Вичерпний посібник з фоторезисторів: Символи, схеми та відмінності матеріалів

У статті наведено основні характеристики та принципи роботи фоторезистора, включаючи принципи його роботи та конструкції. Існує три типи фоторезисторів: ультрафіолетові фоторезистори, інфрачервоні фоторезистори та фоторезистори видимого світла. Фоторезистор використовується у двох основних областях: у схемах димування та вимикачах світла.

Світлозалежні резистори (LDR): Принцип роботи.

Існує три типи фоторезисторів: ультрафіолетові фоторезистори, інфрачервоні фоторезистори та фоторезистори видимого світла. Зазвичай використовуються такі матеріали, як сульфід кадмію, селен, сульфід алюмінію, сульфід свинцю та сульфід вісмуту. Принцип роботи фоторезистора ґрунтується на внутрішньому фотоелектричному ефекті. Фоточутливі резистори виготовляються закріпленням висновків електродів на обох кінцях напівпровідникового фоточутливого матеріалу в прозорому корпусі трубки. Фоторезистор використовується у двох областях: у схемах регулювання яскравості та у вимикачах світла.

Малюнок 1. Фоторезистор.

Фоторезистор також відомий як світлозалежний резистор (скорочено LDR) або фотопровідник. Зазвичай використовуються такі матеріали, як сульфід кадмію, селен, сульфід алюмінію, сульфід свинцю та сульфід вісмуту. Ці виробничі матеріали мають унікальну властивість: при опроміненні світлом певної довжини хвилі значення опору швидко зменшується. Це пов'язано з тим, що всі носії, що генеруються світлом, беруть участь у процесі провідності і під впливом зовнішнього електричного поля зазнають дрейфового руху.Опір фоторезистора швидко зменшується в міру того, як електрони переміщуються до позитивного полюса джерела живлення, а дірки - негативного.

Фоторезистор - це спеціалізований резистор, виготовлений з використанням напівпровідникових матеріалів, таких як сірчисті або селенисті прокладки. Принцип його роботи заснований на внутрішньому фотоелектричному ефекті. значення опору досягає 1KΩ. до світла. Без світла фоторезистор знаходиться у високоомному стані з темновим опором до 1,5 МΩ.

Фоторезистор - це тип резистора, в якому використовується фотопровідний ефект напівпровідника для зміни його опору в залежності від інтенсивності падаючого світла. Опір збільшується. Ми також пропонуємо інший тип фоторезисторів. опір зменшується. І навпаки, коли інтенсивність падаючого світла висока, опір збільшується.

Фоторезистори зазвичай використовуються для вимірювання освітленості, управління світлом та фотоелектричного перетворення (перетворення змін світла на зміни електрики) Поширеним фоторезистором є сульфід-кадмієвий фоторезистор, виготовлений з напівпровідникового матеріалу.Чутливість фоторезистора до світла (тобто його спектральні характеристики) дуже близька до реакції ока на видиме світло (0,4 ~ 0,76) мкм. При розробці схеми управління світлом як джерело світла, що управляє, використовується світло ламп розжарювання (маленьких електричних кульок) або природне світло, що значно спрощує конструкцію.

ІІ. Технічні характеристики

Як правило, фоторезистори виготовляються у вигляді листів, щоб підвищити їх світлопоглинаючі здібності. При дії світла на напівпровідникову пластину (фоточутливий шар) утворюється електронно-діркова пара, що дозволяє їй брати участь у провідності та збільшувати струм у ланцюзі. Для досягнення високої чутливості на електроді фоторезистора часто використовується гребінчастий малюнок, який створюється шляхом парового осадження металу, такого як золото або індій, на фотопровідну плівку під певною маскою. Наступна схема ілюструє типову структуру фоторезистора.

Малюнок 2. Структура загального фоторезистора.

Фоторезистор зазвичай складається з фоточутливого шару, скляної підкладки (або вологонепроникної плівки зі смоли) та електродів. На схемі фоторезистори позначаються літерами "R" або "RL", "RG", які є символами фоторезисторів, що використовуються для позначення їх функції як світлочутливих резисторів. .

