Wat zijn fotoresistors, hoe werken ze en waar worden ze gebruikt

Basisconcepten en apparaat

Een fotoresistor is een halfgeleiderapparaat waarvan de weerstand (indien geschikt - geleidbaarheid) varieert afhankelijk van hoe sterk het gevoelige oppervlak wordt verlicht. Structureel terug te vinden in verschillende uitvoeringen. De meest voorkomende elementen van dit ontwerp, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Tegelijkertijd kunt u, om onder specifieke omstandigheden te werken, fotoweerstanden vinden die zijn ingesloten in een metalen behuizing met een raam waardoor licht het gevoelige oppervlak binnenkomt. Hieronder ziet u het grafische symbool in het diagram.

Interessant: een verandering in weerstand onder invloed van lichtstroom wordt het fotoresistieve effect genoemd.

Het werkingsprincipe is als volgt: tussen de twee geleidende elektroden is er een halfgeleider (rood weergegeven in de afbeelding), wanneer de halfgeleider niet brandt - zijn weerstand is hoog, tot enkele megohms. Wanneer dit gebied wordt verlicht, neemt de geleidbaarheid sterk toe en neemt de weerstand dienovereenkomstig af.

Dergelijke materialen zoals cadmiumsulfide, loodsulfide, cadmiumseleniet en andere kunnen worden gebruikt als halfgeleider. Het spectrale kenmerk hangt af van de materiaalkeuze bij de vervaardiging van de fotoresistor. In eenvoudige woorden - een reeks kleuren (golflengten) wanneer verlicht waardoor de weerstand van een element correct zal veranderen. Daarom moet u bij het kiezen van een fotoresistor overwegen in welk spectrum het werkt. Voor UV-gevoelige elementen moet u bijvoorbeeld die soorten emitters selecteren waarvan de spectrale kenmerken geschikt zijn voor fotoresistors. Een figuur die de spectrale kenmerken van elk van de materialen beschrijft, wordt hieronder weergegeven.

Een veel gestelde vraag is: "Is er een polariteit in de fotoresistor?" Het antwoord is nee. Fotoresistoren hebben geen pn-overgang, dus het maakt niet uit in welke richting de stroom vloeit. U kunt de fotoresistor controleren met een multimeter in de weerstandsmeetmodus door de weerstand van het verlichte en verduisterde element te meten.

In de onderstaande grafiek ziet u een geschatte afhankelijkheid van weerstand van verlichting:

Hier wordt getoond hoe de stroom verandert bij een bepaalde spanning afhankelijk van de hoeveelheid licht, waarbij Ф = 0 duisternis is en Ф3 fel licht is.De volgende grafiek toont de verandering in stroom bij constante spanning, maar veranderende verlichting:

In de derde grafiek zie je de afhankelijkheid van weerstand van verlichting:

In de onderstaande afbeelding ziet u hoe populaire fotoresistors gemaakt in de USSR eruit zien:

Moderne fotoresistors, die veel worden gebruikt in de praktijk van doe-het-zelvers, zien er een beetje anders uit:

Een element is meestal gemarkeerd met letters.

Fotoresistor kenmerken

Fotoresistoren hebben dus de belangrijkste kenmerken waar op wordt gelet bij het kiezen van:

• Donkere weerstand. Zoals de naam al aangeeft, is dit de weerstand van de fotoresistor in het donker, dat wil zeggen bij afwezigheid van lichtstroom.
• Integrale lichtgevoeligheid - beschrijft de reactie van een element, de verandering in de stroom erdoor naar een verandering in de lichtstroom. Gemeten bij een constante spanning in A / lm (of mA, µA / lm). Het wordt aangeduid als S. S = Iph / F, waarbij Iph de fotostroom is en F de lichtstroom.

In dit geval wordt de fotostroom aangegeven. Dit is het verschil tussen de donkere stroom en de stroom van het verlichte element, dat wil zeggen het deel dat is ontstaan ​​als gevolg van het fotogeleidende effect (hetzelfde als het fotoresistieve effect).

Opmerking: donkerweerstand is natuurlijk kenmerkend voor elk specifiek model, bijvoorbeeld voor FSK-G7 - het is 5 MΩ en de integrale gevoeligheid is 0,7 A / lm.

Onthoud dat fotoresistoren een zekere traagheid hebben, dat wil zeggen dat de weerstand niet onmiddellijk verandert na blootstelling aan lichtstroom, maar met een kleine vertraging. Deze parameter wordt de afsnijfrequentie genoemd. Dit is de frequentie van het sinusvormige signaal dat de lichtstroom door het element moduleert waarbij de gevoeligheid van het element met een factor 2 afneemt (1,41). De snelheid van componenten ligt meestal binnen tientallen microseconden (10 ^ (- 5) s). Het gebruik van een fotoresistor in circuits waar een snelle respons nodig is, is dus beperkt en vaak onterecht.

Waar wordt gebruikt

Toen we meer te weten kwamen over het apparaat en de parameters van fotoresistoren, laten we het met specifieke voorbeelden bespreken waarom dit nodig is. Hoewel het gebruik van fotoweerstanden wordt beperkt door hun snelheid, is de reikwijdte niet minder geworden.

1. Twilight relais. Ze worden ook wel fotorelais genoemd - dit zijn apparaten om automatisch het licht in het donker aan te zetten. Het onderstaande diagram toont de eenvoudigste versie van zo'n circuit, op analoge componenten en een elektromechanisch relais. Het nadeel is de afwezigheid van hysterese en het mogelijk optreden van rammelen bij grensoverschrijdende verlichtingswaarden, waardoor het relais zal rammelen of in- of uitschakelen met lichte fluctuaties in de verlichting.
2. Lichtsensoren. Met fotoresistors kan een zwakke lichtstroom worden gedetecteerd. Hieronder vindt u een implementatie van een dergelijk apparaat op basis van ARDUINO UNO.
3. Alarmen. Dergelijke schakelingen gebruiken voornamelijk elementen die gevoelig zijn voor ultraviolette straling. Het gevoelige element wordt verlicht door de zender, in het geval van een obstakel ertussen, wordt een alarm of actuator geactiveerd. Bijvoorbeeld een tourniquet in de metro.
4. Sensoren van de aanwezigheid van iets. In de grafische industrie, bijvoorbeeld met fotoweerstanden, kunt u de breuk van de papieren tape of het aantal vellen dat naar de drukmachine wordt gevoerd, regelen. Het werkingsprincipe is vergelijkbaar met het hierboven besproken. Op dezelfde manier kan worden gekeken naar de hoeveelheid producten die langs de transportband is gegaan of naar de grootte (met een bekende snelheid).

We hebben kort gesproken over wat een fotoresistor is, waar hij wordt gebruikt en hoe hij werkt. Het praktische gebruik van het element is erg breed, daarom is het nogal moeilijk om alle functies binnen één artikel te beschrijven. Als je vragen hebt, schrijf ze dan in de comments.

Ten slotte raden we aan om een ​​nuttige video over het onderwerp te bekijken:

Je weet toch niet:

• Hoe u een fotorelais maakt, doe het zelf
• Een bewegingssensor voor verlichting aansluiten
• Wat is een weerstand en waar dient deze voor?