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

光電導型探測器件的結構及原理 1.光敏電阻基本結構

        光敏電阻是在絕緣材料上裝梳狀等光電導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。

       由光電導效應可知，光敏電阻的光電導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)光敏電阻這一設計原則，可以設計出如圖3-3所示的三種光敏電阻基本結構。圖3-3（a）所示的光敏面為梳形結構，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構，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）所示為刻線式結構的光敏電阻側向圖,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，從而構成刻線式結構的光敏電阻。因此，在均勻的具有光導效應的半導體材料兩端加上電極，便構成光敏電阻。

圖3-3  光敏電阻結構示意圖

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。當圖中光敏電阻的兩端加上適當?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；gd為暗電導：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，因此本征型半導體光敏電阻常用于可見光波段的探測；而雜質(zhì)型半導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構。CdS光敏電阻的光譜響應特性最接近人眼視見函數(shù)，線性度與溫度特性較好，但響應速度慢，時間常數(shù)為0.1s,被廣泛地應用于燈光的自動控制及照相機的自動測光等；CdSe光敏電阻的響應與白熾燈或氤燈等光源的光輸出有良好的匹配，其響應速度快，時間常數(shù)0.01s,但線性度與溫度特性不太好，常作為光電開關使用。

        CdS光敏電阻的峰值響應波長為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器件，其光電導的厚度為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，因而常用于火災等領域的探測。PbS的光譜響應及探測率等特性與工作溫度有關，隨著溫度的降低其峰值響應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范圍為