Światło jest formą promieniowania elektromagnetycznego. Widmo elektromagnetyczne jest podzielone na wiele pasm, z których światło zwykle odnosi się do widma widzialnego. Ale w fizyce promienie gamma, promienie rentgenowskie, mikrofale i fale radiowe są również uważane za światło. Widmo światła widzialnego ma długości fal w zakresie 400-700 nanometrów, leżące pomiędzy widmem promieniowania podczerwonego a widmem ultrafioletowym. Światło przenosi energię w postaci fotonów. Kiedy te fotony stykają się z innymi cząstkami, energia jest przenoszona w wyniku zderzenia. Korzystając z tej zasady światła, wiele przydatnych produktów, takich jak Fotodiody , Fotorezystory, panele słoneczne itp.… Zostały wynalezione.

Co to jest fotorezystor?

Fotorezystor

“jak sprawdzić czy kondensator jest dobry ”

Światło ma naturę dualności Fala-cząstka. Co oznacza, że światło ma charakter zarówno cząsteczkowy, jak i falowy. Kiedy zapala się światło półprzewodnik W materiale fotony obecne w świetle są absorbowane przez elektrony i pobudzane do pasm o wyższej energii.

Fotorezystor to rodzaj zależnego od światła rezystora, który zmienia swoje wartości rezystancji w zależności od padającego na niego światła. Te fotorezystory mają tendencję do zmniejszania wartości swojej rezystancji wraz ze wzrostem natężenia padającego światła.

Wystawa fotorezystorów fotoprzewodnictwo . Są to urządzenia mniej światłoczułe w porównaniu z fotodiodami i fototranzystorami. Fotorezystywność fotorezystora zmienia się wraz ze zmianą temperatury otoczenia.

Zasada działania

Fotorezystor nie ma złącza P-N, tak jak fotodiody. Jest to element pasywny. Są one wykonane z materiałów półprzewodnikowych o wysokiej rezystancji.

Kiedy światło pada na fotorezystor, fotony są absorbowane przez materiał półprzewodnikowy. Energia z fotonu zostaje pochłonięta przez elektrony. Kiedy te elektrony zdobędą wystarczającą energię, aby zerwać wiązanie, wskakują w pasmo przewodnictwa. Z tego powodu zmniejsza się rezystancja fotorezystora. Wraz ze spadkiem rezystancji wzrasta przewodnictwo.

W zależności od rodzaju materiału półprzewodnikowego użytego na fotorezystor, ich zakres rezystancji i czułość są różne. W przypadku braku światła fotorezystor może mieć wartości rezystancji w megaomach. A w obecności światła jego rezystancja może spaść do kilkuset omów.

Rodzaje fotorezystorów

W zależności od właściwości materiału półprzewodnikowego użytego do zaprojektowania fotorezystora dzieli się je na dwa typy - fotorezystory zewnętrzne i wewnętrzne. Te półprzewodniki reagują różnie w różnych warunkach długości fali.

Fotorezystory wewnętrzne są projektowane przy użyciu materiału półprzewodnikowego Intrinsic. Te wewnętrzne półprzewodniki mają własne nośniki ładunku. W ich paśmie przewodnictwa nie ma wolnych elektronów. Zawierają dziury w paśmie walencyjnym.

Tak więc, aby wzbudzić elektrony obecne w wewnętrznym półprzewodniku, od pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa, należy zapewnić wystarczającą energię, aby mogły przejść przez całą przerwę wzbronioną. Dlatego do wyzwolenia urządzenia potrzebujemy fotonów o wyższej energii. W związku z tym fotorezystory Intrinsic są przeznaczone do wykrywania światła o wyższej częstotliwości.

Z drugiej strony zewnętrzne półprzewodniki powstają w wyniku domieszkowania zanieczyszczeń wewnętrznych półprzewodników. Zanieczyszczenia te zapewniają wolne elektrony lub dziury do przewodzenia. Te wolne przewodniki leżą w paśmie energii bliżej pasma przewodnictwa. Zatem niewielka ilość energii może spowodować, że wskoczą w pasmo przewodnictwa. Zewnętrzne fotorezystory są używane do wykrywania światła o większej długości fali i niższej częstotliwości.