Фоторезистор складається з сульфіду кадмію (CdS). Найчастіше цей компонент позначається абревіатурою CdS фоторезистор, широко відомою завдяки світлочутливим властивостям. Продукт доступний у двох варіантах упаковки: епоксидна смола та метал. Обидва варіанти є провідними (DIP).Фоторезистори в епоксидній упаковці випускаються діаметром 3 мм, 4 мм, 5 мм, 7 мм, 11 мм, 12 мм, 20 мм та 25 мм відповідно до діаметра керамічної підкладки. .

ІІІ. Параметри та характеристики

Фоторезистор ділиться на три типи залежно від спектральних характеристик: ультрафіолетове, інфрачервоне та видиме світло.

1. Основні параметри такі:

(1) Фотострум і яскравий опір. За наявності певної прикладеної напруги струм, що протікає, називається фотострумом. Це відбувається у відповідь на опромінення світлом, а відношення прикладеної напруги до фотоструму називається яскравим опором, який зазвичай виражається числом "100LX".

(2) Темновий струм та темновий опір. За відсутності світла у фоторезистори виникає так званий темновий струм. Відношення прикладеної напруги до темнового струму називається темновим опором і зазвичай виражається як "0LX". Цей вимір проводиться за допомогою вимірювача освітленості, яке одиницею є люкс-лкс.

(3) Чутливість Чутливість відноситься до відносної зміни величини опору (темного опору), коли фоторезистор не освітлений світлом, і величини опору (яскравого опору), коли він освітлений світлом.

(4) Спектральний відгук. Спектральний відгук також відомий як спектральна чутливість, яка відноситься до чутливості фоторезистора при дії монохроматичного світла з різною довжиною хвилі. Побудувавши графік чутливості при різних довжинах хвиль, можна отримати криву, що представляє спектральний відгук.

(5) Характеристики освітленості Характеристики освітленості належать до електричного сигналу, який видається фоторезистором залежно від освітленості.Як показано на кривій світлової характеристики фоторезистора, збільшення інтенсивності світла супроводжується швидким зменшенням опору фоторезистора. При подальшому збільшенні інтенсивності світла зміна величини опору спочатку зменшується, потім поступово стає плавним. Найчастіше ця характеристика є нелінійною.

(6) Крива вольт-амперної характеристики Залежність між напругою та струмом, прикладеним до фоторезистора при певному освітленні, визначається як вольт-амперна характеристика. Можна помітити, що при заданому зміщенні, чим більша інтенсивність світла, тим більше фотострумів. Можна помітити, що при певній інтенсивності світла, чим більше напруга, тим більше фотострумів. Однак слід зазначити, що напруга не можна збільшувати нескінченно, оскільки будь-який фоторезистор обмежений номінальною потужністю, максимальною робочою напругою та номінальним струмом. Важливо, що перевищення максимальної робочої напруги та максимального номінального струму може призвести до незворотного пошкодження фоторезистора.

(7) Температурний коефіцієнт. Слід зазначити, що фотоелектричний ефект фоторезистора істотно впливає температура. Деякі фоторезистори демонструють підвищену чутливість фотоелектрики при низьких температурах, але ця чутливість знижується при більш високих температурах.

(8) Номінальна потужність Термін "номінальна потужність" відноситься до максимальної кількості енергії, яку фоторезистор може споживати в цьому ланцюзі. При підвищенні температури споживана потужність пристрою зменшуватиметься.

2. Частотні характеристики.

Коли фоторезистор опромінюється імпульсним світлом, фотоструму потрібен певний час, щоб досягти стабільного значення. Після припинення дії джерела світла фотострум не відразу стає рівним нулю. Ця характеристика фоторезистора відома як тимчасова затримка. Через відмінності у фоточутливості та характеристиках затримки опору різних матеріалів їх частотні характеристики також відрізняються. Хоча сульфід свинцю використовується частіше, ніж сульфід кадмію, затримка більшості фоторезисторів відносно велика, що обмежує їхню придатність для додатків, що потребують швидкого відгуку.

