2.7 光敏電阻傳感器

2.7.1 光敏電阻傳感器原理及構(gòu)造概述

△ 光敏電阻器（Photoconductive Cells）是利用某些光敏材料的光電導(dǎo)效應(yīng)工作的光電傳感元件，它的電阻值能夠隨著外部光照強度的變化而發(fā)生改變，其性質(zhì)如同一種光控可變電阻器。光敏電阻器就是通過在光的控制下改變自身電阻值使電路中相關(guān)點的電位或電流值發(fā)生改變來實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的。光敏電阻傳感器具有比較高的光電響應(yīng)靈敏度，光譜響應(yīng)范圍較寬，工作中保持電阻的特性，易于使用。并且元件構(gòu)造簡單，抗機械沖擊性能好，允許耗散功率較大，應(yīng)用十分廣泛。圖2-90示出了幾種光敏電阻傳感器的外觀。

△ 無光照時，光敏電阻器的阻值很高，遠高于有光照時的阻值。有光照時，當(dāng)入射光波長λ小于光敏電阻器受光材料的臨界波長λ0時發(fā)生光電導(dǎo)效應(yīng)，使光敏材料的電阻率下降，致使光敏電阻器的阻值發(fā)生變化。光照強度越大，光敏電阻器的阻值下降越多。光照停止后，光敏電阻阻值復(fù)原。

△ 用于制作光敏電阻器的材料主要有硫化鎘（CdS）、硫化鉛（PbS）、硒化鉛（PbSe）、硒化鎘（CdSe）等幾種。各種材料光敏電阻器的光譜響應(yīng)范圍也不相同，硒化鉛（PbSe）、硫化鉛（PbS）光敏電阻器主要用于紅外區(qū)域（波長范圍1～5μm）的光電檢測，硫化鎘（CdS）光敏電阻器主要用于可見光區(qū)的光電檢測，硒化鎘（CdSe）器件可用于可見光和近紅外光區(qū)（波長范圍0.4～1μm）的光電檢測。其中硫化鎘（CdS）光敏電阻器的光譜響應(yīng)特性（波長范圍0.35～0.8μm）最接近人眼視敏特性，本節(jié)主要介紹這種光敏電阻傳感器。多數(shù)硫化鎘（CdS）光敏電阻傳感器的基本構(gòu)造如圖2-91所示。

△ 由于光電導(dǎo)效應(yīng)只發(fā)生于受光照射的材料表層，所以在光敏電阻器中都把光電導(dǎo)材料制成薄膜，置于玻璃受光窗口下方。并預(yù)先賦予光電導(dǎo)材料薄膜一定的電阻值。CdS光敏電阻器的基本結(jié)構(gòu)和橫截面圖如圖2-91（a）和（b）所示。其中電極一般做成梳齒形，光電導(dǎo)材料薄膜分布于兩梳齒形電極之間，梳齒形電極的構(gòu)造如圖2-91（c）所示。為了避免外來干擾和防潮防塵，光敏電阻器一般都被嚴密地封裝在金屬或硬塑料外殼內(nèi)并用防潮樹脂密封。光敏電阻傳感器頂面受光窗的玻璃片有時還兼做特定光譜范圍的濾光鏡用。

2.7.2 光敏電阻傳感器的主要特性

2.7.2.1 暗電阻、暗電流、亮電阻、亮電流及光電流的概念

△ 暗電阻：在室溫下，光敏電阻傳感器處于完全遮光條件下，并且經(jīng)過一定穩(wěn)定時間后，所測得的遮光狀態(tài)下的電阻值，稱為暗電阻。

△ 暗電流：在完全遮光條件下，使光敏電阻器處于暗電阻狀態(tài)中，在給定的工作電壓下，光敏電阻傳感器中流過的電流，稱為暗電流。

△ 亮電阻：有光照射時，光敏電阻傳感器在某一光照度下的電阻值，稱為該光照度下的亮電阻。

△ 亮電流：在某一個光照度的亮電阻值下，在給定的工作電壓下，光敏電阻中流過的電流，稱為該光照度下的亮電流。

△ 光電流：光敏電阻傳感器在某一光照度下的亮電流值與暗電流值之差值，稱為光敏電阻器在該光照度下的光電流。

△ 暗電阻、亮電阻與光反應(yīng)靈敏度：光敏電阻傳感器的光反應(yīng)靈敏度是以其暗電阻和亮電阻的差值來衡量的。光敏電阻的暗電阻越大，且同一照度下的亮電阻越小，則其光電變換性能就越好，亦即表示光敏電阻傳感器的光反應(yīng)靈敏度越高。實際的光敏電阻元件，其暗阻大致在100kΩ～100MΩ范圍里；亮阻大致在100Ω～200kΩ范圍里。

