1. 基本原理与结构
光电导效应：光照变化引起半导体材料电脑变化的线性称光电导效应，它是多数载流子参与导电的内光电效应。光敏电阻体积小，坚固耐用，价格低廉，光谱响应范围宽，微弱辐射探测能力强。广泛应用于微弱辐射信号的探测和开关控制。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应，在黑暗环境下它的阻值很高，当受到光照并且光辐射能量足够大时，光导材料价带中的电子受到能量大于静带宽度的光子激发，由价带越过近代而跃迁到导带，使其导带电子和价带的空穴增加电阻力变小。
无光照时为暗态，此时材料具有暗电导，有光照时为亮态，其实具有亮电导。亮电导与暗电导之差称为光电导： g p = g L − g d g_p=g_L-g_d gp=gL−gd。如果给半导体材料外加电压，通过的电流有暗电流和亮电流之分。亮电流与暗电流之差称为光电流： I P = I L − I d I_P=I_L-I_d IP=IL−Id光敏电阻在微弱辐射作用下的光电导灵敏度与光敏电阻两个电极间距离的平方成反比。为了提高光敏电阻的光电导灵敏度，要尽可能的缩短光敏电阻两极间的距离，所以光明电阻有三种常见的形状。
2. 基本特征与主要参数
2.1 特征 2.2 参数 亮电阻：指光敏电阻受到光照时的电阻值暗电阻：时光敏电阻器在无光照黑暗环境时的电阻值。最高工作电压：指光敏电阻器在额定功率下所允许承受的最高电压。亮电流：指光敏电阻器在规定的外压电压下受到的光照射时所通过的电流暗电流：指在无光照时光敏电阻器在规定的外加电压下通过的电流。时间常数：指光敏电阻从光照跃变开始到稳定量亮电流63%时所需要的时间。电阻温度系数：指光敏电阻在环境温度改变1摄氏度时，电阻值的相对变化。光电导灵敏度：指光敏电阻的光电导和所接收光照度、光通量、辐射照度或辐射通量之比。 S g = g 光 E i S_g=frac{g_光}{E_i} Sg=Eig光 2.3 注意事项 般用于模拟量测量时，光指数与光照强弱有关。用于光度量测试仪器时必须对光谱特性曲线进行修正。光敏电阻的光谱特征与温度有关。光敏电阻的温度特性很复杂，电阻温度系数有正有负。光敏电阻频带宽度都比较窄。设计负载电阻时应考虑到光明电阻的额定功耗。进行动态设计时应意识到光明电阻的前例效应。3. 变换电路电阻在规定的外加电压下通过的电流
光敏电阻的阻值与光照度之间的关系为： R = U I P = 1 S g E − γ R=frac{U}{I_P}=frac{1}{S_g}E^{-gamma} R=IPU=Sg1E−γ
两边取对数 l g R = − l g S g − γ l g E lgR=-lgS_g-gamma lg E lgR=−lgSg−γlgE
γ gamma γ是斜率
I L = U b R + R L I_L=frac{U_b}{R+R_L} IL=R+RLUb
当输入光照度变化时，通过光敏电阻的变化 Δ R Delta R ΔR引起负载电流的变化 Δ I L Delta I_L ΔIL，有 d I L = U b ( R + R L ) 2 d R dI_L=frac{U_b}{(R+R_L)^2}dR dIL=(R+RL)2UbdR光敏电阻是量电导的倒数，亮电导是光电导和暗电导之和 R L = 1 G L = 1 G p + G d R_L=frac{1}{G_L}=frac{1}{G_p+G_d} RL=GL1=Gp+Gd1 d R = − d G p ( G P + G d ) 2 dR=frac{-dG_p}{(G_P+G_d)^2} dR=(GP+Gd)2−dGp光电导与光电灵敏度和光照度有关，用光照度来表示光电导。 