Фотоелектричен съпротив: Пълен водичка
Какво е светлочувствителен резистор?
Светлочувствителен резистор се дефинира като устройство, чието съпротивление намалява при увеличаване на интензитета на светлината и увеличава при намаляване на интензитета на светлината. Съпротивлението на LDR може да варира от няколко ома до няколко мегаома, в зависимост от типа и качеството на използваните материали и околната температура.
Символът за светлочувствителен резистор е показан по-долу. Стрелката показва посоката на падащата върху него светлина.
Как работи светлочувствителен резистор?
Принципът на действие на светлочувствителния резистор е основан на феномена на фотопроводимостта. Фотопроводимостта е увеличаването на електрическата проводимост на материал, когато той поглъща фотоони (светлинни частици) с достатъчна енергия.
Когато светлината падне върху LDR, фотооните възбуждат електроните в валентната зона (външната обвивка на атомите) на полупроводниковия материал и ги кара да прескочат към проводната зона (обвивката, в която електроните могат свободно да се движат). Това създава повече свободни електрони и дупки (положителни заряди), които могат да носат електрически ток. В резултат, съпротивлението на LDR намалява.
Степента на промяна на съпротивлението зависи от няколко фактора, такива като:
Дължината на вълната и интензитетът на падащата светлина
Енергийната разлика между валентната зона и проводната зона (energy gap) на полупроводниковия материал
Нивото на допиране (броят на добавените примеси, които модифицират електрическите свойства) на полупроводниковия материал
Повърхностната площ и дебелината на LDR
Околната температура и влажност
Какви са характеристиките на светлочувствителен резистор?
Основните характеристики на светлочувствителния резистор са:
Нелинейност: Връзката между съпротивлението и интензитета на светлината не е линейна, а експоненциална. Това означава, че малко изменение в интензитета на светлината може да причини голямо изменение в съпротивлението, или обратно.
Спектрален отговор: Чувствителността на LDR варира с дължината на вълната на светлината. Някои LDR може да не реагират изобщо на определени диапазони от дължини на вълните. Кривата на спектрален отговор показва как съпротивлението се променя с различни дължини на вълните за даден LDR.
Време на отговор: Времето на отговор е времето, необходимо на LDR, за да промени своето съпротивление, когато е изложен на светлина или е премахнат от светлина. Времето на отговор се състои от две компоненти: време на нарастване и време на затихване. Времето на нарастване е времето, необходимо на LDR, за да намали своето съпротивление, когато е изложен на светлина, докато времето на затихване е времето, необходимо на LDR, за да увеличи своето съпротивление, когато е премахнат от светлина. Обикновено, времето на нарастване е по-бързо от времето на затихване, и двете са от порядъка на милисекунди.
Темп на възстановяване: Темпът на възстановяване е скоростта, с която LDR се връща към своето първоначално съпротивление след излагане на светлина или премахване от светлина. Темпът на възстановяване зависи от фактори като температура, влажност и стареене.
Чувствителност: Чувствителността на LDR е отношението на промяната в съпротивлението към промяната в интензитета на светлината. Обикновено се изразява в процента или декибел (dB). По-висока чувствителност означава, че LDR може да засича по-малки промени в интензитета на светлината.
Мощностен клас: Мощностният клас на LDR е максималната мощност, която може да бъде дисипирана от LDR без да се повреди. Обикновено се изразява в ват (W) или миливат (mW). По-висок мощностен клас означава, че LDR може да издържа по-високи напрежения и токове.
Какви са видовете светлочувствителни резистори?
Светлочувствителните резистори могат да бъдат класифицирани в два типа в зависимост от материалите, използвани за техното изграждане:
Интрактивни фоторезистори: Те са направени от чисти полупроводни материали като силиций или германий. Имат голям энергийнен разход и изискват високоенергийни фотоони, за да възбудят електроните през него. Те са по-чувствителни към къси дължини на вълните (като ултравиолетовата) отколкото към дълги дължини на вълните (като инфрачервената).
Екстрактивни фоторезистори: Те са направени от полупроводни материали, допирани с примеси, които създават нови енергийни нива над валентната зона. Тези енергийни нива са попълнени с електрони, които лесно могат да скочат към проводната зона с нискоенергийни фотоони. Екстрактивните фоторезистори са по-чувствителни към дълги дължини на вълните (като инфрачервената) отколкото към къси дължини на вълните (като ултравиолетовата).
Посочената таблица обобщава някои от често използваните материали за интрактивни и екстрактивни фоторезистори и техните спектрални области на отговор.
