Lumina este o formă de radiație electromagnetică. Spectrul electromagnetic este împărțit în multe benzi din care Lumina se referă de obicei la Spectrul Vizibil. Dar în fizică razele gamma, razele X, microundele și undele radio sunt, de asemenea, considerate ca Lumina. Spectrul de lumină vizibilă are lungimi de undă cuprinse între 400-700 nanometri, situându-se între spectrul de raze infraroșii și spectrul ultraviolet. Lumina transportă energie sub formă de fotoni. Când acești fotoni vin în contact cu alte particule, energia este transferată din cauza coliziunii. Folosind acest principiu al luminii, multe produse utile precum Fotodiodele Au fost inventate fotorezistoare, panouri solare, etc.

Ce este un fotorezistor?

Fotorezistor

“cum funcționează telecomanda TV ”

Lumina are natura dualității undă-particulă. Ceea ce înseamnă că lumina are atât natură asemănătoare particulelor, cât și asemănătoare undelor. Când lumina cade semiconductor material, fotonii prezenți în lumină sunt absorbiți de electroni și se excită la benzile cu energie mai mare.

Un fotorezistor este un tip de rezistență dependentă de lumină care își variază valorile de rezistență pe baza luminii incidente de pe el. Acești fotorezistenți tind să-și scadă valorile de rezistență odată cu creșterea intensității luminii incidente.

Fotorezistenți expun fotoconductivitate . Acestea sunt mai puțin dispozitive foto-sensibile în comparație cu fotodiodele și fototranzistori. Fotorezistivitatea unui fotorezistor variază în funcție de schimbarea temperaturii ambiante.

Principiul de funcționare

Fotorezistorul nu are o joncțiune P-N ca fotodiodele. Este o componentă pasivă. Acestea sunt alcătuite din materiale semiconductoare de înaltă rezistență.

Când lumina este incidentă pe fotorezistor, fotonii sunt absorbiți de materialul semiconductor. Energia din foton este absorbită de electroni. Când acești electroni dobândesc suficientă energie pentru a rupe legătura, ei sar în banda de conducție. Datorită acestui fapt, rezistența fotorezistorului scade. Odată cu scăderea rezistenței, conductivitatea crește.

În funcție de tipul de material semiconductor utilizat pentru fotorezistor, gama de rezistență și sensibilitatea lor diferă. În absența luminii, fotorezistorul poate avea valori de rezistență în megaohmi. Și în timpul prezenței luminii, rezistența sa poate scădea la câteva sute de ohmi.

Tipuri de fotorezistoare

În funcție de proprietățile materialului semiconductor utilizat pentru proiectarea unui fotorezistor, acestea sunt clasificate în două tipuri - fotorezistoare extrinseci și intrinseci. Acești semiconductori reacționează diferit în condiții de lungime de undă diferite.

Fotorezistoarele intrinseci sunt proiectate folosind material semiconductor intrinsec. Acești semiconductori intrinseci au proprii purtători de încărcare. Nu sunt prezenți electroni liberi în banda lor de conducere. Conțin găuri în banda de valență.

Deci, pentru a excita electronii prezenți într-un semiconductor intrinsec, de la banda de valență la banda de conducție, ar trebui asigurată suficientă energie astfel încât să poată traversa întreaga bandă. Prin urmare, avem nevoie de fotoni cu energie mai mare pentru a declanșa dispozitivul. Prin urmare, fotorezistoarele intrinseci sunt proiectate pentru detectarea luminii cu frecvență mai mare.

Pe de altă parte, semiconductorii extrinseci sunt formați prin doparea semiconductoarelor intrinseci cu impurități. Aceste impurități oferă electroni liberi sau găuri pentru conducere. Acești conductori liberi se află în banda de energie mai aproape de banda de conducție. Astfel, o cantitate mică de energie îi poate determina să sară în banda de conducție. Fotorezistoarele extrinseci sunt utilizate pentru detectarea lungimii de undă mai mari și a luminii cu frecvență mai mică.

Cu cât este mai mare intensitatea luminii, cu atât este mai mare căderea de rezistență a fotorezistorului. Sensibilitatea fotorezistoarelor variază în funcție de lungimea de undă a luminii aplicate. Când nu există o lungime de undă suficientă, dispozitivul declanșează suficient, dispozitivul nu reacționează la lumină. Fotorezistenții extrinseci pot reacționa la undele infraroșii. Fotorezistoarele intrinseci pot detecta unde de lumină cu frecvență mai mare.

