路燈白天滅，晚上自動亮，竟然是因為小小的光敏電阻

大家有沒有想過為什么路燈白天不亮，天一黑就自動亮了呢？這其中涉及到一個元器件--光敏電阻，今天我就來講一下其中的原理，先會簡單地講一下光敏電阻，最后會順帶講一下光敏電阻的分類、選型參數(shù)、讀數(shù)方法、檢測好壞等內(nèi)容。

光敏電阻的定義

光敏電阻本質(zhì)上就是一個純電阻元件，其制作材料是半導(dǎo)體，沒有正負(fù)極性之分。既可接到直流電路中使用，也可接于交流電源電路中使用。光敏電阻的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示，最下面是陶瓷基板,兩側(cè)使用兩只金屬電極接成引腳。光敏電阻的外部包裹著一層透明樹脂防潮膜,在起到能透射光線作用的同時,還能起到加固的作用,同時起到防潮的目的。

光敏電阻原理圖

光敏電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

光敏電阻的工作原理

光敏電阻器為一種無結(jié)（PN結(jié)）器件，光敏特性主要利用了光導(dǎo)電體導(dǎo)電特性。 當(dāng)光敏電阻在受到光的照射時，如果光子能量大于本征半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子后就足以躍遷到導(dǎo)帶，并產(chǎn)生一個自由電子和一個自由空穴，從而使其導(dǎo)電性能增加，電阻值下降。光照停止，自由電子與空穴逐漸復(fù)合，電阻又恢復(fù)原值。光敏電阻的電阻值會隨著入射光的強弱而發(fā)生改變；

即當(dāng)入射光較強時，光敏電阻的阻值會明顯減?。划?dāng)入射光變?nèi)鯐r，光敏電阻的電阻會顯著增大。

光敏電阻結(jié)構(gòu)圖

光敏電阻原理圖

光敏電阻工作原理圖

光敏電阻的應(yīng)用

由于光敏電阻具有體積小、靈敏度高、性能穩(wěn)定、價格低等特點，在自動控制、家用電器中得到了廣泛應(yīng)用。光敏電阻主要被應(yīng)用在各種可見光的光控電路及各種需要實現(xiàn)可見光光控的裝置中。

1、光控開關(guān)電路

光控開關(guān)電路，可以用在一些樓道、路燈等公共場所。通過光敏電阻器，它會在天黑時自動開燈，天亮?xí)r自動熄滅。

光控開關(guān)電路

電路中，VS1是單向晶閘管，R1是光敏電阻器。

（1）當(dāng)光線亮?xí)r，光敏電阻器R1阻值小，220V交流電壓經(jīng)VD1整流后，成為單向脈沖性直流電壓，該電壓在RP1和R1分壓后很小，加到晶閘管VS1控制極的電壓小，這時晶閘管VS1不能導(dǎo)通，所以HL燈回路無電流，燈不亮。

（2）當(dāng)光線暗時，光敏電阻器R1阻值大，RP1和R1分壓后電壓大，加到晶閘管VS1控制極的電壓大，這時晶閘管VS1進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，所以HL燈回路有電流流過，燈點亮。

（3）調(diào)節(jié)電阻器RP1的阻值，可以改變RP1與R1的分壓輸出電壓大小，從而可以改變晶閘管VS1觸發(fā)電壓大小，這樣可以調(diào)整光線變暗到什么程度時晶閘管VS1導(dǎo)通，即實現(xiàn)光線暗時點亮燈的調(diào)節(jié)。

如果RP1增大，就需要R1更大的阻值（光線更暗）才能使晶閘管VS1點亮，反之，RP1阻值調(diào)小就能在光線不是很暗時點亮燈。

2、光敏電阻器的控制電路

光敏電阻器的控制電路

電路中，R2是光敏電阻器，K是繼電器，VT2是繼電器驅(qū)動管，RP1是靈敏度調(diào)整可變電阻器。

（1）光線亮?xí)r電路

當(dāng)光線亮?xí)r，光敏電阻器R2阻值比較小，這時RP1、R1、R2構(gòu)成的分壓電路輸出電壓比較小，即加到VT1基極的直流電壓比較低，VT1處于截止?fàn)顟B(tài)，VT2也處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器K中沒有電流，繼電器不會動作（開關(guān)斷開）。

