प्रकाश निर्भर प्रतिरोधक: एक समग्र मार्गदर्शिका

प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधक क्या है?

प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधक एक उपकरण है जिसका प्रतिरोध प्रकाश की तीव्रता बढ़ने पर घटता है और प्रकाश की तीव्रता घटने पर बढ़ता है। LDR का प्रतिरोध कुछ ओहम से लेकर कई मेगाओहम तक तक फ़्लक्टुएट कर सकता है, इसका निर्धारण उपयोग किए जाने वाले सामग्री के प्रकार और गुणवत्ता और वातावरणीय तापमान पर निर्भर करता है।

प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधक का प्रतीक नीचे दिखाया गया है। तीर उस दिशा को दर्शाता है जिसमें प्रकाश इस पर पड़ता है।

प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधक कैसे काम करता है?

प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधक का कार्य तत्व की फोटोकंडक्टिविटी (प्रकाश चालकता) के आधार पर होता है। फोटोकंडक्टिविटी एक सामग्री की विद्युत चालकता की वृद्धि होती है जब यह फोटॉन (प्रकाश कण) को अपने ऊर्जा के साथ अवशोषित करती है।

जब प्रकाश LDR पर पड़ता है, तो फोटॉन वैलेंस बैंड (परमाणु की बाहरी शेल) में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है और उन्हें चालक बैंड (इलेक्ट्रॉनों को स्वतंत्र रूप से चलने की अनुमति देने वाली शेल) में छलांग लगाने के लिए बनाता है। इससे अधिक मुक्त इलेक्ट्रॉन और छिद्र (धनात्मक आवेश) बनते हैं जो विद्युत धारा को ले जा सकते हैं। इस परिणामस्वरूप, LDR का प्रतिरोध घटता है।

प्रतिरोध में परिवर्तन की मात्रा कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे:

• प्रकाश की तरंगदैर्ध्य और तीव्रता

• अर्धचालक सामग्री का बैंड गैप (वैलेंस बैंड और चालक बैंड के बीच का ऊर्जा अंतर)

• अर्धचालक सामग्री का डोपिंग स्तर (विद्युत गुणों को संशोधित करने के लिए जोड़े गए दुष्प्रभावों की संख्या)

• LDR का सतह क्षेत्रफल और मोटाई

• वातावरणीय तापमान और आर्द्रता

प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधक के विशेषताएं क्या हैं?

प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधक की मुख्य विशेषताएं हैं:

• गैर-रैखिकता: प्रतिरोध और प्रकाश तीव्रता के बीच का संबंध रैखिक नहीं, बल्कि घातांकीय होता है। इसका अर्थ है कि प्रकाश तीव्रता में एक छोटा परिवर्तन प्रतिरोध में एक बड़ा परिवर्तन या इसके विपरीत का कारण बन सकता है।

• स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया: LDR की संवेदनशीलता प्रकाश की तरंगदैर्ध्य पर भिन्न होती है। कुछ LDRs निश्चित तरंगदैर्ध्यों की श्रेणी पर बिल्कुल भी प्रतिक्रिया नहीं देते हैं। स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया वक्र दिखाता है कि अलग-अलग तरंगदैर्ध्यों के लिए एक निश्चित LDR का प्रतिरोध कैसे बदलता है।

• प्रतिक्रिया समय: प्रतिक्रिया समय एक LDR द्वारा प्रकाश में रखे जाने या उससे हटाए जाने पर अपना प्रतिरोध बदलने में लगने वाला समय होता है। प्रतिक्रिया समय दो घटकों से गठित होता है: उत्थान समय और घटन समय। उत्थान समय LDR द्वारा प्रकाश में रखे जाने पर अपना प्रतिरोध घटाने में लगने वाला समय होता है, जबकि घटन समय LDR द्वारा प्रकाश से हटाए जाने पर अपना प्रतिरोध बढ़ाने में लगने वाला समय होता है। आमतौर पर, उत्थान समय घटन समय से तेज होता है, और दोनों मिलीसेकंड के क्रम में होते हैं।

• बहाली दर: बहाली दर LDR द्वारा प्रकाश में रखे जाने या उससे हटाए जाने के बाद अपने मूल प्रतिरोध तक लौटने की दर होती है। बहाली दर तापमान, आर्द्रता और उम्र के प्रभाव जैसे कारकों पर निर्भर करती है।

• संवेदनशीलता: LDR की संवेदनशीलता प्रकाश तीव्रता में परिवर्तन के लिए प्रतिरोध में परिवर्तन का अनुपात होता है। इसे आमतौर पर प्रतिशत या डेसिबल (dB) में व्यक्त किया जाता है। उच्च संवेदनशीलता का अर्थ है कि LDR छोटे परिवर्तनों को भी प्रकाश तीव्रता में देख सकता है।

• पावर रेटिंग: LDR की पावर रेटिंग उस अधिकतम शक्ति होती है जो LDR द्वारा नष्ट की जा सकती है बिना इसे क्षतिग्रस्त किये। इसे आमतौर पर वाट (W) या मिलीवाट (mW) में व्यक्त किया जाता है। उच्च पावर रेटिंग का अर्थ है कि LDR उच्च वोल्टेज और धारा को सहन कर सकता है।

प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधक के प्रकार क्या हैं?

प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधक उन सामग्रियों के आधार पर दो प्रकारों में विभाजित किए जा सकते हैं जिनसे उन्हें बनाया जाता है:

• आंतरिक फोटोरेजिस्टर: ये शुद्ध अर्धचालक सामग्रियों जैसे सिलिकॉन या जर्मेनियम से बने होते हैं। उनका बैंड गैप बड़ा होता है और इसे उत्तेजित करने के लिए उच्च ऊर्जा वाले फोटॉनों की आवश्यकता होती है। वे लघु तरंगदैर्ध्य (जैसे अल्ट्रावायलेट) की तुलना में दीर्घ तरंगदैर्ध्य (जैसे इन्फ्रारेड) के लिए अधिक संवेदनशील होते हैं।

• बाह्य फोटोरेजिस्टर: ये अर्धचालक सामग्रियों से बने होते हैं जिनमें ऐसे दुष्प्रभाव जोड़े जाते हैं जो वैलेंस बैंड के ऊपर नए ऊर्जा स्तर बनाते हैं। इन ऊर्जा स्तरों में इलेक्ट्रॉन भरे होते हैं जो निम्न-ऊर्जा वाले फोटॉनों के साथ आसानी से चालक बैंड में छलांग लगा सकते हैं। बाह्य फोटोरेजिस्टर दीर्घ तरंगदैर्ध्य (जैसे इन्फ्रारेड) की तुलना में लघु तरंगदैर्ध्य (जैसे अल्ट्रावायलेट) के लिए अधिक संवेदनशील होते हैं।

निम्नलिखित सारणी कुछ सामान्य सामग्रियों को आंतरिक और बा