光敏电阻是一种特殊的电阻器，其电阻值能够随光照强度的变化而显著改变。它是基于半导体材料的光电导效应工作的，即在受到光照时，其电阻会显著减小，而在黑暗环境中则表现为高阻状态。光敏电阻因其对光线敏感的特性，常被用于光探测、光强测量、自动照明控制、安防系统、光控开关、照相机曝光控制等各种光电转换和光控电路中。

光敏电阻符号

这是大多数 PCB 设计中使用的两个符号。

光敏电阻结构 

从它的名字光敏电阻（光子+电阻），不难看出它们是可以对光度做出反应的电阻。手里拿着一个光敏电阻，从它的顶部可以看到，在一层透明玻璃和两个金属触点下面有一条小弯曲的电线（光电导材料）。

光敏电阻的核心材料是CdS（硫化镉）、InSb（锑化铟）、GaAs（砷化镓）、PbSe（硒化铅）等高阻半导体材料，使光敏电阻成为无源器件，能够根据光量改变其电阻。 

光敏电阻的典型电路原理图

我们以路灯为例来了解光敏电阻的工作原理。上图是一般路灯的简化图，通常路灯的光敏电阻具有感光表面，其阻值根据照射到表面的光量而变化。 

当环境黑暗时，它的电阻减小到很小的状态（即1KΩ），使得电流流过电路，从而打开路灯。当产生足够的光时，电阻会大幅增加（即1.5MΩ），因此电流被物理阻挡，从而使路灯熄灭。

该原理图描绘了连接了 10K下拉电阻的MCU Arduino LDR 传感器电路 。

光敏电阻的类型

光敏电阻根据不同的分类标准，可以划分为以下几种类型：

1. 按制作材料分类：

• 多晶光敏电阻器：使用多晶半导体材料制成，其微观结构包含许多小晶体颗粒，表现出一定的均匀性和稳定性。

• 单晶光敏电阻器：采用单一、连续的晶体结构，通常具有更好的性能和更稳定的光电特性。

2. 按光谱响应特性分类：

• 紫外光敏电阻器：对紫外线特别敏感，如硫化镉、硒化镉光敏电阻，用于紫外线探测、消毒设备控制等。

• 红外光敏电阻器：对红外线有较高灵敏度，包括硫化铅、碲化铅（PbTe）、硒化铅、锑化铟等类型，广泛应用于导弹制导、红外通信、热成像、人体红外探测等领域。

• 可见光光敏电阻器：对可见光谱范围内的光敏感，如硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓（GaAs）、硅（Si）、锗（Ge）、硫化锌（ZnS）等材料制成的光敏电阻，常用于自动照明控制、光电开关、照相机自动曝光等日常生活和工业应用。

3. 按半导体材料特性分类：

• 本征型光敏电阻：基于未经掺杂的纯净半导体材料制成，其光电效应主要依赖于材料本身的固有性质。

• 掺杂型光敏电阻：通过在半导体材料中掺入特定杂质元素，改变其能带结构和载流子浓度，以优化光电性能。这类光敏电阻通常具有更好的稳定性和可控性，是实际应用中更为常见的类型。

光敏电阻的应用

光传感器

LDR 电路与用于放大电信号的晶体管和用于设置阈值的其他固定电阻器相结合，可自主监控照明设备。鉴于这种应用，光敏电阻广泛应用于数码单反相机测光表系统、路灯、光控玩具、天文设施等。

激光安全系统

光敏电阻的另一个常见用途是检测由于人或物体经过而引起的激光束的变化。您可能会在许多 Arduino 项目的安全装置（例如储物柜防护装置）中看到它。

动态音频压缩器

在音频压缩器信号源中实现的光敏电阻用于控制信号增益，并帮助平滑音频信号的响应，因为它们的缺点之一是延迟。

消费电子产品

在照相机、手机摄像头中，光敏电阻用于自动曝光控制，确保在不同光照条件下拍摄出正确曝光的照片。

工业自动化

在工业生产线上，光敏电阻可用于监控生产过程中的光照条件，如检测材料表面质量、控制激光切割或焊接设备的功率等。

科研与实验

在科学研究和实验室中，光敏电阻用于光谱分析、光强分布测量等光学实验。

光敏电阻的优点和缺点

优点

• 节能

自动特性光敏电阻有助于节省巨型路灯的电力消耗中的大量能源。

• 更方便

与真正的光半导体光电二极管 或光电晶体管相比 ，光敏电阻更容易使用。

• 低成本

光敏电阻因其成本低且易于制造而被广泛应用。由于它们广泛使用，您可以直接更换芯片。

缺陷

• 严格的规定

在欧洲，由于RoHS禁令，光电导材料CdS（最便宜的光电导材料之一）被严格禁止使用。

• 延迟和灵敏度

与光半导体不同，光敏电阻对光的敏感性较低，并且受到所使用的光电导材料决定的波长范围的限制。此外，光敏电阻的光电导增减过程较长，因此不适合精确的光强度测量。

• 低频响应

光敏电阻不擅长处理快速变化的光信号。

• 容易受到温度的严重影响

随着温度升高，产生更多的自由电子，因此光敏电阻的电阻下降。