（2）光線暗時電路

當(dāng)光線暗時，光敏電阻器R2阻值增加比較大，這時RP1、R1、R2構(gòu)成的分壓電路輸出電壓比較大，即加到VT1基極的直流電壓比較高，高到足以使VT1處于導(dǎo)通狀態(tài)；VT1發(fā)射極電壓通過R4加到VT2基極，VT2也處于導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器K中有電流通過，繼電器動作，（開關(guān)閉合）。

（3）改變RP1的阻值可以調(diào)節(jié)靈敏度，即光線暗到何等程度才能使繼電器動作。當(dāng)RP1阻值減小時，VT1基極直流電壓升高，也就是光線稍暗些，R2阻值稍增大些，就能使繼電器K動作，所以靈敏度提高了，反之，則是靈敏度降低了。

3、燈光亮度自動調(diào)節(jié)電路

燈光亮度自動調(diào)節(jié)電路

光亮度自動調(diào)節(jié)電路，這一電路能根據(jù)外界光線的強弱來自動調(diào)節(jié)燈光的亮度。電路中，VS1是晶閘管，N是氖管，HL是日光燈，R3是光敏電阻器。

電路中，晶閘管VS1和二極管VD1~VD4組成全波相控電路，用氖管N作為VS1的觸發(fā)管。

220V交流電壓通過負(fù)載HL加到VD1~VD4橋式整流電路中，整流后的單向脈沖直流電壓加到晶閘管VS1的陽極和陰極之間，VS1的導(dǎo)通與截止受控制極上的電壓控制。整流后的電壓還加到各種電阻和電容上。

直流電壓通過R1和RP1對電容C1進(jìn)行充電，C1上充到的電壓通過氖管N加到晶閘管VS1的控制極上；當(dāng)C1上電壓上升到一定程度時，氖管N啟輝，將電壓加到晶閘管VS1的控制極上，使晶閘管VS1導(dǎo)通，燈HL點亮。

（C1的充電電路除R1、RP1外還有R2、R3、VD5，R2、R3分壓后的電壓使VD5導(dǎo)通，也對C1進(jìn)行充電，所以R3的阻值大小就能決定C1上充電電壓大小，也就能決定交流電一個周期內(nèi)VS1平均導(dǎo)通時間的長短，從而可以自動控制燈的亮度。）

（1）當(dāng)外界亮度高時，光敏電阻器R3阻值小，C1的充電電壓低，晶閘管VS1平均導(dǎo)通時間短，HL燈光就暗。

（2）當(dāng)外界亮度低時，光敏電阻器R3阻值大，C1的充電電壓高，晶閘管VS1平均導(dǎo)通時間長，HL燈光就亮。

（3）由于R3的阻值是隨外界光線強弱自動變化的，所以燈HL的亮度也是受外界光線強弱自動控制的。

（4）調(diào)節(jié)可變電阻器RP1的阻值可以改變對電容C1的充電時間常數(shù)，即改變VS1的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)HL燈光的亮度。

4、照相機電子測光電路

照相機電子測光電路

在電路中，光敏電阻器作為電子測光元件。R1是光敏電阻，R2是熱敏電阻，VD1和VD2是發(fā)光二極管。

從電路中可以看出，VT1是VD1的驅(qū)動管，VT2是VD2的驅(qū)動管，VT1和VT2兩端的電路對稱，但是基極偏置有所不同。VT2基極由固定電阻R6、R7構(gòu)成分壓式偏置電路，而VT1基極則由R1、RP1和R2構(gòu)成分壓偏置電路。

當(dāng)電路達(dá)到平衡時，即兩只發(fā)光二極管發(fā)光均勻，表示適曝，這就要求兩只發(fā)光二極管的驅(qū)動管基極電流相同。如果只有其中一只亮而另一只不亮，則表示欠曝或過曝，這時要進(jìn)行移動密度板的調(diào)整。