Simbolul fotorezistorului

Fotorezistor-Simbol

Fotorezistoarele sunt folosite pentru a indica prezența sau absența luminii. De asemenea, este scris ca LDR. Acestea sunt de obicei formate din CD-uri, Pbs, Pbse, etc ... Aceste dispozitive sunt sensibile la schimbările de temperatură. Deci, chiar și atunci când intensitatea luminii este menținută constantă, schimbarea rezistenței poate fi văzută în fotorezistoare.

Aplicații ale fotorezistorului

Rezistența fotorezistorului este o funcție neliniară a intensității luminii. Fotorezistenții nu sunt la fel de sensibili la lumină ca fotodiodele sau fototransistorii. Unele dintre aplicațiile fotorezistoarelor sunt următoarele:

Acestea sunt utilizate ca senzori de lumină.
Acestea sunt folosite pentru a măsura intensitatea luminii.
Lumina de noapte și fotometrele folosesc fotorezistoare.
Proprietatea lor de latență este utilizată la compresoarele audio și la detectarea exterioară.
Fotorezistoarele pot fi găsite și în ceasuri cu alarmă, ceasuri de exterior, veioze solare etc.
Astronomia în infraroșu și spectroscopia în infraroșu folosesc, de asemenea, fotorezistoare pentru măsurarea regiunii spectrale în infraroșu mediu.

Proiecte bazate pe rezistențe fotorezistente

Fotorezistenții au fost un dispozitiv la îndemână pentru mulți pasionați. Sunt disponibile multe lucrări noi de cercetare și proiecte electronice bazate pe rezistențe fotorezistente. Fotorezistenții au găsit noi aplicații în domeniile medical, încorporat și astronomic. Unele dintre proiectele proiectate folosind fotorezistor sunt următoarele:

“tranzistor pnp ca întrerupător ”

Fotometru bazat pe un fotometru construit de elevi și aplicarea acestuia în analiza criminalistică a coloranților.
Integrarea memoriei organice rezistive biocompatibile și a fotorezistorului pentru aplicații portabile de detectare a imaginii.
Cronometrarea fotografiilor cu un smartphone.
Proiectarea și implementarea circuitului simplu de control dublu acustic optic.
Sistem pentru detectarea localizării sursei de lumină.
Robotul mobil este pornit de sunet și controlat în mod direcțional de o sursă de lumină externă.
Proiectarea unui sistem de monitorizare open-source pentru analiza termodinamică a clădirilor și sistemelor.
Dispozitiv de protecție împotriva supraîncălzirii.
Dispozitiv pentru detectarea radiațiilor electromagnetice.
Mașină de tuns iarba automată cu energie solară cu două axe pentru aplicații agricole.
Mecanism de detectare a turbidității apei folosind LED pentru un sistem de monitorizare in situ.
Tastatura luminoasă indusă de lumină este proiectată folosind fotorezistoare.
Blocare electronică nouă folosind cod morse bazat pe internetul obiectelor.
Sistem de iluminat stradal pentru orașe inteligente care utilizează fotorezistoare.
Urmărirea dispozitivelor de intervenție RMN cu markere detunabile controlate de computer.
Acestea sunt utilizate în jaluzelele activate de lumină.
Fotorezistoarele sunt, de asemenea, utilizate pentru controlul automat al contrastului și luminozității în televizoare și smartphone-uri.
Pentru proiectarea comutatoarelor de proximitate se utilizează fotorezistoare.

Datorită interzicerii cadmiului în Europa, utilizarea fotorezistoarelor CD și Cdse este restricționată. Fotorezistoarele pot fi ușor implementate și interfațate cu microcontrolere.

Aceste dispozitive sunt disponibile pe piață sub formă de senzori IC. Sunt disponibile ca senzori de lumină ambientală, senzori de lumină la digitală, LDR, etc. Unele dintre produsele utilizate în mod popular sunt senzor de lumină OPT3002, senzor de lumină pasivă LDR, etc. Caracteristicile electrice, specificațiile etc. ale OPT3002 fișa tehnică furnizată de Texas Instruments. Putem folosi fotorezistoarele ca alternativă pentru fotodiodele? Ce face diferența?