路燈白天滅，晚上自動亮，竟然是因為小小的光敏電阻

作者：時間：2024-09-10 來源：李工談元器件

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大家有沒有想過為什么路燈白天不亮，天一黑就自動亮了呢？這其中涉及到一個元器件--光敏電阻，今天我就來講一下其中的原理，先會簡單地講一下光敏電阻，最后會順帶講一下光敏電阻的分類、選型參數(shù)、讀數(shù)方法、檢測好壞等內容。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/202409/462820.htm

光敏電阻的定義

光敏電阻本質上就是一個純電阻元件，其制作材料是半導體，沒有正負極性之分。既可接到直流電路中使用，也可接于交流電源電路中使用。光敏電阻的基本結構如下圖所示，最下面是陶瓷基板,兩側使用兩只金屬電極接成引腳。光敏電阻的外部包裹著一層透明樹脂防潮膜,在起到能透射光線作用的同時,還能起到加固的作用,同時起到防潮的目的。

光敏電阻原理圖

光敏電阻內部結構圖

光敏電阻的工作原理

光敏電阻器為一種無結（PN結）器件，光敏特性主要利用了光導電體導電特性。當光敏電阻在受到光的照射時，如果光子能量大于本征半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子后就足以躍遷到導帶，并產(chǎn)生一個自由電子和一個自由空穴，從而使其導電性能增加，電阻值下降。光照停止，自由電子與空穴逐漸復合，電阻又恢復原值。光敏電阻的電阻值會隨著入射光的強弱而發(fā)生改變；

即當入射光較強時，光敏電阻的阻值會明顯減小；當入射光變弱時，光敏電阻的電阻會顯著增大。

光敏電阻結構圖

光敏電阻原理圖

光敏電阻工作原理圖

光敏電阻的應用

由于光敏電阻具有體積小、靈敏度高、性能穩(wěn)定、價格低等特點，在自動控制、家用電器中得到了廣泛應用。光敏電阻主要被應用在各種可見光的光控電路及各種需要實現(xiàn)可見光光控的裝置中。

1、光控開關電路

光控開關電路，可以用在一些樓道、路燈等公共場所。通過光敏電阻器，它會在天黑時自動開燈，天亮時自動熄滅。

光控開關電路

電路中，VS1是單向晶閘管，R1是光敏電阻器。

（1）當光線亮時，光敏電阻器R1阻值小，220V交流電壓經(jīng)VD1整流后，成為單向脈沖性直流電壓，該電壓在RP1和R1分壓后很小，加到晶閘管VS1控制極的電壓小，這時晶閘管VS1不能導通，所以HL燈回路無電流，燈不亮。

（2）當光線暗時，光敏電阻器R1阻值大，RP1和R1分壓后電壓大，加到晶閘管VS1控制極的電壓大，這時晶閘管VS1進入導通狀態(tài)，所以HL燈回路有電流流過，燈點亮。

（3）調節(jié)電阻器RP1的阻值，可以改變RP1與R1的分壓輸出電壓大小，從而可以改變晶閘管VS1觸發(fā)電壓大小，這樣可以調整光線變暗到什么程度時晶閘管VS1導通，即實現(xiàn)光線暗時點亮燈的調節(jié)。

如果RP1增大，就需要R1更大的阻值（光線更暗）才能使晶閘管VS1點亮，反之，RP1阻值調小就能在光線不是很暗時點亮燈。

2、光敏電阻器的控制電路

光敏電阻器的控制電路

電路中，R2是光敏電阻器，K是繼電器，VT2是繼電器驅動管，RP1是靈敏度調整可變電阻器。

（1）光線亮時電路

當光線亮時，光敏電阻器R2阻值比較小，這時RP1、R1、R2構成的分壓電路輸出電壓比較小，即加到VT1基極的直流電壓比較低，VT1處于截止狀態(tài)，VT2也處于截止狀態(tài)，繼電器K中沒有電流，繼電器不會動作（開關斷開）。

（2）光線暗時電路

當光線暗時，光敏電阻器R2阻值增加比較大，這時RP1、R1、R2構成的分壓電路輸出電壓比較大，即加到VT1基極的直流電壓比較高，高到足以使VT1處于導通狀態(tài)；VT1發(fā)射極電壓通過R4加到VT2基極，VT2也處于導通狀態(tài)，繼電器K中有電流通過，繼電器動作，（開關閉合）。

