Valgusliku vastiku täpne juhend

Mis on valgusnõrges vastend?

Valgusnõrges vastend (LDR) on seade, mille vastus väikeneb valguse intensiivsuse kasvamisel ja suureneb valguse intensiivsuse vähendamisel. LDR-i vastus võib ulatuda mitmetest omad kuni mitmetesse megaomadesse, sõltuvalt kasutatud materjali tüübist ja kvaliteedist ning ümbruskonna temperatuurist.

Valgusnõrges vastendi sümbol on näidatud allpool. Nool tähistab valguse suunda, mis tabab seda.

Kuidas toimib valgusnõrges vastend?

Valgusnõrges vastendi tööpõhimõte põhineb fotojuhtivuse fenomenil. Fotojuhtivus on materjali elektrijuhtivuse suurenemine, kui see absorbeerib fotoneid (valgusosakesi) piisava energiaga.

Kui valgus tabab LDR-i, siis fotod excititavad elektronid vaalentskonnas (semiconductor materiaali välisima kihis) ja teevad neid jooksvaks juhtkonnas (kinnises, kus elektronid saavad vabalt liikuda). See loob rohkem vabu elektrone ja aukaid (positiivsed laengud), mis saavad vedada elektrivoolu. Tulemuseks on LDR-i vastuse vähenemine.

Vastuse muutumise hulk sõltub mitmest tegurist, nagu:

• Tabanud valguse lainepikkus ja intensiivsus

• Semiconductor materiaali vaalentskonna ja juhtkonna energiasuhet (band gap)

• Semiconductor materiaali dopimistaseme (impuriteedide arv, mis lisatakse elektriliste omaduste muutmiseks)

• LDR-i pindala ja paksus

• Ümbruskonna temperatuur ja niiskus

Mis on valgusnõrges vastendi omadused?

Valgusnõrges vastendi peamised omadused on:

• Mitte lineaarsus: Vastuse ja valguse intensiivsuse vaheline suhe ei ole lineaarne, vaid eksponentsiaalne. See tähendab, et väike valguse intensiivsuse muutus võib põhjustada suure vastuse muutuse või vastupidi.

• Spektraalne reageeruvus: LDR-i tundlikkus varieerub valguse lainepikkusega. Mõned LDR-id võivad olla tundlikud teatud lainepikkuste diapazonile, mõned aga mitte. Spektraalne reageeruvuskuva näitab, kuidas vastus muutub erinevate lainepikkustega antud LDR-i korral.

• Reageerimisaeg: Reageerimisaeg on aeg, mille jooksul LDR muudab oma vastust, kui see on valgusele või eemaldatakse valgusest. Reageerimisaeg koosneb kahest komponendist: tõusuajast ja lagunemisaegast. Tõusuajaks on aeg, mille jooksul LDR vähendab oma vastust, kui see on valgusele tabatud, samas kui lagunemisaeg on aeg, mille jooksul LDR suurendab oma vastust, kui see on eemaldatud valgusest. Tavaliselt on tõusuaja kiirem kui lagunemisaeg, ja mõlemad on millisekundites.

• Taastumisaju: Taastumisaju on aju, mille jooksul LDR taastub oma algsele vastusele, pärast seda, kui see on valgusele tabatud või eemaldatud. Taastumisaju sõltub teguritest, nagu temperatuur, niiskus ja vananemise mõjud.

• Tundlikkus: LDR-i tundlikkus on vastuse muutuse ja valguse intensiivsuse muutuse suhe. See väljendatakse tavaliselt protsendides või desibelites (dB). Kõrge tundlikkus tähendab, et LDR suudab tuvastada väikeseid valguse intensiivsuse muutusi.

• Välimõõt: LDR-i välimõõt on maksimaalne võimsus, mida LDR saab dispersioonida ilma, et see kahjustataks. See väljendatakse tavaliselt vatides (W) või millivatides (mW). Kõrge välimõõt tähendab, et LDR suudab vastu võtta kõrgemad pinged ja voolud.

Mis on valgusnõrges vastendite tüübid?

Valgusnõrges vastendid saab klassifitseerida kahte tüüpi, sõltuvalt nende ehitamiseks kasutatavatest materjalidest:

• Intrinsed fotoresistid: Need on valmistatud puhtatest semikonduktorlikest materjalidest, nagu silitsium või germanium. Neil on suur band gap ja neid vajab kõrget energia fotoneid, et excitida elektronid üle selle. Nad on tundlikumad lühikeste lainepikkustega (nt ultraviolettkiirgus) kui pikemate lainepikkustega (nt infrapunane).

• Extrinsed fotoresistid: Need on valmistatud semikonduktorlistest materjalidest, mida on dopitud impuriteediga, mis luovad uue energiatase vaalentskonna kõrgemal. Need energiatasemed on täidetud elektronidega, mis saavad lihtsalt hüppata juhtkonda madalamate energiafotonidega. Extrinsed fotoresistid on tundlikumad pikemate lainepikkustega (nt infrapunane) kui lühikeste lainepikkustega (nt ultraviolettkiirgus).

Järgmine tabel kokkuvõtab mõned levinud materjalid intrinsete ja extrinsete fotoresistide jaoks ning nende spektraalsete reageeruvusdiapazoni.

Kuidas luua valgusnõrges vastendi tsükkel?