DOC《光敏器件》

光敏器件 光敏器件包括光敏电阻、光敏二极管及光敏三极管等.

光敏器件可以用来以可见光或红外光的形式控制报警器、测试仪、自动开关、继电器等多种装置或执行机构.因此光敏器件在自动化技术中起着极其重要的作用. ? 光敏电阻受光照后,其阻值会变小.光敏电阻的符号如图1所示,用来制作光敏电阻的典型材料有硫化镉(CdS)及硒化镉(CdSe)两种.光敏电阻的CdS或CdSe沉积膜面积越大,其受光照后的阻值变化也越大,故通常将沉积膜做成"弓"字形,以增大其面积.光敏电阻工作时的响应速度较慢,如CdSe光敏电阻的响应时间约为10ms,CdS的响应时间约为100ms.因此,光敏电阻通常都工作于直流或低频状态下. 光敏二极管是根据硅PN结受光照后产生的光电效应原理制成的,其符号如图2所示.光敏二极管工作于反向偏压下,其光谱响应特性主要由半导体材料中所掺的杂质所决定.光敏二极管的最大工作频率为几十MHz. 光敏三极管也是利用硅PN结的光电效应制成的.其符号如图3所示.光敏三极管使用时,其基极通常开路,基极-集电极产生的光感生电流直接馈入基极,并被光敏三极管自己所放大,因此光敏三极管的灵敏度比光敏二极管大得多,通常要大100多倍.光敏三极管的最大工作频率只有几百kHz.此外,还有用两个光敏三极管制成的达林顿式光敏三极管,这种器件的灵敏度又要比光敏三极管高十倍,但其最大工作频率更低,只有几十kHz. 光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管与人眼的感光特性曲线如图4所示.从图4中可见,CdS光敏电阻的特性与人眼最为接近,因此,CdS光敏电阻比较适合用于照相机曝光表、空气烟尘检测器等可见光装置.光敏二极管、三极管的最佳响应特性在红外区(但目前,有些日光型的光敏二极管、三极管的特性与人眼的视觉特性更趋接近),因此,光敏二极管、三极管最适合用于红外遥控系统、红外光束阻断报警器等装置. 光敏电阻是一种无结元器件,因此工作时无极性.图5示出了用光敏电阻构成的简单光控开关电路.在黑暗状态下,光敏电阻R3具有高阻值,因此三极管VT1的基极偏置电压近乎为零,VT1截止,继电器J释放.当有足量的光线照在光敏电阻R3上时,其阻值下降,VT1的基极有偏置电压加入,VT1导通,继电器J吸合,其触点可用来控制其它电路. 图6所示的光控开关电路使用了VT

1、VT2达林顿放大电路,因此灵敏度较高.该电路利用继电器触点的其中一组进行自锁,使每次光照后继电器J保持吸合状态不变.如果要解锁,必须再按复位键S1.R2用于光控灵敏度调节. 图5和图6所示的光控电路为光亮时继电器吸合控制,图7则示出了光暗控制的光控电路.电阻R

1、R2及光敏电阻R3构成分压电路,当光线暗至一定程度时,VT1的基极电压上升至使VT

1、VT2导通,继电器J吸合.R1用于动作灵敏度调节. 图5~图7所示的电路的光触发电平受电源电压及环境温度的影响较大.图8所示的电路为一种精密光亮光控电路,其工作不受电源电压及环境温度的影响.电阻R

1、R

2、R6及光敏电阻R5共同构成惠斯顿电桥的两个桥臂,运放IC1用做高灵敏电压比较器.常态时,调节R6使R

5、R6的节点电压V1略低于R

1、R2的节点电压V2,IC1则输出高电平,VT1截止,J释放;

此后,若光亮稍有增加(甚至人眼都感觉不到),则V1>V2,IC1翻转输出低电平,VT1导通,J吸合. ????? 精密光暗光控电路如图9所示.由于通过R5引入了少量正反馈,因而在光线变化时电路动作就会稍稍滞后,以避免光线亮度处于临界状态时继电器频繁抖动. 光来阻断报警器如图10所示.光敏电阻R4被照射时,阻值较小,因此三极管VT1及单向可控硅SCR均截止;