摘要：本文重点介绍光敏Z-元件、磁敏Z-元件的特性、典型应用电路、设计方法和应用示例，供广大用户利用光、磁敏Z-元件进行应用开发时参考。

关健词：Z-元件、光敏Z-元件、磁敏Z-元件、传感器

一、前言

光敏Z-元件是Z-半导体敏感元件产品系列中[3]重要品种之一。它具有与温敏Z-元件相似的伏安特性，该元件也具有应用电路极其简单、体积小、输出幅值大、灵敏度高、功耗低、抗干扰能力强等特点。能提供模拟、开关和脉冲频率三种输出信号供用户选择。用它开发出的三端数字传感器，不需要前置放大器、A/D或V/F变换器，就能与计算机直接通讯。该元件的技术参数符合QJ/HN002-1998的有关规定。

磁敏Z-元件是Z-半导体敏感元件产品系列中[3]第三个重要品种。它具有与温敏Z-元件相似的伏安特性，该元件体积小，应用电路极其简单，在磁场的作用下，能输出模拟信号、开关信号和脉冲频率信号，而且输出信号的幅值大、灵敏度高、抗干扰能力强。

光敏、磁敏Z-元件及其三端数字传感器，通过光、磁的作用，可实现对物理参数的测量、控制与报警。

二、光敏Z-元件及其技术参数




图1电路符号与伏安特性

1．光敏Z-元件的结构、电路符号及命名方法

光敏Z-元件是一种经过重掺杂而形成的特种PN结，是一种正、反向伏安特性不对称的两端有源元件。
表1、光敏Z-元件的分档代号与技术参数

名称
符号
单位
阈值电压分档代号
测试条件

T=20°C或25°C

10
20
30
31

阈值电压
Vth
V
<10
10~20
20~30
>30
RL=5kW

阈值电流
Ith
mA
£1
£15
£2
£3
RL=5kW

导通电压
Vf
V
£5
£10
£15
£20
RL=5kW

反向电流
IR
mA
£45
£45
£45
£45
E=25V

允许功耗
PM
mW
100
100
100
100


转换时间
t
ms
20
20
20
20


阈值灵敏度
Sth
mV/100lx
-80
-120
-150
-200
RL=5kW

阈值灵敏度温漂
DTth
/100lx×°C×FS
>-4
RL=5kW

M1区灵敏度
SM1
mV/100lx
200
250
300
350
RL=Vth/Ith

M1区灵敏度温漂
DTM1
/100lx×°C×FS
>-3
RL=Vth/Ith

反向灵敏度
SR
mV/100lx
>800
E=25V

反向灵敏度温漂
DTR
/100lx×°C×FS
>-1
RL=510kW


图1（a）为结构示意图，图1（b）为电路符号。元件引脚有标记的或尺寸较长的为“ ”极。




该元件的命名方法分国内与国际两种：

国内命名法：



国际命名法



响应波长代号：

1—0.4~1.2mm
2—0.2~1.2mm。

2．光敏Z-元件的伏安特性曲线

图1（d）为光敏Z-元件的的伏安特性曲线。在第一象限，OP段M1区为高阻区（几十千欧~几百千欧）。pf段M2区为负阻区，fm段M3区为低阻区（几十千欧~几百千欧）。其中Vth叫阈值电压，表示在T(℃)时Z-元件两端电压的最大值。Ith叫阈值电流，是Z-元件与Vth对应的电流。Vf叫导通电压，是M3区电压的最小值。If叫导通电流，是对应Vf的电流，也是M3区电流的最小值。在第三象限为反向特性，反向电流IR是在无光照时反向电压VR为25V时测量的，其值（微安级）很小。

3．光敏Z-元件的分档代号与技术参数

光敏Z-元件的分档代号与技术参数见表1。其分档代号按Vth值的大小排列。型号分二种，按其响应波长分。目前产品波长代号皆为1。

三、光敏Z-元件的光敏特性

1．无光照时光敏Z-元件正、反向伏安特性的测量

用遮光罩把光敏Z-元件罩上，即在无光照的情况下，利用图1(c)特性测量电路测量其正、反向伏安特性，测量电路与方法与温敏Z-元件相同[6]。

2．光敏Z-元件正向光敏特性

把Z-元件接在正向特性测量电路上，Z-元件放置在可变照度的光场中。测量时照度由小到大，每次递增100lx，用数字照度计校准，然后测量Z-元件的正向特性，记录不同照度时的Vth、Ith、Vf。从测试可知，光敏Z-元件的阈值点P(Vth,Ith)随着照度的增加，一直向左偏上方向移动如图2(a)，Vth随光照增加而增大，Vf变化较小。Vth、Ith与照度L的关系参看图3。

光敏Z-元件的正向特性还具有光生伏特现象，Z-元件的“正”极即光生伏特的“ ”极。目前，光生伏特饱和电动势为200mV左右，短路电

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