Licht is een vorm van elektromagnetische straling. Het elektromagnetische spectrum is verdeeld in vele banden waarvan Licht meestal verwijst naar het zichtbare spectrum. Maar in de natuurkunde worden gammastraling, röntgenstraling, microgolven en radiogolven ook als licht beschouwd. Het zichtbare lichtspectrum heeft golflengten in het bereik van 400-700 nanometer, gelegen tussen het infraroodspectrum en het ultraviolette spectrum. Licht draagt energie in de vorm van fotonen. Wanneer deze fotonen in contact komen met andere deeltjes, wordt door de botsing energie overgedragen. Door gebruik te maken van dit lichtprincipe kunnen veel nuttige producten zoals Fotodiodes , Fotoweerstanden, Zonnepanelen, enz… werden uitgevonden.

Wat is een fotoresistor?

Fotoweerstand

“hoe werkt een metaaloxidevaristor? ”

Licht heeft de dualiteit van golfdeeltjes. Wat betekent dat licht zowel deeltjesachtig als golfachtig van aard is. Als er licht op valt halfgeleider materiaal, worden fotonen die in licht aanwezig zijn geabsorbeerd door elektronen en ze worden opgewonden naar hogere energiebanden.

Een fotoresistor is een type lichtafhankelijke weerstand waarvan de weerstandswaarden variëren op basis van het licht dat erop valt. Deze fotoresistoren hebben de neiging hun weerstandswaarden te verlagen met een toename van de intensiteit van het invallende licht.

Fotoresistors vertonen fotogeleiding Dit zijn minder fotogevoelige apparaten in vergelijking met fotodiodes en fototransistoren. Fotoweerstand van een fotoweerstand varieert met verandering in omgevingstemperatuur.

Werkend principe

De fotoresistor heeft geen PN-overgang zoals fotodiodes. Het is een passieve component. Deze zijn gemaakt van halfgeleidermaterialen met een hoge weerstand.

Wanneer licht op de fotoweerstand valt, worden fotonen geabsorbeerd door het halfgeleidermateriaal. De energie van het foton wordt geabsorbeerd door de elektronen. Wanneer deze elektronen voldoende energie krijgen om de binding te verbreken, springen ze in de geleidingsband. Hierdoor neemt de weerstand van de fotoresistor af. Met de afname van de weerstand neemt de geleidbaarheid toe.

Afhankelijk van het type halfgeleidermateriaal dat wordt gebruikt voor fotoresistor, verschilt hun weerstandsbereik en gevoeligheid. Bij afwezigheid van licht kan de fotoresistor weerstandswaarden hebben in megaohm. En tijdens de aanwezigheid van licht kan de weerstand afnemen tot een paar honderd ohm.

Soorten fotoresistors

Afhankelijk van de eigenschappen van halfgeleidermateriaal dat wordt gebruikt voor het ontwerpen van een fotoresistor, worden deze in twee typen ingedeeld: extrinsieke en intrinsieke fotoresistors. Deze halfgeleiders reageren anders onder verschillende golflengtecondities.

Intrinsieke fotoresistors zijn ontworpen met intrinsiek halfgeleidermateriaal. Deze intrinsieke halfgeleiders hebben hun eigen ladingsdragers. Er zijn geen vrije elektronen aanwezig in hun geleidingsband. Ze bevatten gaten in de valentieband.

“pulscode modulatie blokschema ”

Dus om elektronen die aanwezig zijn in een intrinsieke halfgeleider te exciteren, van de valentieband naar de geleidingsband, moet voldoende energie worden geleverd zodat ze de hele bandafstand kunnen passeren. Daarom hebben we fotonen met hogere energie nodig om het apparaat te activeren. Daarom zijn intrinsieke fotoresistors ontworpen voor lichtdetectie met een hogere frequentie.

Aan de andere kant worden extrinsieke halfgeleiders gevormd door intrinsieke halfgeleiders te doteren met onzuiverheden. Deze onzuiverheden zorgen voor vrije elektronen of gaten voor geleiding. Deze vrije geleiders liggen in de energieband dichter bij de geleidingsband. Een kleine hoeveelheid energie kan ze dus triggeren om in de geleidingsband te springen. Extrinsieke fotoresistors worden gebruikt voor het detecteren van licht met een langere golflengte en met een lagere frequentie.

