号

光敏电阻用于指示光的存在与否。它也写为 LDR。它们通常由 Cds、Pbs、Pbse 等组成……这些器件对温度变化很敏感。因此，即使光强保持恒定，光敏电阻中的电阻也会发生变化。

光敏电阻的应用

光敏电阻的电阻是光强的非线性函数。光敏电阻不像光电二极管或光电晶体管那样对光敏感。光敏电阻的部分应用如下-

• 这些用作光传感器。
• 这些用于测量光的强度。
• 夜灯和摄影测光表使用光敏电阻。
• 它们的延迟属性用于音频压缩器和外部感应。
• 光敏电阻还可以在闹钟、户外时钟、太阳能路灯等中找到......
• 红外天文学和红外光谱学也使用光敏电阻测量中红外光谱区域。

基于光敏电阻的项目

光敏电阻一直是许多爱好者的方便设备。许多基于光敏电阻的新研究论文和电子项目可用。光敏电阻在医学、嵌入式和天文领域有了新的应用。使用光敏电阻设计的部分项目如下-

• 基于光敏电阻的学生自制光度计及其在染料法医分析中的应用。
• 将生物相容性有机电阻存储器和光敏电阻集成到可穿戴图像传感应用中。
• 使用智能手机计时。
• 简易声光双控电路的设计与实现。
• 光源位置检测系统。
• 移动机器人通过声音开启并由外部光源定向控制。
• 设计用于建筑和系统热力学分析的开源监控系统。
• 过热保护装置。
• 用于检测电磁辐射的设备。
• 用于农业应用的自动双轴太阳能割草机。
• 将 LED 用于原位监测系统的水浊度传感机制。
• 光致发光键盘采用光敏电阻设计。
• 基于物联网使用莫尔斯电码的新型电子锁。
• 使用光敏电阻的智慧城市路灯系统。
• 使用计算机控制的可调标记跟踪 MRI 介入设备。
• 这些用于光敏百叶窗。
• 光敏电阻还用于电视和智能手机的自动对比度和亮度控制。
• 用于接近控制开关光敏电阻的设计。

由于欧洲禁止镉，限制使用Cds和Cdse光敏电阻。光敏电阻可以轻松实现并与微控制器连接。

这些器件在市场上可作为 IC 传感器使用。它们可用作环境光传感器、光到数字传感器、LDR 等……一些常用的产品有 OPT3002 光传感器、LDR 无源光传感器等……OPT3002 的电气特性、规格等可以在德州仪器提供的数据表。我们可以用光敏电阻代替光电二极管吗？有什么区别？