IV. Будь ласка, опишіть роботу фоторезистора.

1. Принцип роботи фоторезистора ґрунтується на внутрішньому фотоелектричному ефекті. Фоточутливі резистори виготовляються шляхом закріплення висновків електродів на обох кінцях напівпровідникового фоточутливого матеріалу та укладання їх у трубчастий корпус із прозорим вікном. Для підвищення чутливості два електроди часто формуються у вигляді гребінки. Матеріали, які використовуються для виготовлення фоторезисторів, в основному є напівпровідниками, включаючи сульфіди, селеніди та телуриди металів. Для створення фоторезистора з дуже тонким профілем та гребенеподібним омічним електродом на ізолюючій підкладці використовуються різні технології, включаючи нанесення покриття, напилення, спікання та інші. Виводи з'єднані та запечатані в герметичному корпусі зі світлопропускним дзеркалом, щоб запобігти впливу вологи на чутливість. Після припинення падаючого світла електронно-діркові пари, що утворилися в результаті збудження фотонів, рекомбінують, відновлюючи опір фоторезистора до вихідного значення.Коли металевих електродів на обох кінцях фоторезистора прикладається напруга, через нього проходить струм. Коли фоторезистор піддається впливу світла з певною довжиною хвилі, струм збільшуватиметься у прямій залежності від інтенсивності світла, тим самим досягаючи фотоелектричного перетворення. Фоторезистор не має полярності та є чисто резистивним пристроєм. Його можна використовувати як із постійною, так і зі змінною напругою. Провідність напівпровідника залежить від кількості носіїв у смузі провідності напівпровідника.

Малюнок 3. Схема фоторезистора.

Фоторезистори - це особливий тип резисторів, виготовлених із вулканізованих чи селенізованих напівпровідникових матеріалів. Додатково поверхня покривається вологостійкою смолою, що має фотопровідний ефект. Принцип роботи фоторезистора ґрунтується на внутрішньому фотоелектричному ефекті. Для цього необхідно встановити висновки електродів на обох кінцях фоточутливого напівпровідникового матеріалу і сформувати фоторезистор, упаковавши його в трубчастий корпус з прозорим вікном. Для підвищення чутливості два електроди часто виконуються у формі гребінки.

Провідність напівпровідника залежить від кількості носіїв, присутніх у смузі провідності напівпровідника. Коли фоторезистор висвітлюється, електрони у валентній смузі поглинають енергію фотона, у результаті переходять у смугу провідності, де стають вільними електронами. Одночасно відбувається генерація дірок. Утворення електронно-діркової пари призводить до зменшення питомого опору. Чим більша інтенсивність світла, тим більше фотогенерованих електронно-діркових пар і тим менше значення опору.Коли до фоторезистори прикладається напруга, струм, що протікає через нього, збільшується прямо пропорційно інтенсивності світла. Падаюче світло поглинається, електронно-діркова пара рекомбінує, опір повертається до вихідного значення, а струм зменшується.

Фоторезистор дуже чутливий до світла. У відсутності світла фоторезистор перебуває у високоомному стані з темновим опором до 1,5 МΩ. За наявності світла матеріал збуджується, що призводить до генерації вільних електронів та дірок. Це призводить до зменшення значення опору. При збільшенні інтенсивності світла значення опору швидко зменшується, і у яскравих випадках воно сягає 1KΩ.

Світлові характеристики фоторезистора здебільшого нелінійні, з невеликим діапазоном, де вони лінійні. Крім того, значення опору фоторезистора демонструє високий ступінь дисперсії, із значними змінами опору та нерівномірністю у широкому діапазоні.

Чутливість фоторезистора визначається як відносна зміна величини опору (темного опору) фоторезистора, коли він піддається впливу світла, і величини опору (світлого опору), коли він піддається впливу світла. Відношення темного опору до світлого опору фоторезистора становить приблизно 1500:1. Чим більший опір, тим більше придатний фоторезистор. Рекомендується подавати на фоторезистор постійну або змінну напругу зміщення. Фоторезистор MG підходить для роботи з видимим світлом.Фоторезистор MG використовується в різних додатках, включаючи схеми автоматичного керування, фотоелектричний підрахунок, фотоелектричне стеження, керування світлом, електричні лампи, автоматичне експонування камер та схеми автоматичного керування яскравістю кольорових телевізорів.

