什么是光敏电阻器、LDR 或光敏电阻器

光相关电阻器、LDR 或光敏电阻器是电子元件，通常用于电子电路设计中，需要检测光的存在或水平。

LDR与其他形式的电阻器（如碳膜电阻器、金属氧化膜电阻器、金属膜电阻器等）有很大不同，这些电阻器广泛用于其他电子设计。它们专为其光敏性和由此引起的电阻变化而设计。

这些电子元件可以用各种名称来描述，包括光敏电阻器、LDR、光敏电阻器，甚至光电管、光电管或光电导体。

虽然也可以使用其他电子元件，如光电二极管或光电晶体管，但LDR或光敏电阻在许多电子电路设计中特别方便使用。它们为光照水平的变化提供了很大的电阻变化。

鉴于其低成本、易于制造和易于使用，LDR 已被用于各种不同的应用。LDR 曾一度用于照相测光表，即使是现在，它们仍然用于需要检测光照水平的各种应用中。

什么是光敏电阻器、LDR 或光敏电阻器

光敏电阻或光相关电阻是对光敏感的电子元件。当光线落在它上面时，电阻就会发生变化。LDR 的电阻值可能会在许多数量级上发生变化，电阻值会随着光水平的增加而下降。

LDR 或光敏电阻的电阻值在黑暗中为几兆欧，然后在明亮的光线下下降到几百欧姆的情况并不少见。

由于电阻变化如此之大，LDR 易于使用，并且有许多 LDR 电路可用。光敏电阻或光敏电阻的灵敏度也随入射光的波长而变化。

LDR 由半导体材料制成，使其具有光敏特性。可以使用许多材料，但这些光敏电阻的一种流行材料是硫化镉 CdS，尽管由于使用镉的环境问题，这些电池的使用现在在欧洲受到限制。

同样，其他镉基半导体材料，如镉、碲化镉，也受到限制。其他可以使用的材料包括硫化铅、PbS 和锑化铟、InSb。

虽然这些光敏电阻使用半导体材料，但它们是纯粹的无源器件，因为它们不具有PN结，这将它们与其他光电探测器（如光电二极管和光电晶体管）区分开来。

LDR / 光敏电阻符号

电子电路中使用的LDR符号基于电阻电路符号，但以箭头的形式显示光。通过这种方式，它遵循与光电二极管和光电晶体管电路符号相同的约定，其中箭头用于表示落在这些组件上的光。

光敏电阻/光敏电阻电路符号

新型电阻器符号（即矩形框）和较旧的锯齿形线电阻器电路符号都显示了光敏电阻器/光敏电阻器电路符号。

通常，光相关电阻器符号可能没有圆圈。这通常在电子电路原理图上完成，以节省空间并减少图上的线和圆的数量，以重新增加复杂性。

LDR 的工作原理

在不深入研究复杂解释的情况下，理解 LDR 工作原理的基础知识相对容易。首先有必要了解电流由电子在材料内的运动组成。

良导体具有大量的自由电子，这些自由电子可以在电位差的作用下沿给定方向漂移。具有高电阻的绝缘体的自由电子很少，因此很难使它们移动，因此很难有电流流动。

LDR 或光敏电阻器由任何具有高电阻的半导体材料制成。它具有很高的电阻，因为很少有电子是自由的并且能够移动——绝大多数电子被锁定在晶格中并且无法移动。因此，在这种状态下，LDR电阻很高。

当光落在半导体上时，光子被半导体晶格吸收，它们的一些能量被传递到电子上。

传递给电子的能量使其中一些电子有足够的能量从晶格中挣脱出来，这样它们就可以导电。这导致半导体电阻降低，从而降低整体LDR电阻。

这个过程是渐进的，随着更多的光照射在LDR半导体上，更多的电子被释放出来导电，电阻进一步下降。

光敏电阻/LDR结构式

在结构上，光敏电阻是一种光敏电阻，具有暴露在光线下的水平体。

光敏电阻的基本格式如下所示：

光敏电阻结构

有源半导体区域通常沉积在半绝缘衬底上，而有源区域通常被轻掺杂。

在许多分立式光敏电阻器件中，使用指间图案来增加光敏电阻暴露在光线下的面积。图案在活动区域表面的金属化中切割，这样可以让光线通过。两个金属化区域充当电阻器的两个触点。该面积必须做得相对较大，因为需要将接触对有源区域的电阻降至最低。

光敏电阻结构显示指间图案，以最大限度地扩大暴露面积。

这种类型的结构广泛用于许多可见的小型光敏电阻或光敏电阻。趾间模式非常容易识别。

光敏电阻使用的材料是半导体，包括 CdSe、CdS、CdTe、InSb、InP、PbS、PbSe、Ge、Is、GaAs 等材料。每种材料在灵敏度波长等方面具有不同的特性。