2.7.2.2 光敏電阻傳感器的光照特性

△ 光敏電阻的光電流與光照強度之間的關(guān)系，稱為光敏電阻傳感器的光照特性。不同類型的光敏電阻，其光照特性也不同。多數(shù)光敏電阻傳感器的光照特性類似于圖2-92的特性曲線。

△ 由圖2-92可以看出，光敏電阻傳感器的光照特性呈現(xiàn)出一定程度的非線性特征。在低照度區(qū)，其電阻值隨照度下降較快，因而光電流隨照度增長較快；在高照度區(qū)，電阻值（隨照度）下降變慢，光電流（隨照度）增長也變慢。

2.7.2.3 光敏電阻的光照度-電阻值特性

△ 在對數(shù)坐標系里，光敏電阻傳感器的光照度-電阻值的典型特性如圖2-93所示。可以看出光照強度增大，光敏電阻值減小的規(guī)律。圖2-93反映出了典型光敏電阻傳感器的基本特性，不同材料種類的光敏電阻器其特性曲線也有差別。

△ 在圖2-93里，光敏電阻的照度-電阻特性曲線中間有一段近似直線的區(qū)域；而在低照度區(qū)和高照度區(qū)，曲線的斜率有所變化。因此，可將對數(shù)坐標系里的照度-電阻特性近似地分為三個區(qū)段：

<1>低照度的a區(qū)，曲線斜率較大；

<2>中間照度的b區(qū)，在對數(shù)坐標系里，可近似視為直線區(qū)；b區(qū)也是光敏電阻傳感器的主要工作區(qū)；

<3>高照度的c區(qū)，曲線斜率較小。

2.7.2.4 光敏電阻的光照度-電阻值特性曲線的γ值

△ 不同種類的光敏電阻器，其光照度-電阻值特性曲線也有較大差異。曲線斜率一般用圖2-93中的dR/dE表示。也可以用γ值表示。γ值也表示在圖2-93的對數(shù)坐標系中，曲線上兩點之間所連直線的斜率的絕對值。

△γ值也稱為光敏電阻器的照度指數(shù)，或稱為光敏電阻器的γ特性。γ值通常可用下式表示：

式中：R10——照度在10lx（即E10）照度時，光敏電阻的阻值；

R100——照度在100lx（即E100）照度時，光敏電阻的阻值。

（產(chǎn)品手冊中，一般也常給出這種條件下的0值）

由式（2-93）可知，值是表示光照度在10～100lx之間變化時，光敏電阻器阻值的變化情況（曲線斜率）。

△ 0值越大，一定的光照度變化量能引起的電阻值變化量就越大，亦即光敏電阻器對光量變化的反應(yīng)靈敏度越高。可以看出，光敏電阻的γ值也是一個可以反映光敏電阻靈敏度的參數(shù)。

△ 光敏電阻的0值一般在0.5～1之間。在光電控制系統(tǒng)中，多用=0.6～0.7；在攝影曝光控制中，一般使用γ=1的光敏電阻作光電傳感器。光敏電阻器的γ=1，意味著光照度變化的倍數(shù)與電阻值變化的倍數(shù)相等。所以可以直接用于自動曝光控制電路中，根據(jù)光照度的變化量，自動調(diào)整曝光時間。

2.7.2.5 光敏電阻的外加電壓-亮電流特性

△ 光敏電阻的外加電壓、光照度及對應(yīng)的亮電流之間的關(guān)系，如圖2-94所示。可以看出，光敏電阻的亮電流與光照度和外加電壓都有關(guān)聯(lián)。

