Işık Bağımlı Direnç: Kapsamlı Bir Rehber

Nur Bağımlı Direnç Nedir?

Nur bağımlı direnç, ışık yoğunluğu arttıkça direnci azalan ve ışık yoğunluğu azaldıkça direnci artan bir cihaz olarak tanımlanır. Bir LDR'nin direnci, kullanılan malzemenin türü ve kalitesine ve çevresel sıcaklıkta birkaç ohm'dan birkaç megaohm'a kadar değişebilir.

Bir nur bağımlı direnç sembolü aşağıda gösterilmiştir. Ok, üzerine düşen ışığın yönünü gösterir.

Nur Bağımlı Direnç Nasıl Çalışır?

Nur bağımlı dirençnin çalışma prensibi fotoiletkenlik fenomenine dayanır. Fotoiletkenlik, yeterli enerjili fotonları (ışık parçacıkları) soğuran bir malzemenin elektrik iletkenliğinin artmasıdır.

Işık bir LDR'ye düştüğünde, fotonlar yarıiletken malzemenin valans bandında (atomların en dış kabuğu) bulunan elektronları uyarır ve onları iletken bant (elektronların özgürce hareket edebileceği kabuk) ile zıplamaya sevk eder. Bu, daha fazla özgür elektron ve delik (pozitif yükler) oluşturur ve bu da elektrik akımını taşımaya yardımcı olur. Sonuç olarak, LDR'nin direnci azalır.

Direnç değişim miktarı, aşağıdaki gibi birçok faktöre bağlıdır:

• Vuran ışığın dalga boyu ve yoğunluğu

• Yarıiletken malzemenin valans bandı ile iletken bandı arasındaki enerji farkı (band boşluğu)

• Yarıiletken malzemenin doygunluk düzeyi (elektriksel özelliklerini değiştirmek için eklenen kirletici maddelerin sayısı)

• LDR'nin yüzey alanı ve kalınlığı

• Çevresel sıcaklık ve nem

Islaklık Bağımlı Dirençin Özellikleri Nelerdir?

Islaklık bağımlı dirençlerin ana özellikleri şunlardır:

• Doğrusal olmayanlık: Direnç ile ışık yoğunluğu arasındaki ilişki doğrusal değildir, üstel bir ilişkidir. Bu, ışık yoğunluğunda küçük bir değişim dirençte büyük bir değişim veya tam tersi anlamına gelir.

• Spektral tepki: Islaklık bağımlı dirençlerin hassasiyeti ışığın dalga boyuyla değişir. Bazı LDR'ler belirli dalga boyu aralıklarına hiç tepki vermeyebilir. Spektral tepki eğrisi, belirli bir LDR için farklı dalga boylarıyla birlikte direncin nasıl değiştiğini gösterir.

• Tepki süresi: Tepki süresi, bir LDR'nin ışığa maruz kaldığında veya ışıktan uzaklaştırıldığında direncini değiştirmek için geçen zamandır. Tepki süresi iki bileşenden oluşur: yükselme süresi ve azalma süresi. Yükselme süresi, bir LDR'nin ışığa maruz kaldığında direncini azaltmak için geçen zamandır, azalma süresi ise ışıktan uzaklaştırıldığında direncini artırmak için geçen zamandır. Genellikle, yükseltme süresi azalma süresinden daha hızlıdır ve her ikisi de milisaniye sırasındadır.

• Kurtarma hızı: Kurtarma hızı, bir LDR'nin ışığa maruz kaldığında veya ışıktan uzaklaştırıldığında orijinal direncine geri dönmek için geçen hızdır. Kurtarma hızı, sıcaklık, nem ve yaşlanma etkileri gibi faktörlere bağlıdır.

• Hassasiyet: Bir LDR'nin hassasiyeti, dirençteki değişime ışık yoğunluğundaki değişime oranı olarak ifade edilir. Genellikle yüzde veya desibel (dB) cinsinden ifade edilir. Daha yüksek hassasiyet, bir LDR'nin daha küçük ışık yoğunluğu değişikliklerini tespit edebileceğini gösterir.

