电路设计（62）
1、学习光敏电阻的基本工作原理并完成对其的测量
2、掌握光敏电阻的光照特性、伏安特性和时间响应特性等基本特征并完成其特性的测量
3、运用光敏电阻器件进行光电检测
具有光电导效应的材料
如硅、锗等本征半导体与杂质半导体，硫化镉、硒化镉、氧化铅等
镉：Cd，铅：Pb，硒：Se，硫：S，硅：Si，锗：Ge。
光敏电阻结构
光敏电阻分类
本征型光敏电阻——一般在室温下工作适用于可见光和近红外辐射探测
非本征型光敏电阻——通常在低温条件下工作常用于中、远红外辐射探测
紫外光光敏电阻——硫化镉、硒化镉
红外光光敏电阻——硫化铅、碲化铅、硒化铅、锑化铟
可见光光敏电阻——硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌
光敏电阻受光照的影响变化，光照越强，它的电阻值越低
分为亮电阻和暗电阻
亮电阻越小越好，暗电阻越大越好
光敏电阻的特性曲线
光照特性：
伏安特性：
伏安特性曲线为直线
时间响应特性：
光敏电阻是半导体光电器件中时间响应特性最强（或惯性最大）的器件
弱辐射：2ms；强辐射：4ms
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，亦称为光谱响应
频率特性：
光敏电阻的光电流不能随着光强改变而立刻变化，即光敏电阻产生的光电流有一定的惰性，这种惰性通常用时间常数表示。 大多数的光敏电阻时间常数都较大， 这是它的缺点之一。 不同材料的光敏电阻具有不同的时间常数(毫秒数量级)， 因而它们的频率特性也就各不相同。&
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铅光敏电阻受温度影响更大。
稳定特性：
光敏电阻的阻值随温度变化而变化的变化率，在弱光照和强光照时都较大，而中等光照时，则较小。
当环境温度在0～+60℃的范围内时，光敏电阻的响应速度几乎不变；而在低温环境下，光敏电阻的响应速度变慢。
额定功率：
光敏电阻的允许功耗，随着环境温度的升高而降低。
噪声特性：
光电导探测器的噪声主要有三个噪声源贡献：产生-复合噪声、热噪声、1/f&&噪声。
几种典型的光敏电阻
1、CdS和CdSe
低造价、可见光辐射探测器，是可见光波段内最灵敏的光电导器件
光电导增益比较高(103～104)
响应时间比较长(大约50ms)
2、PbS：近红外辐射探测器
是近红外波段内最灵敏的光电导器件
波长响应范围在1～3.4μm，峰值响应波长为2μm
内阻（暗阻）大约为1MΩ
响应时间约200μs
在77k下,噪声性能大大改善
峰值响应波长为5μm
响应时间短（大约50×10-9s）&
4、HgxCd1-xTe探测器
化合物本征型光电导探测器，它是由HgTe和GdTe两种材料混在一起的固溶体,其禁带宽度随组分x呈线性变化。
当x=0.2时响应波长为8～14μm，工作温度77k，用液氮致冷。&
广泛应用于自动控制灯光、自动调焦。
碲锡铅，为碲化铅和碲化锡的连续固溶体，氯化钠型结构，为直接带隙半导体。变换x值，可使其带隙由0变到0.22eV，非掺杂晶体如富金属则呈n型，富碲则呈p型，在碲化铅衬底上采用气相外延、分子束外延等方法制取。
主要用于制作红外激光器和探测器。
使用注意事项
1、用于测光的光源光谱特性必须与光敏电阻的光敏特性匹配；
2、要防止光敏电阻受杂散光的影响；
3、要防止使光敏电阻的电参数(电压、功耗)超过允许值；
4、根据不同用途,选用不同特性的光敏电阻。
常见光敏电阻参数
亮电阻：50--100K；暗电阻：5M
响应时间：上升：20ms，下降：30ms
照度--电阻特性
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2011年 7 月 22日
传感器课程设计
光敏电阻传感器应用电路设计
主要内容：
设计一个光照强度自动检测系统，可分光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分、报警部分。光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件。输入信号处理后，就可以用来显示了。显示部分可利用发光二极管来显示，不同的光强对应于不同的发光二极管点亮，就能简单的显示出不同的光强了。
基本要求：
1、查阅资料，确定设计方案
2、选择器件，设计硬件电路，并画出原理图
3、编写采集程序
4、撰写课程设计说明书
主要参考资料：
[1] 赵负图.国内外传感器手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1998. 　