Hoe hoger de lichtintensiteit, hoe groter de weerstandsval van de fotoresistor. De gevoeligheid van fotoresistors varieert met de golflengte van het toegepaste licht. Als er geen voldoende golflengte is, genoeg trigger het apparaat, reageert het apparaat niet op het licht. Extrinsieke fotoresistors kunnen reageren op infraroodgolven. Intrinsieke fotoresistors kunnen lichtgolven met een hogere frequentie detecteren.

Symbool van fotoresistor

Photoresistor-symbool

Fotoweerstanden worden gebruikt om de aan- of afwezigheid van licht aan te geven. Het is ook geschreven als LDR. Deze zijn meestal samengesteld uit cd's, pbs, pbse, enz. Deze apparaten zijn gevoelig voor temperatuurveranderingen. Dus zelfs als de lichtintensiteit constant wordt gehouden, is verandering in weerstand te zien in de fotoresistors.

Toepassingen van fotoresistor

De weerstand van fotoresistor is een niet-lineaire functie van lichtintensiteit. Fotoresistors zijn niet zo gevoelig voor licht als fotodiodes of fototransistors. Enkele van de toepassingen van fotoresistors zijn als volgt-

Deze worden gebruikt als lichtsensoren.
Deze worden gebruikt om de intensiteit van licht te meten.
Nachtlicht- en fotografielichtmeters gebruiken fotoresistoren.
Hun latency-eigenschap wordt gebruikt in audiocompressoren en externe detectie.
Fotoweerstanden zijn ook te vinden in wekkers, buitenklokken, straatlantaarns op zonne-energie, enz ...
Infraroodastronomie en infraroodspectroscopie gebruiken ook fotoresistors voor het meten van het midden-infrarood spectrale gebied.

Projecten op basis van fotoweerstanden

Fotoweerstanden zijn voor veel hobbyisten een handig apparaat geweest. Er zijn veel nieuwe research papers en elektronische projecten op basis van fotoresistors beschikbaar. Fotoresistors hebben nieuwe toepassingen gevonden op medisch, ingebedde en astronomische gebieden. Enkele van de projecten die zijn ontworpen met behulp van fotoresistor zijn als volgt-

Op fotoresistor gebaseerde, door studenten gebouwde fotometer en de toepassing ervan in forensische analyse van kleurstoffen.
Integratie van biocompatibel organisch resistief geheugen en fotoresistor voor draagbare beelddetectietoepassingen.
Photogate-timing met een smartphone.
Ontwerp en implementatie van een eenvoudig akoestisch-optisch dubbel stuurcircuit.
Systeem voor locatiedetectie van lichtbronnen.
De mobiele robot wordt aangezet door geluid en wordt gestuurd door een externe lichtbron.
Ontwerp van een open source monitoringsysteem voor thermodynamische analyse van gebouwen en systemen.
Oververhittingsbeveiliging.
Apparaat voor het detecteren van elektromagnetische straling.
Automatische grasmaaier op zonne-energie met twee assen voor landbouwtoepassingen.
Detectiemechanisme voor troebelheid van water met behulp van LED voor een in-situ controlesysteem.
Het door licht veroorzaakte verlichte toetsenbord is ontworpen met behulp van fotoresistors.
Nieuw elektronisch slot met morsecode gebaseerd op het internet der dingen.
Straatverlichtingssysteem voor slimme steden met behulp van fotoweerstanden.
Tracking van MRI-interventionele apparaten met computergestuurde detuneerbare markers.
Deze worden gebruikt in door licht geactiveerde jaloezieën.
Fotoweerstanden worden ook gebruikt voor automatische contrast- en helderheidsregeling in televisies en smartphones.
Voor het ontwerpen van naderingsgestuurde schakelaars worden fotoweerstanden gebruikt.

Vanwege het verbod op cadmium in Europa is het gebruik van cd's en cdse-fotoresistors aan banden gelegd. Fotoresistors kunnen eenvoudig worden geïmplementeerd en gekoppeld aan microcontrollers.

Deze apparaten zijn op de markt verkrijgbaar als IC-sensoren. Ze zijn beschikbaar als omgevingslichtsensoren, licht-naar-digitale sensoren, LDR, enz ... Enkele van de populaire producten zijn OPT3002 lichtsensor, LDR passieve lichtsensor, enz ... De elektrische kenmerken, specificaties, enz .. van OPT3002 zijn te vinden in het gegevensblad van Texas Instruments. Kunnen we fotoresistoren gebruiken als alternatief voor fotodiodes? Wat maakt het verschil?