Поділяються за напівпровідниковим матеріалом: внутрішній фоторезистор, легований фоторезистор. Останній варіант зарекомендував себе як надійний і високопродуктивний, що робить його кращим вибором для багатьох програм.

Фоторезистори можна розділити на три типи за їх спектральними характеристиками:

1. Ультрафіолетові фоторезистори більш чутливі до ультрафіолетового світла, включаючи фоторезистори з сульфіду та селеніду кадмію.

2. Інфрачервоні фоторезистори складаються в основному з сульфіду, телуриду та селеніду свинцю. Фоточутливі резистори, такі як антимонід індію, використовуються в різних областях, включаючи наведення ракет, астрономічні спостереження, безконтактні вимірювання, виявлення уражень людини, інфрачервону спектроскопію, інфрачервоний зв'язок та інші оборонні, наукові дослідження, промислове та сільськогосподарське виробництво.

3. Фоторезистор видимого світла: До цієї категорії входять фоторезистори на основі селену, сульфіду кадмію, селеніду кадмію, телуриду кадмію, арсеніду галію, кремнію, германію та сульфіду цинку.Він використовується в основному в безлічі фотоелектричних систем управління, включаючи фотоелектричне автоматичне відкриття та закриття порталів, автоматичне включення та вимкнення навігаційних вогнів, вуличних ліхтарів та інших систем освітлення, пристрої автоматичної подачі води та автоматичного припинення подачі води, механічні пристрої автоматичного захисту та "детектори положення ", пристрої автоматичної експозиції камер, фотоелектричні лічильники, димові сигналізації, фотоелектричні системи стеження тощо.

Фоторезистор - це напівпровідниковий світлочутливий прилад із різноманітними областями застосування. Крім високої чутливості, швидкої швидкості відгуку, хороших спектральних характеристик та хорошої відповідності R-значенню, цей продукт може зберігати високу стабільність та надійність у жорстких умовах із високою температурою та вологістю. Він підходить для використання в широкому спектрі додатків, включаючи камери, сонячні садові ліхтарі, газонні ліхтарі, детектори валют, кварцовий годинник, музичні чашки, подарункові коробки, міні-нічники, вимикачі фотоакустичного контролю, автоматичні вимикачі вуличного освітлення, а також різні іграшки для управління світлом, світильники, лампи та інші автоматичні вимикачі світла. Нижче наведено кілька типових схем застосування.

1. Схема димування.

Рисунок 4. Типова схема регулювання яскравості освітлення.

На малюнку 4 показано типову схему регулювання яскравості світла. Принцип роботи наступний: коли довкілля стає слабким, опір фоторезистора збільшується, тим самим підвищуючи напругу, прикладену до конденсатора С. Це збільшує напругу на лампі, досягаючи бажаного результату.І навпаки, якщо навколишнє світло стає яскравішим, значення опору RG зменшується, що призводить до зменшення кута провідності тиристора, і одночасно зменшується напруга на лампі.

Випрямний міст у наведеній вище схемі повинен витримувати постійну пульсуючу напругу, яка не може бути відфільтрована конденсатором в плавну постійну напругу.

Існує безліч типів схем світлокерованих перемикачів з релейним управлінням на виході, в яких як основні компоненти використовуються фоторезистори. До них відносяться яскравий збудник, що самоблокується, темний збудник, прецизійний світлий збудник і темний збудник. Нижче наведено кілька типових схем.

Рисунок 5. Проста схема включення реле з темним збудженням.

На малюнку 5 показано просту схему включення реле темного збудження. Принцип роботи наступний: коли освітленість знижується до заданого значення, VT1 включається через збільшення опору фоторезистора. Це, своєю чергою, змушує протікати струм збудження VT2, що зумовлює спрацьовування реле. Нормально відкритий контакт замикається, а нормально закритий розмикається, що дозволяє керувати зовнішнім ланцюгом.

Малюнок 6. схема прецизійного темнозбудливого релейного перемикача із затримкою часу.

