CN105206700B - 一种可见光光敏电阻及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可见光光敏电阻及其制作方法，采用稀土氯化物取代CuCl2，通过在光敏层材料CdS、CdSe和CdCl2中添加重量百分比为0.1％的稀土氯化物，稀土氯化物为氯化钬、氯化钕、氯化钆、氯化镝和氯化钐中的一种或者为两种或两种以上的混合物，并调整CdS、CdSe和CdCl2三种材料的配比，稀土氯化物含量很小，不会影响可见光光敏电阻的材料成本，且稀土氯化物和CdS、CdSe和CdCl2三种材料组合在一起可以增加可见光光敏电阻的暗电阻，减小可见光光敏电阻的亮电阻；优点是可以提高可见光光敏电阻的灵敏度，并且稀土氯化物稳定性较高，可见光光敏电阻在老化工艺中不容易产生变化，不会导致可见光光敏电阻其它性能参数降低，可见光光敏电阻老化工艺中稳定性较高，废品率大幅降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种可见光光敏电阻，尤其是涉及一种可见光光敏电阻及其制作方法。
背景技术
可见光光敏电阻主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户、自动照明系统、自动给水装置、机械上的自动保护装置、光电计数器和光电跟踪系统等方面。
现有的可见光光敏电阻通常包括陶瓷基体、光敏层和两个电极，光敏层包覆在陶瓷基体表面，光敏层和陶瓷基体形成光敏电阻主体，两个电极分别安装在光敏电阻主体的两端。光敏电阻在室温条件下，全暗后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。光敏电阻在100Lux光照10秒后测得的电阻值，称为光敏电阻在该光照下的亮电阻；光敏电阻的暗电阻与亮电阻之比为光敏电阻的灵敏度，比值越大，灵敏度越高。灵敏度是光敏电阻的一个重要性能参数。光敏电阻灵敏度的高低主要由其光敏层的性能来决定，而光敏层的材料直接决定了其性能。
可见光光敏电阻的光敏层是将光敏溶液涂在陶瓷基体的表面后高温烧结而形成。传统的可见光光敏电阻的光敏层主要包括CdS(硫化镉)、CdSe(硒化镉)和CdCl2(二氯化镉)三种材料，光敏溶液是由CdS、CdSe和CdCl2三种材料混合后溶解在离子水中得到。传统的光敏电阻的灵敏度已不能满足现代光电控制系统的高精度要求。目前，人们通过在光敏层中添加CuCl2(二氯化铜)材料来提高光敏电阻的暗电阻并降低其亮电阻，从而提高光敏电阻的灵敏度。虽然添加CuCl2材料的方式可以提高光敏电阻的灵敏度，但是由于铜离子存在不稳定性，即一价铜离子和二价铜离子会互相变化，由此将导致光敏电阻在老化工艺后性能参数降低，稳定性较差，突出表现之一为废品率高，达到15％左右。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种灵敏度较高，且在老化工艺中稳定性较高的可见光光敏电阻。
本发明解决上述技术问题之一所采用的技术方案为：一种可见光光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和两个电极，所述的光敏层包覆在所述的陶瓷基体表面，所述的光敏层和所述的陶瓷基体形成可见光光敏电阻主体，两个电极分别安装在所述的可见光光敏电阻主体的两端，所述的光敏层由以下组分组成：
所述的稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物。
稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，所述的稀土氯化物由以下组分组成：
所述的光敏层的厚度为2-5微米。
所述的陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
与现有技术相比，本发明的可见光光敏电阻的优点在于采用稀土氯化物取代CuCl，通过在光敏层材料CdS、CdSe和CdCl2中添加重量百分比为0.1％的稀土氯化物，稀土氯化物为氯化钬、氯化钕、氯化钆、氯化镝和氯化钐中的一种或者为两种以上的混合物，并调整CdS、CdSe和CdCl2三种材料的配比，稀土氯化物含量很小，不会影响可见光光敏电阻的材料成本，且稀土氯化物和CdS、CdSe和CdCl2三种材料组合在一起可以增加可见光光敏电阻的暗电阻，减小可见光光敏电阻的亮电阻，由此提高可见光光敏电阻的灵敏度，并且稀土氯化物的稳定性比Cu离子高，可见光光敏电阻在老化工艺中不容易产生变化，不但不会导致可见光光敏电阻其它性能参数的降低，而且可见光光敏电阻老化工艺中稳定性较高，废品率大幅降低；
当稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，稀土氯化物由以下组分组成：重量百分比为40％-45％的氯化钬、重量百分比为20％-25％的氯化铕、重量百分比为15％-20％的氯化铈以及重量百分比为15％-20％的氯化镥时，可见光光敏电阻的灵敏度可提高50％左右，废品率可控制在5％以内。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种可见光光敏电阻的制作方法，该制作方法制作得到的可见光光敏电阻灵敏度较高，且在老化工艺中稳定性较高。
本发明解决上述技术问题之二所采用的技术方案为：一种可见光光敏电阻的制作方法，包括以下步骤：