△ 由圖2-94光敏電阻在不同照度E之下，外加電壓U和亮電流之間的關(guān)系可以看出：

●外加電壓一定時，由于光敏電阻值隨著照度的增大而下降，所以，亮電流隨著照度的增加而增加。

●光敏電阻的亮電流有一個特點，在最大允許工作電壓及最大允許耗散功率范圍內(nèi)，在相同的光照度下，若增大外加電壓，便可增大光電流。因此對于光敏電阻這類電阻性光電變換元件，只要增大外加電壓值，便可得到較大的響應(yīng)輸出電流。這一點上與光電二極管不同。

●光敏電阻自身的耗散功率（自身電壓降和電流的乘積），不能超過這種傳感器件的最大允許耗散功率值。若超出其最大允許值，光敏電阻會由于自身發(fā)熱而影響其性能，并且其γ值也會發(fā)生改變。另外，光敏電阻上所加的電壓值也不能超過其最大允許外加電壓值，若超出其耐壓允許值，將會造成器件擊穿損壞。

2.7.2.6 關(guān)于光敏電阻的靈敏度問題

△ 光敏電阻的靈敏度，可以用其電阻值隨光照量的變化量來表示，也可以用其光電流隨光照量的變化量來表示。但由于光電流還與外加電壓有關(guān)，所以一般使用光敏電阻的暗電阻值和在指定照度E（如E=10lx）下的電阻值來表示。并且參考光敏電阻的γ值來全面反映光敏電阻的靈敏度。光敏電阻元件手冊中，一般給出照度E=10lx時光敏電阻的阻值R10，測定參數(shù)所用的光源為色溫2856K的標準鎢絲燈。

2.7.2.7 光敏電阻的光脈沖響應(yīng)特性

△ 圖2-95示出了CdS光敏電阻傳感器的光脈沖響應(yīng)特性。用脈沖光照射光敏電阻后傳感器，其響應(yīng)輸出值上升到穩(wěn)態(tài)值的63%時，所經(jīng)歷的時間稱為跳起時間；脈沖光消失后，其響應(yīng)值下降到穩(wěn)態(tài)值的37%時，所經(jīng)歷的時間稱為衰減時間。

△ 光敏電阻傳感器的響應(yīng)時間，與光照度的強弱、負載電阻的大小、工作前存放的條件及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。

●負載電阻越大，光敏電阻上升時的跳起時間越短，而下降時的衰減時間越長。這一點與其他傳感器不同。

●光敏電阻在工作前的存放條件，也會影響其工作時的響應(yīng)速度。工作以前光敏電阻是存放在暗處的情況下，其工作時的響應(yīng)速度就會變慢，并且在暗處存放的時間越長，這種現(xiàn)象就越明顯。

● 光照強弱對光敏電阻的響應(yīng)速度也有影響（如圖2-95中的a曲線和b曲線）。當(dāng)光敏電阻處在高照度時，響應(yīng)速度較快；而在低照度時，響應(yīng)速度較慢。光敏電阻一般不能在1lx照度以下使用。

●當(dāng)環(huán)境溫度在0～50℃范圍內(nèi)時，溫度對光敏電阻響應(yīng)特性基本無影響。但當(dāng)環(huán)境溫度下降到0℃以下，而光敏電阻又處在低照度下時，溫度因素對光敏電阻傳感器的響應(yīng)速度會發(fā)生影響，這種低溫、低照度環(huán)境條件，會使光敏電阻傳感器的響應(yīng)速度變慢，例如光敏電阻在-30℃時的響應(yīng)時間約為在+20℃時的兩倍。

2.7.2.8 光敏電阻傳感器的光譜響應(yīng)特性

△ 光敏電阻傳感器的靈敏度（電阻值變化量），也會隨著入射光波長的不同而發(fā)生變化。使用光敏電阻時，也要考慮到欲要檢測的光信息的光譜功率分布情況，并根據(jù)入射光的波長范圍，來選擇與之相配的光敏電阻器。光敏電阻的光譜響應(yīng)特性即指用恒定能量的不同波長光照射光敏電阻的光敏面時，光敏電阻傳感器的靈敏度隨入射光的波長變化的特性。