На малюнку 6 показано схему прецизійного релейного вимикача з тимчасовою затримкою збудження в темряві. Принцип роботи схеми полягає в наступному: коли освітленість падає до заданого значення, потенціал виведення інвертує операційного підсилювача IC збільшується за рахунок зростання опору фоторезистора. Це, своєю чергою, призводить до включення транзистора VT. Струм збудження ТН ініціює спрацювання реле, замикаючи нормально відкритий контакт.Нормально замкнутий контакт розмикається, щоб забезпечити керування зовнішнім ланцюгом.

VII. Переваги та недоліки

(1) Внутрішній фотоелектричний ефект не пов'язаний із електродом, задіяний лише фотодіод, тому можна використовувати джерело живлення постійного струму.

(2) Чутливість залежить від напівпровідникового матеріалу та довжини хвилі падаючого світла.

(3) Покритий епоксидною смолою, він має хорошу надійність, малий об'єм, малу чутливість, швидкий відгук та хорошу спектральну характеристику.

2. Виріб має такі недоліки: .

(1) Фотоелектричне перетворення менш лінійне при сильному освітленні;

(2) Процес фотоелектричної релаксації більш тривалий. Після опромінення світлом фотопровідність напівпровідників поступово зростає із збільшенням часу освітлення, досягаючи через деякий час стабільного значення. Після припинення дії джерела світла фотопровідність поступово зменшується.

Крім того, пристрій має низьку частотну характеристику, тобто воно не здатне виявляти світлові сигнали, що швидко змінюються. Це важливий момент при порівнянні фотодіода з фоторезистором, оскільки фотодіоди мають більш високу чутливість і краще підходять для виявлення швидких коливань світла. Час затримки залежить від інтенсивності падаючого світла та становить від мілісекунд до секунд. Фотодіод позбавлений цього недоліку, оскільки має більш високу чутливість, ніж фоторезистор.

Фоторезистор є важливим компонентом фотоелектричного перетворення.Швидкий розвиток електронних інформаційних технологій та постійне підвищення вимог до продуктивності електронних компонентів значно виграють від автоматизації виробництва фоторезисторів, що сприятиме подальшому розвитку індустріалізації.

Фоторезистор визначення та види, як працюють, переваги та недоліки

У статті розповімо про фоторезистор, його визначення та види, як він працює, переваги та недоліки. А також пізнавальне відео де детально розповідається про фоторезистор і де він використовується.

Назва фоторезистора є комбінацією слів: фотон (легкі частинки) і резистор. Фоторезистор - це тип резистора, опір якого зменшується зі збільшенням інтенсивності світла. Іншими словами, потік електричного струму через фоторезистор збільшується, коли інтенсивність світла збільшується.

Фоторезистори також іноді називають LDR (світлозалежним резистором), напівпровідниковим фоторезистором, фотопровідником або фотоелементом. Фоторезистор змінює свій опір лише за впливу світла.

Як працює фоторезистор

Коли світло падає на фоторезистор, деякі валентні електрони поглинають енергію світла і руйнують зв'язок з атомами. Валентні електрони, які руйнують зв'язок із атомами, називаються вільними електронами.

Коли енергія світла, прикладена до фоторезистори, сильно збільшується, велика кількість валентних електронів отримує достатньо енергії від фотонів і руйнує зв'язок з батьківськими атомами. Велика кількість валентних електронів, які порушують зв'язок із батьківськими атомами, потрапить у зону провідності.

Електрони, присутні у зоні провідності, не належать жодному атому. Отже, вони вільно переміщаються з одного місця до іншого.Електрони, які вільно переміщуються з одного місця до іншого, називаються вільними електронами.

Коли валентний електрон залишив атом, у певному місці атома, з якого вийшов електрон, створюється пусте місце. Це місце називається діркою. Отже, вільні електрони та дірки генеруються у вигляді пар.

Вільні електрони, які вільно переміщаються з одного місця до іншого, переносять електричний струм. Аналогічним чином, дірки, що рухаються у валентній зоні, переносять електричний струм. Аналогічно, і вільні електрони, і дірки нестимуть електричний струм. Кількість електричного струму, що протікає через фоторезистор, залежить від кількості носіїв заряду, що генеруються (вільних електронів і дірок).

