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        半導(dǎo)體光電導(dǎo)型探測器件，即光電導(dǎo)效應(yīng)的器件（PC器件），它利用硅、錯等本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體，可制成電導(dǎo)率隨入射光變化的器件，稱為光電導(dǎo)效應(yīng)器件或光敏電阻。

光電導(dǎo)型探測器件的結(jié)構(gòu)及原理 1.光敏電阻基本結(jié)構(gòu)

        光敏電阻是在絕緣材料上裝梳狀等光電導(dǎo)體封閉在金屬或塑料外殼內(nèi)，再在兩端連上歐姆接觸的電極而成的。為避免外部干擾，入射窗口裝有透明保護窗，使起特殊濾光作用（對所需光譜透明）。目前光敏電阻，一般釆用％較大的材料，如金屬的硫化物和硒化物等，使得在室溫下能獲得較大的暗電阻（無光照時的電阻）；采用N型材料，因伽＞個，這樣增益也就大些。

       由光電導(dǎo)效應(yīng)可知，光敏電阻的光電導(dǎo)靈敏度與光敏電阻兩極間距離/的平方成反比，為了提高光敏電阻的光電導(dǎo)靈敏度，就要盡可能縮短光敏電阻兩極間的距離L根據(jù)光敏電阻這一設(shè)計原則，可以設(shè)計出如圖3-3所示的三種光敏電阻基本結(jié)構(gòu)。圖3-3（a）所示的光敏面為梳形結(jié)構(gòu)，兩個梳形電極之間為光敏電阻材料。由于兩個梳形電極靠得很近，電極間距很小，因而光敏電阻的靈敏度很高；圖3-3（b）所示的光敏面為蛇形結(jié)構(gòu)，其電極間距（為蛇形光電材料的寬度）也很小，從而也提高了靈敏度；圖3-3（c）所示為刻線式結(jié)構(gòu)的光敏電阻側(cè)向圖,它在制備好的光敏電阻襯基上刻岀狹窄的光敏材料條，然后蒸涂金屬電極，從而構(gòu)成刻線式結(jié)構(gòu)的光敏電阻。因此，在均勻的具有光導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料兩端加上電極，便構(gòu)成光敏電阻。

圖3-3  光敏電阻結(jié)構(gòu)示意圖

2.光敏電阻的原理

       光敏電阻的原理及電路的符號如圖3-4所示。當(dāng)圖中光敏電阻的兩端加上適當(dāng)?shù)钠秒妷篣bb后，便有電流Ip流過。改變照射到光敏電阻上的光照度，流過光敏電阻的電流Ip將發(fā)生變化，說明光敏電阻的阻值隨照度變化。一般有光照時的光敏電阻的阻值稱為亮電阻。此時可得出光電導(dǎo)g與光電流/p的表達式為

g=gL-gd；/p=/L-/d                               （ 3-22）

式中，gL為亮電導(dǎo)；gd為暗電導(dǎo)：IL為亮電流；/d為暗電流。

圖3-4     光敏電阻的原理與光敏電阻的符號

       根據(jù)半導(dǎo)體材料的分類，光敏電阻有兩大基本類型——本征型與雜質(zhì)型。由于本征型半導(dǎo)體光敏電阻的長波限要短于雜質(zhì)型的長波限，因此本征型半導(dǎo)體光敏電阻常用于可見光波段的探測；而雜質(zhì)型半導(dǎo)體光敏電阻常用于紅外波段甚至于遠紅外波段輻射的探測。

3.光敏電阻的特點

靈敏度高；

工作電流大(達數(shù)毫安)；

光譜響應(yīng)范圍寬；

非線性動態(tài)范圍與所測光強范圍寬；

無極性而使用方便；

響應(yīng)時間長；

頻率特性差；

強光線性差；

受溫度影響大等。

4.幾種常用的光敏電阻

        (1)CdS(Se)光敏電阻。這一種光敏電阻是使用最廣泛的，它們的光敏面為圖3-3(b)所示的蛇形光敏面結(jié)構(gòu)。CdS光敏電阻的光譜響應(yīng)特性最接近人眼視見函數(shù)，線性度與溫度特性較好，但響應(yīng)速度慢，時間常數(shù)為0.1s,被廣泛地應(yīng)用于燈光的自動控制及照相機的自動測光等；CdSe光敏電阻的響應(yīng)與白熾燈或氤燈等光源的光輸出有良好的匹配，其響應(yīng)速度快，時間常數(shù)0.01s,但線性度與溫度特性不太好，常作為光電開關(guān)使用。

        CdS光敏電阻的峰值響應(yīng)波長為0.52μm，CdSe光敏電阻為0.72μm，通過調(diào)整S和Se的比例，可使Cd(S,Se)光敏電阻的峰值響應(yīng)波長控制在0.52?0.72μm。

        (2)PbS光敏電阻。即近紅外波段最靈敏的光電導(dǎo)器件，其光電導(dǎo)的厚度為μm量級的多晶薄膜或單晶硅薄膜。由于PbS在2μm附近的紅外輻射的探測靈敏度很高，因而常用于火災(zāi)等領(lǐng)域的探測。PbS的光譜響應(yīng)及探測率等特性與工作溫度有關(guān)，隨著溫度的降低其峰值響應(yīng)波長向長波長方向延伸，且比探測率增加。如室溫下的PbS光敏電阻的光譜響應(yīng)范圍為