①制备陶瓷基体；
②制备光敏溶液：
②-1按照以下配比配置光敏层原料并将各原料混合均匀后得到光敏层混合物：
所述的稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物；
②-2将光敏层混合物溶解在离子水中得到光敏溶液，其中光敏溶液中，光敏层混合物的重量百分比为30％，离子水的重量百分比为70％；
③将光敏溶液喷涂在陶瓷基体的表面，形成光敏层；
④将喷涂后的陶瓷基体在常温常压下静置10-15分钟后，再在380-1300℃高温下烧结15分钟，得到可见光光敏电阻主体；
⑤将两个电极安装在光敏电阻主体两端，得到光敏电阻。
稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，所述的稀土氯化物由以下组分组成：
所述的步骤④之后，所述的步骤⑤之前还包括涂隔离层的步骤，所述的涂隔离层的步骤为：在光敏层的表面喷涂隔离层，隔离层的材料为环氧树脂。
所述的步骤③中将光敏溶液多次喷涂在陶瓷基体的表面，喷涂次数为3-4次，所述的光敏层的厚度为2-5微米。
所述的陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
与现有技术相比，本发明的可见光光敏电阻的制作方法的优点在于在备料过程中采用稀土氯化物取代CuCl，在光敏层材料CdS、CdSe和CdCl2中添加重量百分比为0.1％的稀土氯化物，稀土氯化物为氯化钬、氯化钕、氯化钆、氯化镝和氯化钐中的一种或者为两种以上的混合物，并调整CdS、CdSe和CdCl2三种材料的配比，在配料完成后采用现有成熟的可见光光敏电阻的制备方法即可制备得到光敏电阻，制作工艺简单，稀土氯化物含量很小，不会影响可见光光敏电阻的材料成本，且稀土氯化物和CdS、CdSe和CdCl2三种材料组合在一起可以增加可见光光敏电阻的暗电阻，减小可见光光敏电阻的亮电阻，由此可以提高可见光光敏电阻的灵敏度，并且稀土氯化物的稳定性比Cu离子高，在可见光光敏电阻在老化工艺中不容易产生变化，不但不会导致可见光光敏电阻其它性能参数的降低，而且可见光光敏电阻老化工艺中稳定性较高，废品率大幅降低；
当稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，稀土氯化物由以下组分组成：重量百分比为40％-45％的氯化钬、重量百分比为20％-25％的氯化铕、重量百分比为15％-20％的氯化铈以及重量百分比为15％-20％的氯化镥时，可见光光敏电阻的灵敏度可提高50％左右，废品率可控制在5％以内；
当步骤④之后，步骤⑤之前还包括涂隔离层的步骤，涂隔离层的步骤为：在光敏层的表面喷涂隔离层，隔离层的材料为环氧树脂时，通过隔离层一方面可以消除可见光光敏电阻使用过程中可见光以外的其它光谱，进一步提高可见光光敏电阻的灵敏度，另一方面可以进行防潮保护，提高可见光光敏电阻的使用寿命。
具体实施方式
本发明公开了一种可见光光敏电阻，以下结合实施例对本发明的可见光光敏电阻作进一步详细描述。
实施例一：一种可见光光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和两个电极，光敏层包覆在陶瓷基体表面，光敏层和陶瓷基体形成可见光光敏电阻主体，两个电极分别安装在可见光光敏电阻主体的两端，光敏层由以下组分组成：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物。
实施例二：一种可见光光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和两个电极，光敏层包覆在陶瓷基体表面，光敏层和陶瓷基体形成可见光光敏电阻主体，两个电极分别安装在可见光光敏电阻主体的两端，光敏层由以下组分组成：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物。
本实施例中，稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，所述的稀土氯化物由以下组分组成：
本实施例中，光敏层的厚度为5微米。
本实施例中，陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
实施例三：一种可见光光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和两个电极，光敏层包覆在陶瓷基体表面，光敏层和陶瓷基体形成可见光光敏电阻主体，两个电极分别安装在可见光光敏电阻主体的两端，光敏层由以下组分组成：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物。
本实施例中，稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，所述的稀土氯化物由以下组分组成：
本实施例中，光敏层的厚度为2微米。
本实施例中，陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
实施例四：一种可见光光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和两个电极，光敏层包覆在陶瓷基体表面，光敏层和陶瓷基体形成可见光光敏电阻主体，两个电极分别安装在可见光光敏电阻主体的两端，光敏层由以下组分组成：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物。