Коли енергія світла, прикладена до фоторезистори, збільшується, кількість носіїв заряду, що генеруються у фоторезистори, також збільшується. В результаті електричний струм, який протікає через фоторезистор, збільшується.

Збільшення електричного струму означає зниження опору. Таким чином, опір фоторезистора зменшується, коли інтенсивність прикладеного світла збільшується.

Фоторезистори робляться з напівпровідника з високим опором, такого як кремній або германій. Вони також виготовлені з інших матеріалів, таких як сульфід кадмію або селенід кадмію.

За відсутності світла фоторезистори діють як матеріали з високим опором, тоді як за наявності світла фоторезистори діють як матеріали з низьким опором.

Рекомендуємо вам подивитися найкраще відео на тему фоторезистора, в якому ви дізнаєтеся дуже докладно принцип роботи фоторезистора:

Типи фоторезисторів

Фоторезистори діляться на два типи залежно від матеріалу, з якого вони виготовлені:

Фоторезистор із внутрішнім фотоефектом

Власні фоторезистори виготовляються із чистих напівпровідникових матеріалів, таких як кремній чи германій. Зовнішня оболонка будь-якого атома здатна утримувати до восьми валентних електронів. Однак у кремнії чи германії кожен атом складається з чотирьох валентних електронів. Ці чотири валентні електрони кожного атома утворюють чотири ковалентні зв'язки з сусідніми чотирма атомами, щоб повністю заповнити зовнішню оболонку. У результаті жоден електрон залишається вільним.

Коли ми застосовуємо світлову енергію до фоторезистори з внутрішнім ефектом, тільки невелика кількість валентних електронів отримує достатньо енергії і звільняється від батьківського атома. Отже, генерується невелика кількість носіїв заряду. Через війну через внутрішній фоторезистор протікає лише невеликий електричний струм.

Ми вже знали, що збільшення електричного струму означає зниження опору. У фоторезисторах із внутрішнім фотоефектом опір дещо зменшується зі збільшенням енергії світла. Отже, внутрішні фоторезистори менш чутливі до світла. Тому вони не є надійними для практичного застосування.

Фоторезистор із зовнішнім фотоефектом

Фоторезистори із зовнішнім фотоефектом виготовлені із зовнішніх напівпровідникових матеріалів. Розглянемо приклад зовнішнього фоторезистора, виготовленого з комбінації атомів кремнію та домішки фосфору.

Кожен атом кремнію складається з чотирьох валентних електронів, кожен атом фосфору складається з п'яти валентних електронів.Чотири валентні електрони атома фосфору утворюють чотири ковалентні зв'язки з сусідніми чотирма атомами кремнію. Однак п'ятий валентний електрон атома фосфору не може утворювати ковалентний зв'язок з атомом кремнію, оскільки атом кремнію має лише чотири валентні електрони. Отже, п'ятий валентний електрон кожного фосфору атома звільняється від атома. Таким чином, кожний атом фосфору генерує вільний електрон.

Вільний електрон, що генерується, стикається з валентними електронами інших атомів та робить їх вільними. Аналогічно, один вільний електрон генерує кілька вільних електронів. Отже додавання невеликої кількості домішкових (фосфорних) атомів генерує мільйони вільних електронів.

У зовнішніх фоторезисторах ми вже маємо велику кількість носіїв заряду. Отже, забезпечення невеликої кількості світлової енергії генерує ще більше носіїв заряду. Таким чином, електричний струм швидко зростає.

Збільшення електричного струму означає зниження опору. Отже, опір зовнішнього фоторезистора швидко зменшується із невеликим збільшенням прикладеної світлової енергії. Зовнішні фоторезистори надійні для практичного застосування.

Символ фоторезистора на схемі

Символ американського стандарту та символ міжнародного фоторезистора показано на малюнку нижче.

Переваги та недоліки фоторезистора

Переваги фоторезистора

• Маленький за розміром
• Бюджетний
• Легко переносити з одного місця до іншого.

