Gaismu atkarīga varistora: Visaptverošs lūkums

Kas ir gaismā atkarīgs rezistors?

Gaismā atkarīgs rezisors (LDR) definēts kā ierīce, kuras pretestība samazinās ar pieaugošu gaismas intensitāti un palielinās ar mazāko gaismas intensitāti. LDR pretestība var būt no dažiem om līdz vairākiem megaomiem, atkarībā no izmantotā materiāla veida un kvalitātes, kā arī apkārtējās temperatūras.

Gaismā atkarīga rezistora simbols ir parādīts zemāk. Bulta norāda gaismas virzienā uz to.

Kā darbojas gaismā atkarīgs rezisors?

Gaismā atkarīga rezistora darbības princips balstīts uz fotoconductivity paradumu. Fotoconductivity ir materiāla elektriskās vedības palielināšanās, kad tas absorbu fotonus (gaismas dārbiniekus) ar pietiekamu enerģiju.

Kad gaiss nolaista uz LDR, fotoni izraisa elektronus valence bandā (atomu ārējā slānī)valence band un padara tos spējīgus pārvietoties conduction bandā (slānis, kur elektronam var brīvi kustēties). Tas radīs vairāk brīvu elektronu un pozitīvo lādiņu, kas var nodrošināt elektrisko strāvu. Tādējādi LDR pretestība samazinās.

Pretestības maiņas apmērs atkarīgs no vairākiem faktoriem, piemēram:

• Nolaišanas gaismas viļņgarums un intensitāte

• Band gap (enerģijas atšķirība starp valence bandu un conduction bandu) semileitājamateriālam

• Doping level (impurity skaitu, kas pievienots, lai mainītu elektriskās īpašības) semileitājamateriālam

• LDR virsmas platība un biezums

• Apkārtējā temperatūra un mitruma līmenis

Kādas ir gaismā atkarīga rezistora īpašības?

Gaismā atkarīga rezistora galvenās īpašības ir:

• Nelinearitāte: Pretestības un gaismas intensitātes attiecība nav lineāra, bet eksponenciāla. Tas nozīmē, ka maza gaismas intensitātes maiņa var izraisīt lielu pretestības maiņu vai otrādi.

• Spektra atbilde: LDR jutība mainās ar gaismas viļņgarumu. Daži LDR var neattiekties uz noteiktu viļņgarumu diapazonu vispār. Spektra atbildes krivule parāda, kā pretestība mainās ar dažādiem viļņgarumiem konkrētam LDR.

• Atbildes laiks: Atbildes laiks ir laiks, kas nepieciešams LDR, lai mainītu savu pretestību, kad tā tiek papildināta ar gaismu vai noņemta no gaisma. Atbildes laiks sastāv no diviem komponentiem: rise time un decay time. Rise time ir laiks, kas nepieciešams LDR, lai samazinātu savu pretestību, kad tā tiek papildināta ar gaismu, savukārt decay time ir laiks, kas nepieciešams LDR, lai palielinātu savu pretestību, kad tā tiek noņemta no gaisma. Parasti rise time ir ātrāks par decay time, un abiem ir milisekundēs.

• Atjaunošanās ātrums: Atjaunošanās ātrums ir ātrums, ar kādu LDR atgriežas savā sākotnējā pretestībā, kad tā tiek papildināta ar gaismu vai noņemta no gaisma. Atjaunošanās ātrums atkarīgs no faktoriem, piemēram, temperatūras, mitruma un vecuma efektiem.

• Jutība: LDR jutība ir pretestības maiņas attiecība pret gaismas intensitātes maiņu. Tā parasti izteikta procentos vai decibels (dB). Augstāka jutība nozīmē, ka LDR var uztvert mazākas gaismas intensitātes maiņas.

• Jaudas reitings: LDR jaudas reitings ir maksimālā jauda, ko LDR var izradiet bez tā bojāšanas. Tā parasti izteikta watts (W) vai milliwatts (mW). Augstāks jaudas reitings nozīmē, ka LDR var izturēt augstākus voltages un strāvas.

Kādi ir gaismā atkarīgo rezistoru veidi?

Gaismā atkarīgie rezistori var tikt sadalīti divos veidos, atkarībā no izmantotajiem materiāliem, ar kuriem tos konstruē:

• Intrinsic fotoresistors: Tie izgatavoti no čisti semileitājmateriālu, piemēram, silīcija vai germanija. Tie ir lielu band gap un prasa augstu enerģijas fotonus, lai izraisītu elektronu pārceltumu caur to. Tie ir jutīgāki pret īsu viļņgarumu (piemēram, ultravioletu) nekā garu viļņgarumu (piemēram, infrasarkanu).

• Extrinsic fotoresistors: Tie izgatavoti no semileitājmateriālu, kuros ir piesātinātas impurities, kas izveido jaunas enerģijas līmeņus virs valence bandā. Šie enerģijas līmeņi ir aizpildīti ar elektroniem, kas viegli var pārcelties uz conduction bandu ar zemu enerģijas fotoniem. Extrinsic fotoresistors ir jutīgāki pret garam viļņgarumu (piemēram, infrasarkanu) nekā īsu viļņgarumu (piemēram, ultravioletu).

Zemāk redzamais tabulas apkopojums parāda dažus no bieži izmantotajiem intrinsic un extrinsic fotoresistors materiāliem un to spektra atbildes diapazoniem.

Kā izveidot gaismā atkarīgu rezistora shēmu?