路燈白天滅，晚上自動(dòng)亮，竟然是因為小小的光敏電阻

大家有沒(méi)有想過(guò)為什么路燈白天不亮，天一黑就自動(dòng)亮了呢？這其中涉及到一個(gè)元器件--光敏電阻，今天我就來(lái)講一下其中的原理，先會(huì )簡(jiǎn)單地講一下光敏電阻，最后會(huì )順帶講一下光敏電阻的分類(lèi)、選型參數、讀數方法、檢測好壞等內容。

光敏電阻的定義

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

光敏電阻原理圖

光敏電阻內部結構圖

光敏電阻的工作原理

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

即當入射光較強時(shí)，光敏電阻的阻值會(huì )明顯減??；當入射光變弱時(shí)，光敏電阻的電阻會(huì )顯著(zhù)增大。

光敏電阻結構圖

光敏電阻原理圖

光敏電阻工作原理圖

光敏電阻的應用

由于光敏電阻具有體積小、靈敏度高、性能穩定、價(jià)格低等特點(diǎn)，在自動(dòng)控制、家用電器中得到了廣泛應用。光敏電阻主要被應用在各種可見(jiàn)光的光控電路及各種需要實(shí)現可見(jiàn)光光控的裝置中。

1、光控開(kāi)關(guān)電路

光控開(kāi)關(guān)電路，可以用在一些樓道、路燈等公共場(chǎng)所。通過(guò)光敏電阻器，它會(huì )在天黑時(shí)自動(dòng)開(kāi)燈，天亮時(shí)自動(dòng)熄滅。

光控開(kāi)關(guān)電路

電路中，VS1是單向晶閘管，R1是光敏電阻器。

（1）當光線(xiàn)亮時(shí)，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(shí)晶閘管VS1不能導通，所以HL燈回路無(wú)電流，燈不亮。

（2）當光線(xiàn)暗時(shí)，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(shí)晶閘管VS1進(jìn)入導通狀態(tài)，所以HL燈回路有電流流過(guò)，燈點(diǎn)亮。

（3）調節電阻器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，這樣可以調整光線(xiàn)變暗到什么程度時(shí)晶閘管VS1導通，即實(shí)現光線(xiàn)暗時(shí)點(diǎn)亮燈的調節。

如果RP1增大，就需要R1更大的阻值（光線(xiàn)更暗）才能使晶閘管VS1點(diǎn)亮，反之，RP1阻值調小就能在光線(xiàn)不是很暗時(shí)點(diǎn)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是繼電器驅動(dòng)管，RP1是靈敏度調整可變電阻器。

（1）光線(xiàn)亮時(shí)電路

當光線(xiàn)亮時(shí)，光敏電阻器R2阻值比較小，這時(shí)RP1、R1、R2構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處于截止狀態(tài)，VT2也處于截止狀態(tài)，繼電器K中沒(méi)有電流，繼電器不會(huì )動(dòng)作（開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）。

（2）光線(xiàn)暗時(shí)電路

當光線(xiàn)暗時(shí)，光敏電阻器R2阻值增加比較大，這時(shí)RP1、R1、R2構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處于導通狀態(tài)；VT1發(fā)射極電壓通過(guò)R4加到VT2基極，VT2也處于導通狀態(tài)，繼電器K中有電流通過(guò)，繼電器動(dòng)作，（開(kāi)關(guān)閉合）。

（3）改變RP1的阻值可以調節靈敏度，即光線(xiàn)暗到何等程度才能使繼電器動(dòng)作。當RP1阻值減小時(shí)，VT1基極直流電壓升高，也就是光線(xiàn)稍暗些，R2阻值稍增大些，就能使繼電器K動(dòng)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(dòng)調節電路

燈光亮度自動(dòng)調節電路

光亮度自動(dòng)調節電路，這一電路能根據外界光線(xiàn)的強弱來(lái)自動(dòng)調節燈光的亮度。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(guò)負載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(yáng)極和陰極之間，VS1的導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(guò)R1和RP1對電容C1進(jìn)行充電，C1上充到的電壓通過(guò)氖管N加到晶閘管VS1的控制極上；當C1上電壓上升到一定程度時(shí)，氖管N啟輝，將電壓加到晶閘管VS1的控制極上，使晶閘管VS1導通，燈HL點(diǎn)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(gè)周期內VS1平均導通時(shí)間的長(cháng)短，從而可以自動(dòng)控制燈的亮度。）