S g = G P E V ⇒ G p = S g E V S_g=frac{G_P}{E_V}Rightarrow G_p=S_gE_V Sg=EVGP⇒Gp=SgEV d R = S g d E v ( G p + G d ) 2 = R 2 S g d E V dR=frac{S_gdE_v}{(G_p+G_d)^2}=R^2S_gdE_V dR=(Gp+Gd)2SgdEv=R2SgdEV d I L U b ( R + R L ) 2 R 2 S g d E V dI_Lfrac{U_b}{(R+R_L)^2}R^2S_gdE_V dIL(R+RL)2UbR2SgdEV设 i L = d I L , e V = d E V i_L=dI_L,e_V=dE_V iL=dIL,eV=dEV i L = U b R 2 S g ( R + R L ) e V i_L=frac{U_bR^2S_g}{(R+R_L)e_V} iL=(R+RL)eVUbR2Sg U R = R R + R L U b U_R=frac{R}{R+R_L}U_b UR=R+RLRUb i p = U b g p = U b R R + R S g e V i_p=U_bg_p=frac{U_bR}{R+R}S_ge_V ip=Ubgp=R+RUbRSgeV i L = R R + R L i p i_L=frac{R}{R+R_L}i_p iL=R+RLRip
微变等效电路，负载电阻两端的电压为 U L = R L i L = U b R 2 ( R + R L ) 2 S g e V R L U_L=R_Li_L=frac{U_bR^2}{(R+R_L)^2}S_ge_VR_L UL=RLiL=(R+RL)2UbR2SgeVRL输出电压信号与入社幅度成线性关系
恒流电路在基本偏置电路中，当负载电阻比光敏电阻大的时，负载电流 I L ≈ U b R L I_L approx frac{U_b}{R_L} IL≈RLUb负载电流与光敏电阻值无关，近似保持常数，这种电路称作恒流偏置电路。但是光明电阻本身的电阻阻值已经很高，再满足恒流偏置条件就难以满足电路输出阻抗的要求，为此引入晶体管恒流偏置电路。
D：稳压管，R：光敏电阻， R 1 , R 2 R_1,R_2 R1,R2：固定电阻，输出是在晶体管的集电极，稳压管正常工作时，电压恒定为 U D U_D UD，所以晶体管的发射极电流 U B = U D U_B=U_D UB=UD I E = U D − U B E R 2 I_E=frac{U_D-U_{BE}}{R_2} IE=R2UD−UBE I E ≈ I C I_E approx I_C IE≈IC光敏电阻R流过的电流 I C I_C IC是恒定值 U o = U b − I C R U_o=U_b-I_CR Uo=Ub−ICR d U o = d ( U b − I C R ) = − I C d R dU_o=d(U_b-I_CR)=-I_CdR dUo=d(Ub−ICR)=−ICdR d R = − R 2 S g d E V dR=-R^2S_gdE_V dR=−R2SgdEV d U o = − I C R 2 S g d E V dU_o=-I_CR^2S_gdE_V dUo=−ICR2SgdEV = U D − U B E R 2 R 2 S g d E V =frac{U_D-U_{BE}}{R_2}R^2S_gdE_V =R2UD−UBER2SgdEV设 u o = d U o , e V = d E V u_o=dU_o,e_V=dE_V uo=dUo,eV=dEV u o = U D − U B E R 2 R 2 S g e V u_o=frac{U_D-U_{BE}}{R_2}R^2S_ge_V uo=R2UD−UBER2SgeV恒流偏置的电压信噪比较高，因此适用于高灵敏度测试。电压灵敏度为 s V = Δ U o Δ E = U D − U B E R 2 R 2 S g s_V=frac{Delta U_o}{Delta E}=frac{U_D-U_{BE}}{R_2}R^2S_g sV=ΔEΔUo=R2UD−UBER2Sg电路的电压灵敏度与光敏电阻组织的平方成正比，与光电导灵敏度也成正比。
在基本偏置电路中，当负载电阻比光敏电阻小得多时，负载电压变成 U o ≈ 0 U_oapprox 0 Uo≈0因此光明电阻上的电压 U R U_R UR近似与电源电压 U b U_b Ub相等，这种光敏电阻上的电压保持不变的偏置称为恒压偏置恒压偏置