△ 圖2-96給出了以硫化鎘（CdS）、硒化鎘（CdSe）和含硒的硫化鎘（CdS-Se）為主要成分的光敏電阻傳感器的光譜響應(yīng)特性。使用光敏電阻傳感器時，應(yīng)考慮到不同材質(zhì)種類的光敏電阻的峰值波長及其光譜衰減特點，按入射光波長范圍選用傳感器。

△ 由圖2-96可見：

●以硫化鎘（CdS）為主要成分的光敏電阻器的光譜響應(yīng)特性最接近人眼的視敏特性。因此，人們常用硫化鎘CdS型光敏電阻來做需要以人眼的視感覺為基礎(chǔ)的光電傳感器。如常將CdS型光敏電阻器用于數(shù)碼相機的自動曝光控制電路、攝影照度計等。

●含硒的硫化鎘（CdS-Se）光敏電阻器，由于加入了硒（Se）元素，響應(yīng)速度變快。但其光譜響應(yīng)峰值波長比硫化鎘（CdS）大，光譜響應(yīng)范圍也向紅外區(qū)移動。硒化鎘（CdSe）光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值波長更長，光譜響應(yīng)范圍更向紅外區(qū)移動，對紅外線較敏感。

●圖中虛線所圍的部分是人眼的視敏函數(shù)曲線，它反映人眼對不同波長光的視覺敏感程度。它以555nm的黃綠光為中心，在可見光波長范圍（380～780nm）內(nèi)對稱分布。圖中的視敏函數(shù)曲線用于與各種光敏電阻傳感器的光譜響應(yīng)曲線相對比。

2.7.2.9 光敏電阻傳感器的溫度特性

△ 當(dāng)光敏電阻元件溫度升高時，光敏電阻器的阻值會下降，并且暗電阻比亮電阻下降更多。環(huán)境溫度對低照度時的電阻值的影響比在高照度時影響更大。因此，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，光敏電阻的亮電阻與暗電阻之差值會減小，這意味著光敏電阻傳感器的光電流會有所降低。圖2-97示出了CdS光敏電阻在光照度一定時光電流與環(huán)境溫度的關(guān)系曲線。可以看出環(huán)境溫度上升時CdS光敏電阻的光電流會有所下降。

△ 光敏電阻的溫度系數(shù)α反映出溫度因素對光敏電阻阻值的影響。在光源和照度一定時，溫度系數(shù)α表示環(huán)境溫度每上升1℃時，光敏電阻阻值的平均變化率。當(dāng)環(huán)境溫度由T1變?yōu)?span id="hfqkn0z" class="italic">T2時，光敏電阻的溫度系數(shù)α可表示為

式中，R1為在一定的光源和照度下，環(huán)境溫度為T1時的光敏電阻值；R2為在同樣的光源和照度下，環(huán)境溫度為T2時的光敏電阻值。

△ 光敏電阻的溫度系數(shù)越小其溫度穩(wěn)定性就越好。同一個光敏電阻器，在低照度時和高照度時其溫度系數(shù)是不一樣的，在高照度時，溫度系數(shù)比較小，溫度穩(wěn)定性較好。在低照度時，光敏電阻阻值的溫度系數(shù)比較大，溫度穩(wěn)定性較差，使用中應(yīng)注意環(huán)境溫度因素對暗電阻的影響。

△ 圖2-98示出了不同照度條件下光敏電阻傳感器的電阻值隨環(huán)境溫度變化的情況。以環(huán)境溫度20℃時光敏電阻的阻值變化率（受光后的下降率）為基準（100%），在同一照度下，溫度上升時光敏電阻值的變化率（下降率）會增大，溫度下降時光敏電阻值的變化率（下降率）會減小，這表明環(huán)境溫度上升會使光敏電阻值以更大的比率下降。并且在不同的照度下這個比率的變化也不相同。

△ 由圖2-98還可以看出，以溫度20℃為中心溫度，在光源和照度一定時，環(huán)境溫度變化越大，光敏電阻值的變化率相對于中心值（100%）的改變量也越大。當(dāng)光照度由高到低依次改變時，對應(yīng)的電阻值變化率曲線的鈄率也依次變大，此即表明溫度對低照度時的阻值的影響程度比高照度時更大。這也意味著溫度對光敏電阻暗電阻值的影響程度比對亮電阻更大。總的來講，光敏電阻受環(huán)境溫度影響較大，尤其在低照度（1lx以下）時影響更為顯著。使用中應(yīng)注意到這一點，防止在遮光時或低照度時由于溫度升高使暗電阻減小過限，避免引起誤動作。