• Güç derecelendirmesi: Bir LDR'nin güç derecelendirmesi, onu zarar vermeden disipasyon edebileceği maksimum gücü ifade eder. Genellikle vat (W) veya milivat (mW) cinsinden ifade edilir. Daha yüksek güç derecelendirmesi, bir LDR'nin daha yüksek gerilimler ve akımlara dayanabileceğini gösterir.

Islaklık Bağımlı Dirençlerin Türleri Nelerdir?

Islaklık bağımlı dirençler, kullanılarak yapılmış malzemelere göre ikiye ayrılabilir:

• İntrinsik fotoistirençler: Bunlar, silikon veya germenyum gibi saf yarıiletken malzemelerden yapılmıştır. Büyük bir bant boşluğu vardır ve elektronları bu boşluk üzerinden heyecanlandırmak için yüksek enerjili fotonlar gerektirir. Kısa dalga boylarına (örneğin ultraviyole) uzun dalga boylarına (örneğin kızılötesi) kıyasla daha hassasdırlar.

• Dışsal fotoresistörler: Bu tür fotoresistörler, valans bantının üzerinde yeni enerji seviyeleri yaratan kirleticilerle doygun yarıiletken malzemelerden yapılmaktadır. Bu enerji seviyeleri, düşük enerjili fotonlarla iletkenlik bandına kolayca atlayabilen elektronlarla doludur. Dışsal fotoresistörler, kısa dalga boylarına (ultraviyole gibi) kıyasla daha uzun dalga boylarına (infrakırmızı gibi) daha duyarlıdır.

Aşağıdaki tablo, içsal ve dışsal fotoresistörler için yaygın olarak kullanılan bazı malzemeleri ve bunların spektral tepki aralıklarını özetlemektedir.

Nasıl Bir Işık Bağımlı Direnç Devresi Yapılır?

Işık bağımlı direnç devresi, bir LDR'yi değişken bir direnç olarak kullanarak devredeki akım akışını kontrol etmek için kullanılan basit bir elektronik devredir. LDR devresinin temel ilkesi, bir LDR'yi sabit bir dirençle seri veya paralel bağlamak ve onların üzerine gerilim uygulamaktır. LDR'deki gerilim düşümü, ışık yoğunluğuna bağlı olarak değişen direncine bağlıdır. LDR veya sabit direnç üzerinden olan gerilim düşümünü ölçerek ışık yoğunluğunu belirleyebiliriz.

En basit LDR devrelerinden biri aşağıda gösterilmiştir. Bu devre, bir pil ve bir voltmetre ile seri bağlanan bir LDR ve sabit bir dirençten oluşur. Voltmetre, ışık yoğunluğuna göre değişen LDR üzerindeki gerilim düşümünü ölçer.

Diğer yaygın bir LDR devresi aşağıda gösterilmiştir. Bu devre, bir pil ve bir ampermetre ile paralel bağlanan bir LDR ve sabit bir dirençten oluşur. Ampermetre, ışık yoğunluğuna göre değişen paralel kombinasyonun üzerinden geçen akımı ölçer.

LDR devresini farklı amaçlarla birçok şekilde tasarlayabilirsiniz, örneğin anahtarlama, amplifikasyon veya sinyal karşılaştırma gibi. Bazı LDR devre örnekleri şunlardır:

• Işık yoğunluğuna dayalı olarak bir yükü (örneğin bir lamba veya bir fan) açıp kapatan bir ışık anahtarı devresi.

• Işık yoğunluğu belirli bir eşiği aşınca veya altına düştüğünde ses çıkaran bir ışık alarm devresi.

• LCD veya LED ekranında ışık yoğunluğunu gösteren bir ışık ölçer devresi.

• İki kaynaktan gelen ışık yoğunluğunu karşılaştırıp hangisinin daha parlak veya daha karanlık olduğunu gösteren bir ışık karşılaştırma devresi.

Işık Bağımlı Dirençlerin Uygulamaları Nelerdir?

Işık bağımlı dirençler, çeşitli alanlarda birçok uygulamaya sahiptir, örneğin:

• Güvenlik sistemleri: LDR'ler, bir kamera ışık ölçerinde, hırsız alarmında veya elektronik gözde gibi yerlerde ışığın varlığını veya yokluğunu tespit etmek için kullanılabilir.