鉴于使用镉的环境问题，这种材料在欧洲没有用于任何产品，全球对这种半导体的使用量已大大减少。

光敏电阻的种类

光相关电阻器、LDR 或光敏电阻器分为以下两种类型或类别之一：

本征光敏电阻：本征光敏电阻使用未掺杂的半导体材料，包括硅或锗。落在LDR上的光子激发电子，将它们从价带移动到导带。

因此，这些电子可以自由导电。落在设备上的光越多，释放的电子就越多，电导率水平就越高，这会导致较低的电阻水平。

外在光敏电阻：外在光敏电阻由掺杂杂质的材料制成的半导体。这些杂质或掺杂剂在现有价带上方形成新的能量带。

因此，由于能隙较小，电子需要较少的能量才能转移到导带。

无论光敏电阻或光敏电阻的类型如何，这两种类型的电阻都会随着入射光水平的增加而增加或电阻下降。

LDR 频率依赖性

光敏电阻的灵敏度随影响器件敏感区域的光的波长而变化。效果非常明显，发现如果波长超出给定范围，则没有明显的效果。

由不同材料制成的设备对不同波长的光有不同的响应，这意味着不同的电子元件可以用于不同的应用。

还发现外在光敏电阻往往对较长波长的光更敏感，可用于红外线。然而，在使用红外线时，必须注意避免热量积聚，但辐射会引起兴高采烈的效果。

光敏电阻/光相关电阻延迟

与光敏电阻或光相关电阻器相关的一个重要方面是延迟，即电子元件响应任何变化所需的时间。这方面对于电路设计尤为重要。

在LDR/光敏电阻达到新光水平的最终值之前，光水平的任何变化都需要相当长的时间，因此，在光值变化相当快的情况下，LDR/光敏电阻不是一个好的选择。然而，当光线变化在一段时间内发生时，它们就足够了。

电阻变化的速率称为电阻恢复速率。LDR/光敏电阻通常在完全黑暗后施加光时在几十毫秒内做出反应，但当光被移除时，电阻可能需要长达一秒钟左右的时间才能达到其最终水平。

正是出于这个原因，光敏电阻的电子元件数据表中通常引用的规格之一是给定时间（通常以秒为单位）后的暗电阻。通常引用两个值，一个表示一秒，另一个表示五秒。这些给出了电阻器延迟的指示。

光敏电阻应用

光敏电阻可用于许多不同的应用，并且可以在许多不同的电子电路设计中看到。它们具有非常简单的结构，并且是低成本且坚固耐用的设备。

它们广泛用于许多不同的电子设备和电路设计，包括照相测光表、火灾或烟雾报警器以及防盗报警器，它们还用作路灯的照明控制。

外在光敏电阻器为更长的波长提供灵敏度，因此它们在各种电子电路设计中作为红外光电探测器很受欢迎。光敏电阻也可用于检测核辐射。

LDR 电路

有许多电路用于光相关电阻器。这些LDR电路可以基于双极晶体管、FET运算放大器等。

然而，大多数LDR电路的基础是分电位器，然后可以与其他各种电路一起使用，以根据需要处理电压。

基本电位分压器由两个串联电阻器组成，其中一端通常连接到固定电位，另一端连接到地。

使用电位分压器的基本LDR电路

使用以下公式计算输出电压非常简单。

Vout=Vin(R2R1+R2) �外=�在(�2�1+�2)

注意：这假设分电位器电路在输出端没有对电压产生重大影响的负载。通常，高阻抗 laod 将意味着电路将按预期运行，否则负载和 R2应计算在 parellel 中，以形成电位分隔器下肢的整体阻力。

可以看出，如果光相关电阻器是，例如R2，然后随着它的变化，电位分压器的输出电压也会发生变化。

然后，该输出电压可以连接到晶体管、FET、运算放大器或其他合适的电路。它可以用来放大差异，也可以以各种方式用于许多其他电路之一。

例如，如果LDR在低光照条件下为50kΩ，在照明时为2kΩ，并且分电位器由10 V供电，电阻R1为10kΩ，则假设无负载，输出电压将在低光照条件下的8.33V和全光条件下的0.166V之间变化。

该电压可以很容易地馈入比较器或其他合适的电路，然后用于驱动逻辑线，该逻辑线可以以某种方式用于处理。

光相关电阻器规格

在考虑在任何电子电路设计中使用 LDR/光敏电阻器时，有几个规格对于光敏电阻器很重要。

这些光敏电阻规格包括：

 

LDR/光敏电阻的主要规格
参数	详
最大功耗	这是器件在给定温度范围内能够耗散的最大功率。在一定温度以上可能适用降额。
最大工作电压	特别是由于该器件是基于半导体的，因此必须遵守最大工作电压。这通常指定为 0 勒克斯，即黑暗。
峰值波长	该光敏电阻规格详细说明了最大灵敏度的波长。在某些情况下，可以为整体响应提供曲线。波长以 nm 为单位指定
照明时的电阻	光照下的电阻是一个关键规格，是任何光敏电阻的关键参数。通常在某些光照条件下给出最小和最大电阻，通常为 10 勒克斯。由于可能遇到的点差，可能会给出最小值和最大值。在极端照明下，例如100lux，也可以给出“完全开启”的条件。
暗抗性	将给出光敏电阻的暗电阻值。这些可以在给定时间后指定，因为当电荷载流子重新组合时，电阻需要一段时间才能下降 - 光敏电阻以其缓慢的响应时间而著称。

典型的光相关电阻器，LDR/光敏电阻的规格可以是：

光敏电阻规格示例
参数	示例图
最大功耗	200毫瓦
最大电压 @ 0 lux	200伏
峰值波长	600纳米
最小电阻 @ 10lux	1.8kΩ
最大电阻 @ 10lux	4.5kΩ
典型电阻 @ 100lux	0.7kΩ
1秒后暗抗性	0.03MΩ
5秒后暗抗性	0.25MΩ

LDR 是非常有用的电子元件，可用于各种光传感应用及其相关的电子电路设计。由于 LDR 电阻在如此宽的范围内变化，因此它们特别有用，并且有许多可用的 LDR 电路设计。

光相关电阻器被广泛使用，尽管它们的性能相当缓慢，但它们仍然提供了低婴儿床，但有效的方法来检测光和一般光照水平。

审核编辑：黄飞