Φωτοανεμερός: Πλήρης Οδηγός

Τι είναι ένας φωτοεξαρτώμενος αντιστάτης;

Ένας φωτοεξαρτώμενος αντιστάτης (LDR) ορίζεται ως συσκευή της οποίας η αντίσταση μειώνεται με την αύξηση της έντασης του φωτός και αυξάνεται με τη μείωση της έντασης του φωτός. Η αντίσταση ενός LDR μπορεί να είναι από λίγα Ω μέχρι πολλά μεγαΩ, εξαρτάται από τον τύπο και την ποιότητα του υλικού που χρησιμοποιείται και τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος.

Το σύμβολο ενός φωτοεξαρτώμενου αντιστάτη δείχνεται παρακάτω. Το βέλος δείχνει την κατεύθυνση του φωτός που πέφτει σε αυτόν.

Πώς λειτουργεί ένας φωτοεξαρτώμενος αντιστάτης;

Η λειτουργία ενός φωτοεξαρτώμενου αντιστάτη βασίζεται στο φαινόμενο της φωτοηλεκτρικής διεγέρσεως. Η φωτοηλεκτρική διέγερση είναι η αύξηση της ηλεκτρικής διεγείρειμας ενός υλικού όταν αυτό απορροφά φωτόνια (σωματίδια φωτός) με επαρκή ενέργεια.

Όταν το φως πέφτει σε έναν LDR, τα φωτόνια ενεργοποιούν τα ηλεκτρόνια στην ζώνη τιμής (η εξωτερική σφαίρα των ατόμων) του υλικού που χρησιμοποιείται και τα κάνουν να μετακινηθούν στην ζώνη συγκεκριμένης συμπεριφοράς (η σφαίρα όπου τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν ελεύθερα). Αυτό δημιουργεί περισσότερα ελεύθερα ηλεκτρόνια και τρύπες (θετικά φορτία) που μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα. Ως αποτέλεσμα, η αντίσταση του LDR μειώνεται.

Η ποσότητα της αλλαγής της αντίστασης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως:

• Η μήκος κύματος και η ένταση του εισερχόμενου φωτός

• Η διαφορά ενέργειας μεταξύ της ζώνης τιμής και της ζώνης συγκεκριμένης συμπεριφοράς του υλικού

• Ο βαθμός δοπαντισμού (ο αριθμός των ενδογενών που προστίθενται για την τροποποίηση των ηλεκτρικών ιδιοτήτων) του υλικού

• Η επιφάνεια και η πάχος του LDR

• Η θερμοκρασία και η υγρασία του περιβάλλοντος

Ποιες είναι οι ιδιότητες ενός φωτοεξαρτώμενου αντιστάτη;

Οι κύριες ιδιότητες ενός φωτοεξαρτώμενου αντιστάτη είναι:

• Μη γραμμικότητα: Η σχέση μεταξύ αντίστασης και έντασης φωτός δεν είναι γραμμική, αλλά εκθετική. Αυτό σημαίνει ότι μια μικρή αλλαγή στην ένταση του φωτός μπορεί να προκαλέσει μεγάλη αλλαγή στην αντίσταση, ή το αντίθετο.

• Φωτοεξαρτώμενη απόκριση: Η ευαισθησία ενός LDR μεταβάλλεται με το μήκος κύματος του φωτός. Κάποιοι LDR μπορεί να μην ανταποκρίνονται καθόλου σε συγκεκριμένες περιοχές μήκους κύματος. Η καμπύλη φωτοεξαρτώμενης απόκρισης δείχνει πώς η αντίσταση αλλάζει με διαφορετικά μήκη κύματος για ένα συγκεκριμένο LDR.

• Χρόνος αντίδρασης: Ο χρόνος αντίδρασης είναι ο χρόνος που χρειάζεται για ένα LDR να αλλάξει την αντίστασή του όταν εκτίθεται σε φως ή όταν αφαιρείται. Ο χρόνος αντίδρασης αποτελείται από δύο συνιστώσες: χρόνος αύξησης και χρόνος μείωσης. Ο χρόνος αύξησης είναι ο χρόνος που χρειάζεται για ένα LDR να μειώσει την αντίστασή του όταν εκτίθεται σε φως, ενώ ο χρόνος μείωσης είναι ο χρόνος που χρειάζεται για ένα LDR να αυξήσει την αντίστασή του όταν αφαιρείται. Συνήθως, ο χρόνος αύξησης είναι γρηγορότερος από τον χρόνο μείωσης, και και οι δύο είναι της τάξης των χιλιοστών δευτερολέπτων.

• Ρυθμός ανάκτησης: Ο ρυθμός ανάκτησης είναι ο ρυθμός με τον οποίο ένα LDR επιστρέφει στην αρχική του αντίσταση μετά την εκτέθεση σε φως ή την αφαίρεση. Ο ρυθμός ανάκτησης εξαρτάται από παράγοντες όπως η θερμοκρασία, η υγρασία και την ηλικία.

• Ευαισθησία: Η ευαισθησία ενός LDR είναι το ποσοστό αλλαγής της αντίστασης σε σχέση με την αλλαγή της έντασης του φωτός. Συνήθως εκφράζεται σε ποσοστά ή δεκαδικούς λόγους (dB). Μεγαλύτερη ευαισθησία σημαίνει ότι ένα LDR μπορεί να ανιχνεύσει μικρότερες αλλαγές στην ένταση του φωτός.

• Ρυθμός εξανατολισμού: Ο ρυθμός εξανατολισμού ενός LDR είναι η μέγιστη ισχύς που μπορεί να αποδοθεί από ένα LDR χωρίς να προκαλέσει κατάστροφη. Συνήθως εκφράζεται σε Watt (W) ή milliwatts (mW). Ένας υψηλότερος ρυθμός εξανατολισμού σημαίνει ότι ένα LDR μπορεί να αντέξει υψηλότερες τάσεις και ρεύματα.

Ποια είναι τα είδη φωτοεξαρτώμενων αντιστάτων;

Οι φωτοεξαρτώμενοι αντιστάτες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε δύο τύπους με βάση τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους:

• Εγγενείς φωτοαντιστάτες: Αυτοί κατασκευάζονται από καθαρά υλικά υλικά όπως το σιλικόνιο ή το γερμανίο. Έχουν μεγάλη διαφορά ενέργειας και χρειάζονται υψηλή ενέργεια φωτόνια για να ενεργοποιήσουν τα ηλεκτρόνια. Είναι πιο ευαίσθητοι σε μικρά μήκη κύματος (όπως το υπέριο) από μεγάλα μήκη κύματος (όπως το υπεριώδες).

• Εξωγενείς φωτοαντιστάτες: Αυτοί κατασκευάζονται από υλικά υλικά που δοπάνται με ενδογενή που δημιουργούν νέες ενεργειακές επίπεδα πάνω από τη ζώνη τιμής. Αυτά τα ενεργειακά επίπεδα είναι γεμάτα με ηλεκτρόνια που μπορούν εύκολα να μετακινηθούν στη ζώνη συγκεκριμένης συμπεριφοράς με χαμηλότερη ενέργεια φωτόνια. Οι εξωγενείς φωτοαν