Lichtafhankelijke weerstand: Een uitgebreide gids

Wat is een lichtafhankelijke weerstand?

Een lichtafhankelijke weerstand wordt gedefinieerd als een apparaat waarvan de weerstand afneemt naarmate de lichtintensiteit toeneemt en toeneemt naarmate de lichtintensiteit afneemt. De weerstand van een LDR kan variëren van enkele ohm tot enkele megaohm, afhankelijk van het type en de kwaliteit van het gebruikte materiaal en de omgevingstemperatuur.

Het symbool voor een lichtafhankelijke weerstand is hieronder weergegeven. De pijl geeft de richting aan waarin het licht op valt.

Hoe werkt een lichtafhankelijke weerstand?

Het werkingsprincipe van een lichtafhankelijke weerstand is gebaseerd op het verschijnsel van fotoconductiviteit. Fotoconductiviteit is de toename van de elektrische geleidbaarheid van een materiaal wanneer het fotonen (lichtdeeltjes) met voldoende energie absorbeert.

Wanneer licht op een LDR valt, exciteren de fotonen de elektronen in de valentieband (de buitenste schil van atomen) van het halfgeleidermateriaal en laten ze springen naar de geleidingsband (de schil waarin elektronen vrij kunnen bewegen). Dit creëert meer vrije elektronen en gaten (positieve ladingen) die elektrische stroom kunnen dragen. Als gevolg hiervan neemt de weerstand van de LDR af.

De mate van verandering van de weerstand hangt af van verschillende factoren, zoals:

• De golflengte en intensiteit van het incidentele licht

• De bandgap (het energieverloop tussen de valentieband en de geleidingsband) van het halfgeleidermateriaal

• Het dopingsniveau (het aantal toegevoegde impureiten om de elektrische eigenschappen te wijzigen) van het halfgeleidermateriaal

• De oppervlakte en de dikte van de LDR

• De omgevingstemperatuur en -vochtigheid

Welke kenmerken heeft een lichtafhankelijke weerstand?

De belangrijkste kenmerken van een lichtafhankelijke weerstand zijn:

• Non-lineariteit: Het verband tussen weerstand en lichtintensiteit is niet lineair, maar exponentieel. Dit betekent dat een kleine verandering in lichtintensiteit een grote verandering in weerstand kan veroorzaken, of vice versa.

• Spectrale respons: De gevoeligheid van een LDR varieert met de golflengte van het licht. Sommige LDR's reageren mogelijk helemaal niet op bepaalde golflengtes. De spectrale responscurve toont hoe de weerstand verandert met verschillende golflengtes voor een bepaalde LDR.

• Reactietijd: De reactietijd is de tijd die een LDR nodig heeft om zijn weerstand te veranderen wanneer hij blootgesteld wordt aan of verwijderd wordt uit licht. De reactietijd bestaat uit twee componenten: oplooptijd en afkoeltijd. Oplooptijd is de tijd die een LDR nodig heeft om zijn weerstand te verlagen wanneer hij blootgesteld wordt aan licht, terwijl afkoeltijd de tijd is die een LDR nodig heeft om zijn weerstand te verhogen wanneer hij uit licht wordt gehaald. Meestal is de oplooptijd sneller dan de afkoeltijd, en beide liggen in de orde van milliseconden.

• Hersteltijd: De hersteltijd is de snelheid waarmee een LDR terugkeert naar zijn oorspronkelijke weerstand nadat hij blootgesteld is geweest aan of verwijderd is uit licht. De hersteltijd hangt af van factoren zoals temperatuur, vochtigheid en ouderdomseffecten.

• Gevoeligheid: De gevoeligheid van een LDR is het verhoudingsgetal van de verandering in weerstand ten opzichte van de verandering in lichtintensiteit. Het wordt meestal uitgedrukt in percentages of decibel (dB). Een hogere gevoeligheid betekent dat een LDR kleinere veranderingen in lichtintensiteit kan detecteren.

• Vermogensclassificatie: De vermogensclassificatie van een LDR is het maximale vermogen dat door een LDR kan worden afgevoerd zonder het te beschadigen. Het wordt meestal uitgedrukt in watt (W) of milliwatt (mW). Een hogere vermogensclassificatie betekent dat een LDR hogere spanningen en stromen kan verdragen.

Welke soorten lichtafhankelijke weerstanden bestaan er?

Lichtafhankelijke weerstanden kunnen worden ingedeeld in twee typen op basis van de materialen die gebruikt worden om ze te construeren:

• Intrinsieke fotoweerstanden: Deze zijn gemaakt van zuivere halfgeleidermaterialen zoals silicium of germanium. Ze hebben een grote bandgap en vereisen hoge-energie fotonen om elektronen over deze bandgap te exciteren. Ze zijn gevoeliger voor korte golflengtes (zoals ultraviolet) dan voor lange golflengtes (zoals infrarood).

• Extrinsieke fotoweerstanden: Deze zijn gemaakt van halfgeleidermaterialen die gedopeerd zijn met impureiten die nieuwe energieniveaus boven de valentieband creëren. Deze energieniveaus zijn gevuld met elektronen die gemakkelijk met lage-energie fotonen naar de geleidingsband kunnen springen. Extrinsieke fotoweerstanden zijn gevoeliger voor lange golflengtes (zoals infrarood) dan voor korte golflengtes (zoals ultraviolet).

De volgende tabel vat samen enkele van de algemeen gebruikte materialen voor intrinsieke en extrinsieke fotoweerstanden en hun spectrale responsbereiken.

Hoe maak je een lichtafhankelijk weerstands circuit?

Steun ons​