2.7.2.10 光敏電阻傳感器的最大耗散功率

△ 光敏電阻工作時，其電阻值隨著入射光強度的變化而改變，元件中流過的電流也隨著入射光強度的變化而變化，當(dāng)光敏電阻兩端所加的電壓一定時，元件上所加的電壓值U與元件中流過的電流值I的乘積不可以超過元件參數(shù)表中規(guī)定的最大允許耗散功率值。光敏電阻工作過程中，元件兩端電壓U不可以超過參數(shù)表中規(guī)定的最大允許外加電壓值UM；并且應(yīng)知曉在接收最大光強度時光敏電阻實際可以達到的最小亮電阻值RM，并使值不超過元件的最大耗散功率值。使用光敏電阻傳感器時應(yīng)在規(guī)定的最大允許值之下留有30%以上余地，以保持元件性能的穩(wěn)定性和工作的可靠性。若超過光敏電阻元件規(guī)定的極限最大值，會導(dǎo)致元件發(fā)熱、性能下降，嚴重時還會損壞光敏電阻傳感器。

2.7.3 光敏電阻傳感器的參數(shù)說明

2.7.3.1 典型光敏電阻傳感器件的參數(shù)

△ 以日本濱松光電子公司生產(chǎn)的P201D-5R硫化鎘（CdS）光敏電阻器為例，說明具體光敏電阻傳感器的參數(shù)和特性。圖2-99示出了P201D-5R光敏電阻傳感器的外觀和外形尺寸。

△P201D-5R（CdS）光敏電阻傳感器的主要參數(shù)如下。測試條件為色溫2856K標準鎢絲燈光源照射，環(huán)境溫度25℃。

型號： P201D-5R；

生產(chǎn)廠家： 日本濱松光電子公司；

最大允許外加電壓：100V；

最大允許耗散功率：50mW；

工作溫度范圍： -30～+60℃；

峰值波長： 520nm；

暗電阻值（0lx時）： 20 MΩ（min）（用10lx光照射后，遮光10s后，測得的暗電阻值）；

亮電阻值（10lx時）：48kΩ（min）～140kΩ（max）；

值： 0.90；

響應(yīng)時間（10lx時）：跳起時間為50ms，衰減時間為20ms。

光敏電阻傳感器的上述參數(shù)中，最能反映光敏電阻工作性能的參數(shù)有三個，即亮電阻值、0值和響應(yīng)時間值。這三個參數(shù)在選擇光敏電阻時最為重要。

2.7.3.2 典型光敏電阻的光照度-電阻特性

圖2-100示出了P201D-5R的光照度-電阻特性。由圖可見P201D-5R在較寬的照度范圍里，其電阻值可隨照度的變化；在對數(shù)坐標系里，特性曲線在大部分區(qū)域呈現(xiàn)直線特征，只是在低照度區(qū)域曲線斜率有所增大。

2.7.3.3 計算光敏電阻的γ值

△ 以P201D-5R光敏電阻傳感器為例，計算光敏電阻的γ值。由圖2-100中的P、Q兩點的參數(shù)值，可計算出對應(yīng)此兩點的值，即

式中：EP=10lx（P點對應(yīng)的照度值）；

EQ=1 0 0lx（Q點對應(yīng)的照度值）；

RP=33k Ω（EP照度下光敏電阻P201 D-5 R的電阻值）；

RQ=4.8k Ω（EQ照度下光敏電阻P201 D-5 R的電阻值）。

△ 將EP、EQ、RP、RQ的具體數(shù)據(jù)代入式（2-95）中，可得P201D-5R在P、Q兩點間的γ值為

2.7.3.4 計算光敏電阻（P201D-5R）在任一照度下的電阻值

△ 由于CdS光敏電阻的阻值是隨著光照度的增大而減小，所以式（2-95）中的為負值。而恒為正值，因此式（2-95）可寫為

對式（2-96）應(yīng)用對數(shù)換底公式，可得

則

即

△ 由式（2-97），可寫出任一照度EX下的光敏電阻值RX，

即

式中：EX——任一照度值；

EK——某已知照度值；

RX——EX照度下的電阻值；

RK——EK照度下的電阻值；

——EX、EK兩照度間的γ值。

△ 例題：試計算P201 D-5 R在EX=60lx時的電阻值RX。

根據(jù)圖2-100曲線，先取得EX和EP兩照度參數(shù)，即已知：EP=10lx；RP=33k Ω；由于EX和EP兩照度間的值，基本上與EQ和EP間的值相同（基本在同一直線上），所以可以認為：。