Недоліки фоторезистора

Застосування фоторезисторів

Фоторезистори використовуються у вуличних ліхтарях для контролю, коли світло повинне вмикатися і коли світло повинне вимикатися. Коли навколишнє світло падає на фоторезистор, воно вимикає вуличне світло. Коли світла немає, фоторезистор викликає увімкнення вуличного освітлення. Це зменшує втрату електроенергії.

Вони також використовуються у різних пристроях, таких як сигнальні пристрої, сонячні вуличні ліхтарі, нічники та радіогодинник.

Світловий датчик

Якщо потрібно базовий датчик освітленості, можна використовувати схему LDR, таку як схема на малюнку. Світлодіод спалахує, коли інтенсивність світла, що досягає резистора LDR, достатня. Змінний резистор 10K використовується для встановлення порога, у якому світлодіод увімкнеться. Якщо індикатор LDR нижче граничної інтенсивності, світлодіод залишиться у вимкненому стані. У реальних додатках світлодіод буде замінений реле або вихід може бути підключений до мікроконтролера або іншого пристрою. Якщо потрібний датчик темряви, де світлодіод буде світитися за відсутності світла, необхідно замінити LDR і два резистори 10К.

Аудіо компресори

Аудіо компресори - це пристрої, які зменшують посилення аудіо підсилювача, коли сигнал амплітуда перевищує встановлене значення. Це зроблено для посилення тихих звуків при одночасному запобіганні обриву гучних звуків. Деякі компресори використовують LDR та невелику лампу (світлодіод або електролюмінесцентну панель), підключену до джерела сигналу для створення змін у посиленні сигналу. Вважається, що цей метод додає більш плавні характеристики до сигналу, тому що час відгуку світла та резистора пом'якшує атаку та звільнення.Затримка часу відгуку цих додатках становить близько 0,1 з.

comments powered by HyperComments

Фоторезистор (Фотоопір, LDR) – це резистор, електричний опір якого змінюється під впливом світлових променів, що падають на світлочутливу поверхню і не залежить від прикладеної напруги, як у звичайного резистора.

Фоторезистори найчастіше використовуються визначення наявності чи відсутності світла чи вимірювання інтенсивності світла. У темряві їх опір дуже високий, іноді доходить до 1 МОм, але коли датчик LDR піддається впливу світла, його опір різко падає, аж до декількох десятків ом в залежності від інтенсивності світла.

Фоторезистори мають чутливість, яка змінюється із довжиною хвилі світла. Вони використовуються в багатьох пристроях, хоча поступаються за своєю популярністю фотодіодам та фототранзисторам. Деякі країни заборонили LDR через вміст свинцю або кадмію з міркувань екологічної безпеки.

Визначення: Фоторезистор — світлочутливий елемент, опір якого зменшується при інтенсивному освітленні і збільшується за його відсутності.

Характеристики фоторезистора

Види фоторезисторів та принцип роботи

На підставі матеріалів, що використовуються при виробництві, фоторезистори можуть бути поділені на дві групи: із внутрішнім та зовнішнім фотоефектом. У виробництві фоторезисторів із внутрішнім фотоефектом використовують нелеговані матеріали, такі як кремній або германій.

Фотони, які потрапляють на пристрій, змушують електрони переміщатися із валентної зони до зони провідності.Внаслідок цього процесу з'являється велика кількість вільних електронів у матеріалі, тим самим покращується електропровідність і, отже, зменшується опір.

Фоторезистори із зовнішнім фотоефектом виробляються з матеріалів, з додаванням домішки, що називається легуюча добавка. Легуюча добавка створює нову енергетичну зону поверх існуючої валентної зони, заселену електронами. Цим електронам потрібно менше енергії, щоб здійснити перехід у зону провідності завдяки меншій енергетичній щілині. Результат цього – фоторезистор чутливий до різних довжин хвиль світла.

Незважаючи на це, обидва типи демонструють зменшення опору при освітленні. Чим вища інтенсивність світла, тим більше падає опір. Отже, опором фоторезистора є обернена, нелінійна функція інтенсивності світла.

