光敏电阻在照相机电子快门的应用

    0 引言

    光敏电阻属半导体光敏器件 ，除具体积小、坚固耐用、价格低廉、光谱响应范围宽等优点外 ，在高温、多湿的恶劣环境下 ，还能保持高度的稳定性和可靠性 ，可广泛应用于照相机电子快门 ，太阳能庭院灯 ，草坪灯等光自动开关控制领域[1]。

    在照相机中 ，电子快门的原理是通过电子测光 ，获取外界光线参数 ，自动选取光圈值和快门速度 ，以控制最佳爆光量。本文主要对光电传感器光敏电阻构成的照相机电子快门的工作原理进行介绍和分析[2]。

    1 光敏电阻的特性

    在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极 ，便构成光敏电阻。当光敏电阻两端加上适当的偏置电压 Ubb后，便有电流 Ip 流过。改变照射到光敏电阻上的光度量（如照度），发现流过光敏电阻的电流 Ip 发生变化 ，说明光敏电阻的阻值随照度变化。电阻随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏 ，这个特性称为光敏电阻的光电特性。

    光敏电阻在弱辐射到强辐射的作用下表现出不同的光电特性（线性与非线性），它的光电特性可用在“恒定电压”作用下流过光敏电阻的电流 Ip 与作用到光敏电阻上的光照度 E 的关系曲线来描述 ，当照度很低时 ，曲线近似为线性 ；随照度的增高，线性关系变坏，当照度变得很高时，曲线近似为抛物线形。

    在恒定的电压的作用下 ，流过光敏电阻的光电流 Ip 为 ：

    式中 Sg 为光电导灵敏度 ，E 为光敏电阻的照度 ，γ 为光电转换因子。光电转换因子在弱辐射作用的情况下为（1γ=1），随着入射辐射的增强 ，γ 值减小 ，当入射辐射很强时 γ 值降低到 0.5。

    光敏电阻的光谱特性多用相对灵敏度与波长的关系曲线表示。从这种曲线中可以直接看出灵敏范围、峰值波长位置和各波长下灵敏度的相对关系。由该关系曲线我们可以得到 ，CdS材料制成的光敏电阻的光谱响应很接近人眼的视觉响应 ，因此可用于与人眼有关的仪器 ，例如照相机电子快门、照度计、光度计等。本文正是利用此特性来设计照相机的电子快门的。

    2 照相机电子快门

    图 3 为利用光敏电阻构成的照相机自动曝光的控制电路 ，也可称为照相机电子快门。电子快门的测光器件常采用与人眼光谱响应接近的硫化镉光敏电阻。照相机曝光控制电路是由光敏电阻 R、开关 S 和电容 C 构成的充电电路，时间检出电路（电压比较器），晶体管 VT 构成的驱动放大电路 ，电磁铁 M 带动的开门叶片（执行单元）等组成。