由式（2-98）之含義，可有

則

由此可知，光敏電阻P201D-5R在室溫（25℃）下，光照度為60lx時，其阻值為7.33kΩ。

2.7.4 光敏電阻傳感器的應(yīng)用電路

2.7.4.1 基本接法一：光敏電阻RG與負載電阻RL串聯(lián)輸出方式

△ 圖2-101示出了光敏電阻RG與負載電阻RL串聯(lián)輸出的電路。這種輸出方式是光敏電阻最簡單的連接使用方法，可以后續(xù)放大和信號處理電路。

△ 圖2-101電路的輸出電壓Uo為

這種電阻串聯(lián)式接法在電源電壓UC發(fā)生變化時會直接影響輸出電壓Uo，因此，在精確測光電路中對電源UC的電壓及RG、RL阻值的溫度穩(wěn)定性要求很高。這種串聯(lián)分壓式輸出方式經(jīng)常用在各種光電開關(guān)和數(shù)碼像機自動曝光電路的受光頭中。

2.7.4.2 基本接法二：光敏電阻RG作為電橋中的一臂來使用

（1）圖2-102是一個電橋式輸出電路

△ 光敏電阻RG作為電橋電路中的一臂來使用。電橋平衡條件是在

RG·RC=RA·RB時，Ua=Ub（即Uab=0）。

△ 圖2-102電路中電橋失衡時的輸出電壓Uo為

這種形式的電路中，調(diào)整RB可使電橋預(yù)先平衡；當(dāng)光敏電阻RG變化將光信息導(dǎo)入電橋時，便形成失衡信號電壓Uo輸出。且電源電壓變化對橋路平衡無影響，工作較為穩(wěn)定。這種電路作為受光頭電橋，配合后續(xù)的信號放大和處理電路應(yīng)用較多。

（2）圖2-103是圖2-102電橋的改進電路

△ 圖2-103與圖2-102電路的原理相同。只是光敏電阻RG與普通電阻RD并聯(lián)，作為電橋中的一臂來工作。

△ 圖2-103形式的電路多用于大動態(tài)范圍受光的場合。光敏電阻RG與電阻RD并聯(lián)，可以壓縮輸出信號的變化幅度。如果RG的電阻值在低照度時增大，由于有并聯(lián)電阻RD存在，便可以抑制其一臂電阻的過大變化，從而抑制輸出阻抗的增大。電橋中的可變電阻RB用于調(diào)整電橋平衡點。這種電路對γ指數(shù)較大的光敏電阻效果比較明顯。

△ 圖2-103的電橋平衡條件是（RG∥RD）·RC=RARB時，Uo=0。

電橋失衡時的輸出電壓Uo為

2.7.4.3 光量平衡電橋

△ 圖2-104是一種光量平衡電橋電路。若光敏電阻RG1和RG2的受光量相同（阻值相等），則電橋平衡，輸出電壓Uo為0；當(dāng)兩個光敏電阻RG1和RG2的入射光量不相等時，電橋失衡，便可取出輸出電壓。可變電阻RA用于調(diào)整電橋平衡，補償RG1和RG2的阻值差異。這種電路可用于需要光電自動定位及光電自動跟蹤的裝置中。

2.7.4.4 光電控制器電路一

△ 圖2-105是一種在有光照時接通電路的亮通型光電控制器電路。當(dāng)有光照射時，硫化鎘光敏電阻CdS的阻值減小，使晶體管Q1的基極電位高于發(fā)射極電位US，則晶體管Q1導(dǎo)通；晶體管Q2和Q3也隨之導(dǎo)通。繼電器B通電動作接通開關(guān)。電位器值RP可以調(diào)整US電位的高低，用來設(shè)定開啟光電開關(guān)的光照度水平。減小RP值，可調(diào)低開啟光電開關(guān)的最低照度水平；增大RP值，可調(diào)高開啟光電開關(guān)的最低照度水平。

