Ovisni otpornik na svjetlost: Povijesni vodič

Što je fotozavisi otpornik?

Fotozavisan otpornik definira se kao uređaj čiji se otpor smanjuje s povećanjem intenziteta svjetlosti i povećava s smanjenjem intenziteta svjetlosti. Otpor LDR-a može se kretati od nekoliko ohma do nekoliko megaohma, ovisno o vrsti i kvaliteti materijala koji se koristi te o okružnoj temperaturi.

Simbol za fotozavisan otpornik prikazan je ispod. Strelica pokazuje smjer pada svjetlosti na njega.

Kako radi fotozavisan otpornik?

Radni princip fotozavisnog otpornika temelji se na fenomenu fotovodljivosti. Fotovodljivost je povećanje električne vodljivosti materijala kada apsorbira fotone (čestice svjetlosti) s dovoljnom energijom.

Kada svjetlost pada na LDR, fotoni uzbuđuju elektrone u valentnom pojasu (spoljnjem sloju atoma) poluprovodnika i dovode ih do vodljivog pojasa (pojasa u kojem se elektroni mogu slobodno kretati). To stvara više slobodnih elektrona i rupe (pozitivnih naboja) koji mogu nositi električnu struju. Kao rezultat, otpor LDR-a smanjuje se.

Iznos promjene otpora ovisi o nekoliko faktora, poput:

• Valna duljina i intenzitet padaće svjetlosti

• Energetska razlika između valentnog i vodljivog pojasa poluprovodnika

• Razina dotiranja (broj prisutnih impuriteta koji mijenjaju električne svojstva) poluprovodnika

• Površina i debljina LDR-a

• Okružna temperatura i vlaga

Kakve su karakteristike fotozavisnog otpornika?

Glavne karakteristike fotozavisnog otpornika su:

• Nelinearnost: Odnos između otpora i intenziteta svjetlosti nije linearan, već eksponencijalan. To znači da mala promjena intenziteta svjetlosti može uzrokovati veliku promjenu otpora, i obratno.

• Spektralna osetljivost: Osetljivost LDR-a varira s valnom duljinom svjetlosti. Neke LDR-e možda ne reagiraju uopće na određene raspon valnih duljina. Spektralna krivulja osetljivosti pokazuje kako se otpor mijenja s različitim valnim duljinama za određeni LDR.

• Vrijeme odziva: Vrijeme odziva je vrijeme potrebno LDR-u da promijeni svoj otpor kada je izložen ili uklonjen iz svjetlosti. Vrijeme odziva sastoji se od dvije komponente: vrijeme porasta i vrijeme opadanja. Vrijeme porasta je vrijeme potrebno LDR-u da smanji svoj otpor kada je izložen svjetlosti, dok je vrijeme opadanja vrijeme potrebno LDR-u da poveća svoj otpor kada je uklonjen iz svjetlosti. Obično, vrijeme porasta je brže od vremena opadanja, a oba su reda veličine milisekundi.

• Brzina oporavka: Brzina oporavka je brzina s kojom LDR vraća svoj originalni otpor nakon što je izložen ili uklonjen iz svjetlosti. Brzina oporavka ovisi o faktorima poput temperature, vlage i starosnih efekata.

• Osetljivost: Osetljivost LDR-a je omjer promjene otpora i promjene intenziteta svjetlosti. Obično se izražava u postocima ili decibelima (dB). Viša osetljivost znači da LDR može detektirati manje promjene intenziteta svjetlosti.

• Snaga: Snaga LDR-a je maksimalna snaga koja se može disipirati LDR-om bez štete. Obično se izražava u vatima (W) ili milivatima (mW). Viša snaga znači da LDR može podnijeti više napona i struja.

Kakvi su tipovi fotozavisnih otpornika?

Fotozavisni otpornici mogu se klasificirati u dva tipa ovisno o materijalima koji se koriste za njihovu izradu:

• Intrinzični fotozavisni otpornici: Ovi su izrađeni od čistih poluprovodnih materijala poput silicijuma ili germanijuma. Imaju veliku energetsku razliku i zahtijevaju visokoenergetske fotone da bi elektroni prešli preko nje. Više su osetljivi na kratke valne duljine (poput ultraljubičaste) nego na duge valne duljine (poput infracrvene).

• Ekstrinzični fotozavisni otpornici: Ovi su izrađeni od poluprovodnih materijala dotiranih impuritetima koji stvaraju nove energetske razinu iznad valentnog pojasa. Te energetske razine su ispunjene elektronima koji lako mogu preskočiti u vodljivi pojas s nižim-energijskim fotonima. Ekstrinzični fotozavisni otpornici su više osetljivi na duge valne duljine (poput infracrvene) nego na kratke valne duljine (poput ultraljubičaste).

Sljedeća tablica sažima neke od uobičajenih materijala koji se koriste za intrinzične i ekstrinzične fotozavisne otpornike te njihove spektralne raspon osetljivosti.

Podrška​