（3）改變RP1的阻值可以調節(jié)靈敏度，即光線暗到何等程度才能使繼電器動作。當RP1阻值減小時，VT1基極直流電壓升高，也就是光線稍暗些，R2阻值稍增大些，就能使繼電器K動作，所以靈敏度提高了，反之，則是靈敏度降低了。

3、燈光亮度自動調節(jié)電路

燈光亮度自動調節(jié)電路

光亮度自動調節(jié)電路，這一電路能根據(jù)外界光線的強弱來自動調節(jié)燈光的亮度。電路中，VS1是晶閘管，N是氖管，HL是日光燈，R3是光敏電阻器。

電路中，晶閘管VS1和二極管VD1~VD4組成全波相控電路，用氖管N作為VS1的觸發(fā)管。

220V交流電壓通過負載HL加到VD1~VD4橋式整流電路中，整流后的單向脈沖直流電壓加到晶閘管VS1的陽極和陰極之間，VS1的導通與截止受控制極上的電壓控制。整流后的電壓還加到各種電阻和電容上。

直流電壓通過R1和RP1對電容C1進行充電，C1上充到的電壓通過氖管N加到晶閘管VS1的控制極上；當C1上電壓上升到一定程度時，氖管N啟輝，將電壓加到晶閘管VS1的控制極上，使晶閘管VS1導通，燈HL點亮。

（C1的充電電路除R1、RP1外還有R2、R3、VD5，R2、R3分壓后的電壓使VD5導通，也對C1進行充電，所以R3的阻值大小就能決定C1上充電電壓大小，也就能決定交流電一個周期內VS1平均導通時間的長短，從而可以自動控制燈的亮度。）

（1）當外界亮度高時，光敏電阻器R3阻值小，C1的充電電壓低，晶閘管VS1平均導通時間短，HL燈光就暗。

（2）當外界亮度低時，光敏電阻器R3阻值大，C1的充電電壓高，晶閘管VS1平均導通時間長，HL燈光就亮。

（3）由于R3的阻值是隨外界光線強弱自動變化的，所以燈HL的亮度也是受外界光線強弱自動控制的。

（4）調節(jié)可變電阻器RP1的阻值可以改變對電容C1的充電時間常數(shù)，即改變VS1的導通角，調節(jié)HL燈光的亮度。

4、照相機電子測光電路

照相機電子測光電路

在電路中，光敏電阻器作為電子測光元件。R1是光敏電阻，R2是熱敏電阻，VD1和VD2是發(fā)光二極管。

從電路中可以看出，VT1是VD1的驅動管，VT2是VD2的驅動管，VT1和VT2兩端的電路對稱，但是基極偏置有所不同。VT2基極由固定電阻R6、R7構成分壓式偏置電路，而VT1基極則由R1、RP1和R2構成分壓偏置電路。

當電路達到平衡時，即兩只發(fā)光二極管發(fā)光均勻，表示適曝，這就要求兩只發(fā)光二極管的驅動管基極電流相同。如果只有其中一只亮而另一只不亮，則表示欠曝或過曝，這時要進行移動密度板的調整。

光線從孔板照射在光敏電阻器上，移動密度板時可以改變光線照射到光敏電阻器R1上的強弱，從而可以改變R1的阻值大小，改變R1、RP1和R2分壓電路輸出電壓，即改變了加到VT1基極的直流電壓，進而改變了發(fā)光二極管VD1的發(fā)光強弱，達到正確曝光的目的。

電路中的熱敏電阻R2（1K）起溫度補償作用，以補償光敏電阻器R1的溫度變化而引起的誤差。

之后順帶介紹一下光敏電阻的分類、選型參數(shù)、讀數(shù)方法、檢測好壞的方法。

光敏電阻的分類

根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：

紫外光敏電阻：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。

紅外光敏電阻：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

可見光敏電阻：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。

光敏電阻選型參數(shù)

1、光電流、亮電阻

光敏電阻器在一定的外加電壓下，當有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。

2、暗電流、暗電阻

光敏電阻在一定的外加電壓下，當沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示(用照度計測量光的強弱，其單位為拉克斯lx)。

3、靈敏度

靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。

4、光譜響應

光譜響應又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應的曲線。

5、光照特性

光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著光照強度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進一步增大光照強度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。

6、最大工作電壓