马爱霞+　梁妍

摘 要：光敏电阻是一种无极性的纯电阻，其阻值随入射光的强弱而改变。人们把电阻随入射光的强弱改变的现象称为半导体的光电效应。该文讲述的是可见光光敏电阻的应用，首先介绍了光敏电阻的结构、工作原理、光敏电阻的特征等，随后阐述了光敏电阻的应用，重点介绍的是其在照相机自动曝光控制电路中的应用、应急自动照明灯电路中的应用及其在火灾报警电路中的应用。

关键词：光敏电阻 自动曝光 火灾报警

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（a）-0115-02

光敏电阻是一种没有极性的纯电阻器件，它在电路应用中既可用于直流电路，也可应用在交流电路中。

光敏电阻其制作材料是半导体，工作原理就是利用半导体的光电效应。它的电阻值会随着入射光的强弱而发生改变，即当入射光较强时，电阻较小；当入射光变弱时，电阻比较大。

由此种原理制成的光敏电阻器可用于光的波长、单一色光的强弱测量，光信号的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）等。

1 光敏电阻的结构和工作原理

1.1 光敏电阻的结构

光敏电阻的基本结构是下面由陶瓷基板构成，两侧是由两只金属电极形成引脚。整个结构的外围由一层透明树脂防潮膜包裹着，一方面起到透光作用，同时又能起到防潮和加固的作用。它的两片金属电极的呈梳齿状互相交错，从波纹状的梳齿间隙里露出来的物质即为半导体光敏层。这一层很薄的半导体光敏层，是通过涂抹、喷涂或烧结在陶瓷基板上形成的。

这种制作既可保证较大的受光表面，又可以减小电极之间的距离，同时也能提高该器件的灵敏度。

1.2 光敏电阻的工作原理

光敏电阻的工作原理是基于半导体材料的光电效应。当光线透过树脂膜和梳齿间隙照射到半导体光敏层上时，半导体满带（价带）中的电子会吸收到光线照射带来的能量，当吸收的能量达到一定值时，电子就可由半导体的满带跃迁到半导体的导带，这样就产生了一对电子一空穴对，即在满带中产生一个带正电荷的空穴，在导带中产生一个带负电荷的自由电子。在外加电场的作用下，自由电子受正电荷的吸引奔向电源的正极，空穴则奔向电源的负极，这些参与导电的粒子形成电流，从而使电路中的电流增大。

2 光敏电阻的特征

光敏电阻是根据光电导效应制成的光电探测器件。光敏电阻的特征是阻值会随着光照强弱的变化而发生变化。当无光照时，光敏电阻阻值（暗电阻）很大，一般是几兆欧，甚至有的可达到几百兆欧，此时电路中对应产生的电流也很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，亮电阻一般是几千欧姆，最小可达几百欧姆，若两者置于同一电路中，则电路中的电流会急剧增加。

3 光敏电阻的应用

如上所述，光敏电阻的灵敏度受到入射光线的强度影响。不仅如此，经测定还发现光敏电阻灵敏度也会受到入射光线的波长的影响。根据测定光敏电阻对不同波长的光，其所产生的灵敏度特征。把光敏电阻分为3种形式的电阻：一种是硫化铅、碲化铅、硒化铅，锑化铟等半导体光敏材料，对红外光较为敏感的光敏电阻。这种光敏电阻主要用于红外线探测；二是对紫外线比较灵敏的紫外光敏电阻，半导体光敏层的材质主要有：硫化福 ，硒化福等，主要用于紫外线探测；三是对可见光比较灵敏的可见光光敏电阻，半导体光敏层的材质主要有：硫化福、硒化福、筛化福、砷化稼、硫化锌等，主要用于各种光控电路及光控装置。如光控火灾报警器、照相机自动曝光装置、光控防盗报警器、光控窗帘、光控塑料温湿度大棚、自动给停水装置以及光电温度计等。

3.1 光敏电阻在照相机自动曝光控制电路中的应用

构成照相机自动曝光电路的主要元器件有：光敏电阻、电压比较器、三极管、电容等。当按动该电路的快门的按钮时，电路中的开关S与光敏电阻所构成的测光和充电电路被接通。接通时电容C两端的电压Uc（接于电压比较器的负极）还是0，此时由于电压比较器的负输入端的电位低于正输入端而使其输出为高电平，使晶体管导通，电磁铁将带动快门的叶片打开快门，照相机开始曝光。

快门打开的同时，电源通过电位器与光敏电阻向电容充电，其充电的速度（即充电时间的长短）取决于由光敏电阻的阻值与电容的乘积大小产生的充电时间常数，二光敏电阻的大小受景物的照度控制，景物照度愈高时光敏电阻的阻值愈低，充电速度愈快。反之景物照度较低时光敏电阻的阻值较大，充电速度较慢。这就是为什么我们晚上照相时需要较长的曝光时间的原因。

3.2 光敏电阻在应急自动照明灯电路中的应用

如图1所示是光敏电阻在应急自动照明中的应用。其工作原理是：一旦电网停电，光敏电阻RG就会会因为失去光照而阻值增大，使TWH8751的②脚产生低电位，触发振荡电路开始工作，TWH8751的输出端输出一系列脉冲电流，其脉冲电流经变压器T升压后，启动日光灯管，实现电网停电后的应急照明。

3.3 光敏电阻在火灾报警器中的应用

该应用是利用光敏电阻的阻值受光照后产生变化的光电特性来检测火灾。工作原理是工作前（正常照度下），适时调节电位器的阻值，使电路中的比较器LM393的反相输入端电位高于同相端的电位，这时指示灯较暗。如果发生火灾，光敏电阻受到到火焰的照射，阻值相应减小，致使同相端电位升高，报警指示变亮。同时利用光敏电阻受光照后阻值变化的特性控制555定时器的振荡频率。光照强，阻值变小，输出频率低；光照弱，阻值变大，输出频率高。555定时器的输出信号经音频功率放大器LM386，从扬声器输出，振荡频率的变化就反映在扬声器的呼叫频率上。

火灾自动灭火系统使用可编程逻辑器件CPLD控制，报警系统可由八个独立的报警器组成，这些报警器可均布于库房内部，由CPLD监控八个报警器状态。当有火灾发生时，临近火灾现场的报警器工作，发出声光报警信号；同时，火灾信号由CPLD采集到，控制相应部位的灭火系统工作。

4 结语

该文前一部分讲述的是光敏电阻的基本概念，包括光敏电阻的结构、工作原理、光敏电阻的特征等。后一部分阐述的是光敏电阻的应用，重点介绍的是光敏电阻的几个典型应用，在各个具体应用电路中讲述了各个应用的基本电路组成和详细的原理及应用。

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