Ljusberoende resistor: En omfattande guide

Vad är en ljavs beroende resistor?

En ljavs beroende resistor definieras som en enhet vars resistans minskar med ökande ljusintensitet och ökar med avtagande ljusintensitet. Resistansen hos en LDR kan variera från några ohm till flera megaohm, beroende på typ och kvalitet på det material som används samt den omgivande temperaturen.

Symbolen för en ljavs beroende resistor visas nedan. Pilen indikerar riktningen för ljuset som faller på den.

Hur fungerar en ljavs beroende resistor?

Arbetssättet för en ljavs beroende resistor baseras på fenomenet fotoledning. Fotoledning är ökningen av elektrisk ledningsförmåga hos ett material när det absorberar fotoner (ljuspåsar) med tillräcklig energi.

När ljus faller på en LDR exciterar fotonerna elektronerna i vallens band (yttersta skal av atomer) av halvledarmaterialet och gör att de hoppar till ledbandet (skal där elektroner kan röra sig fritt). Detta skapar fler fria elektroner och hål (positiva laddningar) som kan bära elektrisk ström. Som en följd av detta minskar resistansen för LDR.

Mängden resistansändring beror på flera faktorer, såsom:

• Våglängden och intensiteten av det inkommande ljuset

• Bandgapet (energidifferensen mellan vallens band och ledbandet) av halvledarmaterialet

• Dopningstaket (antalet tillägg för att modifiera de elektriska egenskaperna) av halvledarmaterialet

• Ytan och tjockleken av LDR

• Omgivande temperatur och luftfuktighet

Vilka är karaktäristikerna för en ljavs beroende resistor?

De huvudsakliga karaktäristikerna för en ljavs beroende resistor är:

• Icke-linjäritet: Förhållandet mellan resistans och ljusintensitet är inte linjärt, utan exponentiellt. Detta innebär att en liten förändring i ljusintensitet kan orsaka en stor förändring i resistans, eller vice versa.

• Spektralt svar: Känsligheten för en LDR varierar med ljusets våglängd. Vissa LDR:er kan inte alls reagera på vissa våglängdsområden. Spektrala svarscurvan visar hur resistansen ändras med olika våglängder för en given LDR.

• Svarstid: Svarstiden är tiden det tar för en LDR att ändra sin resistans när den exponeras för eller tas bort från ljus. Svarstiden består av två komponenter: stigande tid och sjunkande tid. Stigande tid är tiden det tar för en LDR att minska sin resistans när den exponeras för ljus, medan sjunkande tid är tiden det tar för en LDR att öka sin resistans när den tas bort från ljus. Vanligtvis är stigande tid snabbare än sjunkande tid, och båda är i millisekunder.

• Återhämtningstakt: Återhämtningstakten är takten med vilken en LDR återgår till sin ursprungliga resistans efter att ha exponerats för eller tagits bort från ljus. Återhämtningstakten beror på faktorer som temperatur, luftfuktighet och åldersrelaterade effekter.

• Känslighet: Känsligheten för en LDR är förhållandet mellan förändring i resistans och förändring i ljusintensitet. Den uttrycks vanligtvis i procent eller decibel (dB). Högre känslighet innebär att en LDR kan upptäcka mindre förändringar i ljusintensitet.

• Effektutrustning: Effektutrustningen för en LDR är den maximala effekt som kan avledas av en LDR utan att skada den. Den uttrycks vanligtvis i watt (W) eller milliwatt (mW). En högre effektutrustning innebär att en LDR kan motstå högre spänningar och strömmar.

Vilka typer av ljavs beroende resistors finns det?

Ljavs beroende resistors kan delas in i två typer baserat på de material som används för att konstruera dem:

• Intrinsiska fotoresistors: Dessa tillverkas av rent halvledarmaterial som silikon eller germanium. De har en stor bandgap och kräver högenergifotoner för att excitera elektroner över den. De är mer känsliga för korta våglängder (som ultraviolett) än långa våglängder (som infraröd).

• Extrinsiska fotoresistors: Dessa tillverkas av halvledarmaterial dopade med tillägg som skapar nya energinivåer ovanför vallens band. Dessa energinivåer är fyllda med elektroner som lätt kan hoppa till ledbandet med lågenergifotoner. Extrinsiska fotoresistors är mer känsliga för långa våglängder (som infraröd) än korta våglängder (som ultraviolett).

Följande tabell sammanfattar några av de vanliga material som används för intrinsiska och extrinsiska fotoresistors och deras spektrala svarsområden.

Hur gör man en ljavs beroende resistor-krets?