Lys er en form for elektromagnetisk stråling. Det elektromagnetiske spektrum er opdelt i mange bånd, hvorfra Lys normalt refererer til det synlige spektrum. Men i fysik betragtes gammastråler, røntgenstråler, mikrobølger og radiobølger også som lys. Det synlige lysspektrum har bølgelængder i området 400-700 nanometer, der ligger mellem infrarødt strålespektrum og ultraviolet spektrum. Lys bærer energi i form af fotoner. Når disse fotoner kommer i kontakt med andre partikler, overføres energi på grund af kollisionen. Ved at gøre brug af dette lysprincip, mange nyttige produkter såsom Fotodioder , Fotoresistorer, solpaneler osv ... blev opfundet.

Hvad er en fotoresistor?

Fotoresistor

“mellemspænding vakuumafbrydere ”

Lys har bølgepartikel-dualitetskarakter. Hvilket betyder, at lys har både partikellignende og bølgelignende natur. Når lyset falder på halvleder materiale absorberes fotoner, der er til stede i lys, af elektroner, og de bliver begejstrede for højere energibånd.

En fotoresistor er en type lysafhængig modstand, der varierer dens modstandsværdier baseret på lyset, der falder ind på den. Disse fotoresistorer har tendens til at nedsætte deres modstandsværdier med en stigning i intensiteten af det indfaldende lys.

Fotoresistorer udstiller fotokonduktivitet . Disse er mindre fotofølsomme enheder sammenlignet med fotodioder og fototransistorer. Fotoresistivitet for en fotoresistor varierer med ændring i omgivelsestemperatur.

Arbejdsprincip

Fotoresistoren har ikke et P-N-kryds som fotodioder. Det er en passiv komponent. Disse består af halvledermaterialer med høj modstand.

Når der forekommer lys på fotoresistoren, absorberes fotoner af halvledermaterialet. Energien fra fotonet absorberes af elektronerne. Når disse elektroner erhverver tilstrækkelig energi til at bryde båndet, hopper de ind i ledningsbåndet. På grund af dette falder fotoresistorens modstand. Med faldet i modstand øges ledningsevne.

Afhængig af typen af halvledermateriale, der anvendes til fotoresistor, varierer deres modstandsområde og følsomhed. I fravær af lys kan fotoresistoren have modstandsværdier i megaohm. Og under tilstedeværelsen af lys kan dets modstand falde til et par hundrede ohm.

Typer af fotoresistorer

Afhængig af egenskaberne ved halvledermateriale, der bruges til at designe en fotoresistor, klassificeres disse i to typer - Ekstrinsiske og indre fotoresistorer. Disse halvledere reagerer forskelligt under forskellige bølgelængdeforhold.

Intrinsiske fotoresistorer er designet ved hjælp af Intrinsic halvledermateriale. Disse iboende halvledere har deres egne ladningsbærere. Ingen frie elektroner er til stede i deres ledningsbånd. De indeholder huller i valensbåndet.

Så for at excitere elektroner, der er til stede i en iboende halvleder, fra valensbåndet til ledningsbåndet, skal der tilvejebringes tilstrækkelig energi, så de kan krydse hele båndgabet. Derfor kræver vi højere energifotoner for at udløse enheden. Derfor er iboende fotoresistorer designet til detektering af lys med højere frekvens.

På den anden side dannes ekstrinsiske halvledere ved doping af indre halvledere med urenheder. Disse urenheder giver gratis elektroner eller huller til ledning. Disse frie ledere ligger i energibåndet tættere på ledningsbåndet. Således kan en lille smule energi få dem til at springe ind i ledningsbåndet. Ekstrinsiske fotoresistorer bruges til at detektere lys med længere bølgelængde og lavere frekvens.

