光敏電阻 CDS 之符號如圖 12-1 所示

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第十二章 CDS 特性實驗

12-1

壹.實驗目的

一．瞭解光敏電阻CDS 的特性。

二．利用CDS 的特性，應用在一般的光控電路中。

貳﹒相關知識

光敏電阻器以硫化隔製成，所以簡稱為 CDS，通常使用熱壓結晶體之光電傳導零件，其特性有：

1. 光傳導零件之特性:

CDS 之相對靈敏度與照射光線之靈敏度有關，波長從 5500 至 6500A(1A=1．10^-8cm)之間有最大的靈敏度。

2. 照度特性：

在同樣之電壓下，照度愈強，光電流愈大，亦即是電阻愈小，適當的添加雜質，便能使照度在小 1~1000 lux(呎燭)範圍內保持與光電流間的直線關係。

3. 時間響應特性:

光照射到零件，光電流達到正常值之63%的時間，稱為"上升時間"，

反之一，將光遮斷，而光電流減少為原來的 63%之時間，則叫做"

衰弱時間"。一般其值為 10 毫秒至數秒，若置於黑暗的時間較短而有照度愈強，嚮應時間就有愈短之傾向，此外，負載電阻增大，則上升時間就變短而衰弱時間就變長。

4. 溫度特性:

CDS 之禁帶寬度高達 2.4eV(eV 為電子伏特)，故可以在-20°C～70°C 之範圍內工作，當溫度上升，光靈敏度減少，在低照度時特別顯著。

5. 光敏電阻 CDS 之符號如圖 12-1 所示。

圖12-1 光敏電阻符號

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12-2

參﹒實習電路原理說明

在本實驗電路中，我們利用光敏電阻將光線之強弱變為電阻值之變化，以達到光控制電路的目的，如圖12-2 為本實驗電路，此時 CDS 是在正常的光線照射下工作的，調整R1 使 LED1 剛好由暗轉亮之程度，

因為CDS 之阻值不大，故電源電壓經 CDS、R1 及 R2 的分壓結果，使 Vb1 點有一電位存在，此 Vb1 電壓足以使 Q1 導通，故 Vb2 點之電位必然下降，且 Q2 為 PNP 電晶體，故一旦其 B 極電壓(Vb)下降至低於射極電壓(Vcc)一個 VBE偏壓時，Q2 便也導通了，所以 LED1 便亮了。

圖12-2 CDS 實驗電路

反之，用手遮住 CDS 所受的光時，CDS 之阻值便增加了，促使 Vb1 電壓遽降，一旦 Vb1 小於 0.7V 時，Q1 便截止了，所以 Vb2 電壓便上升了，故Q2 的基極電壓增加，便使 Q2 也跟著截止了，所以 LED1 便跟著滅了，故CDS 受光時，LED1 亮，若 CDS 沒有受光，則 LED1 亦跟著滅了。

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肆﹒實習儀器、設備

1. 主實驗器 KL-62001 2. KL-64009 模板

伍﹒實習步驟與記錄

1. 將 KL-64009 模板置於主實驗器上。

2. 找到光敏電阻 CDS 之兩端接點。

3. 用三用電表歐姆檔測量 CDS 在正常光線下的電阻值為_______歐姆。

4. 用手將 CDS 遮蓋住，其電阻有何變化?_______ (增加或減少)，此時CDS 之電阻值為_______歐姆。

5. 用一個 60W 的燈泡照射到 CDS 上，其電阻值有何變化? _______ (增加或減少)，此時 CDS 之電阻值為_______歐姆。

6. 你能否利用 CDS 設計一個簡單的自動點燈電路嗎。

7. 接上直流電源，並打開主實驗器電源，

8. 將 KL-62001 主實驗器上，SELECT 區，MANUAL/SINGLE CHIP 之MANUAL 接 GND。並將 STATUS DISPLAY & DCV，MODE 切在DCV，RANGE 切在 20V。

9. 調整 R1，使 LED 正好是亮的，此時用電壓表測量電路上之 Vb1、

Vb2、Vo23 三點的電壓值，並將此三值記錄於下表 18-1 中。

10.手遮住 CDS 受光的來源，使 CDS 沒有受到光，此時 LED1 是亮的或減了?並測量 Vb1、Vb2、Vo23 三點的電壓，且記錄於下表中。

狀態 Vb1 點 Vb2 點 Vo23 點 LED1 狀態 CDS 受光

CDS 末受光

11.動動你的頭腦，若把 CDS 與 R1 及 R2 位置互換，則當 CDS 受光時，

LED1 是亮的或是滅的?

12.在本實驗中，在正常的光線下所量得的 CDS 值，大約在百歐姆之間，

有時高達 2KΩ左右，這要視測量時的環境而定。用手遮蓋住 CDS 時，則CDS 值會增加，可能高達數千歐姆之間，若用 60W 的燈泡照射下，則 CDS 值便下降到數十歐姆之間。所以我們可以得知，

CDS 是一種受光控制的電阻，當光線增強時，其電阻會下降，反之

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光線減弱時，其電阻值會增加。

狀態 Vb1 點 Vb2 點 Vo23 點 LED1 狀態 CDS 受光 0.7V 4.15V 2.92V 亮的 CDS 末受光 0.4V 4.98V 0.03V 不亮的

由實驗結果得知，當CDS 受光時，Vb1 有 0.7V，故 Q1 有了偏壓而導通，故 Vb2 點電壓 VB下降，所以 Q2 之 VBE有了 0.85V(Vcc-VB= 5-4.15 = 0.85V)的偏壓而導電，所以有電流流經 LED1，因此 LED1 亮了。

當用手遮住 CDS 的光時，使 CDS 之阻值增加，促使 Vb1 點之電壓下降為 0.4V(因 Vb1 點電壓為 CDS 與 R1 及 R2 串聯分壓的)，此電壓不足以使Q1 導電，故 Vb2 點電壓上升至接近電源電壓，因此 Q2 之偏壓亦不足了，只有0.02V 而已(Vcc-Vb2=5V-4.98V=0.02V)，所以 Q2 被截止了，故LED1 沒有電流流過，因此 LED1 不亮了。

光敏電阻能將光線之強弱轉變為電阻值之變化，這在自動控制上，

用途十分的廣泛，只要學者動動腦，必定可以設計出更多的控制電路。

比如將 LED 改裝為學者學過的繼電器，再利用繼電器的接點去控制其他的電路，如此亦可達到光控的作用了。