Résistance dépendante de la lumière : Un guide complet

Qu'est-ce qu'un résistor dépendant de la lumière ?

Un résistor dépendant de la lumière est défini comme un dispositif dont la résistance diminue avec l'augmentation de l'intensité lumineuse et augmente avec la diminution de l'intensité lumineuse. La résistance d'un LDR peut varier de quelques ohms à plusieurs mégohms, en fonction du type et de la qualité du matériau utilisé ainsi que de la température ambiante.

Le symbole d'un résistor dépendant de la lumière est montré ci-dessous. La flèche indique la direction de la lumière qui tombe dessus.

Comment fonctionne un résistor dépendant de la lumière ?

Le principe de fonctionnement d'un résistor dépendant de la lumière repose sur le phénomène de la photoconductivité. La photoconductivité est l'augmentation de la conductivité électrique d'un matériau lorsqu'il absorbe des photons (particules de lumière) ayant une énergie suffisante.

Lorsque la lumière tombe sur un LDR, les photons excitent les électrons dans la bande de valence (la couche externe des atomes) du matériau semi-conducteur et les font sauter vers la bande de conduction (la couche où les électrons peuvent se déplacer librement). Cela crée plus d'électrons libres et de trous (charges positives) qui peuvent transporter le courant électrique. En conséquence, la résistance du LDR diminue.

La quantité de changement de résistance dépend de plusieurs facteurs, tels que :

• La longueur d'onde et l'intensité de la lumière incidente

• L'écart d'énergie (la différence d'énergie entre la bande de valence et la bande de conduction) du matériau semi-conducteur

• Le niveau de dopage (le nombre d'impuretés ajoutées pour modifier les propriétés électriques) du matériau semi-conducteur

• La surface et l'épaisseur du LDR

• La température et l'humidité ambiantes

Quelles sont les caractéristiques d'un résistor dépendant de la lumière ?

Les principales caractéristiques d'un résistor dépendant de la lumière sont :

• Non-linéarité : La relation entre la résistance et l'intensité lumineuse n'est pas linéaire, mais exponentielle. Cela signifie qu'un petit changement d'intensité lumineuse peut provoquer un grand changement de résistance, ou vice versa.

• Réponse spectrale : La sensibilité d'un LDR varie en fonction de la longueur d'onde de la lumière. Certains LDR ne réagissent pas du tout à certaines gammes de longueurs d'onde. La courbe de réponse spectrale montre comment la résistance change en fonction des différentes longueurs d'onde pour un LDR donné.

• Temps de réponse : Le temps de réponse est le temps nécessaire pour qu'un LDR change sa résistance lorsqu'il est exposé ou retiré de la lumière. Le temps de réponse comprend deux composantes : temps de montée et temps de décroissance. Le temps de montée est le temps nécessaire pour qu'un LDR diminue sa résistance lorsqu'il est exposé à la lumière, tandis que le temps de décroissance est le temps nécessaire pour qu'un LDR augmente sa résistance lorsqu'il est retiré de la lumière. Généralement, le temps de montée est plus rapide que le temps de décroissance, et les deux sont de l'ordre des millisecondes.

• Taux de récupération : Le taux de récupération est le taux auquel un LDR retourne à sa résistance initiale après avoir été exposé ou retiré de la lumière. Le taux de récupération dépend de facteurs tels que la température, l'humidité et les effets de vieillissement.

• Sensibilité : La sensibilité d'un LDR est le rapport de changement de résistance par rapport au changement d'intensité lumineuse. Elle est généralement exprimée en pourcentages ou en décibels (dB). Une sensibilité plus élevée signifie qu'un LDR peut détecter des changements plus petits d'intensité lumineuse.

• Puissance nominale : La puissance nominale d'un LDR est la puissance maximale qui peut être dissipée par un LDR sans l'endommager. Elle est généralement exprimée en watts (W) ou milliwatts (mW). Une puissance nominale plus élevée signifie qu'un LDR peut supporter des tensions et des courants plus élevés.

Quels sont les types de résistors dépendants de la lumière ?

Les résistors dépendants de la lumière peuvent être classés en deux types en fonction des matériaux utilisés pour les construire :

• Photo-résistances intrinsèques : Elles sont fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs purs tels que le silicium ou le germanium. Elles ont un grand écart d'énergie et nécessitent des photons d'énergie élevée pour exciter les électrons à travers cet écart. Elles sont plus sensibles aux courtes longueurs d'onde (comme l'ultraviolet) qu'aux longues longueurs d'onde (comme l'infrarouge).

• Photo-résistances extrinsèques : Elles sont fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs dopés avec des impuretés qui créent de nouveaux niveaux d'énergie au-dessus de la bande de valence. Ces niveaux d'énergie sont remplis d'électrons qui peuvent facilement sauter vers la bande de conduction avec des photons d'énergie plus faible. Les photo-résistances extrinsèques sont plus sensibles aux longues longueurs d'onde (comme l'infrarouge) qu'aux courtes longueurs d'onde (comme l'ultraviolet).

Le tableau suivant résume certains des matériaux couramment utilisés pour les photo-résistances intrinsèques et extrinsèques et leurs plages de réponse spectrale.

Comment réaliser un circuit avec un résistor dépendant de la lumière ?

Un circuit avec un résistor dépendant de la lumière est un circuit électronique simple qui utilise un LDR comme résistor variable pour contrôler le flux de courant dans un circuit. Le principe de base d'un circuit LDR est de connecter