Фоторезистор на схемах позначається так:

Чутливість фоторезистора від довжини хвилі

Чутливість фоторезистора залежить від довжини хвилі світла. Якщо довжина хвилі знаходиться поза робочим діапазоном, то світло не буде впливати на LDR. Можна сказати, що LDR не чутливий у цьому діапазоні довжин хвиль світла.

Різні матеріали мають різні унікальні спектральні криві відгуки хвилі порівняно з чутливістю. Зовнішньозалежні резистори, як правило, призначені для великих довжин хвиль, з тенденцією в бік інфрачервоного (ІЧ). При роботі в ІЧ-діапазоні, необхідно бути обережними, щоб уникнути перегріву, який може вплинути на вимірювання через зміну опору фоторезистора від теплового ефекту.

На наступному малюнку показано спектральну характеристику фотопровідних детекторів, виготовлені з різних матеріалів.

Чутливість фоторезистора

Фотрезистори мають більш низьку чутливість, ніж фотодіоди та фототранзистори.

Якщо інтенсивність світлового потоку знаходиться на стабільному рівні, то опір, як і раніше, може істотно змінюватися внаслідок зміни температури, оскільки LDR також чутливі і до змін температури Ця якість фоторезистора робить його непридатним для точного вимірювання інтенсивності світла.

Інертність фоторезистора

Ще одна цікава властивість фоторезистора полягає в тому, що існує інертність (час затримки) між змінами у висвітленні та зміною опору.

Для того щоб опір впав до мінімуму при повному освітленні, необхідно близько 10 мс часу, і близько 1 секунди для того, щоб опір фоторезистора зріс до максимуму після затемнення.

Тому LDR не може використовуватися в пристроях, де необхідно враховувати різкі перепади освітлення.

Конструкція та властивості фоторезистора

Вперше фотопровідність була виявлена ​​у Селена, згодом були виявлені й інші матеріали з аналогічними властивостями.

Для виготовлення фоторезистора з сульфіду кадмію високоочищений порошок сульфіду кадмію змішують з інертними сполучними матеріалами. Потім цю суміш пресують і спікають. У вакуумі на основу з електродами наносять фоточутливий шар у вигляді звивистої доріжки. Потім, основа міститься у скляну або пластикову оболонку, для запобігання забруднення фоточутливого елемента.

Спектральна крива відгуку сульфіду кадмію збігається з оком. Довжина хвилі пікової чутливості становить близько 560-600 нм, що відповідає видимій частині спектра. Слід зазначити, що пристрої, що містять свинець або кадмій, не відповідають RoHS і заборонені для використання в країнах, які дотримуються законів RoHS.

Приклади застосування фоторезисторів

Фоторезистори найчастіше використовуються як датчики світла, коли потрібно визначити наявність або відсутність світла або зафіксувати інтенсивність світла. Прикладами є автомати включення вуличного освітлення та фотоекспонометри. Як приклад використання фоторезистора наведемо схему фотореле для вуличного освітлення.

Фотореле для вуличного освітлення

Ця схема фотореле автоматично включає вуличне освітлення, коли настає ніч і вимикає, коли світлішає. Насправді, ви можете використовувати дану схему для реалізації будь-якого типу автоматичного включення нічного освітлення.

При освітленні фоторезистора (R1) його опір зменшується, падіння напруги на змінному резисторі R2 буде високим, внаслідок чого транзистор VT1 відкривається. Колектор VT1 (BC107) з'єднаний з базою транзистора VT2 (SL100). Транзистор VT2 закритий та реле знеструмлено.Коли настає ніч, опір LDR збільшується, напруга на змінному резистори R2, падає, транзистор VT1 закривається. У свою чергу транзистор VT2 відкривається і подає напругу на реле, яке включає лампу.

Що таке фоторезистор

Фоторезистор є напівпровідниковим радіоелементом, який змінює свій опір в залежності від освітлення. Для видимого світла (сонячне світло або світло від освітлювальних ламп) використовують сульфід або селенід кадмію. Є також фоторезистори, які реєструють інфрачервоне випромінювання. Їх роблять із германію з деякими домішками інших речовин.

Зовнішній вигляд та позначення на схемі

В основному фоторезистори виглядають ось так

На схемах можуть позначатися так