实验四十六实验四十六 光敏电阻特性测定光敏电阻特性测定及其应用及其应用【实验目的实验目的】1.学习光敏电阻的导电机理，测量其照度特性。学习光敏电阻的导电机理，测量其照度特性。2.应用光敏电阻设计自动灯电路。应用光敏电阻设计自动灯电路。3.学生自己应用光敏电阻设计一种电路。学生自己应用光敏电阻设计一种电路。【实验仪器】1.QJ23型直流单电桥2.直流稳压电源3.闭光实验管。在闭光实验管里光敏电阻固定在沿标尺移动的内钢管上，9V小灯泡水平照射光敏电阻。【实验原理实验原理】1.光敏电阻的结构与工作原理光敏电阻的结构与工作原理如图如图461所示：所示： 2.光敏电阻的主要参数光敏电阻的主要参数光敏电阻的主要参数有：光敏电阻的主要参数有：（1）暗电阻）暗电阻:光敏电阻在不受光照射时的阻值称光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流此时流过的电流称为暗电流（2）亮电阻：光敏电阻在受光照射时的电阻称为）亮电阻：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。（3）光电流：亮电流与暗电流之差称为光电流。）光电流：亮电流与暗电流之差称为光电流。 3.光敏电阻的基本特性光敏电阻的基本特性（1）伏安特性：在一定照度下，流过光敏电阻的）伏安特性：在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图阻的伏安特性。图46-2为硫化镉光敏电阻的伏为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可见，光敏电阻在一定的电安特性曲线。由图可见，光敏电阻在一定的电压范围内，其曲线为直线。压范围内，其曲线为直线。（2）光照特性：光敏电阻的光照特性是描述光）光照特性：光敏电阻的光照特性是描述光电流和光照强度之间的关系，不同材料的光照电流和光照强度之间的关系，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。图非线性的。图46-3为硫化镉光敏电阻的光照为硫化镉光敏电阻的光照特性。特性。 （3）光谱特性：光敏电阻对入射光的光谱具有）光谱特性：光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。光敏电阻的相对光敏灵敏度与不同的灵敏度。光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦称为光谱响应。图称为光谱响应。图46-4 为几种不同材料光敏为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。电阻的光谱特性。 对应于不同波长，光敏电阻对应于不同波长，光敏电阻的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻光谱响应曲线也不同。光谱响应曲线也不同。（4）频率特性：实验证明，光敏电阻的光电流）频率特性：实验证明，光敏电阻的光电流不能随着光强改变而立刻变化，即光敏电阻产不能随着光强改变而立刻变化，即光敏电阻产生的光电流有一定的惰性，这种惰性通常用时生的光电流有一定的惰性，这种惰性通常用时间常数表示。间常数表示。 大多数的光敏电阻时间常数都较大多数的光敏电阻时间常数都较大，大， 这是它的缺点之一。这是它的缺点之一。 不同材料的光敏电阻不同材料的光敏电阻具有不同的时间常数具有不同的时间常数(毫秒数量级毫秒数量级)， 因而它们因而它们的频率特性也就各不相同。的频率特性也就各不相同。 图图46-5为硫化镉为硫化镉和硫化铅光敏电阻的频率特性。和硫化铅光敏电阻的频率特性。（5）温度特性：光敏电阻和其它半导体器件一）温度特性：光敏电阻和其它半导体器件一样，受温度影响较大。温度变化时，影响光敏样，受温度影响较大。温度变化时，影响光敏电阻的光谱响应，同时光敏电阻的灵敏度和暗电阻的光谱响应，同时光敏电阻的灵敏度和暗电阻也随之改变，尤其是响应于红外区的硫化电阻也随之改变，尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。图铅光敏电阻受温度影响更大。图46-6为硫化为硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线，它的峰值随铅光敏电阻的光谱温度特性曲线，它的峰值随着温度上升向波长短的方向移动。着温度上升向波长短的方向移动。 4.性能与特点：性能与特点： 环氧树脂封装、体积小、反映速度快、可靠性环氧树脂封装、体积小、反映速度快、可靠性好、灵敏度高、光谱特性好。好、灵敏度高、光谱特性好。【实验内容实验内容】 1.按照图按照图46-7 连接实验电路。连接实验电路。2.根据光照度与距离平方成反比的关系根据光照度与距离平方成反比的关系,选择光选择光敏电阻与光源之间的不同距离敏电阻与光源之间的不同距离,用用QJ23型直型直流单电桥测量光电阻。用于灯泡的直流稳压电流单电桥测量光电阻。用于灯泡的直流稳压电源电压为源电压为9V。3.根据实验数据绘制光电阻随入射光强变化曲根据实验数据绘制光电阻随入射光强变化曲线。线。4.应用光敏电阻的基本电路研究应用光敏电阻的基本电路研究如图如图46-8所示：所示：5.光敏电阻频率特性光敏电阻频率特性按图按图46-9连接电路：连接电路： 【数据处理示例数据处理示例】 表表1 光电阻随入射光强的变化光电阻随入射光强的变化10.0012.0014.0020.0030.0040.0050.0060.00700080.00330.0416.0505.0800.01330193025803291398045501.0000.6940.5100.2500.1110.0620.0400.0280.0200.016