感測器與訊號調理

光敏電阻(LDR)

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光敏電阻是最簡單的光感測器:一顆「越亮、電阻越低」的電阻。黑暗中它的電阻極大——數百千歐甚至數兆歐。照上光,電阻便驟降到數百歐姆。沒有接面、沒有極性、沒什麼好搞錯:它就是一顆受光控制的電阻,直接丟進分壓器即可。

它內部是一層對光敏感的半導體,經典材料是硫化鎘(CdS),以鋸齒狀印在兩個接點之間。光子釋放出載子、使材料更導電,於是電阻隨光升高而下降——擺幅很大,由暗到亮常達千倍。這關係遠非線性:電阻大致依光照度的冪次律變化,所以光加倍並不會讓電阻減半。使用時把它與一顆固定電阻組成分壓器、讀分壓點電壓;固定電阻取在你最在乎的那個光照度下、接近 LDR 的電阻值,分壓器在那裡最靈敏。

為何重要:光敏電阻便宜、極簡、又寬容,所以充斥於小夜燈、路燈開關、舊式相機與手機亮度感測,以及無數初學專案。誠實的提醒:它慢(反應要數十毫秒,對快速光脈衝無用)、反應強烈非線性且各顆差異大、會隨溫度漂移,而且經典的 CdS 型含鎘——一種有毒重金屬,如今在許多產品中受限。當你需要速度、線性或精度時,改用光二極體——但若只是要分辨「亮或暗」,光敏電阻很難被打敗。

一顆光敏電阻在黑暗中讀 1 MΩ、在明亮室內讀 5 kΩ。把它放在 10 kΩ 電阻之上、接 5 V。黑暗時分壓點為 5 V times 10k/(1000k+10k) = 約 0.05 V(接近接地);明亮時升到 5 V times 10k/(5k+10k) = 約 3.3 V。在分壓點接一個比較器,就成了自動小夜燈。

越亮、電阻越低——分壓器把它變成可用的電壓。

光敏電阻又慢又非線性,而常見的 CdS 型含有毒的鎘、在許多地區受限。它適合粗略的明暗偵測,但若要速度、線性或精度,請用光二極體。

又称
LDRphotoresistorCdS cell光導電阻光阻