U B = U D U_B=U_D UB=UD U E = U D − U B E U_E=U_D-U_{BE} UE=UD−UBE既光敏电阻两端的电压为恒定值。 U o = U b − I C R 2 U_o=U_b-I_CR_2 Uo=Ub−ICR2 d U o = d ( U b − I C R 2 ) = − R 2 d I C dU_o=d(U_b-I_CR_2)=-R_2dI_C dUo=d(Ub−ICR2)=−R2dIC I C ≈ I E = U D − U B E R I_Capprox I_E=frac{U_D-U_{BE}}{R} IC≈IE=RUD−UBE d I C = − U D − U B E R 2 d R dI_C=-frac{U_D-U_{BE}}{R^2}dR dIC=−R2UD−UBEdR d R = − R 2 S g d E V dR=-R^2S_gdE_V dR=−R2SgdEV d U o = − R 2 S g ( U D − U B E ) d E V dU_o=-R_2S_g(U_D-U_{BE})dE_V dUo=−R2Sg(UD−UBE)dEV设 u o = d U o , e v = d E V u_o=dU_o,e_v=dE_V uo=dUo,ev=dEV则 u o = − R 2 S g ( U D − U B E ) e V u_o=-R_2S_g(U_D-U_{BE})e_V uo=−R2Sg(UD−UBE)eV电路的输出电压与光敏电阻的阻值无关，与光电导灵敏度成正比，入射辐射呈线性关系。在更换光敏电阻时，只要使光敏电阻的光电导灵敏度保持不变，既可以保持输出信号电压不变。
4. 应用实例
路灯的光电控制电路
二极管和电容组成半波整流滤波电流，为光电控制电路提供直流电源。电阻R，光敏电阻和继电器绕组组成测光与控制电路。继电器常闭触头构成执行电路，控制照明灯的开关。工作原理是光敏电阻在有强光照时，电阻值降低，通过光敏电阻的电流增大，继电器工作，常闭触头断开，路灯熄灭。当弱光照时光敏电阻的电阻值很大，电路中的电流很小，不足以驱动继电器，工作常闭触头保持，路灯点亮。火焰探测警报电路
R 1 , R 2 , R 3 , D , T 1 R_1,R_2,R_3,D,T_1 R1,R2,R3,D,T1组成恒压偏置电路，便于更换光敏电阻，输出电压与光照度成正比。后面的电路为复合管组成的静态工作点稳定电路，具有信号放大作用。
工作原理是光敏电阻接收到火光时，阻值突然变小，恒压偏置电路的输出从高电平突变为低电平，该跳变信号经过电容耦合输出给后级放大电路放大。总电压从低电频跳变为高电平，这种变化给后续的执行机构，使执行机构报警或喷水。照相机电子快门
R 1 , R w 1 , A R_1,R_{w1},A R1,Rw1,A组成电压比较器， R , R w 2 , C , S R,R_{w2},C,S R,Rw2,C,S组成充放电回路，决定曝光时间的长短。 R 2 ， D , M , T R_2，D,M,T R2，D,M,T组成执行电路。
工作原理是在初始状态开关处于图中所示位置。运放的反相输入端的电压高于同向输入端的电压，运放输出低电平。T截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合。当按动快门的按钮s时，电容两端的电压不能突变，所以c两端的电压为零。运放的反相输入端的电压低于同相输入端的电压，运放输出高电平T导通，电磁铁吸合，开门叶片打开，照相机开始曝光。与此同时，电容c开始充电，运放反相输入端的电压开始上升，当电压上升至大于同相输入端电压时运放反相输出低电平，T截止，电磁铁失去吸合，开门叶片闭合，曝光结束。当环境光较亮时，光敏电阻的阻值较小，很短的时间内电容c就能充电到运放同相输入端的电压，所以照相机曝光时间短。反过来当环境光较弱时，光敏电阻阻值较大，电容c充电慢，所以对应的曝光时间也长。