[2] 杨崇志.特殊新型电子元器件手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2003.
[3] 丁镇生.传感器及传感技术应用[M].北京:电子工业出版社,2000.
[4] 康华光，陈大钦.电子技术基础模拟部分[M].北京:高等教育出版社,1999.
邹彦艳 赵志华
专业负责人
2010年 7 月 12 日
光照强度自动检测显示系统，该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。人们可以设定光照强度的范围，一旦超出此范围该系统可以发出警报通知或直接采取措施使光照强度在此范围内。人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。该设计可分为三部分：即光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分。还可加上报警部分。对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光强到电阻值的信号转换，再把电阻值转换为电信号就可以作为系统的输入信号。对输入信号处理后，就可以用来显示了。对于显示部分可利用发光二极管来显示，不同的光强对应于不同的发光二极管点亮，就能简单的显示出不同的光强了。
关键词：光敏电阻；光电传感器
一、设计要求 1
二、方案设计 1
1、方案说明 1
2、方案论证 2
三、传感器工作原理 3
四、电路的工作原理 4
五、单元电路设计、参数计算和器件选择 5
1、单元电路设计 5
2、参数计算 5
3、器件选择 6
六、总结 8
一 、设计要求
设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）
自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；
传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；
完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计；
完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）；
设计结束后，进行仿真调试。
给出系统整机电路图。
1)传感器选择：选用光敏电阻作为采集光照信号的传感器。
2)电阻测试：在室外太阳光强照射下、室内适宜光照下、室内昏暗条件下三种光照条件下分别测的光敏电阻的阻值为&=320欧、1.4--3.6k欧、&=15.6k欧。
3)方案原理图：系统功能描述：考虑到系统的实用价值,确定了光照适宜时的光敏电阻值的范围为1.4--3.6k欧，当光照过强时，LED1点亮，蜂鸣器报警；光照适宜时，LED2点亮；黑暗时，LED3点亮，蜂鸣器也报警。即光照不适宜时就会报警，所以该系统不但可以完成光强的显示、报警，而且可以判断光照是否适宜。
2、方案论证
(1)光照强度的信号采集部分
采用光敏电阻作为信号采集器件。光敏电阻是基于光电导效应的一种光电器件，无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小； 当受到光照时，半导体材料电导率增加，电阻减小。其阻值随光照增强而减小。光敏电阻作为光电式传感器的一种，它具有灵敏度高、光谱响应范围宽；体积小、重量轻、机械强度高、耐冲击、耐震动、抗过载能力强和寿命长等特点。所以选择光敏电阻采集光照信号，并把不同的光照强度转化为不同的电阻值。把光敏电阻串联在直流电路中即可把不同的电阻值转化为不同的电压值，电路如原理图所示。于是，就把对光照信号的处理转化为对电压信号V的处理。
(2)信号处理部分：
采用集成电压比较器LM339N作为信号处理的核心
正在加载中，请稍后...光敏电阻的恒压偏置电路
> 光敏电阻的恒压偏置电路
光敏电阻的恒压偏置电路
利用晶体三极管很容易构成的电路。如图2-14所示为典型的电路。 在电路的情况下输出的电流IP与处于放大状态的三极管发射极电流Ie近似相等。因此，恒压偏置电路的输出电压为
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