Kas ir fotorezistori, kā viņi strādā un kur tos izmanto
Pamatjēdzieni un ierīce
Fotorezistors ir pusvadītāju ierīce, kuras pretestība (ja ir ērti - vadītspēja) mainās atkarībā no tā, cik daudz tā jutīgā virsma ir apgaismota. Strukturāli atrodami dažādos dizainos. Visizplatītākie šī dizaina elementi, kā parādīts attēlā zemāk. Šajā gadījumā, lai strādātu īpašos apstākļos, jūs varat atrast fotorezistorus, kas ir ievietoti metāla korpusā ar logu, caur kuru gaisma nonāk jutīgajā virsmā. Zemāk diagrammā redzat tā grafisko simbolu.
Interesanti: pretestības izmaiņas gaismas plūsmas ietekmē tiek sauktas par fotorezistīvo efektu.
Darbības princips ir šāds: starp diviem vadošajiem elektrodiem ir pusvadītājs (attēlā parādīts ar sarkanu krāsu), kad pusvadītājs nedeg - tā pretestība ir augsta, līdz vairākiem megohmiem. Kad šis apgabals ir apgaismots, tā vadītspēja strauji palielinās, un pretestība attiecīgi samazinās.
Par pusvadītāju var izmantot tādus materiālus kā kadmija sulfīds, svina sulfīds, kadmija selenīts un citi. Spektrālais raksturojums ir atkarīgs no materiāla izvēles fotorezistora ražošanā. Vienkāršiem vārdiem sakot - krāsu diapazons (viļņu garums), kad apgaismots, ar kuru elementa pretestība mainīsies pareizi. Tāpēc, izvēloties fotorezistoru, jums jāapsver, kurā spektrā tas darbojas. Piemēram, UV jutīgiem elementiem jums jāizvēlas tie emitētāju tipi, kuru spektrālās īpašības ir piemērotas fotorezistoriem. Attēlā parādīts katra materiāla spektrālais raksturojums.
Viens no bieži uzdotajiem jautājumiem ir: "Vai fotorezistoram ir polaritāte?" Atbilde ir nē. Fotorezistoriem nav pn savienojuma, tāpēc nav svarīgi, kurā virzienā plūst strāva. Varat pārbaudīt fotorezistoru ar multimetru pretestības mērīšanas režīmā, izmērot apgaismotā un aptumšotā elementa pretestību.
Zemāk redzamajā grafikā varat redzēt aptuvenu pretestības atkarību no apgaismojuma:
Šeit parādīts, kā strāva mainās pie noteikta sprieguma atkarībā no gaismas daudzuma, kur Ф = 0 ir tumsa un Ф3 ir spilgta gaisma.Šajā diagrammā parādītas strāvas izmaiņas nemainīgā spriegumā, bet mainot apgaismojumu:
Trešajā diagrammā redzat pretestības atkarību no apgaismojuma:
Zemāk redzamajā attēlā varat redzēt, kā izskatās populāri PSRS izgatavoti fotorezistori:
Mūsdienu fotorezistori, kurus plaši izmanto do-it-yourselfer praksē, izskatās nedaudz savādāk:
Elementu parasti apzīmē ar burtiem.
Fotorezistora raksturojums
Fotorezistoriem ir galvenās īpašības, kurām tiek pievērsta uzmanība, izvēloties:
- Tumša pretestība. Kā norāda nosaukums, tā ir fotorezistora pretestība tumsā, tas ir, ja nav gaismas plūsmas.
- Integrālā fotojutība - apraksta elementa reakciju, strāvas izmaiņas caur to gaismas gaismas plūsmas izmaiņām. Mēra pie pastāvīga sprieguma A / lm (vai mA, µA / lm). To apzīmē kā S. S = Iph / F, kur Iph ir foto strāva, un F ir gaismas plūsma.
Šajā gadījumā tiek norādīts gaismas strāva. Šī ir atšķirība starp tumšā un apgaismotā elementa strāvu, tas ir, daļu, kas radās fotovadītspējas efekta dēļ (tāds pats kā fotorezistīvā efekta).
Piezīme: tumšā pretestība, protams, ir raksturīga katram konkrētajam modelim, piemēram, FSK-G7 - tā ir 5 MΩ, un integrālā jutība ir 0,7 A / lm.
Atcerieties, ka fotorezistoriem ir noteikta inerce, tas ir, tā pretestība nemainās tūlīt pēc gaismas plūsmas iedarbības, bet ar nelielu kavēšanos. Šo parametru sauc par izslēgšanas frekvenci. Tā ir sinusoidālā signāla frekvence, kas modulē gaismas plūsmu caur elementu, pie kura elementa jutība samazinās par koeficientu 2 (1,41). Komponentu ātrums parasti ir desmitos mikrosekundēs (10 ^ (- 5) s). Tādējādi fotorezistora izmantošana shēmās, kur nepieciešama ātra reakcija, ir ierobežota un bieži vien nepamatota.
Kur tiek izmantots
Kad mēs uzzinājām par ierīci un fotorezistoru parametriem, parunāsim par to, kāpēc tā ir nepieciešama, ar konkrētiem piemēriem. Lai arī foto pretestību izmantošanu ierobežo to ātrums, tvērums nav kļuvis mazāks.
- Krēslas stafetes. Tos sauc arī par fotorelāmu - tās ir ierīces, kas automātiski ieslēdz gaismu tumsā. Zemāk redzamā diagramma parāda šādas shēmas vienkāršāko versiju uz analogiem komponentiem un elektromehānisko releju. Tā trūkums ir histerēzes neesamība un iespējama grabināšanās pie pārrobežu apgaismojuma vērtībām, kā rezultātā relejs grabinās vai ieslēgsies vai izslēgsies ar nelielām apgaismojuma svārstībām.
- Gaismas sensori. Izmantojot fotorezistorus, var noteikt vāju gaismas plūsmu. Zemāk ir šādas ierīces, kuras pamatā ir ARDUINO UNO, ieviešana.
- Trauksmes. Šādās shēmās galvenokārt tiek izmantoti elementi, kas ir jutīgi pret ultravioleto starojumu. Jutīgo elementu apgaismo emitētājs, ja starp tiem rodas šķērslis, tiek iedarbināta trauksme vai izpildmehānisms. Piemēram, pagrieziena rādītājs metro.
- Kaut kā klātbūtnes sensori. Piemēram, poligrāfijas nozarē, izmantojot fotorezistorus, jūs varat kontrolēt papīra lentes pārrāvumu vai iespiedmašīnai padoto lapu skaitu. Darbības princips ir līdzīgs iepriekš apspriestajam. Tādā pašā veidā var ņemt vērā produktu daudzumu, kas ir gājuši gar konveijera lenti, vai tā izmēru (ar zināmu ātrumu).
Mēs īsi runājām par to, kas ir fotorezistors, kur tas tiek izmantots un kā tas darbojas. Elementa praktiskais pielietojums ir ļoti plašs, tāpēc ir diezgan grūti aprakstīt visas īpašības vienā rakstā. Ja jums ir kādi jautājumi, rakstiet tos komentāros.
Visbeidzot, mēs iesakām noskatīties noderīgu video par tēmu:
Protams, jūs nezināt:
Notiek ielāde ...