本实施例中，稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，所述的稀土氯化物由以下组分组成：
本实施例中，光敏层的厚度为5微米。
本实施例中，陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
实施例五：一种可见光光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和两个电极，光敏层包覆在陶瓷基体表面，光敏层和陶瓷基体形成可见光光敏电阻主体，两个电极分别安装在可见光光敏电阻主体的两端，光敏层由以下组分组成：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物。
本实施例中，稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，所述的稀土氯化物由以下组分组成：
本实施例中，光敏层的厚度为2微米。
本实施例中，陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
本发明还公开了一种上述可见光光敏电阻的制作方法，以下结合实施例对本发明的可见光光敏电阻的制作方法作进一步详细描述。
实施例一：一种可见光光敏电阻的制作方法，包括以下步骤：
①制备陶瓷基体；
②制备光敏溶液：
②-1按照以下配比配置光敏层原料并将各原料混合均匀后得到光敏层混合物：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物；
②-2将光敏层混合物溶解在离子水中得到光敏溶液，其中光敏溶液中，光敏层混合物的重量百分比为30％，离子水的重量百分比为70％；
③将光敏溶液喷涂在陶瓷基体的表面，形成光敏层；
④将喷涂后的陶瓷基体在常温常压下静置10-15分钟后，再在380-1300℃高温下烧结15分钟，得到可见光光敏电阻主体；
⑤将两个电极安装在光敏电阻主体两端，得到光敏电阻。
实施例二：一种可见光光敏电阻的制作方法，包括以下步骤：
①制备陶瓷基体；
②制备光敏溶液：
②-1按照以下配比配置光敏层原料并将各原料混合均匀后得到光敏层混合物：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物；
②-2将光敏层混合物溶解在离子水中得到光敏溶液，其中光敏溶液中，光敏层混合物的重量百分比为30％，离子水的重量百分比为70％；
③将光敏溶液喷涂在陶瓷基体的表面，形成光敏层；
④将喷涂后的陶瓷基体在常温常压下静置10-15分钟后，再在380-1300℃高温下烧结15分钟，得到可见光光敏电阻主体；
⑤将两个电极安装在光敏电阻主体两端，得到光敏电阻。
本实施例中，稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，稀土氯化物由以下组分组成：
本实施例中，步骤④之后，步骤⑤之前还包括涂隔离层的步骤，涂隔离层的步骤为：在光敏层的表面喷涂隔离层，隔离层的材料为环氧树脂。
本实施例中，步骤③中将光敏溶液多次喷涂在陶瓷基体的表面，喷涂次数为3-4次，所述的光敏层的厚度为5微米。
本实施例中，陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
实施例三：一种可见光光敏电阻的制作方法，包括以下步骤：
①制备陶瓷基体；
②制备光敏溶液：
②-1按照以下配比配置光敏层原料并将各原料混合均匀后得到光敏层混合物：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物；
②-2将光敏层混合物溶解在离子水中得到光敏溶液，其中光敏溶液中，光敏层混合物的重量百分比为30％，离子水的重量百分比为70％；
③将光敏溶液喷涂在陶瓷基体的表面，形成光敏层；
④将喷涂后的陶瓷基体在常温常压下静置10-15分钟后，再在380-1300℃高温下烧结15分钟，得到可见光光敏电阻主体；
⑤将两个电极安装在光敏电阻主体两端，得到光敏电阻。
本实施例中，稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，稀土氯化物由以下组分组成：
本实施例中，步骤④之后，步骤⑤之前还包括涂隔离层的步骤，涂隔离层的步骤为：在光敏层的表面喷涂隔离层，隔离层的材料为环氧树脂。
本实施例中，步骤③中将光敏溶液多次喷涂在陶瓷基体的表面，喷涂次数为3-4次，所述的光敏层的厚度为2微米。
本实施例中，陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
实施例四：一种可见光光敏电阻的制作方法，包括以下步骤：
①制备陶瓷基体；
②制备光敏溶液：
②-1按照以下配比配置光敏层原料并将各原料混合均匀后得到光敏层混合物：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物；
②-2将光敏层混合物溶解在离子水中得到光敏溶液，其中光敏溶液中，光敏层混合物的重量百分比为30％，离子水的重量百分比为70％；
③将光敏溶液喷涂在陶瓷基体的表面，形成光敏层；
④将喷涂后的陶瓷基体在常温常压下静置10-15分钟后，再在380-1300℃高温下烧结15分钟，得到可见光光敏电阻主体；
