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图片来源:Audrius Merfeldas/shutterstock.com
光敏电阻，通常也被称为光依赖电阻(LDRs)，是一类可变电阻，根据照射到电阻上的光的多少来改变电阻。这些类型的电阻由具有光导性的材料制成，经常用于光敏探测器电路、光激活开关亚博网站下载电路和暗激活开关电路。在本文中，我们讨论了光敏电阻的主要类别，即内在光敏电阻和外在光敏电阻。
说到光敏电阻，不同类型的光敏电阻之间并没有太大的区别，大多数光敏电阻都会使用相同的原理。内源和外源光敏电阻(这两种主要类型)的主要区别在于制造光敏电阻的材料类型，这些材料有时会轻微地影响电阻变化的机理。亚博网站下载
一般来说，光敏电阻工作时，光线照射到光敏电阻上。当光子击中光敏电阻器中的光导材料时，这种材料的价带电子就会脱离，导致材料中大量的自由电子(在这些电子亚博网站下载原来所在的地方产生等数量的带正电荷的空穴)。自由电子的数量也与照射在光敏电阻上的光的数量成正比，即光强度越大，自由电子和空穴的数量就越大。需要注意的是，大多数光敏电阻只工作于特定波长的光，在这些范围之外，器件的电阻根本不会改变。
带正电的空穴和带负电的电子的分离和自由运动使电流能够通过电阻。这是因为电子和空穴都能携带电流，它们都被称为“载流子”。通过电阻的电流量取决于自由载流子的数量，而自由载流子的数量又取决于光的强度。因此，简而言之，电阻器上的光照量与器件上的光照量相对应——高的光照强度对应低电阻率，低的光照强度对应高电阻率。这意味着，当没有光时，电阻将作为高电阻，但低电阻时，它是光明的。这些基本的工作原理都适用于内在和外在的光敏电阻，两者之间的主要区别在于释放载流子所需的能量。
内在光敏电阻
在本征光敏电阻中，活性材料由纯半导体材料制成，如硅或锗。亚博网站下载这些材料在其亚博网站下载自然状态下没有自由电子，这是由于它们在分子水平上的结合方式。由于电子以强共价键的形式存在，当光照射到光敏电阻上时，只有少量的电子被释放。这是因为将电子从这些光敏电阻的价带中移走需要大量的能量，所以只有少数的电子有足够的能量挣脱。由于这些类型的光敏电阻只释放少量的载流子，它们对大多数应用不够敏感，而且只能在狭窄的波长范围内使用。
外在光敏电阻
非本构光敏电阻是比较常见的选择，它是由非本构半导体材料制成的，即掺杂了其他具有较高价电子数的原子(通常是磷)的半导体材料。亚博网站下载这些半导体材料被称为n型半导体，晶格中较亚博网站下载高价电子的存在导致晶格中有更多的自由电子。这是因为额外的价电子不能在(通常)4配位硅(或类似的)晶格中形成物理化学键，所以这些额外的电子在晶格中变得离域，导致晶格中自由载流子的更大浓度。
这些在晶格中的自由电子在光照射下与晶格中的其他原子碰撞，这意味着多个电子可以比在固有光敏电阻中更容易被释放。杂质的存在还创建了一个额外的能带在价带,这意味着较低的能量需要释放电子的原子,所以当免费的航空公司与原子晶格碰撞,它创建一个雪崩效应,大量的电荷载体被释放,这会显著增加电流。这将导致更高的敏感性比他们更可靠的内在光敏电阻和在实际应用外在光敏电阻通常为长波长的光,如红外(IR)范围内,但特定波长依赖于材料和掺杂,亚博网站下载每种类型的设备都是不同的。
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