工学
问答题光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管在性能上有什么差异，它们分别在什么情况下选用最合适？
题目
问答题
光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管在性能上有什么差异，它们分别在什么情况下选用最合适？
参考答案和解析
正确答案：
光敏电阻
（1）伏安特性：在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U曲线为直线，说明其阻值与入射光量有关，而与电压、电流无关。在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大；在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。
（2）光谱特性：光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性，亦称为光谱响应。光敏电阻的灵敏度是不同的。从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，常被用作光度量测量（照度计）的探头。而硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区，常用做火焰探测器的探头。
（3）光照特性：由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件，一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。
（4）温度特性：光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时，它的暗电阻和灵敏度都下降。温度变化影响光敏电阻的光谱响应，尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。
光敏二极管
（1）光谱特性：一般来讲，锗管的暗电流较大，因此性能较差，故在可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但对红外光进行探测时，锗管较为适宜。
（2）伏安特性：光敏晶体管的光电流比相同管型的二极管大上百倍。
（3）温度特性：从特性曲线可以看出，温度变化对光电流影响很小，而对暗电流影响很大，所以在电子线路中应该对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。
光电池
（1）光谱特性：光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。光谱响应峰值所对应的入射光波长是不同的，硅光电池在0.8μm附近，硒光电池在0.5μm附近。可见硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。
（2）光照特性：光电池在不同光照度下，光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特性。短路电流在很大范围内与光照强度成线性关系，开路电压（负截电阻RL无限大时）与光照度的关系是非线性的，并且当照度在2000lx时就趋于饱和了。因此光把电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不能用作电压源。
（3）温度特性：光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况。由于它关系到应用光电池的仪器或设备的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等重要指标，因此温度特性是光电池的重要特性之一。开路电压随温度升高而下降的速度较快，而短路电流随温度升高而缓慢增加。由于温度对光电池的工作有很大影响，因此把它作为测量器件应用时，最好能保证温度恒定或采取温度补偿措施。
（1）伏安特性：在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U曲线为直线，说明其阻值与入射光量有关，而与电压、电流无关。在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大；在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。
（2）光谱特性：光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性，亦称为光谱响应。光敏电阻的灵敏度是不同的。从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，常被用作光度量测量（照度计）的探头。而硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区，常用做火焰探测器的探头。
（3）光照特性：由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件，一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。
（4）温度特性：光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时，它的暗电阻和灵敏度都下降。温度变化影响光敏电阻的光谱响应，尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。
光敏二极管
（1）光谱特性：一般来讲，锗管的暗电流较大，因此性能较差，故在可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但对红外光进行探测时，锗管较为适宜。
（2）伏安特性：光敏晶体管的光电流比相同管型的二极管大上百倍。
（3）温度特性：从特性曲线可以看出，温度变化对光电流影响很小，而对暗电流影响很大，所以在电子线路中应该对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。
光电池
（1）光谱特性：光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。光谱响应峰值所对应的入射光波长是不同的，硅光电池在0.8μm附近，硒光电池在0.5μm附近。可见硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。
（2）光照特性：光电池在不同光照度下，光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特性。短路电流在很大范围内与光照强度成线性关系，开路电压（负截电阻RL无限大时）与光照度的关系是非线性的，并且当照度在2000lx时就趋于饱和了。因此光把电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不能用作电压源。
（3）温度特性：光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况。由于它关系到应用光电池的仪器或设备的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等重要指标，因此温度特性是光电池的重要特性之一。开路电压随温度升高而下降的速度较快，而短路电流随温度升高而缓慢增加。由于温度对光电池的工作有很大影响，因此把它作为测量器件应用时，最好能保证温度恒定或采取温度补偿措施。
解析：
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相似问题和答案
第1题：
ZKRT-300机器人的巡线传感器使用（）器件接受反射的光线。
- A、热敏电阻
- B、光敏电阻
- C、光敏三极管
- D、光敏二极管
正确答案:C
第2题：
简述光敏电阻，光敏二极管，光敏晶体管，光电池的工作原理。
正确答案:光敏电阻：纯粹电阻元件，阻值随光照增加而减少，无光照时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小；当受到一定波长范围内的光照时，它的阻值急剧减小，电路中的电流迅速增大。
光敏二极管：在电路中光敏二极管一般处于反向工作状态，处于反向偏置的PN结，在无光照时具有高阻特性，反向暗电流很小。当有光照时，在结电场作用下，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光电流，方向与反向电流一致。光的照度愈大，光电流愈大。由于无光照时的反偏电流很小，因此光照时的反方向电流基本与光强成正比。
光敏晶体管具有两个PN结，可以看成是一个bc结为光敏二极管的三极管。在光照作用下，二极管将光信号转换为电流信号，该电流信号被三极管放大。
光电池：基于光生伏打特效制成，是自发式有源器件。它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势。
第3题：
下列光电器件是基于光电导效应的是( )。
A.光电管
B.光电池
C.光敏电阻
D.光敏二极管
参考答案：C
第4题：
频率特性最好的是（）。
- A、光敏电阻
- B、光敏二极管
- C、光敏三极管
- D、光电池
正确答案:B
第5题：
温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流（）
- A、上升
- B、下降
- C、不变
正确答案:A
第6题：
利用（）制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用（）可制成半导体光敏电阻；利用（）制成的光电铝件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。
正确答案:光生伏特效应；光电导效应；外光电效应
第7题：
光敏电阻、光电二极管和光电三极管是根据什么原理工作的？他们的光电特性有何不同？
正确答案: 光敏电阻、光电二极管和光电三极管都是根据内光电效应的原理工作的。
不同光敏电阻是不相同的。绝大多数光敏电阻的光照特性曲线是非线性的，光敏电阻不宜作线性测量元件，一般用作开关式的光电转换器。
硅光电二极管的光电特性（光照特性）是线性较好，适合于做检测元件。
硅光电三极管的光电特性（光照特性）是在弱光时电流增长缓慢，采用较小的发射区面积，则能提高弱光时的发射结电流密度而使起始时增长变快，有利于弱光的检测。
第8题：
测温探头一般采用（）或温敏二极管作传感器。
- A、热敏电阻
- B、光敏电阻
- C、温敏三极管
- D、光敏三极管
正确答案:A
第9题：
试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。
正确答案:光电池：与外电路连接有短路电流输出和开路电压输出两种形式。
硅光电池转换效率较低，适宜工作在可见光波段。灵敏度高，适合作开关元件。
光敏晶体管：灵敏度和线性度均好，可用作线性转换元件和开关。
光敏电阻：光照特性呈非线性，不适合做线性检测元件，但可作开关元件。
光电倍增管：光电流大，灵敏度高，可用来检测和放大微弱光信号。
第10题：
下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。
- A、光电管
- B、光电池
- C、光敏电阻
- D、光敏二极管
正确答案:A