⑤将两个电极安装在光敏电阻主体两端，得到光敏电阻。
本实施例中，稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，稀土氯化物由以下组分组成：
本实施例中，步骤④之后，步骤⑤之前还包括涂隔离层的步骤，涂隔离层的步骤为：在光敏层的表面喷涂隔离层，隔离层的材料为环氧树脂。
本实施例中，步骤③中将光敏溶液多次喷涂在陶瓷基体的表面，喷涂次数为3-4次，所述的光敏层的厚度为5微米。
本实施例中，陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
实施例五：一种可见光光敏电阻的制作方法，包括以下步骤：
①制备陶瓷基体；
②制备光敏溶液：
②-1按照以下配比配置光敏层原料并将各原料混合均匀后得到光敏层混合物：
稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物；
②-2将光敏层混合物溶解在离子水中得到光敏溶液，其中光敏溶液中，光敏层混合物的重量百分比为30％，离子水的重量百分比为70％；
③将光敏溶液喷涂在陶瓷基体的表面，形成光敏层；
④将喷涂后的陶瓷基体在常温常压下静置10-15分钟后，再在380-1300℃高温下烧结15分钟，得到可见光光敏电阻主体；
⑤将两个电极安装在光敏电阻主体两端，得到光敏电阻。
本实施例中，稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，稀土氯化物由以下组分组成：
本实施例中，步骤④之后，步骤⑤之前还包括涂隔离层的步骤，涂隔离层的步骤为：在光敏层的表面喷涂隔离层，隔离层的材料为环氧树脂。
本实施例中，步骤③中将光敏溶液多次喷涂在陶瓷基体的表面，喷涂次数为3-4次，光敏层的厚度为2微米。本实施例中陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
将采用本发明的制作方法制作的可见光光敏电阻与采用现有技术的方法制作的可见光光敏电阻进行性能测试，在25℃常温下老化10天后，分别加100V、150V、200V电压，测量无光下的暗电阻和100Lux光照射10秒后的亮电阻，两者性能测试结果对照表如下表1所示：
表1
分析表1中的数据可知，由表中数据分析可知，本发明的制作方法制作的可见光光敏电阻相对于现有技术的制作方法制作的可见光光敏电阻，其灵敏度提高了50％，且老化后稳定性高，废品率由15％或者15％以上降到低于5％。除灵敏度、稳定性以外，光敏电阻的其它性能未受影响。
Claims (9)
1.一种可见光光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和两个电极，所述的光敏层包覆在所述的陶瓷基体表面，所述的光敏层和所述的陶瓷基体形成可见光光敏电阻主体，两个电极分别安装在所述的可见光光敏电阻主体的两端，其特征在于所述的光敏层由以下组分组成：
所述的稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种可见光光敏电阻，其特征在于稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，所述的稀土氯化物由以下组分组成：
3.根据权利要求1所述的一种可见光光敏电阻，其特征在于所述的光敏层的厚度为2-5微米。
4.根据权利要求1所述的一种可见光光敏电阻，其特征在于所述的陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
5.一种权利要求1所述的一种可见光光敏电阻的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
①制备陶瓷基体；
②制备光敏溶液：
②-1按照以下配比配置光敏层原料并将各原料混合均匀后得到光敏层混合物：
所述的稀土氯化物为氯化铕、氯化铈和氯化镥中的一种或者为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥中两种以上的混合物；
②-2将光敏层混合物溶解在离子水中得到光敏溶液，其中光敏溶液中，光敏层混合物的重量百分比为30％，离子水的重量百分比为70％；
③将光敏溶液喷涂在陶瓷基体的表面，形成光敏层；
④将喷涂后的陶瓷基体在常温常压下静置10-15分钟后，再在380-1300℃高温下烧结15分钟，得到可见光光敏电阻主体；
⑤将两个电极安装在光敏电阻主体两端，得到光敏电阻。
6.根据权利要求5所述的一种可见光光敏电阻的制作方法，其特征在于稀土氯化物为氯化钬、氯化铕、氯化铈和氯化镥的混合物，所述的稀土氯化物由以下组分组成：
7.根据权利要求5所述的一种可见光光敏电阻的制作方法，其特征在于所述的步骤④之后，所述的步骤⑤之前还包括涂隔离层的步骤，所述的涂隔离层的步骤为：在光敏层的表面喷涂隔离层，隔离层的材料为环氧树脂。
8.根据权利要求5所述的一种可见光光敏电阻的制作方法，其特征在于所述的步骤③中将光敏溶液多次喷涂在陶瓷基体的表面，喷涂次数为3-4次，所述的光敏层的厚度为2-5微米。
9.根据权利要求5所述的一种可见光光敏电阻的制作方法，其特征在于所述的陶瓷基体由纯度为93％以上的三氧化二铝制备而成。
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