一、光敏二極管概述

光敏二極管，亦稱光電二極管，是一種具備獨(dú)特光電轉(zhuǎn)換能力的半導(dǎo)體器件。它能夠?qū)⒔邮盏降墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電流或電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的有效探測(cè)。光敏二極管的核心組件同樣是 PN 結(jié)，與常規(guī)二極管相比，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在明顯差異。為提升對(duì)入射光的接收效率，其 PN 結(jié)面積被盡可能擴(kuò)大，而電極面積則相應(yīng)縮小。同時(shí)，PN 結(jié)的結(jié)深相對(duì)較淺，通常不超過 1 微米。在反向電壓的作用下，光敏二極管正常工作。在無光照條件下，反向電流極小，一般低于 0.1 微安，這一電流被稱為暗電流。當(dāng)有光照時(shí)，攜帶能量的光子進(jìn)入 PN 結(jié)區(qū)域，將能量傳遞給共價(jià)鍵上的束縛電子，促使部分電子掙脫共價(jià)鍵的束縛，形成電子 - 空穴對(duì)，也就是所謂的光生載流子。

二、光敏電阻概述

光敏電阻，又名光導(dǎo)管，主要以硫化鎘為常用制作材料，此外，硒、硫化鋁、硫化鉛以及硫化鉍等材料也常用于制作光敏電阻。這些材料在特定波長(zhǎng)的光照射下，展現(xiàn)出阻值迅速降低的特性。究其原因，是在光照條件下產(chǎn)生的載流子參與導(dǎo)電過程，在外加電場(chǎng)的作用下，電子向電源正極移動(dòng)，空穴向電源負(fù)極移動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致光敏電阻器的阻值快速下降。基于內(nèi)光電效應(yīng)的原理，光敏電阻得以工作。光照強(qiáng)度越高，電阻值越低。隨著光照強(qiáng)度的增加，電阻值呈迅速減小的趨勢(shì)，亮電阻值甚至可降至 1kΩ 以下。在無光照時(shí)，光敏電阻處于高阻狀態(tài)，暗電阻通常可達(dá) 1.5mΩ。光敏電阻憑借其對(duì)光線的高度敏感性，隨著科技的不斷進(jìn)步，應(yīng)用前景十分廣闊。

三、光敏二極管工作原理

光敏二極管作為將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，其核心部分 PN 結(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有別于普通二極管。為了接收更多的入射光，PN 結(jié)面積被盡可能擴(kuò)大，電極面積則相應(yīng)縮小。通常情況下，PN 結(jié)的結(jié)深較淺，一般小于 1 微米。在反向電壓的作用下，光敏二極管正常工作。當(dāng)沒有光照時(shí)，反向電流很小，這被稱為暗電流。而當(dāng)有光照時(shí)，攜帶能量的光子進(jìn)入 PN 結(jié)區(qū)域后，將能量傳遞給束縛電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵，形成電子 - 空穴對(duì)，即光生載流子。這些光生載流子在反向電壓的作用下參與漂移運(yùn)動(dòng)，從而使反向電流顯著增大。光的強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的反向電流也越大，這種特性被稱為 “光電導(dǎo)”。在一般照度的光線照射下，光敏二極管所產(chǎn)生的電流稱為光電流。若在外電路上連接負(fù)載，負(fù)載上就能獲得隨光的變化而相應(yīng)變化的電信號(hào)。

四、光敏電阻工作原理

光敏電阻的工作原理基于內(nèi)光電效應(yīng)。將半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，并封裝在帶有透明窗的管殼內(nèi)，就構(gòu)成了光敏電阻。為提高靈敏度，兩電極通常設(shè)計(jì)成梳狀。制造光敏電阻的材料主要包括金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。光敏電阻或光導(dǎo)管常用的制作材料為硫化鎘，此外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等。這些材料在特定波長(zhǎng)的光照射下，阻值會(huì)迅速減小。這是因?yàn)楣庹债a(chǎn)生的載流子參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)作用下，電子向電源正極移動(dòng)，空穴向電源負(fù)極移動(dòng)，導(dǎo)致光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻是由硫化鎘或硒化鎘等半導(dǎo)體材料制成的特殊電阻器，其工作原理基于內(nèi)光電效應(yīng)。光照越強(qiáng)，阻值越低。隨著光照強(qiáng)度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可降至 1kΩ 以下。光敏電阻對(duì)光線極為敏感，在無光照時(shí)呈高阻狀態(tài)，暗電阻一般可達(dá) 1.5mΩ。隨著科技的不斷發(fā)展，光敏電阻的特殊性能將在眾多領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。

五、光敏二極管和光敏電阻的區(qū)別

（一）功能差異

光敏電阻利用半導(dǎo)體材料及其他材料的光特性，實(shí)現(xiàn)可變電阻的功能。而光敏二極管則是借助半導(dǎo)體材料的光特性，實(shí)現(xiàn)二極管的開關(guān)功能。

（二）材料區(qū)別

盡管在某些情況下，光敏電阻和光敏二極管會(huì)使用相同的材料，如硅、砷化鎵等，但光敏電阻的材料選擇范圍更為廣泛。

（三）參數(shù)不同

光敏電阻的參數(shù)包括標(biāo)稱電阻值、使用環(huán)境溫度（最高工作溫度）、測(cè)量功率、額定功率、標(biāo)稱電壓（最大工作電壓）、工作電流、溫度系數(shù)、材料常數(shù)、時(shí)間常數(shù)等。而光敏二極管的參數(shù)則涵蓋最高工作電壓、暗電流、光電流、光電靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、結(jié)電容和正向壓降等。

（四）結(jié)構(gòu)差異

光敏電阻僅需兩個(gè)電極即可構(gòu)成。而光敏二極管則要求兩個(gè)電極之間能夠形成一個(gè) PN 結(jié)。此外，為增加導(dǎo)通電流，光敏二極管的一個(gè)電極面積被設(shè)計(jì)得較大，另一個(gè)電極面積相對(duì)較小。
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