2.7.4.5 光電控制器電路二

△ 圖2-106是一種當(dāng)有光照射時切斷電路，無光照射時接通電路的暗通型光電控制器電路。當(dāng)光照消失（無光照）時，硫化鎘光敏電阻CdS的阻值增大，K點電位下降，使晶體管Q1截止，使晶體管Q2的發(fā)射電位下降、而基極電位上升，致使Q2導(dǎo)通。導(dǎo)致晶體管Q3導(dǎo)通，致使Q4也導(dǎo)通，使繼電器K通電動作接通開關(guān)。

△ 為了使暗通特性穩(wěn)定，防止有微光時發(fā)生誤導(dǎo)通動作，設(shè)置了由Q1和Q2組成的導(dǎo)通遲滯電路，使光電開關(guān)只在受光量低于指定照度（足夠黑暗）時才會導(dǎo)通。只有在光照量低于指定照度值時，晶體管Q1才會完全截止，這樣才會使Q1的集電極電位足夠高，同時使Q1的發(fā)射極電位足夠低，才能使晶體管Q2導(dǎo)通。當(dāng)光照量高于指定照度值（不完全黑暗）時，晶體管Q1不會完全截止，Q1的集電極電位較低，而發(fā)射極電位較高，這樣就不能使晶體管Q2導(dǎo)通，從而避免了暗通型光電控制電路在不完全黑暗時發(fā)生誤導(dǎo)通動作。電位器RP值可用來設(shè)定開啟光電開關(guān)的動作照度水平。增大RP值，可調(diào)低開啟光電開關(guān)的最高照度水平；減小RP值，可調(diào)高開啟光電開關(guān)的最高照度水平。

2.7.4.6 曝光時間自動控制電路

△ 圖2-107是能夠控制曝光時間，在經(jīng)過了指定時間長度T時，自動關(guān)閉快門的自動曝光控制電路。電路中積分電容C和光敏電阻RG，共同構(gòu)成的定時器電路，用來自動控制曝光時間T。當(dāng)S1斷開時快門聯(lián)動開啟，曝光開始計時；曝光時間夠了時，快門關(guān)閉器 M動作，關(guān)閉快門。完成一次時間長度為T的曝光過程。二極管D用來吸收快門關(guān)閉器M可能產(chǎn)生的反向電動勢的干擾。

△ 圖2-107電路工作過程：當(dāng)S1斷開時，電容C通過光敏電阻RG充電，A點電位逐漸升高；光照度越高，RG阻值就越小，RC時間常數(shù)τ就越小，充電速度就變快。若使用γ=1的光敏電阻，則光敏電阻值的變化量，能自動與外界光照度的變化量相對應(yīng)。這樣便能隨照度自動改變RG，從而自動改變曝光時間量（RC充電控制），使曝光時間自動對應(yīng)外界照度的變化，實現(xiàn)自動曝光時間控制。

△ 電路中P為電壓比較器。UE為基準電壓，加于電壓比較器P的反相輸入端；A點電壓（C的充電電壓值）加于P的同相輸入端。當(dāng)A點電壓充到UE時，電壓比較器P反轉(zhuǎn)，使快門關(guān)閉器M動作，關(guān)閉快門。完成一次曝光時間為T的曝光過程。

△ 計算曝光時間T：因為快門關(guān)閉器M動作時UA=UE，所以

對式（2-104）兩邊取對數(shù)，有

則曝光時間T為

若設(shè)：UE/UC=k，則曝光時間T可表示為

△ 可見，曝光時間T與電容C和光敏電阻值RG（對應(yīng)光照量），以及設(shè)定的UE/UC比值k有關(guān)。光照量增大，RG值對應(yīng)減小，T值亦對應(yīng)縮短。可變電阻RP1及RP2用于調(diào)整UE/UC比值k，以調(diào)整曝光時間適應(yīng)不同的感光度模式。

由于，所以增大電阻RP2/RP1的比值，可以增大k值，延長曝光時間。