Im większe natężenie światła, tym większy spadek rezystancji fotorezystora. Czułość fotorezystorów zmienia się wraz z długością fali zastosowanego światła. Gdy nie ma wystarczającej długości fali, wystarczy uruchomić urządzenie, urządzenie nie reaguje na światło. Zewnętrzne fotorezystory mogą reagować na fale podczerwone. Fotorezystory wewnętrzne mogą wykrywać fale świetlne o wyższej częstotliwości.

Symbol fotorezystora

Fotorezystory służą do sygnalizowania obecności lub braku światła. Jest również napisany jako LDR. Zwykle składają się one z płyt Cds, Pbs, Pbse itp. Urządzenia te są wrażliwe na zmiany temperatury. Dlatego nawet przy stałym natężeniu światła można zauważyć zmianę rezystancji w fotorezystorach.

Zastosowania fotorezystora

Rezystancja fotorezystora jest nieliniową funkcją natężenia światła. Fotorezystory nie są tak wrażliwe na światło jak fotodiody czy fototranzystory. Niektóre z zastosowań fotorezystorów są następujące:

Są używane jako czujniki światła.
Służą do pomiaru natężenia światła.
Mierniki światła nocnego i światła fotograficznego wykorzystują fotorezystory.
Ich właściwość latencji jest wykorzystywana w kompresorach audio i czujnikach zewnętrznych.
Fotorezystory można również znaleźć w budzikach, zegarach zewnętrznych, słonecznych lampach ulicznych itp.
Astronomia w podczerwieni i spektroskopia w podczerwieni również wykorzystują fotorezystory do pomiaru obszaru widmowego w średniej podczerwieni.

Projekty oparte na fotorezystorach

Fotorezystory były poręcznym urządzeniem dla wielu hobbystów. Dostępnych jest wiele nowych artykułów naukowych i projektów elektronicznych opartych na fotorezystorach. Fotorezystory znalazły nowe zastosowania w medycynie, technologii wbudowanej i astronomii. Niektóre z projektów zaprojektowanych przy użyciu fotorezystora są następujące:

Fotometr zbudowany na bazie fotorezystora i jego zastosowanie w kryminalistycznej analizie barwników.
Integracja biokompatybilnej organicznej pamięci rezystancyjnej i fotorezystora do noszenia w aplikacjach wykrywania obrazu.
Synchronizacja fotobramki ze smartfonem.
Projekt i wykonanie prostego podwójnego obwodu sterującego akustycznie.
System wykrywania lokalizacji źródła światła.
Mobilny robot włączany dźwiękiem i sterowany kierunkowo przez zewnętrzne źródło światła.
Projekt systemu monitoringu typu open source do analizy termodynamicznej budynków i instalacji.
Zabezpieczenie przed przegrzaniem.
Urządzenie do wykrywania promieniowania elektromagnetycznego.
Automatyczna dwuosiowa kosiarka do trawy zasilana energią słoneczną do zastosowań rolniczych.
Mechanizm wykrywania zmętnienia wody za pomocą diod LED w systemie monitorowania na miejscu.
Klawiatura świecąca indukowana światłem została zaprojektowana przy użyciu fotorezystorów.
Nowatorski zamek elektroniczny wykorzystujący kod Morse'a oparty na internecie rzeczy.
System oświetlenia ulicznego dla inteligentnych miast wykorzystujący fotorezystory.
Śledzenie urządzeń interwencyjnych MRI za pomocą sterowanych komputerowo wykrywalnych markerów.
Są one używane w roletach aktywowanych światłem.
Fotorezystory są również używane do automatycznej kontroli kontrastu i jasności w telewizorach i smartfonach.
Do projektowania przełączników zbliżeniowych stosuje się fotorezystory.

W związku z zakazem stosowania kadmu w Europie stosowanie fotorezystorów Cds i Cdse jest ograniczone. Fotorezystory można łatwo zaimplementować i połączyć z mikrokontrolerami.

Urządzenia te są dostępne na rynku jako czujniki IC. Są dostępne jako czujniki światła otoczenia, czujniki światła do czujników cyfrowych, LDR itp. Niektóre z popularnych produktów to czujnik światła OPT3002, pasywny czujnik światła LDR itp. Charakterystyki elektryczne, specyfikacje itp. OPT3002 można znaleźć w arkusz danych dostarczony przez Texas Instruments. Czy możemy zastosować fotorezystory jako alternatywę dla fotodiod? Jaka jest różnica?