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

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

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

（4）調節可變電阻器RP1的阻值可以改變對電容C1的充電時(shí)間常數，即改變VS1的導通角，調節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的驅動(dòng)管，VT2是VD2的驅動(dòng)管，VT1和VT2兩端的電路對稱(chēng)，但是基極偏置有所不同。VT2基極由固定電阻R6、R7構成分壓式偏置電路，而VT1基極則由R1、RP1和R2構成分壓偏置電路。

當電路達到平衡時(shí)，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)光二極管的驅動(dòng)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(guò)曝，這時(shí)要進(jìn)行移動(dòng)密度板的調整。

光線(xiàn)從孔板照射在光敏電阻器上，移動(dòng)密度板時(shí)可以改變光線(xiàn)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(lèi)、選型參數、讀數方法、檢測好壞的方法。

光敏電阻的分類(lèi)

根據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(xiàn)較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線(xiàn)。

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，廣泛用于導彈制導、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)研究和工農業(yè)生產(chǎn)中。

可見(jiàn)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，如光電自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)戶(hù)，航標燈、路燈和其他照明系統的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機械上的自動(dòng)保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動(dòng)曝光裝置，光電計數器，煙霧報警器，光電跟蹤系統等方面。

光敏電阻選型參數

1、光電流、亮電阻

光敏電阻器在一定的外加電壓下，當有光照射時(shí)，流過(guò)的電流稱(chēng)為光電流，外加電壓與光電流之比稱(chēng)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，當沒(méi)有光照射的時(shí)候，流過(guò)的電流稱(chēng)為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱(chēng)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(shí)的電阻值（暗電阻）與受光照射時(shí)的電阻值（亮電阻）的相對變化值。

4、光譜響應

光譜響應又稱(chēng)光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長(cháng)的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長(cháng)下的靈敏度畫(huà)成曲線(xiàn)，就可以得到光譜響應的曲線(xiàn)。

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(xiàn)可以看出，隨著(zhù)光照強度的增加，光敏電阻的阻值開(kāi)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。在大多數情況下，該特性為非線(xiàn)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、回應時(shí)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時(shí)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(diǎn)

光敏電阻有很多優(yōu)點(diǎn)：

1、其光譜響應范圍相當寬；

2、工作電流大，可達數毫安；

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，光導電增益大于1；

5、偏置電壓低，無(wú)極性之分，使用方便。

缺點(diǎn)：

1、在強光照射下光電轉換線(xiàn)性較差；

2、光電馳豫過(guò)程較長(cháng)，馳豫過(guò)程即光照后，半導體的光電導隨光照時(shí)間逐漸上升，經(jīng)一段時(shí)間到達定態(tài)值.光照停止后，光電導逐漸下降；

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

光敏電阻器標識的識別

光敏電阻器的參數是由字母和數字構成的，可根據型號中各字母或數字的意義識讀光敏電阻器的參數信息。下圖為光敏電阻器標識的識讀方法。

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(xiàn)：用于紫外線(xiàn)探測儀器。

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

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

光敏電阻標識識別

光敏電阻器標識圖

光敏電阻器怎么測好壞？

光敏電阻器的阻值會(huì )隨外界光照強度的變化而變化。檢測光敏電阻器時(shí)，可通過(guò)萬(wàn)用表測量待測光敏電阻器在不同光線(xiàn)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(xiàn)強度下檢測光敏電阻器的阻值，根據檢測結果的變化情況判斷光敏電阻器的好壞。

萬(wàn)用表測光敏電阻

光敏電阻器一般沒(méi)有任何標識，實(shí)際檢測時(shí)，可根據設計應用中所在電路的圖紙資料了解標稱(chēng)阻值，如下圖所示，或直接根據光照變化時(shí)阻值的變化情況判斷性能好壞。在正常情況下，光敏電阻器應有一個(gè)固定阻值，所在環(huán)境光線(xiàn)變化時(shí)，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