光線從孔板照射在光敏電阻器上，移動密度板時可以改變光線照射到光敏電阻器R1上的強弱，從而可以改變R1的阻值大小，改變R1、RP1和R2分壓電路輸出電壓，即改變了加到VT1基極的直流電壓，進(jìn)而改變了發(fā)光二極管VD1的發(fā)光強弱，達(dá)到正確曝光的目的。

電路中的熱敏電阻R2（1K）起溫度補償作用，以補償光敏電阻器R1的溫度變化而引起的誤差。

之后順帶介紹一下光敏電阻的分類、選型參數(shù)、讀數(shù)方法、檢測好壞的方法。

光敏電阻的分類

根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：

紫外光敏電阻：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。

紅外光敏電阻：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

可見光敏電阻：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護(hù)裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。

光敏電阻選型參數(shù)

1、光電流、亮電阻

光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。

2、暗電流、暗電阻

光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示(用照度計測量光的強弱，其單位為拉克斯lx)。

3、靈敏度

靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。

4、光譜響應(yīng)

光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。

5、光照特性

光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著光照強度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。

6、最大工作電壓

最大工作電壓限制了加在光敏電阻兩端的電壓。

7、最大功耗

最大功耗表示光敏電阻所能耗散的最大功率。

8、回應(yīng)時間

光敏電阻的阻值在不同光照強度下的阻值變化需要反應(yīng)時間，通常都在30mS左右，所以光敏電阻不適合高速變化的光信號。

光敏電阻的優(yōu)缺點

光敏電阻有很多優(yōu)點：

1、其光譜響應(yīng)范圍相當(dāng)寬；

2、工作電流大，可達(dá)數(shù)毫安；

3、所測光強范圍寬，既可測強光，也可測弱光；

4、體積小、質(zhì)量輕，靈敏度高，光導(dǎo)電增益大于1；

5、偏置電壓低，無極性之分，使用方便。

缺點：

1、在強光照射下光電轉(zhuǎn)換線性較差；

2、光電馳豫過程較長，馳豫過程即光照后，半導(dǎo)體的光電導(dǎo)隨光照時間逐漸上升，經(jīng)一段時間到達(dá)定態(tài)值.光照停止后，光電導(dǎo)逐漸下降；

3、頻率響應(yīng)(器件檢測變化很快的光信號的能力)很低，受溫度影響較大，響應(yīng)速度不快，在ms到s之間，延遲時間受入射光的光照度影響。

光敏電阻器標(biāo)識的識別

光敏電阻器的參數(shù)是由字母和數(shù)字構(gòu)成的，可根據(jù)型號中各字母或數(shù)字的意義識讀光敏電阻器的參數(shù)信息。下圖為光敏電阻器標(biāo)識的識讀方法。

光敏電阻器的電路符號：

MG：表示光敏電阻

0：特殊光敏電阻

1、2、3：紫外光，紫外線：用于紫外線探測儀器。

4、5、6：可見光，可見光：各種光電自動控制系統(tǒng)，電子照相機和光報警器。

7、8、9：紅外光，紅外線：用于天文、軍事領(lǐng)域有關(guān)自動控制系統(tǒng)中。

光敏電阻標(biāo)識識別

光敏電阻器標(biāo)識圖

光敏電阻器怎么測好壞？

光敏電阻器的阻值會隨外界光照強度的變化而變化。檢測光敏電阻器時，可通過萬用表測量待測光敏電阻器在不同光線下的阻值判斷光敏電阻器是否損壞。下圖為分別在不同光線強度下檢測光敏電阻器的阻值，根據(jù)檢測結(jié)果的變化情況判斷光敏電阻器的好壞。

萬用表測光敏電阻

光敏電阻器一般沒有任何標(biāo)識，實際檢測時，可根據(jù)設(shè)計應(yīng)用中所在電路的圖紙資料了解標(biāo)稱阻值，如下圖所示，或直接根據(jù)光照變化時阻值的變化情況判斷性能好壞。在正常情況下，光敏電阻器應(yīng)有一個固定阻值，所在環(huán)境光線變化時，阻值隨之變化，否則多為光敏電阻器異常。

光敏電阻測試電路