• Işık kontrolü: LDR'ler, sokak aydınlatmasında, dış mekan aydınlatmasında veya atmosfer aydınlatmasında gibi yerlerde ışıkların parlaklık veya rengini kontrol etmek için kullanılabilir.

• Ses sıkıştırma: LDR'ler, kompresörler, sınırlayıcılar veya gürültü kapıları gibi yerlerde ses sinyallerinin tepkisini yumuşatarak dinamik aralığı azaltmak için kullanılabilir.

• Optik iletişim: LDR'ler, fiber optik kablolar, lazerler veya foto diyotlar gibi yerlerde optik sinyalleri modüle etmek veya demodüle etmek için kullanılabilir.

• Ölçüm ve ölçme aletleri: LDR'ler, ışık ölçerler, spektrometreler veya fotoölçerler gibi yerlerde ışık yoğunluğunu ölçmek veya belirtmek için kullanılabilir.

Parça Bağımlı Dirençlerin Avantajları ve Dezavantajları Nelerdir?

Parça bağımlı dirençlerin bazı avantajları şunlardır:

• Düşük maliyetli ve kullanımı kolaydırlar.

• Geniş bir direnç değerleri ve hassasiyet seviyelerine sahiptirler.

• Herhangi bir dış güç kaynağı veya biaslama gerektirmezler.

• Birçok devre ve cihazla uyumludurlar.

Parça bağımlı dirençlerin bazı dezavantajları şunlardır:

• Doğrusal olmayan ve sıcaklık bağımlı özelliklerinden dolayı düşük doğruluk ve hassasiyete sahiptirler.

• Gecikmelerinden dolayı yavaş tepki ve kurtarma sürelerine sahiptirler.

• Foto diodlar ve foto transistörler gibi diğer ışık sensörlerine göre daha düşük hassasiyet ve doğrulukta olabilirler.

• Sıcaklık, nem ve yaşlanma gibi çevre faktörlerinden etkilenebilirler.

Parça Bağımlı Dirençlerin Avantajları ve Dezavantajları Nelerdir?

Parça bağımlı dirençlerin bazı avantajları şunlardır:

• Düşük maliyetli ve kullanımı kolaydırlar.

• Geniş bir direnç değerleri ve hassasiyet seviyelerine sahiptirler.

• Herhangi bir dış güç kaynağı veya biaslama gerektirmezler.

• Birçok devre ve cihazla uyumludurlar.

Işık bağımlı dirençlerin bazı dezavantajları şunlardır:

• Doğrusal olmayan ve sıcaklık bağımlı özelliklerinden dolayı düşük doğruluk ve hassasiyete sahiptir.

• Gecikme ve histeresis etkileri nedeniyle yavaş tepki ve kurtarma süreleri vardır.

• Kullanılan malzeme ve istenen dalga boyu aralığına uymayan dar spektral yanıtlara sahiptir.

• Çevresel risklere neden olan kurşun veya kadmium gibi zararlı maddeler içerebilir.

Sonuç

Işık bağımlı dirençler, ışık yoğunluğuna göre dirençlerini değiştiren pasif elektronik bileşenlerdir. Fotoiletkenlik fenomenine dayanırlar, bu da bir malzemenin foton emilimiyle elektrik iletkenliğinin artmasıdır. Işık bağımlı dirençler, kullanılan malzemeye bağlı olarak kendine özgü ve dışsal tiplere ayrılabilir. Işık bağımlı dirençler, güvenlik sistemleri, aydınlatma kontrolü, ses kompresyonu, optik iletişim, ölçüm ve kalibrasyon gibi çeşitli alanlarda ışık sensörü olarak birçok uygulamasına sahiptir. Işık bağımlı dirençler, düşük maliyet, basitlik ve uyumluluk gibi avantajlara sahip olsa da, düşük doğruluk, yavaş tepki, dar spektral yanıt ve çevresel tehlikeler gibi dezavantajlarına da sahiptir. Işık bağımlı dirençler, ışığın tespiti ve ölçümü için faydalı cihazlardır, ancak her durum veya amaç için uygun olmayabilir.

Kaynak: Electrical4u.

Açıklama: Orijinali saygılıyız, iyi makaleler paylaşılabilir, ihlal varsa lütfen silme talebinde bulunun.