Ljus är en form av elektromagnetisk strålning. Det elektromagnetiska spektrumet är uppdelat i många band från vilka ljus vanligtvis hänvisar till det synliga spektrumet. Men i fysik betraktas gammastrålar, röntgenstrålar, mikrovågor och radiovågor också som ljus. Det synliga ljusspektrumet har våglängder i intervallet 400-700 nanometer, som ligger mellan infrarött strålspektrum och ultraviolett spektrum. Ljus bär energi i form av fotoner. När dessa fotoner kommer i kontakt med andra partiklar överförs energi på grund av kollisionen. Genom att använda denna ljusprincip används många användbara produkter som Fotodioder , Fotoresistorer, solpaneler osv ... uppfanns.

Vad är en fotoresistor?

Fotoresistor

“icke inverterande summeringsförstärkare ekvation ”

Ljus har dualitetskaraktär med vågpartiklar. Vilket innebär att ljus har både partikelliknande och vågliknande natur. När ljuset tänds halvledare material absorberas fotoner i ljuset av elektroner och de blir glada över högre energiband.

En fotoresistor är en typ av ljusberoende motstånd som varierar dess motståndsvärden baserat på ljuset som inträffar på det. Dessa fotoresistorer tenderar att minska deras motståndsvärden med en ökning av intensiteten för det infallande ljuset.

Fotoresistorer ställer ut fotoledning . Dessa är mindre fotokänsliga enheter jämfört med fotodioder och fototransistorer. Fotoresistiviteten hos en fotoresistor varierar med förändring av omgivningstemperaturen.

Arbetsprincip

Fotoresistorn har ingen P-N-korsning som fotodioder. Det är en passiv komponent. Dessa består av högmotstånd halvledarmaterial.

När ljus inträffar på fotoresistorn absorberas fotoner av halvledarmaterialet. Energin från foton absorberas av elektronerna. När dessa elektroner får tillräckligt med energi för att bryta bindningen hoppar de in i ledningsbandet. På grund av detta minskar fotoresistorns motstånd. Med minskningen av motstånd ökar konduktiviteten.

Beroende på vilken typ av halvledarmaterial som används för fotoresistor skiljer sig deras motståndsområde och känslighet. I frånvaro av ljus kan fotoresistorn ha motståndsvärden i megaohm. Och under närvaro av ljus kan dess motstånd minska till några hundra ohm.

Typer av fotoresistorer

Beroende på egenskaperna hos halvledarmaterial som används för att designa en fotoresistor, klassificeras dessa i två typer - Extrinsic och Intrinsic photoresistors. Dessa halvledare reagerar olika under olika våglängdsförhållanden.

Inneboende fotoresistorer är designade med Intrinsic halvledarmaterial. Dessa inneboende halvledare har sina egna laddningsbärare. Inga fria elektroner finns i deras ledningsband. De innehåller hål i valensbandet.

Så, för att excitera elektroner som finns i en inneboende halvledare, från valensbandet till ledningsbandet, bör tillräcklig energi tillhandahållas så att de kan korsa hela bandgapet. Därför kräver vi högre energifotoner för att utlösa enheten. Följaktligen är inneboende fotoresistorer konstruerade för ljusfrekvensdetektering med högre frekvens.

Å andra sidan bildas extrinsiska halvledare genom att dopa inneboende halvledare med orenheter. Dessa föroreningar ger fria elektroner eller hål för ledning. Dessa fria ledare ligger i energibandet närmare ledningsbandet. Således kan en liten mängd energi få dem att hoppa in i ledningsbandet. Extrinsiska fotoresistorer används för att detektera ljus med längre våglängd och lägre frekvens.

Ju högre ljusintensitet, desto större motståndsfall på fotoresistorn. Känsligheten hos fotoresistorer varierar med våglängden för det applicerade ljuset. När det inte finns tillräcklig våglängd, tillräckligt med att utlösa enheten, reagerar enheten inte på ljuset. Extrinsiska fotoresistorer kan reagera på infraröda vågor. Inbyggda fotoresistorer kan detektera ljusfrekvenser med högre frekvens.

Symbol för fotoresistorn

Fotoresistor-symbol

“skillnaden mellan npn och pnp ”

Fotoresistorer används för att indikera närvaro eller frånvaro av ljus. Det är också skrivet som LDR. Dessa består vanligtvis av CD-skivor, Pbs, Pbse, etc ... Dessa enheter är känsliga för temperaturförändringar. Så även när ljusintensiteten hålls konstant kan förändring i motstånd ses i fotoresistorerna.

Tillämpningar av fotoresistor

Motståndet hos fotoresistorn är en olinjär funktion av ljusintensiteten. Fotoresistorer är inte lika känsliga för ljus som fotodioder eller fototransistorer. Några av tillämpningarna av fotoresistorer är följande:

Dessa används som ljussensorer.
Dessa används för att mäta ljusets intensitet.
Nattljus och fotoljusmätare använder fotoresistorer.
Deras latensegenskap används i ljudkompressorer och extern avkänning.
Fotoresistorer kan också hittas i väckarklockor, utomhusklockor, sollampor osv ...
Infraröd astronomi och infraröd spektroskopi använder också fotoresistorer för mätning av mellersta infraröd spektralregion.

Projekt baserade på fotoresistorer

Fotoresistorer har varit en praktisk enhet för många hobbyister. Många nya forskningspapper och elektroniska projekt baserade på fotoresistorer finns tillgängliga. Fotoresistorer har hittat nya applikationer inom medicinska, inbäddade och astronomiska områden. Några av de projekt som utformats med fotoresistor är följande:

Fotoresistorbaserad, studentbyggd fotometer och dess tillämpning vid kriminalteknisk analys av färgämnen.
Integration av biokompatibelt organiskt resistivt minne och fotoresistor för bärbar bildavkänningsapplikation.
Fotografera timing med en smartphone.
Design och implementering av enkel akustisk optisk dubbel styrkrets.
System för lokalisering av ljuskällor.
Den mobila roboten tänds av ljud och styrs av en extern ljuskälla.
Design av ett övervakningssystem med öppen källkod för termodynamisk analys av byggnader och system.
Överhettningsskydd.
Anordning för att detektera elektromagnetisk strålning.
Automatisk solaxeldriven gräsklippare med två axlar för jordbruksapplikationer.
Avkänningsmekanism för vattens grumlighet med hjälp av LED för ett in-situ-övervakningssystem.
Det ljusinducerade tangentbordet är designat med hjälp av fotoresistorer.
Nytt elektroniskt lås med morse-kod baserat på sakernas internet.
Gatubelysningssystem för smarta städer med fotoresistorer.
Spårning av MR-interventionella enheter med datorstyrda avstängningsmarkörer.
Dessa används i ljusaktiverade persienner.
Fotoresistorer används också för automatisk kontrast och ljusstyrka i TV-apparater och smartphones.
För utformning av närhetsstyrda omkopplare används fotoresistorer.

På grund av förbudet mot kadmium i Europa är användningen av Cds och Cdse-fotoresistorer begränsad. Fotoresistorer kan enkelt implementeras och gränssnitt med mikrokontroller.

Dessa enheter finns tillgängliga på marknaden som IC-sensorer. De finns som omgivande ljussensorer, ljus till digitala sensorer, LDR, osv ... Några av de populära produkterna är OPT3002 ljussensor, LDR passiv ljussensor, etc. ... De elektriska egenskaperna, specifikationerna osv. För OPT3002 finns i databladet från texas instrument. Kan vi använda fotoresistorer som ett alternativ för fotodioder? Vad gör skillnaden?