Jo højere lysintensitet, jo større modstandsfald på fotoresistoren. Følsomheden af fotoresistorer varierer med bølgelængden af det anvendte lys. Når der ikke er tilstrækkelig bølgelængde, nok udløser enheden, reagerer enheden ikke på lyset. Ekstreme fotoresistorer kan reagere på infrarøde bølger. Iboende fotoresistorer kan registrere lysbølger med højere frekvens.

Symbol for fotoresistor

Fotoresistor-symbol

“fordele og ulemper ved pakkeskift ”

Fotoresistorer bruges til at indikere tilstedeværelse eller fravær af lys. Det er også skrevet som LDR. Disse består normalt af CD'er, Pbs, Pbse osv ... Disse enheder er følsomme over for temperaturændringer. Så selv når lysintensiteten holdes konstant, kan ændring i modstand ses i fotoresistorer.

Anvendelser af fotoresistor

Fotoresistorens modstand er en ikke-lineær funktion af lysintensitet. Fotoresistorer er ikke så følsomme over for lys som fotodioder eller fototransistorer. Nogle af anvendelserne af fotoresistorer er som følger -

Disse bruges som lyssensorer.
Disse bruges til at måle lysets intensitet.
Natlys og lysmålere til fotografering bruger fotoresistorer.
Deres latensegenskab bruges i lydkompressorer og ekstern sensing.
Fotoresistorer kan også findes i vækkeure, udendørs ure, solgadelamper osv ...
Infrarød astronomi og infrarød spektroskopi bruger også fotoresistorer til måling af mid-infrarød spektralregion.

Projekter baseret på fotoresistorer

Fotoresistorer har været en praktisk enhed for mange hobbyfolk. Mange nye forskningspapirer og elektroniske projekter baseret på fotoresistorer er tilgængelige. Fotoresistorer har fundet nye applikationer inden for medicinske, indlejrede og astronomiske områder. Nogle af projektet designet med fotoresistor er som følger-

Fotoresistorbaseret, studenterbygget fotometer og dets anvendelse i retsmedicinsk analyse af farvestoffer.
Integration af biokompatibel organisk resistiv hukommelse og fotoresistor til bærbar billedsensorapplikation.
Fotografer timing med en smartphone.
Design og implementering af simpelt akustisk optisk dobbelt kontrolkredsløb.
System til lokalisering af lyskilde.
Den mobile robot tændt med lyd og retningsbestemt af en ekstern lyskilde.
Design af et open source overvågningssystem til termodynamisk analyse af bygninger og systemer.
Beskyttelse mod overophedning.
Enhed til detektering af elektromagnetisk stråling.
Automatisk solakdrevet plæneklipper med dobbelt akse til anvendelse i landbruget.
Registreringsmekanisme for vandets uklarhed ved hjælp af LED til et in situ overvågningssystem.
Det lysinducerede lysende tastatur er designet ved hjælp af fotoresistorer.
Ny elektronisk lås ved hjælp af morse-kode baseret på tingenes internet.
Gadelyssystem til smarte byer ved hjælp af fotoresistorer.
Sporing af MR-interventionelle enheder med computerstyrede afstødningsmarkører.
Disse bruges i lysaktiverede persienner.
Fotoresistorer bruges også til automatisk kontrast og lysstyringskontrol i fjernsyn og smartphones.
Til design af nærhedsstyrede afbryder anvendes fotoresistorer.

På grund af forbuddet mod cadmium i Europa er brugen af Cds og Cdse fotoresistorer begrænset. Fotoresistorer kan let implementeres og grænseflade med mikrokontrollere.

Disse enheder er tilgængelige på markedet som IC-sensorer. De fås som omgivende lyssensorer, lys til digitale sensorer, LDR osv ... Nogle af de mest populære produkter er OPT3002 lyssensor, LDR passiv lyssensor osv ... De elektriske egenskaber, specifikationer osv. Hos OPT3002 kan findes i databladet leveret af texas instrumenter. Kan vi bruge fotoresistorer som et alternativ til fotodioder? Hvad gør forskellen?